fj-第1章 计算机基础知识

1、大学计算机基础大学计算机基础冯坚冯坚实验室规章制度实验室规章制度n 请保持实验安静和整洁！请保持实验安静和整洁！成绩构成成绩构成n 平时成绩：平时成绩：40%40%考勤：迟到一次扣考勤：迟到一次扣5 5分，旷课一次扣分，旷课一次扣1010分分态度：不得玩手机态度：不得玩手机三次测试三次测试2424分方能考试分方能考试n 期末成绩：期末成绩：60%60%n 7070分操作分操作+30+30分理论（选择）分理论（选择）学习方法学习方法n 1.1.多练、多思考多练、多思考培养自主学习能力培养自主学习能力n 2.2.自主学习工具自主学习工具BlackboardBlackboardE-learningE

2、-learning第第1章章 计算机基础知识计算机基础知识n 了解计算机的概念、发展历史与发展趋势；了解计算机的概念、发展历史与发展趋势；n 掌握计算机的分类和特点；掌握计算机的分类和特点；n 理解和掌握计算机的应用；理解和掌握计算机的应用；n 认识与掌握计算机系统组成及工作原理；认识与掌握计算机系统组成及工作原理；n 掌握数据转换及运算掌握数据转换及运算；n 理解与掌握数据表示与编码；理解与掌握数据表示与编码；n 掌握计算机的基本操作掌握计算机的基本操作1.1计算机概述计算机概述n 什么是计算机？什么是计算机？n 各种类型的计算机各种类型的计算机第一台计算机和计算机之父第一台计算机和计算机之

3、父n 第一台计算机第一台计算机ENIACENIAC（Electronic Numerical Integrator Electronic Numerical Integrator And ComputerAnd Computer）即）即“电子数字积分计算机电子数字积分计算机”，它诞生于，它诞生于19461946年年2 2月，由美国宾夕法尼亚大学莫希莱和埃克等人研月，由美国宾夕法尼亚大学莫希莱和埃克等人研制并使用，直至制并使用，直至19551955年年1010月停止使用，服务了月停止使用，服务了9 9年多。年多。n 计算机之父：计算机之父：ENIACENIAC研制成功后，冯研制成功后，冯诺依曼等

4、发表了题诺依曼等发表了题为为电子计算机装置逻辑结构初探电子计算机装置逻辑结构初探的论文，提出了现代的论文，提出了现代计算机的模型，奠定了当代数字计算机体系结构的基础。计算机的模型，奠定了当代数字计算机体系结构的基础。计算机发展的四个阶段计算机发展的四个阶段 计算机的应用计算机的应用 n （1 1）科学计算；）科学计算；n （2 2）数据处理；）数据处理；n （3 3）计算机控制；）计算机控制；n （4 4）计算机辅助系统）计算机辅助系统 ；n （5 5）人工智能；）人工智能； n （6 6）电子商务）电子商务 ；n （7 7）电子政务；）电子政务；n （8 8）虚拟现实。）虚拟现实。1.2计算

5、机系统组成及工作原理计算机系统组成及工作原理n 计算机系统结构计算机系统结构计算机系统计算机系统硬件系统硬件系统外外 设设软件系统主机主机应用软件应用软件中央处理器中央处理器cpu控制器控制器内存内存告诉缓存（告诉缓存（Cache） 网络设备（如网卡、调制解调器、集线器等）网络设备（如网卡、调制解调器、集线器等）实用程序（如诊断程序、排错程序等）实用程序（如诊断程序、排错程序等）（如文字处理软件、电子表格、杀毒软件、程序开发工具）（如文字处理软件、电子表格、杀毒软件、程序开发工具）输出设备输出设备运算器运算器只读存储器（只读存储器（ROM）读写读写/随机存储器（随机存储器（RAM）外存（如软盘

6、、硬盘、磁带、外存（如软盘、硬盘、磁带、U盘等）盘等）输入设备（如键盘、鼠标、扫描仪等）输入设备（如键盘、鼠标、扫描仪等）系统软件系统软件操作系统（如操作系统（如Windows、Linux、Unix、Dos等）等）语言处理程序（如语言处理程序（如C语言、语言、Java语言等）语言等）计算机基本结构、工作原理计算机基本结构、工作原理输入设备存储器运算器控制器输出设备原始数据或程序输出结果数据流控制流几个概念几个概念n 位（位（BitBit）：在数字电路和计算机技术中采用二进制，一位二）：在数字电路和计算机技术中采用二进制，一位二进制代码（进制代码（0 0或者或者1 1）称为）称为1 Bit1 B

