第1章 计算机与社会信息化13

大学计算机基础课程说明总学时为64学时：理论教学48，实验16；采用课堂讲授、上机实验、课后练习三结合的方法学习；考试采用上机考试。期末总成绩主要依据机考成绩，并结合实验和作业的完成情况进行综合评定；期末总成绩=平时成绩（30%）+期末上机考试成绩(70%)平时成绩组成（百分制）：课堂出勤：38分=5次×7分

书面作业：14分=7次×

2分上机出勤：12分=6次×2分

上机作业：36分=6次×6分

学时安排

第一章计算机与社会信息化 6学时第二章微型计算机组成及应用 5学时第三章操作系统基础知识 4学时第四章计算机网络基础 6学时第五章信息安全与社会责任 0学时第六章算法与数据结构基础 6学时第七章数据库技术基础 7学时第八章多媒体技术基础 5学时第九章VisualBasic程序设计入门3学时第十章软件设计基础 3学时

实验内容

实验1Word的基本操作实验2Excel的使用实验3PowerPoint的使用实验4网页制作

实验5数据库实验实验6Flash应用第1章计算机与社会信息化计算机是什么？电子计算机（Computer）是一种可以接收输入、处理数据、存储数据、可编程并能产生输出的一种电子装置。计算机的主要特点是计算精度高、处理速度快、存储容量大、自动化程度高、适用范围广和通用性强。计算机能做什么？主要内容计算机的发展和应用领域；计算机硬件系统和软件系统的组成；计算机使用的数制和编码方式。19世纪50年代，英国数学家乔治·布尔（GeorgeBoole）创立逻辑代数，奠定计算机的数学理论基础。

1936年英国科学家图灵（AlanTuring）,首次提出逻辑机模型---图灵机，并建立算法理论，被誉为计算机之父。图灵的主要贡献：建立图灵机模型，奠定了可计算理论基础；提出图灵测试，阐述机器智能概念。计算机奖：图灵奖，创于1966，每年由美国计算机学会(ACM)颁发。1.1计算机的发展史

逻辑代数逻辑代数，亦称布尔代数，是英国数学家乔治布尔（GeorgeBoole）于1849年创立的。在当时，这种代数纯粹是一种数学游戏，既没有物理意义，也没有现实意义。在其诞生100多年后才发现其应用和价值。逻辑代数是分析和设计逻辑电路的数学基础。图灵机1936年，阿兰.图灵提出了一种抽象的计算模型——

图灵机(TuringMachine）。图灵的基本思想：用机器来模拟人们用纸笔进行数学运算的过程，他把这样的过程看作下列两种简单的动作：在纸上写上或擦除某个符号；把注意力从纸的一个位置移动到另一个位置；而在每个阶段，人要决定下一步的动作，依赖于此人当前所关注的纸上某个位置的符号和此人当前思维的状态。1.一条无限长的纸带TAPE。纸带被划分为一个接一个的小格子，每个格子上包含一个来自有限字母表的符号，字母表中有一个特殊的符号表示空白。纸带上的格子从左到右依此被编号为0,1,2,...，纸带的右端可以无限伸展。2.一个读写头HEAD。该读写头可以在纸带上左右移动，它能读出当前所指的格子上的符号，并能改变当前格子上的符号。3.一套控制规则TABLE。它根据当前机器所处的状态以及当前读写头所指的格子上的符号来确定读写头下一步的动作，并改变状态寄存器的值，令机器进入一个新的状态。4.一个状态寄存器。它用来保存图灵机当前所处的状态。图灵机的所有可能状态的数目是有限的，并且有一个特殊的状态，称为停机状态。注意这个机器的每一部分都是有限的，但它有一个潜在的无限长的纸带，因此这种机器只是一个理想的设备。图灵认为这样的一台机器就能模拟人类所能进行的任何计算过程。姚期智王选计算机理论奠基人英国数学家乔治·布尔创立了逻辑代数，奠定了计算机的理论基础。1936年，英国科学家图灵提出逻辑机模型---图灵机，并建立算法理论，被誉为计算机之父。1966年ACM设立图灵奖。第一台电子数字计算机的诞生1946年2月由宾州大学研制成功的ENIAC，它标志着电子计算机时代的到来。ENIAC：ElectronicNumericalIntegratorAndCalculator1946年2月由宾州大学研制成功的ENIAC，它标志着电子计算机时代的到来

