大学计算机基础课件--1.计算机基础知识

计算机科学与技术学院基础教学中心,2020/5/27,讨论1、计算机的过去、现在和未来2、信息化的含义3、信息在计算机中是怎样表示的,第1章计算机基础知识,计算机科学与技术学院基础教学中心,2020/5/27,本章将主要介绍以下内容：计算机的产生与发展信息化与信息技术计算机中信息的表示,第2章计算机系统组成与工作原理,计算机科学与技术学院基础教学中心,2020/5/27,计算机的产生与发展,世界第一台电子数字计算机ENIAC,计算机科学与技术学院基础教学中心,2020/5/27,计算机的产生与发展,第一台晶体管计算机,计算机科学与技术学院基础教学中心,2020/5/27,计算机的产生与发展,早期的第四代计算机,CM-5系统,计算机科学与技术学院基础教学中心,2020/5/27,计算机的分代,含42万个晶体管,计算机科学与技术学院基础教学中心,2020/5/27,2.计算机的发展趋势当今计算机从类型上看，当今的计算机正朝着巨型化、微型化、网络化和智能化等方向发展。新型计算机随着纳米技术、光技术（利用光作为信息的传输媒体）、生物技术（采用了生物芯片）、量子技术的研究和发展，将会引发一场新的计算机技术的革命。,计算机科学与技术学院基础教学中心,2020/5/27,信息与数据单纯的38oC是数据，38oC本身是没有意义的。当数据以某种形式经过处理、描述或与其它数据比较时，才能成为信息。某个病人的体温是38oC，这才是信息，信息是有意义的。1.信息各种事物的变化和特征的反映，信息是一种宝贵的资源。2.数据数据是信息的载体。数值、文字、语言、图形、图像等都是不同形式的数据。信息、材料(物质)、能源(能量)是组成社会物质文明的三大要素。,信息化与信息技术,信息、材料(物质)、能源(能量)是组成社会物质文明的三大要素。,计算机科学与技术学院基础教学中心,2020/5/27,信息技术及其分类信息技术指获取、传递、处理、存储、再生和利用信息的专门技术。包括感测技术(获取)、通信技术(传递)、计算机技术(处理)、自动控制等技术以及由这些技术分解出的其他相关技术.信息技术是高新技术发展的基本代表和最主要的技术领域,正在对全球经济产生着巨大影响。信息技术也是当今技术创新的基础和技术创新的内容。信息技术大体可分为三个层次：信息基础技术信息系统技术信息应用技术,计算机科学与技术学院基础教学中心,2020/5/27,2.信息技术的主要特性(1)高度战略性(2)高度创新性(3)高度增值性(4)高度渗透性(5)高度竞争性(6)高度超前性(7)高投入、高产出、高风险3.信息技术与信息产业信息技术的发展大大促进了信息产业的发展,信息技术正在成为各国经济增长的新动力.信息产业的概念有狭义和广义之分。狭义信息产业主要指以计算机和通信技术为核心的信息处理产业;,计算机科学与技术学院基础教学中心,2020/5/27,广义信息产业不仅包括了狭义的范畴，而且包括教育、科学研究、文化艺术等产业.现有的信息产业可以分为以下三类:1)信息产品制造业主要包括微电子及元器件制造业、计算机产业、电信与通信产业等产业部门。2)生产性信息服务业主要包括出版业、金融保险业、邮政服务业和咨询业等产业或部门。3)消费性信息服务业主要包括印刷文本采集、处理、传播与存储管理业，新闻报道业，教育和体育等。无论对信息产业如何界定，计算机是信息技术和信息产业的核心。,计算机科学与技术学院基础教学中心,2020/5/27,计算机中的数据与编码,计算机中的数据在现代计算机系统中，任何信息都是以二进制来表示的，无论其外在形式是文字、数值、图形图像、声音，还是其他形式，在计算机内部都是以0、1代码的形式处理的。,计算机科学与技术学院基础教学中心,2020/5/27,数制,数制:称为进位计数制，简称“进制”.计算机中几种常用的进制:十进制:“逢十进一”二进制:有两个不同的数码符号和,按“逢二进一”八进制:有八个不同的数码符号,按“逢八进一”十六进制:有16个不同的数码符号和A、B、C、D、E、F，按“逢十六进一”,计算机科学与技术学院基础教学中心,2020/5/27,常用计数制的对应关系,计算机科学与技术学院基础教学中心,2020/5/27,数值转换,任意进制数N可以表示为：N=an-1kn-1+an-2kn-2+a1k1+a0k0+a-1k-1+a-2k-2+其中ai表示各数位上的数码，取值范围为0r-1r称为基数,Ki称为权。对各种非十进制数，可利用此式转换为十进制数。