第1讲计算机基础

大学计算机基础信息科学与工程学院宋宝安目录一、主讲教师介绍二、考试及成绩评定三、交作业的方式四、计算机基础（第1章内容）一、主讲老师个人介绍songbaoan@

691134曹光彪信息楼302室

宋宝安，1980年出生哈尔滨工业大学物理电子学博士毕业；

2009年5月进宁波大学工作；主要研究方向：

特种光纤、激光技术与器件个人爱好：旅游、摄影、读书、思考二、考试及成绩评定

课程成绩以实验（1/2）和理论（1/2）两部分组成：理论成绩是期末学校统一卷面考试，基础分占80%，模块分20%；实验成绩：10%平时成绩；20%实验报告；20%实验

考试交实验报告的方式校内：http://89/edu注册方法:账号：2011级新生可以使用学号注册密码：自己设定一定要记住！2023/2/12023/2/1四、计算机基础知识要点计算机的诞生与发展历程数制及其转换信息社会(信息编码)信息的编码信息存储计算机系统硬件系统软件系统计算机的诞生与发展历程人类追求的计算工具1642法国帕斯卡加法器1822年差分机、1834年积分机中国人发明算盘1673德国莱布尼兹乘法机英国巴贝奇保存数据的存储库运算装置控制操作顺序及数据的输入输出装置计算机的诞生与发展历程人类追求的计算工具1888美国赫尔曼·霍勒斯1890，1900年，美国人口普查制表机计算机的诞生与发展历程人类追求的计算工具1943英国专门用于破译德军密码“巨人”计算机美国艾肯以穿孔纸带传送指令机电式计算机MARK-I计算机的诞生与发展历程人类追求的计算工具第一台电子计算机诞生ENIAC：电子数字积分机与计算机（ElectronicNumericalIntegratorAndCalculator）时间：1946年2月地点：美国宾夕法尼亚大学用途：军事计算莫克利和埃克特计算机的诞生与发展历程人类追求的计算工具5000次加法/秒体重30吨占地170M218800只电子管1500个继电器耗电150KW价格40万美元ENIAC计算机的诞生与发展历程人类追求的计算工具

UNIVAC是由研制ENIAC的埃克特和莫克利研制成功，这也是第一个进行批量生产的计算机。1951年，电脑开始走出实验室，服务于社会与公众。1952年，UNIVAC因准确地预测美国总统大选结果而名声大噪。UNIVAC计算机的诞生与发展历程图灵和图灵机在二战期间，为能彻底破译德国的军事密电，设计并完成了真空管机器。为纪念图灵对计算机的贡献，美国计算机协会于1966年设立了“图灵奖”主要贡献：建立了图灵机（TuringMachine,TM)模型，奠定了可计算理论的基础。《计算机能思考吗？》,阐述了机器智能的概念,设计了著名的“图灵测验”。图灵机是一种思想模型它由三部分组成：一个控制器，一条可以无限延伸的带子和一个在带子上左右移动的读写头。计算机的诞生与发展历程冯·诺依曼1945年VonNeuuman、H.H.Goldstin、A.W.Burks发表了一篇论文《电子计算机装置逻辑结构初探》提出了两个主要论点: *使用二进制*存储程序和程序控制奠定了当代计算机硬件由控制器、运算器、存储器、输入设备、输出设备等组成的结构体系冯·诺依曼教授（JohnVonNeumman）和他设计的“存储程序式”计算机EDVAC（埃德瓦克）计算机的诞生与发展历程冯·诺依曼冯·诺依曼计算机的5个组成部分运算器控制器存储器输入输出中央处理器(CPU)主机计算机硬件I/O设备计算机的诞生与发展历程发展阶段逻辑元件电子管内存延迟线或磁芯外存纸带、卡片或磁带工作速度几千～几万次／秒软件机器语言或汇编语言应用科学计算代表机型ENIAC第一代计算机(1946年—50年代末)电子管的缺点：体积大；耗能高；散热量大计算机的诞生与发展历程发展阶段第二代计算机(50年代中期—60年代末期)逻辑元件晶体管内存磁芯外存磁带或磁盘工作速度几十万次／秒软件高级语言应用科学计算及工业控制代表机型IBM700系列FORTRANALGOLCOBOL晶体管的优点：体积小；耗能低；性能稳固计算机的诞生与发展历程发展阶段第三代计算机(60年代中期—70年代初)逻辑元件中小规模集成电路内存半导体存储器外存磁带或磁盘工作速度几十万～几百万次／秒软件操作系统及结构化模块化程序设计方法应用计算、管理及控制代表机型IBMSystem/360SSIMSI体积更小，寿命更长，能耗、价格下降计算机的诞生与发展历程发展阶段第四代计算机(70年代初—现在)逻辑元件(超)大规模集成电路内存半导体存储器外存磁盘或光盘工作速度几百万～上亿次／秒软件操作系统、应用软件应用以网络、多媒体为特征LSIVLSIIntel