ElectronicNumericalIntegratorAndCalculator电子数字积分计算机重达30吨；占地250m2功耗150千瓦；18000个电子管；保存80个字节3.冯·诺依曼计算机体系结构1948年，美籍匈牙利数学家冯·诺依曼提出了EDVAC(electronicDiscreteVariableAutomaticComputer,离散变量自动电子计算机)计算机方案。⑴计算机基本结构：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。⑵采用二进制数⑶存储程序控制4.计算机发展历程年份器件软件应用第一代46-58电子管机器语言汇编语言科学计算第二代58-64晶体管高级语言数据处理工业控制第三代64-71集成电路操作系统文字处理图形处理第四代71年迄今大规模集成电路数据库、网络等社会的各个领域未来计算机可能由磁、光、生物芯片和遵循量子动力学规律的原子制造-----磁计算机、光子计算机、生物计算机和量子计算机。1.2计算机的分类按综合性能指标分类高性能计算机：如巨型机：速度最快、处理能力最强。工作站：介于PC与小型机之间，高分辨率、大容量内外存，图形功能强。微型计算机：小、巧、轻、使用方便、价格便宜。嵌入式计算机：作为一个信息处理部件，嵌入到其他设备中，使其成为智能化和自动化程度更高的设备。服务器：用于网络管理、运行应用程序、处理网络客户的信息请求等。1.2.2计算机的主要应用科学计算（ScientificComputing）数据处理（DataProcessing）过程控制（ProcedureControl）计算机辅助系统（Computer-AidedSystem）CAD、CAM、CAI。人工智能（ArtificialIntelligence）是将人脑演绎推理的思维过程、规则、策略和技巧等变成计算机程序使计算机自动探索解题方法并推导出结论。信息高速公路（InformationSuper-Highway）虚拟现实多媒体技术（Multimedia）1.4计算机系统组成一个完整的计算机系统由硬件系统和软件系统两部分组成。

主机输入设备输出设备外存设备1.5计算机硬件组成1.5计算机硬件系统组成计算机硬件系统结构由控制器、运算器、存储器、输入设备和输出设备5大部分组成。冯.诺依曼模型1.5.1计算机工作过程计算机的工作过程就是自动地连续执行程序的过程，即不断地接收数据、执行指令和输出结果。取指令---指令译码----取操作数----执行指令-----保存结果当控制器要执行指令时，先向内存发出地址码，从指定的内存单元中读取要执行的指令送入控制器，进行分析和译码，然后根据指令的功能，形成操作控制信号，并将它们发送到相关的部件（输入设备、运算器或输出设备）。1.5.2中央处理器CPU控制器和运算器合在一起称为中央处理器，简称CPU计算机的主要性能取决于CPU，它是计算机硬件系统的核心。指令寄存器(IR)内部总线

指令译码器(ID)操作控制器(OC)通用寄存器组程序计数器(PC)累加器(A)暂存寄存器标志寄存器(FR)算术逻辑单元(ALU)……

控制总线(CB)

控制器

运算器

地址总线(AB)

数据总线(DB)

1.控制器控制器是负责从存储器中取出指令、分析指令、向其他部件发出控制信号。控制器－般包含：通用寄存器组、程序计数器（PC）、指令寄存器（IR）、指令译码器（ID）、操作控制器。通用寄存器组指令寄存器IR

程序计数器PC（ProgramCounter）：存放下一条要执行的指令所在的内存地址。指令译码器ID（InstructionDecoder）：分析指令，根据指令的功能，将指令分解成一系列的操作控制信号（微操作）。操作控制器OC（OperationController）：将指令译码器分析出来的各种控制信号发送给相关部件。2、运算器功能：进行算术、逻辑运算的部件。运算器中包含：⑴算术逻辑运算单元ALU⑵累加器A：⑶暂存寄存器：⑷标志寄存器：存储器用以存储程序和数据。存储器一般分为：主存储器（内存）辅助存储器（外存）两种存储操作：①读操作②写操作

1.5.3存储器2.存储单位位是度量二进制数的最小单位，bit；一个字节由8个二进制位组成一个字节（Byte，简写为B），在计算机中以字节为单位存储信息，是信息组织和存储的基本单位。