,计算机科学与技术学院基础教学中心,2020/5/27,非十进制数转换为十进制数,【例】（1011.101)2(?)10,计算机科学与技术学院基础教学中心,2020/5/27,非十进制数转换为十进制数,【例】（456.124)848258168018-128-248-3256400.1250.031250.0078125(302.1640625)10,计算机科学与技术学院基础教学中心,2020/5/27,非十进制数转换为十进制数,【例】（2A4E）162163A1624161E160819225606414（10830）10,计算机科学与技术学院基础教学中心,2020/5/27,十进制数转换成进制数,十进制数转换成进制数：（r可以是任意进制）十进制数转换成进制数，要对整数和小数部分分别转换，最后再将两部分合成一个数。方法：整数部分的转换用除以取余数的方法，直至商为，余数依从右到左排列即为所求；小数部分的转换用乘以取整数，直至取走整数后余下的数为止（如若干次后，取走整数部分后余下的数仍不为，满足精度要求停止计算），所取整数从左至右排列即为所求。,计算机科学与技术学院基础教学中心,2020/5/27,【例】将(44)10转换为二进制,（44)10(?)2,播放,计算机科学与技术学院基础教学中心,2020/5/27,【例】将(0.8125)10转换为二进制,（0.8125)10(?)2,播放,计算机科学与技术学院基础教学中心,2020/5/27,方法：以小数点为界，向左和向右的每三位二进制数划分，再用相应的一位八进制数表示出来。【例】将(1001011.01)2转换成八进制数：(1001011.01)2=（？）8,将二进制数转换成八进制数,播放,计算机科学与技术学院基础教学中心,2020/5/27,方法：以小数点为界，向左和向右的每一位八进制数用三位二进制数取代，不足三位补零。,【例】(714.431)8(111001100.100011001)2714.431111001100.100011001,将八进制数转换成二进制数,计算机科学与技术学院基础教学中心,2020/5/27,十六进制转换成二进制数方法：以小数点为界，向左和向右的每一位十六进制数用相应的四位二进制数取代，不足四位补零；二进制转换成十六进制数方法：以小数点为界，向左和向右的每四位二进制数用相应的一位十六进制数取代。,十六进制与二进制数的相互转换,计算机科学与技术学院基础教学中心,2020/5/27,【例】将（1AC0.6D)16转换成二进制数：1AC0.6D0001101011000000.01101101转换结果:(1AC0.6D)16=(1101011000000.01101101)2,十六进制转换成二进制数,计算机科学与技术学院基础教学中心,2020/5/27,【例】将（10111100101.00011001101)2转换为十六进制数010111100101.0001100110105E5.19A转换结果：（10111100101.00011001101)2=（5E5.19A)16,将二进制转换为十六进制数,计算机科学与技术学院基础教学中心,2020/5/27,二、八、十六进制之间的转换,（11100101.1）2=（？）8（1010101.011）2=（？）16（57.24）8=（？）2（3E5.9)16=（？）2,播放,计算机科学与技术学院基础教学中心,2020/5/27,(1)二进制数的算术运算二进制数加法的运算规则为：0+0=00+1=11+0=11+1=10,二进制数的加法与【例】1001+101=1110十进制加法一样，1001可用竖式演算。+1011110,二进制数的运算,计算机科学与技术学院基础教学中心,2020/5/27,二进制减法运算运算规则:0-0=01-0=11-1=010-1=1【例】1011-111=01001011-1110100,二进制减法运算,计算机科学与技术学院基础教学中心,2020/5/27,二进制数乘法的运算规则：00=001=010=011=1【例】计算11011011000001110110111010000+11011000001,二进制数乘法,计算机科学与技术学院基础教学中心,2020/5/27,二进制数除法的运算规则：【例】计算1100101011010,1010,101,101101,0,在计算机中,减法采用补码运算，这样便使减法由加法和移位实现；乘法也是由加法和移位来实现，而除法则由减法和移位实现。,二进制数除法,计算机科学与技术学院基础教学中心,2020/5/27,逻辑“与”运算(AND)运算符用“.”或“”表示,运算规则为：000010100111【例】计算11011001111100001101000011011001.1111000011010000,二进制数的逻辑运算,计算机科学与技术学院基础教学中心,2020/5/27,逻辑“或”运算（OR）的运算符用“”或者“”表示运算规则为：0+000+111+011+11【例】计算11011001000011111101111111011001+00001111,11011111,二进制数的逻辑运算,计算机科学与技术学院基础教学中心,2020/5/27,逻辑“非”运算（NOT）(单目运算，常用运算符或“”表示）运算规则为：010或写成0110【例】计算(1011)010010110100,逻辑“非”运算,计算机科学与技术学院基础教学中心,2020/5/27,“异或”运算（XOR）的运算符用“”表示运算规则为：000011101110(即相同为0，不同为1）【例】计算11011000100010000101000011011000,10001000,01010000,“异或”运算,计算机科学与技术学院基础教学中心,2020/5/27,在计算机中只能用数字表示数的正、负，并规定用“0”表示正号、“1”表示负号。