计算机信息技术基础

计算机公共基础北方民族大学基础部张欣前言本课程的的主要研研究对象象本课程的的教学目目的课时与进进度安排排考核情况况研究对象象－计算算机计算机正正在以前前所未有有的能力力改变世世界计算机是是什么？？计算机如如何进行行运算与与控制？？我们应该该如何看看待计算算机？我们应该该如何更更好的利利用计算算机？教学目的的基本了解解计算机机的硬件件组成了解与掌掌握计算算机操作作系统的的功能熟练掌握握Office套件中Word、Excel等软件的的操作了解多媒媒体的结结构与应应用了解与掌掌握初步步的网络络知识第1章计算算机基础础知识1.1计算机概概述1.1..1计算机的的发展计算工具具：用于于对数字字进行记记录和运运算的工工具。例如：结结绳计数数，算筹筹，算盘盘，计算算尺，加加法机，，差分机机等。运行方式式：手动动，机械械，电子子1946年，世界界第一台台电子计计算机诞诞生，它它的名字字叫做ENIAC（TheElectronicNumercialIntegratorAndComputer，电子数数值积分分计算机机）。各种参数数体积：30×3×1M3重量：130吨耗电量：：150KW速度：5000次/秒元件：18800个电子管管占地面积积：170M2计算机发发展的代代别：代别年代逻辑元件代表软件第一代1946～1958电子管机器语言、汇编语言第二代1959～1964晶体管批处理系统第三代1965～1970中、小规模集成电路分时操作系统第四代1971～大、超大规模集成电路数据库，网络系统1.1..2计算机的的特点（1）有逻辑辑判断能能力逻辑判断断与加工工能力是是计算机机的一大大特点，，逻辑判判断即判判断对与与错、真真与假。。（2）存储容容量大信息的海海量存储储意味着着处理能能力的提提高。（3）运算速速度快从诞生至至今，计计算机的的运算速速度已从从每秒5000次增长到到了每秒秒运算数数百亿次次（加法法运算））。（4）通用性性强具有处理理各种信信息的能能力。还具有精精度高技技术密集集等特点点。1.1..3计算机的的分类按照处理理能力来来分类：：（1）巨型计计算机（2）小巨型型计算机机（3）大型主主机（4）小型计计算机（5）个人计计算机（（PC）（6）工作站站大型计算算机小型计算算机微型计算算机1.1..4计算机的的基本工工作原理理1.冯·诺伊曼的的设计思思想计算机硬硬件设备备由存储器、运算器、控制器、输入设备备和输出设备备5大部件组组成。计算机内内部采用用二进制数码来表表示指令令和数据据，一条条指令由由一个操作码和一个地址码构成。编制好的的程序（由若干干条相应应的指令令构成））保存在在计算机机的存储储器中，，计算机机工作时时，自动动从存储储器中逐逐条取出出指令并并执行。。2.基本工作作原理输入设备备存储器输出设备备运算器控制器程序数据结果指令和数数据控制信号号1.1..5计算机应应用简介介计算机是是人脑的的扩展和和延伸。。主要应用用于以下下几个方方面：（1）科学与与工程计计算速速度快快，精度度高（2）自动控控制逻逻辑判判断，精精度高（3）数据处处理逻逻辑判判断，速速度快，，存储容容量大（4）各种计计算机辅辅助系统统 通用用性强，，精度高高（5）多媒体体技术与与应用通通用性性强，存存储容量量大（6）计算机机网络与与应用速速度快快，存储储容量大大1.2二进制与与信息数数字化1.2..1认识二进进制1.十进制有0、1、2、3、4、5、6、7、8、9共10个基本数数码逢十进一一每个数位位的位值值，或称称“权””，均是是基数10的某次幂幂按权展开开式：4×102＋6×101＋9×100＋2×10-2＋4×10-1469..42＝＝400＋60＋9＋0.4＋0.022.二进制只有0、1共2个基本数数码逢二进一一每个数位位的位值值，或称称“权””，均是是基数2的某次幂幂按权展开开式：1×23＋0×22＋1×21＋0×2-1＋1×20（1011.01）2＝＝8＋0＋2＋1＋0＋0.25＋1×2-2＝（11.25）10如上，将将二进制制数转化化为十进进制数3.