Pentium计算机的诞生与发展历程将电脑浓缩在一颗芯片上摩尔定律晶体管数目4004奔腾4420,000,0002,3000.18微米芯片10微米芯片 集成电路上可容纳的晶体管数目，约每隔18个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。晶体管数10K100K1M10M100M197519801985199519902000单位时间执行的指令数百万条/每秒0.1110255004004Pentium每2年芯片能力增长一倍808080888286838684862000年的微处理器计算机的诞生与发展历程新一代计算机具有人的听、说、读、写和思维推理能力的智能化计算机。采用的技术主要包括：纳米技术、光技术、量子技术和生物技术。

数制及其转换

按进位的原则进行计数逢N进1采用位权表示法定义：数制及其转换常用计数制的基数和数字符号进位制二进制八进制十进制十六进制规则逢二进一逢八进一逢十进一逢十六进一基数r=2 r=8r=10r=16数码0，10,1,…,70,1,…,90,1,…,9,A,B,C,D,E,F位权2i8i10i16i下标BODH如：(10)16(100100)2(120)810H100100B120O数制及其转换数制间的转换十进制数非十进制数非十进制数十进制数二、八、十六进制之间的转换数制及其转换十进制整数非十进制整数

8753891811

0结果为：(75)10=(113)8余数法：除基数取余数、由下而上排列。示例1：数制及其转换275123712180291240220211

0示例2:结果为：(75)10=(1001011)2数制及其转换十进制小数非十进制小数进位法：用十进制小数乘基数，当积为0或达到所要求的精度时，将整数部分由上而下排列。示例：

0.625

╳2

1.250整数为1

╳2

0.50整数为0

╳2

1.0

整数为1小数值为0结果为：(0.625)10=(0.101)2数制及其转换非十进制数十进制数位权法：把各非十进制数按权展开求和转换公式：(F)x=an-1×xn-1+an-2×xn-2+...+a1×x1+a0×x0+a-1×x-1+...示例：(1011.1)2=

1×23+0×22+1×21+1×20+1

×2-1=8+0+2+1+0.5=(11.5)10数制及其转换二、八与十六进制之间的转换二进制十六进制

二进制八进制一位拆三位一位拆四位整数从右向左小数从左向右三位并一位四位并一位数制及其转换二、八与十六进制之间的关系

八进制

对应二进制

十六进制对应二进制

十六进制

对应二进制0000000008100010011000191001201020010A1010301130011B1011410040100C1100510150101D1101611060110E1110711170111F1111数制及其转换(000110110111.0100)2

(1 B 7.4)16示例：(100110110111.010100)2

(4 6 6 7.24)8信息社会信息产业已经成为社会发展的三大重要支柱之一。在信息社会中，信息与材料和能源一起构成世界的三大要素。崭新的信息化时代：信息成为重要的战略资源之一信息业上升为最重要的产业之一信息网络成为社会的基础设施信息社会信息社会信息：表示一定意义的符号的集合，即信号。它可以是数字、文字、图形、图像、动画、声音等，是人们用以对客观世界直接进行描述。信息的主要特征：无处不在可传递性和共享性信息必须依附于载体信息的可处理性信息的编码数字字符汉字我只认识0和1编码信息的编码信息的编码计算机中采用二进制编码的原因容易表示在物理上最容易实现，可以使用任何具有两个不同稳定状态的元件来表示。如:晶体管的导通与截止、电流的有无、电平的高低等。运算简单编码及运算规则都比较简单。“1”和“0”与“真”和“假”对应，易于逻辑判断。传输和处理时不容易出错，可保障计算机的高可靠性。信息的编码数据在计算机中的表示方式（假定一个数在机器中占用8位）即：+7701001101机器数01001101+77

符号位真值机器数/真值信息的编码数据在计算机中的表示方式（假定一个数在机器中占用8位）符号位“0”表示正、“1”表示负运算带来问题复杂性:

10101100为了解决此类问题，引入了多种编码表示方式，常用的是：原码、反码和补码，其实质是对负数表示的不同编码。信息的编码101100101100110110110011原码反码补码带符号的机器数-77

原码反码补码数据在计算机中的表示方式（假定一个数在机器中占用8位）信息的编码-5的原码：10000101反码：11111010补码：11111011+4的原码、反码、补码相同：00000100-5+4：11111011

