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概述 计算机的数据与编码 计算机系统组成 计算机系统处理信息的基本过程 计算机基础知识 基础篇 计算机基本运算 作业 概述 计算机与信息处理计算机的工作原理和分类计算机的发展与应用 计算机概述 计算机与信息处理息 信息 狭义的信息可以理解为消息 情报 资料 指令 信号 数据等关于环境的知识 广义的信息指的是事物存在的方式 运动状态以及这些方式 状态及其变化的直接和间接的表达 包括信息的获取 存储 变换 再生 转输 检测 施用等加工过程 信息处理 信息 信息技术 指的是对信息的获取 存储 变换 再生 转输 检测 施用的技术 计算机 是指计算机对信息的编码 存储 变换 再生 转输 检测等操作 计算机是一种信息处理机 不仅能处理数值信息 而且能处理文字 图形 图像 声音 视频等多种非数值信息 计算机 计算机信息处理 计算机与信息处理息 计算机是怎么处理信息的 计算机处理信息过程 计算机 二进制 结果数据 数据 程序 计算机与信息处理息 计算机的工作原理和分类 计算机的工作原理 存储程序 逐条执行 由美籍匈牙利数学家冯 诺依曼提出 计算机的工作原理和分类 冯 诺依曼提出 将数据和程序用二进制形式的0 1代码串表示 并把它们存放到计算机的一个称为储器的记忆装置中 需要时可以把它们读出来 由程序控制计算机的操作 计算机按一定的顺序逐条执行程序的指令 其间不必人工干预 因而可以实现自动高速运算 此外 只要输入不同的程序和数据 就可以让计算机做不同的工作 即可以通过改变程序来改变计算机的行为 这就是所谓 程序控制工作方式 也是计算机与其他信息处理机 如计算器 电报机 电话机 电视机等 的根本区别 计算机的分类 计算机的工作原理和分类 计算机的特点 运算速度快 精确度高 具有记忆和逻辑判断能力 具有高度的自动化和灵活性 计算机的工作原理和分类 计算机的发展 电子管 晶体管 集成电路 大规模集成电路和超大规模集成电路 发展特点 发展 计算机基础知识 1 世界上公认的第一台电子计算机ENIAC ENIAC ElectronicNumbericalIntegraterAndComputer电子数值积分计算机 于1946年2月研制成功 交付使用 它的设计者是美国宾夕法尼亚大学莫尔学院的莫奇莱与埃克特 ENIAC用了约18000个电子管 1500个继电器 功率150KW 占地近170M2 重量达30吨 计算速度为每秒5000次 演示 继续 2 计算机发展的年代划分 按照计算机采用的电子器件来划分 从ENIAC的诞生至今已历四个年代 它们是 年代电子器件功能和语言 第二代晶体管数据处理和自动控制汇编语言与高级语言 第三代集成电路使用了操作系统 第四代大规模 超大应用领域更加广泛规模集成电路大中小微机及网络 第一代电子管科学计算 机器语言 新五代计算机 正处于研制阶段 推动了专家系统 知识工程 语音合成与语音识别等的发展 大规模和超大规模集成电路技术的发展 促成了微型计算机的产生和迅猛发展 1971年 美国的英特尔 Intel 公司将运算器与控制器集成于一块芯片上 制成了第一个微处理器Intel4004 并以它为核心装配了第一台微型计算机MCS 4 微机的发展从4位机 Intel4040 8位机 Intel8080 16位机 Intel8086 80286 32位机 Intel80386 80486 发展到64位机 Pentium 计算机的应用 科学计算实时控制数据处理计算机辅助设计 辅助制造和辅助教学 CAD CAM CAI 文字处理和办公室自动化人工智能计算机网络应用 计算机基础知识 二 计算机编码和数制 数制计算机编码数据在计算机中的存储方式 计算机基础知识 按进位的原则进行计数逢N进1采用位权表示法 数制 编码和数制 常用进位计数制表示方法 常用计数制的基数和数字符号 编码和数制 数制间的转换 十进制数 非十进制数 非十进制数 