计算机基础 课件

1、第一章第一章 计算机基础知识计算机基础知识Nanjing University of Information Science & Technology, Dept. Computer Science 本章要求：本章要求：&了解计算机的发展、特点及用途了解计算机的发展、特点及用途;&弄清计算机的主要组成部件及其功弄清计算机的主要组成部件及其功能能;& 了解计算机系统中数据、信息的表了解计算机系统中数据、信息的表示形式示形式 ;& 掌握计算机中使用的数制及数制间掌握计算机中使用的数制及数制间的转换的转换;主要内容主要内容 1.1 计算机概论 1.2 计算机系

2、统的组成 1.3 办公自动化概述 1.4 计算机常用的数制及编码 1.5 常见的信息编码计算机是一种能按照事计算机是一种能按照事先先存储存储的程序，的程序，自动自动、高速高速进行大量进行大量数值计算数值计算和各种和各种信息处理信息处理的现代的现代化智能电子装置。化智能电子装置。什么是计算机什么是计算机1.1.1 计算机的发展概况计算机的发展概况1946年年2月由宾州月由宾州大学研制成功大学研制成功第一台电子计算机（第一台电子计算机（ENIAC）:重达30吨:占地250m2:启动工耗150000瓦:18000个电子管1.1.1 计算机的发展概况计算机的发展概况1第一代（1946年1958年）：电

3、子管阶段 电子管1.1.1 计算机的发展概况计算机的发展概况2第二代（1959年1964年）：晶体管阶段 晶体管1.1.1 计算机的发展概况计算机的发展概况3、第三代（1965年1970年）：集成电路阶段 集成电路1.1.1 计算机的发展概况计算机的发展概况4 4、第四代（、第四代（19711971年年 现在）：大规模现在）：大规模/ /超大超大规模集成电路阶段规模集成电路阶段 超大规模集成电路计算机发展的几个阶段计算机发展的几个阶段时代年份器件软件应用一 46-58电子管机器语言汇编语言 科学计算二58-64晶体管高级语言数据处理工业控制 三64-71集成电路操作系统文字处理图形处理四71年

4、迄今大规模集成电路数据库、网络等社会的各个领域1.1.2 1.1.2 计算机的特点计算机的特点 高速运算能力 计算精度高和可靠的判断能力 具有记忆和逻辑判断能力 具有自动控制能力1.1.3 计算机的应用计算机的应用 （1）科学计算 （2）信息处理 （3）自动控制 （4）计算机辅助设计和辅助教学 （5）人工智能 （6）多媒体技术的应用 （7）计算机网络的应用 （8）商务处理 （9）信息管理 （10）家用电器 1.1.4 计算机的发展方向计算机的发展方向 未来的计算机以超大规模集成电路为基础，向 巨型化（不是体积大，而是速度高、容量大、功不是体积大，而是速度高、容量大、功能强能强） 微型化（体积缩

5、小、重量减轻体积缩小、重量减轻） 网络化（分散的计算机联成网分散的计算机联成网） 智能化（计算机将具有一定的计算机将具有一定的“思维能力思维能力”）方向发展。方向发展。 计算机发展计算机发展巨型化巨型化“巨型化巨型化”主要是指机器的性能主要是指机器的性能运算速度等。运算速度等。运算速度可达运算速度可达每秒几百亿次每秒几百亿次运算的运算的 19751975年世界上第一台超级计算机年世界上第一台超级计算机“Cray-ICray-I” 超级计算机应用超级计算机应用： 天气预报、地震机理研究、天气预报、地震机理研究、 石油和地质勘探，卫星图像处理等石油和地质勘探，卫星图像处理等大量科学计算的高科技领域

6、。大量科学计算的高科技领域。计算机发展计算机发展巨型化巨型化 中国超级计算机中国超级计算机： 国防科技大学研制的国防科技大学研制的 “银河银河1 1号号”、 “银河银河2 2号号”和和“银河银河3 3号号” 国家职能计算机中心推出的国家职能计算机中心推出的“曙光曙光10001000” 、“曙光曙光200I200I”和和“曙光曙光30003000” 计算机发展计算机发展微型化微型化计算机不再是单一的计算机器，而是一种计算机不再是单一的计算机器，而是一种信息机器，一种个人的信息机器。信息机器，一种个人的信息机器。 计算机发展计算机发展网络化网络化计算机网络：计算机技术与通信技术结合计算机技术与通信

