第一章基础知识课件.ppt

1、第一章 计算机基础知识,主讲：胡彬,主要任务,一、计算机技术概述,二、计算机信息的表示,三、计算机系统的组成,四、计算机病毒与防治,一、计算机技术概述,计算机技术概述,第一台计算机 世界上第一台电子数字计算机于1946年诞生，它是由美国宾夕法尼亚大学的约翰莫克利(John Mauchly)和普雷斯普尔埃克特(J.Presper Eckert)等人为当时美国进行新式火炮试验所涉及复杂弹道计算而研制的电子数字积分器与计算机(Electronic Numerical Integrator and Calculator)，简称为ENIAC 。对后代机器影响最大的就是程序存储方式的采用。,一、计算机技术

2、概述,图2 第一台电子管计算机（ENIAC）,计算机技术概述,一、计算机技术概述,计算机的发展,计算机的发展,人们根据计算机所采用的电子逻辑元件将计算机的发展划分为四个阶段,一、计算机技术概述,计算机的特点及分类,计算机的特点,1. 计算机的特点 1）运算速度快 2）存储容量大 3）通用性强 4）工作自动化 5）精确性高,计算机的分类,一、计算机技术概述,计算机的分类,一、计算机技术概述,计算机的应用,计算机的应用,1. 科学计算 科学计算是指科学和工程中的数值计算。与理论研究、科学实验一起成为当代科学研究的三种主要方法。 2. 信息管理 是指非数值形式的数据处理，是指以计算机技术为基础，对大

3、量数据进行加工处理，形成有用的信息。,一、计算机技术概述,计算机的应用,3.过程控制 又称实时控制，指用计算机及时采集检测数据，按最佳值迅速地对控制对象进行自动控制或自动调节。 4. 计算机辅助系统 指通过人机对话，使计算机辅助人们进行设计、加工、计划和学习等工作。 如CAD、CAM、CBE、CAT等。 CAD(Computer Aided Design，计算机辅助设计) 利用计算机及其图形设备帮助设计人员进行设计工作 。 CAM(computer Aided Manufacturing，计算机辅助制造)：利用计算机来进行生产设备管理控制和操作的过程。 CBE（Competence-Based

4、 Education，能力本位教育）是一种职业教育思想。 CAT计算机辅助翻译,一、计算机技术概述,计算机的应用,5. 人工智能 人工智能（AI，Artificial Intelligence）是研究怎样让计算机做一些通常认为需要智能才能做的事情，又称机器智能，主要研究智能机器所执行的通常是人类智能的功能，如判断、推理、证明、识别、感知、理解、设计思考、规划、学习和问题求解等思维活动。,一、计算机技术概述,计算机的应用,6. 计算机网络与通信 利用通讯技术，将不同地理位置的计算机互联，可以实现世界范围内的信息资源共享，并能交互式地交流信息。,一、计算机技术概述,计算机的发展趋势,1. 巨型化

5、2. 微型化 3. 网络化 4. 智能化 5. 多媒体化,计算机的发展趋势,一、计算机技术概述,1. 巨型化：指研制速度更快的、存储量更大的和功能更强大的巨型计算机。主要是为了满足如天文、气象、宇航、核反应堆等科学技术发展的需要。 2. 微型化：指利用微电子技术和超大规模集成电路技术，把计算机的体积进一步缩小，价格进一步降低。,计算机的发展趋势,3. 网络化：指把各自分散且相对独立的计算机及相关设备用通讯线路连结起来，组成计算机网络，使得网络系统上的各计算机用户之间可以相互通讯并共享公共资源和信息服务。 4. 智能化：指让计算机具有模拟人的感觉行为和思维过程的能力，使计算机不仅能根据人的指挥进

6、行工作，而且能“看”、“听”、“说”、“想”、“做”，具有逻辑推理、学习与证明的能力。,一、计算机技术概述,计算机的发展趋势,二、计算机信息的表示,知识技能点,进制的概念；二、八、十、十六进制之间的转换。 二进制的运算规则。 计算机中数据的单位：位、字节、KB、MB、GB、TB、计算机字。 字符在计算机中的表示：数字编码、字符编码、汉字编码,二、计算机信息的表示,计算机中信息的表示,1.数制的概念 数制即进位计数制，就是人们利用数字符号按进位原则进行数据大小计算的方法。通常人们在日常生活中是以十进制来表达数值并进行计算的。另外还有二进制、八进制和十六进制等。由于二进制电路简单、可靠且具有很强的