7、it。位是计算机中存储信息的最。位是计算机中存储信息的最小单位。小单位。n 字节（字节（ByteByte）：字节是计算机）：字节是计算机存储信息存储信息的基本单位（简称的基本单位（简称B B），），8 8个二进制位为一个字节。常见的容量可以用个二进制位为一个字节。常见的容量可以用KBKB、MBMB、GBGB、TBTB等来表示，他们之间的关系是等来表示，他们之间的关系是1 KB=1024 B1 KB=1024 B，1 MB=1024 KB1 MB=1024 KB，1 1 GB=1024 MBGB=1024 MB，1 TB=1024 GB1 TB=1024 GB。1.3 微机硬件微机硬件主板主板中

8、央处理器中央处理器CPUn CPUCPU（ Central Processing Unit Central Processing Unit ）运算器和控制器运算器和控制器CPUCPU的作用是处理数据、存取数据或指令、协调各部件的作用是处理数据、存取数据或指令、协调各部件工作等工作等n 如何查看电脑的如何查看电脑的CPUCPU？Pentium4处理器和Celeron4处理器 Cyrix 和AMD Athlon CPU 及AMD Athlon 64 CPU内存内存n （1 1）只读存储器）只读存储器ROMROMn （2 2）随机存取存储器）随机存取存储器RAMRAMn （3 3）高速缓存）高速缓存

9、CacheCacheCacheCache是指在是指在CPUCPU与内存之间设置一级或两极高速小容量存储器，与内存之间设置一级或两极高速小容量存储器，称之为高速缓冲存储器，称之为高速缓冲存储器，外部存储器外部存储器接口接口1.4 数据转换及运算数据转换及运算n 计数制计数制任意进制数都包含三个基本要素：任意进制数都包含三个基本要素：数码、基数和位权数码、基数和位权。数码数码是指某种进制数中包含的基本符号。如十进制数的数码为是指某种进制数中包含的基本符号。如十进制数的数码为0 0，1 1，9 9。基数基数是指某种进制数中包含数码的个数。如十进制数中共有十个是指某种进制数中包含数码的个数。如十进制数

10、中共有十个基本符号，其基数为十。同理，基本符号，其基数为十。同理，R R进制数的数码共有进制数的数码共有R R个，基数为个，基数为R R。位权位权是指某种进制数中每一个固定位置对应的是指某种进制数中每一个固定位置对应的单位值单位值。位权的大。位权的大小是以基数为底，数码所在位置的序号为指数的整数次幂。如十小是以基数为底，数码所在位置的序号为指数的整数次幂。如十进制数进制数123.4123.4中数码中数码“1”1”的位权为的位权为10102 2，数码，数码“2”2”的位权为的位权为10101 1，数码数码“3”3”的位权为的位权为100100，数码，数码“4”4”的位权为的位权为1010-1-1

11、。计算机中常用的几种进制数的表示见表计算机中常用的几种进制数的表示见表 进位制 二进制 八进制 十进制 十六进制 数码 0,1 0,1,2,6,7 0,1,2,8,9 0,1, 9,A,B,E,F 基数 2 8 10 16 位权 281016进位规则 逢二进一 逢八进一 逢十进一 逢十六进一 标识字母 B O D H 任意一个任意一个r进制数进制数N都可以表示成按其位权展开的多项式之和，即都可以表示成按其位权展开的多项式之和，即N=an-1rn-1+ an-2rn-2+ a1r1+ a0r0+ a-1r-1+ a-mr-m= 其中其中ai是数码，是数码，r是基数，是基数，ri是位权。例如：是位

