第1章-计算机基础知识

大学计算机基础

大学计算机基础

—计算机基础知识李群liqunbj@163.com大学计算机基础2本次课程所讲内容课程注意事项教学内容安排计算机基础知识课时分配课程考核方式教学服务器作业和实验报告大学计算机基础3课时分配理论课（24学时）上课时间：

1-8周,12-15周，周三上午1-2节上课地点：二教110实验课（16学时）上课时间：14-16周，18周，周五上午1-4节，上课地点：计算中心计算机应用基础4本课程的考核方式本课程采用的考核方式是机考方式（闭卷），考试题型为：单项选择题（理论知识，共40分）、软件操作题（3道上机题，共60分）

。总评成绩＝(作业+实验+出勤)*(30%~40%)+(期末考试的成绩)*(70%~60%)大学计算机基础5教学服务器77/李群/课件课件下载、实验和作业通知、教学辅助材料7/李群/作业

包含各班文件夹：上传作业和实验报告大学计算机基础6作业和实验报告每次作业和实验报告都要按照规定的时间按时提交，否则扣分严禁抄袭，若发现抄袭现象，抄袭者和被抄袭者本次作业或者实验报告的分数都为0分大学计算机基础7作业和实验报告上传上传作业和实验报告时，请按照以下格式给你的文件取名学号-姓名-实验X.***上交到作业文件夹下各自班级的子文件夹内大学计算机基础8本次课程所讲内容课程注意事项教学内容安排计算机基础知识大学计算机基础9教学内容安排计算机基础知识计算机的发展历程、数据在计算机中的表示形式、信息编码计算机系统硬件系统、软件系统、模拟攒机操作系统文件的概念、资源管理器、控制面板大学计算机基础10教学内容安排（续）办公软件应用文字处理艺术排版、科技排版电子表格处理工作表操作、单元格设置、函数和公式、图表分析演示文稿基本操作、添加对象、设置动画效果、设置幻灯片放映大学计算机基础11教学内容安排（续）多媒体技术应用多媒体信息基础知识、图形图像处理网络基础知识网络概述、网络组成、网络应用技术计算机安全病毒定义、网络入侵、防治措施大学计算机基础12本次课程所讲内容课程注意事项教学内容安排计算机基础知识计算机的发展历程数据在计算机中的表示方法信息化的发展趋势信息编码大学计算机基础13计算机的定义计算机（Computer）是一种可以接收输入信息，并且具有处理和存储程序和数据的能力，能产生输出信息的装置计算工具的演变劳动创造工具工具扩展人类探索自然界的功能机械工具扩展四肢的功能测试工具扩展感官的功能计算工具扩展大脑的功能大学计算机基础14大学计算机基础15手动式计算工具筹算法(秦汉时期)算盘(中国唐朝)最古老的手动式计算工具大学计算机基础16手动式计算工具（续）纳皮尔计算尺:一种能简化计算的乘法速算器，由英国数学家纳皮尔发明(1622年)大学计算机基础17手动式计算工具（续）纳皮尔计算尺733273×32090612416做个位904做十位011做百位2做千位23366323大学计算机基础18机械式计算工具1642年，法国科学家帕斯卡发明了世界上第一台机械式加减法器大学计算机基础19机械式计算工具（续）1674年，德国数学家莱布尼兹发明了机械式四则运算计算器大学计算机基础20近代计算机1822年，差分机

英国数学家

查尔斯.巴比奇大学计算机基础21近代计算机（续）1834年，分析机大学计算机基础22第一台电子计算机名称？诞生时间？诞生地点？由谁研制？用途？ENIAC美国宾夕法尼亚大学埃克特、莫克利等计算炮弹弹道1946年2月约翰·埃克特

