计算机应用基础教程 教学PPT 作者 李健苹 《计算机应用基础教程》-第1章

《计算机应用基础教程》

第一章计算机基础知识

主讲人：李健苹

2011.2*

第一章基础知识

内容提要

下计算机概述

下计算机中信息的表示

,数据单位和编码

夕计算机系统的组成

下微机硬件组成

十多媒体技术

2△事及鹿燔虐猊大学

第一章基础知识

引言

计算机是一种“可以传授给人知识的工具”，

也是一种“无比有力的知识工具”。

真正对人类生活带来直接冲击的，不是计算机

硬件本身，而是来自软件这种人类知识的产物。

3△事及鹿燔虐猊大学

第一章基础知识

1.1计算机的概述

L1.1计算机的诞生

计算机原意为“计算”的机器，这是发明者当初为之其计算为

目的。而发展到今天，它的触角延伸向了社会的各个领域，对推

动当今物质文明的进步，起着决定性的作用。

一、早期的计算工具

东方的创造：算筹（春秋普及）、算盘

唐代第一种手动式计数器

西方的灵感：机械式计算机

机电式计算机

4△事及鹿燔虐猊大学

计算机发展史第一章基础知识

人类追求的计算工具

公至康鹿燔虐猊大学

5

计算机发展史第一章基础知识

算筹:计数方法

123456789

IIIImuTT11

古语曰：“运102030405060708090

筹策于帷幄之

中，决胜败于

千里之外。,算盘：通过手动完成

从低位到高位的数字

传送，数字由算珠的

数量表示，数位则由

算珠的位置来确定。

△事及鹿燔虐猊大学

6

计算机发展史第一章基础知识

近代计算机

1.差分机和分析机

(1)由许多轮子组成的保存数据的存储库;

(2)运算装置；

(3)能对操作标序进行控制，并选择所需处理的数据以及输出

—＞的装置。________________________

△事及鹿燔虐猊大学

计算机发展史第一章基础知识

2.MARKI1944年

HowardAiken博士发现了巴贝奇的论文在IBM的支持下，用机

电方式制造了MARK1（世界上第一台数字式自动计算机，实

现了当年巴贝奇的设想）MARKH和MARKHI是电子计算

机

51尺长

重5顿

750,000部份合并而成

有72个累加器，每一个有

自己的算术部件，及23位

数的寄存器。

8△事及鹿燔虐猊大学

第-章计算机发譬

计算机发展史

3.电子计算机1946年

1946年2月由宾州大学研制的ENIAC

电子计算机时代的到来

H每秒5千次加减运算

H没有存储器

H采用十进制

重达30吨

第一款商用计算机：

占地250nl2UNIVAL

启动工耗150000瓦1947年，莫奇莱和埃

克特

18000个电子管9△事及鹿燔虐猊大学

计算机发展史第一章基础知识

晶体管实质上是按显微比例的真空管建造的。

电子管的缺点：晶体管的优点:

体积大；体积小；

耗能高、散热量大。耗能低；

性能稳定。

ENIAC划时代的实验装国

△事及鹿燔虐猊大学

10

计算机发展史第一章基础知识

晶75000,000

体

管

数

目0.18微米芯片

奔腾4

10微米芯片

11△事及鹿燔虐猊大学

计算机发展史第一章基础知识

计算机第一定律摩尔定律

单

位

晶

时

体

百

间

万

管

条

执

数

每

行

秒

的

指

令

数

每18个月芯片能力（增长一倍。

12△事及鹿燔虐猊大学

第一产机发矍

计算机发展史

1J.2计算机的发展阶段

第一代第二代

（1946〜1956）（1957〜1964）

电子管晶体管

5千〜4万（次/秒）几十万〜百万（次/秒）

第四代第三代

（1971〜90年代）（1965-1970）

集成电路集成电路

几百万〜几亿（次/秒）百万〜几百万（次/秒）

13△事及鹿燔虐猊大学

第一章基础知识

时代年份器件软件应用

-46-58电子管机器语言汇编语言科学计算

58-64晶体管高级语言数据处理工业控制

—64-71集成电路操作系统文字处理图形处理

四71年迄今大规模集成电路数据库、网络等社会的各个领域

电子管晶体管集成电路大规模集成电路

14△闿及鹿燔虐谩大学

第一章基础知识

计算机发展趋势

微型化

巨型化

网络化

ENIAC智能化

15△事及鹿燔虐猊大学

第一章基础知识

非冯•诺依曼计算机:

