第1章计算机基础知识_2010版

1、1第第1章章 计算机基础知识计算机基础知识北京科技大学天津学院计算机教研组2学时安排v学时 共共4848学时学时第第1章章 计算机基础知识计算机基础知识4课时（课时（2次大课）次大课）第第2章章 XP系统系统4课时（课时（2次大课）次大课）第第3章章 WORD200716课时（课时（8次大课次大课)第第4章章 EXCEL 200716课时（课时（8次大课次大课)第第5章章 PPT20074课时（课时（2次大课）次大课）第第6章章 网络基础网络基础4课时（课时（2次大课）次大课）第3、4章 置换成MOS 考试课程，其余均按照教材讲成绩相关v平时成绩占30%平时成绩的依据：v考勤情况（缺勤三分之一

2、取消考试资格）v平时测验题v作业v实验v期末成绩占70%期末考试形式：机考，随机抽题34纪律要求v请假 病假需假条,课前由同学转交给我(病假情况属实,不扣平时成绩)v早退 早退等同于旷课, 师没说下课不可以离开机房v上课手机调成振动 上课不能接电话 5 本章内容本章内容v1.1 计算机概述计算机概述v1.2 计算机系统的组成计算机系统的组成v1.3 计算机中的数据计算机中的数据v1.4 计算机安全计算机安全6什么是计算机什么是计算机v计算机是一种能快速、高效地按照指令对各种计算机是一种能快速、高效地按照指令对各种信息进行存储和处理的电子设备。信息进行存储和处理的电子设备。 v具有以下几个特征：

3、具有以下几个特征： 运算速度快 计算精度高 可靠性高 具有记忆能力和逻辑判断能力 程序运行自动化等71.1.1 计算机的发展计算机的发展占地占地160平方米平方米重达重达30吨吨使用近使用近18,000个电子管个电子管vENIAC （Electronic Numerical Integrator And Calculator）即“埃尼阿克” ,电子数值积分计算机v运算速度达到每秒钟5000次加法v美国宾夕法尼亚大学的技术人员于1946年2月14日研发成功v标志信息时代的到来 v缺点：无法存储程序电子管太多经常出现故障8第一台现代意义的通用计算机 - EDVACv“关于EDVAC的报告草案”为长

4、达101页的总结报告,提出: (1)运算器;控制器;存储器;输入装置;输出装置(五个组成部分)(2)采用二进制(3)“存储程序”和“程序控制”结合的原理计算机之父计算机之父-冯冯诺伊曼诺伊曼离散变量自动电子计算机91.1.1 计算机的发展计算机的发展电子管晶体管集成电路大规模集成电路第一代(1946-1958)第二代(1958-1964)第三代(1965-1970)第四代(1971至今)存储器磁鼓、纸带、卡片磁盘、磁带半导体存储器高集成度半导体存储器性能几千次几万次/秒存储几千个字节几十万次/秒存储几十万字节几十万几百万次/秒存储达到“兆字节”几百万次上亿次/秒大容量存储应用使用机器语言和汇编

5、语言高级语言：FORTRAN、COBOL等软件技术大发展操作系统走向成熟面向用户的应用软件出现数据库技术分布式系统技术应用软件成为产业101.1.2 计算机的分类计算机的分类v巨型机v小巨型机v大型机v小型机v工作站v个人计算机台式机、笔记本等11 科学计算 信息处理 实时控制 人工智能 电子商务 计算机辅助设计等等1.1.3 计算机的应用领域计算机的应用领域121.1.4 计算机的发展趋势计算机的发展趋势v5种发展趋势（冯.诺依曼结构）巨、微、多、网、智v非冯.诺依曼结构模式131.2 计算机系统的计算机系统的组成组成v硬件:是计算机中“看得见”、“摸的着”的所有物理设备v软件:是用来指挥计