7、技术结合的产物。的产物。计算机网络的发展动力：计算机网络的发展动力：使用远程资源，共享程序、使用远程资源，共享程序、数据和信息资源，网络用户数据和信息资源，网络用户的通讯和合作。的通讯和合作。计算机发展计算机发展网络化网络化u 因特网的建立正在改变我们的世界，改变我因特网的建立正在改变我们的世界，改变我们的生活。网络具有虚拟和真实两种特性，们的生活。网络具有虚拟和真实两种特性，网上聊天和网络游戏等具有虚拟特性，而网网上聊天和网络游戏等具有虚拟特性，而网络通信、电子商务、网络资源共享则具有真络通信、电子商务、网络资源共享则具有真实的特性。实的特性。u 再过几年，我们就完全可以通过因特网购买再过几

8、年，我们就完全可以通过因特网购买生活必需品，交纳各种费用、教学、管理个生活必需品，交纳各种费用、教学、管理个人账务等等。人账务等等。 计算机发展计算机发展智能化智能化第一代机器人第一代机器人机械手（机械手（1962年出现）年出现）第二代机器人第二代机器人具有具有“感觉感觉”的机器人的机器人第三代机器人第三代机器人装有启发式计算机的装有启发式计算机的“智能机器人智能机器人”返回1.4 计算机系统的组成计算机系统的组成输入设备：输入设备：键盘、鼠标、扫描仪键盘、鼠标、扫描仪 输出设备：输出设备：显示器、打印机显示器、打印机 外外 存：软、硬盘、光盘、闪存存：软、硬盘、光盘、闪存 网络设备：网卡、调

9、制解调器等网络设备：网卡、调制解调器等 计计算算机机系系统统软件软件外部设备外部设备系统软件系统软件应用软件应用软件硬件硬件运算器运算器寄存器寄存器控制器控制器主机主机内存内存CPU随机存储器随机存储器(RAM)只读存储器只读存储器(ROM)高速缓冲存储器高速缓冲存储器 操作系统：操作系统：WindowsWindows、UnixUnix、LinuxLinux语言处理程序：语言处理程序：C C、PascalPascal、VBVB等等 实用程序：诊断程序、排错程序等实用程序：诊断程序、排错程序等 办公软件包、数据库管理系统办公软件包、数据库管理系统 计算机系统的组成 1.4.1 计算机硬件的基本结

10、构计算机硬件的基本结构运算器运算器控制器控制器存储器存储器输入设备输出设备CPUJohn von Neumann冯冯 诺依曼诺依曼 冯冯诺依曼计算机诺依曼计算机。冯冯.诺依曼思想诺依曼思想： 二进制二进制计算机由计算机由运算器、控制器、运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设存储器、输入设备和输出设备备五个基本部分组成五个基本部分组成 存储程序工作原理存储程序工作原理 1. 处理器处理器处处理理器器控制器控制器运算运算器器控制整个计算机控制整个计算机所有部件的工作所有部件的工作执行算术运算执行算术运算和逻辑运算和逻辑运算图2-3 处理器组成2. 存储器存储器存储器存储器存储器通常分为内存储器和

11、外存储器存储器通常分为内存储器和外存储器存放大量信息存放大量信息的外存储器的外存储器信息交流中心信息交流中心内存储器内存储器存储器存储器是计算机存储是计算机存储数据和程序数据和程序的记忆单元集的记忆单元集合，每个记忆单元由合，每个记忆单元由8 8位二进制位组成，可读写位二进制位组成，可读写其中的数据。其中的数据。位位字，字长字，字长位、字节、字及字长位、字节、字及字长字节（字节（8位）位）数数据据存存储储的的组组织织形形式式每个记忆单元由每个记忆单元由8 8位二进制位组成。位二进制位组成。1KB=210B=1024B1MB= 210KB= 1024KB1GB= 210MB= 1024MB1TB