随着计算机应用领域不断的扩大。采用存储方式进行工作的

冯•诺依曼型的计算机逐渐显露出其局限性。从而出现了新思

维，这就是非冯•诺依曼计算机构想。在软件方面，非冯•诺

依曼语言主要有三种：Lisp,Prolog和F.Po而硬件方

面，提出了与人脑神经网络相类似的，新型超大规模集成电

路分子芯片，在20世纪80年代，人们根据某些有机化合

物的分子结构像计算机的开关电路一样，存在着继合和离开

两种类似于二进制“0”和“1”的状态，从而提出生物计算机，

美国在1994年公布了对生物计算机研究的成果。

公至康鹿燔虐猊大学

16

第一章基础知识

光计算机

利用光子取代电子进行数据运算、传输和存储，

光互连替代导线的电互联的光子计算机，1984年5月在

欧州就已研制出来。

采用不同波长的表示不同的数据。

优点：超高速

缺点：体积庞大

量子计算机加拿大公司D-WaveSystems

量子计算机的设想是由美国阿贡实验室

提出来的，它是利用处于多现实态下的原子

进行运算的计算机。

在实验室内证实了量子逻辑门的存在，

从而在理论上可以进行量子计算，制成量子

计算机是可行的。

这种多现实态是量子力学的标志。△事及度燔虐屈大学

第一章基础知识

计算机的新技术

1.嵌入式技术

将计算机作为一个信息处理部件，嵌入到应用系统之

中的一种技术。

系统和功能软件固化起来，类似BIOS的工作方式。

应用：各种家电、数码相机等

18△事及鹿燔虐猊大学

第一章基础知识

2.网格计算

利用互联网把分散在不同地理位置的电脑组织成一个

“虚拟的超级计算机”，其中每一台的计算机就是一个“节

点”，而整个计算是由成千上万个“节点”组成的“一张网

格

优点：数据处理能力超强；充分利用网上的闲置处理

能力。

示例

图1.1.6D20L网格计宜

19△事及鹿燔虐猊大学

第一章基础知识

3.中间件技术（中间件=平台+通信）

中间件是位于平台（硬件和操作系统）和应用之间的通用服务，为解决分

布异构问题而提出的。只有用于分布式系统

客户机服冬黑

数据库系统

客户机撤服务罂

△事及鹿燔虐猊大学

第一章基础知识

中间件作为新层次的基础软件，其重要作用是揩不同时期、

在不同操作系统上开发的应用软件集成起来，彼此像一个天

衣无缝的整体协调工作，这是操作系统、数据库管理系统本

身做不了的。中间件的这一作用，在技术不断发展之后，使

以往在应用软件上的劳动成果仍然物有所用，节约了大量的

人力、财力投入。

21△事及鹿燔虐猊大学

第一章基础知识

Computer-aidedSurgery

RoboticRevolution-Deviceworkswonderin

prostatecancersurgery.

IntuitiveSurgicalDaVincisystemNewYorkDailyNews0readmore

22△事及鹿燔虐猊大学

第一章基础知识

1.1.3计算机的特点

计算机之所以发展得如此迅速，得益于其高谭、宣精

度、存蓿能力强、熊自动运行等特点。由于有如屹优莠的

特点，才能广泛地能用于各行各业。可以说无处不用计算

机。

L运算速度快：每秒数万亿次，气象预报

2.计算精度高：理论上不受限制，圆周率

3.存储能力强（与存储容量相关）

4.具有逻辑判断能力：算术运算

逻辑运算

判断或比较

5.具有自动执行能力：无需人工干预、自动性

6.通用性强：可编程性

23△事及鹿燔虐猊大学

第一章基础知识

1J.4计算机的分类

通用机

按用途分类一

专用机

高性能计算机（巨型机或大型机）：

速度最快、处理能力最强、体积大（每秒

按综合性能5千万次以上

微型计算机：台式机、笔记本.