7、逻辑功能，因此数据在计算机中均以二进制表示，并用它们的组合表示不同类型的信息。,计算机信息,二、计算机信息的表示,计算机信息,在数制中，有三个基本概念：数码、基数和位权。 数码：指一个数制中表示基本数值大小不同的数字符号。 例如，在十进制中有十个数码： 0，1，2，3，4，5，6，7，8，9； 在二进制中有两个数码：0，1。 基数：指一个数值所使用数码的个数。 例如，十进制的基数为10，二进制的基数为2。 位权：指一个数值中某一位上的1所表示数值的大小。 例如，十进制数的123中，1的位权是102=100，2的位权是101=10，3的位权是100=1； 八进制数123中，1的位权是82=64，

8、2的位权是81=8，3的位权是80=1。,二、计算机信息的表示,1. 常用的进位计数制,1）十进制（Decimal System） 由0、1、2、8、9十个数码组成，即基数为10。特点为：逢十进一，借一当十。 2 ）二进制（Binary System） 由0、1两个数码组成，即基数为2。二进制的特点为：逢二进一，借一当二。 3）八进制（Octal System） 由0、1、2、3、4、5、6、7八个数码组成，即基数为8。八进制的特点为：逢八进一，借一当八。 4）十六进制（Hexadecimal System） 由0、1、2、9、A、B、C、D、E、F十六个数码组成，即基数为16。十六进制的特点

9、为：逢十六进一，借一当十六。,计算机信息进位计数制,二、计算机信息的表示,1. 常用的进位计数制,计算机信息进位计数制,注意：常在数的后面加上一个后缀。,常见进制的简写符号 在计算机中书写不同进制的数时，常用它们的英文第一个字符来标识。其中： D代表十进制数（可省略） B代表二进制数， O代表八进制数， H代表十六进制数,二、计算机信息的表示,不同进制之间的转换,计算机信息,(1) r进制数转换成十进制数 【方法】 把各非十进制数按权展开求和（十六进制数的A，B，C，D，E，F分别用十进制的10，11，12，13，14，15代替）。 【例】 将二进制数1011.01 B转换成十进制数。 解：

10、1011.01 B = 123 + 022 + 121 + 120 + 02-1+ 12-2 = 18 + 04 + 12 + 11 + 00.5 + 10.25 = 8 + 0 + 2 + 1 +0+ 0.25 = 11.25,二、计算机信息的表示,不同进制之间的转换,计算机信息,【例】 将八进制数307.5 O转换成十进制数。 解： 307.5 O= 382 + 081 + 780 + 58-1 = 364 + 08 + 71 + 50.125 = 192 + 0 + 7 + 0.625 = 199.625,二、计算机信息的表示,不同进制之间的转换,计算机信息,【例】 将十六进制数3CF.

11、A H转换成十进制数。 解： 3CF.A H = 3162 + 12161 + 15160 + 1016-1 = 3256 + 1216 + 151 + 100.0625 = 768 + 192 + 15 + 0.625 = 975.625,二、计算机信息的表示,不同进制之间的转换,计算机信息,(2) 十进制数转换成r 进制数 【方法】 整数部分：除r取余，将余数从下往上取出来。 小数部分：乘r取整，将取整的结果按顺序取。,二、计算机信息的表示,【例】 将十进制数57.625转换成二进制数。 ：,计算机信息进位计数制,整数部分57的转换：（除二取余，从高位向低位取余数） 余数 2 57 1 低

12、位 2 28 0 2 14 0 2 71 2 31 2 11 高位 0 57=111001B,二、计算机信息的表示,0.625 2 11.25 2 00.5 2 11.0 0.625=101B 结果就为：57.625= 111001.101B,计算机信息进位计数制,十进制小数部分0.625的转化： （乘二取整，将取整的结果顺序取出）,二、计算机信息的表示,计算机信息进位计数制,二进制数与八进制数的相互转换,方法：将二进制数从小数点开始，对二进制整数部分向左每3位分成一组，对二进制小数部分向右每3位分成一组，不足3位的分别向高位或低位补0凑成3位。每一组有3位二进制数，分别转换成八进制数码中的一