二进制的的特点（1）表示容容易充分利用用了物理理器件的的物理特特性，通通或断，，明或暗暗，高电电压或低低电压等等。（2）运算简简单只有0、1两种基本本数码，，运算方方法简单单。（3）工作可可靠只有两种种状态，，在表示示、传输输和处理理过程中中不易出出错。（4）逻辑性性强两种状态态刚好表表示出了了真、假假两个逻逻辑值，，有利于于逻辑判判断。二进制的的基本运运算数学加法法：验证：10110.10＝1×24＋0×23＋1×22＋1×21＋0×20＋1×2-1＋0×2-2＝16＋0＋4＋2＋0＋0.5＋0＝22.5注意：逢逢二进一一0＋0＝01＋0＝10＋1＝11＋1＝10加以引申申：1011.01（11.25）+1011.01（11.25）10110.10（22.50）1.2..2二进制与与十进制制的转换换1.二进制转转换为十十进制按权展开开(11011..101)2=(1××24+1×23+0×22+1×21+1×20+1×2－1+0×2－2+1×2－3）10=(16+8++0+2+1++0.5+0++0.125))10=(27.625)102.十进制转转换为二二进制（1）十进制制整数转转换为二二进制整整数通常采取取“除以以2取余”的的方法。。即对该该十进制制整数逐逐次除以以2，直至商商数为0，逆向取每次得得出的余余数，就就可得到到该十进进制数对对应的二二进制数数。例：将十十进制数数89和225分别转换换为二进进制数8921122521225011228561473440122222210012201112222221110000余数余数逆向逆向即：（89）10＝（1011001）2即：（225）10＝（11100001）2此时整数数部分＝＝0运算结束束。3.十进制小小数转换换为二进进制小数数通常采取取“乘以以2取整”的的方法。。即对该该十进制制小数逐逐次乘以以2，直至乘乘积的小小数部分分为0，正向取每次乘乘积的整整数部分分，即为为该十进进制小数数对应的的二进制制小数。。注意：每每次相乘乘只有小小数部分分参与运运算。例：十进进制小数数0.34375转换为二二进制小小数0.34375×21.375000.687500.750001.50000×2×2×2×21.00000整数部分分＝0整数部分分＝1整数部分分＝0整数部分分＝1整数部分分＝1正向即：（0.34375）10＝（0.01011）2此时小数数部分＝＝0运算结束束。综上所述述，十进进制数字字转换为为二进制制数字时时，可将将整数部部分与小小数部分分分开来来进行转转换，转转换完成成后再将将整数部部分和小小数部分分相加合合并。需需要注意的是，整整数的转转换可以以完全转转换，而而对于小小数的转转换，大大部分的的十进制制小数无无法用有有限位的的二进制制小数表表示。例如：0.4×20.8整数部分分＝0×21.6整数部分分＝1×21.2整数部分分＝1×20.4整数部分分＝0陷入了无无穷循环环。结果果（0.4）10＝（0.0110011001100110………）2对于这样样的转换换结果，，可以取取其近似值。即（0.4）10≈（0.011011）2＝（0.390625）101.2..3八进制与与十六进进制二进制虽虽然很符符合计算算机对数数字的要要求，但但是由于于进制太太小，导导致了表表示数字字的位数数较长。。例如：（（64）10＝（1000000）2，（256）10＝（100000000）2二进制的的这个特特性对于于计算机机的用户户的记忆忆和书写写来说是是非常不不方便的的，所以以在实际际工作中中，人们们往往采采用八进进制和十十六进制制作为二二进制的的缩写形形式对二二进制数数字进行行描述，，这样就就大大简简化了记记忆和书书写的难难度。还是上面面的例子子：（64）10＝（100）8＝（40）16，（256）10＝（400）8＝（100）16由上面的的例子就就可以看看出，八八进制和和十六进进制对于于简化二二进制有有着很重重要的作作用。