大学计算机基础-第1章

1、经济信息工程学院经济信息工程学院 西南财经大学 大学计算机基础计算机基础知识西南财经大学 大学计算机基础课 1 2 3 1西南财经大学 大学计算机基础课1时代的要求哈佛商业评论(2003年5月)刊出Nicolas Carr “IT Doesn t Matter”的评论文章，在全球IT界及商业管理界引起轩然大波。p 21世纪是一个信息化的世纪；p 和火车，电力一样，计算机与IT已成为工作生活学习之必需品。,2培养信息能力和信息素养大学信息技术教育是培养信息化社会需求人才不可或缺的途径，其目标是培养学生的信息能力和信息素养；信息能力是对各种信息技术的理解和活用能力，即对信息的获取、分析、加工、处理

2、、创造的理解和活用能力信息素养是一个与信息的获取、理解、评价、交流、应用、生成密切相关的技能、观念、态度和经验的统一体3解决生活学习实际问题具有IT基础知识背景可以为我们在生活和学习中遇到的问题提供解决办法；为什么诺贝尔奖中没有设立计算机奖项？为什么我买到的500G硬盘显示实际容量只有470G？为什么安装的是8GB的内存，可我的Windows系统只能识别3.25GB？为什么同样输入一个“？”,英文和中文输入时所占的字符长度不同？ 2西南财经大学 大学计算机基础课p 电子计算机(Electronic Computer)，俗称电脑,是一种根据一系列指令来对数据进行处理的机器。p 1946年美国宾夕

3、法尼亚大学研制的正式交付使用的ENIAC，标志着第一台电子计算机的诞生。（1）第一代：电子管计算机（19461958年）体积较大，运算速度较低，计算机每秒工作的频率只有几千到几万次，存储容量只有四千个字节，存储容量不大，而且价格昂贵。这一代计算机主要用于科学计算，只在重要部门或科学研究部门使用。（2）第二代：晶体管计算机（19591964年）速度提高了，体积为原来的几十分之一，耗电减少，可靠性提高，性能比第一代计算机有很大的提高。不仅用于科学计算，还用于数据处理和事务处理及工业控制。（3）第三代：中小规模集成电路计算机（1965-1970年） 以中、小规模集成电路为电子器件，体积更小型化、耗电

4、量更少、可靠性更高，性能又有了很大的提高，不仅用于科学计算，还用于文字处理、企业管理、自动控制等领域，出现了计算机技术与通信技术相结合的信息管理系统，可用于生产管理、交通管理、情报检索等领域。 （4）第四代：大规模及超大规模集成电路计算机（1971年-现在） 计算机的逻辑元件和主存储器都采用大规模集成电路（LSI）和超大规模集成电路（VLSI）为主要电子器件。（1）巨型化：高速、大储量（2）微型化：存储器、通道处理机、高速运算部件、图形卡、声卡的集成（3）多媒体化：以数字技术为核心的图像、声音与计算机、通信等融为一体（4）网络化：在一定的地理区域内，将分布在不同地点的不同机型的计算机和专门的外

5、部设备由通信线路互联在一起，组成一个规模大、功能强的网络系统，在网络软件的协助下，籍以共享信息、共享软硬件和数据资源。（5）智能化：计算机模拟人的感觉、行为、思维过程的机理 1. 计算机的特点（1）运算速度快 （2）计算精度高（3）存储容量大 （4）应用领域广泛（5）超强 “记忆”力和逻辑判断力（6）能够按照程序自动执行的能力2. 冯诺依曼结构的基本思想（1）计算机由五部分组成：运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备；（2）内部采用二进制；（3）存储程序控制存储程序：即把程序和处理问题所需要的数据均以二进制编码形式预先按一定顺序存放到计算机的存储器里。冯诺依曼结构的基本思想p 计算机由五部

6、分组成：运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备；p 内部采用二进制现在的计算机模型 输入设备内存储器运算器控制器程序和数据取数结果存数取指令存取命令运算命令输入命令输出设备输出命令计算机硬件指系统中可以触摸到的设备实体，即构成计算机的有形的物理设备，是计算机工作的基础。（1）计算机由运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备组成。（2）计算机内部采用二进制来表示指令和数据。每条指令一般具有一个操作码和一个地址码。其中操作码表示运算性质，地址码指出操作数在储存中的地址。（3）计算机采用存储程序的方式工作。将编写好的内容储存在内存中，然后启动计算机工作。它能自动逐条取出指令和执行指令。1运算器

