进位计数制课件

第1章

计算机基础知识北京科技大学天津学院计算机教研室1第1章

计算机基础知识北京科技大学天津学院1本章内容1.1计算机概述1.2计算机系统的组成1.3计算机中的数据1.4计算机安全2本章内容1.1计算机概述2什么是计算机计算机是一种能快速、高效地按照指令对各种信息进行存储和处理的电子设备。具有以下几个特征：

⑴运算速度快 ⑵计算精度高 ⑶可靠性高

⑷具有记忆能力和逻辑判断能力

⑸程序运行自动化等3什么是计算机计算机是一种能快速、高效地按照指令对各种信息进行1.1.1计算机的发展占地160平方米重达30吨使用近18,000个电子管ENIAC（ElectronicNumericalIntegratorAndCalculator）即“埃尼阿克”,电子数值积分计算机美国宾夕法尼亚大学的技术人员于1946年2月14日研发成功运算速度达到每秒钟5000次加法标志信息时代的到来缺点：无法存储程序电子管太多经常出现故障41.1.1计算机的发展占地160平方米ENIAC（El第一台现代意义的通用计算机

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EDVAC冯·诺依曼在长达101页的“关于EDVAC的报告草案”的总结报告，提出：

(1)5个组成部分：运算器;控制器;存储器;输入装置;输出装置(2)采用二进制(3)“存储程序”和“程序控制”结合的原理计算机之父--冯·诺伊曼离散变量自动电子计算机5第一台现代意义的通用计算机--EDVAC冯·诺依曼在长达1.1.1计算机的发展电子管晶体管集成电路大规模集成电路第一代19世纪四五十年代存储器磁鼓、纸带、卡片磁盘、磁带半导体存储器高集成度半导体存储器性能几千次~几万次/秒存储几千个字节几十万次/秒存储几十万字节几十万~几百万次/秒存储达到“兆字节”几百万次~上亿次/秒大容量存储应用使用机器语言和汇编语言高级语言：FORTRAN、COBOL等软件技术大发展操作系统走向成熟面向用户的应用软件出现数据库技术分布式系统技术应用软件成为产业第二代19世纪五六十年代第三代19世纪六七十年代第四代19世纪六七十年代以来61.1.1计算机的发展电子管晶体管集成电路大规模集成电路第71.1.2计算机的特点计算机是一种可以进行自动控制、具有记忆功能的现代化计算工具和信息处理工具。具有以下几个特征： ⑴运算速度快 ⑵计算精度高⑶记忆能力强（存储容量大） ⑷可靠性高

⑸工作全自动（存储程序控制）、通用性强771.1.2计算机的特点计算机是一种可以进行自动控制、具有81.1.3计算机的分类按照处理数据分类数字计算机、模拟计算机按照使用范围分类专用计算机、通用计算机按照性能分类巨型机、大型机、小型机、工作站、微型机（PC）881.1.3计算机的分类按照处理数据分类89科学计算数据处理（信息处理）：MIS，OA等自动控制计算机辅助系统：CAD，CAM等人工智能多媒体应用：CAI计算机网络1.1.4计算机的应用99科学计算1.1.4计算机的应用91.2计算机系统的组成硬件:是计算机中“看得见”、“摸的着”的所有物理设备软件:是用来指挥计算机运算的各种程序的总和

两者协同工作，缺一不可计算机系统=硬件系统+软件系统硬件系统软件系统101.2计算机系统的组成硬件:是计算机中“看得见”、“摸的着控制器担负着对程序的每一条指令进行分析、判断，发出各种控制信号，使计算机的有关设备实现协调工作的任务，它是整个计算机的指挥中心。运算器负责计算机中的各类运算，如加、减、乘、除四则运算；与、或、非、比较等逻辑运算；还能进行代码的传送、移位等操作。1、硬件系统数据流控制流控制器+运算器=CPU输入设备存储器输出设备控制器运算器11控制器担负着对程序的每一条指令进行分析、判断，发出各种控制信存储器是电子计算机的“记忆”装置，用来存放原始数据、中间结果、最终计算结果和程序等。存储器是由若干个单元组成的，每个单元依次给予一个编号，这就是地址每个单元只可以存储一个二进制信息(即0或1)，这样的单元就叫做位，也叫比特位8位(bit)=1字节(Byte)1KB=1024B1MB=1024KB1GB=1024MB1、硬件系统字节是存储器的基本单位一个英文字母存储占多少字节？一个汉字？什么叫字长？12存储器是电子计算机的“记忆”装置，用来存放原始数据、中间结果存储器分为内存储器和外存储器简称为内存与外存。两者主要区别ROM、RAM、Cache和CMOS内存外存磁表面存储器{磁盘（计算机中的硬盘）、磁带、移动硬盘}；光介质存储器{CD、DVD等}；半导体存储器{优盘}13存储器分为内存储器和外存储器13输入设备用来向计算机输入人们编写的程序和数据，可分为字符输入设备、图形输入设备和声音输入设备等。有键盘、鼠标、扫描仪等。1、硬件系统14输入设备1、硬件系统14输出设备向用户报告计算机的运算结果或工作状态，它把存储在计算机中的二进制数据转换成人们需要的各种形式的信号。常用的输出设备有显示器、打印机、音箱等。

