计算机基础知识.ppt

计算机操作基础和程序设计,电信工程学院计算机技术中心,课程教学目的,本课程是计算机的入门课程，主要是使同学掌握在现代社会中进行工作、学习和生活所必须具有的计算机基本知识和基本操作。为进一步学习其他的计算机课程打好坚实的基础。 本课程也应开始培养同学通过自学和实践来学习计算机知识和技能，掌握正确的学习方法。,了解计算机在现代社会和现代科学发展中的作用； 掌握计算机系统组成和基本工作原理； 了解操作系统的基本概念和功能，对常见的操作系统有一个总体的了解； 掌握Windows 2000的基本操作； 熟悉以下Office办公软件的使用方法和基本操作。 Word、PowerPoint、Excel 掌握计算机网络的基本知识，初步掌握Internet的使用。,计算机应用基础教程, 计算机基础知识, 微型计算机系统, 操作系统的功能和分类, Windows2000基本操作, Word2000的使用, Excel2000的使用, Powerpoint2000的使用, 计算机网络基础和Internet应用,第一章 计 算 机 基础 知 识,一、电子计算机的定义 二、计算机发展简史 三、计算机的主要应用领域 四、计算机系统的主要技术指标 五、未来计算机的发展趋势,第一节 计算机概述,电子计算机是一种能够高速计算、具有内部存储能力，由程序控制其操作过程的电子设备。,一、电子计算机定义,特点： u 速度快 u 精度高 u 具有记忆和逻辑判断能力 u 具有存储和自动执行程序的能力 u 通用性强,分类 ： 电子计算机根据运算速度、存储能力、功能强弱、配套设备与软件系统的丰富程度等因素可划分为巨型机、大型机、中型机、小型机、微型机、服务器和工作站。,国内研制的“神威”巨型机，共耗资1亿人民币建成。,NEC的小型机,康柏的服务器,DELL的工作站,Altair 8800(1975),Apple 1,联想天麒电脑,联想笔记本,一、机械式计算器时代,最早的机械式计算器-算盘,二、计算机发展简史,石器时代结绳记事,1642年法国数学家Pascal 在计算尺基础上发明了的机械式计算器。,1823年英国人Charles Babbage设计了差分机和分析机， 提出了利用卡片输入程序和数据的设计。,分析机(analytial engine),1842年Augusta Ada Byron翻译了分析机的使用，成为世界上第一个程序员,二 、电子计算器时代,1906年美国人Lee De Forest发明了电子管。 这为电子计算机的发展奠定了基础。,第一台通用可编程计算机-ENIAC,第一个通用可编程电子计算机于1946年于宾夕法尼亚 大学开发成功,这一计算机叫做ENIAC(Electronics Numerical Integrator and Calculator),计算机必须有存储器、控制器、运算器和输入输出设备这种思想是由冯诺依曼(John Von Neumann)等人于1946年提出，因此称为冯诺依曼型计算机或存储程序式计算机。冯诺依曼的设计思想被誉为计算机发展史上的里程碑。冯诺依曼1903年生于匈牙利，是一位数学家、计算物理学家和计算机科学家。1930年到美国，1957年去世。,冯诺依曼型计算机,冯诺依曼,计算机科学界最重要的人物是图灵(Alan Mathison Turing)。他是英国人，世界著名的科学家，1912年出生，1954年去世，年仅42岁。,图灵,The whole thinking process is still rather mysterious to us, but I believe that a thinking machine will help us greatly in finding out how we think ourselves. Alan Turing, May 1951,1936年，图灵发表了著名的论文论可计算数及其在密码问题的应用，首次提出逻辑机的通用模型图灵机的概念，为可计算性理论奠定了基础。1945年，图灵以极大的热情投入电子计算机的设计工作。他起草了关于自动计算机器ACE(Automatic Computing Engine)的报告，描述了存储程序概念在计算机中的应用，阐明了用子程序实现某些运算而程序员不必知道机器细节的情况，这就预言了以后对高级语言的开发。,图灵在曼彻斯特 (1951),鉴于他在计算机理论方面的创造性的奠基工作，而被称为计算机科学之父。为纪念图灵对计算机科学做出的奠基性的贡献，ACM(美国计算机协会)专门设立了图灵奖，并于1966年开始颁发。图灵奖是计算机界的最高奖。,第一代计算机(19461957) 电子管计算机时代,IBM 701计算机 ( 50年代初设计制造 ) 中用来存储二进制信息的电子管,特点: 运算速度仅为每秒数千到几万次；仅支持机器语言和汇编语言。