计算机基础概述.ppt

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1、2023/9/15,第1页,计算机基础,主讲：夏道平联系方式：69013,2023/9/15,第2页,总 学 时：48(32=20+12上课，16学时上机实践）适用专业：非计算机专业教学内容：第1章 计算机基础概述（5）第2章 微型计算机硬件（2）第3章 计算机软件（3）第4章 程序设计基础（3）第5章 数据库基础（插入第3章中简单介绍）第6章 多媒体技术基础（插入第3章中简单介绍）第7章 计算机网络基础（3）第8章 信息安全（2）第1章 Windows XP基本操作（2）第2章 Word2003（3）第3章Excel2003（3）第4章 PowerPoint 2003（2）第6章 Front

2、Page（自学）第7章 Access2003基本操作(自学）第8章 Flash(2),2023/9/15,第3页,考核方式：期末考试 平时成绩 占 70%占30%,2.为了保证正常的教学秩序，课堂内请关掉手机或调为震动。,2023/9/15,第4页,作业上交情况说明,ftp:/,2023/9/15,第5页,计算机的发展 信息技术与信息化社会 计算机的应用 计算机系统的组成 数制转换及运算 数据在计算机中的表示,第 1 章 计算机基础概述,2023/9/15,第6页,1 计算机的发展,2023/9/15,第7页,近代计算机发展史,法国物理学家帕斯卡(Blaise Pascal，1623-1662

3、)德国数学家莱布尼兹(G.N.Won Leibniz，1646-1716)英国数学家查尔斯巴贝奇(Charles Babbage,1791-1871)美国科学家霍华德艾肯(Howard Aiken，1900-1973),查尔斯巴贝奇,加法器,差分机、分析机,计算器,机电方法实现分析机,计算机之父,2023/9/15,第8页,现代计算机,图灵(Alan Mathison Turing,1912-1954)冯诺依曼(Johon Von Neumann，1903-1957),图灵,冯诺依曼,建立了图灵机的理论模型和机器智能的图灵测试，奠定了计算理论和人工智能的理论基础。,提出了“存储程序”的概念，对

4、计算机体系结构和工作原理有重大影响,2023/9/15,第9页,电子计算机的问世及发展,美国于1946年2月14日正式通过验收名为ENIAC(Electronic Numerical Integrator And Calculator)的电子数值积分计算机,宣告了人类第一台电子计算机的诞生,2023/9/15,第10页,计算机的四代,第一代电子计算机电子管，机器语言 第二代电子计算机晶体管，高级语言 第三代电子计算机集成电路，操作系统 第四代电子计算机大规模集成电路,Pentium芯片集成了7.2亿多个晶体管，Pentium 4每秒可执行22亿条指令,2023/9/15,第11页,计算机的分类

5、,巨型机(supercomputer)也称为超级计算机 小巨型机(minisupercomputer)是小型超级计算机或称桌面型超级计算机 大型主机(mainframe)或称大型计算机(覆盖国内常说的大、中型机)小型机(minicomputer或Minis)工作站(workstation)个人计算机(personal computer)就是平常说的微机,2023/9/15,第12页,计算机的特点,运算速度快。每秒钟几十万亿次 运算精度高。字长从8位增加到64位 具有记忆能力。内存外存（硬盘）具有逻辑判断能力。有逻辑元器件 存储程序。冯诺依曼体系结构,2023/9/15,第13页,计算机应用模式

6、的变迁,单主机计算模式（终端+主机）客户机/服务器计算模式(Client/Server)网络计算模式,2023/9/15,第14页,未来计算机的发展趋势,五种发展趋向（1）巨型化（2）微型化（3）多媒体化（4）网络化（5）智能化,2023/9/15,第15页,未来计算机的发展趋势,发展非冯诺依曼结构模式 随着计算机应用领域的开拓更新，冯诺依曼型的工作方式已不能满足需要，所以提出了制造非冯诺依曼式计算机的想法。自20世纪60年代开始从两个大方向努力，一是创建新的程序设计语言，即所谓的“非冯诺依曼语言”,2023/9/15,第16页,未来计算机的发展趋势,采用新的材料和元器件光子计算机 利用光子取

