计算机第一章

第一章

计算机概论2023/11/2511.1信息与信息技术

1.2计算机技术概述1.3计算机中信息的表示1.4计算机系统第一章计算机概论21.1.1信息与数据1.1.2信息技术1.1.3信息社会

1.1信息与信息技术1.1.4计算机文化

3

信息是在自然界、人类社会和人类思维活动中普遍存在的一切物质和事物的属性。

数据是信息的具体表现形式，是信息的载体，信息是数据所表示的含义。1.1.1信息与数据41.1.2信息技术信息技术（InformationTechnology,IT）是指利用电子计算机和现代通信手段实现信息的获取、存储、处理、传递、显示、分配等的相关技术。信息技术主要包括以下几个方面：51.感测与识别技术2.信息传递技术3.信息处理与再生技术

4.信息施用技术1.1.2信息技术6信息社会是经过工业化社会以后，信息起主要作用的社会。1.1.3信息社会71.1.4计算机文化计算机文化是指以计算机为核心，集网络文化、信息文化、多媒体文化于一体，并对社会生活和人类行为产生广泛、深远影响的新型文化。81.2.1计算机的起源与发展

1.2.2计算机的特点

1.2.4

计算机的应用

1.2.5

计算机的发展趋势

1.2计算机技术概述

1.2.3计算机的分类

9

计算机（Computer）是一种能够接收和存储信息，并按照存储在其内部的程序（这些程序是人们意志的体现）对输入的信息进行加工、处理，得到人们所期望的结果，然后把处理结果输出的高度自动化的电子设备。下一页1.2.1计算机的起源与发展10计算工具发展:算筹→算盘→机械式计算机→电子计算机猿人使用石块、贝壳与动物计数中国人在唐朝发明的算盘17世纪英国发明计算尺手摇和电动计算机1946美国发明电子计算机ENIAC11年代名称元件语言应用第一代1946年～1957电子管计算机电子管

机器语言

汇编语言

科学计算

第二代1958～1964晶体管计算机

晶体管

高级程序设计语言

数据处理

第三代1965～1970集成电路计算机

中小规模集成电路

高级程序设计语言

广泛应用到各个领域

第四代

1971年～1991

集成电路计算机

大规模集成电路

面向对象的高级语言网络时代

第五代

1992年～现在集成电路计算机超大规模集成电路面向对象的高级语言网络时代

计算机的发展12计算机的特点

运算速度快计算精度高具有记忆和逻辑判断能力可靠性高，通用性强1.2.2计算机的特点13计算机的分类巨型机小巨型机主机小型机工作站个人计算机下一页1.2.3

计算机的分类14科学计算

2.数据处理3.过程控制4.计算机辅助系统：CAD,CAM5.人工智能下一页1.2.4计算机应用

15多极化2.网络化

3.多媒体化

4.智能化1.2.5计算机的发展趋势

161.3.1数制及其转换

1.3.2信息的编码1.3计算机中信息的表示171.常用的进位计数制

2.数制的转换3.二进制的运算规则1.3.1数制及其转换18常用的进位计数制数码：一组用来表示某种数制的符号。如：1、2、3、4、A、B、C、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ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。19数制基权表示数码特点10º，10¹，10²，…十进制数0~910逢十进一二进制数0~122º，2¹，2²，…逢二进一八进制数0~788º，8¹，8²，…逢八进一十六进制数0~9,A~F,a~f1616º，16¹，16²，…逢十六进一十进制：4956=410³+910²+510¹+610º二进制：1011=12³+02²+12¹+12º十六进制：81AE=816³+116²+1016¹+1416º八进制：4275=48³+28²+78¹+58º2023/11/2520十进制、二进制、八进制、十六进制之间的对应关系十进制二进制八进制十六进制十进制二进制八进制十六进制0123456780110111001011101111000012345671001234567891011121314151617100110101011110011011110111110000100011112131415161720219ABCDEF101121各种进制之间的转换二进制、八进制、十六进制转换成十进制方法：按权相加<>语言程序设计第二章数据描述C22十进制转换成二进制、八进制、十六进制原理：方法：整数部分连续除以基数，从低到高记录余数，直至商为0，余数倒排。例把十进制数59转换成二进制数5922921427232120(59)10=(111011)2110111111011余余余余余余例把十进制数159转换成八进制数1598198280(159)10=(237)8237余7余3余2例把十进制数459转换成十六进制数4591628161160(459)10=(1CB)161CB余11余12余123十进制小数部分转化为二、八、十六进制数