打印机液晶（LED）显示器CRT显示器1、硬件系统15输出设备打印机液晶（LED2、计算机的工作原理输入设备存储器输出设备控制器运算器162、计算机的工作原理输入设备存储器输出设备控制器运算器163、微机的硬件组成微机输入设备主机输出设备CPU内存储器外存储器主板输入输出接口电路、电源系统两个组成部分两个技术指标173、微机的硬件组成微输入设备主机输出设备CPU内存储器外存储AMD公司的CPUIntel公司的CPU还有Cyrix公司CPU18AMD公司的CPUIntel公司的CPU还有Cyrix公司C随机读写存储器RAM存放运算器正在处理和待处理的数据、程序和运算结果。程序和数据信息必须调入内存后才能被CPU处理。特点：断电后信息会消失内存19随机读写存储器RAM内存19只读存储器ROM特点：断电信息不丢失掩膜ROM：存放由厂家预先写入的程序和数据，用于启动计算机与控制计算机的工作方式，如BIOS信息等。用户只能读取这些信息，而不能修改这些信息，ROM一般固化在主板上。PROMEPROMEEPROM内存20只读存储器ROM内存20高速缓冲存储器CacheCache是介于CPU和内存之间的一种可高速存取信息的芯片，用于解决CPU速度快而内存速度慢的矛盾问题。CMOS安装在主板上，存放计算机当前配置信息内存CPUCacheRAM21高速缓冲存储器Cache内存CPUCacheRAM21外存磁表面存储器光介质存储器{CD、DVD等}半导体存储器{优盘}磁盘（硬盘）磁带移动硬盘22外存磁表面存储器磁盘（硬盘）22磁盘分为：硬磁盘和软磁盘，简称硬盘和软盘。存取数据都是通过磁盘驱动器对盘片进行读写来实现的。存数据叫做写磁盘，取数据叫做读磁盘。软驱的盘符命名为A。外存——磁介质存储器23磁盘分为：硬磁盘和软磁盘，简称硬盘和软盘。外存——磁介质存光盘即CD-ROM，是目前常用的一种存储介质，全称为“只读光盘存储器”。一片光盘可存储600多MB的信息。光驱的盘符一般紧跟硬盘的盘符。例如，某计算机硬盘已占用“C”、“D”两个盘符，则光驱符号一般是E。光驱的盘符外存——光介质存储器光盘驱动器24光盘即CD-ROM，是目前常用的一种存储介质，全称为“只读光DVD——数字通用光盘。它利用MPEG2的压缩技术来存储影像，集计算机技术、光学记录技术和影视技术等于一体的存储媒体。其优点主要基于以下几个方面:容量很大、读取速度快高分辨率的视频高保真的音质外存——光介质存储器正反面25DVD——数字通用光盘。外存——光介质存储器正反面25可以热插拔。携带方便。标准统一。可以连接多个设备。

外存——半导体存储器26可以热插拔。外存——半导体存储器26补充：U盘操作关闭U盘左键单击布告栏区的优盘图标，弹出一个提示框。单击选择提示框中的“安全删除USBMassStorageDevice–驱动器(F:,G:)”，将U盘关闭，并拔下U盘。或者右击布告栏区的U盘图标，弹出一个“安全删除硬件”对话框。27补充：U盘操作关闭U盘27键盘键盘区的划分键盘上的基本指法金山打字程序功能键CtrlAltShiftCapsLockNumLockEnterBackSpace……28键盘键盘区的划分功能键28鼠标鼠标分类机械鼠标与光电鼠标还可以分有线鼠标与无线鼠标鼠标操作鼠标指向单击左键单击右键双击左键鼠标拖动滚动左键右键滚轮29鼠标鼠标分类左键右键滚轮291.2.2计算机的软件系统软件=系统软件+应用软件系统软件是使用计算机必不可少的，是维护计算机正常工作的一些软件。如操作系统;各种语言的编译程序、汇编程序；计算机的故障诊断程序；数据库管理程序以及网络管理程序等。应用软件是为了各种具体的用途而编写的程序的集合。例如，用来处理文字及编辑文章的“Word”等字处理软件，用来处理图像的“Photoshop”等图像处理软件。301.2.2计算机的软件系统软件=系统软件+应用软件总结与作业总结作业计算机系统有哪几部分构成？系统软件与应用软件的区别？位、字节、字长的概念分别是什么？31总结与作业总结31概念引入计算机是如何表示信息的？二进制日常生活中我们怎么来表示物品的件数？钟表（时针、分针、秒针）？十进制、二十四进制和六十进制等是不同的数制。1.3计算机中的数据32概念引入计算机是如何表示信息的？二进制日常生活中我们怎么来表计算机为什么要采用二进制1、在计算机中,具体的“数”是按照电子器件的稳定状态来决定的。二进制在物理上容易实现，两种状态即可。2、二进制的编码、计数、加减运算规则简单，可以使得计算机的运算器结构简化。3、二进制的两个符号“1”和“0”正好与逻辑中的“是”“否”或“真”“假”对应，为逻辑运算与逻辑判断提供便利。1.3计算机中的数据33计算机为什么要采用二进制1、在计算机中,具体的“数”是按照电计算机中的数据分类数值数据整数，纯小数，实数有符号数与无符号数非数值数据以数值形式表示1.3计算机中的数据34计算机中的数据分类数值数据1.3计算机中的数据34计算机中的数制数制是用一组固定的符号和统一的法则来表示数值的方法。数制分为非进位计数制和进位计数制两种按进位的原则进行计数，称为进位计数制，反之就是非进位计数制。平常生活中大部分是进位计数制35计算机中的数制数制是用一组固定的符号和统一的法则来表示数值的