7、代电子进行数据运算、传输和存储 生物计算机（分子计算机）生物芯片，信息以波的形式传播，速度快10万倍 量子计算机 多现实态下的原子进行运算的计算机,2023/9/15,第17页,2 信息技术与信息化社会,2023/9/15,第18页,现代信息技术基础知识,信息与数据信息既是对各种事物的变化和特征的反映，又是事物之间相互作用和联系的表征。信息同材料、能源一样，是人类生存和社会发展的三大基本资源之一。数据是信息的载体。数值、文字、语言、图形、图像等是数据的不同表现形式。信息和数据不同，尽管人们互换使用这两个词。信息有意义，而数据没有。,2023/9/15,第19页,现代信息技术基础知识,信息技术随

8、着信息技术的发展，其内涵在不断变化，因此至今对信息技术没有统一的定义。一般来说，信息采集、加工、存储、传输和利用过程中的每一种技术都是信息技术，这是一种狭义的定义。而现代信息技术一般是指一系列与计算机相关的技术。,2023/9/15,第20页,现代信息技术的内容,信息基础技术 新材料、新能源、新器件的开发和制造 信息系统技术 信息的获取、处理、传输、控制、存储 信息应用技术 技术群类如办公自动化、人工智能和互连 通信技术,2023/9/15,第21页,信息化社会及其特征,建立完善的信息基础设施基础 采用先进的信息技术生产力 建立广泛的信息产业发展动力 拥有高素质的信息人才 核心 构建良好的信息

9、环境保障,2023/9/15,第22页,信息化社会对计算机人才的需求和培养方案,教指委提出了“1+X”方案。“1”指在大学开设一门具有大学水准的基础课程；“X”等于几、包含哪些课程，不同学校、不同专业可有不同的选择。,2023/9/15,第23页,信息化社会对计算机人才的需求和培养方案,作为“1”的计算机基础课程的内容可归纳为三个部分：（1）信息素养：旨在对计算机系统、信息社会、信息技术作总体了解，提高信息素养。（2）微机系统与平台：旨在让学生了解微机硬件结构，熟悉操作系统、网络工作平台，掌握使用和维护微机的基本方法。（3）计算机应用技术基础：旨在为后续课程的学习及今后在各自专业中信息技术的应

10、用作知识准备,2023/9/15,第24页,3 计算机的应用,2023/9/15,第25页,计算机的应用,计算机在制造业中的应用 1.CAD2.CAM3.CIMS（computer integrated manufacturing system),计算机在商业中的应用 1.零售业2.电子商务,2023/9/15,第26页,计算机的应用,计算机在银行与证券业中的应用 1.电子货币2.ATM3.网上银行4.证券市场信息化,计算机在交通运输业中的应用 1.交通监控系统2.售票系统3.全球卫星定位系统4.地理信息系统,2023/9/15,第27页,计算机的应用,计算机在办公自动化与电子政务中的应用1.

11、办公自动化2.电子政务,计算机在教育中的应用.校园网.远程教育.(computer aided instruction),2023/9/15,第28页,计算机的应用,计算机在医学中的应用.医学专家系统.远程医疗系统,计算机在科学研究中的应用1.科技文献的存储与检索2.科学计算3.计算机仿真,2023/9/15,第29页,计算机在艺术与娱乐中的应用,艺术家可以用计算机为工具来进行音乐、舞蹈、美术、摄影、电影与电视等艺术创作，编制计算机游戏软件等。人们可以在计算机上可以观看影视节目，可以播放以MP3歌曲和音乐，运行游戏软件等。,2023/9/15,第30页,4 计算机系统组成,2023/9/15,

12、第31页,计算机系统的组成,计算机系统两大组成部分硬件系统与软件系统,2023/9/15,第32页,冯.诺依曼原理,冯.诺依曼原理的基本思想：1 计算机应由五个基本部分组成：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。2 采用存储程序的方式，程序和数据一样都以二进制的形式存放在存储器中。3 由指令计数器指明要执行的指令所在的地址，然后执行相应的指令，计算机在程序的控制之下自动工作。,2023/9/15,第33页,计算机硬件的基本结构,运算器 控制器 内存储器 输入设备 输出设备,2023/9/15,第34页,硬件基本结构图,2023/9/15,第35页,2023/9/15,第36页,指令和程序

