第一章 计算机软硬件基础

计算机应用基础+C语言肖四友664518，qq:1724414023,综合209IT&C语言2015电子班班级群号：434909230Email:smallxiao4@126.com2015年9月课程导航：1.本学期课程《计算机应用基础》&《C语言程序设计》，前3-10周基础，11-18周C语言。2.上课形式：电子151-152：理论上课（周三3-4节3406多媒体教室）&上机实验（周四1-2节2505机房，作业提交及课程学习的网站：）&课后自学与练习电子153-154：理论上课（周三6-7节3406多媒体教室）&上机实验（周四3-4节2505机房，作业提交及课程学习的网站：）&课后自学与练习3.《计算机应用基础》内容包括：计算机软硬件基础+windows7(理论+上机)、word2010(自学+上机)、excel2010(理论+上机)、powerpoint2010(理论+上机)、计算机网络基础(理论)、Access2010（自学+练习）《C语言程序设计》内容包括：C语言程序设计基础知识前8章期末考试内容包括以上两个部分5.平时要求作业包括：两份大作业：1）word个人简历（内容要丰富，必须是表格形式）、一张报纸；2）PPT演示文稿设计3）C语言的各章节练习平时上机作业：文字录入练习、win7、Excel练习、C基础知识、C顺序结构、C选择结构、数组、函数、编译预处理Word报纸排版效果图如下：第3-4周需要完成的任务1.每人至少找出5个Window7操作中的特殊优化技巧，利用word文档记录这5个技巧的文字详细说明，并配图演示操作过程。Word文档排版要有文书格式。（例如，让正版win7快一点实用win7优化技巧/226/2260021_all.html）2.利用Word设计课程表，如下，课程表中所有课程老师都是各位同学自己，注意文字排版整齐。如下图所示。3.打字尽快跟上平均速度40字/分钟。4.进入moodle平台和QQ群。计算机软硬件基础知识2015-10§1.1计算机的发展和应用一、计算机的诞生世界上第一台电子数字计算机（ENIAC）于1946年诞生于美国宾夕法尼亚大学，运用于科学计算。科学背景：逻辑代数乔治·布尔图灵论题图灵(凡可计算的函数都可以用机器来实现)

存储程序思想冯·诺依曼(指令和程序可存入计算机内部，现代计算机仍采用该设计思想，通称为“冯氏计算机”)

§1.1计算机的发展和应用二、计算机发展的四个阶段

注意：主要从每一代计算机所采用的逻辑器件上加以区分。三、计算机的分类根据用途划分通用机：适合解决一般性问题、通用性强，如普通的微型计算机专用机：适用于解决某个特定方面问题，如自动化控制、金融系统专用机等第一代第二代第三代第四代20世纪40-50年代、采用电子管为逻辑器件20世纪50年代中期、采用晶体管为逻辑器件20世纪60年代、采用集成电路为逻辑器件20世纪60年代末-70年代、采用大规模集成电路为逻辑器件§1.1计算机的发展和应用根据规模划分巨型计算机、大/中型计算机、小型计算机、微型计算机、工作站、服务器

注意：根据规模划分主要从计算机的运算速度和存储容量及其功能加以区分按处理对象进行划分数字类型、模拟类型、数字模拟混合类型（其分类依据主要是计算机所能处理的数据类型的不同）

注意：计算机本身只能处理数字类型的数据，模拟类型的数据必须通过“模/数”或“数/模”转换后才能输入或输出§1.1计算机的发展和应用四、计算机的应用领域科学计算主要解决科学实验和工程技术中的数学问题，实例：原子弹研究、火箭发射、大型桥梁建设等。信息处理非数值形式的数据处理，资料的收集、存储、加工等，实例：办公自动化、企业管理、情报检索、报刊编排等。信息处理是最为广泛的计算机应用。计算机数据处理的特点：信息处理及时、数据量大、处理速度快、输出形式多样过程控制大量应用于工业生产领域，实例：计算机智能温控、速度、压力控制等，原理：模拟信号--数字信号--计算机处理—结果模拟化—控制对象§1.1计算机的发展和应用计算机辅助系统

CAI

计算机辅助教学：将教学内容存储在计算机中，再以直观的方式进行演示。

CAD

计算机辅助设计：计算机辅以相应的软件进行产品设计。

CAM

计算机辅助制造：利用计算机进行生产设备、生产环节等的控制以提高生产效率。

CAT

计算机辅助测试：利用计算机进行自动化测试。

CIMS

计算机集成制造：在产品生产和销售过程中，利用计算机从产品设计到市场销售全过程加以集成、管理，从而使生产利益达到最大化。§1.1计算机的发展和应用多媒体技术媒体有多种含义，在这里媒体主要是指信息的表现形式如：文字、图形、声音、图像等。计算机科学中多媒体的具体含义是：计算机具备对图、文、声、像等多种媒体表现、处理、存储的能力。实例：电子图书、远程医疗、视频会议等。有关概念：MPC(multimediapersonalcomputer)多媒体个人计算机标准JPEG静态图像压缩标准MPEG动态图像压缩标准注意：多媒体的关键技术是：数据压缩技术§1.1计算机的发展和应用人工智能人工智能是利用计算机部分模仿人的智能，是计算机科学的一个分支，包括：知识工程、机器学习、模式识别、自然语言处理、智能机器人、神经计算等。实例：人机对奕，机器人足球。练习：1、简述计算机发展的四个阶段。2、简述计算机分类方法。3、举例说明计算机的应用领域有那些。§1.2信息表示与存储