小数部分采用乘R取整法，即逐次乘以R，从每次乘积的整数部分得到R进制数各位的数码，直至整数部分为0。0.125(D)转化成二进制(B)：0.1252=0.250…….00.252=0.5…….00.52=1.0…….10.125D=0.001B0.125(D)转化成八进制(O)：0.1258=1.0…….10.125D=0.1O0.125(D)转化成十六进制(H)：0.125

16=2.0…….20.125D=0.2H24二进制转换成八进制：从右向左，每3位一组（不足3位左补0），转换成八进制八进制转换成二进制：用3位二进制数代替每一位八进制数例(1101001)2=(001,101,001)2=(151)8例(246)8=(010,100,110)2=(10100110)2000~0001~1010~2011~3100~4101~5110~6111~7<>语言程序设计第二章数据描述C二进制与八进制之间的转换25二进制转换成十六进制：从右向左，每4位一组（不足4位左补0），转换成十六进制。十六进制转换成二进制：用4位二进制数代替每一位十六进制数。例(11010101111101)2=(0011,0101,0111,1101)2=(357D)16例(4B9E)16=(0100,1011,1001,1110)2=(100101110011110)20000~00001~10010~20011~30100~40101~50110~60111~71000~81001~91010~A1011~B1100~C1101~D1110~E1111~F<>二进制与十六进制之间的转换26二进制的运算规则算术运算规则：加法规则：0+0=0；0+1=1；1+0=1；1+1=10（向高位有进位）减法规则：0-0=0；10-1=1（向高位借位）；1-0=1；1-1=0乘法规则：0×0=0；0×1=0；1×0=0；1×1=1除法规则：0/1=0；1/1=1271.计算机中数据的单位2.计算机中有符号数的表示3.字符在计算机中的表示

1.3.2信息的编码281）位（bit）

2）字节（Byte）

3）字（Word）

1.

计算机中数据的单位29位（bit）、字节（Byte）、字（word）位，简记为b，也称为比特，是计算机存储数据的最小单位。一个二进制位只能表示一个0或1。字节是存储信息的基本单位。8个位构成一个字节。计算机处理数据时，CPU通过数据总线一次存取、加工和传送的数据称为字，计算机的运算部件能同时处理的二进制数据的位数，称为字长。301）符号位的表示

2.计算机中有符号数的表示2）原码

3）反码

4）补码

311）符号位的表示数的正负号也用“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，“1”表示负。把在机器内存放的正负号数码化后的数称为机器数；把在机器外存放的由正负号表示的数称作真值。322）原码表示形式：符号位用0表示正，用1表示负；数值部分与该数二进制真值的数值部分相同。例如：+8的原码是00001000B-8的原码是10001000B注意：0的原码有两种形式+0的原码是00000000B-0的原码是

10000000B333）反码表示形式：正数的反码与原码相同；负数的反码，符号位为1，数值位为原码的数值位按位取反。例如：+8的原码、反码都是00001000B-8的原码是10001000B-8的反码是

11110111B注意：0的反码也有两种形式+0的反码与原码都是00000000B-0的原码是

10000000B-0的反码是

11111111B344）补码表示形式：正数与0的补码与原码相同；负数的补码为反码的末位加1。例如：+8的原码、反码、补码都是00001000B-8的原码是10001000B-8的反码是

11110111B-8的补码是

11111000B注意：0的补码只有一种形式0的补码、原码都是00000000B351）字符编码

2）汉字编码

3.字符在计算机中的表示361）字符编码ASCII码，是AmericanStandardCodeforInformationInterchange的缩写（美国标准信息交换代码。ASCII码是一种西文机内码，有7位ASCII码和8位ASCII码两种，7位ASCII码称为标准ASCII码，8位ASCII码称为扩展ASCII码。7位标准ASCII码用一个字节（8位）表示一个字符，并规定其最高位为0，实际只用到7位，因此可表示128个不同字符。同一个字母的ASCII码值小写字母比大写字母大32。372）汉字编码输入码

