老师课件计算机基础知识

第1章计算机基础知识本章内容1.计算机的发展与特点2.计算机系统的组成3.微型计算机的硬件组成4.数制5.计算机中的数据表示6.网络基础知识1.1计算机的发展与特点一、概述1.什么是电子计算机

电子计算机是一种用电子器件和电子设备做成的运算工具。2.人类历史上第一台电子计算机

1946年诞生于美国，名称：ENIAC，主要电子器件是电子管，每秒钟能完成5000次加法，300多次乘法运算。3.计算机的发展

计算机的发展主要是以构成计算机的电子器件的不断更新为标志。(1)第一代计算机（电子管计算机时代）(2)第二代计算机（晶体管计算机时代）(3)第三代计算机（集成电路计算机时代）(4)第四代计算机（大规模、超大规模集成电路计算机时代）4.计算机的特点(1)运算速度快(2)计算精度高(3)存储容量大(4)具有逻辑判断能力(5)具有自动执行程序的能力二、计算机应用领域1.科学计算2.信息管理3.过程控制4.辅助设计与制造5.人工智能6.现代教学三、计算机的分类1.按数据处理的方式分类(1)数字计算机(2)模拟计算机(3)混合计算机2.按使用范围分类(1)通用计算机(2)专用计算机3.按性能分类(1)超级计算机(2)大型计算机(3)小型计算机(4)微型计算机(5)工作站(6)网络计算机

1.2计算机系统的组成基本问题1.计算机系统包括硬件系统和软件系统两部分。2.硬件系统即机器系统，包括运算器、控制器、存储器和输入输出设备，它是计算机工作的物质基础。3.软件系统是指在硬件系统上运行的各种程序及有关资料。4.硬件和软件对计算机系统而言是相辅相承、缺一不可。一、计算机硬件系统1.计算机的基本结构(1)一台计算机从功能上看其硬件是由输入设备、存储器、运算器、控制器和输出设备五大部件。(2)一台计算机从结构上看其硬件系统主要包括主机、外部设备两大部分。主机部分包括控制器、运算器和内存储器。外部设备包括外存储器和输入输出设备。(3)计算机的工作过程：用户通过输入设备输入程序和数据，控制器先将其保存在存储器中，然后指挥运算器按照程序的规定对数据进行运算或处理，并将结果存放在存储器中。如果要输出结果，则控制器将输出结果从存储器输出到输出设备上。2.计算机五大基本结构部件的功能及特点(1)运算器主要功能：是对二进制数码进行算术运算或逻辑运算。主要特点：运算器又可称为算术逻辑部件；运算器运算的数据取自内存，运算结果又送回内存；运算器主要由一个加法器、若干个寄存器和一些控制线路组成。(2)控制器主要功能：由它指挥整个计算机的各个部件自动、协调地工作，所以是计算机的神经中枢。主要特点：控制器是通过程序指令的执行实行控制；控制器的工作过程：首先从内存中取出指令、然后分析指令、再根据指令的功能向有关部件发出控制命令，从而控制它们执行这条指令所规定的功能；控制器主要有指令寄存器、译码器、时序节拍发生器、操作控制部件、指令计数器等组成。(3)存储器主要功能：是计算机的记忆装置，主要用来保存数据和程序。主要特点：从存储器中取出信息称为“读操作”，往存储器里保存信息称为“写操作”；存储器通常分为内存储器和外存储器两种；控制器和运算器所执行的指令和运算的数据都直接来自于内存，外存中的数据只有先调入内存后才能被访问和处理。(4)输入设备主要功能：接受用户输入的原始数据和程序，并将它们转变为计算机可以识别的形式（即二进制）存放到内存中。(5)输出设备主要功能：将存入在内存中由计算机处理的结果转变为人们所能接受的形式。二、计算机软件系统1.计算机软件可分为：系统软件和应用软件2.系统软件(1)是计算机必须具备的，用来实现计算机系统的管理、控制、运行、维护，并完成应用程序的装入、编译等任务的程序。(2)系统软件的主要特点与硬件系统的不可分割性公用性和共享性基础性(3)系统软件的种类操作系统是最基本的系统软件。其主要功能是管理和控制计算机系统的所有资源并作为用户操作计算机的接口界面。实用程序有些实用程序用来完成一些与管理计算机系统资源及文件有关的任务，而有些实用程序是为了用户能更容易、更方便地使用计算机。实用程序主要有：诊断程序、反病毒程序、卸载程序、备份程序、文件压缩程序。程序设计语言用于编制计算机程序。主要有机器语言、汇编语言、高级语言三种。语言处理系统（翻译程序）用于将汇编语言和高级语言编写的源程序翻译成为计算机能够执行的二进制代码的机器语言程序。主要有汇编程序、解释程序、编译程序。3.应用软件(1)为某一个专门的应用目的而开发的软件称为应用软件。(2)应用软件主要可以分为三大类通用应用软件支持最基本的应用，可广泛应用于几乎所有的专业应用领域。用于专门行业的应用软件专门用于某一个专业领域，能满足大多数这类企业的信息处理需要。定制软件为有较高特殊需求的大型企业专门开发的软件。1.3微型计算机的硬件组成一、微型计算机的基本结构