十进制数 二 八 十六进制之间的转换 编码和数制 2751237121802912402202110 示例2 结果为 1001011 87538918110 结果为 113 余数法 除基数取余数 由下而上排列 示例1 1621571613D0 结果为 D7 余数法 除基数取余数 由下而上排列 示例1 位权法 把各非十进制数按权展开求和转换公式 F x an 1 xn 1 an 2 xn 2 a1 x1 a0 x0 a 1 x 1 示例 1011 1 2 1 23 0 22 1 21 1 20 1 2 1 8 0 2 1 0 5 11 5 10 编码和数制 二进制十六进制 二进制八进制 二 八与十六进制之间的转换 整数从右向左小数从左向右 编码和数制 000110110111 0100 1B7 4 16 示例 编码和数制 100110110111 010100 4667 24 8 计算机编码 国标码 7445 ASCII码 汉字编码 字符编码 编码和数制 字符在计算机中的表示方式 0 1 0 0 0 0 0 1 A 最高位补0 A的ASCII码值 编码和数制 1 国标码 交换码 1 简介 为了用0 1代码串表示汉字 在汉字系统或通信系统之间交换信息 必须给每个汉字规定一个统一的代码 1981年发布 国家标准 信息交换用汉字编码字符集基本集 代号为 GB2312 80 该基本集共收集字符7445个 一级 最常用汉字3755个 按拼音排序二级 次常用汉字有3008个 按偏旁部首排序另外还有图形符号682个 2 特点 编码规则 双七位二进制编码 每个七位从21H 0100001 变到7EH 1111110 排列 分为94个区 每个区分为94个位 汉字第1个七位第2个七位十六进制例 啊011000001000013021H 第一个7位 行 第二个7位 列 返回 3 国标码 GB2312 80字符集 也称为交换码 区 位 2 区位码 用区号和位号来表示汉字的编码 区位号都用两位十进制数表示 例 啊 1601区位码和国标码的关系 国标码 区位码 十六进制表示 2020H 区号 位号 1001H 2020H 3021H 返回 1 3 计算机的基本运算 计算机的计算分类 一类是数值计算 例如函数计算 方程求解 微分 积分 概率统计等 主要是通过四则运算实现 另一类是非数值计算 例如比较 排序 查找 逻辑推理等 主要是通过基本逻辑运算实现 1 3 1四则运算 1 所有的四则运算都可以用加法来实现 乘法可以用连加实现 减法也可用加法来做 例 6 2 6 2 除法可化成连减 最终用加法来实现 2 二进制数的四则运算结果也是用0和1表示的二进制数 详见P14 例如加法规则如下 0 0 0 1 0 1 0 1 1 1 1 10 1 3 2基本逻辑运算 逻辑运算 也称为两值运算 逻辑变量的取值和运算的结果只有 真 假 两个值 有三种基本的运算 假设用0表示 假 1表示 真 非运算符 not规则 not0 1 not1 0 或运算符 or规则 0or0 0 0or1 1 1or0 1 1or1 1 与运算符 and规则 0and0 0 0and1 0 1and0 0 1and1 1 返回 1 4计算机系统组成 硬件系统 构成计算机的所有实体部件的集合 计算机系统 软件系统 程序和文档的总和 主机 外部设备 计算机硬件系统结构图 运算器 控制器 内存储器 外存储器 存储器 输出设备 硬件 输入设备 运算器 ALU 其作用是完成对数据的算术运算 逻辑运算和逻辑判断 运算器是计算机的核心部件 主要负责对信息的加工处理 运算器不断地从存储器中得到要加工的数据 对其进行加 减 乘 除等算术运算及各种逻辑运算 并将最后的结果送回存储器中 整个过程在控制器的指挥下有条不紊地进行 继续 控制器 是计算机的指挥中枢 主要作用是使计算机能够自动地执行命令 从存储器中取出指令 分析指令 指挥与控制计算机的各部件的工作 存储器 