,计算机经历的五代变化,第二代计算机(19581964) 晶体管计算机时代,特点: 运算速度提高到每秒几万次到几十万次;产生了高级语言和编译系统,操作系统得到快速发展。,第三代计算机(19651971) 集成电路时代,1958年,第一片集成电路问世,特点: 运算速度达每秒几十万次到几百万次；出现了微程序、多道程序及并行处理等新技术；操作系统趋于成熟。,1971年,第一个微处理器Intel4004出现(这是当时在Electronic News上的广告),第四代计算机(19721990) 大规模集成电路时代,特点: 广泛采用大规模和超大规模集成电路；出现了软件工程的标准化；微型计算机发展迅速。,第五代计算机(1991今) 超大规模集成电路时代,特点: 超大规模集成电路计算机（1991至），使用高 密度高速度芯片，出现了因特网，发 展了Java语 言，分布式操作系统，万维网。,计算机的发展方向,一、巨型化,研制巨型机是现代科学技术、尤其是国防尖端技术发展的需要。巨型机的研制水平、生产能力及其应用程度已成为衡量一个国家经济实力和科技水平的重要标志。,二 、微型化,计算机微型化是因大规模集成电路的出现而发展最迅速的的技术之一。由于微型机可以渗透到仪表、家电、导弹头等这些中小型机难以进入的领域，其发展十分迅速。,三、网络化,计算机网络就是将分散的多台计算机用通讯线路连接起来,形成一个有机的网络系统，实现网上的计算机之间互相通讯、共享系统资源，从而提高计算机系统资源的综合利用率。,四、智能化,智能化就是使计算机具有人工智能，即研究如何用计算机来“模仿”人的智能，让计算机具有“推理”和“学习”的功能。,微型计算机的发展,1971年1月，Intel公司的霍夫研制成功世界上第一块4位微处理器芯片Intel 4004，标志着第一代微处理器问世，微处理器和微机时代从此开始。 在4.2mmX3.2mm的硅片上集成了2250个晶体管，构成了CPU，再加上一片RAM、一片ROM和一片寄存器，构成了Intel4004微处理器。,第一代（19741977年） 以8位微处理Intel8008、ZilogZ80、Motorola 6502为代表的微型计算机。,1972年4月，霍夫等人开发出第一个8位微处理器Intel 8008。,73年8月8080处理器问世,1975年第一台微型计算机 Altair 8800,1976年3月，微型计算机Apple I问世,第二代（19781981年） 以16位微处理Intel8086、8088、80286为代表的微型计算机。IBM PC微型计算机。,1981年IBM公司在纽约宣布第一台IBM PC诞生-80286微机,80286芯片,第三代（19851988年） 以32位微处理Intel 80386、 80486、 为代表的微型计算机。,80386芯片,第四代（1989现在） 以32位微处理 （586）、Pentium、Pentium为代表的奔腾计算机。 Intel于1993年3月推出奔腾（Pentium）处理器,二、计算机的主要应用领域,1 、科学计算,也称数值计算，是指用计算机来解决科学研究和工程技术中所提出的复杂的数学问题。,2 、数据处理,也称信息据处理，计算机可以在短时间内对大量数据及各种各样的数据进行处理，以满足信息时代的要求。,大,学,生,活,3 、自动控制,自动控制是指在工业生产过程中，对控制对象进行自动控制和自动调节的控制方式，又叫过程控制。,4、 计算机辅助设计,利用计算机来辅助人们设计和制造产品。,5、 计算机网络,将在不同地理位置上的计算机或终端连接起来，实现计算机资源共享和通信。,6、 娱乐,可以用微型计算机进行各种娱乐活动。如游戏、听音乐、看电影、新闻等。,1.字长 2.运算速度 3.内存容量 4.主频 5.外设配置,四、计算机系统的主要技术指标,指计算机一次能直接处理的二进制数据的位数。如一台Pentium的CPU字长为32位，表示其一次能处理的最大二进制数为232。字长的位数越多，计算机的运算能力越强，精度越高。,1、 字长,2运算速度 运算速度是指计算机每秒钟内执行指令的数目，单位用MIPS(Million of Instructions Per Second，百万条指令秒)表示。目前微机的运算速度已达到几千万次加减法指令/每秒。巨型机目前可达到12.5万亿次加减法指令/秒。,3内存容量 主存储器简称内存。内存越大，则运算或处理信息的速度更快和容量更多。但内存容量越大，机器价格也越高。 存储容量一般KB、MB和GB为单位，B （Byte）为字节，8位(bit)二进制数为一个字节， 1B = 8bit 1KB1024B 1MBl024KB 1GB1024MB。,4主频 主频是指CPU的时钟频率，即CPU在单位时间（秒）内平均“操作”的次数。 