莫克利第一台电子计算机—

ENIAC约18000个电子管重30吨占地170平方米耗电174千瓦/小时大学计算机基础24第一台电子计算机—

ENIAC每秒进行5000次加减运算没有存储器用线路连接的方式编排程序标志电子计算机时代的到来巨人(Colossus)计算机电子管尘封在电脑史册里的超级机密“巨人”机于1943年10月秘密运到布雷契莱

庄园。这台机器用1500个电子管组成十进制计数器，阅读速度可达每秒5000字符。“巨人”安装在两个用支架架起的7英尺高、16英尺宽的箱子里，中间隔开6英尺，总重量约1吨，功率达4.5千瓦。英国人用它来破译德国人的密码。随着时间的推移，“超级机密”逐渐被人向外批露：研制“巨人”的团队，是一个人才济济的英雄群体；研制“巨人”的历程，是一场惊心动魄的战斗，有的军事学史家甚至认为，“巨人”参战改变了二战进程。大学计算机基础26大学计算机基础27电子计算机之父计算机世界中不能忘记的人---美籍匈牙利数学家冯·诺依曼发表题为“电子计算机逻辑结构初探”报告，奠定了存储程序式计算机的理论基础。计算机应用基础28冯.诺依曼的“存储程序”理论1.计算机必须由运算器、控制器、存储器、输入器和输出器五大部件组成2.存储器中预先存放着控制计算机运行的程序和数据，并且程序必须能自动执行3.计算机中的程序和数据用二进制表示从电子计算机诞生至今，除第一台电子计算机ENIAC之外，其余的计算机几乎都遵循以上三条原则大学计算机基础29电子计算机的发展历程时代年份使用的逻辑元件第一代1946-1958电子管第二代1958-1964晶体管第三代1964-1970集成电路第四代1971年迄今大规模和超大规模集成电路微机时代的到来大学计算机基础30科学计算是计算机最早的应用领域，例如导弹发射轨道的计算，天气预报等工作。计算机应用：科学计算大学计算机基础31计算机应用：过程控制或者自动控制用计算机对卫星或者飞船进行实时监控2011年11月，神舟八号飞船发射,与天宫一号目标飞行器实现无人对接。2012年6月18日,神舟九号飞船与天宫一号目标飞行器实现首次载人的空间交会对接。

2013年6月11日,神舟十号飞船升天，完成了自动和手动交会对接、组合体飞行、绕飞等任务。大学计算机基础32计算机应用：计算机辅助系统计算机辅助设计（CAD）计算机辅助制造（CAM）计算机辅助测试（CAT）计算机集成制造系统（CIMS）计算机辅助教育（CBE）大学计算机基础33计算机应用：多媒体应用数字声音设计制作数字视觉设计制作图形图像设计动画设计

电影特技制作电子游戏大学计算机基础34计算机应用：网络、信息处理网络应用电子邮件信息检索电子商务等信息处理办公自动化财务管理系统等大学计算机基础35计算机的发展趋势巨型化微型化网络化智能化大学计算机基础36计算机的新技术嵌入式技术:将计算机作为一个信息处理部件，嵌入到应用系统之中，系统和功能软件固化起来。应用：各种家电、数码相机、手机等。人脸识别大学计算机基础37计算机的新技术网格计算技术：利用互联网把分散在不同地理位置的电脑组织成一个“虚拟的超级计算机”，其中每一台的计算机就是一个“节点”，而整个计算是由成千上万个“节点”组成的“一张网格”。优点：数据处理能力超强，充分利用网上的闲置处理能力。3D投影技术：

2013年，美国利用3D投影技术来快速组装战机：3D投影系统可以将装配复杂机械部件的说明直接投影到零部件的表面，从而为装配提供了一分清晰的数字路线图。计算机的新技术3D打印技术——呈现真实的你……3D打印如今正越来越多的在生活中进行商业化应