计算机中信息均是以二进制形式表示的，采用二进制表示的主要原因是：

1、二进制方便用电路实现

2、二进制计算简单

3、二进制易于实现逻辑运算一、进位计数制有关术语：数码：一组用来表示某种数制的符号，如：1、2、3、A

基数：数制所用的码个数，如：十进制的基数为10

位权：数码在不同位置代表的权值，如：１２３．４５进位计数制规则：“逢R进一，借一当R”10210110010-110-2§1.2信息表示与存储数制数码基数位权二0,122N八0,1,2,3,4,5,6,788N十0,1,2,3,4,5,6,7,8,91010N十六0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F1616N进位计数制表示方法：（以八进制为例）第一种：316(8)

第二种：(316)8

第三种：316O（注：二进制B十进制D十六进制H）§1.2信息表示与存储二、数制之间的转换1、二进制、八进制、十六进制转换为十进制规则：数的每一位按“权”展开后求和。例：1101.11B=1×23+1×22+0×21+1×20+1×2-1+1×2-2

（19A..E）16=1×162+9×161+10×160+15×16-12、十进制转换为二进制、八进制、十六进制规则：对整数部分：除R取余，直至商为0

对小数部分：乘R取整，直至被乘数小数部分为0

例：（以十进制转换为二进制为例）将（13.125）10转换为二进制数步骤：§1.2信息表示与存储整数部分：小数部分：

2130.12526…..余数为1低位×223…..余数为00.25…..整数部分为021…..余数为1×20…..余数为1高位0.5…..整数部分为0×21…..整数部分为1

整数部分为：1101小数部分为：.001

故（13.125）10=（1101.001）2

十进制转换为八进制、十六进制与此类同（但通常不采用此方法，后面将介绍别的方法）§1.2信息表示与存储3、二进制与八进制、十六进制之间相互转换准备知识：①二进制与八进制的对应关系②二进制与十六进制的对应关系

0000010100111001011101110123456700000001001000110100010101100111012345671000100110101011110011011110111189ABCDEF§1.2信息表示与存储Ⅰ、二进制转换为八进制规则：将二进制数以小数点为中心，整数部分向左，小数部分向右，将每三个二进制数分成一组，不足一组的前后补0，再将每组二进制数转换为一位对应的八进制数。例如：将1100101.10101B转换为八进制数

1100101.10101001,100,101.101,010145.521100101．10101B=145．52O§1.2信息表示与存储Ⅱ、八进制转换为二进制规则：将八进制数的每一位转换为对应的三位二进制数，按顺序排好，去掉前后多余的0。例如：将1360．12O转换为二进制数

1360．12001101110000．0010101360．12O=1101110000．00101BⅢ、二进制转换为十六进制规则：将二进制数以小数点为中心，整数部分向左，小数部分向右，将每四个二进制数分成一组，不足一组的前后补0，再将每组二进制数转换为一位对应的十六进制数。

§1.2信息表示与存储

例如：将1100101.10101B转换为十六进制数

1100101.101010110,0101.1010,100065.A8故1100101．10101B=65．A8HⅣ、十六进制转换为二进制规则：将八进制数的每一位转换为对应的四位二进制数，按顺序排好，去掉前后多余的0。例如：将138A．3EH转换为二进制数

138A．3E

0001001110001010．00111110

138A．3EH=1001110001010．0011111B§1.2信息表示与存储三、非数值信息的表示1、ASCII码

ASCII码：美国标准信息交换码

ASCII码是计算机字符编码的统一标准，分两种：标准ASCII码采用7位二进制数进行编码，故共有27=128种组合，表示128个不同的字符，其中95为可显示字符，33个不可显示的控制字符。

注意：标准ASCII码使用的是一个字节中的7个位，只是其最高位始终为0（目前计算机采用的多为标准ASCII码）扩展ASCII码采用8位二进制数进行编码，故共有28=256种组合，表示256个不同的字符。§1.2信息表示与存储2、BCD码采用4位二进制数表示一位十进制数，范围是0000----1001，因其对应的四个位的位权分别为8、4、2、1，故又称其为8421码。例如：

12．23的BCD码应为00010010．001000113、汉字交换码是汉字在计算机中的编码方法，GB2312-80（信息交换用汉字编码字符集）中规定用两个字节来编码汉字，每个字节只用其低7位，故共可编码27×27=16384个汉字，实际编码7445个字符。