12、= 210GB= 1024GB字节字节BYTEBYTE7 6 5 4 3 2 1 0位位BitBit存储单元地址存储单元地址0000H0001H0002HFFFFH存储体结构图存储体结构图存储位存储位存储单元存储单元（字节）（字节）存储体存储体 内存储器的访问过程11101101110011011000110111101101111010011110110111101101111011011110110111101101111011011110110110001101110011011000110111101101地址地址0001000110000000100000003. 输入输出设备输入输

13、出设备常用输入设备：常用输入设备：键盘、鼠标、扫描仪、光笔、数字化仪等。键盘、鼠标、扫描仪、光笔、数字化仪等。常用输出设备：显示器、打印机、绘图仪等。常用输出设备：显示器、打印机、绘图仪等。1.4.2 微型计算机的软件微型计算机的软件操作系统操作系统n操作系统是最基本，最重要的系统软件。它负操作系统是最基本，最重要的系统软件。它负责管理计算机系统的全部软件资源和硬件资源，责管理计算机系统的全部软件资源和硬件资源，合理地组织计算机各部分协调工作，为用户提合理地组织计算机各部分协调工作，为用户提供操作和编程界面。供操作和编程界面。 n功能功能：处理机管理、存储器管理、设备管理、：处理机管理、存储器

14、管理、设备管理、文件管理、作业管理。文件管理、作业管理。n分类分类：单用户操作系统：单用户操作系统 、批处理操作系统、批处理操作系统 、分时操作系统分时操作系统 、实时操作系统、实时操作系统 、网络操作系、网络操作系统统 、分布式操作系统、分布式操作系统 。语言编译程序语言编译程序n计算机语言计算机语言（程序设计语言）：人和计算机交流信息使（程序设计语言）：人和计算机交流信息使用的语言。用的语言。n分类分类：机器语言机器语言是一种用二进制代码是一种用二进制代码“0 0”和和“1 1”形式表示形式表示的，能被计算机直接识别和执行。的，能被计算机直接识别和执行。汇编语言汇编语言是一种用助记符表示的

15、面向机器的程序设是一种用助记符表示的面向机器的程序设计语言。机器不能直接识别和执行，必须由计语言。机器不能直接识别和执行，必须由“汇编汇编程序程序” ( (或汇编系统或汇编系统) )翻译成机器语言程序才能运行。翻译成机器语言程序才能运行。高级语言高级语言是一种比较接近自然语言和数学表达式的是一种比较接近自然语言和数学表达式的一种计算机程序设计语言。计算机不能识别和执行，一种计算机程序设计语言。计算机不能识别和执行，要把用高级语言编写的源程序翻译成机器指令，通要把用高级语言编写的源程序翻译成机器指令，通常有编译和解释两种方式。常有编译和解释两种方式。数据库管理系统数据库管理系统 n数据库管理系统

16、数据库管理系统是有效地进行数据存储、共享是有效地进行数据存储、共享和处理的工具。和处理的工具。 n应用范围应用范围：档案管理、财务管理、图书资料管档案管理、财务管理、图书资料管理、仓库管理、人事管理等数据处理。理、仓库管理、人事管理等数据处理。 n目前，微机系统常用的目前，微机系统常用的单机单机数据库管理系统有：数据库管理系统有：DBASEDBASE、FoxBaseFoxBase、Visual FoxPro Visual FoxPro 等，适合于等，适合于网络环境网络环境的大型数据库管理系统的大型数据库管理系统SybaseSybase、OracOraclele、DB2DB2、SQL Serve

17、r SQL Server 等。等。联网及通信软件联网及通信软件 应用软件应用软件n应用软件是提供某种特定功能的软件，一般都应用软件是提供某种特定功能的软件，一般都运行在操作系统之上，由专业人员根据各种需运行在操作系统之上，由专业人员根据各种需要开发。要开发。n大部分软件均为应用软件，如杀毒软件，办公大部分软件均为应用软件，如杀毒软件，办公软件，学习软件，游戏软件等等。软件，学习软件，游戏软件等等。n企业级的应用软件主要包括各类管理信息系统、企业级的应用软件主要包括各类管理信息系统、新近出现的新近出现的ERPERP（企业资源计划）、（企业资源计划）、CRMCRM（客户（客户关系管理）、关系管理）