13、的概念,指令：计算机所能执行的基本操作命令，由操作码和地址码两部分组成:操作码 用于说明指令的操作类型。地址码（又叫操作数）用于指明操作数（或操作数的位置）指令系统：一台计算机所能执行的指令的集合。程序：为完成某种工作所编排的指令序列（又叫程序代码）。,2023/9/15,第37页,计算机执行指令的过程,取指令周期执行周期计算机在启动之后，就一直在不断的进行取指令与执行指令的操作。就向人的心脏一样，一直不停的跳动。一旦停止执行指令，计算机就死机了。,2023/9/15,第38页,计算机软件,软件的概念 软件是各种程序及相关文件的总称 软件分类系统软件和应用软件两大类,系统软件 操作系统 语言处

14、理系统 系统服务程序 数据库系统,应用软件 文字处理软件 表格处理软件 辅助设计软件 实时控制软件,2023/9/15,第39页,5 数制转换及运算,2023/9/15,第40页,进位计数制,基数 在进位计数制中，用一组数字符号来表示数值，这一组数字符号的个数就称为基数。基数是多少，即称为多少进制。进位规则和位权 进位规则:逢N进一（N为基数）位权:处在某一位上的“1”所表示的数值的大小,2023/9/15,第41页,十进制,基数是10，10个数字符号：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9 进位规则：逢十进一 各位的权：103102101100.10-110-210-3.例如：213.28,

15、2023/9/15,第42页,二进制,基数为 2，有两个数字符号：0、1 进位规则：逢二进一 各位的权：23 22 21 20.2-12-22-3 或：64 32 16 8 4 2 1.1/2 1/4 1/8 1/16 例：1101.101 相当于十进制的 13.625,2023/9/15,第43页,数据的单位,基本单位：位（bit）：1 位二进制数（最小数据存储单位）字节（Byte）：8 bit（数据存取基本单位）字节（Byte 简写为 B）字长（Word）：X*Byte（数据处理的长度单位）扩充单位及单位之间的换算：1K=1024=210 如：1KB=1024B1M=1024K如：1MB=

16、1024KB1G=1024M如：1GB=1024MB 1T=1024G如：1TB=1024GB,2023/9/15,第44页,进制数之间的转换,2023/9/15,第45页,二进制转换成十进制,方法：按权展开求和例如：(1011.101)2=123+022+121+120+12-1+02-2+12-3=8+0+2+1+0.5+0+0.125=11.625练习：(1101.011)2=?(10000111)2=?,思考:8个2进制位能表示的范围为多少?,2023/9/15,第46页,1 0 0 0 1 0.,十进制转换成二进制,整数转换：除 2 取余 小数转换：乘 2 取整,例：（34.375）

17、10(100010.011)2,整数部分：2 34 取余数 0 2 17 取余数 1 2 8 取余数 0 2 4 取余数 0 2 2 取余数 0 2 1 取余数 1 0,2023/9/15,第47页,十进制转换成二进制,小数部分：（乘 2 取整）0.375 2.750 取整数 0 2 1.50 取整数 1 2 1.00 取整数 1 最后合并成一个完整的二进制数：100010.011（34.375）10=(100010.011)2 如何记高低位？最先取出的靠着小数点,2023/9/15,第48页,十六进制数,十六进制数基数为16，有16个数字符号：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、

18、C、D、E、F进位规则：逢十六进一各位的权：163162161160.16-116-216-3.例：3AD.C2,为什么要用16进数？,2023/9/15,第49页,二进制与十六进制的转换,二进制 十六进制：以小数点为界，向左、向右，每 4 位为一节，转换为相应的十六进制数。1100 1010.0010 1011 B CA.2B H 1100 1010.0010 1011 C A.2 B 说明：十六进制转二进制则反过来进行,2023/9/15,第50页,转换方法总结,十进制 二进制 十进制 八进制 十进制 十六进制八进制 二进制十六进制 二进制,2023/9/15,第51页,几种进制数的表示方