1.八进制数数同十进制制与二进进制一样样：有0、1、2、3、4、5、6、7共8个基本数数码逢八进一一“权”均均是8的某次幂幂八进制数数转换为为十进制制数，依依然是按按权展开开式：（137）8＝（1×82＋3×81＋7×80）10＝（64＋24＋7）10＝（95）10十进制数数转换为为八进制制数，同同二进制制一样，，整数部部分与小小数部分分分开转转换，只只是将整整数部分分的“除除以2取余”改改为“除除以8取余”，，小数数部分的的“乘以以2取整”改改为“乘乘以8取整”2.十六进制制数由于十进进制只有有0、1、2、3、4、5、6、7、8、9十个基本本数码，，所以用用A、B、C、D、E、F来代表10、11、12、13、14、15：有0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F共16个基本数数码逢十六进进一“权”均均是16的某次幂幂十六进制制数转换换为十进进制数，，依然是是按权展展开式：：（137）16＝（1×162＋3×161＋7×160）10＝（256＋48＋7）10＝（311）10（1EA）16＝（1×162＋14×161＋10×160）10＝（256＋224＋10）10＝（490）10十进制数数转换为为十六进进制数，，同二进进制一样样，整数数部分与与小数部部分分开开转换，，只是将将整数部部分的““除以2取余”改改为“除除以16取余”，，小数数部分的的“乘以以2取整”改改为“乘乘以16取整”3.八进制与与二进制制之间的的转换（1）八进制制转换为为二进制制由于8是2的3次方，八八进制的的1位数码对对应的就就是二进进制的3位数码。。例：八进进制数37.416转换为二二进制数数37..416（八进制制）011111..100001110（二进制制）即：（37.416）8＝（11111.10000111）2（2）二进制制转换为为八进制制将二进制制数以小小数点为为基准，，向两边边三位三三位分开开（不足足三位的的用0补齐），，每3位二进制制数码转转换为1位八进制制数码。。例：二进进制数1010110.00110101转换为八八进制数数001010110..001101010（二进制制）126..152（八进制制）即：（1010110.00110101）2＝（126..152）84.十六进制制与二进进制之间间的转换换（1）十六进进制转换换为二进进制由于16是2的4次方，十十六进制制的1位数码对对应的就就是二进进制的4位数码。。例：十六六进制数数5D.F9转换为二二进制数数5D..F9（十六进进制）01011101..11111001（二进制制）即：（5D.F9）16＝（1011101.11111001）2（2）二进制制转换为为十六进进制将二进制制数以小小数点为为基准，，向两边边四位四四位分开开（不足足四位的的用0补齐），，每4位二进制制数码转转换为1位十六进进制数码码。例：二进进制数101011000100..00010110转换为十十六进制制数101011000100..00010110（二进制制）AC4..16（十六进进制）即：（101011000100..00010110）2＝（AC4..16）8数十进制二进制八进制十六进制零0000一1111二21022三31133四410044五510155六611066七711177八81000108九91001119十10101012A十一11101113B十二12110014C十三13110115D十四14111016E十五15111117F十六16100002010思考考（100）10－1＝（100）2－1＝（100）8－1＝（100）16－1＝？？？？（99）10（11）2（77）8（FF）16＝（99）10＝（3）10＝（63）10＝（255）10以上的四四个数字字（100）10、（100）2、（100）8、（100）16，哪个数数字最大大？