12、权。例如：（7532.81）D=7103+5102+3101+2100+810-1+110-21miirnia计数制计数制不同数制间的转换不同数制间的转换 n R R进制数转换成十进制数进制数转换成十进制数R R进制数转换成十进制数的方法是将进制数转换成十进制数的方法是将R R进制数按位权展开式展开，进制数按位权展开式展开，然后求和。然后求和。例如，将二进制数例如，将二进制数110101.101110101.101转换成十进制数：转换成十进制数：（110101.1110101.1）B=1B=12 25 5+1+12 24 4+0+02 23 3+1+12 22 2+0+02 21 1+1+12

13、 20 0+1+12 2-1-1= =（53.553.5）D D例如，将十六进制数例如，将十六进制数2B82B8转换为十进制数：转换为十进制数：（2B82B8）H=2H=216162 2+11+1116161 1+8+816160 0= =（696696）D D不同数制间的转换不同数制间的转换 不同数制间的转换不同数制间的转换 二进制数的算术运算二进制数的算术运算1.5 数据表示与编码数据表示与编码n 任何数据在用计算机处理（输入、输出、存储、运算等操作）时都需任何数据在用计算机处理（输入、输出、存储、运算等操作）时都需要进行编码，不同类型的数据有不同的编码方案。要进行编码，不同类型的数据有不

14、同的编码方案。 比如字符在计算机中的表示即为字符编码比如字符在计算机中的表示即为字符编码 汉字在计算机中的表示即为汉字编码汉字在计算机中的表示即为汉字编码 数值在计算机中的表示即为数值编码数值在计算机中的表示即为数值编码 同理表示音频、视频数据也需要相应的编码。同理表示音频、视频数据也需要相应的编码。n 数据进行输入、存储和运算等操作数据进行输入、存储和运算等操作时的时的编码本质是将数据转换为二进编码本质是将数据转换为二进制数制数n 对数据进行输出操作对数据进行输出操作时的编码本质是将二进制数进行逆向转换。时的编码本质是将二进制数进行逆向转换。1.5 数据表示与编码数据表示与编码n 计算机内部

15、为什么采用二进制数呢？其主要原因是：计算机内部为什么采用二进制数呢？其主要原因是：1.1. 硬件上容易实硬件上容易实2.2. 可靠性高：由于只有两种状态，因此状态转换时不容易出错，可靠性高：由于只有两种状态，因此状态转换时不容易出错，抗干扰能力强。抗干扰能力强。3.3. 运算简单：代数运算规则很简单，逻辑运算易于实现。运算简单：代数运算规则很简单，逻辑运算易于实现。西文字符编码介绍西文字符编码介绍n 西文字符西文字符包括包括大小写字母、数字、标点和控制字符大小写字母、数字、标点和控制字符等。等。n 西文字符编码西文字符编码就是用不同的二进制数分别表示这些字符，就是用不同的二进制数分别表示这些字

16、符，其编码方案很多，常用的编码：其编码方案很多，常用的编码：有有ASCIIASCII码码 ASCIIASCII码（码（American Standard Code for American Standard Code for Information InterchangeInformation Interchange，美国标准信息交换代码，美国标准信息交换代码）。）。EBCDICEBCDIC码码汉字编码介绍汉字编码介绍n （1 1）汉字国标码）汉字国标码n （2 2）汉字机内码）汉字机内码n （3 3）汉字输入码：数字编码）汉字输入码：数字编码 、拼音编码、拼音编码 、字形编码。、字形编码。n

17、 （4 4）汉字字形码）汉字字形码n （5 5）汉字字形码：）汉字字形码：GBKGBK码、码、BIG5BIG5码、码、UnicodeUnicode码码多媒体数据表示多媒体数据表示n 媒体（媒体（MediaMedia）在计算机中有两种含义：）在计算机中有两种含义：一是指存储信息的介质，如磁盘、光盘、一是指存储信息的介质，如磁盘、光盘、U U盘等；盘等；二是指信息的表现形式，如字符、图形、图像、音频二是指信息的表现形式，如字符、图形、图像、音频、视频等。、视频等。n 多媒体（多媒体（MultimediaMultimedia）就是多种媒体的集合。下面介绍声）就是多种媒体的集合。下面介绍声音、图形、图