用来存放数据和程序存储器主要负责对数据和控制信息的存储 是计算机的记忆单元 存储器分为内存和外存两种 1 内存 也称主存 用于存放当前要执行的程序及有关数据 内存一般分成只读存储器 ROM 和随机读写存储器 RAM 两种 2 外存 外存也称为辅助存储器 用于存放大量计算机暂时不用的程序和数据 外存分为磁介质型存储器和光介质型存储器两种 磁介质型常指硬盘和软盘 光介质型则指光盘 内存的操作 内存的操作有存取两种 读内存 取数 将数据从内存读到CPU中 写内存 存数 将数据从CPU写到内存 内存单元的数据具有如下特点 取之不尽 一写就走 RAM RandomAccessedMemory 内存 随机存储器 也称主存 可随机存取 用于存放用户的数据和程序 ROM ReadOnlyMemory 只读存储器 用于存放由厂家写入的供计算机工作使用的程序 磁带 外存 磁盘 光盘 CD ROM 存储器 特点 内存 容量小 速度快 易失性 外存 容量大 速度慢 长期保存 2 计算机存储器中常用的名词 1 位 b 记为bit 位是计算机中最小的信息单位 2 字节 B 在对二进制数据进行存储时 以八位二进制代码为一个单元存放在一起 称为一个字节 记为Byte 3 存储容量 所有存储单元的总存储数据量 4 几个计量单位 bit b 位 Byte B 字节 1B 8bKB 千字节 MB 兆字节 GB 千兆字节 1KB 1024B 即210B 1MB 1024KB 即210KB 1GB 1024MB 即210MB 例 内存是256MB 硬盘是40GB 例 某台计算机的内存为32MB该内存的内存容量有32 1024 1024B 32 220B 33 554 432B 字节 输入设备 功能 把原始数据与程序转换成0 1代码串输入到计算机的内存储器中 例 键盘 鼠标 扫描仪 麦克风 驱动器输出设备 功能 将计算机处理过的信息从内存储器中转换成人们熟悉的形式输出 或转换成其他设备能够识别的信息输出 例 显示器 打印机 绘图仪 音箱 驱动器 注意 驱动器既可以作为输入设备也可以作为输出设备 总结 计算机硬件的组成 电子计算机硬件 主机 外部设备 运算器 内部存储器 中央处理器 控制器 输出设备 显示器 绘图仪 打印机 驱动器 输入设备 键盘 电传打字机 抛锚仪 光笔 驱动器 外部存储器 软盘驱动器 硬盘驱动器 磁带机 光盘驱动器 返回 补充 有关CMOS CMOS 用来存放计算机的重要参数主板上有一片CMOS集成芯片 它有两大功能 一是实时时钟控制 二是由SRAM构成的系统配置信息存放单元 CMOS采用电池和主板电源供电 当开机时 由主板电源供电 断电后由电池供电 系统引导时 一般可通过Del键 进入BIOS系统配置分析程序修改CMOS中的参数 1 主机箱图片1 图片22 主机板 微机硬件系统结构示意图 PC机 PersonComputer 个人计算机 或微机基本组成 主机箱 键盘和显示器 继续 演示 2 PC机的组成和基本配置 CPU 运算器 控制器 是计算机最核心的部件 它决定了PC机的速度和性能 CPU有两个重要的指标 字长 PC机中能同时处理的数据的长度 类似于一条大道的车道数 时钟频率 反映了PC机的工作速度 演示 继续 扩展槽 CPU插座 内存条插座 主 机 板 系统板 微型计算机中最大的一块电路板是主板 微处理器 内存 显示接口卡以及各种外设接口卡都插在这块主板上 不同的CPU能用的主板不一定相同 内存 存放目前正在使用的数据和程序 内存条 内存条插座 内存 存放目前正在使用的数据和程序 RAM 随机存储器 即通常所说的 内存 特点 关机或停电RAM中的信息全部丢失 ROM 只读存储器 固化了一些重要的系统程序 如引导程序 开机自检程序等 特点 关机或停电ROM中的信息不会丢失 仍存 Cache 高速缓冲存储器 PC机的多级存储体系结构图 外存 海量存储器 一般内存 RAM Cache CPU 演示 继续 接口 不同设备之间为实现相互连接和通信而具有的对接部份 