%AF学奥赛辅导材料(计算机基础知识)

1、1同学们好！现在我们学习计算机文化导论。第一章 计算机文化导论2计算机的发展史计算机的发展史 二、二、 计算机文化的概念计算机文化的概念一、一、计算机的特点、分类及应用计算机的特点、分类及应用 三、三、计算机系统的组成与基本工作原理计算机系统的组成与基本工作原理四、四、计算机文化中的道德规范计算机文化中的道德规范五、五、311 计算机文化的概念计算机文化的概念一、计算机文化一词的由来一、计算机文化一词的由来二、计算机文化在人类文明发展史中的地位二、计算机文化在人类文明发展史中的地位目 录退 出4 计算机文化反映了人类对自身智力的开发，通过电脑和人脑的高度融合，将为人类创造出更加灿烂的文明。 计

2、算机文化一词起源于1981年召开的第三次世界计算机教育会议(World Conference on Computer in Education ,3rd ,1981，简称WCCE81)。当时，微型机的发展正处在起步阶段 ，一批与会学者高瞻远瞩，预见计算机技术对人类社会发展的深远影响，呼吁人民要高度重视计算机知识的教育，在这次会议上，人们首次使用了“计算机文化计算机文化”(Computer Literacy)一词。 WCCE81所提的计算机文化，就是“计算机应用计算机应用知识与应用能力知识与应用能力”。计算机文化一词的由来计算机文化一词的由来5计算机文化反映的是人类对自身智力的开发，通过人脑和电

3、脑的融合，将为人类创造出更加灿烂的文明。微型计算机的普及：加快了人们工作和生活的节奏。网络的运用：缩短了世界的距离。多媒体的应用：使人们的生活更加丰富多彩。计算机文化在人类文明发展史中的地位计算机文化在人类文明发展史中的地位6人类经历的信息革命：第一次信息革命：语言的产生人类交流和传播信息最早的工具。第二次信息革命：文字的出现它能保留信息，对人类文化的发展起了重要的作用。第三次信息革命：印刷技术的发明在更大的范围内以更快的速度传播人类文明。第四次信息革命：计算机文化成为推动人类文明向前发展的巨大动力。712 计算机的发展史计算机的发展史一、电子计算机的诞生一、电子计算机的诞生二、电子计算机的发

4、展历史二、电子计算机的发展历史三、计算机的发展趋势三、计算机的发展趋势四、计算机在中国的发展现状四、计算机在中国的发展现状目 录退 出8 1964年，在美国陆军部的主持下，美国宾悉法尼亚大学的艾克特(Ecket)和莫奇里(Mauchley)成功地设计了世界上第一台电子计算机，简称为ENIAC(Electronic Numerical Integrator And Calculator)，它占地170平方米，重28吨，耗电150kW，使用了18800个电子管，5000个继电器，运算速度为5000次/秒。一、电子计算机的诞生一、电子计算机的诞生9第一代计算机：从第一台电子计算机ENIAC问世到50

5、年代末。特征特征：采用电子管为主要逻辑元件；使用机器语言编制程序。第二代计算机：从50年代到60年代初。特征特征：用晶体管代替电子管；开始使用计算机高级语言。第三代计算机：60年代中期到70年代初期。特征特征：用中、小规模集成电路代替分立元件晶体管；采用多道程序及并行处理等技术。第四代计算机：从1972年到今天。特征特征：大规模集成电路和超大规模集成电路、并行处理技术、多机系统、分布式计算机系统、计算网络等；数据库系统、分布式操作系统、高级语言等。二、电子计算机的发展历史二、电子计算机的发展历史101、智能化2、网络化3、多媒体4、元器件的发展趋势5、体系结构的发展趋势三、计算机的发展趋势三、