例如，Pentium 的主频有500、733，赛扬400A等。主频的单位是兆赫兹(MHz)。目前微型计算机的主频都在800MHz1GHz以上。提高CPU的主频也是提高计算机性能的有效手段。,5外设配置 外设是指计算机的输入输出设备以及外存储器，如硬盘、键盘、显示器与显示卡、音箱、声卡、打印机、磁盘驱动器、鼠标等。,硬盘,早期鼠标,光驱,五、未来计算机的发展趋势,有可能引发计算机革命的新技术至少有三种： 1.光子计算机 2.生物计算机 3.量子计算机,1. 光子计算机 在光子计算技术中，光能够像电一样传送信息，甚至传送效果更好 。 优点：光传输速度快，光器件能耗低。预计，光子计算机的运算速度可能比今天的超级计算机快1000。 难点：光学晶体管的制造技术还不成熟。,2. 生物计算机 自本世纪70 年代以来，人们开始研究生物计算机（也叫分子计算机） ，研究了解并操纵制造大脑的基因学机制 。 3. 量子计算机 潜在的运算速度是无止境的。,一、进位计数制 二、不同数制之间的转换 三、计算机中数据的单位 四、数据的编码 五、字符的编码,第二节 计算机的数与编码,1十进制数 0、1、2、3、4、5、6、7、8、9 2二进制数的表示 0、1 3.十六进制数的表示 09 、 A、B、C、D、E、F,一、进位计数制,1十进制数 逢“十”进位的。例如：999.99 999.99=910291019100910-1910-2 2二进制数的表示 逢“二” 进位的。例如：11010.001 (11010.001)2=124123022 +121 +020 +02-1+02-2+12-3 3.十六进制数的表示 逢“16”进位。例如： 43D (43D)1641623161D160,进制数的规律 任意一个进制数 J =Jn-1Jn-2J1J0 . J1J2J-m J = Jn-1Rn-1 + Jn-2Rn-2 + + J1R1 + J0R0 + J-1R-1 + J-2R-2 + J-m R-m n、m为正整数，n为小数点左边的位数，m为小数点右边的位数；R为基数，可以是10、2、16。,二、不同数制之间的转换,1十进制数与二进制数的转换 （1）整数的转换 方法：除2取余，逆序读数 例如：将十进制数28转换为二进制数。 即：( 28 )D( 11100 )B,（2）小数的转换 方法：乘2取整，顺序读数 例如：将十进制0.125转换为二进制数 即( 0.125 )D=( 0.001 )B,（3）二进制数转换成十进制数 方法：把每一位二进制数乘以其相应位的位权值，然后将各乘积相加。 例如：将(101.11)2转换成十进制数。 B=12202112012-112-2 =(5.75)D 即：(101.11) B=(5.75)D,2二进制数与十六进制数的转换 （1） 十六进制数转换成二进制数 方法：将每一位十六进制数用4位二进制数代替，小数点不动。 例如：将十六进制7A8E.6C转换成二进制数 7 A 8 E . 6 C 0111 1010 1000 1110 . 0110 1101 (7A8E.6C)H=( 111101010001110.01101101 )B,（2）二进制数转换成十六进制数 方法：从小数点开始，向左或向右每4位二进制数分成一组（不足4位补0），然后按对应位置写出每组二进制数等值的十六进制数及对应的小数点，即可得到转换后的十六进制数。 例如：将二进制数11010111.1011转换成十六进制数。 1101 0111 . 1011 D 7 . B 即：( 11010111.1011 )B=( D7.B )H,3十进制数与十六进制数的转换 （1）十进制整数转换成十六进制数 方法：除16取余，逆序读数。 例如：将十进制4586转换成十六进制数。 即：( 4586 )D=( 11DA )H,（2）十进制小数转换成十六进制数 方法：乘16取整，顺序读数。 例如：将十进制0.32转换成十六进制数。 即：( 0.32 )D=( 0.08 )H,（3）十六进制数转换成十进制数 方法：把每一位的二进制数码乘以其相应位的位权值，然后将各乘积相加。 例如：将十六进制数5EA.11转换成十进制数 （5EA.11）H=5162+14161+10160 +116-1+116-2=(1514.0664062)D 即：(5EA.11)H=(1514.0664062)D,三、计算机中数据的单位,计算机中数据的常用单位有 位 bit 字节 byte 字 word byte = 8 bit,1位（bit） 计算机中数据的最小单位是位。位是指一位二进制数，英文名称是bit。计算机只识别二进制数 。 一位二进制数只能表示两种状态 “0”或“1” 两位二进制数能表示4种状态 00、10、01、11,2字节（Byte） 计算机数据中的所有字符（包括各种符号、数字、字母等），大约在128到256个，需要用7到8位二进制数表示。