B：字节KBMBGB

1B=8bit1KB＝210B＝1024B1MB＝220B＝1024KB1GB＝230B＝1024MB

1TB=240B=1024GBb7b6b5b4b3b2b1b0字长：CPU一次能处理的二进制数的位数。3．主存储器存储器一般分为主存储器（内存）和辅助存储器（外存）两种类型。主存储器包含许多存储单元，存储单元按一定顺序编号，这个编号称为存储单元地址。主存储器用于存放正在执行的程序指令和数据，具有存取速度快、可直接与CPU交换信息等特点；CPU对主存储器按地址进行读、写操作。而辅助存储器中的数据只有先调入主存储器后才能由CPU访问和处理，它主要用于存放需要长期保存的信息。数据按扇区或磁盘块存储。半导体材料访问速度快暂时性价高光、磁材料访问速度慢永久性价低主存储器辅助存储设备主存储器有两种：随机存储器（RAM）只读存储器（ROM）

⑴随机存储器（RandomAccessMemory,RAM）:保存计算机正在执行的程序和数据，是临时存储区域，系统断电后信息丢失。⑵只读存储器（ReadonlyMemory,ROM）:只读存储器在出厂时已写入含有系统初始化程序、操作系统引导程序及多种硬件驱动程序，并被固化。与随机存储器不同，只读存储器是非易失性的，系统断电后信息不丢失。中央处理器和内存储器构成主机。⒋辅助存储器辅助存储器是外存储器，通常作为外部设备。辅助存储器一般只与内存进行信息交换。当电源关闭时，其存储信息不会丢失。常用辅助存储器有磁盘存储器、磁带存储器、光盘存储器以及U盘等。⑴磁盘存储器:属于磁性材料存储器。磁道：每个盘片的每一面都要划分成若干条形如同心圆的磁道，这些磁道就是磁头读写数据的路径。磁道与扇区一个扇区磁道扇区扇区：每个磁道又分为许多扇区。每个磁道的扇区数相同，每个扇区能记录的数据容量相同，通常每个扇区能存储512个字节信息。柱面：一个硬盘由若干个盘片组成，每个盘片又有两个盘面，每个盘面都有相同数目的磁道。所有盘面上相同半径的磁道组合在—起，称为一个柱面。主轴转速：硬盘通常是按每分钟转(RPM，RevolutionsPerMinute)计算。目前主流笔记本硬盘转速为5400RPM；台式机硬盘则为7200RPM。柱面扇区磁道正面背面硬磁盘硬盘容量：磁头数×柱面数×扇区数×扇区字节数硬盘是由多个存储碟片组成，而单碟容量就是指一个存储碟所能存储的最大数据量。目前在垂直记录数据技术的帮助下，单碟容量从之前80GB升级到250GB或者320GB。（2）光盘存储器只读型光盘（Compact.Disk－ReadOnlyMemory，简称CD－ROM）追记只读型光盘（简称CD－R）可擦写型光盘（CD-RW）数字化视频光盘（DVD）U盘闪存盘：半导体芯片式活动硬盘。1.5.4输入输出设备

输入输出（I/O）系统的主要功能是对信息进行输入输出操作。

（1）输入设备向主机输入程序、数据和操作命令等信息的设备。键盘、鼠标、光笔、图形输入板、触摸屏、数字化扫描仪、图像摄像仪、光学字符阅读器、声音识别器等都是输入设备。（2）输出设备