19、法,不同数制的表示方法二进制数：（1001）2 或 1001 B十进制数：（1001）10 或 1001 D（D可以省略）十六进制数：（1001）16 或 1001 H例如：01011101B、(11011110)2 都表示二进制数 928、345D、101 都表示十进制数9A8H、345H、101H 都表示十六进制数,2023/9/15,第52页,二进制数的算术运算*,加：逢二进一 减：借一当二,1+1-10,10+1-11,11+1-100,100-1-11,基本规则：逢二进一 0+0=0，0+1=1，1+0=1，1+1=0,2023/9/15,第53页,逻辑数据的表示,逻辑量的取值只有两

20、个：真与假、对与错、是与非、有与无。二进制数的一个位也只有两个取值：0与1。如果假设“0”代表逻辑“假”、“1”代表逻辑“真”，那么存储在计算机中的位就能代表逻辑值真或假。逻辑运算可以对1个或2个位进行操作生成1个位。如果逻辑运算作用在1个位上，就叫做一元运算；如果逻辑运算作用在2个位上，就叫做二元运算。,2023/9/15,第54页,二进制数的逻辑运算,一元运算有：逻辑非（NOT），其运算规则为对位进行取反操作，即0转换为1、1转换为0；二元运算有：（1）逻辑与（AND），其运算规则为当且仅当参与运算的2位都是1时，结果为1，否则结果为0；（2）逻辑或（OR），其运算规则为当且仅当参与运算的

21、2位都是0时，结果为0，否则结果为1；（3）逻辑异或（XOR），其运算规则为当且仅当参与运算的2位相同（都是0或都是1）时，结果为0，否则结果为1。,2023/9/15,第55页,逻辑运算的真值表,2023/9/15,第56页,6 数据在计算机中的表示,2023/9/15,第57页,机器数与真值,（1）机器数数值在计算机中的二进制表示形式称为机器数，机器数具有以下特点：符号位数值化。日常使用的数值有正负之分，而计算机中的任何符号都是用0、1表示的。所以在计算机内用最高位来表示数的符号，0表示正、1表示负，其他位表示数值。若一个数占8位，则X和Y的带符号数表示形式为：X=+（0010010）2（

22、00010010）2 Y=-（0010010）2（10010010）2,2023/9/15,第58页,机器数与真值,计算机中通常只表示整数或纯小数，所以小数点位置一般隐含在某个位置，不再占用1个数位。计算机能处理的二进制位数受到计算机的限制，把计算机能表示的二进制位数称为字长。一台计算机的字长是固定的，它决定了机器数的范围。,2023/9/15,第59页,机器数与真值,（2）真值由于符号位占据一位，所以机器数的形式值不等于真正的数值。如（10010010）2，由于最高位为1，所以其真正数值不是146，而是-18。为了严格区分它们之间的差别，带符号位的机器数对应的数值称为机器数的真值。（3）无符

23、号数当计算机字长中所有二进制位都用来表示数值时，称其为无符号数。无符号数一般用于全部都是正数运算且不会出现负数的情况下。,2023/9/15,第60页,原码、反码和补码,符号位数值化的目的是为了简化计算机对机器数的算术运算，从而提高运算速度。为了实现这一目的，就出现了各种编码方法。最常用的有原码、反码和补码。（为简化，下面假设机器字长为8位，且以整数为例）,2023/9/15,第61页,原码、反码和补码,（1）原码表示方法整数X的原码定义为：最高位0表示正、1表示负，数值部分为X的绝对值的二进制表示。通常用X原表示X的原码。例如：+1 原=00000001+127 原=01111111-1 原

24、=10000001-127 原=11111111在原码表示中，0有两种表示形式：+0 原=00000000-0 原=10000000,2023/9/15,第62页,原码、反码和补码,原码表示方法简单易懂，与其真值转换方便，但不便于运算。（2）反码表示方法整数X的反码定义为：正数的反码与原码相同；对于负数，符号位为1，数值位为X的绝对值按位取反。通常用X反表示X的反码。例如：+1 反=00000001+127 反=01111111-1 反=11111110-127 反=10000000在反码表示中，0 有两种表示形式：+0 反=00000000-0 反=11111111,2023/9/15,第6