6、计算机的发展趋势111952年，开始重视电子计算机的研究工作，成立了第一个有关电子计算机科学技术的研究小组。1956年，正式将计算机的发展规划列入十二年科学技术发展规划。1958年，试制成功第一台国产电子计算机JS1机。1964年，自制第一批晶体管计算机。1971年，研制了一批集成电路计算机。1983年，研制成功“银河”巨型机。1992年，研制成功“银河”巨型机。四、计算机在中国的发展现状四、计算机在中国的发展现状1213 计算机的特点、分类及应用计算机的特点、分类及应用一、计算机的特点一、计算机的特点二、计算机的分类二、计算机的分类三、计算机的应用三、计算机的应用目 录退 出131、运算速度

7、快2、精确度高3、有记忆能力4、有逻辑判断能力5、能在程序控制下自动进行工作一、计算机的特点一、计算机的特点14按功能分：专用计算机和通用计算机。从规模和功能的角度可分为：1、巨型机3、小型机4、微型机2、大中型计算机5、工作站6、小巨型机实现小巨型机的主要途径有两条： 利用高性能微处理器组成并行多处理系统，使巨型机小型化；把部分巨型机技术引入超级小型机，使小型机巨型化。二、计算机的分类二、计算机的分类151、科学计算2、数据处理3、实时控制4、计算机辅助设计与计算机辅助制造5、智能模拟6、通信和文字处理7、多媒体技术8、网络技术与信息高速公路9、教育10、军事11、电子商务三、计算机的应用三

8、、计算机的应用1614 计算机系统的组成与基本工作原理计算机系统的组成与基本工作原理一、计算机中的数制与编码及数的表示一、计算机中的数制与编码及数的表示二、电子计算机的软硬件系统及工作原理二、电子计算机的软硬件系统及工作原理三、计算机语言的发展三、计算机语言的发展四、操作系统的形成与发展四、操作系统的形成与发展五、利用计算机解题的基本步骤五、利用计算机解题的基本步骤六、计算机的主要性能指标六、计算机的主要性能指标目 录退 出171、进位计数制、进位计数制2、二进制与十进制之间的相互转换、二进制与十进制之间的相互转换3、计算机中采用二进制、计算机中采用二进制 数的优点数的优点5、计算机的各种编码

9、、计算机的各种编码6、计算机中带符号数的表示及运算、计算机中带符号数的表示及运算7、数的定点表示和浮点表示、数的定点表示和浮点表示一、计算机中的数制与编码及数的表示一、计算机中的数制与编码及数的表示4、二进制与八进制、十六进制之间的相互转换、二进制与八进制、十六进制之间的相互转换181、进位计数制、进位计数制（1）十进制数制）十进制数制主要特点： 有十个不同的计数符号：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9，故其基数为10； 按“逢十进一”的规则进行计数。例：666.66 = 610261016100610-1610-219（2）二进制数制）二进制数制主要特点： 仅有两个不同的计数符号：0和1

10、，其基数为2； 按“逢二进一”的规则计数。例：(101101.11) 2= 12512412312202112012-112-232 + 0 + 8 + 4 + 0 +1 + 0.5 + 0.25 (45.75)10=20（3）八进制数制）八进制数制主要特点： 有八个不同的计数符号：0、1、2、3、4、5、6、7，其基数为8； 按“逢八进一”的规则计数。例：(642)8 = 682 + 481 + 280 = (418)10(10, 100 , 101 . 010, 110, 1)2 = (245.264)8(267.435)8 = (010110111.100011101)221（4）十六进

11、制数制）十六进制数制主要特点： 有16个不同的计数符号：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A(10)、B(11)、C(12)、D(13)、E(14)、F(15)，其基数为16位； 按“逢十六进一”的规则计数。例: (9B4.4)16 = 9162 + 11161 + 4160 + 416-1 = (2484.25)1022二二八进制对照表八进制对照表二进制 八进制00000011010201131004101511061117二二十六进制对照表十六进制对照表二进制 十六进制000000001100102001130100401015011060111710008100191010A101