将计算机处理后的信息，转换成人们能识别的形式。

打印机、显示器、绘图仪、音箱等常用输入设备：键盘、鼠标、扫描仪、光笔、数字化仪。常用输出设备：显示器、打印机、绘图仪等。1.6计算机软件分类软件可分为两大类：系统软件和应用软件。系统软件是指用于计算机系统内部管理、维护、控制和运行的软件，以及计算机程序编辑、翻译和装入等软件。它为应用软件提供运行平台，为开发应用系统提供工具。系统软件包括操作系统、语言处理系统、数据库管理系统和服务程序4大类。计算机软件系统软件应用软件操作系统语言处理程序数据库管理系统常用服务程序字处理软件电子表格软件绘图软件演示报告制作软件用户自己编制的各种软件管理、控制和维护计算机系统的软、硬件资源，使用户能够合理地方便地使用计算机资源。常用的操作系统有：Windows、UNIX、LINUX1.操作系统OS2.语言处理系统通过计算机语言可以编写程序，控制计算机完成预定任务。计算机语言分为机器语言、汇编语言和高级语言。3.数据库管理系统主要用于档案管理、财务管理、图书资料管理及仓库管理等的数据处理。数据处理的主要内容为数据的存储、查询、修改、排序、分类等。目前常用数据库管理系统有：Access、FoxPro、SQLServer、Oracle、Sybase等。4.服务程序服务程序完成一些与管理计算机系统资源及文件有关的任务。常见的有：诊断程序、反病毒程序、卸载程序、备份程序、文件压缩程序等。1.6.2应用软件

针对某一应用目的而开发的软件。分为二大类：通用应用软件和专用应用软件。

1.7计算机的主要技术指标字长：指CPU一次能处理二进制数的位数。字长总是8的整数倍。运算速度：计算机执行指令的速度主要取决于CPU的频率，微型计算机一般采用主频来描述运算速度。主存储器：是CPU直接访问的存储器，要执行的程序和所要处理的数据都存放在主存中。5.硬件扩充能力

4.外存储器允许配接哪种类型设备，可配接多少设备，是否允许扩充或更换部件等。常指硬盘(包括内置硬盘和移动硬盘)，其容量体现了计算机存储信息的能力。1.8数制及其运算计算机采用具有两个稳定状态的电子器件表示数，即计算机采用二进制表示数。所谓二进制就是：以二元逻辑为基础，用0和1两个数码组成数据信息。在计算机内，不管是什么样的数，都是以二进制数的形式存在，或者说以二进制编码形式存在。1.8.1进位计数制二进制、八进制、十进制、十六进制，都是进位计数制，即按进位的原则进行记数的方法。进位计数制使用位置表示法，有数码、位权、基数3个要素。十进制具有的数码符号为：0、1、2……8、9基数为：10其特点是：逢十进一权：10i表示形式：D八进制具有的数码符号为：0、1、2……7基数为：8其特点是：逢八进一权：8i表示形式：O常见的进位记数制1357O或（1357）82049D或（2049）10十六进制具有的数码符号为：0、1、2……8、9、A、B、C、D、E、F基数为：16其特点是：逢十六进一权：16i表示形式：H二进制具有的数码符号为：0、1基数为：2其特点是：逢二进一权：2i表示形式：B 1011B或（1011）23FB9H或（3FB9）16基数位权数码678.34=6×102+7×101+8×100+3×10-1+4×10-2在采用进位计数的数字系统中，如果只用R个基本符号（例如0，1，2，…，R－1）表示数值，则称其为基数为R的R进制，R称为该数制的“基数”，基数不同，表示进制不同。而数制中每一固定位置对应的单位值称为“位权”。2.R进制计数制对任何一种进位计数制表示的数，都可以按其权展开，写成多项式之和的形式。（按权展开多项式）任意一个R进制数N可以表示为：N=an-1×Rn-1+an-2×Rn-2+…+a1×R1+a0×R0+ a-1×R-1+…+a-m×R-m其中：ai是数码，R是基数，Ri是位权；例如：(3AF.2A)H=3×162+10×161+15×160+2×16-1+10×16-2=(943.1640625)D

1.R进制数转换为十进制数

(10101)B=24+22+1=21 (71)O=7

8+1=57(101A)H=163+16+10＝4106 (12D.B)H= (455.54)O=1.8.2各进制间数据的转换2.十进制转化成R进制将十进制数转换为R进制数： 分两步： 整数转换、小数转换

整数转换：采用除R取余法。即将十进制整数不断除以R取余数，直到商为0，余数从右到左排列，首次取得的余数最右。

小数转换：采用乘R取整法。将十进制小数不断乘以R取整数，直到小数部分为0或达到所求的精度为止；所得的整数在小数点后自左往右排列，首次取得的整数最左。十制数转换成二进制数1、整数转换：除2取余法。