7、运算器又称算术逻辑部件（ALU，Arithmetic Logic Unit）。它由算术逻辑运算部件（ALU）、移位器和一些暂存数据的寄存器组成，运算器是进行算术运算和逻辑运算的部件。算术运算是按照算术规则进行的运算，如加、减、乘、除等。逻辑运算是指非算术的运算，如与、或、非、异或、比较、移位等。2控制器 控制器主要由程序计数器、指令寄存器、指令译码器和操作控制器等部件组成。它是分析和执行指令的部件，是计算机的神经中枢和指挥中心，负责从存储器中读取程序指令并进行分析，然后按时间先后顺序向计算机的各部件发出相应的控制信号，以协调、控制输入输出操作和对内存的访问。（1） CPU 运算器、控制器和存储

8、器组成了计算机的主机。人们将运算器和控制器做在一个半导体芯片上，称为中央处理器或微处理器，英文缩写CPU。（2） CPU的类型早期的各种类型CPU (8088,80286,80386DX，80486DX)。 3. 存储器存储器是存储各种信息（如程序和数据等）的部件或装置。存储器分为主存储器（或称内存储器，简称内存）和辅助存储器（或称外存储器，简称外存）。4输入设备 输入设备是用来把计算机外部的程序、数据等信息送入到计算机内部的设备。常用的输入设备有键盘、鼠标、光笔、扫描仪、数字化仪、麦克风等。5输出设备负责将计算机的内部信息传递出来（称为输出），或在屏幕上显示，或在打印机上打印，或在外部存储器

9、上存放。常用的输出设备有显示器和打印机等。计算机软件指在硬件设备上运行的各种程序和文档。1系统软件系统软件是指负责管理、监控和维护计算机硬件和软件资源的一种软件。系统软件用于发挥和扩大计算机的功能及用途，提高计算机的工作效率，方便用户的使用。系统软件主要包括操作系统、程序设计语言及其处理程序、数据库管理系统、系统服务程序以及故障诊断程序、调试程序、编辑程序等工具软件。2应用软件 应用软件是指利用计算机和系统软件为解决各种实际问题而编制的程序。常见的应用软件有科学计算程序、图形与图像处理软件、自动控制程序、情报检索系统、工资管理程序、人事管理程序、财务管理程序以及计算机辅助设计与制造、辅助教学软

10、件等。3程序设计语言及其处理程序（1）机器语言机器语言的每一条指令都是由0和1组成的二进制代码序列。机器语言是最底层的面向机器硬件的计算机语言，用机器语言编写的程序不需要任何翻译和解释就能被计算机直接执行。优点是：程序可被机器直接执行，不需任何翻译，程序执行效率高；其缺点是：由于机器指令数目太多，且都是二进制代码，所以用机器语言编写的程序难于辨认、难于记忆、难于调试、难于修改，不易移植。（2）汇编语言汇编语言实质上是符号化了的机器语言。因为汇编语言是符号化了的机器语言，所以也是面向机器的语言，对硬件依赖性大，不同微处理器其指令系统不一样，所配备的汇编语言也不一样，故汇编语言程序也难于移植。虽然

11、汇编语言相对于机器语言在程序的编写、修改、阅读等方面有了大的进步，运行效率仍较高，但由于机器指令繁多，掌握起来仍较困难。（3）高级语言机器语言和汇编语言都是面向机器的语言，而高级语言则是面向问题的语言。高级语言与具体的计算机硬件无关，其表达方式接近于人们对求解过程或问题的描述方法，容易理解、掌握和记忆。用高级语言编写的程序的通用性和可移植性好。用高级语言编写的程序通常称为源程序。计算机不能直接执行源程序。用高级语言编写的源程序必须被翻译成二进制代码组成的机器语言后，计算机才能执行。高级语言源程序有编译和解释这两种执行方式。（4）数据库管理系统数据库管理系统（DBMS）是计算机数据处理发展到高级

12、阶段而出现的专门对数据进行集中处理的系统软件，负责数据库的定义、建立、操作、管理和维护，其任务之一就是在保证数据完全可靠的同时提高数据库应用时的简明性和方便性。1操作系统的功能系统软件中最重要的一种软件是操作系统。它负责控制和管理计算机系统的各种硬件和软件资源，合理地组织计算机系统的工作流程，提供用户与操作系统之间的软件接口。操作系统的主要功能如下： 进程管理（即处理机管理） 存储管理 文件管理 设备管理 作业管理操作系统可以使系统资源得到有效的利用，为应用软件的运行提供支撑环境。操作系统是最底层的系统软件，是计算机软件的核心和基础。2操作系统的分类为了适应不同用户的需求，操作系统有不同的类型