13、个数字，全部连接起来即可。,二进制数与八进制数的相互转换,二、计算机信息的表示,【例】将二进制数11010110 .10101B转换为八进制数。 解： 11010110.10101B =011 010 110.101 010B =326.52 O,计算机信息进位计数制,反过来，将八进制数转换成二进制数，只要将每一位八进制数转换成相应的3位二进制数，依次连接起来即可。,思考： 50.754 O=(?) B,二、计算机信息的表示,计算机信息进位计数制,类似，二进制数与十六进制数的进行相互转换，只需“以一换四”或“以四换一”。,【例】 将二进制数11010110.10101B转换为十六进制数。 解：

14、 11010110.10101B=1101 0110.1010 1000B =D6.A8H,思考： 40B.2A H=(?) B,二、计算机信息的表示,十进制、二进制、八进制、十六进制之间的对应关系,计算机信息,二、计算机信息的表示,1、计算机中数据的单位,（1）位 计算机中所有的数据都是以二进制来表示的，一个二进制代码称为一位，记为bit。位是计算机中最小的信息单位。 (2) 字节。字节是计算机数据存储和处理的最常用的基本单位。字节（Byte），简记为B，规定一个字节为8位，即1B=8bit，每个字节由8个二进制位组成。计算机的存储器通常是以多少字节来表示容量的。,计算机信息的编码,二、计算

15、机信息的表示,（3）字 一条指令或一个数据信息，称为一个字。字是计算机进行信息交换、处理、存储的基本单元。 （4）字长 CPU中每个字所包含的二进制代码的位数，称为字长。字长是计算机一次所能处理信息的实际位数，所以，它决定了计算机数据处理的速度，是衡量计算机性能的一个重要指标，计算机字长越长，反映出它的性能越好。,计算机信息的编码,二、计算机信息的表示,（5）指令 指挥计算机执行某种基本操作的命令称为指令。一条指令规定一种操作，由一系列有序指令组成的集合称为程序。 （6）容量 容量是衡量计算机存储能力常用的一个名词，主要指存储器所能存储信息的字节数。常用的容量单位有B、KB(千字节)、MB（兆

16、字节）、GB（千兆字节），TB（太字节），它们之间的关系是：1KB=1024B，1MB=1024KB，1GB=1024MB，1TB=1024GB。,计算机信息的编码,二、计算机信息的表示,3 计算机中数据的编码 计算机中用到的数据在计算机内部都是用二进制表示的，计算机只能识别二进制数码。在实际应用中，计算机除了要对数码进行处理外，还要对其他信息（如语言、符号、声音、图像等）进行识别和处理，因此必须先把信息编成二进制数码，才能让计算机接受。这种把信息编成二进制数码的方法，称为计算机的编码。 通常计算机编码分为数值编码和字符编码。下面我们介绍计算机的几种常用编码。,计算机信息的编码,二、计算机信息

17、的表示,3 计算机中数据的编码 数字常用的编码有BCD码、格雷码、余3码等。 英文字符是采用国际通用的ASCII(American Standard Code for Information Interchange）字符编码，即美国标准信息交换码。 在我国汉字采用的是GB2312-80标准和GB18030-2000标准规定的汉字国标码。,计算机信息的编码,二、计算机信息的表示,文字信息的表示 1）字符编码：目前采用的字符编码主要是ASCII码，它是American Standard Code for Information Interchange的缩写（美国标准信息交换代码），已被国际标准化组

18、织ISO采纳，作为国际通用的信息交换标准代码。ASCII码是一种西文机内码，有7位ASCII码和8位ASCII码两种，7位ASCII码称为标准ASCII码，8位ASCII码称为扩展ASCII码。7位标准ASCII码用一个字节（8位）表示一个字符，并规定其最高位为0，实际只用到7位，因此可表示27即128个不同字符。同一个字母的ASCII码值小写字母比大写字母大32。,计算机信息的编码,二、计算机信息的表示,7位ASCII编码表,二、计算机信息的表示,2）汉字编码 （1）汉字交换码： 由于汉字数量极多，一般用连续的两个字节（16个二进制位）来表示一个汉字。1980年，我国颁布了第一个汉字编码字符

19、集标准，即GB2312-80信息交换用汉字编码字符集基本集，该标准编码简称国标码，是我国大陆地区及新加坡等海外华语区通用的汉字交换码。GB2312-80收录了6763个汉字，以及682符号，共7445个字符，奠定了中文信息处理的基础。,计算机信息的编码,二、计算机信息的表示,（2）汉字机内码： 国标码GB2312不能直接在计算机中使用，以为它没有考虑与基本的信息交换代码ASCII码的冲突。比如：“大”的国标码是3473H，与字符组合“4S”的ASCII相同,“嘉,”的汉字编码为3C4EH,与码值为3CH和4EH的两个ASCII字符“”和“N”混淆。为了能区分汉字与ASCII码，在计算机内部表示

