计算机基础课件PPT课件(PPT 85页)

1、第一章 计算机基础知识Nanjing University of Information Science & Technology, Dept. Computer Science 第1页，共85页。本章要求：了解计算机的发展、特点及用途;弄清计算机的主要组成部件及其功能; 了解计算机系统中数据、信息的表示形式 ; 掌握计算机中使用的数制及数制间的转换;第2页，共85页。主要内容1.1 计算机概论1.2 计算机系统的组成1.3 办公自动化概述1.4 计算机常用的数制及编码1.5 常见的信息编码第3页，共85页。计算机是一种能按照事先存储的程序，自动、高速进行大量数值计算和各种信息处理的现代化智能

2、电子装置。什么是计算机1.1 计算机概述第4页，共85页。1.1.1 计算机的发展概况第一台电子计算机（ENIAC）1946年2月由宾州大学研制成功第5页，共85页。第一台电子计算机（ENIAC）重达30吨占地250m2启动工耗150000瓦18000个电子管第6页，共85页。1.1.1 计算机的发展概况1第一代（1946年1958年）：电子管阶段 电子管第7页，共85页。1.1.1 计算机的发展概况2第二代（1959年1964年）：晶体管阶段 晶体管第8页，共85页。1.1.1 计算机的发展概况3、第三代（1965年1970年）：集成电路阶段 集成电路第9页，共85页。1.1.1 计算机的发

3、展概况4、第四代（1971年现在）：大规模/超大规模集成电路阶段 超大规模集成电路第10页，共85页。计算机发展的几个阶段时代年份器件软件应用一 46-58电子管机器语言汇编语言 科学计算二58-64晶体管高级语言数据处理工业控制 三64-71集成电路操作系统文字处理图形处理四71年迄今大规模集成电路数据库、网络等社会的各个领域第11页，共85页。1.1.2 计算机的特点高速运算能力计算精度高和可靠的判断能力具有记忆和逻辑判断能力具有自动控制能力第12页，共85页。1.1.3 计算机的应用（1）科学计算 （2）信息处理 （3）自动控制 （4）计算机辅助设计和辅助教学 （5）人工智能 （6）多媒

4、体技术的应用 第13页，共85页。（7）计算机网络的应用 （8）商务处理 （9）信息管理 （10）家用电器 第14页，共85页。1.1.4 计算机的发展方向未来的计算机以超大规模集成电路为基础，向巨型化（不是体积大，而是速度高、容量大、功能强）微型化（体积缩小、重量减轻）网络化（分散的计算机联成网）智能化（计算机将具有一定的“思维能力”）方向发展。第15页，共85页。CRAY- 计算机发展巨型化“巨型化”主要是指机器的性能运算速度等。运算速度可达每秒几百亿次运算的超级计算机 1975年世界上第一台超级计算机“Cray-I” 超级计算机应用： 天气预报、地震机理研究、 石油和地质勘探，卫星图像处

5、理等大量科学计算的高科技领域。第16页，共85页。计算机发展巨型化 中国超级计算机： 国防科技大学研制的 “银河1号”、 “银河2号”和“银河3号” 国家职能计算机中心推出的“曙光1000” 、“曙光200I”和“曙光3000”银河第17页，共85页。 计算机发展微型化计算机不再是单一的计算机器，而是一种信息机器，一种个人的信息机器。第18页，共85页。 计算机发展网络化计算机网络：计算机技术与通信技术结合的产物。计算机网络的发展动力：使用远程资源，共享程序、数据和信息资源，网络用户的通讯和合作。第19页，共85页。计算机发展网络化因特网的建立正在改变我们的世界，改变我们的生活。网络具有虚拟和