6、算机运算的各种程序的总和 v两者协同工作，缺一不可计算机系统 = 硬件系统 + 软件系统硬件系统软件系统计算机硬件、系统软件与应用软件之间的关系计算机硬件、系统软件与应用软件之间的关系14操作系统操作系统硬件硬件数据库系统数据库系统 工具软件工具软件应用软件应用软件系统维护人员程序员操作员15v控制器担负着对程序的每一条指令进行分析、判断，发出各种控制信号，使计算机的有关设备实现协调工作的任务，它是整个计算机的指挥中心 。v运算器负责计算机中的各类运算，如加、减、乘、除四则运算；与、或、非、比较等逻辑运算；还能进行代码的传送、移位等操作。1、硬件系统数据流控制流控制器控制器 + + 运算器运算

7、器 = = CPUCPU输入设备存储器输出设备控制器运算器16AMD公司的公司的CPUIntel公司的公司的CPU1、硬件系统之CPU还有还有Cyrix公司公司17v存储器是电子计算机的“记忆”装置，用来存放原始数据、中间结果、最终计算结果和解决问题的方法步骤。v存储器是由若干个单元组成了，每个单元依次给予一个编号，这就是地址v每个单元可以存储一组二进制信息(0或者是1)，这样的单元就叫做位8位(bit)=1字节(Byte)1KB=1024B1MB=1024KB1GB=1024MB1、硬件系统之存储器18v输入设备输入设备用来向计算机输入人们编写的程序和数据，可分用来向计算机输入人们编写的程序

8、和数据，可分为字符输入设备、图形输入设备和声音输入设备为字符输入设备、图形输入设备和声音输入设备等。有键盘、鼠标、扫描仪等。等。有键盘、鼠标、扫描仪等。1、硬件系统之输入设备19v输出设备输出设备向用户报告计算机的运算结果或工作状态，它向用户报告计算机的运算结果或工作状态，它把存储在计算机中的二进制数据转换成人们需把存储在计算机中的二进制数据转换成人们需要的各种形式的信号要的各种形式的信号 。常用的输出设备有显示。常用的输出设备有显示器、打印机、音箱等。器、打印机、音箱等。 打印机打印机 液晶（液晶（LED）显示器）显示器 CRT显示器显示器1、硬件系统之输出设备202、计算机的工作原理v详见

9、教材P7内容输入设备存储器输出设备控制器运算器213、微机的硬件组成微机输入设备主机输出设备CPU内存储器外存储器主板输入输出接口电路、电源系统运算器运算器+ +控制器控制器22v存储器分为存储器分为内存储器内存储器和和外存储器外存储器简称为内存与外存。简称为内存与外存。两者主要区别两者主要区别ROMROM、RAMRAM、CacheCache和和CMOS CMOS 内存内存外存外存v磁表面存储器磁表面存储器 磁盘（计算机中的硬盘）、磁带、移动磁盘（计算机中的硬盘）、磁带、移动硬盘硬盘 ；v光介质存储器光介质存储器CDCD、DVDDVD等等 ；v半导体存储器半导体存储器 优盘优盘 23v随机读写

10、存储器随机读写存储器RAM程序和数据信息必须调入内存后才能被CPU处理，在程序执行期间所生成的数据信息也临时存放在这里。内存内存24v高速缓冲存储器高速缓冲存储器CacheCache是介于CPU和内存之间的一种可高速存取信息的芯片，用于解决CPU速度快而内存速度慢的矛盾问题，解决它们之间的速度冲突问题。v只读存储器只读存储器ROM存放由厂家预先写入的程序和数据，用于启动计算机与控制计算机的工作方式，如BIOS信息等。用户只能读取这些信息，而不能修改这些信息，ROM一般固化在主板上。内存内存CPUCacheRAM25v磁盘分为：硬磁盘和软磁盘，简称硬盘和软盘。 v存取数据都是通过磁盘驱动器对盘片