微型计算机的硬件系统由CPU(中央处理器)、存储器、输入输出设备、I/O接口和总线组成。二、中央处理器（CPU）1.中央处理器（俗称CPU）是微型计算机的核心部件，主要包括运算器和控制器两个部件。2.作用：是进行运算和控制。三、内存储器（简称内存或主存）1.作用：存放CPU立即要执行的程序和数据。2.特点：存取速度快、容量小、价格贵。3.结构是由一个个存储单元所组成，每个存储单元可存放1个Byte的信息（即8位二进制信息）。每一个存储单元为了区分必须有一个地址。4.存储器容量：是指一个内存储器有多少个存储单元。其单位为：B、KB、MB、GB。其换算关系为：其换算关系为：1GB＝1024MB1MB＝1024KB1KB＝1024B5.内存储器的分类(1)随机存取存储器（简称RAM）CPU对它们既可读出数据又可写入数据；内存储器主要是由RAM所组成；一旦关机断电，RAM中的信息将全部丢失；RAM是由动态随机存储器(DRAM)构成的。(2)只读存储器（简称ROM）

CPU对它们只取不存，用户一般不能修改其内部的信息；即使断电，ROM中的信息不会丢失；ROM中一般存放计算机系统管理程序。(3)高速缓冲存储器(Cache)Cache是介于CPU和内存之间的一种高速存取信息的存储器；用于解决CPU与内存之间速度不匹配的问题；它的访问速度是RAM的10倍左右。Cache是由静态随机存储器(SRAM)构成的。五、外存储器（简称外存或辅存）1.作用：存放CPU不立即要执行的而且需要长期保存的程序和数据。2.特点：存取速度慢、容量大、价格便宜并且断电信息不会丢失。3.分类：主要由磁盘、磁带、光盘三种类型，其次还有优盘、活动硬盘、存储卡等。六、输入设备1.是指向计算机输入数据、程序及各种信息的设备。2.分类：主要由键盘、鼠标两种类型，其次还有扫描仪、条形码阅读器、光学符号阅读器、触摸屏、数码相机等。七、输出设备1.是指从计算机中输出处理结果的设备。2.分类：主要由显示器、打印机两种类型。八、总线（Bus）1.总线：是计算机各部件之间进行信息传送的公共通路。2.总线的分类(1)按传送信息分：数据总线：是用于各部件之间传送数据；地址总线：是用于CPU向存储器，外部设备传送地址的通路；控制总线：是用于CUP向其它设备传送控制信号的通路。(2)按总线位置位：可分为内部总线和系统总线。1.4数制一、数制1.什么是数制数制是指用一组固定的数字和一套统一的规则来表示数目的方法2.常用数制形式二进制、十进制、八进制、十六进制3.计算机内部一律采用二进制存储数据和进行运算。4.用户可以使用十进制、八进制和十六进制表示一个数。5.计算机采用二进制的原因二进制数容易实现，而且稳定可靠；二进制数运算规则简单，可以简化硬件结构；二进制数便于逻辑运算。二、基数和位权1.基数：在某一种数制中，其可使用数字符号的个数，称为该数制的基数。(1)十进制的基数是10，因为它有十个数字符号即0～9。(2)二进制的基数是2，因为它有两个数字符号即0、1。(3)十六进制的基数是16，因为它有十六个数字符号即0～9、A、B、C、D、E、F。(4)八进制的基数是8，因为它有八个数字符号即0～7。(5)以上各种进制表示数的方法二进制：(10011)2或10011B八进制：(10011)8或10011Q十进制：(10011)10或10011D或10011十六进制：(10011)16或10011H2.位权某一种数制中，每个数码表示的数值等于该数码乘以一个与数码所在位置相关的常数，这个常数就称为位权。(1)十进制如果有一个十进制1357.25，它可表示为:1×103＋3×102＋5×101＋7×100＋