指标分类PentuinIV

工作站：介于PC与小型机之间高档微机系统

高分辨率、大容量内外存，图形功能较强

服务器：网络环境中为多个用户提供服务的

计算机系统

公至康鹿燔虐猊大学

24

第一章基础知识

1.K4计算机的应用

1.科学计算或数值计算

利用计算机来完成科学研究和工程技术中提出的数学问

题的计算。

实际问题f数学模型一计算量大。

2.数据处理或信息处理

指对数据进行收集、存储、整理、分类、统计、加工、

检索和传播等一系列活动的统称。

信息时代海量数据的管理和有效利用。

25△事及鹿燔虐猊大学

第一章基础知识

3.过程控制或实时控制

利用计算机及时采集检测数据，按最优值迅

速地对控制对象进行自动调节或自动控制。

无人自动化工厂。

4.计算机辅助技术

计算机辅助设计：CAD

计算机辅助制造：CAM

计算机集成制造系统一CIMS

计算机辅助教学：CAI

26△事及鹿燔虐猊大学

第一章基础知识

5.人工智能

利用计算机模拟或部分模拟人的智能活动，如感知、判断、

理解、学习、图像识别等。

实用技术：智能机器人、专家系统

6.网络应用

Internetf网上银行、网上订票

网上教学、网上医疗

△事及鹿燔虐猊大学

第一章基础知识

28△事及鹿燔虐猊大学

第一章基础知识

1.2.1计算机中数的表示

1.常用的进位制

二进制（0、1）

十进制（0、1、2-9）

八进制（0、1、・・・・7）

十六进制（0、1、…9、A、B、C、D、E、F）

29△事及鹿燔虐猊大学

第一章基础知识

L2计算机中信息的表示|

2.二进制数的特点：可行性、简易性、逻辑性、可靠性

计算机采用二进制的原因：

1.物理元件性能所致：二进制0、1分别对应高、低电平

2.运算简单：0+0=0,0+1=1,1+0=1,1+1=10

3.容易实现逻辑运算：

tQtOOtQt

△事及鹿燔虐猊大学

第一章基础知识

1.2.2进制的概念

“逢R进一，借一当R”

十进制R=10,可彳吏用0,1,2,3,4,5,67,8,9

二进制R=2,可使用0,1

八进制R=8,可使用0,1,2,3,4,5,67

十六进制R=16,可使用0,……，9,A,B，C,D,E,F

31△事及鹿燔虐猊大学

第一章基础知识

1.2.3数制及其转换

—、数制

'数制是用一组固定的数码和一套统一的规则来表示数目

的方法。按进位的方法进行计数的方法称为进位计数制。

进位计数制的三要素：数位、基数、位权

数位：数码在一个数中所处的位置。

基数：在进位计数制中，每个数位上所能使用的数码个

数。

位权：在进位计数制中，每个数位上的数码所代表的数值

的大小等于在这个数位上的数码乘上一个固定的数值，这个

固定的数值就是这种进位数制中该位上的位权。

678.34=6X102+7X1048X10°H-3X104+4X102

数码

基数

32△事及鹿燔虐猊大学

第一章基础知识

二、几种常用的进位计数制：

1.十进制(Decimal,D):

基数符号：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9

表示方法：(2004)10或2004D

2.二进制(Binary,B):

基数符号：0、1

表示方法：(10口)2或10UB

3.八进制(Octal,0):

基数符号：0、1、2、3、4、5、6、7

表示方法：(721)&或7210

4.十六进制(Hexadecimal,H):

Bc警蜉:。、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、

表示方法：(lCF)^或1CFH

33△事及鹿燔虐猊大学

第一章基础知识

常用进制特点对照表

数制名称运算规则构成数字的基数符号第N位权值

十进制逢十进一0、1、2、3、4、5、6、7、8、9整数：io"；小数：10田

八进制逢八进一0、1、2、3、4、5、6、7整数：8用;小数：8'n

二进制逢二进一0、1整数：2"i;小数：2-n

十六进制逢十六进一0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F整数：id/；小数：165

常用进位制数的对应关系

十进制数0123456789101112131415

二进制数0000000100100011010001010110011110001001101010111100110111101111

八进制数012345671011121314151617

十六进制数0123456789ABCDEF

公至康鹿燔虐猊大学

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第一章基础知识

三、不同数制之间的相互转换：

1.十进制数转换二进制数：

(1)方法：整数部分与小数部分分开转换。整数部分

除2取余数；小数部分乘2取整数；

(2)例题：将(254.56)io转换成对应的二进制数(保留6位小数)

解：整数部分：不断除2直到商为0

商：2541276331157310

余：01111111

所以，整数部分结果为：(11111110)2

小数部分：不断乘2取整(对于循环小数，注意保留其位数)

小数：0.560.120.240.480.960.920.84...