总线接口 位于主板上 也称扩展槽 供插入各种功能卡用 串行口 传送信息的方式是一位一位串行传送的 鼠标主接在这种串行口上 并行口 传送信息的方式是一个字节 8位 同时传送 打印机通常接在这种并行口上 声卡接口 磁盘 光盘 键盘 鼠标的操作 1 鼠标的基本操作 1 单击 单击左键 2 单击右键 3 移动 4 拖动 5 双击 双击左键 图2 4单击左键 图2 5单击右键 图2 6双击左键 接口卡 也称适配器 显卡 注意 不同类型的显示卡要求与相应的显示器匹配 演示 继续 显示系统 显示系统包括显示器和显示适配器 显示卡 两部分 它的性能也由这两部分的性能决定 1 显示器 目前有液晶显示器LCD和普通CRT显示器 1 像素 由红 绿 蓝3个荧光点组成一个像素 它是显示图像的最小单位 三原色发光强弱不同 就可产生一个不同亮度和像素 2 分辨率 水平分辨率 垂直分辨率 如 1024 768 表示水平方向 列 最多可以包含1024个像素 垂直方向 行 有768个像素 分辨率越高 显示的字符和图像就越清晰 3 色彩的位数 指在一点表示色彩的二进制位数 有16位 24位等 位数越多 色彩层次越丰富 图像越美 分类 1 针式打印机 点阵式打印机 24针 特点 击打式 噪音大 速度慢2 喷墨打印机 特点 非击打式 噪音小 打印质量高3 激光打印机特点 非击打式 噪音小 打印质量高 打印机 返回 1 软盘系统2 硬盘系统3 光盘系统4 外部存储器的命名和使用5 大容量移动存储设备返回 外部存储器 1 软盘系统 软盘系统 由软盘 软盘驱动器和控制电路组成 1 软盘的基本概念 软盘 一个表面涂有铁磁氧化物薄层的聚酯薄膜圆盘 多呈黑褐色 通常将盘片封装在纸制或塑料做成的保护套里 保护套里层衬有一层衬垫 以便粘去盘片使用时带上的粉尘并消除静电 磁道 一个个的同心圆 从外向里编号 最外是0磁道 扇区 将磁道划分为若干个扇段 每段即为扇区 常为512B 是磁盘读写的最小单位 磁面 能记录信息的盘面 磁盘容量 磁盘能记录信息的能力 常以B KB MB来计量 读写槽 磁头在此作径向移动 读写数据 写保护口 小孔透光 写保护 小孔不透光 可写可读 写盘 信息从内存 磁盘读盘 信息从磁盘 内存格式化 将磁盘按指定的格式划分好磁道 扇区 并作好一些初始化工作 例 一张双面盘有80个磁道 每个磁道有18个扇区 问其容量是多少 80 2 18 512B 1474560B 1 44MB 继续 返回 返回 0磁道 79号磁道 2 软盘使用注意事项 不要弯曲 折叠 重压盘片不要将盘片放在靠近磁场的地方不要用手触摸盘片的暴露部份新盘必须先格式化 format 不能放到烈日下晒 应放在阴凉 干燥处 返回 2 硬盘系统 硬盘系统 由硬盘 驱动器和控制电路组成 继续 演示 硬盘使用时应注意 在硬盘工作时不要移动 摇晃机箱 不要让硬盘受到强的冲击 碰撞 新硬盘在使用时要进行分区 格式化工作 返回 3 光盘系统 光盘系统 由光盘 驱动器和控制电路组成 1 工作原理 利用 光存储技术 用凹坑和非凹坑两种状态表示数字化信息 凹坑边缘转折处表示1 平坦无转折处则表示0 凹坑形成的 光道 是螺旋线利用了激光束聚焦性 继续 演示 2 分类只读光盘存储器 CD ROM可写一次型光盘 CD R可多次擦写光盘 CD RW 3 特点一般是单面记录信息存储密度高 一般为650MB 速度比硬盘慢 4 指标倍速 指的是数据传输速率基速 150Kbps计算40倍速的速率 40 150Kbps 6000Kbps 6Kbps 返回 4 外部存储器的命名和使用 1 基本概念 驱动器名 对驱动器的命名 可通过该名字访问相应的驱动器 例 A B 是软驱的名字 C D 等是硬驱的名字 硬驱后的第一个字母加上 是光驱的名字当前驱动器 当前盘 当前计算机能记住的驱动器 启动盘 启动驱动器 用来启动计算机的驱动器 通常是A盘或C盘或光盘 1 优盘 又称为u盘 英文名OnlyDisk 是一种基于USB接口的高容量移动存储设备 