几个重要概念数码：一组用来表示某种数制的符号。如：1、2、3、4、A、B、C、D、E、F等。基数：数制所使用的数码个数称为“基数”或“基”，常用“R”表示，称R进制。如二进制的数码是：0、1，基为2。位权：指数码在不同位置上的权值。在进位计数制中，处于不同数位的数码，代表的数值不同。1、进位计数制36

几个重要概念1、进位计数制361)十进制（Decimal）十进制的计数规则为：有十个不同的数码：0，1，2，3，4，5，6，7，8，9。每位逢十进一。一个十进制数可以写成一个多项式的形式。常用进位计数制的编码规则例如:

756.34可以写成：756.34=7×102+5×101+6×100

+3×10-1+4×10-2371)十进制（Decimal）常用进位计数制的编码规则例如:2）二进制（Binary）二进制的计数规则为：有两个不同的数码：0和1。每位逢二进一。一个二进制数同样也可写成一个多项式的形式。常用计数制的编码规则例如:

11101.01可以写成：11101.01=1×24+1×23+1×22+0×21+1×20+0×2-1+1×2-2382）二进制（Binary）常用计数制的编码规则例如:1113)八进制（Octal）->Q八进制的计数规则为：有八个不同的数码：0，1，2，3，4，5，6，7。每位逢八进一。一个八进制数316.74可以写成如下的多项式形式

316.74=3×82+1×81+6×80+7×8-1+4×8-2常用计数制的编码规则393)八进制（Octal）->Q常用计数制的编码规则394)十六进制（Hexadecimal）十六进制的计数规则为：有十六个不同的数码：0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，A，B，C，D，E，F。每位逢十六进一。其中，数码A、B、C、D、E、F代表的数值分别对应十进制数的10、11、12、13、14和15。十六进制数4C21.A5的按权相加展开式：4C21.A5=4×163+12×162+2×161+1×160+10×16-1+5×16-2常用计数制的编码规则404)十六进制（Hexadecimal）常用计数制的编码规则计算机中常用计数制数制后缀英文字母数码进位方法基数位权十进制D0~9逢十进一1010i二进制B0,1逢二进一22i八进制Q0~7逢八进一88i十六进制H0~9,A~F逢十六进一1616i在多种数制混合使用时，可以采用“右下角标”的形式来表示不同进制的数。或使用后缀字母。例如:(101)2，101B表示二进制的数“101”，(438)16，438H表示十六进制数“438”。41计算机中常用计数制数制后缀英数码进位方法基数位权十进制D0~十进制转换为其他进制的数整数部分的转换方法：“除R取余法”——除以R取余数，直到商为0，余数逆序排列。小数部分的转换方法：“乘R取整法”——乘以R取整数，直到乘积小数部分为0，整数顺序排列。将整数与小数部分再加上小数点就构成结果。R为某进制的基数。42十进制转换为其他进制的数整数部分的转换方法：“除R取余法”例如：

将(35.6875)10转换为二进制数。①

用除2取余法将整数部分(35)10转换为二进制整数：235…………余数为1低位217…………余数为128…………余数为024…………余数为022…………余数为021…………余数为1高位0故：(35)10=(100011)2

验证：1×25+0×24+0×23+0×22+1×21+1×20

=32+2+1=3543例如：将(35.6875)10转换为二进制数。43②

用乘2取整法将小数部分(0.6875)10转换为二进制0.6875×21.3750……整数部分为1高位0.3750×20.7500……整数部分为00.7500×21.5000……整数部分为10.5000×21.0000……整数部分为1低位44②

用乘2取整法将小数部分(0.6875)10转换为二进制4注意：在上例中，将十进制小数转换成为二进制小数的过程中，乘积小数部分变成“0”，表明转换结束。实际上将十进制小数转换成二进制、八进制、十六进制小数过程中小数部分可能始终不为零，因此只能限定取若干位为止。将十进制数转换为八进制、十六进制数的规则和方法与之相同，只是R（基数）的取值不同。③整数部分与小数部分合并，可得：(35.6875)10=(100011.1011)245注意：③整数部分与小数部分合并，可得：45十进制转换为其他进制的数（续）例:把十进制数“135”转换成八进制数8|135 余78|16 余08|2 余20(135)10=(207)8例:将十进制数“986”转换成十六进制数16|986余数为10，即十六进制的A16|61余数为13，即十六进制的D16|3余数为3，即十六进制的30(986)10=(3DA)16高位低位高位低位46十进制转换为其他进制的数（续）例:把十进制数“135”转换成转换方法：按权展开法，即用该数制的各位数乘以各自权数，然后将乘积相加。例如（111010.1）2

=1×25＋1×24＋1×23＋0×22＋1×21＋0×20+1×2-1=32+16+8+2+0.5=58.5例如（26A）16=2×162+6×161+10×160=512+96+10=618其它进制的数转换为十进制的数47转换方法：按权展开法，即用该数制的各位数乘以各自权数，然后将二转八的原则：以小数点为中心，分别向前、后每三位一组，不足三位时以“0”补足，再分别将改组的二进制数转换为八进制数即可。八转二的原则：将八进制数的每一位数分别转换成等值的三位二进制数。二进制与八进制的转换例如：将八进制数214.74转换为二进制数(214.74)8=(010