11、进行读写来实现的。v存数据叫做写磁盘，取数据叫做读磁盘。 v软驱的盘符命名为A。外存外存磁介质存储器磁介质存储器磁头盘片26v光盘即CD-ROM，是目前常用的一种存储介质，全称为“只读光盘存储器”。 v一片光盘可存储600多MB的信息。 v光驱的盘符一般紧跟硬盘的盘符。例如，某计算机硬盘已占用“C”、“D”两个盘符，则光驱符号一般是E。光驱的盘符外存外存光介质存储器光介质存储器光盘驱动器光盘驱动器27vDVD数字通用光盘。v它利用MPEG2的压缩技术来存储影像，集计算机技术、光学记录技术和影视技术等于一体的存储媒体。v其优点主要基于以下几个方面:容量很大、读取速度快容量很大、读取速度快高分辨率

12、的视频高分辨率的视频高保真的音质高保真的音质外存外存光介质存储器光介质存储器正反面正反面28 可以热插拔。 携带方便。 标准统一。 可以连接多个设备。 外存外存半导体存储器半导体存储器29磁头盘片内存内存硬盘硬盘30光盘驱动器光盘驱动器U盘存储器盘存储器光盘光盘外形外形(正反面正反面)软盘软盘31键盘v键盘区的划分v键盘上的基本指法vCtrlvAltvShiftvCaps LockvNum LockvEntervBack Spacev32鼠标v鼠标分类机械鼠标与光电鼠标还可以分有线鼠标与无线鼠标v鼠标操作鼠标指向 单击左键 单击右键 双击左键 鼠标拖动 滚动左键右键滚轮331.2.2 计算机的

13、软件系统软件软件 = = 系统软件系统软件 + + 应用软件应用软件系统软件是使用计算机必不可少的，是维护计算机正常工作的一些软件。如操作系统;各种语言的编译程序、汇编程序；计算机的故障诊断程序；数据库管理程序以及网络管理程序等。 应用软件是为了各种具体的用途而编写的程序的集合。例如，用来处理文字及编辑文章的“Word”等字处理软件，用来处理图像的“Photoshop”等图像处理软件。 34概念引入概念引入1.3 计算机中的数据35计算机为什么要采用二进制v在计算机中,具体的“数”是按照电子器件的稳定状态来决定的。二进制在物理上容易实现，两种状态即可。v二进制的编码、计数、加减运算规则简单，可

14、以使得计算机的运算器结构简化。v二进制的两个符号“1”和“0”正好与逻辑中的“是” “否”或“真” “假”对应，为逻辑运算与逻辑判断提供便利。1.3 计算机中的数据36计算机中的数据分类v数值数据 整数，纯小数，实数 有符号数与无符号数v非数值数据 以数值形式表示1.3 计算机中的数据37计算机中的数制v数制是用一组数制是用一组固定的符号固定的符号和和统一的法则统一的法则来表来表示数值的方法。示数值的方法。v数制分为数制分为非进位计数制非进位计数制和和进位计数制进位计数制两种两种按进位的原则进行计数，称为进位计数制，反之就是非进位计数制。平常生活中大部分是进位计数制38v几个重要概念几个重要概

15、念数码数码：一组用来表示某种数制的符号。如：一组用来表示某种数制的符号。如：1 1、2 2、3 3、4 4、A A、B B、C C、D D、E E、F F等。等。基数基数：数制所使用的数码个数称为：数制所使用的数码个数称为“基数基数”或或“基基”，常用，常用“R R”表示，称表示，称R R进制。如二进制的进制。如二进制的数码是：数码是：0 0、1 1，基为，基为2 2。位权位权：指数码在不同位置上的权值。在进位计数：指数码在不同位置上的权值。在进位计数制中，处于不同数位的数码，代表的数值不同。制中，处于不同数位的数码，代表的数值不同。1、进位计数制、进位计数制391) 1) 十进制（十进制（D

