计算机信息技术基础

计算机公共基础北方民族大学基础部张欣前言本课程的主要研究对象本课程的教学目的课时与进度安排考核情况研究对象－计算机计算机正在以前所未有的能力改变世界计算机是什么？计算机如何进行运算与控制？我们应该如何看待计算机？我们应该如何更好的利用计算机？教学目的基本了解计算机的硬件组成了解与掌握计算机操作系统的功能熟练掌握Office套件中Word、Excel等软件的操作了解多媒体的结构与应用了解与掌握初步的网络知识第1章计算机基础知识1.1计算机概述1.1.1计算机的发展计算工具：用于对数字进行记录和运算的工具。例如：结绳计数，算筹，算盘，计算尺，加法机，差分机等。运行方式：手动，机械，电子1946年，世界第一台电子计算机诞生，它的名字叫做ENIAC（TheElectronicNumercialIntegratorAndComputer，电子数值积分计算机）。各种参数体积：30×3×1M3重量：130吨耗电量：150KW速度：5000次/秒元件：18800个电子管占地面积：170M2计算机发展的代别：代别年代逻辑元件代表软件第一代1946～1958电子管机器语言、汇编语言第二代1959～1964晶体管批处理系统第三代1965～1970中、小规模集成电路分时操作系统第四代1971～大、超大规模集成电路数据库，网络系统1.1.2计算机的特点（1）有逻辑判断能力逻辑判断与加工能力是计算机的一大特点，逻辑判断即判断对与错、真与假。（2）存储容量大信息的海量存储意味着处理能力的提高。（3）运算速度快从诞生至今，计算机的运算速度已从每秒5000次增长到了每秒运算数百亿次（加法运算）。（4）通用性强具有处理各种信息的能力。还具有精度高技术密集等特点。1.1.3计算机的分类按照处理能力来分类：（1）巨型计算机（2）小巨型计算机（3）大型主机（4）小型计算机（5）个人计算机（PC）（6）工作站大型计算机小型计算机微型计算机1.1.4计算机的基本工作原理1.冯·诺伊曼的设计思想计算机硬件设备由存储器、运算器、控制器、输入设备和输出设备5大部件组成。计算机内部采用二进制数码来表示指令和数据，一条指令由一个操作码和一个地址码构成。编制好的程序（由若干条相应的指令构成）保存在计算机的存储器中，计算机工作时，自动从存储器中逐条取出指令并执行。2.基本本工作原原理输入设备备存储器输出设备备运算器控制器程序数据结果指令和数数据控制信号号计计算机应应用简介介计算机是是人脑的的扩展和和延伸。。主要应用用于以下下几个方方面：（1）科科学与工工程计算算速速度快，，精度高高（2）自自动控制制逻逻辑判断断，精度度高（3）数数据处理理逻逻辑判断断，速度度快，存存储容量量大（4）各各种计算算机辅助助系统通通用性性强，精精度高（5）多多媒体技技术与应应用通通用性强强，存储储容量大大（6）计计算机网网络与应应用速速度快，，存储容容量大1.2二二进制制与信息息数字化化认认识二进进制1.十进进制有0、1、2、、3、4、5、、6、7、8、、9共10个基基本数码码逢十进一一每个数位位的位值值，或称称“权””，均是是基数10的某某次幂按权展开开式：4×102＋6×101＋9×100＋2×10-2＋4×10-1469.42＝＝400＋60＋9＋＋0.4＋0.022.二进进制只有0、、1共2个基本本数码逢二进一一每个数位位的位值值，或称称“权””，均是是基数2的某次次幂按权展开开式：1×23＋0×22＋1×21＋0×2-1＋1×20（1011.01）2＝＝8＋＋0＋2＋1＋＋0＋0.25＋1×2-2＝（11.25）10如上，将将二进制制数转化化为十进进制数3.二进进制的特特点（1）表表示容易易充分利用用了物理理器件的的物理特特性，通通或断，，明或暗暗，高电电压或低低电压等等。（2）运运算简单单只有0、、1两种种基本数数码，运运算方法法简单。。（3）工工作可靠靠只有两种种状态，，在表示示、传输输和处理理过程中中不易出出错。（4）逻逻辑性强强两种状态态刚好表表示出了了真、假假两个逻逻辑值，，有利于于逻辑判判断。二进制的的基本运运算数学加法法：验证：10110.10＝1×24＋0×23＋1×22＋1×21＋0×20＋1×2-1＋0×2-2＝16＋＋0＋4＋2＋＋0＋0.5＋＋0＝22.5注意：逢逢二进一一0＋0＝＝01＋0＝＝10＋1＝＝11＋1＝＝10加以引申申：1011.01 （11.25）+1011.01 （11.25）10110.10（（22.50））二二进制与与十进制制的转换换1.二进进制转换换为十进进制按权展开开(11011.101)2=(1××24+1×23+0×22+1×21+1×20+1×2－1+0×2－2+1×2－3）10=(16+8+0+2+1+0.5+0+0.125)10=(27.625)102.