001

100.111

100)2

=(10001100.1111)2例如：将二进制数11010111100.11011转换为八进制数

(11010111100.11011)2=(011010

111100.110110)2

=(3274.66)848二转八的原则：以小数点为中心，分别向前、后每三位一组，不足三二转十六的原则：以小数点为中心，分别向前、后每四位一组，不足四位时以“0”补足，并将每组二进制数转换为相应的十六进制数即可。十六转二的原则：把十六进制数的每一位数分别转换为等值的四位二进制数。

二进制与十六进制的转换例如：将十六进制数1C2.A4转换为二进制数(1C2.A4)16=(0001

1100

0010.1010

0100)2

=

(111000010.101001)2例如：将二进制数11010111100.11011转换为十六进制数(11010111100.11011)2=(0110

10111100.11011000)2

=(6BC.D8)1649二转十六的原则：以小数点为中心，分别向前、后每四位一组，不足十进制与其它数制的对应关系十进制二进制八进制十六进制100011120010(进位)22300113340100445010155601106670111778100010(进位)89100111910(进位)101012A11101113B12110014C13110115D14111016E15111117F16100002010(进位)50十进制与其它数制的对应关系十进制二进制八进制十六进制10001.3.2二进制数的算术运算与逻辑运算1、算术运算加法０＋０＝００＋１＝１＋０＝１１＋１＝１０（有进位）减法乘法除法511.3.2二进制数的算术运算与逻辑运算1、算术运算511.3.2二进制数的算术运算与逻辑运算“与”运算０∧０＝００∧１＝0１∧０＝0１∧１＝１“或”运算０∨０＝００∨１＝１１∨０＝１１∨１＝１2、逻辑运算——与、或、非、异或521.3.2二进制数的算术运算与逻辑运算“与”运算“或”运算1.3.2二进制数的算术运算与逻辑运算“非”运算2、逻辑运算——与、或、非、异或“异或”运算００＝００１＝１１０＝１１１＝0531.3.2二进制数的算术运算与逻辑运算“非”运算2、逻辑运1.3.3计算机中数据的表示数值的表示方法字符的表示方法声音和图像的表示方法541.3.3计算机中数据的表示数值的表示方法54?如何用二进制来表示数值型数据(有正负数，有整数亦有小数)无符号数与有符号数有符号数的编码数的正负号也用“0”和“1”表示。通常规定一个数的最高位作为符号位，“0”表示正数，“1”表示负数。计算机中有符号数的编码有三种方式：原码、反码和补码。1、数值的表示方法55?如何用二进制来表示数值型数据(有正负数，有整数亦有小数)1原码：数的原码表示指最高位为符号位，“0”表示正，“1”表示负，数值部分是原数的绝对值。反码：数的反码表示法是指正数的反码和原码相同，负数的反码是对其原码除符号位外各位求反，即0变1，1变0。补码：数的补码表示法是指正数的补码和原码相同，负数的补码是在其反码的最后一位上加1。

二进制数的原码、反码和补码的表示+77的二进制表示为:01001101-77的原码为:11001101-77的反码为:10110010-77的补码为:1011001156原码：数的原码表示指最高位为符号位，“0”表示正，“1”表示?小数如何确定小数点的位置通常有两种方法：一种是规定小数点位置固定不变，称为定点数。在计算机中，通常是用定点数来表示整数和纯小数，分别称为定点整数和定点小数。

另一种是小数点的位置不固定，可以浮动，称为浮点数（科学计数法）。

N=尾数S（有效数字）×阶码P（指数）例如:253=0.253×1031、数值的表示方法57?小数如何确定小数点的位置1、数值的表示方法57BCD码用四位二进制数来表示一位十进制数8421BCD码用0000~1001分别表示十进制中的0~91010~1111为非法编码例：53对应的BCD码为01010011，其中高4位表示5，低4位表示31、数值的表示方法58BCD码1、数值的表示方法58ASCII码（AmericanStandardCodeforInformationInterchange）美国国家信息交换标准代码ASCⅡ码由7位二进制代码组成，可表示128个字符（27=128），其中包括大、小写英文字母，阿拉伯数字（0~9），控制码，标点和运算符号。为了便于计算机识别与处理，这些字符在计算机中是用二进制形式来表示的，通常称为二进制字符编码。