除2取余直到商是0或1为止,第一个余数是二进制数的最低位。2、小数转换：乘2取整法。

乘2取整数直到小数部分为0或达到要求的精度为止，首次取得的整数最左。3、整数和小数部分合并在一起。例如：将（100.345）D转换为二进制数；例(100.345)D=(1100100.010110)B10025022521226232100010011八进制100812818044110016604616十六进制除2取余直到商是0或1为止；第一个余数是二进制数的最低位；除二取余法十进制数转换为二进制数除2取余法572余数28…………114…………07…………03…………11

…………10…………122222（57）10=（111001）21110010.3451.3820.6922

0.762

1.522

1.0401011乘2取整数直到小数部分为0或达到要求的精度为止；首次取得的整数最左；乘2取整法转换结果：（100.345）D≈（a6a5a4a3a2a1a0.a－1a－2a－3a－4a－5）B＝（1100100.01011）B例：将（301.6876）D转换为二进制数；100101101.1011注：任何十进制整数都能精确地转换成R进制整数；十进制小数不一定能精确地转换成R进制小数。十进制转换为十六进制

25716余数16…………11…………00…………11616（257）10=（101）163.二进制、八进制、十六进制数间的相互转换

11

0110

1110.1101

01(B)=36E.D4(H)36ED41

101

101

110.110

101(B)=1556.65(O)155665一位八进制数对应三位二进制数一位十六进制数对应四位二进制数二进制转化成十六进制整数部分：从右向左按四位进行分组，不足四位补零小数部分：从左向右按四位进行分组，不足四位补零

二进制、八进制、十六进制数间的关系

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【例1-6】

（000100101101.1011）B＝（12D.B）H（整数高位补零）

100101101.101100）B＝（455.54）O（小数低位补零）【例1-7】

（2C1D.A1）H＝（0010110000011101.10100001）B

（7123.14）O＝（111001010011.001100）B

1.9数值型数据的存储计算机中数据包括两大类：数值型非数值型数值型数据包括：无符号数和有符号数无符号数：

如果计算机内用2个字节存储无符号整数N，它的取值范围是： 0≤N≤(216-1)

即0≤N≤65535(二进制数16位全1)。

省略符号位的数被称为无符号数。在计算机中存储无符号数时，所有数位都用于存储数值。

有符号数：1.机器数的概念

把正、负号数码化了的二进制数称为机器数。由正负号表示的数称为真值数。

通常把一个数的最高位规定为符号位，

0表示正1表示负其余的位表示数值；例如，真值数为（-11000001）B

机器数为（1000000011000001）B1000000011000001思考一下：用一个字节，分别表示无符号数和有符号数，各自的最大和最小数是多少？2.定点数和浮点数

小数点位置固定,就称为定点数。小数点位置不固定,就称为浮点数

定点整数：小数点位置固定在数值最低位的后面，用来表示整数。例如:(193)D=(11000001)B

定点小数：小数点位置固定在数值最高位前面，用来表示小于1的纯小数(-0.6875)D=(-0.1011)B0000000011000001数符数值部分数符数值部分小数点位置小数点位置1101100000000000定点数取值范围：当计算机规定数据长度为2个字节时，定点整数的表示范围：-（215-1）≤N≤（215-1）即-32767≤N≤32767定点小数N的范围是：-（1-2-15）≤N≤（1-2-15）即-0.999969482421875≤N≤0.999969482421875。

3.浮点数表示法二进制数110.011可表示为多种形式：N＝110.011＝1.10011×1010

＝0.110011×1011＝11001.1×10－10计算机中浮点数形式表示为0.110011×10＋11。N=±S×10±jN的阶码阶符N的尾数，最高为1数符阶符(1位)阶码(决定所表示数的范围)数符(1位)尾数(决定数的精度)阶码是定点整数，位数决定数的取值范围，尾数是定点小数，位数决定数的精度。浮点数的正、负由尾数的数符确定。浮点数存放浮点数表示法浮点数表示法规定：二进制数0.110011×10＋11在机器中表示为: -0.10110111×10+101表示为：1100110000000001100000001011101101111.9.4原码、反码和补码原码：用最高位存储数的符号（0为正，1为负），其余位存储数值部分，用[X]原表示X的原码。例：X=(+105)D

