计算机基础知识2011级.ppt

大学计算机基础,-鄢莉,章节目录,第一章 计算机基础知识 第二章 计算机系统组成 第三章 操作系统基础 第四章 Word 2003文字处理 第五章 Excel 2003电子表格处理 第六章 PowerPoint 2003演示文稿 第七章 计算机多媒体技术基础 第八章 计算机网络技术基础,返 回,本章要点与学习要求： 计算机产生、发展和应用 （了解） 计算机信息的表示 （掌握）,第一章 计算机基础知识(2学时),返 回,教学 引入,现在，计算机在我们的日常生活中无处不在，你了解计算机的发展史吗？计算机中是如何编码的呢？,返 回,1.1 计算机的发展及应用,1.1.1 计算机的发展与展望,计算机与一般计算工具的差别 存储器的大小 运算能力 定义 电子计算机是一种能按预先存储的程序，对以数字形式出现的信息进行处理的电子装置。,上一页,返 回,下一页,1.1 计算机的发展及应用,ENIAC是世界公认的第一台通用电子数字计算机。 1946年2月由美国宾州大学的莫克莱和埃克特研制； 18000多个电子管、1500多个继电器、占地170平方米、重量30吨、计算速度5千次/秒；每次至多只能存储20个十进制数； 弱点：存储容量小，尚未采用“程序存储”方式；电子管太多,第一台数字电子计算机,上一页,返 回,下一页,ENIAC的一角。,图灵对现代计算机贡献：建立了图灵机的理论模型，发展了可计算性理论；提出了定义机器智能的图灵测试。 冯诺依曼贡献：建立现代计算机基本结构，即冯诺依曼结构。 整个系统是由五大基本部件组成，即由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备组成； 采用二进制，使用机器语言,指令通过操作码来完成简单的操作； 采用存储程序的思想，对计算进行集中的顺序控制。,冯.诺依曼,图 灵,现代计算机发展的杰出人物,上一页,返 回,下一页,大型计算机的发展阶段,上一页,返 回,下一页,巨型化 微型化 网络化 多媒体化 智能化,当前计算机的发展趋势,有效数字可达十几位、几十位、甚至上百位。,已从最初的每秒几千次发展到现在的最高每秒几万亿次。,运算速度快,计算精度高,存储功能强,逻辑判断能力,既可以进行算术运算又可以进行逻辑运算。,可以存储大量的数据，当需要时，又能准确无误地取出来。,自动运行能力,采用程序存储的方式，可以自动运行存储的程序。,1.1.2 计算机的特点与分类,上一页,返 回,下一页,按工作原理 数字计算机（Digital Computer） 模拟计算机 (Analog Computer) 混合计算机 (Hybrid computer) 按应用 通用计算机 (General Purpose Computer) 专用计算机 (Special Purpose Computer) 按综合性能指标 巨型机（Super Computer） 大型机（Main Frame Computer） 小型机（MiniComputer） 微型机（MicroComputer） 工作站（Workstation） 服务器（Server） 网络计算机（Net Computer）,计算机的分类,上一页,返 回,下一页,运算速度可达5000亿次的“神威”计算机,上一页,返 回,下一页,计算机的分类,计算机的分类,IBM大型机,上一页,返 回,下一页,计算机的分类,微型机（个人计算机）,（1）科学计算 利用计算机的高速度、大存储量和连续运算的能力，可以完成许多人工无法实现的科学计算问题。,（2）数据处理 数据处理是指对原始数据进行收集、整理、合并、选择、存储、输出等加工的过程，也称信息处理。,（3）过程控制 过程控制是指实时采集、检测数据，并进行处理和判定，按最佳值进行调节的过程。,1.1.3 计算机的应用与前景,（4）计算机辅助设计（CAD）与辅助教学（CAI） CAD是指用计算机帮助工程技术人员进行设计工作。 CAI是指用计算机来辅助进行教学工作。,（5）人工智能 人工智能是指用计算机来“模仿”人的智能，使计算机具有识别语言、文字、图形和“推理”、“学习”适应环境的能力。