+00000100

11111111补码11111110反码10000001原码-1信息的编码0100000010000011定点小数：定点整数：定点数符号位隐含小数位（+0.5)符号位隐含小数位（-3)数据在计算机中的表示方式（假定一个数在机器中占用8位）信息的编码浮点数阶码数符阶符尾数1100110011尾数的位数决定数的精度阶码的位数决定数的范围

定点整数定点小数数据在计算机中的表示方式信息的编码西文字符编码

ASCII码(AmericanStandardCodeforInformationInterchange)美国标准信息交换码

128个常用字符，用7位二进制编码，从0到127控制字符：0～32，127；普通字符：94个。例如：“a”字符的编码为1100001，对应的十进制数是97；换行0AH10

回车0DH13

空格 20H 32

‘0’～‘9’30H～39H 48～57‘A’～‘Z’41H～5AH 65～90‘a’～‘z’ 61H～7AH 97～122信息的编码1---49A----65a----97信息的编码汉字编码(1)汉字输入码

音码类全拼、双拼、微软拼音、自然码和智能ABC等 形码类五笔字型法、郑码输入法等。(2)汉字国标码(GB2312－80)

每个汉字占两个字节。 一级汉字：3755个；二级汉字：3008个。 汉字分区，每个区94个汉字。(3)机内码汉字在设备或信息处理系统内部最基本的表达形式。汉字国标码+8080H=汉字机内码

中8680(0101011001010000)B (1101011011010000)B

华

5942(0011101100101010)B (1011101110101010)B

信息的编码例：根据汉字国标码GB2312—80，存储一个汉字的机内码需用（）字节。A.1B.2C.3D.4答案：B例：某一汉字的机内码是B0A1H，那么它的国标码是

A）3121H

B）3021HC）2131H

D）2130H答案：B）解析：国标码是汉字的代码，由两个字节组成，每个字节的最高位为0，机内码是汉字在计算机内的编码形式，也由两个字节组成，每个字节的最高位为1，机内码与国标码的关系是：国标码+8080H=机内码。信息的编码(4)汉字字形码点阵：汉字字形点阵的代码

有16×16、24×24、32×32、48×48等编码、存储方式简单、无需转换直接输出放大后产生的效果差矢量：存储的是描述汉字字形的轮廓特征

矢量方式特点正好与点阵相反（5）汉字地址码每个汉字字形码在汉字字库中的相对位移地址地址码和机内码要有简明的对应转换关系信息的编码(6)其他汉字编码GBK18030完全兼容GB2312-80标准，是在GB2312-80标准上的内码扩展规范，共收录了27484个汉字，同时收录了藏文、蒙文、维吾尔文等主要的少数民族文字。Unicode码一种国际标准：采用双字节编码统一地表示世界上的主要文字。BIG5编码

台湾、香港地区普遍使用的一种繁体汉字的编码标准，包括440个符号，一级汉字5401个、二级汉字7652个，共计13060个汉字。信息的编码汉字（输入）机内码交换码（外部码内部码）机内码向字形码转换显示输出打印输出汉字编码工作流程信息存储最小单位：位(Bit)基本单位：字节(Byte)，也是常用单位d0d1d2d3d4d5d6d7位字节千字节(KB) 1KB=1024Bytes兆字节(MB) 1MB=210KB吉字节(GB) 1GB=210MB太字节(TB) 1TB=210GB其它存储单位字(Word):CPU通过数据线一次存取、加工和传送的数据称为字。信息存储需要多少个字节？信息存储0000H0001H0002HFFFFH存储位存储单元（字节）存储体存储容量=终止地址-起始地址+1计算机系统计算机硬件系统硬件主机外部设备内存（ROM/RAM/Cache）I/O接口外存储器输入设备输出设备CPU运算器控制器总线常见微机的硬件设备主机箱内的部件:主板CPU内存储器显示卡声卡硬盘光盘驱动器软盘驱动器常见微机的硬件设备外存：160GB的移动硬盘

常见微机的硬件设备主机箱外的部件:键盘常见微机的硬件设备主机箱外的部件:鼠标数码相机常见微机的硬件设备主机箱外的部件:扫描仪手写输入板显示器常见微机的硬件设备主机箱外的部件:调制解调器打印机常见微机的硬件设备微机主板示例：I/O插槽CPU接口接口接口接口键盘硬盘鼠标打印机显示器用户电路光驱软驱总线控制电路串行接口并行接口键盘接口时钟RAMROM总线主机板常见微机的硬件设备微机的主要性能指标