2、字符的表示方法——英文59ASCII码（AmericanStandardCode西文在计算机中，输入、内部处理、存储和输出都可以使用同一代码。但汉字没有西文那样的规律性，相比之下编码困难较多。因此，在输入、计算机内部处理、输出时要使用不同的编码，各种编码之间要进行转换。输入码:将汉字通过键盘输入到计算机采用的代码称为汉字输入码内码:汉字在计算机中的编码方案输出码:用来将汉字显示到屏幕上或打印到纸上所需要的图形数据2、字符的表示方法——汉字60西文在计算机中，输入、内部处理、存储和输出都可以使用同一代码输入码(外码)的类型(1)音码:如全拼,双拼,微软拼音等(2)形码:如五笔字型,郑码,表形码等(3)音形码:如智能ABC,自然码等内码的作用统一了各种不同汉字输入码在计算机内部的表示输入码汉字输入国标码机内码字形码汉字输出点阵式矢量也叫“外码”也叫“内码”GB2312-802、字符的表示方法——汉字61输入码(外码)的类型内码的作用输入码汉字输入国标码机内码字声音按频率采样，量化后，再转数值图像像素单色图像与彩色图像3、声音和图像的表示方法62声音3、声音和图像的表示方法621.4计算机安全计算机安全定义“为数据处理系统建立和采取的技术的和管理的安全保护，保护计算机硬件、软件、数据，不因偶然的或恶意的原因而遭到破坏、更改、显露。”不安全因素软件、硬件、环境、人为因素安全措施631.4计算机安全计算机安全定义631.4.1计算机病毒计算机病毒就是能够通过某种途径潜伏在计算机存储介质（或程序）里,当达到某种条件时即被激活的具有对计算机资源进行破坏作用的一组程序或指令集合。特点：寄生性、传染性、潜伏性、隐蔽性、破坏性、可触发性641.4.1计算机病毒计算机病毒就是能够通过某种途径潜伏在计染毒后异常现象屏幕上突然出现特定画面或一些莫名其妙的信息。原来运行良好的程序，突然出现了异常现象或荒谬的结果；一些可执行文件无法运行或突然丢失。计算机运行速度明显降低。计算机经常莫名其妙地死机、突然不能正常启动。系统无故进行磁盘读写或格式化操作。文件长度奇怪地增加、减少，或产生特殊文件。磁盘上突然出现坏的扇区或磁盘信息严重丢失。磁盘空间仍有空闲，但不能存储文件，或提示内存不够。打印机、扫描仪等外部设备突然出现异常现象。计算机运行时突然有蜂鸣声、尖叫声、报警声或重复演奏某种音乐等。65染毒后异常现象65计算机病毒的传播途径通常通过以下途径传播：U盘 硬盘 光盘网络66计算机病毒的传播途径通常通过以下途径传播：661.4.2计算机黑客黑客的定义是“喜欢探索软件程序奥秘，并从中增长了其个人才干的人。他们不象绝大多数电脑使用者那样，只规规矩矩地了解别人指定了解的狭小部分知识。”骇客：利用网络漏洞破坏网络的人黑客攻击方法截获、中断、篡改、伪造防止黑客攻击的策略

数据加密身份认证访问控制审计入侵检测其他措施671.4.2计算机黑客黑客的定义是“喜欢探索软件程序奥秘，并681.4.3计算机病毒和黑客的防范建立良好的安全习惯关闭或删除系统中不需要的服务经常升级安全补丁使用复杂的密码迅速隔离受感染的计算机了解一些病毒知识安装专业的杀毒软件进行全面监控用户还应该安装个人防火墙软件进行防黑68681.4.3计算机病毒和黑客的防范建立良好的安全习惯68本章总结计算机系统的组成常用数制及其转换数值、字符等的表示方法69本章总结计算机系统的组成69第1章

计算机基础知识北京科技大学天津学院计算机教研室70第1章

计算机基础知识北京科技大学天津学院1本章内容1.1计算机概述1.2计算机系统的组成1.3计算机中的数据1.4计算机安全71本章内容1.1计算机概述2什么是计算机计算机是一种能快速、高效地按照指令对各种信息进行存储和处理的电子设备。具有以下几个特征：

⑴运算速度快 ⑵计算精度高 ⑶可靠性高

⑷具有记忆能力和逻辑判断能力

⑸程序运行自动化等72什么是计算机计算机是一种能快速、高效地按照指令对各种信息进行1.1.1计算机的发展占地160平方米重达30吨使用近18,000个电子管ENIAC（ElectronicNumericalIntegratorAndCalculator）即“埃尼阿克”,电子数值积分计算机美国宾夕法尼亚大学的技术人员于1946年2月14日研发成功运算速度达到每秒钟5000次加法标志信息时代的到来缺点：无法存储程序电子管太多经常出现故障731.1.1计算机的发展占地160平方米ENIAC（El第一台现代意义的通用计算机

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EDVAC冯·诺依曼在长达101页的“关于EDVAC的报告草案”的总结报告，提出：

(1)5个组成部分：运算器;控制器;存储器;输入装置;输出装置(2)采用二进制(3)“存储程序”和“程序控制”结合的原理计算机之父--冯·诺伊曼离散变量自动电子计算机74第一台现代意义的通用计算机--EDVAC冯·诺依曼在长达1.1.1计算机的发展电子管晶体管集成电路大规模集成电路第一代19世纪四五十年代存储器磁鼓、纸带、卡片磁盘、磁带半导体存储器高集成度半导体存储器性能几千次~几万次/秒存储几千个字节几十万次/秒存储几十万字节几十万~几百万次/秒存储达到“兆字节”几百万次~上亿次/秒大容量存储应用使用机器语言和汇编语言高级语言：FORTRAN、COBOL等软件技术大发展操作系统走向成熟面向用户的应用软件出现数据库技术分布式系统技术应用软件成为产业第二代19世纪五六十年代第三代19世纪六七十年代第四代19世纪六七十年代以来751.1.1计算机的发展电子管晶体管集成电路大规模集成电路第761.1.2计算机的特点计算机是一种可以进行自动控制、具有记忆功能的现代化计算工具和信息处理工具。具有以下几个特征： ⑴运算速度快 ⑵计算精度高⑶记忆能力强（存储容量大） ⑷可靠性高