用的尝试

，从打印玩具到打印物体模型，再到打印金属零件。3D打印技术的进步已经让我们可以打印真人。德国汉堡有一家创业公司Twinkind可以实现这个愿景，专门打印个人雕塑，将mini版的你栩栩如生地还原出来计算机的新技术大学计算机基础40本次课程所讲内容课程注意事项教学内容安排计算机基础知识计算机的发展历程数据在计算机中的表示方法信息编码大学计算机基础41什么是二进制？二进制表示的数据中，每个数位上的数字只能是0或者1(10101011)2逢2进一：(1)2+(1)2=(10)2计算机中采用二进制来表示数据大学计算机基础42容易实现二进制只有0和1两个状态，

电子器件具有实现的可行性运算简单

二进制的运算法则少，运算简单，使硬件结构大大简化有逻辑性

二进制的0和1正好和逻辑代数的假和真相对应有稳定性

二进制只有0和1两个状态，传输和处理时不容易出错二进制的优点大学计算机基础43常用的进位计数制日常使用：十进制（Decimal）计算机采用：二进制（Binary）为了简化二进制的表示方式，使用八进制（Octal）十六进制（Hexdecimal）大学计算机基础44进位计数制的要素数码、基数、计数规则R进制数(R=2,8,10or16)数码：0~(R-1)基数：R计数规则：逢

R进一特殊说明，十六进制的数码比较特殊，为：0～9，A、B、C、D、E、F大学计算机基础45进位计数制的表示形式数字后面加各计数制的英文单词的第一个字母的大写1011B16D26O6AH数字加括号再加下标(1011)2

(16)10

(26)8

(6A)16每一个数位上的数字不能超出数码的范围(1010)2，(18)10，(28)8，(6AEI)16(正确)(正确)(错误)(错误)大学计算机基础46不同进位制之间的转换二进制十进制二进制八进制二进制十六进制十进制十六进制大学计算机基础47二进制十进制方法每个数位上的数字乘以各自位权的累加示例

(1011.01)2=1*23+0*22+1*21+1*20+0*2-1+1*2-2=11.25D位权大学计算机基础48十进制二进制整数部分除2取余，先余为低，后余为高除2取余数，直到商为0首次取得的余数是转换后的进制部分的最低位，最后取得的余数是最高位大学计算机基础49十进制二进制（续）将(100)10

二进制(100)10=(1100100)210025022521226232100010011高2低十进制二进制（续）小数部分乘2取整，先整为高，后整为低乘2取整数，直到小数部分为0或达到要求的精度为止首次取得的整数是转换后的进制部分的最高位，最后取得的整数是最低位大学计算机基础50将(0.6875)10转换为二进制形式：

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低位即：(0.6875)10=(0.1011)2

将一个既有整数部分又有小数部分的十进制数转换成二进制数，可以将其整数部分和小数部分分别转换，然后再组合。十进制二进制（续）大学计算机基础52大学计算机基础53二进制八进制八进制二进制00001001201030114100510161107111大学计算机基础54二进制八进制（续）1位八进制数相当于3位二进制数从二进制整数的最右端向左分组，每3

位为一组，最左端不足3位补0即可(100 101 110 111)2

( )86745大学计算机基础55二进制十六进制十六进制二进制十六进制二进制0000081000100019100120010A101030011B101140100C110050101D110160110E111070111F1111大学计算机基础56二进制十六进制（续）1位十六进制数相当于4位二进制数从二进制整数的最右端向左分组，每4

位为一组，最左端不足4位补0即可(1010100101)2

( )165A200计算机应用基础57十六进制数十进制数十六进制数→十进制数 各位十六进制数码乘以与其相应的权之和即为该十六进制数相对应的十进制数

例如：N=A8CH=A*162+8*161+C*160=2700D计算机应用基础58十进制数十六进制数十进制数→十六进制数方法一：把要转换的十进制数的整数部分不断除以16,记下余数，直到商为0。对小数部分要不断地乘以16,记下其整数部分,直到结果的小数部分为0为止。方法二：把要转换的十进制数先转换成二进值，然后由二进值再转换成十六进值。大学计算机基础59本次课程所讲内容课程注意事项教学内容安排计算机基础知识计算机的发展历程数据在计算机中的表示方法信息编码计算机中数据的存储单位位：也称比特，记为bit或b。是数据的最小表示单位，用0或1表示字节：也称拜特，记为Byte或B，是计算机中用来表示存储容量大小的最基本单位