十进进制转换换为二进进制（1）十十进制整整数转换换为二进进制整数数通常采取取“除以以2取余余”的方方法。即即对该十十进制整整数逐次次除以2，直至至商数为为0，逆向取每次得得出的余余数，就就可得到到该十进进制数对对应的二二进制数数。例：将十十进制数数89和和225分别转转换为二二进制数数8921122521225011228561473440122222210012201112222221110000余数余数逆向逆向即：（89）10＝（1011001））2即：（225））10＝（11100001）2此时整数数部分＝＝0运算结束束。3.十进进制小数数转换为为二进制制小数通常采取取“乘以以2取整整”的方方法。即即对该十十进制小小数逐次次乘以2，直至至乘积的的小数部部分为0，正向取每次乘乘积的整整数部分分，即为为该十进进制小数数对应的的二进制制小数。。注意：每每次相乘乘只有小小数部分分参与运运算。例：十进进制小数数0.34375转换换为二进进制小数数0.34375×21.375000.687500.750001.50000×2×2×2×21.00000整数部分分＝0整数部分分＝1整数部分分＝0整数部分分＝1整数部分分＝1正向即：（0.34375）10＝（0.01011））2此时小数数部分＝＝0运算结束束。综上所述述，十进进制数字字转换为为二进制制数字时时，可将将整数部部分与小小数部分分分开来来进行转转换，转转换完成成后再将将整数部部分和小小数部分分相加合合并。需需要注意的是，整整数的转转换可以以完全转转换，而而对于小小数的转转换，大大部分的的十进制制小数无无法用有有限位的的二进制制小数表表示。例如：0.4×20.8整整数部部分＝0×21.6整整数部部分＝1×21.2整整数部部分＝1×20.4整整数部部分＝0陷入了无无穷循环环。结果果（0.4）10……）2对于这样样的转换换结果，，可以取取其近似值。即（0.4））10≈（0.011011）2＝（0.390625）10八八进制与与十六进进制二进制虽虽然很符符合计算算机对数数字的要要求，但但是由于于进制太太小，导导致了表表示数字字的位数数较长。。例如：（（64）10＝（1000000））2，（256）10＝（100000000）2二进制的的这个特特性对于于计算机机的用户户的记忆忆和书写写来说是是非常不不方便的的，所以以在实际际工作中中，人们们往往采采用八进进制和十十六进制制作为二二进制的的缩写形形式对二二进制数数字进行行描述，，这样就就大大简简化了记记忆和书书写的难难度。还是上面面的例子子：（64））10＝（100）8＝（40）16，（256）10＝（400）8＝（100）16由上面的的例子就就可以看看出，八八进制和和十六进进制对于于简化二二进制有有着很重重要的作作用。1.八进进制数同十进制制与二进进制一样样：有0、1、2、、3、4、5、、6、7共8个个基本数数码逢八进一一“权”均均是8的的某次幂幂八进制数数转换为为十进制制数，依依然是按按权展开开式：（137）8＝（1××82＋3×81＋7×80）10＝（64＋24＋7））10＝（95）10十进制数数转换为为八进制制数，同同二进制制一样，，整数部部分与小小数部分分分开转转换，只只是将整整数部分分的“除除以2取取余”改改为“除除以8取取余”，，小数数部分的的“乘以以2取整整”改为为“乘以以8取整整”2.十六六进制数数由于十进进制只有有0、1、2、、3、4、5、、6、7、8、、9十个个基本数数码，所所以用A、B、、C、D、E、、F来代代表10、11、12、13、14、15：有0、1、2、、3、4、5、、6、7、8、、9、A、B、、C、D、E、、F共16个基基本数码码逢十六进进一“权”均均是16的某次次幂十六进制制数转换换为十进进制数，，依然是是按权展展开式：：（137）16＝（1××162＋3×161＋7×160）10＝（256＋48＋7）10＝（311）10（1EA）16＝（1××162＋14××161＋10××160）10＝（256＋224＋＋10））10＝（490）10十进制数数转换为为十六进进制数，，同二进进制一样样，整数数部分与与小数部部分分开开转换，，只是将将整数部部分的““除以2取余””改为““除以16取余余”，小小数部部分的““乘以2取整””改为““乘以16取整整”3.八进进制与二二进制之之间的转转换（1）八八进制转转换为二二进制由于8是是2的3次方，，八进制制的1位位数码对对应的就就是二进进制的3位数码码。例：八进进制数37.416转转换为二二进制数数37.416 （八八进制））011111.100001110（（二进制制）即：（37.416）8＝（11111.10000111））2（2）二进进制转换为为八进制将二进制数数以小数点点为基准，，向两边三三位三位分分开（不足足三位的用用0补齐）），每3位位二进制数数码转换为为1位八进进制数码。。