⑸工作全自动（存储程序控制）、通用性强7671.1.2计算机的特点计算机是一种可以进行自动控制、具有771.1.3计算机的分类按照处理数据分类数字计算机、模拟计算机按照使用范围分类专用计算机、通用计算机按照性能分类巨型机、大型机、小型机、工作站、微型机（PC）7781.1.3计算机的分类按照处理数据分类878科学计算数据处理（信息处理）：MIS，OA等自动控制计算机辅助系统：CAD，CAM等人工智能多媒体应用：CAI计算机网络1.1.4计算机的应用789科学计算1.1.4计算机的应用91.2计算机系统的组成硬件:是计算机中“看得见”、“摸的着”的所有物理设备软件:是用来指挥计算机运算的各种程序的总和

两者协同工作，缺一不可计算机系统=硬件系统+软件系统硬件系统软件系统791.2计算机系统的组成硬件:是计算机中“看得见”、“摸的着控制器担负着对程序的每一条指令进行分析、判断，发出各种控制信号，使计算机的有关设备实现协调工作的任务，它是整个计算机的指挥中心。运算器负责计算机中的各类运算，如加、减、乘、除四则运算；与、或、非、比较等逻辑运算；还能进行代码的传送、移位等操作。1、硬件系统数据流控制流控制器+运算器=CPU输入设备存储器输出设备控制器运算器80控制器担负着对程序的每一条指令进行分析、判断，发出各种控制信存储器是电子计算机的“记忆”装置，用来存放原始数据、中间结果、最终计算结果和程序等。存储器是由若干个单元组成的，每个单元依次给予一个编号，这就是地址每个单元只可以存储一个二进制信息(即0或1)，这样的单元就叫做位，也叫比特位8位(bit)=1字节(Byte)1KB=1024B1MB=1024KB1GB=1024MB1、硬件系统字节是存储器的基本单位一个英文字母存储占多少字节？一个汉字？什么叫字长？81存储器是电子计算机的“记忆”装置，用来存放原始数据、中间结果存储器分为内存储器和外存储器简称为内存与外存。两者主要区别ROM、RAM、Cache和CMOS内存外存磁表面存储器{磁盘（计算机中的硬盘）、磁带、移动硬盘}；光介质存储器{CD、DVD等}；半导体存储器{优盘}82存储器分为内存储器和外存储器13输入设备用来向计算机输入人们编写的程序和数据，可分为字符输入设备、图形输入设备和声音输入设备等。有键盘、鼠标、扫描仪等。1、硬件系统83输入设备1、硬件系统14输出设备向用户报告计算机的运算结果或工作状态，它把存储在计算机中的二进制数据转换成人们需要的各种形式的信号。常用的输出设备有显示器、打印机、音箱等。

打印机液晶（LED）显示器CRT显示器1、硬件系统84输出设备打印机液晶（LED2、计算机的工作原理输入设备存储器输出设备控制器运算器852、计算机的工作原理输入设备存储器输出设备控制器运算器163、微机的硬件组成微机输入设备主机输出设备CPU内存储器外存储器主板输入输出接口电路、电源系统两个组成部分两个技术指标863、微机的硬件组成微输入设备主机输出设备CPU内存储器外存储AMD公司的CPUIntel公司的CPU还有Cyrix公司CPU87AMD公司的CPUIntel公司的CPU还有Cyrix公司C随机读写存储器RAM存放运算器正在处理和待处理的数据、程序和运算结果。程序和数据信息必须调入内存后才能被CPU处理。特点：断电后信息会消失内存88随机读写存储器RAM内存19只读存储器ROM特点：断电信息不丢失掩膜ROM：存放由厂家预先写入的程序和数据，用于启动计算机与控制计算机的工作方式，如BIOS信息等。用户只能读取这些信息，而不能修改这些信息，ROM一般固化在主板上。PROMEPROMEEPROM内存89只读存储器ROM内存20高速缓冲存储器CacheCache是介于CPU和内存之间的一种可高速存取信息的芯片，用于解决CPU速度快而内存速度慢的矛盾问题。CMOS安装在主板上，存放计算机当前配置信息内存CPUCacheRAM90高速缓冲存储器Cache内存CPUCacheRAM21外存磁表面存储器光介质存储器{CD、DVD等}半导体存储器{优盘}磁盘（硬盘）磁带移动硬盘91外存磁表面存储器磁盘（硬盘）22磁盘分为：硬磁盘和软磁盘，简称硬盘和软盘。存取数据都是通过磁盘驱动器对盘片进行读写来实现的。存数据叫做写磁盘，取数据叫做读磁盘。软驱的盘符命名为A。外存——磁介质存储器92磁盘分为：硬磁盘和软磁盘，简称硬盘和软盘。外存——磁介质存光盘即CD-ROM，是目前常用的一种存储介质，全称为“只读光盘存储器”。一片光盘可存储600多MB的信息。光驱的盘符一般紧跟硬盘的盘符。例如，某计算机硬盘已占用“C”、“D”两个盘符，则光驱符号一般是E。光驱的盘符外存——光介质存储器光盘驱动器93光盘即CD-ROM，是目前常用的一种存储介质，全称为“只读光DVD——数字通用光盘。它利用MPEG2的压缩技术来存储影像，集计算机技术、光学记录技术和影视技术等于一体的存储媒体。其优点主要基于以下几个方面:容量很大、读取速度快高分辨率的视频高保真的音质外存——光介质存储器正反面94DVD——数字通用光盘。外存——光介质存储器正反面25可以热插拔。携带方便。标准统一。可以连接多个设备。