1B=8bit1KB=1024B=210B1MB=1024KB=210KB=220B1GB=1024MB=210MB=230B1TB=1024GB=210GB=240B

1PB=1024GB=210GB=250B60大学计算机基础大学计算机基础61计算机中数据的存储单位（续）字：常记为Word或W，字由若干字节组成，每个字中包含的二进制位数称为字长示例：64位计算机是指计算机一次可以处理64位二进制数64位计算机中的64是指机器字长1011111110000000一个位一个字节字长（16位）计算机应用基础62数的表示在计算机中，数只有“0”和“1”。所以数的正负也是由“0”和“1”来表示的。习惯上用“0”表示正数，用“1”表示负数。一个带符号的二进制数通常是由两部分组成，即数的符号部分和数值部分。通常把一个数的最高位定义为符号位，其他位为数值位。例如,一个字长为16的计算机中,对于有符号数来说,最高为其符号位,数值只有15位；而对无符号来说,16位全部为数值位。

例如：在一个字长为8位的计算机中，一个带符号的数01010011表示+1010011，等效于十进制数+83。带符号的数10010011表示-10011，等效于十进制数-19；如果10010011表示的是无符号数则等于十进制数147。63计算机应用基础计算机应用基础64数的表示—原码、反码和补码将符号数值化了的数据表示形式称为机器数。计算机中机器数的表示有原码、反码和补码。对于正数，其原码、反码与补码表示是完全相同的；对于负数，其原码、反码和补码是不同的表示形式。除符号位外，将其原码的数值部分求反（即0变1，1变0）则可求其反码，由反码的最低位加1即可求得其补码。

原码编码简单直观，但不能直接对两个同符号

的数相减或两个异符号的数相加。

使用补码的优点是：（1）使得符号位能与有效数值部分一起参加运算，从而简化运算规则。（2）使减法运算转换为加法运算，简化计算机中运算器的线路设计。计算机应用基础65计算机应用基础66小数点的表示1.定点表示法：所谓定点表示法就是小数点在数中的位置是固定不变的。(1)定点整数——小数点位置固定在数的最低位之后,如：Dn-1Dn-2••••••D1D0.(2)定点小数——小数点位置固定在数的符号位之后、数值最高位之前。如：D0.D-1••••••D-(n-2)D-(n-1)2.

浮点数的表示

小数点在数中的位置是浮动的一个浮点数由阶码部分和尾数部分组成阶码部分：阶码是整数，确定小数点移动的位数，阶符为正向右移，阶符为负则向左移。尾数部分：尾数是小于1的数字，尾符确定尾数的正负；E0E1E2………EmM0M1M2………Mn尾数值

阶值阶符尾符9×10－28=0.9×10-272×1033=0.2×1034任意一个十进制数Ｎ可以写成Ｎ=10E·×Ｍ

（十进制表示）计算机应用基础67大学计算机基础68计算机的信息转换过程

输入信息数值西文字符汉字……二进制数数值西文字符汉字……

计算机

输出信息编码编码各类数据在计算机中的转换过程数值->十/二进制转换（输入）->内存->二/十进制转换（输出）->数值西文->ASCII码(输入)->内存->西文字形码(输出）->西文汉字->输入码/机内码转换(输入）->内存->汉字字形码（输出）->汉字声音、图像->模/数转换(输入)->内存->数/模转换(输出）->声音、图像大学计算机基础69字符编码：规定用怎样的二进制码来表示

字母、数字以及专门符号。在微型机系统中，有一种重要的字符编码方式：ASCII码。ASCII码:是美国标准信息交换码（AmericanStandardCodeforinformationInterchange）的缩写。它本来只是一个美国交换码的国家标准，但它成为一种国际标准。