其存储实体是闪存 通过USB接口与主机相连 USB UniversalSerialBus 通用串行总线接口 是一种新型的外设接口技术 可连接各种有USB插头的外设 Win2000中有各种U盘的驱动程序 可识别一般的U盘 拔下U盘之前 必须先弹出它 再拔走 5 大容量移动存储设备 2 移动硬盘移动硬盘采用固定硬盘技术 其存储实体是硬盘片 通过USB接口与主机连接 容量大 可达到20 30GB 一般要分区使用 移动硬盘一般须要安装专门的驱动程序 才能被Win2000识别和管理 其使用方法和U盘相似 3 其他大容量移动存储设备1 活动硬盘 采用固定硬盘技术 具有固定硬盘的基本特征 盘片可从驱动器取出 传输速率高 2 ZIP盘相当于大容量的软盘 要专门的ZIP驱动器 该驱动器不能读取3 5英寸软盘3 磁光盘 MO MagnetOptical 是激光和磁场共同作用的存储设备 即有硬盘的大容量和可读写的功能 以有软盘的便携特性 微处理器 CPU 内存 硬盘 软盘驱动器 外存接口 键盘 输入设备接口 显示器 打印机 输出设备接口 其他外设 其他外设接口 主机 外设 微型机硬件系统结构图 计算机总线包括 数据总线 地址总线 控制总线 总线 3 计算机软件系统 软件 是计算机为运行 维护 管理 应用计算机所编制的所有程序和支持文档的总和 1 指令与程序基本概念 指令 是计算机直接执行 完成某种基本操作的命令 指令是二进制代码的形式 一条指令就是机器语言的一个语句 操作码操作数地址码 可以有多个 规定计算机进行何种操作 指出参加操作的数所在的内存地址 指令系统 某种类型的计算机能执行的所有指令的集合 指令类型 运算指令 ADD SUB 传送指令 MOV 控制指令输入输出指令特殊指令 注意 不同类型的计算机 指令系统一般不同 2 程序 程序 用计算机语言编写的计算机完成某项任务的工作步骤 对于机器语言而言 程序是指令的有序集合 对于汇编语言和高级语言而言 程序是语句的有序集合 3 程序设计语言 三大类 机器语言 汇编语言 高级语言机器语言 以二进制形式的代码 基本指令 表示的机器指令的集合 例 11111110100010111 表示 存储单元01000的内容加上10111的内容 结果仍放于01000存储单元中 特点 可直接执行 是面向机器的语言 不好阅读理解 操作码 操作数地址码 汇编语言 以助记符形式表示代码的一种程序设计语言 例 ADDA 17H 表示 存储单元A的内容加上23 结果仍放于A中 特点 不可直接执行 是面向机器的语言 阅读性略有提高 H Hex 16进制B Binary 2进制D Decimal 十进制O Octare 八进制 高级语言 是一种接近于人们自然语言的程序设计语言 目前常用的高级语言 DOS平台 C BASIC PASCAL FORTRAN FOXBASE等 WINDOWS平台 VB VC VFP PB JAVA等 例 A A 23表示 存储单元A的内容加上23 结果仍放于A中 特点 不可直接执行 是面向过程的语言 有很好的阅读性 4 软件系统 系统软件 操作系统 语言处理程序 实用程序 应用软件 应用程序 应用软件包 CAD软件 用友财会软件 通用应用工具软件 汇编程序 编译程序 解释程序 编辑程序连接装配程序调试程序等等 5 系统软件 1 操作系统 OperatingSystem OS 操作系统是对计算机的一切资源 包括硬件资源 软件资源 进行统一的管理 分配 及调度的系统软件 是计算机与用户的接口 程序员 普通用户 操作指令程序语言服务程序 应用程序 操作系统 计算机硬件 裸机 操作系统与用户的关系图 操作系统的主要功能 处理器 CPU 管理 存储管理 设备管理 文件管理 目前PC机上常见的操作系统 1 MS DOS PC DOS 磁盘 操作系统单用户 单任务的操作系统 无需进行处理器 CPU 管理 内存管理也较简单 主要功能是文件管理和设备管理 2 WIN95内核操作系