外存——半导体存储器95可以热插拔。外存——半导体存储器26补充：U盘操作关闭U盘左键单击布告栏区的优盘图标，弹出一个提示框。单击选择提示框中的“安全删除USBMassStorageDevice–驱动器(F:,G:)”，将U盘关闭，并拔下U盘。或者右击布告栏区的U盘图标，弹出一个“安全删除硬件”对话框。96补充：U盘操作关闭U盘27键盘键盘区的划分键盘上的基本指法金山打字程序功能键CtrlAltShiftCapsLockNumLockEnterBackSpace……97键盘键盘区的划分功能键28鼠标鼠标分类机械鼠标与光电鼠标还可以分有线鼠标与无线鼠标鼠标操作鼠标指向单击左键单击右键双击左键鼠标拖动滚动左键右键滚轮98鼠标鼠标分类左键右键滚轮291.2.2计算机的软件系统软件=系统软件+应用软件系统软件是使用计算机必不可少的，是维护计算机正常工作的一些软件。如操作系统;各种语言的编译程序、汇编程序；计算机的故障诊断程序；数据库管理程序以及网络管理程序等。应用软件是为了各种具体的用途而编写的程序的集合。例如，用来处理文字及编辑文章的“Word”等字处理软件，用来处理图像的“Photoshop”等图像处理软件。991.2.2计算机的软件系统软件=系统软件+应用软件总结与作业总结作业计算机系统有哪几部分构成？系统软件与应用软件的区别？位、字节、字长的概念分别是什么？100总结与作业总结31概念引入计算机是如何表示信息的？二进制日常生活中我们怎么来表示物品的件数？钟表（时针、分针、秒针）？十进制、二十四进制和六十进制等是不同的数制。1.3计算机中的数据101概念引入计算机是如何表示信息的？二进制日常生活中我们怎么来表计算机为什么要采用二进制1、在计算机中,具体的“数”是按照电子器件的稳定状态来决定的。二进制在物理上容易实现，两种状态即可。2、二进制的编码、计数、加减运算规则简单，可以使得计算机的运算器结构简化。3、二进制的两个符号“1”和“0”正好与逻辑中的“是”“否”或“真”“假”对应，为逻辑运算与逻辑判断提供便利。1.3计算机中的数据102计算机为什么要采用二进制1、在计算机中,具体的“数”是按照电计算机中的数据分类数值数据整数，纯小数，实数有符号数与无符号数非数值数据以数值形式表示1.3计算机中的数据103计算机中的数据分类数值数据1.3计算机中的数据34计算机中的数制数制是用一组固定的符号和统一的法则来表示数值的方法。数制分为非进位计数制和进位计数制两种按进位的原则进行计数，称为进位计数制，反之就是非进位计数制。平常生活中大部分是进位计数制104计算机中的数制数制是用一组固定的符号和统一的法则来表示数值的

几个重要概念数码：一组用来表示某种数制的符号。如：1、2、3、4、A、B、C、D、E、F等。基数：数制所使用的数码个数称为“基数”或“基”，常用“R”表示，称R进制。如二进制的数码是：0、1，基为2。位权：指数码在不同位置上的权值。在进位计数制中，处于不同数位的数码，代表的数值不同。1、进位计数制105

几个重要概念1、进位计数制361)十进制（Decimal）十进制的计数规则为：有十个不同的数码：0，1，2，3，4，5，6，7，8，9。每位逢十进一。一个十进制数可以写成一个多项式的形式。常用进位计数制的编码规则例如:

756.34可以写成：756.34=7×102+5×101+6×100

+3×10-1+4×10-21061)十进制（Decimal）常用进位计数制的编码规则例如:2）二进制（Binary）二进制的计数规则为：有两个不同的数码：0和1。每位逢二进一。一个二进制数同样也可写成一个多项式的形式。常用计数制的编码规则例如:

11101.01可以写成：11101.01=1×24+1×23+1×22+0×21+1×20+0×2-1+1×2-21072）二进制（Binary）常用计数制的编码规则例如:1113)八进制（Octal）->Q八进制的计数规则为：有八个不同的数码：0，1，2，3，4，5，6，7。每位逢八进一。一个八进制数316.74可以写成如下的多项式形式

316.74=3×82+1×81+6×80+7×8-1+4×8-2常用计数制的编码规则1083)八进制（Octal）->Q常用计数制的编码规则394)十六进制（Hexadecimal）十六进制的计数规则为：有十六个不同的数码：0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，A，B，C，D，E，F。每位逢十六进一。其中，数码A、B、C、D、E、F代表的数值分别对应十进制数的10、11、12、13、14和15。十六进制数4C21.A5的按权相加展开式：4C21.A5=4×163+12×162+2×161+1×160+10×16-1+5×16-2常用计数制的编码规则1094)十六进制（Hexadecimal）常用计数制的编码规则计算机中常用计数制数制后缀英文字母数码进位方法基数位权十进制D0~9逢十进一1010i二进制B0,1逢二进一22i八进制Q0~7逢八进一88i十六进制H0~9,A~F逢十六进一1616i在多种数制混合使用时，可以采用“右下角标”的形式来表示不同进制的数。或使用后缀字母。例如:(101)2，101B表示二进制的数“101”，(438)16，438H表示十六进制数“438”。110计算机中常用计数制数制后缀英数码进位方法基数位权十进制D0~十进制转换为其他进制的数整数部分的转换方法：“除R取余法”——除以R取余数，直到商为0，余数逆序排列。小数部分的转换方法：“乘R取整法”——乘以R取整数，直到乘积小数部分为0，整数顺序排列。将整数与小数部分再加上小数点就构成结果。R为某进制的基数。111十进制转换为其他进制的数整数部分的转换方法：“除R取余法”例如：