18、、SCMSCM（供应链管理）系统和电子（供应链管理）系统和电子商务系统等。商务系统等。返回1.5 办公自动化概述办公自动化概述1.5.1 办公自动化的概念 办公自动化是利用先进的科学技术，不断地使人的一部分办公业务活动物化于人以外的各种设备中，并由这些设备与办公人员构成服务于某种目标的人机信息处理系统。 1.5.2 办公自动化系统的组成 办公自动化系统由办公自动化设备、办公自动化软件和办公人员三部分组成 。 办公自动化软件分类办公自动化软件分类常用的办公软件有Microsoft公司的Microsoft office和金山公司的WPS Office。 （1） 文字处理软件 （2）表格处理软件 （

19、3）实时控制软件 （4）演示软件 （5）网页制作软件 （6）桌面出版软件 1.2 计算机常用的数制及编码计算机常用的数制及编码 计算机只认识计算机只认识“0”和和“1”，任何信息必，任何信息必须转换成二进制形式数据后才能由计算须转换成二进制形式数据后才能由计算机进行处理、存储和传输。机进行处理、存储和传输。 数制（计数制）指用一组固定的符号和统一的规则来表示数值的方法。 编码是采用少量的基本符号，选用一定的组合原则，以表示大量复杂多样的信息的技术。1.2.1 二进制数二进制数 二进制数的特点： 最多只有两个不同的数字符号，即最多只有两个不同的数字符号，即 0 和和 1 。 逢二进一。逢二进一。

20、 ( (基数为二，逢二进一，借一为二。) ) 二进制优点： 0，1两个状态易物理实现；两个状态易物理实现； 运算规则简单。运算规则简单。 算术运算与逻辑运算容易沟通。算术运算与逻辑运算容易沟通。1.2.2 二进制与其它数制二进制与其它数制 进位计数制的三要素： 数位：数码在一个数中所处的位置。数位：数码在一个数中所处的位置。 基数：每个数位上所能使用的数码的个数。基数：每个数位上所能使用的数码的个数。 位权：处在某一位上的位权：处在某一位上的“1”所表示的数值的所表示的数值的大小。大小。678.34=6102+7101+8100 +310-1+410-2数码数码基数基数权权进位计数制进位计数制

21、 十进制(101.1)10110201011100110-1 二进制(101.1)212202112012-1 (5.5) 10 八进制(101.1)818208118018-1 (65.125)10 十六进制 (101.1)16116201611160116-1 (257.625)10二进制数与其它数制的对照表二进制数与其它数制的对照表二进制二进制 十进制十进制 八进制八进制 十六进制十六进制0000 0 0 00001 1 1 10010 2 2 20011 3 3 30100 4 4 40101 5 5 50110 6 6 60111 7 7 71000 8 10 81001 9 11

22、91010 10 12 A1011 11 13 B1100 12 14 C1101 13 15 D1110 14 16 E1111 15 17 F 1.2.3 不同进制数之间的转换不同进制数之间的转换二进制二进制八进制八进制十进制十进制十六进制十六进制1.2.3 不同进制数之间的转换不同进制数之间的转换二进制二进制八进制八进制十进制十进制十六进制十六进制十进制整数转换为二进制整数十进制整数转换为二进制整数除二取余，直到商为零为止，倒排。除二取余，直到商为零为止，倒排。,(86)10=(1010110)2规则：乘二取整，直到小数部分为零或给定的精度为止，顺排。 例：将十进制数0.875转化为二进

23、制数 0.875 2 1.75 0.75 2 1.5 0.5 2 1.0 所以(0.875)10=(0.111)2 十进制小数转换为二进制小数十进制小数转换为二进制小数(1101.1)2=1 23+1 22+021+1 20+1 2-1 =（8+4+1+0.5）10 =（13.5）10 二进制数转换为十进制数二进制数转换为十进制数按按“权权”展开，求和。展开，求和。二进制转换为八进制二进制转换为八进制 方法三合一法三合一法 整数部分：自右向左，三个一组，不够整数部分：自右向左，三个一组，不够补零，每组对应一个八进制数码。补零，每组对应一个八进制数码。 小数部分：自左向右，三个一组，不够小数部分