例：二进制制数1010110.00110101转换为为八进制数数001010110.001101010 （二进进制）126.152（（八进制））即：（1010110.00110101）2＝（126.152）84.十六进进制与二进进制之间的的转换（1）十六六进制转换换为二进制制由于16是是2的4次次方，十六六进制的1位数码对对应的就是是二进制的的4位数码码。例：十六进进制数5D.F9转转换为二进进制数5D.F9（（十六进进制）01011101.11111001 （二二进制）即：（5D.F9）16＝（1011101.11111001）2（2）二进进制转换为为十六进制制将二进制数数以小数点点为基准，，向两边四四位四位分分开（不足足四位的用用0补齐）），每4位位二进制数数码转换为为1位十六六进制数码码。例：二进制换换为十六进进制数（（二进制制）AC4.16 （十六六进制）））2＝（AC4.16））8数十进制二进制八进制十六进制零0000一1111二21022三31133四410044五510155六611066七711177八81000108九91001119十10101012A十一11101113B十二12110014C十三13110115D十四14111016E十五15111117F十六16100002010思考（100））10－1 ＝（100））2－1 ＝（100））8－1 ＝（100））16－1 ＝？？？？（99）10（11）2（77）8（FF）16＝（99））10＝（3）10＝（63））10＝（255）10以上的四个个数字（100）10、（100）2、（100）8、（100）16，哪个数字字最大？所以（100）2<（100）8<（100）10<（100）16，由此可见见，数字表表现一样的的，进制数数越大则数数值本身越越大。1.2.4字符ASCII码计算机所处处理的不仅仅仅是数字字，要面对对用户，就就必须能够够处理文字字字符。为为了实现这这个目的，，在计算机机中广泛使使用了ASCII码码（AmericanStandardCodeforInformationInterchange，，美国标准准信息交换换代码），，ASCII码用一一组7位的的二进制码码来表示最最常用的字字符和符号号以及控制制码，由于于7位的二二进制码（（0000000－－1111111））转换为十十进制是（（0－127），所所以最多只只能表示出出128个个上述符号号。ASCII码被国际际标准化组组织认定为为国际标准准，在世界界范围内通通用。其中中包括34个控制码码、10个个阿拉伯数数字、26个大写英英文字母、、26个小小写英文字字母以及32个标点点符号和运运算符，共共128个个。除了34个控制制码不可打打印输出外外，其余的的字符和符符号都可以以印刷或通通过打印机机输出。通常，用8位二进制制码来存储储和表示ASCII码。当最最高位（最最左边）为为“0”时时，表示的的是标准ASCII码（0－－127）），当最高高位为“1”时，表表示的是扩扩展ASCII码（（128－－255）），用于表表示其他一一些西文文文字和特殊殊符号。1.2.5汉字信信息的编码码计算机自从从出现，一一直在西方方主要是美美国发展，，所以英文文在计算机机中占主导导地位，各各种软件，，包括操作作系统，各各种应用软软件（除了了国内厂商商生产的软软件），绝绝大部分是是英文版，，或者先有有英文版再再有中文版版。这种情情况对于中中国或其他他非英语国国家的计算算机普及是是很不利的的，所以在在二十世纪纪八十年代代，出现了了很多的非非英语文字字信息的解解决方案。。下面就是汉汉字信息的的一些概念念：1.汉字输输入码要通过普通通的英文键键盘输入汉汉字，必需需要对汉字字进行编码码，按照某某种对应关关系进行编编码，将英英文键盘的的的几个按按键的组合合对应到一一个汉字上上，这种编编码称为汉汉字输入码码，也叫做做外码。显显然，对于于不同的输输入方法，，同一个汉汉字的输入入码也不同同。汉字输入码码主要分为为形码（按按照汉字字字型输入））、音码（（按照汉字字字音输入入）、音型型结合码（（混合输入入）三大类类。经练习习，汉字的的输入速度度可以接近近甚至超过过英文的输输入速度。。2.汉字机内内码对于机内码，，最常见的就就是ASCII码，这是是英文的机内内码。汉字机机内码（简称称内码）和ASCII码码非常类似，，或者说是ASCII码码的扩展和延延伸。由于汉汉字的数量非非常大，用128个符号号表示是远远远不够的，所所以我国定制制了汉字机内内码的规范，，用128××128＝16384个个编码来对应应部分常用汉汉字。