25、3页,原码、反码和补码,（3）补码表示方法整数X的补码定义为：正数的补码与原码相同；对于负数，符号位为1，数值位为X的反码加1。通常用X补表示X的补码。例如：+1 补=00000001+127 补=01111111-1 补=11111111-127 补=10000001在补码表示中，0有唯一的编码形式：+0 补=-0 补=00000000,2023/9/15,第64页,原码、反码和补码,2023/9/15,第65页,只有有符号的整数才有原码、反码和补码的！其他的类型一概没有。虽然我们也可以用二进制中最小的数去对应最小的负数，最大的也相对应，但是那样不科学，下面来说说科学的方法。还是说一个字节的

26、整数，不过这次是有符号的啦，1个字节它不管怎么样还是只能表示256个数，因为有符号所以我们就把它表示成范围：-128-127。它在计算机中是怎么储存的呢？可以这样理解，用最高位表示符号位，如果是0表示正数，如果是1表示负数，剩下的7位用来储存数的绝对值的话，能表示127个数的绝对值，再考虑正负两种情况，127*2还是254个数。首先定义0在计算机中储存为00000000，对于正数我们依然可以像无符号数那样换算，从00000001到01111111依次表示1到127。那么这些数对应的二进制码就是这些数的原码。到这里很多人就会想，那负数是不是从10000001到11111111依次表示-1到-12

27、7，那你发现没有，如果这样的话那么一共就只有255个数了，因为10000000的情况没有考虑在内。实际上，10000000在计算机中表示最小的负整数，就是这里的-128，而且实际上并不是从10000001到11111111依次表示-1到-127，而是刚好相反的，从10000001到11111111依次表示-127到-1。负整数在计算机中是以补码形式储存的，补码是怎么样表示的呢，这里还要引入另一个概念反码，所谓反码就是把负数的原码（负数的原码和和它的绝对值所对应的原码相同，简单的说就是绝对值相同的数原码相同）各个位按位取反，是1就换成0，是0就换成1，如-1的原码是00000001，和1的原码相

28、同，那么-1的反码就是11111110，而补码就是在反码的基础上加1，即-1的补码是11111110+1=11111111，因此我们可以算出-1在计算机中是按11111111储存的。,2023/9/15,第66页,定点数与浮点数,定点数约定小数点隐含在某一固定位置上，而浮点数是指小数点位置可以任意浮动。（1）定点数表示法定点数表示法有两种约定：定点整数和定点小数。定点整数（也称纯整数）指小数点位置约定在机器数的最低位之后；定点小数（也称纯小数）指小数点位置约定在机器数的符号位之后、有效值部分最高位之前。如图1-7所示。,2023/9/15,第67页,定点数与浮点数,小数点位置,小数点位置 图1

29、-7定点整数和定点小数,2023/9/15,第68页,定点数与浮点数,（2）浮点数表示法在科学计算中，为了表示特别大或特别小的数，采用浮点数表示。浮点数由两部分组成，即尾数和阶码，底数事先约定，不在机器数中出现。由于在浮点数表示法中，小数点位置是浮动的，阶码可取不同的值，所以一个实数有多种表示形式。为了方便计算机中小数点的表示，规定将浮点数规格化。任意二进制规格化浮点数的表示形式为：N=d2p,2023/9/15,第69页,定点数与浮点数,其中阶码是定点整数，尾数是定点小数。例如，假设尾数为8位，阶码为6位，则二进制数N=（-1101.01）2=（-0.110101）22（100）2，其存放形

30、式下,它在计算机中的存储形式为：,阶符 阶码 数符 尾数,2023/9/15,第70页,二进制编码的十进制数-BCD码,计算机内部都是用二进制数来表示数据的，除了用上述方法将十进制数转换二进制数之外，还可以用二进制数对十进制数的10个数码进行编码（称为二进制编码的十进制数，也称BCD码）。编码的方法有多种，常用的是8421BCD码，如教材P31中的表1-5所示。比如：（78）10=（1001110）2=（0111 1000）BCD,2023/9/15,第71页,西文字符在计算机中的表示,广泛使用的西文字符编码方式是ASCII、ANSI、EBCDIC和Unicode。其中ASCII（美国国家信息