6、真实两种特性，网上聊天和网络游戏等具有虚拟特性，而网络通信、电子商务、网络资源共享则具有真实的特性。再过几年，我们就完全可以通过因特网购买生活必需品，交纳各种费用、教学、管理个人账务等等。第20页，共85页。 计算机发展智能化第一代机器人机械手（1962年出现）第二代机器人具有“感觉”的机器人第三代机器人装有启发式计算机的“智能机器人”Deepblue(“深蓝”）Garry Kasparov 返回第21页，共85页。1.4 计算机系统的组成计算机系统包括：硬件系统和软件系统。硬件：指构成计算机的物理设备，即具有输入、存储、计算、控制和输出功能的实体部分。软件：指系统中的程序以及开发、使用和维护

7、程序所需的所有文档的集合。第22页，共85页。输入设备：键盘、鼠标、扫描仪 输出设备：显示器、打印机 外 存：软、硬盘、光盘、闪存 网络设备：网卡、调制解调器等 计算机系统软件外部设备系统软件应用软件硬件运算器寄存器控制器主机内存CPU随机存储器(RAM)只读存储器(ROM)高速缓冲存储器 操作系统：Windows、Unix、Linux语言处理程序：C、Pascal、VB等 实用程序：诊断程序、排错程序等 办公软件包、数据库管理系统 计算机系统的组成 第23页，共85页。1.4.1 计算机硬件的基本结构计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五个基本部分组成。运算器控制器存储器输入设

8、备输出设备CPU第24页，共85页。John von Neumann冯诺依曼 冯诺依曼计算机。冯.诺依曼思想： 二进制计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五个基本部分组成 存储程序工作原理 第25页，共85页。1. 处理器处理器控制器运算器控制整个计算机所有部件的工作执行算术运算和逻辑运算图2-3 处理器组成第26页，共85页。2. 存储器存储器存储器通常分为内存储器和外存储器存放大量信息的外存储器信息交流中心内存储器存储器是计算机存储数据和程序的记忆单元集合，每个记忆单元由8位二进制位组成，可读写其中的数据。第27页，共85页。位字，字长位、字节、字及字长字节（8位）数据存储的

9、组织形式第28页，共85页。每个记忆单元由8位二进制位组成。1KB=210B=1024B1MB= 210KB= 1024KB1GB= 210MB= 1024MB1TB= 210GB= 1024GB字节BYTE7 6 5 4 3 2 1 0位Bit第29页，共85页。存储单元地址0000H0001H0002HFFFFH存储体结构图存储位存储单元（字节）存储体第30页，共85页。 内存储器的访问过程11101101110011011000110111101101111010011110110111101101111011011110110111101101111011011110110110001

10、1011100110110001101111011010000000100100011010001010110011110001001101010111100110111101111地址0001控制:写数据1000000010000000存储器的访问过程：向0001单元写数据第31页，共85页。3. 输入输出设备常用输入设备：键盘、鼠标、扫描仪、光笔、数字化仪等。常用输出设备：显示器、打印机、绘图仪等。第32页，共85页。1.4.2 微型计算机的软件微型计算机系统的软件分为系统软件和应用软件两类。系统软件一般包括操作系统、语言编译程序、数据库管理系统。应用软件是指计算机用户为某一特定应用而开发

11、的软件。例如文字处理软件、表格处理软件、绘图软件、财务软件、过程控制软件等。第33页，共85页。操作系统操作系统是最基本，最重要的系统软件。它负责管理计算机系统的全部软件资源和硬件资源，合理地组织计算机各部分协调工作，为用户提供操作和编程界面。 功能：处理机管理、存储器管理、设备管理、文件管理、作业管理。分类：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 。第34页，共85页。语言编译程序计算机语言（程序设计语言）：人和计算机交流信息使用的语言。分类：机器语言是一种用二进制代码“0”和“1”形式表示的，能被计算机直接识别和执行。汇编语言是一

12、种用助记符表示的面向机器的程序设计语言。机器不能直接识别和执行，必须由“汇编程序” (或汇编系统)翻译成机器语言程序才能运行。高级语言是一种比较接近自然语言和数学表达式的一种计算机程序设计语言。计算机不能识别和执行，要把用高级语言编写的源程序翻译成机器指令，通常有编译和解释两种方式。 第35页，共85页。数据库管理系统 数据库管理系统是有效地进行数据存储、共享和处理的工具。 应用范围：档案管理、财务管理、图书资料管理、仓库管理、人事管理等数据处理。 目前，微机系统常用的单机数据库管理系统有：DBASE、FoxBase、Visual FoxPro 等，适合于网络环境的大型数据库管理系统Sybas