24、：自左向右，三个一组，不够补零，每组对应一个八进制数码。补零，每组对应一个八进制数码。 例如：将（10100101.10111）2 转换成八进制数。 （10100101.10111）2 = (010 100 101 .101 110)2 =（ 2 4 5. 5 6）8 方法一分为三法一分为三法 八进制八进制 0 1 2 3 4 5 6 7 二进制二进制 000 001 010 011 100 101 110 111 例如：将（例如：将（207.54）8转换成二进制：转换成二进制： 2 0 7. 5 4 010 000 111.101 100 所以，所以， （207.54）8=（01000011

25、1.101100）2 =（10000111.1011）2八进制转换为二进制八进制转换为二进制二进制转换为十六进制二进制转换为十六进制 方法四合一法四合一法 整数部分：自右向左，四个一组，不够补零，每组整数部分：自右向左，四个一组，不够补零，每组对应一个十六进制数码。对应一个十六进制数码。 小数部分：自左向右，四个一组，不够补零，每组小数部分：自左向右，四个一组，不够补零，每组对应一个十六进制数码。对应一个十六进制数码。例： (11001111.01111)2 = (1100 1111 .0111 1000)2 = ( C F . 7 8)16十六进制转换成二进制十六进制转换成二进制 方法一分为

26、四法一分为四法 十六进制十六进制 0 1 2 3 4 5 6 7 二进制二进制 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 十六进制十六进制 8 9 A B C D E F 二进制二进制 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111例如例如（1E4.2A）16=（0001 1110 0100. 0010 1010） 2 =（111100100.0010101） 21.2.4 二进制数在计算机内的表二进制数在计算机内的表示示（1）整数的表示）整数的表示 计算机中整数一般用定点数表示。定点数指小数点在数中有固定的位置。 整数整数

27、(不带符号的整数不带符号的整数) 8位：0255，16位：065535 带符号整数带符号整数 符号位（符号位（0：正；：正；1：负）：负） 最高位为符号位（原码表示法） 8位：-128127，16位：-32768+32767实数的表示实数的表示n计算机中实数一般用计算机中实数一般用浮点数浮点数表示。表示。浮点数浮点数指小数点在数中位置不固定。指小数点在数中位置不固定。w 一个一个浮点数浮点数由由阶码阶码（指数）和（指数）和尾数尾数两部分组成。两部分组成。w 阶码阶码：尾数中的小数点应当向左或向右移动的位尾数中的小数点应当向左或向右移动的位数。数。w 尾数尾数：表示数值的有效数字，其小数点约定在

28、数符：表示数值的有效数字，其小数点约定在数符和尾数之间。和尾数之间。例：例：100.101=2+30.1001011.2.5 计算机中信息的表示计算机中信息的表示 在计算机中把符号位和数值一起数码化来表示相应的真值，此编码称为机器码。有原码、反码、补码等方法。即：即：+77 0 1001101机器数机器数0100110 1+77+77 符号位符号位真值真值机机器器数数/真真值值计算机中信息的表示计算机中信息的表示原码表示法原码表示法 原码表示法原码表示法十十 进进 制制二进制真值二进制真值原原 码码87101011101010111- -87- -10101111101011112711111

29、1101111111- -127- -1111111111111110000000000000000- -0- -000000010000000反码表示法反码表示法反码表示法反码表示法 二进制真值原 码反 码+10101110101011101010111-10101111101011110101000补码表示法补码表示法n正整数的补码与原码相同；正整数的补码与原码相同；n负数的补码等于其反码末位加负数的补码等于其反码末位加1 1。补码表示法补码表示法3. 十十 进进 制制二进制真二进制真值值原原 码码补补 码码86+10101100101011001010110- -86- -1010110