20、汉字时把交换码（国标码）两个字节最高位改为1，称为“机内码”。这样，当某字节的最高位是1时，必须和下一个最高位同样为1的字节合起来，代表一个汉字。,计算机信息的编码,二、计算机信息的表示,计算机信息的编码,汉字字型码：所谓汉字字形码实际上就是用来将汉字显示到屏幕上或打印到纸上所需要的图形数据。,汉字字形码记录汉字的外形，是汉字的输出形式。记录汉字字形通常有两种方法：点阵法和矢量法，分别对应两种字形编码：点阵码和矢量码。所有的不同字体、字号的汉字字形构成汉字库。 点阵码是一种用点阵表示汉字字形的编码，它把汉字按字形排列成点阵，一个1616点阵的汉字要占用32个字节，一个3232点阵的汉字则要占用

21、128字节，而且点阵码缩放困难且容易失真。点阵规模越大，字形越清晰、美观，所占存储空间也就越大 。,二、计算机信息的表示,计算机信息的编码,（4）汉字输入码：,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，也称为汉字外部码（外码）。汉字输入码的编码原则应该易于接受、学习、记忆和掌握，码长尽可能短。 目前我国的汉字输入码编码方案已有上千种，但是在计算机上常用的有几种，根据编码规则，这些汉字输入码可分为流水码、音码、形码和音形结合码四种。,二、计算机信息的表示,计算机信息的编码,汉字在计算机中和处理过程,汉字,汉字,输入设备,输入管理模块,汉字库,输出设备,汉字 输入码,汉字 机内码,汉字

22、字形码,三、计算机系统的组成,知识技能点,计算机硬件及工作原理：硬件、硬件系统的概念。 硬件的基本组成及每个组成部分的。 计算机软件的概念和分类：指令、指令组成、命令、程序软件机器软件的分类。 计算机语言的分类、特点和语言处理程序的功能：机器语言、汇编语言和高级语言。 语言处理程序：汇编程序、解释程序、和编译程序的区别。,三、计算机系统的组成,计算机系统,一个完整的计算机系统由硬件系统和软 件系统两大部分组成。 1.4.1 计算机硬件系统 1.4.2 常见的计算机硬件设备 1.4.3 计算机软件系统,计算机系统的组成,三、计算机系统的组成,计算机系统,一个完整的计算机系统由硬件系统和软 件系统

23、两大部分组成。 1.4.1 计算机硬件系统 1.4.2 常见的计算机硬件设备 1.4.3 计算机软件系统,计算机系统的组成,三、计算机系统的组成,计算机系统的基本组成,三、计算机系统的组成,硬件指的是计算机系统中由电子、机械和光电元件等组成的各种计算机部件和计算机设备。这些部件和设备依据计算机系统结构的要求，构成一个有机整体，称为计算机硬件系统。 未配置任何软件的计算机叫裸机，它是计算机完成工作的物质基础。,计算机的硬件组成,三、计算机系统的组成,1. 输入设备,常用的输入设备有：鼠标器、键盘、扫描仪、数码摄像机、条形码阅读器、数码相机等。,计算机的硬件组成,三、计算机系统的组成,键盘是计算机

24、系统中最基本的输入设备，它用来向计算机输入命令、程序和数据等。一般来说，键盘按键从功能分4个部分：主键盘、数字小键盘、功能键和编辑键 ，见下图。,键盘,三、计算机系统的组成,2. 运算器,运算器(Arithmetic Logic Unit)是进行算术运算和逻辑运算的部件，主要由算术单元和一组寄存器组成。 运算器的核心是算术逻辑单元（ALU）也叫做算术逻辑运算部件，它的核心部分是加法器，并辅以移位和控制逻辑组合而成。在控制信号的控。,计算机的硬件组成,三、计算机系统的组成,3. 控制器,控制器是整个计算机系统的控制中心，它指挥计算机各部分协调工作，保证计算机按照预先规定的目标和步骤有条不紊地进行