因此，人们选定8位为1个字节。 字节是计算机中用来表示存储空间大小的最基本的容量单位。 1KB=1024B 1MB=1024KB 1GB=1024MB,3字（Word） 数据的另一个单位就是计算机的字长。字是由整数倍个字节构成，是计算机进行数据处理和运算的单位。 按计算机的字长可分为 8位机（如苹果II、中佛学习机） 16位机（如286机） 32位机（如386、486机） 64位机（如Pentium、Pentium）等。,四、 数据的编码,计算机中数的存储和运算都使用二进制数，但前面提到的二进制数均未涉及符号，因而是一种无符号数。 那么计算机中正负数怎样表示呢？ 1原码 2反码 3补码,1原码 原码最高位是其符号位，0表示正数，1表示负数。 例如：十进制数76，转换成二进制数为：( 76 )D(1001100 )B，于是 +76=01001100 -76=11001100,2反码 正数的反码与其原码相同。 负数的反码是除符号位外按位取反求得。 例如： ( +5 )反00000101 ( -5 )反11111010 ( +0 )反00000000 ( -0 )反11111111 ( +127 )反01111111 ( -127 )反10000000,3补码 正数的补码与其原码相同。 负数的补码是在其反码的最低位上加1得到。 例如： ( +5 )补00000101 ( -5 )补11111011 ( +0 )补( -0 )补00000000 ( +127 )补01111111 ( -127 )反10000001,4补码运算 引入补码的主要目的在于简化减法运算，可以把减法运算用补码加法来实现。计算机中就只有加法计算。 补码运算定律： ( x + y )补( x )补 + ( y )补,例如： 正数x和负数y相加，|x|y|。x=3DH，y=-21H (x)补+(y)补 = (00111101)补+(10100001)补 = 00111101+11011111 = 00011100 (x+y)补 = (00111101- 00100001)补 = (00011100)补 = 00011100 所以：( x + y )补( x )补 + ( y )补,注意： 补码是有一定范围的。对于8位补码来说，其范围是+127 -128。当运算结果超出该范围时，答案就不正确了，称为溢出。 例如 64+67=131=10000011 补码为10000111的数，值为01111101=-125，显然出错了。因为131127了，称为正向溢出。同样道理，如果两个负数之和小于-128，就会产生负向溢出。,5.定点数和浮点数 定点小数 定点整数,浮点数（对应科学计数法） 计算机中的浮点数：阶码 + 尾数 阶符 阶码 + 数符. 尾数 例如： 110.011(B)= 0.110011 2+11 尾数 阶码 -0.000110011(B)= -0.110011 2-11 尾数 阶码,五、 字符的编码,1ASCII编码 ASCII码是美国标准信息交换码(American standard code for Information Interchange),是微型计算机中表示字符的常用编码。标准的ASCII码是占一个字节，最高位置为“0”，用7位二进制数编码，总共可以表示128个字符。 ASCII码的新版本是把原来的7位码扩展成8位码，因此它可以表示256个字符。,ASCII码字符的显示,例：字符A的显示,字体小于24号，一般使用点阵表示字形，大于24号，主要采 用贝塞尔曲线表示： X1,Y1 X2,Y2 贝塞尔公式,2汉字的编码 汉字编码包括： （1）汉字的输入码 （2）机器内码 （3）字形码（汉字库）。,（1)汉字的输入码： 汉字输入码也称外码，它是专门用来向计算机输入汉字的编码。 例如全拼编码、双拼编码等、五笔字型码。,（2）汉字的机内码： 汉字的内码是供计算机系统内部处理、存储、传输时使用的代码。目前使用最广泛的一种国标码是GB2312-80。 国标码将7000多个汉字全部按照2字节编码。但为了与ASCII码区分，汉字机内码的每个字节的高位置为1。 例如：计算机的机内码 计 算 机 BCC6 CBE3 BBFA,（3）字的字形码： 汉字字形一般是以数字化的方式存储在计算机的存储器中，将汉字图象预先分割为许多小方块，组成一个“点阵“。若用“0“表示白点，“1“表示黑点，这个点阵字形就很容易地用二进制表示了，这种方法我们称为点阵。表示字形的二进制代码称为汉字字形码。,一般地说，表示汉字时，使用的点阵（有16X16、24X24、32X32、64X64等) .点阵越大，则汉字质量越好，存储空间也越大。 例如： 存储一个16X16的汉字需要32字节。 16