16、ecimalDecimal）v十进制的计数规则为：十进制的计数规则为：有十个不同的数码：0，1，2，3，4，5，6，7，8，9。每位逢十进一。v一个十进制数可以写成一个多项式的形式。一个十进制数可以写成一个多项式的形式。常用进位计数制的编码规则常用进位计数制的编码规则例如例如: 756.34可以写成：可以写成： 756.34=7102+5101+6100 +310-1+410-2402 2）二进制（）二进制（BinaryBinary）v二进制的计数规则为：二进制的计数规则为：有两个不同的数码：0和1。每位逢二进一。v一个二进制数同样也可写成一个多项式的形式。一个二进制数同样也可写成一个多项式的

17、形式。常用计数制的编码规则常用计数制的编码规则例如例如: 11101.01可以写成：可以写成：11101.01=124+123+122+021+ 120+02-1+12-2413) 3) 八进制（八进制（OctalOctal）- Q- Qv 八进制的计数规则为：八进制的计数规则为：有八个不同的数码：0，1，2，3，4，5，6，7。每位逢八进一。v 一个八进制数一个八进制数316.74316.74可以写成如下的多项式形式可以写成如下的多项式形式 316.74=3316.74=38 82 2+1+18 81 1+6+68 80 0+7+78 8-1-1+4+48 8-2-2常用计数制的编码规则常用

18、计数制的编码规则424) 4) 十六进制（十六进制（HexadecimalHexadecimal）v 十六进制的计数规则为：十六进制的计数规则为：有十六个不同的数码：0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，A，B，C，D，E，F。每位逢十六进一。其中，数码A、B、C、D、E、F代表的数值分别对应十进制数的10、11、12、13、14和15。v 十六进制数十六进制数4C21.A54C21.A5的按权相加展开式：的按权相加展开式： 4C21.A5= 44C21.A5= 416163 3+12+1216162 2+2+216161 1+ + 1 116160 0+10+101616-1-1+5+51

19、616-2-2常用计数制的编码规则常用计数制的编码规则43计算机中常用计数制计算机中常用计数制数制数制后缀英后缀英文字母文字母数码数码进位方法进位方法基数基数位权位权十进制十进制D09逢十进一逢十进一1010i二进制二进制B0,1逢二进一逢二进一22 i八进制八进制Q07逢八进一逢八进一88 i十六进制十六进制H09,AF逢十六进一逢十六进一1616 iv在多种数制混合使用时，可以采用在多种数制混合使用时，可以采用“右下角标右下角标”的形式来表示不同进制的数的形式来表示不同进制的数。或使用后缀字母。或使用后缀字母。例如: (101)2 ，101B表示二进制的数“101”， (438)16，43

20、8H表示十六进制数“438”。44十进制转换为其他进制的数十进制转换为其他进制的数v整数部分的转换方法： “除R取余法”除以R取余数，直到商为0，余数逆序排列。v小数部分的转换方法： “乘R取整法”乘以R取整数，直到乘积小数部分为0，整数顺序排列。v将整数与小数部分再加上小数点就构成结果。vR为某进制的基数。45例如：例如： 将将(35.6875)10转换为二进制数。转换为二进制数。 用除用除2取余法将取余法将整数部分整数部分(35)10转换为二进制整数：转换为二进制整数： 2 35 余数为余数为1 低位低位 2 17 余数为余数为1 2 8 余数为余数为0 2 4 余数为余数为0 2 2 余

21、数为余数为0 2 1 余数为余数为1 高位高位 0故：故：(35)10 = (100011)2 验证：验证：125+0 24+0 23+0 22+1 21+1 20 =32+2+1=3546 用乘用乘2取整法将取整法将小数部分小数部分(0.6875)10转换为二进制转换为二进制 0. 6875 2 1.3750 整数部分为整数部分为1 高位高位 0. 3750 2 0. 7500 整数部分为整数部分为0 0. 7500 2 1. 5000 整数部分为整数部分为1 0. 5000 2 1. 0000 整数部分为整数部分为1 低位低位47v注意：注意：在上例中，将十进制小数转换成为二进制小数的过程