[X]原=01101001

X=(-105)D

[X]原=1110100111101001符号位8位带符号二进制数的原码，表示范围：-127~+12711111111~01111111反码反码：正数的反码和原码形式相同，负数的反码是原码的符号位保持不变，数值位逐位取反。例：X=-4

[X]原=10000100

[X]反=11111011补码补码：正数的补码和其原码相同。负数的补码是将它的反码的数值部分加１。

[8]原=00001000

[8]反

=00001000

[8]补=00001000

[-8]原=10001000

[-8]反=11110111[-8]补=11111000练习-14的补码是（）[-14]补=111100101.10计算机的算术与逻辑运算

1.二进制数的加法运算2.二进制数的减法运算0+0=00+1=1+0=11+1=0

1101+1110110110-0=1-1=01-0=10-1=11011-111011013.二进制数的乘法运算4.二进制数的除法运算0×0=00×1=1×0=01×1=10÷1=01÷1=11101×1010000011010000+11011000001010110111110111011111110111001.10.2补码运算1.补码运算规则：两个n位二进制数之和（差）的补码等于这两个数的补码之和（差）即：[X±Y]补=[X]补±[Y]补

当两个数采用补码表示时，符号位连同数值一起进行运算,结果也是补码。【例1.19】用补码进行加法运算：(+20)+(-10)=(+10)。

00010100[+20]补

+11110110[-10]补

100001010[+10]补

【例1.20】用补码进行减法运算：(+20)-(-10)=(+30)。

00010100[+20]补

-11110110[-10]补

100011110[+30]补

2.用加法实现其他算术运算：利用补码表示法，可以使减法运算通过加法运算实现，因此运算器的结构得到简化。设两个带符号数分别为X和Y，

X-Y=X+（-Y）

[X-Y]补=[X+（-Y)]补=[X]补+[-Y]补[-Y]补=[Y]补的每一位取反加1。【例1.21】设X=-20，Y=15，用加法进行X-Y运算。

[X]补=11101100 [Y]补=00001111 [-Y]补=1111000111101100[-20]补

+11110001[-15]补

111011101[-35]补↑进位，自然丢掉1.10.3逻辑运算逻辑运算又称布尔运算。布尔用数学方法研究逻辑问题，用等式表示判断，把推理看作等式的变换。它是数字电路分析和设计的理论基础。逻辑变量之间的运算称为逻辑运算。利用逻辑代数的规则进行逻辑运算。逻辑数据值用于判断某个条件成立与否，成立为1（真），反之为0（假）。例如：张明是学生，若该描述成立则用1表示，否则用0表示。当要对多个条件进行判断时，则需要用逻辑运算符构成逻辑表达式。逻辑运算主要包括：逻辑与逻辑或逻辑非还可以从这3种基本运算中推出其他运算。①逻辑非运算逻辑表达式：Y=A

逻辑非的真值表AY=A0110②逻辑与运算逻辑表达式：Y=A*B

逻辑与的真值表ABY=A×B000010100111

逻辑或的真值表ABY=A+B000011101111③

逻辑或运算逻辑表达式：Y=A+B在逻辑运算中，将逻辑量的各种可能组合与对应运算结果列成表格，称为真值表例如，某学院推荐免试研究生，必要条件是：大四学生，平均成绩85分以上，通过外语四级，3个条件分别用A、B和C表示，则符合推荐免试研究生候选人的逻辑表达式为：A×B×C。1.11文字信息编码形式1.11.1西文字符编码

ASCⅡ(AmericanStandardCodeforInformationInterchange)美国国家信息交换标准字符码。7位二进制数0000000～1111111表示128个字符，称为ASCII码基本集，一个字符占一个字节。西文字符编码-ASCII码表在ASCⅡ码表中，数字0～9和字母A～Z与a～z都是顺序排列的，且同一字母的小写比大写码值大32。

控制字符：0～31，127；图形字符：95个。

‘0’～‘9’30H～39H48～57‘A’～‘Z’41H～5AH 65～90‘a’～‘z’ 61H～7AH 97～1221.11.2汉字编码汉字编码包括输入码、国标码、机内码和字型码。

输入码：外码 字型码：字模各种输入码机内码字形码显示汉字打印汉字1.汉字输入码：⑴区位码：用数字串代表一个汉字，如汉字“啊”的区位码为1601。这是一种无重码输入方法，即一个汉字