所以（100）2<（100）8<（100）10<（100）16，由此可可见，数数字表现现一样的的，进制制数越大大则数值值本身越越大。1.2..4字符ASCII码计算机所所处理的的不仅仅仅是数字字，要面面对用户户，就必必须能够够处理文文字字符符。为了了实现这这个目的的，在计计算机中中广泛使使用了ASCII码（AmericanStandardCodeforInformationInterchange，美国标标准信息息交换代代码），，ASCII码用一组组7位的二进进制码来来表示最最常用的的字符和和符号以以及控制制码，由由于7位的二进进制码（（0000000－1111111）转换为为十进制制是（0－127），所以以最多只只能表示示出128个上述符符号。ASCII码被国际际标准化化组织认认定为国国际标准准，在世世界范围围内通用用。其中中包括34个控制码码、10个阿拉伯伯数字、、26个大写英英文字母母、26个小写英英文字母母以及32个标点符符号和运运算符，，共128个。除了了34个控制码码不可打打印输出出外，其其余的字字符和符符号都可可以印刷刷或通过过打印机机输出。。通常，用用8位二进制制码来存存储和表表示ASCII码。当最最高位（（最左边边）为““0”时，表示示的是标标准ASCII码（0－127），当最最高位为为“1”时，表示示的是扩扩展ASCII码（128－255），用于于表示其其他一些些西文文文字和特特殊符号号。1.2..5汉字信息息的编码码计算机自自从出现现，一直直在西方方主要是是美国发发展，所所以英文文在计算算机中占占主导地地位，各各种软件件，包括括操作系系统，各各种应用用软件（（除了国国内厂商商生产的的软件）），绝大大部分是是英文版版，或者者先有英英文版再再有中文文版。这这种情况况对于中中国或其其他非英英语国家家的计算算机普及及是很不不利的，，所以在在二十世世纪八十十年代，，出现了了很多的的非英语语文字信信息的解解决方案案。下面就是是汉字信信息的一一些概念念：1.汉字输入入码要通过普普通的英英文键盘盘输入汉汉字，必必需要对对汉字进进行编码码，按照照某种对对应关系系进行编编码，将将英文键键盘的的的几个按按键的组组合对应应到一个个汉字上上，这种种编码称称为汉字字输入码码，也叫叫做外码码。显然然，对于于不同的的输入方方法，同同一个汉汉字的输输入码也也不同。。汉字输入入码主要要分为形形码（按按照汉字字字型输输入）、、音码（（按照汉汉字字音音输入））、音型型结合码码（混合合输入））三大类类。经练练习，汉汉字的输输入速度度可以接接近甚至至超过英英文的输输入速度度。2.汉字机内内码对于机内内码，最最常见的的就是ASCII码，这是是英文的的机内码码。汉字字机内码码（简称称内码））和ASCII码非常类类似，或或者说是是ASCII码的扩展展和延伸伸。由于于汉字的的数量非非常大，，用128个符号表表示是远远远不够够的，所所以我国国定制了了汉字机机内码的的规范，，用128××128＝16384个编码来来对应部部分常用用汉字。。实际上上，汉字字机内码码就是在在ASCII码7位二进制制码的基基础上又又增添了了7位（1个汉字机机内码＝＝2个ASCII码）。例如：（B9FA）16＝（1011100111111010）2代表汉字字“国””需要注意意的是，，为了使使一个汉汉字机内内码（16位二进制制）不和和两个标标准ASCII码（同样样为16位二进制制）混淆淆，作出出了规定定，如果果该16位二进制制数的第第一位和和第九位位是“1”，则是汉汉字机内内码，否否则是ASCII码。例如：（1011100111111010）2代表汉字字“国国”（0011100101111010）2代表ASCII码“））”和和“z”第一位和和第九位位均为““1”第一位和和第九位位均为““0”3.汉字交换换码在不同的的具有汉汉字处理理功能的的计算机机系统之之间进行行汉字信信息交换换时所使使用的代代码标准准。