,计算机的应用,量子计算机 神经网络计算机 化学、生物计算机 光计算机,上一页,返 回,下一页,计算机的发展前景,课堂 交互,按计算机采用的电子器件来划分计算机的发展，经历了（ ）代。 A）4 B）6 C）7 D）3,分析：按计算机采用的电子器件来划分，计算机的发展经历了四代。,结论：答案应选A）,上一页,返 回,下一页,1.1 计算机发展概述,教学 引入,计算机可以处理各种各样的数据，如文本、图像、声音、动画等，那么这些信息在计算机内部是如何保存的？,返 回,1.2计算机信息在计算机内的表示,1. 数据 一切能被计算机接收和处理的物理符号都称为“数据”，如数字、文字、图形、图像、声音等，是存储在计算机上物理符号的集合。 数据按性质可分为：模拟数据 数字数据 数据按类型可分为：数值型数据 非数值型数据 2. 信息 有意义的数据即信息。,1.2计算机信息在计算机内的表示,1)位(bit)：它是二进制的一个数位，简称位。 位是计算机最小的数据单位。n个二进制位可以表示2n种状态。例:二进制数10100101 ，共有8个位。 2)字节(Byte) ：8个二进制位为1个字节。 字节是最基本的存储单位，也是计算机中最小的信息单位。,1.2.1 信息的单位,换算关系 1B=8b 1KB =210B=1024B 1MB =220B=1024KB 1GB =230B =1024MB 1TB =240B =1024GB 3)字(word) 字(Word)是计算机存储、传输、处理数据的信息单位。通常一组二进制数位叫做一个“字”。 字可以是一条指令，也可以是一个数字。 字的组合: 1word = n Byte,问题 1、 两个bit 可以表示状态？ 2、11011100有几个bit？占几个字节？ 3、一台计算机的字长是4个字节，意味着在CPU中作为一个整体加以传递处理的二进制代码为多少位？,00 01 10 11,8个bit ，一个字节,32位,千字节,兆字节,吉字节,二进制,1.2.2 计算机的数据编码,（1）数的长度 数的长度指用一个十进制数表示一个数值所占用的实际位数。 例:12345的长度为5。 由于在计算机中储存容量的大小是用字节来度量的，数的长度也常用字节来计量。 （2）数的符号 通常把一个数的最高位定义为符号位，用“0”表示正、用“1”表示负，称为数符。 （3）小数点的表示 表示一个数值型数据时，通常要先约定小数点的位置。小数点位置约定在数符后面表示定点小数，在最后一位数符之后表示定点整数。,1.计算机中数的编码,定点整数：,定点小数：, 定点数表示, 浮点数表示,110.011(B)=1.100112+10=11001.12-10=0.1100112+11,N= 数符尾数2阶符阶码 尾数的位数决定数的精度 阶码的位数决定数的范围,规格化的形式：尾数的绝对值大于等于0.1并且小于1，从而唯一地规定了小数点的位置。,定点整数,定点小数,（4）数的编码 真值数 把机器外部由正(+)、负(-)号表示的数称为真值数。 机器数 二进制数在计算机中的表示形式称为机器数，即符号 位数字化的真值数。 机器数的特点： 用二进制表示，平时所用数为十进制。 机器数的符号位用1与0表示正负，平时所用数 为“+/-” 表示正负。 机器数的位数是固定的，能表示的数值范围受到位数限 制，而平时所用数不受此限制。,(3)补码,(2)反码,假定一个数在机器中占用8位。 (1) 原码,最高位为符号位，其余n-1位表示数的绝对值。 在原码表示中，零有两种表示形式: +0原 = 00000000 -0原 = 10000000 8位字长的原码表示范围为: -127(11111111) +127(011111111),正数的反码与原码相同，负数的反码为除符号位外其余位按位取反。 在反码表示 中，零有两种表示形式 +0反 = 00000000 -0反 = 11111111,正数的补码与原码、反码相同，负数的补码等于它的反码加1。 在补码表示 中，零有唯一的编码： +0补 = -0补 00000000 8位字长的反码表示范围为： -128(10000000) +127(01111111),常见带符号数的编码方案,“字符”包括英文字母、标点符号、特殊符号及数字符号。 字符编码即是将字符转换为二进制的编码规则。 