13、e、Oracle、DB2、SQL Server 等。 第36页，共85页。联网及通信软件 网络技术飞速发展，出现了许多专门用于联网和网络管理的系统软件。 例如局域网操作系统Novell NetWare、Microsoft Windows NT；通信软件有Internet浏览器软件，如Netscape公司的Navigator、Microsoft公司的IE等。 第37页，共85页。应用软件应用软件是提供某种特定功能的软件，一般都运行在操作系统之上，由专业人员根据各种需要开发。 大部分软件均为应用软件，如杀毒软件，办公软件，学习软件，游戏软件等等。企业级的应用软件主要包括各类管理信息系统、新近出现的

14、ERP（企业资源计划）、CRM（客户关系管理）、SCM（供应链管理）系统和电子商务系统等。 返回第38页，共85页。1.5 办公自动化概述1.5.1 办公自动化的概念 办公自动化是利用先进的科学技术，不断地使人的一部分办公业务活动物化于人以外的各种设备中，并由这些设备与办公人员构成服务于某种目标的人机信息处理系统。 1.5.2 办公自动化系统的组成 办公自动化系统由办公自动化设备、办公自动化软件和办公人员三部分组成 。第39页，共85页。 办公自动化软件分类常用的办公软件有Microsoft公司的Microsoft office和金山公司的WPS Office。 （1） 文字处理软件 （2）表

15、格处理软件 （3）实时控制软件 （4）演示软件 （5）网页制作软件 （6）桌面出版软件 第40页，共85页。1.2 计算机常用的数制及编码计算机只认识“0”和“1”，任何信息必须转换成二进制形式数据后才能由计算机进行处理、存储和传输。数制（计数制）指用一组固定的符号和统一的规则来表示数值的方法。编码是采用少量的基本符号，选用一定的组合原则，以表示大量复杂多样的信息的技术。第41页，共85页。1.2.1 二进制数二进制数的特点：最多只有两个不同的数字符号，即 0 和 1 。逢二进一。 (基数为二，逢二进一，借一为二。)二进制优点：0，1两个状态易物理实现；运算规则简单。算术运算与逻辑运算容易沟通

16、。第42页，共85页。THANK YOUSUCCESS2022/7/2143可编辑第43页，共85页。1.2.2 二进制与其它数制进位计数制的三要素：数位：数码在一个数中所处的位置。基数：每个数位上所能使用的数码的个数。位权：处在某一位上的“1”所表示的数值的大小。678.34=6102+7101+8100 +310-1+410-2数码基数权第44页，共85页。进位计数制十进制(101.1)10110201011100110-1二进制(101.1)212202112012-1 (5.5) 10八进制(101.1)818208118018-1 (65.125)10十六进制 (101.1)1611

17、6201611160116-1 (257.625)10第45页，共85页。二进制数与其它数制的对照表二进制 十进制 八进制 十六进制0000 0 0 00001 1 1 10010 2 2 20011 3 3 30100 4 4 40101 5 5 50110 6 6 60111 7 7 71000 8 10 81001 9 11 91010 10 12 A1011 11 13 B1100 12 14 C1101 13 15 D1110 14 16 E1111 15 17 F 第46页，共85页。1.2.3 不同进制数之间的转换二进制八进制十进制十六进制第47页，共85页。1.2.3 不同进制

18、数之间的转换二进制八进制十进制十六进制第48页，共85页。十进制整数转换为二进制整数规则：除二取余，直到商为零为止，倒排。例：将十进制数86转化为二进制 2 | 86 0 2 | 43 1 2 | 21 1 2 | 10 0 2 | 5 1 2 | 2 0 2 | 1 1 0所以,(86)10=(1010110)2第49页，共85页。规则：乘二取整，直到小数部分为零或给定的精度为止，顺排。 例：将十进制数0.875转化为二进制数 0.875 2 1.75 0.75 2 1.5 0.5 2 1.0 所以(0.875)10=(0.111)2 十进制小数转换为二进制小数第50页，共85页。例： (1