2×10-1＋5×10-2(2)二进制如果有一个二进制1011.11，它可表示为:1×23＋0×22＋1×21＋1×20＋1×2-1＋1×2-2(3)十六进制如果有一个十六进制10AB.5C，它可表示为：1×163＋0×162＋10×161＋11×160＋5×16-1＋13×16-2(4)八进制如果有一个八进制7053.46，它可表示为7×83＋0×82＋5×81＋3×80＋4×8-1＋5×8-2(5)结论任何一种数制中，每个数码所在位置相关的位权值的大小为：Ri。其中R是该数制的基数，i是所在位置的序号，整数部分位置序号从0开始，一直到n-1(n是整数部分的位数)。小数部分位置序号从-1开始，一直到-m(m是小数部分的位数)。三、数制之间的相互转换1.非十进制数转换为十进制数转换方法：先把各非十进制数按权展开，再按十进制进行加法，结果就是相应的十进制数。(1)二进制数转换为十进制(1011)2=1×23＋0×22＋1×21＋1×20=8+2+1=(11)10(110110)2=1×25＋1×24＋1×22＋1×21=32+16+4+2=(54)10(2)十六进制数转换为十进制(32CF)16=3×163＋2×162＋12×161＋15×160=12288＋512＋192＋15=(13007)10(3)八进制数转换为十进制(1276)8=1×83＋2×82＋7×81＋6×80=512＋128＋56＋6=(702)102.十进制数转换为其它进制数转换方法：整数转换采用“除基取余”法。方法：首先将十进制数除以需转换进制的基数，得到的余数是所转换进制的最低位；把所得的商再除以基数，得到的余数是所转换进制的次低位；依次类推直到商为0为止，最后一次得到的余数是所转换进制的最高位。小数转换采用“乘基取整”法。(1)十进制数转换为二进制数例如：(237)10转换成二进制数2

3

721

1

825

92102

9211

412

720

32

12

0111低高结果为：(237)10＝(11101101)2(2)十进制数转换为十六进制数例如：(58506)10转换成十六进制数5850616365616228161081416414

0低高结果为：(58506)10＝(E48A)163.二、十六进制数和八进制之间的相互转换(1)转换方法：因为16＝24、8＝23所以二进制整数转换成十六进制整数只要将二进制数从低位向高位每4位二进制数为一组（高位不足4位前面补0），并且每一组用1位十六进制符号表示，即可得到对应的十六进制数。同理：二进制整数转换成八进制整数只要将二进制数从低位向高位每3位二进制数为一组（高位不足3位前面补0），并且每一组用1位八进制符号表示，即可得到对应的八进制数。(2)十进制与二、八、十六进制数的对照表：十进制二进制八进制十六进制十进制二进制八进制十六进制000000081000108100011191001119200102210101012A300113311101113B401004412110014C501015513110115D601106614111016E701117715111117F(3)二进制转换成十六进制和八进制数将(0)2转换成十六进制数。

01011110000110011100

5E19C结果为：(0)2＝(5E19C)16将(0)2转换成八进制数。

0010111100001100111001360634结果：(0)2＝(1360634)81.5计算机中的数据表示一、基本问题1.什么是数据数据是指能够输入计算机并被计算机处理的数字、字母和符号的集合。2.计算机处理的数据包括数值数据、文字数据、声音数据和图像数据等。3.任何数据要在计算机中处理都必须用二进制形式表示。二、数据单位1.位（bit—比特)是指一位二进制的0或1，它是数据的最小单位。例如：100110－－是指6位二进制数据；