将(35.6875)10转换为二进制数。①

用除2取余法将整数部分(35)10转换为二进制整数：235…………余数为1低位217…………余数为128…………余数为024…………余数为022…………余数为021…………余数为1高位0故：(35)10=(100011)2

验证：1×25+0×24+0×23+0×22+1×21+1×20

=32+2+1=35112例如：将(35.6875)10转换为二进制数。43②

用乘2取整法将小数部分(0.6875)10转换为二进制0.6875×21.3750……整数部分为1高位0.3750×20.7500……整数部分为00.7500×21.5000……整数部分为10.5000×21.0000……整数部分为1低位113②

用乘2取整法将小数部分(0.6875)10转换为二进制4注意：在上例中，将十进制小数转换成为二进制小数的过程中，乘积小数部分变成“0”，表明转换结束。实际上将十进制小数转换成二进制、八进制、十六进制小数过程中小数部分可能始终不为零，因此只能限定取若干位为止。将十进制数转换为八进制、十六进制数的规则和方法与之相同，只是R（基数）的取值不同。③整数部分与小数部分合并，可得：(35.6875)10=(100011.1011)2114注意：③整数部分与小数部分合并，可得：45十进制转换为其他进制的数（续）例:把十进制数“135”转换成八进制数8|135 余78|16 余08|2 余20(135)10=(207)8例:将十进制数“986”转换成十六进制数16|986余数为10，即十六进制的A16|61余数为13，即十六进制的D16|3余数为3，即十六进制的30(986)10=(3DA)16高位低位高位低位115十进制转换为其他进制的数（续）例:把十进制数“135”转换成转换方法：按权展开法，即用该数制的各位数乘以各自权数，然后将乘积相加。例如（111010.1）2

=1×25＋1×24＋1×23＋0×22＋1×21＋0×20+1×2-1=32+16+8+2+0.5=58.5例如（26A）16=2×162+6×161+10×160=512+96+10=618其它进制的数转换为十进制的数116转换方法：按权展开法，即用该数制的各位数乘以各自权数，然后将二转八的原则：以小数点为中心，分别向前、后每三位一组，不足三位时以“0”补足，再分别将改组的二进制数转换为八进制数即可。八转二的原则：将八进制数的每一位数分别转换成等值的三位二进制数。二进制与八进制的转换例如：将八进制数214.74转换为二进制数(214.74)8=(010

001

100.111

100)2

=(10001100.1111)2例如：将二进制数11010111100.11011转换为八进制数

(11010111100.11011)2=(011010

111100.110110)2

=(3274.66)8117二转八的原则：以小数点为中心，分别向前、后每三位一组，不足三二转十六的原则：以小数点为中心，分别向前、后每四位一组，不足四位时以“0”补足，并将每组二进制数转换为相应的十六进制数即可。十六转二的原则：把十六进制数的每一位数分别转换为等值的四位二进制数。

二进制与十六进制的转换例如：将十六进制数1C2.A4转换为二进制数(1C2.A4)16=(0001

1100

0010.1010

0100)2

=

(111000010.101001)2例如：将二进制数11010111100.11011转换为十六进制数(11010111100.11011)2=(0110

10111100.11011000)2

=(6BC.D8)16118二转十六的原则：以小数点为中心，分别向前、后每四位一组，不足十进制与其它数制的对应关系十进制二进制八进制十六进制100011120010(进位)22300113340100445010155601106670111778100010(进位)89100111910(进位)101012A11101113B12110014C13110115D14111016E15111117F16100002010(进位)119十进制与其它数制的对应关系十进制二进制八进制十六进制10001.3.2二进制数的算术运算与逻辑运算1、算术运算加法０＋０＝００＋１＝１＋０＝１１＋１＝１０（有进位）减法乘法除法1201.3.2二进制数的算术运算与逻辑运算1、算术运算511.3.2二进制数的算术运算与逻辑运算“与”运算０∧０＝００∧１＝0１∧０＝0１∧１＝１“或”运算０∨０＝００∨１＝１１∨０＝１１∨１＝１2、逻辑运算——与、或、非、异或1211.3.2二进制数的算术运算与逻辑运算“与”运算“或”运算1.3.2二进制数的算术运算与逻辑运算“非”运算2、逻辑运算——与、或、非、异或“异或”运算００＝００１＝１１０＝１１１＝01221.3.2二进制数的算术运算与逻辑运算“非”运算2、逻辑运1.3.3计算机中数据的表示数值的表示方法字符的表示方法声音和图像的表示方法1231.3.3计算机中数据的表示数值的表示方法54?如何用二进制来表示数值型数据(有正负数，有整数亦有小数)无符号数与有符号数有符号数的编码数的正负号也用“0”和“1”表示。通常规定一个数的最高位作为符号位，“0”表示正数，“1”表示负数。计算机中有符号数的编码有三种方式：原码、反码和补码。1、数值的表示方法