18、像和视频数据的表示。音、图形、图像和视频数据的表示。声音声音WAVEWAVE格式文件格式文件：是：是MicrosoftMicrosoft公司开发的一种声音文件格式，扩展名为公司开发的一种声音文件格式，扩展名为WAVWAV。 MIDIMIDI格式文件格式文件：Musical Instrument Digital InterfaceMusical Instrument Digital Interface（乐器数字接（乐器数字接口）的缩写，是数字音乐国际标准。口）的缩写，是数字音乐国际标准。 MIDIMIDI文件记录的不是乐曲本身，而是一些描述乐曲演奏过程中的指文件记录的不是乐曲本身，而是一些描述乐

19、曲演奏过程中的指令。令。MIDIMIDI格式文件的扩展名为格式文件的扩展名为MIDMID，文件尺寸较小，每分钟的音频约，文件尺寸较小，每分钟的音频约占用占用7KB7KB的存储空间。的存储空间。MPEGMPEG格式文件格式文件：是：是Moving Picture Experts GroupMoving Picture Experts Group（运动图像专家组）（运动图像专家组）的缩写，是一个专门制定多媒体领域相关规范的国际标准组织。的缩写，是一个专门制定多媒体领域相关规范的国际标准组织。 包括包括MPEGMPEG视频、视频、MPEGMPEG音频和音频和MPEGMPEG音视频同步三个部分。音视频

20、同步三个部分。 MPEGMPEG音频根据对声音压缩质量和编码方法的不同可分为三层，分别音频根据对声音压缩质量和编码方法的不同可分为三层，分别对应的扩展名为对应的扩展名为MP1MP1、MP2MP2和和MP3MP3。图形图像文件图形图像文件n 图形图像文件格式可以分为两大类：位图文件和矢量图文件。图形图像文件格式可以分为两大类：位图文件和矢量图文件。 BMPBMP格式文件格式文件：BMPBMP（BitMap PictureBitMap Picture，位图图形）是，位图图形）是WindowsWindows中的标准图中的标准图形图像文件格式，它以独立于设备的方法描述位图，有压缩和不压缩两形图像文件格

21、式，它以独立于设备的方法描述位图，有压缩和不压缩两种形式。种形式。 GIFGIF格式文件格式文件：是：是Graphics Interchange FormatGraphics Interchange Format（图形交换格式）的缩（图形交换格式）的缩写。写。GIFGIF格式的特点是文件占用空间较小，支持动画显示，但不能存储超格式的特点是文件占用空间较小，支持动画显示，但不能存储超过过256256色的图像。色的图像。 JPEGJPEG格式文件格式文件：JPEGJPEG（Joint Photographic Expert GroupJoint Photographic Expert Group，

22、联合图片专，联合图片专家组）是利用家组）是利用JPEGJPEG方法压缩的图形格式。方法压缩的图形格式。 TIFFTIFF格式文件格式文件：TIFFTIFF（Tagged Image File FormatTagged Image File Format，标签图像文件格式，标签图像文件格式）是）是MacintoshMacintosh机和机和PCPC机上使用最广泛的位图格式，该格式有压缩和非压机上使用最广泛的位图格式，该格式有压缩和非压缩两种形式，其中压缩形式使用无损压缩方案。缩两种形式，其中压缩形式使用无损压缩方案。视频视频n AVIAVI格式文件：格式文件：AVIAVI（Audio Video

23、 InterleavedAudio Video Interleaved，音频视，音频视频交错）是目前频交错）是目前WindowsWindows的视频标准格式。的视频标准格式。n MOVMOV格式文件：格式文件：MOVMOV是是AppleApple公司开发的一种视频文件格式公司开发的一种视频文件格式，其专用的播放器是，其专用的播放器是QuickTimeQuickTime。n MPEGMPEG格式文件：格式文件：MPEGMPEG是一种对音频视频进行编码压缩的国是一种对音频视频进行编码压缩的国际标准，包括际标准，包括MPEG1MPEG1，MPEG2MPEG2，和，和MPEG4MPEG4。视频视频n 流媒体文件格式流媒体文件格式n 流媒体流媒体（Streaming MediaStreaming Media）简单来说就是应用流技术在网络上传输的多媒）简单来说就是应用流技术在网络上传输的多媒体文件。体文件。 ASFASF格式文件：格式文件：ASFASF（Advanced Streaming FormatAd