1110010101－－是指10bit二进制数据；

1110010101001101－－是指16比特二进制数据2.字节（Byte)是指八位二进制的0或1，它是数据的基本单位。例如：10011001－－是指8bit二进制数据；也可以说是1Byte二进制数据。

1110010101001101－－是指16bit二进制数据；也可说是2Byte二进制数据。同理：1Byte二进制数据也可以说是8bit二进制数据；3Byte二进制数据也可以说时24bit二进制数据。3.字（Word)(1)字亦称字长，是指计算机一次能直接处理的二进制数据的位数，即bit的数目。(2)字有多少bit所组成，将由计算机本身的硬件结构所决定，不同的计算机系统内的字长是不同的。(3)常用字长有8位、16位、32位及64位等。(4)字长也可以用字节(Byte)表示。三、数值数据的表示方法(一)、数值数据的分类1.整数和小数之分；2.有符号数和无符号数之分。(二)、无符号数在计算机内的表示1.无符号数一般是指绝对值数，即不考虑正负号的数。2.因为不需考虑符号位，所以计算机字长的所有二进位都用来表示数值。b0－bn-1都是数值b0b1b2bn-13.当机器字长为n位时，其表示数值的范围是：0～2n-1例如：(1)当机器字长为8位时，数值范围为：

0～255(2)当机器字长为16位时，数值范围为：

0～65535(三)、有符号数在计算机内的表示1.真值与机器数(1)真值：用“＋/－”表示符号的数称为真值例如：、-1001011、+0.1101101(2)机器数：数在计算机中的表示形式称为机器数。(3)机器数的特点：机器数中真值的符号位被数值化

数值数据有正负之分，机器数也有正有负。在计算机中，总是用数的最高位表示数的符号，并且规定“0”表示正数，“1”表示负数。

符号位b0－bn-2都是数值b0b1b2bn-1bn-2机器数据表示的数的范围受计算机字长的限制例如：８位字长的微机无符号整数的最大范围是(11111111)2=(255)10,运算时如果数值超过机器所能表示的范围，运算就会因出错而终止。这种情况称为“溢出”。机器数的小数点处于约定的位置计算机中处理的数可以是整数也可以是小数,那么小数点如何表示呢?

2.小数点的表示(1)定点数：是小数点位置固定不变。通常采用把小数点固定在最低位的右边或符号位的右面，即把参加运算的数化为纯整数或纯小数。①定点整数表示法s为纯整数，则小数点的位置定在s之后。

(n-1)位1位②定点小数表示法s为纯小数，小数点固定在符号位的右面，尾数s的前面。

(n-1)位1位(2)浮点数：允许小数点位置浮动。①二进制数N可以写成N=2p＊S式中：S称为数N的尾数；P称为数N的阶码；２称为阶码的底。S表示数N的全部有效数字，阶码P指明了小数点的位置，定点数的阶码P值是固定的。浮点数的阶码P值不是固定的，而是可以浮动的。②浮点数表示法

说明：通常用一位二进制数Pf表示阶码的符号位，用一位二进制数Sf表示尾数的符号位。阶码部分为定点整数，尾数部分为定点小数。

四、字符数据的表示方法字符数据包括西文字符和汉字字符两种。不管是西文字符还是汉字字符，在计算机中表示时都用若干位二进制对其进行编码。1.西文字符编码(1)西文字符编码采用ASCII码编码；(2)ASCII码是美国标准信息交换码；(3)ASCII编码的特点每一个字符用7位二进制符号表示；可表示的字符数是27＝128个；(4)ASCII编码表(5)常用字符的ASCII编码