国际通用的字符编码方案： ASCII码(American Standard Code for Information Interchange,即美国标准信息交换码) (1) 基本ASCII码 基本ASCII码字符集包括了128个字符，用一个字节的低7位编码，范围为0127。其中通用控制字符32个，阿拉伯数字10个，大小写英文字母52个，各种标点符号和运算符号34个。 常用字符的ASCII编码如下： 空格 20H 32 09 30H39H 4857 AZ 41H5AH 6590 az 61H7AH 97122,2.计算机中字符的编码（ASCII码）,表2-1-2基本ASCII码字符集,利用ASCII码值可以比较字符的大小 一般地，各类字符的ASCII码值大小比较，有如下规律： 空格标点符号数字大写字母小写字母 (2) EASCII码(即扩展ASCII编码) EASCII(Extended ASCII,扩充美国标准信息交换码)是将基本ASCII码由7位扩充为8位。 8位ASCII编码版本 8位编码构成扩展ASCII编码，能表示的字符和图形符号有256个，其中包括基本ASCII码字符128个和扩充的ASCII码128个。 扩充的ASCII码 最高位为1，扩充部分编码范围为 1000000011111111，相应的十进制数为128255,计算机中字符的编码ASCII码,(1) 汉字输入码 汉字输入码又称“外码”，是用户进行汉字输入操作时使用的代码。 音码类：全拼、双拼、微软拼音、自然码和智能ABC等 形码类：五笔字型法、郑码输入法等 。 (2) 汉字国标码( 即国家标准代码的简称 ) 汉字国标码采用两个字节表示一个汉字，每个字节用7位，最高位一般置0。 (3) 汉字机内码( 也称机器内码、内码或汉字存储码 ) 把汉字国标码两字节的最高位都置1，作为微机汉字系统机器内部存储、处理和传输汉字信息时使用的编码，例如： 中 8680(01010110 01010000)B (11010110 11010000)B 华 5942(00111011 00101010)B (10111011 10101010)B,3.计算机中汉字的编码,(4) 汉字字形码 汉字字形码是对汉字的形状进行二进制编码，主要用来显示或打印汉字, 是表示汉字字形的字模数据。 常用方式： 点阵：汉字字形点阵的代码 有1616、2424、3232、4848等编码、存储方式简单、无需转换直接输出放大后产生的效果差。 矢量：存储的是描述汉字字形的轮廓特征矢量方式特点正好与点阵相反。,一、进位计数制 把一组特定的符号按先后顺序排列起来，由低位向高位进位计数的方法，称为“进位计数制”。 相关概念： 【数位】数码在一个数中的位置，如十进制数中的个位、十位 【基数】在某种进制数中允许使用的基本符号的个数，一般r进制数其基数就是r。 【权】和数位有关的概念，即每一个数位上的数码所表示的数值的大小，一般等于该数码本身乘以一个常数，该常数即权。任何一个进制数都可按权展开成为多项式，各位的权是以基数为底的幂，如十进制数555.55可表示为： 555.55=5102+5101+5100+510-1+510-2 (其中划线部分即为权),1.2.3 常用的进位计数制,R进制数可用 r个基本符号（例如0，1，2，r-1）表示。,基数,权:以基数为底的幂,数码,678.34=6102+7101+8100 +310-1+410-2,二、计算机编码 1. 十进制（Decimal notation ,用D表示） 基数为10，数符为09的计数系统，称为“十进制” 。 十进制计数规则 基数: 10 数符: 0、1、2、3、4、5、6、7、8、9 运算规则: 逢十进一 位权:10i 十进制数整数部分的位权 从最低位开始依次是100、101、102、103、104 十进制数小数部分的位权 从最高位开始依次是10-1、10-2、10-3、10-4,十进制数表示方法： 从位权角度看，任意一个十进制数可以展开成数字与其位权乘积的多项式之和。 A=(an-110n-1a1101a0100a-110-1a-210-2a-m10-m) 其中: ai(i= n, , 2 , 1 , 0 ,1,2, ,m)为09中任何一个数字符号。 