19、999.8)10=1103+9 102+9 101+9 100+8 10-1“权”(1101.1)2=123+1 22+0 21+1 20+1 2-1 =（8+4+1+0.5）10 =（13.5）10 二进制数转换为十进制数规则：按“权”展开，求和。第51页，共85页。二进制转换为八进制方法三合一法整数部分：自右向左，三个一组，不够补零，每组对应一个八进制数码。小数部分：自左向右，三个一组，不够补零，每组对应一个八进制数码。例如：将（10100101.10111）2 转换成八进制数。 （10100101.10111）2 = (010 100 101 .101 110)2 =（ 2 4 5. 5

20、 6）8 第52页，共85页。方法一分为三法 八进制 0 1 2 3 4 5 6 7 二进制 000 001 010 011 100 101 110 111 例如：将（207.54）8转换成二进制： 2 0 7. 5 4 010 000 111.101 100 所以， （207.54）8=（010000111.101100）2 =（10000111.1011）2八进制转换为二进制第53页，共85页。二进制转换为十六进制方法四合一法整数部分：自右向左，四个一组，不够补零，每组对应一个十六进制数码。小数部分：自左向右，四个一组，不够补零，每组对应一个十六进制数码。例： (11001111.0111

21、1)2 = (1100 1111 .0111 1000)2 = ( C F . 7 8)16第54页，共85页。十六进制转换成二进制方法一分为四法十六进制 0 1 2 3 4 5 6 7二进制 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111十六进制 8 9 A B C D E F二进制 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111例如（1E4.2A）16=（0001 1110 0100. 0010 1010） 2 =（111100100.0010101） 2第55页，共85页。1.2.4 二进制数在计算机内的表示（1）整数的表示

22、 计算机中整数一般用定点数表示。定点数指小数点在数中有固定的位置。整数(不带符号的整数)8位：0255，16位：065535带符号整数 符号位（0：正；1：负）最高位为符号位（原码表示法）8位：-128127，16位：-32768+32767第56页，共85页。实数的表示 0 100101 0 11数符 尾数 阶符 阶码计算机中实数一般用浮点数表示。浮点数指小数点在数中位置不固定。一个浮点数由阶码（指数）和尾数两部分组成。阶码：尾数中的小数点应当向左或向右移动的位数。尾数：表示数值的有效数字，其小数点约定在数符和尾数之间。例：100.101=2+30.100101第57页，共85页。1.2.5

23、 计算机中信息的表示在计算机中把符号位和数值一起数码化来表示相应的真值，此编码称为机器码。有原码、反码、补码等方法。第58页，共85页。数据在计算机中的表示方式即：+77 0 1001101机器数01001101+77 符号位真值机器数/真值第59页，共85页。计算机中信息的表示原码：将整数化为二进制数，符号位置0（正数）或1（负数）负数的反码：符号位为1，绝对值部分与原码相反。负数的补码表示：符号位也是“1”，其余为反码的最低位加“1”。第60页，共85页。原码表示法 原码的最高位为符号位；其余的位是真值X的绝对值。定点小数的原码 X原=X 1X 01-X=1+|X| 0 X-1定点整数的原

24、码 X原=X 2nX 02n-X=2n+|X| 0 X-2n例+0.1001 原0.1001；-0.1001 原1.1001例 x = -1011101 原 = 11011101 第61页，共85页。原码表示法1. 原码：用最高位表示符号位，符号位为0，则表示正数；符号位为1，则表示负数。十 进 制二进制真值原 码87101011101010111-87-101011111010111127111111101111111-127-1111111111111110000000000000000-0-000000010000000第62页，共85页。反码表示法正数的反码同原码；负数的反码是将该负数