0－－0110000（30H）（48）

A－－1000001（41H）（65）

a－－1100001（61H）（97）注意：掌握了以上的三个常用ASCII编码，就可以得到0～9字符、A～Z字符、a～z字符的ASCII编码。(6)ASCII编码的机内存放形式每一个ASCII编码在机内存放占1个字节的存储空间；1个字节的低7位是ASCII编码的7位，最高位置0。2.汉字编码(1)汉字是象形文字，种类繁多，编码相对比较困难，而且在一个汉字处理系统中，输入、内部处理、输出对汉字编码的要求不尽相同。(2)汉字信息处理中各编码及转换关系如下图所示：输入码国标码机内码字形码汉字输入汉字输出(3)汉字国标码汉字国标码是中文信息处理的国家标准，也称汉字交换码；汉字国标码中包含最常用的6763个汉字，并分成两级：一级汉字3755个，按汉语拼音排列；二级汉字有3008个，按偏旁部首排列。汉字国标码用两个7位二进制对一个汉字编码。(4)汉字机内码它是汉字在计算机内存储和处理时的编码；也是汉字国标码在机内的存储形式；每个汉字在机内存放时占两个字节，每个字节的低7位对应该汉字的国标码的两个7位，每个字节的最高位都为“1”。(5)汉字输入码它是输入汉字时所对应的编码；常用的汉字输入码大致分为两类：音码类：主要是以汉语拼音为基础的编码方案，例如全拼、双拼和智能ABC等；形码：主要是根据汉字的特点，按汉字固有的形状，把汉字折分成部首，然后进行组合。代表有五笔字型法，郑码输入法等。(6)汉字字形码它是汉字输出时所对应的编码；汉字字形一般用点阵方式表示；

●●

●●

●●

●●

●●●●●●●●●●●●●●●●

●●

●●

●●

●●

●●●

●●

●

●●

●

●●

●●

●

●●

●

●●

●●

●●●汉字点阵主要有16×16点阵、24×24点阵、32×32点阵、48×48点阵；用点阵表示字形时，汉字字形码指的就是这个汉字字形点阵的代码。点阵规模愈大，字形愈清晰美观，但是字形代码所占存储空间也愈大。例如：16×16点阵，每个汉字占用32个字节；

24×24点阵，每个汉字占用72个字节；

32×32点阵，每个汉字占用128个字节；1.6网络基础知识一、计算机网络概述1.计算机网络的定义计算机网络就是通过通信线路和通信设备将地理位置不同的计算机或终端连接起来，并在网络软件支持下实现网络中资源共享和信息传递的系统。2.计算机网络的功能(1)数据通信(2)资源共享(3)分布处理3.计算机网络的分类局域网城域网广域网4.计算机网络的组成计算机网络硬件软件计算机服务器

客户机网络设备网卡、调制解调器集中器(中继器、集线器、交换机)网关、网桥、路由器有线通信线路(双绞线、同轴电缆、光纤)无线通信线路(红外线、微波、无线电)通信线路网络协议网络操作系统服务器操作系统

客户机操作系统5.计算机网络拓扑结构(1)什么是拓扑结构网络拓扑结构是指网络上的通信线路及网络设备之间相互连接的几何排列的形式。(2)网络拓扑结构常见形式总线型、星型、环型等二、网络体系结构与协议1.什么是网络体系结构

网络层次结构模型与各层协议的集合定义为网络体系结构。2.什么是网络网络协议计算机网络协议是指为了实现数据交换，规定网络全体成员都必须遵守的规则、标准或约定的集合。3.ISO-OSI模型(1)OSI参考模型是由国际标准化组织发布的一种“开放系统互连参考模型”(2)OSI参考模型的结构(3)每一层是一个模块，用于执行某种主要功能，并具有自己的一套通信协议。(4)其中低层协议偏重于处理实际的信息传输，高层协议偏重于处理用户服务和各种应用请求，从第2层以上，一般用软件来实现。4.TCP/IP协议(1)TCP/IP协议实际是由一组协议组成的，其中主要有两个协议：一个是传输控制协议（即TCP协议），另一个是网际协议（即IP协议）；(2)TCP/IP协议是Internet所使用的基本协议。(3)TCP/IP参考模型的结构特点可以分为4个层次：网络接口层互联层传输层应用层三、Internet和常用服务1.Internet的定义

Internet（中