【例】十进制数3450.02可以写成如下加权展开多项式： 3450.02=3104105100100 010-1210-2 【提示】系统默认对十进制数不加下标。,2二进制数（Binary notation , 用B表示） 基数为2,数符为0、1的计数系统,称为“二进制”。 二进制计数规则： 基数: 2 数符: 0、1 运算规则: 逢二进一 位权：2i 二进制各数位的权是以2为底数的幂。 二进制数整数部分的位权 从最低位开始依次是20、21、22、23、24 二进制小数部分的位权 从最高位开始依次是2-1、2-2、2-3、2-4,二进制数表示方法： 从位权角度看，任意一个二进制数同样可以用多项式之和来表示。 A2=(an-12n-1a121a020a-12-1a-222a-m2-m) 其中:ai(i= n, , 2 , 1 , 0 ,1,2, ,m)为01中任何一个数字符号。 【例】二进制数(1011.01)2可以写成如下多项式： (1011.01)2 = 12302212112002-112-2 【提示】二进制数必须加下标如(1011.01)2, 或加数制符如(1011.01)B来表示。,3八进制（Octal notation,用O表示） 基数为8，数符为07的计数系统，称为“八进制”。 八进制计数规则： 基数： 8 数符：0、1、2、3、4、5、6、7 运算规则：逢八进一 位权： 8i 八进制各数位的权是以8为底数的幂。 八进制数整数部分的位权 从最低位开始依次是80、81、82、83、84 八进制小数部分的位权 从最高位开始依次是8-1、8-2、8-3、8-4, 八进制数表示方法 从位权角度看,任意一个八进制数同样可以用多项式之和来表示。 A8=(an-18n-1a181a080a-18-1a-282a-m8-m) 其中：ai(i= n, , 2 , 1 , 0 ,1,2, ,m)为07中任何一个数字符号。 【例】八进制数(4537.71)8, 按位权相加展开式为： (4537.71)8=48583878078-118-2 【提示】八进制数必须加下标如(4537.71)8, 或加数制符如(4537.71)O来表示。,4十六进制（Hexadecinal，用H表示） 基数为16,数符为09以及AF的计数系统,称为“十六进制”。 十六进制计数规则： 基数: 16 数符: 09、AF或af 运算规则: 逢十六进一 位权: 16i 十六进制各数位的权是以16为底数的幂。 十六进制数整数部分的位权 从最低位开始依次是160、161、162、163、164 十六进制小数部分的位权 从最高位开始依次是16-1、16-2、16-3、16-4,十六进制数位权与十进制数值的对应关系 A、B、C、D、E、F表示的数值与十进制数对应关系如表1-3所示。 表1-3 十六进制数位权与十进制数值的对应关系,十六进制数表示方法 从位权角度看,任意一个十六进制数同样可以用多项式之和来表示。 A16=(an-116n-1a1161a0160a-116-1a-2162a-m16-m) 其中:ai(i= n, , 2 , 1 , 0 ,1,2, ,m)为09 以及AF中任何一个数字符号。 【例】十六进制数(34AF)16，按位权展开式为： (34AF.4)16=316416101615160416-1 【提示】十六进制数必须加下标如(34AF.4)16，或加数制符如(34AF.4)H来表示。,5. 计算机中常用的几种进位计数制归纳如下,三、在计算机内部采用二进制 1易于用器件实现 二进制只有0和1两个状态，电子元件就可以用对立的两个状态来表示，可用自然界存在的两种对立的物理状态表示。 2二进制数运算简便 二进制数的运算法则比其他进制简单 加法 00 0 乘法 00 0 01 101 01 10 0 11 10 11 1 2(2+1)/2个和 2(2+1)/2个积 3易于实现逻辑运算 采用二进制可以进行逻辑运算，使逻辑代 数和逻辑电路成为计算机电路设计的数学基础。,1. 非十进制(二、八、十六进制)与十进制的相互转换 (1) 非十进制 十进制 一个非十进制数的加权系数和就是该非十进制数所对应的十进制数，也称“按权展开相加法”。 例： (10101)B=24