12、1B1100C1101D1110E23 小结小结：无论是什么进制的数，均可以写成相应的展开式。设有一个A进制的数，则若该数为BnBn-1B2B1B0.B-1B-2B-m，则该数可以写成其对应的展开式如下：BnAn + Bn-1An-1 + B2A2 + B1A1 + B0A0 + B-1A-1 + B-2A-2 + + B-mA-m242、二进制与十进制之间的相互转换、二进制与十进制之间的相互转换（1）十进制整数转换为二进制整数“除2取余”（2）十进制小数转换为二进制小数“乘2取整”（3）带整数和小数的二进制数转换为十进制数由方法一和方法二综合组成。251101例1：(13)10 = ( )2

13、1 363102222余数余数1011二进制数低低位二进制数高高位26例2：(0.6875)10 = ( )20. 6 8 7 52 3 7 5 01.27 5 020.5 01.20 1.整数整数1011二进制数高高位二进制数低低位27例2：(0.6875)10 = ( )20. 6 8 7 52 3 7 5 01.27 5 020.5 01.20 1.整数整数1011二进制数高高位二进制数低低位0.101128例3：(13.6875)10 =(13)10+(0.6875)10=(1101)2+(0.1011)2=(1101.1011)2例4：(101.101)2 =122 + 021 +1

14、20=4 + 0 + 1 + 0.5 + 0 + 0.125 = (5.625)10+ 12-1 + 02-2 +12-3293、计算机中采用二进制、计算机中采用二进制 数的优点数的优点（1）便于用电子器件模拟表示（2）节约设备（3）运算简单（4）可靠性高304、二进制与八进制、十六进制之间的相互转换、二进制与八进制、十六进制之间的相互转换(1) 二进制数转换成八进制数：以小数点为分界点，左右三位一节，不足三位以零补足三位。例(101101.01) 2=(101,101.010)=(55.2)8(2)八进制数转换成二进制数：将每位八进制数码以三位二进制数表示。例(76.42) 8=(11111

15、0.100010)2=(111110.10001)231(3)二进制数转换成十六进制数：以小数点为分界点，左右每四位一节，不足四位以零补足四位。(1111011011.100101011)2 = (11,1101,1011.1001,0101,1000)2 =(3DB.958)16(4)十六进制数转换成二进制数：将每位十六进制数码以四位二进制数表示。例(A3B.C) 16=(101000111011.1100)2= (101000111011.11)2325、计算机的各种编码、计算机的各种编码（1）字符编码-ASCII码（2）国家标准汉字编码GB231编码 GB231编码局部表 GB2312编

16、码总体布局336、计算机中带符号数的表示及运算、计算机中带符号数的表示及运算（1）原码 原码就是用最高位表示数的正、负号，0表示正，1表示负，而数值部分用最高位以后的若干位来表示。（2）补码 补码的取码原则是：正数的补码和其原码相同；负数的补码是它的原码除符号位外逐位取反（即0变1，1变0），最后在末位加1。（3）反码 原码变反码的规则为：正数的反码与原码相同；负数的反码是将它的原码除符号位外逐位取反。34原码、补码的几个例子原码、补码的几个例子十进制十进制 原码原码 补码补码 87 -87127-127 0 -0 010101110101011111010111101010010111111

17、101111111111111111000000100000000000000001000000000000000 采用补码来表示正、负整数时，+0 和-0 的取码是完全相同的，而原码对+0和-0 的取码是不相同的。35补码的加减法可用下列公式进行： X + Y 补 = X 补 + Y 补 X Y 补 = X 补 + Y 补 X 补 补= X 原36例：设X=44 Y=59 求X +Y = ？ XY = ？由 X 补 =0101100 Y 补=00111011 -Y 补=11000101 -Y 原=10111011故 X + Y 补 = X 补 + Y 补= 01100111得 X + Y =

18、 + 1100111 = ( + 103)10由 X Y 补 = X 补 + Y 补=11110001 X Y 原 = XY 补求补=10001111得 XY = -0001111 = (- 15)10377、数的定点表示和浮点表示、数的定点表示和浮点表示（1）数的定点表示：将计算机中的小数点的位置视为是固定不变的。 定点整数格式 定点小数格式范围：-2n-1 (2n-1) 和 1 (1 2-(n-1)38（2）数的浮点表示格式阶码是指数部分的值，表示幂次，其基数通常取2。X = + d 2+E例如 256.5 的浮点格式(32位)为：00001001010000000010000000000