这种表示数的形式称为机器数。例如：一个字存储一个数，形式为：,0101011.,符号位,数值部分,计算机中数据的表示,计算机科学与技术学院基础教学中心,2020/5/27,二进制数的表示：原码、反码、补码。原码高位为符号位，数值部分即为原数。如：八位的原码X1=+0001001X1原=00001001X2=1001001X2原=11001001在原码表示中，0有两种不同的表示形式：+0原=000000000原=10000000,数的编码,计算机科学与技术学院基础教学中心,2020/5/27,反码正数的反码=原码；负数的反码=原码尾数部分按位取反。如：八位的反码：X1=+0001001X1反=00001001X2=0001001X2反=11110110在反码表示中，0也有两种不同的表示形式：+0反=00000000-0反=11111111,数的编码,计算机科学与技术学院基础教学中心,2020/5/27,（3）补码：正数的补码：同原码负数的补码：按位求反，末位加1例：x=-010111010101110-原码11010001-按位求反11010010-末位加1,x补码0补码=000000001补码=111111110的表示唯一,使用补码，可以将减法用加法来实现。,数的编码,计算机科学与技术学院基础教学中心,2020/5/27,定点表示法所有数据的小数点位置固定不变。小数点“.”在机器中的位置是隐含约定的，并不需要真正地占据一个二进制位。定点小数定点整数,机器数的定点与浮点表示,计算机科学与技术学院基础教学中心,2020/5/27,浮点表示法小数点的位置不固定，根据需要而浮动。任何一个数N的浮点表示形式为：N=M2E式中：E和M都是带符号的定点数，E为阶码部分，M为尾数部分。在大多数计算机中，尾数为纯小数，阶码为纯整数。,es阶码部分的符号位，反映了数N小数点的实际位置；ms尾数部分的符号位，它是整个浮点数的符号位。,浮点表示法,计算机科学与技术学院基础教学中心,2020/5/27,定点数所能表示的数值范围非常有限，计算机做定点运算时容易溢出，即计算结果的位数超出字长的位数，使运算发生错误。在相同字长下浮点数所能表示数的范围要大得多，使用比较方便。,浮点表示法与定点表示法比较,计算机科学与技术学院基础教学中心,2020/5/27,为了对计算机中非数值的文字和符号进行处理，需用二进制数表示这些文字和符号。字符编码就是规定用怎样的二进制数编码来表示文字和符号。主要包括：BCD码ASCII码汉字编码,字符编码,计算机科学与技术学院基础教学中心,2020/5/27,BCD码又称二十进制编码（BinaryCodedDecimal）这种编码是把十进制数的每一位分别表示成四位二进制数形式的编码。【例】十进制数2的BCD码为：00010010十进制数825的BCD码为：100000100101,在计算机中，用BCD码，可以进行十进制运算。,BCD码,计算机科学与技术学院基础教学中心,2020/5/27,文本字符普遍采用ASCII码（AmericanStandardCodeforInformationInterchange)即美国信息交换用标准代码。ASCII码有位版本和位版本，国际上通用的是位版本。位版本的ASCII码有128个元素，每个元素用个二进制位（27128）编码。其中通用控制字符33个，阿拉伯数字10个，大小写英文字母52个，标点符号和运算符号33个。,ASCII码,计算机科学与技术学院基础教学中心,2020/5/27,每个字符使用位二进制数进行编码；当最高位为0时，称为基本ASCII码（编码与7位ASCII码相同）；当最高位为时，形成扩充ASCII码，表示数的范围为128255，也可表示128种字符。通常各个国家都把扩充的ASCII码作为自己国家语言文字的代码。,位版本的ASCII码,计算机科学与技术学院基础教学中心,2020/5/27,解决汉字的输入、输出、存储以及汉字处理等所使用的编码。汉字编码包括：汉字输入码汉字内部码汉字交换码汉字字形码等。,汉字编码,计算机科学与技术学院基础教学中心,2020/5/27,1)汉字输入码（也称外码）是为将汉字输入到计算机设计的代码。汉字输入码种类较多，汉字输入码可分为流水码、拼音类输入法、拼形类输入法和音形结合类输入法