30、1101011010101010127+11111110111111101111111- -127- -1111111111111111000000115+00011110000111100001111- -15- -00011111000111111110001原码、反码、补码原码、反码、补码（续）（续） 注意： -0与与+0在补码表示法中相同，而在原码、反在补码表示法中相同，而在原码、反码表示却不同。码表示却不同。 相同位数的二进制补码，表示的范围比原码、相同位数的二进制补码，表示的范围比原码、反码多一个。反码多一个。 正数的原码、反码、补码都相等，即表示方正数的原码、反码、补码都相等，即

31、表示方法只有一种。法只有一种。1 0 1 1 0 0 1 01 1 0 0 1 1 0 11 0 1 1 0 0 1 1带带符符号号的的机机器器数数-77-77 原码原码反码反码补码补码数据在计算机中的表示方式返回1.3 常见的信息编码常见的信息编码 十进制数的编码与表示十进制数的编码与表示 西文信息的编码与表示西文信息的编码与表示 中文信息的编码与表示中文信息的编码与表示1.3.1 BCD码码(二二 - 十进制编码）十进制编码） BCD(Binary Code Decimal)BCD(Binary Code Decimal)码是用若干个二进码是用若干个二进制表示一个十进制数的编码，制表示一个

32、十进制数的编码， BCDBCD码有多种编码有多种编码方法，常用的有码方法，常用的有84218421码。码。 84218421码是将十进制数码码是将十进制数码0 09 9中的每个数分别用中的每个数分别用4 4位二进制编码表示，对于多位数，只须将它位二进制编码表示，对于多位数，只须将它的每一位数字用的每一位数字用84218421码直接列出即可。码直接列出即可。 例如，十进制数转换成例如，十进制数转换成BCDBCD码如下：码如下：(1209.56)(1209.56)1010 (0001 0010 0000 1001.0101 (0001 0010 0000 1001.0101 0110 )0110

33、)BCDBCD1.3.1 十进制数的编码与表示十进制数的编码与表示十进制数十进制数8421码码十进制数十进制数8421码码00000100001 000010001110001 000120010120001 001030011130001 001140100140001 010050101150001 010160110160001 011070111170001 011181000180001 100091001190001 10011.3.2西文信息的编码与表示西文信息的编码与表示 字符编码字符编码(Character Code)就是用二进制就是用二进制编码来表示字母、数字以及专门的符号

34、。编码来表示字母、数字以及专门的符号。 目前计算机中普遍采用的是目前计算机中普遍采用的是ASCII(American Standard Code for Information Interchange)码，即美国信码，即美国信息交换标准代码。息交换标准代码。 西文信息的编码与表示西文信息的编码与表示 数字数字二进制数二进制数 字符字符 二进制编码二进制编码每个字符对应一个整数值每个字符对应一个整数值字符编码标准：字符编码标准： 美国标准信息交换代码美国标准信息交换代码(American Standard Code for Information Interchange)规定规定：字节：字节(位

35、位)最高位为最高位为,位给出位给出128个编个编码。码。b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0ASCII码码编码编码字符或动作字符或动作 对应十进制数对应十进制数01111010111101= =616110000011000001A A656511000011100001a a979700010100001010换行换行101000001110000111响铃响铃7 700011010001101回车回车1313128种字符：种字符：95个可见字符，个可见字符，33个控制字个控制字符符;制码 1.3.3 汉字编码汉字编码汉字信息处理的工作过程汉字信息处理的工作过程汉字编码汉字编码输入码输入码数码：由数字组成的编码，代码和汉字一一对应，数码：由数字组成的编码，代码和汉字一一对应，无重码，但编码规则较难记忆，如无重码，但编码规则较难记忆，如区位码区位码。音码：用汉字拼音字母组成的编码，容易学，但重音码：用汉字拼音字母组成的编码，容易学，但重码多，输入速度不高，如码多，输入速度不高，如拼音码拼音码等。等。形码：把汉字的基本构件偏旁、部首和字根等分类，形码：把汉字的基本构件偏旁、部首和字根等分类，和不同的键相对应，如和不同的键相对应，如五笔字型码、表形码、首尾五笔字型码、表形码、首尾码码等。等。音形码：根据汉