注意：汉字交换码的每个字节的最高位为04、机内码计算机汉字系统的汉字的运行代码，汉字的存储、传输都是根据机内码进行的，占两个字节，和汉字交换码有一定的对应关系。

注意：机内码的每个字节的最高位为1§1.2信息表示与存储5、汉字交换码和机内码的关系将汉字交换码的每个字节的最高位置为1即可得到该汉字的机内码，例：某汉字的交换码为0101010101111011，则其对应的机内码应为1101010111111011，若是用十六进制表示，则应在汉字交换码的每个字节上加上80H四、二进制数的运算1、算术运算加法0+0=00+1=11+0=01+1=10减法0-0=010-1=11-0=11-1=0乘法0×0=00×1=01×0=01×1=1除法0/1=01/1=1§1.2信息表示与存储例如：

10110111110101+11100-11011×11100100100011101+10111112、逻辑运算或(∨,+)0∨0=00∨1=11∨0=01∨1=1与(∧,。)0∧0=00∧1=01∧0=01∧1=1非(－)0=11=0异或(﹢)0﹢0=00﹢1=11﹢0=11﹢1=0§1.2信息表示与存储五、数值在计算机中的表示及运算1、原码、反码、补码表示方法以一个字节表示一个数为例原码字节的最高位为符号位，“0”代表正数，“1”代表负数，其余7位为数值位。例如：[+10]原=00001010[-10]原=10001010

注意：原码方式下“0”有两种表示方法即：00000000，100000000反码正数的反码为其原码本身，负数的反码是将其原码除符号位以外的各位取反。

例如：[+10]反=00001010[-10]反=11110101§1.2信息表示与存储补码在二进制下，若两个整数A和B同除以2余数相同，则称A、B在以2为模时是相等的，A、B互为补数。计算机是以2为模对数值进行加法计算的，引进补码可以把负数转化为正数，变减法为加法。

X-Y=X+（Y的补码）=X+（Y的反码+1）例如：1100-1001=1100+（1110+1）=11011

二进制求补码的方法：正数的补码为其原码，负数的补码是在其反码的最低位加1。例如：[+10]原=00001010[-10]原=10001010[+10]反=00001010[-10]反=11110101[+10]补=00001010[-10]补=11110110§1.2信息表示与存储注意：8位二进制数原码、反码、补码表示的数值的范围。原码：-127--------1270有两种表示法反码：-127--------1270有两种表示法补码：-128--------1270只有一种表示法具体见书P13表1。32、定点数和浮点数定点数纯小数表示法：小数点固定于符号位与数值部分之间。整数表示法：小数点固定在数值部分的最后面。在实际运算过程中，通常要在定点数前要乘以一个比例因子。§1.2信息表示与存储浮点数浮点数小数点是可以浮动的，可表示为：

N=M×2E

阶码E说明了小数点的位置。浮点数可以扩大数的表示范围，提高了数的精度。N的尾数N的阶码§1.2信息表示与存储练习：1、求下列十进制数的二进制、八进制、十六进制数，写出转换过程。

19105。812577。1252、⑴求下列十进制数的原码、反码、补码。

-1320⑵采用补码将20-13转为加法并求出其结果。3、ASCII码是什么？标准ASCII有何特点？上机任务：

1、熟悉键盘。

2、熟悉WIN98操作方法§1.3计算机硬件系统

定义：计算机硬件是计算机系统中看得见、摸得着的电子线路、原器件等。计算机系统由“硬件系统”和“软件系统”组成。一、硬件系统的基本组成计算机硬件系统由5大部分组成：控制器、运算器、存储器、输入设备、输出设备。

5大部件之间传递3类信息：数据信息、地址信息、控制信息1、CPU（centralprocessingunit中央处理器单元）控制器：控制计算机指令的执行（取指令、分析CPU指令、执行指令运算器：由ALU和若干寄存器组成，可进行算术

运算和逻辑运算§1.3计算机硬件系统2、存储器（memory）存储器是计算机中用来存放程序和数据的器件。存储器分内存储器（主存）和外存储器（辅存），这里是指内存储器。通常将控制器、运算器和内存储器合称为主机。存储器以一个字节（8个二进制位，每个二进制位可存放一个“0”或“1”）为“读”或“写”单位。⑴、信息单位

Ⅰ、BIT位：一个二进制位，可存放一个“0”或“1”，是计算机存储度量的最小单位。

Ⅱ、BYTE字节：由8个二进制位组成，是信息存储中最常用的基本单位。

Ⅲ、WORD字：字是字节的组合，通常由若干字节组成，视不同的机器而定。其他单位：KB1KB=1024BYTE=210BYTEMB1MB=1024KB=220BYTEGB1GB=1024MB=230BYTETB1TB=1024MB=240BYTE§1.3计算机硬件系统⑵存储地址要对某个存储单元进行“读”或“写”，必须先找到该存储单元（寻址），每个存储单元有唯一的地址编号称“单元地址”。计算机采用若干二进制位对存储器地址进行编码，如采用8（即采用8根地址线）位二进制数进行编码，则共可编码28共计256个存储单元，地址码应为0---255即00000000---11111111，10根地址线则可编码1024个存储空间，即1KB。⑶地址和容量的计算

Ⅰ、已知地址线的数目，求寻址空间的大小。例如：已知有地址线22根，求寻址空间。

222=22*220=4MBⅡ、已知起始地址、末地址、存储空间中