19、000所以（256.5)10 = (0.1000000001)229阶码：7位数符尾数:23位阶符39这种32位浮点格式所能表示的数的范围是：最大正数：(1223)2127最小正数：212128 2129最大负数：212128 2129最小负数：(1223)2127也即： 2129|X| (1223)212740冯 诺依曼结构的基本组成输入设备内存储器输出设备外存储器控制器运算器数据信息控制信息处理结果运算命令输入命令输出命令存取命令 冯 诺依曼计算机的结构不仅依赖于控制器、运算器、存储器等物理设备，也依赖于计算机的指令与程序。存数取数二、电子计算机的软硬件系统及工作原理二、电子计算机的软硬件

20、系统及工作原理411、计算机硬件系统 计算机硬件系统是指组成计算机的所有电子机械装置的总称。（1）输入输出设备 把按一定形式表示的计算程序和数据送入计算机，再将计算机运算操作的结果转化为人或 其它设备能够接受和识别的信息形式。（2）存储器存放程序和数据。（3）运算器执行算术运算和逻辑运算（4）控制器指挥计算机中各部件按指令要求进行需要的操作。（5）总线计算机各部分之间进行信息传送的一组公共通道。422、计算机的工作原理、计算机的工作原理采用二进制形式表示数据或指令。将程序事先存入存储器中，使计算机在工作时能自动高速地从存储器中取出指令加以执行。由计算器、存储器、控制器、输入装置和输出装置五大基

21、本部件组成计算机系统，并且规定了这五部分的基本功能。（1）指令和程序指令：人对计算机发出的工作命令，命令计算机执行某种操作。程序：按照运算过程的要求将指令按顺序排列起来构成的一个指令序列。（2）存储程序和程序控制工作原理 把解决某一问题的程序和有关数据一起输入到存储器中按序保存起来，工作时只要给出该程序中第一条指令的存放地址，控制器就可在PC的引导下，按序取出该程序中的每一条指令，直到执行完程序中的所有指令时为止。指令的组成：操作码、操作数。433、计算机的软件系统、计算机的软件系统 软件的概念：电子计算机为解决某问题而编写的程序及运用数据处理系统所需的手续、规则、文件的总称。软件的分类：用用

22、户户语言处理程序数据库管理工具软件应用软件开发软件硬件维护工具软件装配程序调试程序汇编语言操作系统裸机1)、系统软件：充分利用计算机资源，便于使用、管理、操作维护计算机编制的程序的总称。2)、应用软件：为解决各类实际应用问题而编制的程序。44系统软件包括：A、操作系统是管理和控制计算机系统软、硬件资源的大型程序。B、语言处理程序主要有汇编程序、解释程序、编译程序。C、服务性程序指为了帮助用户使用与维护计算机，提供服务性手段而编制的一类程序。4、计算机软、硬件之间的相互关系、计算机软、硬件之间的相互关系（1）硬件是基础，软件依赖于硬件的存在而发生作用。（2）软件是硬件功能的扩充和完善。（3）硬件

23、和软件相互渗透，相互促进，并可以相互转化。45三、计算机语言的发展三、计算机语言的发展计算机语言的分类：1、机器语言是机器指令所构成的语言，每一条机器指令就是一条机器语言的语句。2、汇编语言特点：用助记符表示机器指令中的操作码，用符号或符号地址表示机器指令中的操作数或数的存放地址。执行汇编程序执行目标程序机器语言目标程序汇编语言源程序汇编过程示意图463、高级语言 用高级语言编写的源程序不能直接被计算机识别和执行，需要一个编译程序把高级语言源程序翻译成机器能直接识别和执行的目标程序。编译方式可分为：解释方式、编译方式解释方式示意图编译方式示意图解释程序执行结果高级语言源程序高级语言源程序目标程序执行结果执行编译程序计算