13、。目前，操作系统的主要类型有单用户操作系统、批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统、网络操作系统、分布式操作系统等6种类型。3微型计算机常用的操作系统微型计算机中先后使用的操作系统主要有DOS、Windows 98、Windows 2000、Windows NT、Windows XP、Windows Vista、Windows 7以及Windows 8等。微型计算机还可安装使用Unix和Linux等操作系统。微型计算机的硬件配置一台微型计算机的硬件系统主要由中央处理器、主板、机箱、存储器、输入设备和输出设备组成。1中央处理器CPU CPU 主要由运算器和控制器组成，是微型计算机硬件系统中的

14、核心部件。CPU处理数据速度的快慢，直接影响到整台计算机性能的发挥。计算机所发生的全部动作都受CPU的控制，CPU品质的高低通常决定了一台计算机的档次。 CPU性能的主要参数包括内核数量、运行频率、缓存、接口方式、工作电压等。2主板主板是用来承载CPU、内存、扩展卡等部件的基础平台，同时担负各种计算机部件之间的通讯、控制和传输任务。主板起着硬件资源调度中心的作用。影响整个计算机硬件系统的稳定性、兼容性及性能。3内存储器内存储器简称内存，内存能与CPU直接交换信息，内存分为随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM）两部分。RAM（Random Access Memory）的存储单元可以进行读写操

15、作。目前有静态随机存储器（SRAM）和动态随机存储器（DRAM）。SRAM的读写速度快，但价格高昂，主要用于高速缓存存储器（Cache）。DRAM相对于SRAM而言，读写速度较慢，价格较低廉，因而用做大容量存储器。ROM （Read Only Memory）是一种只能读不能写的存储器，其中的信息被永久地写入，不受断电的影响，即使在关掉计算机的电源后，ROM中的信息也不会丢失。微型计算机的软件配置裸机不能完成任何任务，必须安装软件，通过软件与硬件的有机结合，才能够发挥计算机的功能。在选择安装软件时应该注意以下原则：（1）安装必须的、常用的软件。软件间有可能相互影响，安装太多的软件会降低计算机系统

16、运行速度，有的软件甚至会无法运行。对临时使用的软件可以用的时候安装，用完后卸载。（2）不求最新、最好，但求实用且与硬件相匹配版本的软件。一般而言，更高版本的软件功能更多、更强。但软件对硬件的要求也更高。对具有相同功能的软件，通常选择熟悉的。一般情况下，如果没有感觉到软件不能满足需要，不要不断地更换软件和升级版本。l 互联网发展趋势的主要特征 未来Internet的发展趋势包括以下几个方面： （1）全球化 （2）虚拟现实 （3）带宽 （4）无线 （5）网格 （6）集成 （7）无处不在的宽带和无线网络l 普适计算l 网格计算l 云计算l 物联网1科学计算（或数值计算）科学计算又称为数值计算，指用于

17、科学技术和工程设计的数学问题的计算。例如同步通讯卫星的发射、卫星轨道计算、天气预报等。2信息处理利用计算机，可以对任何形式的数据（包括文字、数字、图形、图像、声音等）进行加工和处理，例如文字处理、图形处理、图像处理和信号处理等。信息处理是目前计算机应用最为广泛的领域。3办公自动化办公自动化（Office Automation，OA）主要表现即是“无纸办公”。现代的OA系统通过Internet/Intranet平台，为企业员工提供信息共享和交换。4生产自动化生产自动化PA（Production Automation）是计算机在现代生产中的应用。现介绍其中三个应用领域。（1）实时控制，实时控制又称

18、为过程控制，指实时采集、检测数据并进行加工后，按最佳值对控制对象进行控制。（2）计算机辅助设计与计算机辅助制造计算机辅助设计CAD（Computer Aided Design）是利用计算机提高设计工作的自动化程度和质量的一门技术。计算机辅助制造CAM（Computer Aided Manufacturing）是指利用计算机来进行生产规划、管理和控制产品制造的过程。CAD/CAM技术推动了几乎一切领域的设计革命，广泛地影响到机械、电子、化工、航天、建筑等行业。（3）计算机辅助测试CAT（Computer Aided Testing）是指利用计算机辅助进行产品测试。5人工智能与神经网络计算机技术人

19、工智能是是探索和模拟人的感觉和思维过程的科学，是控制论、计算机科学、仿真技术、心理学等综合起来的一门计算机理论学科。神经网络计算技术要解决人工感觉（包括计算机视觉与听觉等），带有大量需要互相协调动作的智能化机器人以及在较复杂情况下各种因素互相冲突和非规则性的决策问题等。6在人类生活中的应用随着网络建设的进一步完善，计算机越来越成为人类生活的必需品。主要用于人们的通讯、新闻、电子商务、影视娱乐、信息查询等。在教育领域，除计算机辅助教学外，计算机远程教育发展非常快，已经发展为一种重要的教学形式。在商业领域，电子商务早已进入实际应用。电子商务是利用开放的网络系统进行的各项商务活动。如电子数据交换（E