实际上上，汉字机内内码就是在ASCII码码7位二进制制码的基础上上又增添了7位（1个汉汉字机内码＝＝2个ASCII码）。。例如：（B9FA））162代表汉字“国国”需要注意的是是，为了使一一个汉字机内内码（16位位二进制）不不和两个标准准ASCII码（同样为为16位二进进制）混淆，，作出了规定定，如果该16位二进制制数的第一位位和第九位是是“1”，则则是汉字机内内码，否则是是ASCII码。例如：2代表汉字““国”2代表ASCII码“））”和““z”第一位和第九九位均为“1”第一位和第九九位均为“0”3.汉字交换换码在不同的具有有汉字处理功功能的计算机机系统之间进进行汉字信息息交换时所使使用的代码标标准。现有GB2312－80和GB18030两个国家家标准，前者者包含6736个汉字的的编码标准，，后者包含有有27484个汉字及简简体和繁体的的编码标准。。4.字型存储储码存放在汉字字字库中的汉字字字型信息，，用于在屏幕幕和打印机上上显示汉字字字型，包括各各种不同的字字体，如宋体、楷体、黑体等。5.汉字编码码的国家标准准数数字化信息息的计量有关数字化信信息计量的几几个术语：1.比特（bit）比特也称为““位”，用来来表示一个一一位的二进制制数，是计量量数字化信息息的最小单位位，一个比特特的取值只可可能为“0””或“1”。。2.字节（Byte）存储一个英文文字母需要8位二进制数数，一个汉字字需要16位位二进制数。。我们将8位位的二进制数数称为一个字字节，则一个个汉字就需要要占用两个字字节。由上面可得出出：1Byte＝8bit，一般用用b表示比特特，用B表示示字节。通常常在计算机中中的信息量、、存储容量都都是用字节来来描述的，有有KB、MB、GB甚至至TB等单位位： 1KB＝1024B （1千千字节）1MB＝1024KB（（1兆字节节）1GB＝1024MB1TB＝1024GB其其他信息的的数字化1.图象信息息的数字化2.声音信息息的数字化3.视频信息息的数字化1.3计算算机硬件系统统一个完整的计计算机系统是是由相互独立立而又密切相相连的硬件系系统和软件系系统两大部分分组成的。运算器中央处理器控控制器器主机内部存储器随随机存存储器硬件系系统只只读存存储器器（Hardware）外部存存储器器硬硬盘、、软盘盘、光光盘等等外部设设备输输入入设备备键键盘、、鼠标标、扫扫描仪仪等输出设设备显显示示器、、打印印机等等计算机机系统统操作系系统系统软软件语语言言处理理程序序各种工工具软软件软件系系统（Software）应用软软件硬硬件基基本结结构总线结结构：：计算机机的各各个部部件都都与总总线相相连接接，根根据传传输信信息种种类的的不同同，将将总线线分为为3种种：数据总总线DB（（DataBus）地址总总线AB（（AddressBus））控制总总线CB（（ControlBus））名词：：中央处处理器器存储器器输入输输出设设备中中央处处理器器中央处处理器器，也也称为为CPU（（CentralProcessionUnit，，中央央处理理单元元），，是计计算机机的核核心部部分，，可以以比喻喻为计计算机机的大大脑。。中央央处理理器由由运算算器、、控制制器构构成，，运算算器是是对所所有数数据进进行处处理加加工，，是运运算中中心；；控制制器协协调计计算机机的各各个部部分正正常工工作，，是控控制中中心。。CPU的的性性能能指指标标中中最最重重要要的的一一项项就就是是主主频频，，主主频频指指的的是是CPU在在工工作作时时内内部部的的主主振振频频率率，，频频率率越越高高说说明明运运算算速速度度越越快快。。CPU的的主主要要制制造造商商是是Intel（（英英特特尔尔））公公司司，，从从第第一一片片CPU至至今今已已发发展展了了很很多多代代，，其其中中有有用用于于普普通通PC的的CPU，，也也有有用用于于服服务务器器和和大大型型计计算算机机的的CPU。。另另一一家家有有竞竞争争力力的的CPU制制造造商商是是AMD公公司司。。摩尔定律：每每隔18个月月，计算机（（CPU）的的处理能力翻翻一番。型号：4004，1971年推出，，集成了2300个晶体体管，字长4位。主频：：108～740KHz型号：8008，1972年推出，，集成了4000个晶体体管，字长8位。主频：：800KHz～2MHz型号：8088/8086，1979/1978年推出，，集成了40000个晶晶体管，字长长8/16位位。主频：4.77～10MHz型号：80286，1982年推出出，集成了125000个晶体管，，字长16位位。主频：6～25MHz型号：80386，1985年推出出，集成了275000个晶体管，，字长16/32位。主主频：16～～40MHz型号：80486，1989年推出出，集成了120万个晶晶体管，字长