25、操作及处理。 通常把控制器和运算器合称为中央处理器（CPU，Central Processing Unit）。它是计算机的核心部件，它的工作速度和计算精度等性能对计算机的整体性能有决定性的影响。,计算机的硬件组成,三、计算机系统的组成,4. 存储器,存储器是具有“记忆”功能的设备，由具有两种稳定状态的物理器件（也称为记忆元件）来存储信息。 存储器分为两大类：内存储器和外存储器，简称内存和外存。内存储器又称为主存储器，外存储器又称为辅助存储器。 内存存取速度快，但容量较小，一般由半导体器件构成；外存存取速度慢，但容量很大，如磁盘存储器等。,计算机的硬件组成,三、计算机系统的组成,图4 存储器分类

26、,计算机的硬件组成,在微型计算机中，根据使用的不同将内存储器分为只读存储器（Read Only Memory，ROM）和随机存储器（Random Access Memory，RAM）两类。,三、计算机系统的组成,计算机的硬件组成,只读存储器（Read Only Memory，ROM） 只读存储器ROM的特点是只能读出信息不能写入信息，ROM中的信息是在制造时用专门设备一次写入的。如BIOS。 随机存储器（Random Access Memory，RAM） RAM有两个主要特点：一是其中的信息随时可以读出或写入；二是加电使用时其中的信息会完好无缺，但一旦断电（关机或意外掉电），RAM中存储的数据

27、就会消失，而且无法恢复，根据这一特性，又称它为临时存储器。依据存储元件结构的不同，RAM又可分为静态RAM（Static RAM，SRAM）和动态RAM（Dynamic RAM，DRAM）。 静态RAM（Static RAM，SRAM） 静态RAM集成度低、价格高，但存取速度快，常用做高速缓冲存储器（Cache）。所谓高速缓冲存储器是一种为弥补CPU的高速读写与主存RAM的低速读写之间的矛盾，而在CPU与主存之间另外设置的一个高速、较小容量的缓冲存储器。 动态RAM（Dynamic RAM，DRAM） 动态RAM集成度高、价格低，但存取速度慢，常做主存使用。主存存储当前CPU使用的程序、数据、

28、中间结果和与外存交换的数据，CPU根据需要可以直接读/写RAM中的内容。,三、计算机系统的组成,5. 输出设备,输出设备是指从计算机中输出信息的设备。 最常用的输出设备是显示器、打印机和音箱，还有绘图仪、各种数模转换器（D/A）等。 从信息的输入输出角度来说，磁盘驱动器和磁带机既可以看作输入设备，又可以看作输出设备。,计算机的硬件组成,三、计算机系统的组成,显示器是微型计算机重要的输出设备，用来显示有关的输出结果。显示器按显示器件可分为阴极管显示器（CRT）、液晶显示器（LCD）和等离子显示器；按显示颜色，显示器可分为单色和彩色显示器。目前微型计算机以CRT和LCD彩色显示器为主。,显示器,C

29、RT,LCD,衡量显示器的两个主要技术指标：点距和分辨率。不管是CRT还是LCD，显示器所显示的图形和文字是由许多的“点”组成，这些点称为像素。点距是显示屏上相邻两个像素之间的距离。点距越小，图像越清晰。分辨率是指显示器屏幕在水平和垂直方向上最多可以显示的“点”数（像素数），分辨率越高，显示屏可以显示的内容越丰富，图像也越清晰。常见的点距有0.21mm、0.25mm和0.28mm等，分辨率有800600、1024768和12801024等规格。,三、计算机系统的组成,打印机是显示器外的最常用的输出设备，也是品种、型号最多的输出设备之一。目前常用的有针式打印机、喷墨打印机和激光打印机。,打印机,

30、针式打印机,喷墨打印机,激光打印机,计算机软件系统,三、计算机系统的组成,计算机软件系统,输入计算机的信息一般有两类，一类称为数据，一类称为程序,计算机软件基础,三、计算机系统的组成,计算机软件系统,软件是指使计算机运行所需的程序、数据和有关的文档的总和。,程序设计语言,数据结构和算法是程序最主要的两个方面，通常可以认为“程序=算法+数据结构”。 2）程序设计语言 程序设计语言可以分为机器语言、汇编语言和高级语言三类。,三、计算机系统的组成,计算机软件系统,三、计算机系统的组成,微型计算机的发展,第一代微型计算机（19711973） 4位微型计算机 Intel 4004 第二代微型计算机（19741978）8位微型计算机 第三