31、交换标准码）是使用最广泛的字符编码方案。标准的ASCII编码使用7个二进制位来表示27个符号（128个符号），包括英文大小写字母、特殊控制字符、数字和标点符号。通常用一个表来给出ASCII编码，如教材P32中的表1-6所示。,2023/9/15,第72页,中文字符在计算机中的表示,在我国使用的计算机都离不开对汉字信息的处理。然而，汉字信息的输入/输出比处理西文信息要复杂得多。需要用到的编码有输入码、交换码、机内码和字形码等。（1）输入码方便用户输入用户输入的不是汉字本身，而是汉字代码，统称输入码（或外码）。输入码就是与某种汉字编码方案相应的汉字代码。常用的汉字输入码有拼音、五笔、自然码等。这些

32、输入码，都是用户利用键盘进行汉字输入的一种代码。,2023/9/15,第73页,中文字符在计算机中的表示,（2）汉字国标交换码便于汉字存储1981年我国制定了国家标准汉字交换码，标准代号为GB231280，这种编码又称为国标码。在国标码的字符集中共收录了一级汉字3755个，二级汉字3008个，图形符号682个，三项总计7445个。国标GB231280规定，所有的汉字及符号分配在一个94行、94列的表格中，表格的每一行称为一个“区”，编号为01区到94区；每一列称为一个“位”，编号为01位到94位。表格中的每一个汉字和符号所在的区号和位号组合在一起形成的四们数字就是它的“区位码”。,2023/9

33、/15,第74页,中文字符在计算机中的表示,（3）机内码便于区分中英文汉字的机内码是指在计算机中表示一个汉字的编码。汉字区位码的区码和位码的取值均在194之间，如果直接用区位码作为机内码，就会与基本ASCII码发生冲突。为了避免机内码与基本ASCII码的冲突，可以先将区码和位码分别加上20H，在此基础上再加80H(此处“H”表示前两位数字为十六进制数)。高位字节区码+20H+80H(或区码+A0H)低位字节位码+20H+80H(或位码+A0H)经过这些处理，用机内码表示一个汉字需要占两个字节，分别称为高位字节和低位字节，这两个字节的机内码按如下规则表示：机内码=区位码+A0A0H,2023/9

34、/15,第75页,汉字的区码与位码的取值范围的十六进制数均为01H5EH(即十进制的0194)，所以汉字的高位字节与低位字节的取值范围则为A1HFEH(即十进制的161254)。例如，汉字“啊”的区位码为1601，用十六进制表示即为1001H，则它的机内码的高位字节为B0H，低位字节为A1H，机内码就是B0A1H。,2023/9/15,第76页,中文字符在计算机中的表示,（4）汉字字形码便于显示计算机内的汉字需要在屏幕上显示或在打印机上输出时，还需要根据汉字内码检索出相应汉字的字形信息、送到输出设备后得到汉字图形。点阵式汉字点阵字形是将汉字字符的字形分解成若干“点”组成的点阵。点阵中的每个点可

35、以有黑白两种颜色，有字形的点用黑色（二进制“1”），反之，用白色（二进制“0”），如教材中P34中的图1-9所示。,2023/9/15,第77页,中文字符在计算机中的表示,2023/9/15,第78页,中文字符在计算机中的表示,矢量汉字在DOS操作系统下，大多数采用点阵字库。但是，随着Windows图形操作系统的迅速发展，字体的随意缩放显得尤为重要，这就是通常所说的Windows操作系统下的“所见即所得”。汉字的矢量表示法就是将汉字看作是有笔画组成的图形。抽取汉字每个笔画的特征坐标值，将这些坐标组合起来即得到这个汉字字形的矢量信息，每当显示汉字时实际上就是在屏幕上按照所存储的坐标进行画图操作。所以要对矢量汉字进行缩放就显得特别方便、逼真，从而达到美观、高质量的效果。,2023/9/15,第79页,汉字的输入、处理、输出全过程如教材中P35中的图1-10所示。,