20、DI） 3计算机中信息的表示西南财经大学 大学计算机基础课1. 数据 存储在某种媒体上可以鉴别的符号资料。 “符号”指数字、文字、字母和其他特殊符号，以及图形、图像、动画、影像、声音等。 2. 信息 是人们从事工业、农业、商业等活动中涉及的数字、符号、文字、图形、图像等的总称。3. 数据和信息的关系 信息是有用的、经过加工的有用的数据。数据是描述客观事实、概念的一组文字、数字或符号等，是信息的素材、载体和表达形式。信息是从数据中加工、提炼出来的，用于帮助人们正确决策的有用数据，它的表达形式是数据。p 日常生活中，人们最熟悉的是十进制，在计算机中，会接触到二进制、八进制、十进制和十六进制，其共同

21、之处都是进位计数。p 进位计数，就是在该进位数制中，可以使用的数字符号个数。R进制能用到的数字符号个数为R个，即0、1、2、R-1。p 计算机中常用到二、八、十和十六进制，基本符号集如下表所示。进制计数原则基本符号二进制逢2进10，1八进制逢8进10，1，2，3，4，5，6，7十进制逢10进10，1，2，3，4，5，6，7，8，9十六进制 逢16进10，1，2，3，4，5，6，7，8，9，A，B，C，D，E，F十进制数转换成二进制数十进制整数转换成二进制整数的规则是“除2取余”，即：将十进制数除以2，得到一个商数和余数；再将其商数除以2，又得到一个商数和余数；以此类推，直到商数等于零为止。【例

22、】将十进制整数56转换成二进制数2222220余数为0余数为0余数为0余数为1余数为1余数为1商数为0，转换结束二进制最低位二进制最高位倒序取余1562814731十进制数转换成八进制数十进制整数转换成八进制数与转换成二进制数的方法相似，但采用的规则是“除八取余”。【例】将十进制数59转换成八进制数2880余数为3余数为7商数为0，转换结束597八进制最低位八进制最高位倒序取余十进制数转换成十六进制数十进制整数转换成十六进制整数的规则是“除16取余”。在十六进制数中，用A表示10，B表示11，C表示12，D表示13，E表示14，F表示15。【例】将十进制数89转换成十六进制数316160余数为

23、9余数为5商数为0，转换结束895十六进制最低位十六进制最高位倒序取余 二进制数转换成十进制数二进制数转换成十进制数的规则是各数位乘以2的n-1次方，所得结果进行相加。【例】将二进制数1111100转换成十进制数。(1 1 1 1 1 0 0)212612512412312202102064+32+16+8+4(124)10420212526242322二进制数转换成八进制数将一个二进制数转换为八进制数的方法：将二进制数从右向左每三位分成一组，每一组代表一个07之间的数，下表表示二进制数与八进制数的对应关系二进制八进制00000011010201131004101511061117【例】将二进

24、制数110100转换成八进制数 110，100564二进制数转换成十六进制数将一个二进制数转换为十六进制数的方法是将二进制数从右向左每四位分成一组，每一组代表一个09、A、B、C、D、E、F之间的数。下表列出了二进制数与十六进制数的对应关系。二进制十六进制二进制十六进制00000100080001110019001021010100011310111101004110012010151101130110611101401117111115【例】将二进制数111010011转换成十六进制数 0001，1101，00116 1 D 3 八进制和十六进制数转换成十进制数【例】将八进制数413转换成十

25、进制数。 将八进制数413转换成十进制数的方法如下： (413)848218138025683(267)10 八进制数413的十进制数为267。【例】 将十六进制数1A8F转换成十进制数。 将十六进制数1A8F转换成十进制数的方法如下： (1A8F)16116310162816115160(6799)10 十六进制数1A8F的十进制数为6799。71二进制数的加法运算根据“逢二进一、高位进位”规则2二进制数的减法运算根据“高位借位、借一有二”的规则3二进制数的乘法法运算00=0； 01=0； 10=0； 11=14二进制数的除法运算00=0； 01=0； 11=15逻辑“或”运算 符号 “”或“OR”表示。两个参与运算的数中有一个数为1，则运算结果为1，都为0结果为0 6逻辑与运算 符号或“ AND”表示。两个参与运算的数中有一个数为0，则运算结果为0，都为1结果为1 7