字符的表示计算机应用基础70ASCII编码用7位二进制数表示0～127共128个字符每一个字符有一个唯一的二进制编码。每个字符占一个字节，其中最高位为0。

0～900110000B～00111001B48～57A～Z01000001B～01011010B65～90a～z01100001B～01111010B97～122

32个标点符号和运算符以及34个控制码。ASCII编码计算机应用基础71扩展ASCII码：有128个字符，编码从128到255。每个字符占一个字节，最高位为1。ASCII编码表汉字字数多，字形复杂，计算机存储和

处理比较复杂。计算机处理汉字信息的

前提条件是对每个汉字进行编码，这些编码

统称为汉字编码。从汉字代码转换的角度，可以把汉字信息处理系统抽象为一个结构模型，如下图示

汉字编码大学计算机基础73大学计算机基础74输入码：输入汉字时使用的编码音码类：全拼、双拼、微软拼音、智能ABC等形码类：五笔字型法、郑码输入法汉字编码（续）机内码

是计算机内部处理汉字信息所用的汉字编码。

机内码为二进制，为方便多用十六进制表示。国标码

1981年我国颁布了《信息交换用汉字编码字符集·基本集》，制定了国标码。根据词频统计选择出6763个常用汉字，为每个汉字分配了标准代码，国标码又称为汉字交换码。后历经十余年90余稿的修改，《通用规范汉字表》公布，8105个汉字领到“身份证”。一些异体字加入到了规范字行列，有了“合法地位”，比如，“堃”、“喆”等字。汉字编码（续）75大学计算机基础区位码：将汉字和汉字符号组成一个94×94的方阵，每一行称为一个“区”；每一列称为一个“位”，区、位的序号均从01到94。汉字机内码、国标码、和区位码三者之间的关系：

汉字编码（续）

区码位码如汉字“啊”的区位码是1601，区码为16，位码为01，区位码、区码、位码都为十进制数大学计算机基础76区位码（十进制）的两个字节分别转换为

十六进制后加20H得到对应的国标码：

国标码＝区位码＋2020H

机内码是将国标码两个字节的最高位分别加1，即汉字交换码（国标码）的两个字节分别加80H得到对应的机内码；

机内码＝国标码＋8080H区位码（十进制）的两个字节分别转换为十六进制后加A0H得到对应的机内码。

机内码＝区位码＋A0A0H汉字编码（续）大学计算机基础77大学计算机基础78汉字机内码=汉字区位码+A0A0H“啊”的区位码为“1601D”，机内码为“B0A1H”

区码、位码分别转换成16进制为：“1001H” 1001H＋A0A0H＝B0A1H汉字编码（续）

汉字字形码

字形码是汉字字形的字模数据，以点阵方

式或矢量函数表示。000010000000100001111111000010000001010000100010010000010000000008087F081422410012345678123456788×8的点阵汉字点阵的信息量很大，所以占用的存储

空间也很大：如8×8点阵

每个汉字占8个字节字模点阵就构成了所谓的“字库”，用于显示和打印。根据汉字形式的精密程度要求的不同，每个汉字点阵的大小也不同。点阵形式有：8×8、16×16、24×24、32×32、48×48、

64×64、72×72、128×128……汉字字形码80大学计算机基础大学计算机基础81课程小结课程注意事项教学内容安排计算机基础知识计算机的发展历程数据在计算机中的表示信息编码大学计算机基础82Thanks!大学计算机基础83大学计算机基础84大学计算机基础85大学计算机基础86大学计算机基础87大学计算机基础88大学计算机基础89大学计算机基础90大学计算机基础91大学计算机基础92电子管大学计算机基础93晶体管大学计算机基础94集成电路大学计算机基础95平板计算机超便携个人计算机大学计算机基础96电子管大学计算机基础97晶体管大学