22、中，乘积小数部分变成“0”，表明转换结束。实际上将十进制小数转换成二进制、八进制、十六进制小数过程中小数部分可能始终不为零，因此只能限定取若干位为止。将十进制数转换为八进制、十六进制数的规则和方法与之相同，只是R（基数）的取值不同。整数部分与小数部分合并，可得：整数部分与小数部分合并，可得： (35.6875)10 = (100011.1011)248十进制转换为其他进制的数（续）十进制转换为其他进制的数（续）例:把十进制数“135”转换成八进制数 8 | 135 余余 7 8 |16 余余 0 8|2 余余 2 0 (135)10=(207)8例:将十进制数“986”转换成十六进制数 16

23、| 986 余数为余数为10，即十六进制的，即十六进制的A 16| 61 余数为余数为13，即十六进制的，即十六进制的D 16| 3 余数为余数为3，即十六进制的，即十六进制的3 0 (986)10=(3DA)16高位低位高位低位49v转换方法：转换方法：按权展开法，即按权展开法，即用该数制的用该数制的各位数各位数乘以各自权数乘以各自权数，然后将，然后将乘积相加乘积相加。例如（例如（111010.1111010.1）2 2 = 1= 12 25 51 12 24 41 12 23 30 02 22 21 12 21 10 02 20 0+1+12 2-1 -1 = 32+16+8+2+0.5

24、= 32+16+8+2+0.5 = 58.5 = 58.5例如（例如（26A26A）16 16 = 2= 216162 2+6+616161 1+10+1016160 0 = 512+96+10 = 512+96+10 = 618 = 618其它进制的数转换为十进制的数50二转八的原则：以小数点为中心，分别向前、后二转八的原则：以小数点为中心，分别向前、后每三位一组，不足三位时以每三位一组，不足三位时以“0 0”补足，再分别将补足，再分别将改组的二进制数转换为八进制数即可。改组的二进制数转换为八进制数即可。八转二的原则：八转二的原则：将八进制数的每一位数分别转换将八进制数的每一位数分别转换成等

25、值的三位二进制数。成等值的三位二进制数。二进制与八进制的转换例如：将八进制数例如：将八进制数214.74214.74转换为二进制数转换为二进制数(214.74)8 = (010 001 100.111 100)2 = (10001100.1111)2例如：将二进制数例如：将二进制数11010111100.1101111010111100.11011转换为八进制数转换为八进制数 (11010111100.11011)2 = (011 010 111 100.110 110)2 = (3274.66)851二转十六的原则：以小数点为中心，分别向前、二转十六的原则：以小数点为中心，分别向前、后每四位

26、一组，不足四位时以后每四位一组，不足四位时以“0 0”补足，并将每补足，并将每组二进制数转换为相应的十六进制数即可。组二进制数转换为相应的十六进制数即可。十六转二的原则：十六转二的原则：把十六进制数的每一位数分别把十六进制数的每一位数分别转换为等值的四位二进制数。转换为等值的四位二进制数。 二进制与十六进制的转换例如：将十六进制数例如：将十六进制数1C2.A41C2.A4转换为二进制数转换为二进制数(1C2.A4)16 = (0001 1100 0010.1010 0100)2 = (111000010.101001)2例如：将二进制数例如：将二进制数11010111100.110111101

27、0111100.11011转换为十六进制数转换为十六进制数(11010111100.11011)2 = (0110 1011 1100.1101 1000)2 = (6BC.D8)1652十进制与其它数制的对应关系十进制与其它数制的对应关系十进制二进制八进制十六进制100011120010 (进位)22300113340100445010155601106670111778100010 (进位)89100111910(进位)101012A11101113B12110014C13110115D14111016E15111117F16100002010 (进位)531.3.2 二进制数的算术运算与