现有有GB2312－80和GB18030两个国家家标准，，前者包包含6736个汉字的的编码标标准，后后者包含含有27484个汉字及及简体和和繁体的的编码标标准。4.字型存储储码存放在汉汉字字库库中的汉汉字字型型信息，，用于在在屏幕和和打印机机上显示示汉字字字型，包包括各种种不同的的字体，，如宋体、楷体、黑体等。5.汉字编码码的国家家标准1.2..6数字化信信息的计计量有关数字字化信息息计量的的几个术术语：1.比特（bit）比特也称称为“位位”，用用来表示示一个一一位的二二进制数数，是计计量数字字化信息息的最小小单位，，一个比比特的取取值只可可能为““0”或“1”。2.字节（Byte）存储一个个英文字字母需要要8位二进制制数，一一个汉字字需要16位二进制制数。我我们将8位的二进进制数称称为一个个字节，，则一个个汉字就就需要占占用两个个字节。。由上面可可得出：：1Byte＝8bit，一般用用b表示比特特，用B表示字节节。通常常在计算算机中的的信息量量、存储储容量都都是用字字节来描描述的，，有KB、MB、GB甚至TB等单位：：1KB＝1024B（1千字节））1MB＝1024KB（1兆字节））1GB＝1024MB1TB＝1024GB1.2..7其他信息息的数字字化1.图象信息息的数字字化2.声音信息息的数字字化3.视频信息息的数字字化1.3计算机硬硬件系统统一个完整整的计算算机系统统是由相相互独立立而又密密切相连连的硬件件系统和和软件系系统两大大部分组组成的。。运算器中央处理理器控控制制器主机内部存储储器随随机机存储器器硬件系统统只只读读存储器器（Hardware）外部存储储器硬硬盘盘、软盘盘、光盘盘等外部设备备输输入设设备键键盘、、鼠标、、扫描仪仪等输出设备备显显示器、、打印机机等计算机系系统操作系统统系统软件件语语言处处理程序序各种工具具软件软件系统统（Software）应用软件件1.3..1硬件基本本结构总线结构构：计算机的的各个部部件都与与总线相相连接，，根据传传输信息息种类的的不同，，将总线线分为3种：数据总线线DB（（DataBus））地址总线线AB（（AddressBus））控制总线线CB（（ControlBus））名词：中央处理理器存储器输入输出出设备1.3..2中央处理理器中央处理理器，也也称为CPU（CentralProcessionUnit，中央处处理单元元），是是计算机机的核心心部分，，可以比比喻为计计算机的的大脑。。中央处处理器由由运算器器、控制制器构成成，运算算器是对对所有数数据进行行处理加加工，是是运算中中心；控控制器协协调计算算机的各各个部分分正常工工作，是是控制中中心。CPU的性能指指标中最最重要的的一项就就是主频频，主频频指的是是CPU在工作时时内部的的主振频频率，频频率越高高说明运运算速度度越快。。CPU的主要制制造商是是Intel（英特尔尔）公司司，从第第一片CPU至今已发发展了很很多代，，其中有有用于普普通PC的CPU，也有用用于服务务器和大大型计算算机的CPU。另一家家有竞争争力的CPU制造商是是AMD公司。摩尔定律律：每隔隔18个月，计计算机（（CPU）的处理理能力翻翻一番。。型号：4004，1971年推出，，集成了了2300个晶体管管，字长长4位。主频频：108～740KHz型号：8008，1972年推出，，集成了了4000个晶体管管，字长长8位。主频频：800KHz～2MHz型号：8088/8086，1979/1978年推出，，集成了了40000个晶体管管，字长长8/16位。主频频：4.77～10MHz型号：80286，1982年推出，，集成了了125000个晶体管管，字长长16位。主频频：6～25MHz型号：80386，1985年推出，，集成了了275000个晶体管管，字长长16/32位。主频频：16～40MHz型号：80486，1989年推出，，集成了了120万个晶体体管，字字长32位。主频频：20－66MHz型号：Pentium（奔腾）），1992年推出，，集成了了310万个晶体体管，字字长32/64位。主频频：75～1