25、的原码符号位不变，其他位取反。 例：X=-1101001 则-X原=01101001 X反=10010110 第63页，共85页。反码表示法 反码：原码变反码规则为：正数的反码和其原码形式相同，负数的反码是将符号位除外，其他各位逐位取反。 二进制真值原 码反 码+10101110101011101010111-10101111101011110101000第64页，共85页。补码表示法正整数的补码与原码相同；负数的补码等于其反码末位加1。 例：X=-0.1011 则 X反= 1.0100 X补= 1.0101 X=-1011000 则 X反= 10100111 X补= 10101000 第65

26、页，共85页。补码表示法3. 补码：正数的补码和其原码形式相同，负数的补码是将它的原码除符号位以外逐位取反(即0变为1，1变为0)，最后在末位加1。 十 进 制二进制真值原 码补 码86+10101100101011001010110-86-10101101101011010101010127+11111110111111101111111-127-1111111111111111000000115+00011110000111100001111-15-00011111000111111110001第66页，共85页。原码、反码、补码（续） 注意：-0与+0在补码表示法中相同，而在原码、反码表

27、示却不同。相同位数的二进制补码，表示的范围比原码、反码多一个。正数的原码、反码、补码都相等，即表示方法只有一种。第67页，共85页。101100101100110110110011带符号的机器数-77 原码反码补码数据在计算机中的表示方式返回第68页，共85页。1.3 常见的信息编码十进制数的编码与表示西文信息的编码与表示中文信息的编码与表示第69页，共85页。1.3.1 BCD码(二 - 十进制编码）BCD(Binary Code Decimal)码是用若干个二进制表示一个十进制数的编码， BCD码有多种编码方法，常用的有8421码。8421码是将十进制数码09中的每个数分别用4位二进制编码

28、表示，对于多位数，只须将它的每一位数字用8421码直接列出即可。 例如，十进制数转换成BCD码如下：(1209.56)10 (0001 0010 0000 1001.0101 0110 )BCD第70页，共85页。1.3.1 十进制数的编码与表示十进制数8421码十进制数8421码00000100001 000010001110001 000120010120001 001030011130001 001140100140001 010050101150001 010160110160001 011070111170001 011181000180001 100091001190001 100

29、1第71页，共85页。1.3.2西文信息的编码与表示字符编码(Character Code)就是用二进制编码来表示字母、数字以及专门的符号。目前计算机中普遍采用的是ASCII(American Standard Code for Information Interchange)码，即美国信息交换标准代码。 第72页，共85页。西文信息的编码与表示 数字二进制数 字符 二进制编码 字符编码：每个字符对应一个整数值字符编码标准： ASCII码：美国标准信息交换代码(American Standard Code for Information Interchange)规定：字节(位)最高位为,位给出

30、128个编码。b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b00 0 0 1 0 1 0 1第73页，共85页。ASCII码编码字符或动作对应十进制数0111101=611000001A651100001a970001010换行100000111响铃70001101回车13128种字符：95个可见字符，33个控制字符;制码 第74页，共85页。1.3.3 汉字编码汉字也是字符，是中文的基本组成单位。汉字数量大(目前汉字的总数已超过6万个)、字形复杂、异体字多、同音字多。汉字信息的处理相对较复杂，汉字信息的处理一般包括汉字的编码、输入、输出、存储、处理与传输。第75页，共85页。汉字信息处理的工作

31、过程第76页，共85页。汉字编码输入码数码：由数字组成的编码，代码和汉字一一对应，无重码，但编码规则较难记忆，如区位码。音码：用汉字拼音字母组成的编码，容易学，但重码多，输入速度不高，如拼音码等。形码：把汉字的基本构件偏旁、部首和字根等分类，和不同的键相对应，如五笔字型码、表形码、首尾码等。音形码：根据汉字的读音并兼顾汉字字型而设计的编码，如自然码、声韵部形码、快速输入码等。第77页，共85页。汉字编码汉字国标码汉字字符集与编码1981年，GB2312-80国家标准，其字符及编码称为国标码又叫国际交换码。GB2312字符集的构成：一级常用汉字3755个，按汉语拼音排列二级常用汉字3008个，按偏旁