交换码

内码字形码38汉字机内码输入编码显示码打印码16点阵字模24点阵字模汉字国标码自动转换输出39汉字交换码是指具有汉字处理功能的计算机系统之间在交换汉字信息时所使用的代码标准。由于汉字数量极多，一般用连续的两个字节（16个二进制位）来表示一个汉字。1980年，我国颁布了第一个汉字编码字符集标准，即GB2312-80《信息交换用汉字编码字符集基本集》，该标准编码简称国标码，是我国大陆地区及新加坡等海外华语区通用的汉字交换码。GB2312-80收录了6763个汉字，以及682个符号，共7445个字符，奠定了中文信息处理的基础。40汉字机内码国标码GB2312不能直接在计算机中使用，以为它没有考虑与基本的信息交换代码ASCII码的冲突。为了能区分汉字与ASCII码，在计算机内部表示汉字时把交换码（国标码）两个字节最高位改为1，称为“机内码”。这样，当某字节的最高位是1时，必须和下一个最高位同样为1的字节合起来，代表一个汉字。41汉字字形码所谓汉字字形码实际上就是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。汉字字形码记录汉字的外形，是汉字的输出形式。记录汉字字形通常有两种方法：点阵法和矢量法，分别对应两种字形编码：点阵码和矢量码。所有的不同字体、字号的汉字字形构成汉字库。点阵码是一种用点阵表示汉字字形的编码，它把汉字按字形排列成点阵，一个16×16点阵的汉字要占用32个字节。42■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■43汉字输入码

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，也称为汉字外部码（外码）。汉字输入码的编码原则应该易于接受、学习、记忆和掌握，码长尽可能短。目前我国的汉字输入码编码方案已有上千种，但是在计算机上常用的有几种，根据编码规则，这些汉字输入码可分为流水码、音码、形码和音形结合码四种。

44汉字处理过程中各种编码之间的关系，如下图所示：自动转换字节最高位置“1”转换（调用汉字字库）451.4.1计算机硬件系统1.4.2计算机软件系统1.4计算机系统46计算机系统的层次结构用

系

统户应

其操

裸机

统

件

件用软他作

系软471.输入设备

2.运算器

3.控制器

4.存储器

5.输出设备

1.4.1计算机硬件系统48硬件硬件指的是计算机系统中由电子、机械和光电元件等组成的各种计算机部件和计算机设备。这些部件和设备依据计算机系统结构的要求，构成一个有机整体，称为计算机硬件系统。未配置任何软件的计算机叫裸机，它是计算机完成工作的物质基础。

49输入设备输入设备的主要功能是把原始数据和处理这些数据的程序，转换为计算机能够识别的二进制代码，通过输入接口输入到计算机的存储器中，供CPU调用和处理。常用的输入设备有：鼠标器、键盘、扫描仪、数字化仪、数码摄像机、条形码阅读器、数码相机、A/D转换器等50运算器运算器是计算机中执行数据处理指令的器件。运算器负责对信息进行加工和运算，它的速度决定了计算机的运算速度。运算器的功能是对二进制编码进行算术运算（加、减、乘、除）和逻辑运算（与、或、非、移位等）。参加运算的数（称为操作数）由控制器指示从存储器或寄存器中取出到运算器。51控制器控制器由指令寄存器、指令译码器、指令计数器、时序电路和控制电路组成。控制器是计算机的核心部件，它的功能是指示程序的执行过程，即决定在什么时间根据什么条件进行什么操作。控制器与运算器合在一起称为中央处理器（CPU）52存储器存储器是计算机中用于存放程序和数据的部件。存储器分为两大类：内存储器和外存储器，简称内存和外存。内存储器又称为主存储器，外存储器又称为辅助存储器。53输出设备输出设备是指从计算机中输出信息的设备。它的功能是将计算机处理的数据、计算结果等内部信息，转换成人们习惯接受的信息形式（如字符、图形、声音等），然后将其输出。最常用的输出设备是显示器和打印机，还有绘图仪、各种数模转换器（D/A）等。从信息的输入输出角度来说，磁盘驱动器和磁带机既可以看作输入设备，又可以看作输出设备。54计算机是如何工作的？读取指令输入设备控制器运算器存储器输出设备数据流控制流冯·诺依曼存储程序工作原理1.指令和数据用二进制表示2.自动执行事先编写并存储在内存中的程序。551.4.2