整数：100011…

所以，整数部分结果为：(100011)2

因此，最后转换结果为：(11111110.100011)2

35△事及鹿燔虐猊大学

第一章基础知识

2.二进制数转换八进制数：

(1)方法：从小数点向左右以3位二进制位为一组分组。

不够3位时，整数部分在最左边添0;小数部分在右边

添0。然后)将每组分别转换成八进制数。

(2)例题：将(iouiooo.iou)2转换成对应的八进制数

解：分组10111000.1011

添0010111000.101100

转换270・54

因此，最后转换结果为：(270.54)8

36△事及鹿燔虐猊大学

第一章基础知识

3.二进制数转换十进制数：

(1)方法：首先将每一二进制位的权算出，然后揩非0二

进制位的值相加即可。

(2)例题：将(loiiiooo.ion%转换成对应的十进制数

解：0位对应的权64II4f2f10.t25

10111000.1Oil

n!Il；III

非0位对应的权128321680.50.1250.0625

因此，最后转换结果为：128+32+16+8+0.5+0.125+0.0625=(184.6875)I。

37△事及鹿燔虐猊大学

第一章基础知识

4.二进制数转换十六进制数：

(1)方法：从小数点向左右以4位二进制位为一组分组。

不够4位时，整数部分在最左边添0;小数部分在右边

添0。然后)将每组分别转换成十六进制数。

(2)例题：将(iouiooo.ioi)2转换成对应的十六进制数

解：分组10111000.101

添010111000.1010

转换B8.A

因此，最后转换结果为：(B8.A)16

38△事及鹿燔虐猊大学

第一章基础知识

5.八进制数转换二进制数：

(1)方法：将每一八进制位转换成一组二进制数，然后组

合成二进制数即可。注意：一位八进制位必须转换成

3位二进制数，不够3位左边添0。

(2)例题：将(701.02)8转换成对应的二进制数

解：701.02

111000001.000010

因此，最后转换结果为：(111000001.00001)2

39△事及鹿燔虐猊大学

第一章基础知识

6.八进制数转换十进制数：

(1)方法1：聘每一八进制位对应的权算出，然后揩非0

八进制位对应的数相加即可。

方法2:将八进制数首先转换成二进制数，然后

招该二进制数再转换成十进制数。

(2)例题：将(701.02)8转换成对应的十进制数

解：首先转换成二进制数701.02

111000001.000010

3216842

然后转换成十进制数111000001.00001

256128641.0.03125

因此，最后转换结果为：256+128+64+1+0.03125=(449.03125)10

40△事及鹿燔虐猊大学

第一章基础知识

7.八进制数转换十六进制数：

(1)方法：将八进制数首先转换成二进制数，然后将该二

进制数再转换成十六进制数。

(2)例题：将(70L02%转换成对应的十进制数

解：首先转换成二进制数701.02

111000001.000010

然后转换成十六进制数000111000001.00001000

1C1.08

因此，最后转换结果为：(1C1.08)16

△事及鹿燔虐猊大学

第一章基础知识

8.十进制数转换八进制数：

(1)方法：首先将十进制数转换成二进制数，然后揩该

二进制数再转换成八进制数。

(2)例题：参见教材

9.十进制数转换十六进制数：

(1)方法：首先将十进制数转换成二进制数，然后将该

二进制数再转换成十六进制数。

(2)例题：参见教材

42△事及鹿燔虐猊大学

第一章基础知识

10.十六进制数转换二进制数：

(1)方法：招每一十六进制位转换成一组二进制数，然后

组合成二进制数即可。注意：一位十六进制位必须转

换成4位二进制数，不够4位左边添0。

(2)例题：将(70A.02)i6转换成对应的二进制数

解：70A.02

011100001010.00000010

因此，最后转换结果为：(11100001010.0000001)2

43△事及鹿燔虐猊大学

第一章基础知识

11.十六进制数转换八进制数：

(1)方法：首先将十六进制数转换成二进制数，然后将该

二进制数再转换成八进制数。

(2)例题：参见教材

12.十六进制数转换十进制数：

(1)方法：首先将十六进制数转换成二进制数，然后将该

二进制数再转换成十进制数。

(2)例题：参见教材

44公至及波燔虐屈大学

第一章基础知识

进制转换小结

45△事及鹿燔虐猊大学

第一章基础知识

1.3数据单位和编码|

1.3.1数据单位

♦位(bit)：计算机中最小数据单位.位的取值有两种，

即：0、lo

♦字节(byte):计算机中最基本的单位,简称“B”o

♦字长：计算机进行处理和运篁的单位，它是衡量计算

机CPU性能高低的一个重要标准。一般地，字长越长的CPU,其

处理、运算能力越强，其速度相应越快。

如:80386为32位计算机，PHI、PW为64位计算机,因此

其字长为8

46△事及鹿燔虐猊大学

第一章基础知识

进位关系:8bit=1B(byte)

1024B二1KB

1024KB二1MB

1024MB=1GB

1024GB二1TB

47△事及鹿燔虐猊大学

第一章基础知识

1.3.2编码方式

1.字符编码的原则及编码种类：

♦原则：用二进数来表示文字和符号。

♦种类：数字编码、字符编码、汉字编码。

2.数字编码：常用的数字编码为8421BCD码，如下表所示

«1-2十进制数的二进制编码

0000050101

1000160110

2001070111

3001181000

4010091001

公堂及鹿燔嚷猊大学

48

第一章基础知识

1.3.2编码方式

衰1・37位ASCII色衰

3.字符编码：

字符编码采用ASCH码。

♦ASCH的含义：美国国家

标准信息交换码，它是

世界通用的国际标准。

♦ASCH的版本：

7位版：基本ASCH码，

128个字符，如表1-3所

ZJ\o

8位版:扩充ASCH码，

256个字符。

49△事及鹿燔虐猊大学

第一章基础知识

ASCII码（实际只用了7位，第8位为0,）

例如：0—48,A--65a97

规律：数字与26个英文大小写字母排列顺序由小

到大，