28、逻辑运算二进制数的算术运算与逻辑运算v1、算术运算、算术运算v加法加法（有进位）（有进位）v减法、乘法和除法减法、乘法和除法541.3.2 二进制数的算术运算与逻辑运算二进制数的算术运算与逻辑运算v“与与”运算运算 0 0 0 0v“或或”运算运算v2、逻辑运算、逻辑运算与、或、非、异或与、或、非、异或551.3.2 二进制数的算术运算与逻辑运算二进制数的算术运算与逻辑运算v“非非”运算运算v2、逻辑运算、逻辑运算与、或、非、异或与、或、非、异或v“异或异或”运算运算 0 0561.3.3 计算机中数据的表示v数值的表示方法v字符的表示方法v声音和图像的表示方法57?如何用二进制来表示数值型数

29、据(有正负数，有整数亦有小数)v无符号数与有符号数v有符号数的编码数的正负号也用“0”和“1”表示。通常规定一个数的最高位作为符号位，“0”表示正数，“1”表示负数。计算机中有符号数的编码有三种方式：原码、反码和补码。1、数值的表示方法、数值的表示方法58v原码原码：数的原码表示指最高位为符号位，数的原码表示指最高位为符号位，“0 0”表表示正，示正，“1 1”表示负，数值部分是原数的绝对值。表示负，数值部分是原数的绝对值。v反码反码：数的反码表示法是指数的反码表示法是指正数正数的反码和原码相同，的反码和原码相同，负数负数的反码是对其原码除符号位外各位求反，即的反码是对其原码除符号位外各位求反

30、，即0 0变变1 1，1 1变变0 0。v补码补码：数的补码表示法是指数的补码表示法是指正数正数的补码和原码相同，的补码和原码相同，负数负数的补码是在其反码的最后一位上加的补码是在其反码的最后一位上加1 1。 二进制数的原码、反码和补码的表示二进制数的原码、反码和补码的表示+77+77的二进制表示为的二进制表示为: : 0 01001101 1001101 -77-77的原码为的原码为: : 1 11001101 1001101 -77-77的反码为的反码为: : 1 101100100110010-77-77的补码为的补码为: : 1 10110011011001159? ?小数如何确定小数

31、点的位置小数如何确定小数点的位置v通常有两种方法：通常有两种方法：一种是规定小数点位置固定不变，称为一种是规定小数点位置固定不变，称为定点数定点数。在计算机中，通常是用定点数来表示整数和纯小数，分别称为定点整数和定点小数。 另一种是小数点的位置不固定，可以浮动，称为另一种是小数点的位置不固定，可以浮动，称为浮点数浮点数（科学计数法）（科学计数法） 。 N = N = 尾数尾数S S（有效数字）（有效数字）阶码阶码P P（指数）（指数） 例如例如:253 = 0.253 :253 = 0.253 10103 31、数值的表示方法、数值的表示方法60 BCD BCD码码v用四位二进制数来表示一位十

32、进制数用四位二进制数来表示一位十进制数v8421BCD8421BCD码码v用用0000000010011001分别表示十进制中的分别表示十进制中的0909v1010111110101111为非法编码为非法编码v例：例：5353对应的对应的BCDBCD码为码为 0101 0011 0101 0011 ，其中高，其中高4 4位表示位表示5 5，低，低4 4位表示位表示3 31、数值的表示方法、数值的表示方法61vASCII码（American Standard Code for Information Interchange）美国国家信息交换标准代码vASC码由7位二进制代码组成，可表示128个字符（27=128），其中包括大、小写英文字母，阿拉伯数字（09），控制码，标点和运算符号。v为了便于计算机识别与处理，这些字符在计算机中是用二进制形式来表示的，通常称为二进制字符编码。 2、字符的表示方法、字符的表示方法 英文英文62v西文在计算机中，输入、内部处理、存储和输出都可以使用同一代码。v但汉字没有西文那样的规律性，相比之下编码困难较多。因此，在输入、计算机内部处理、输出时要使用不同的编码，各种编码之间要进行转换。v输入码:将汉字通过键盘输入到计算机采用的代码称为汉字输入码v内码:汉字在计算机中的编码方案v输出码:用来将汉字显示到屏幕上或打印到纸上所需要的图