大学计算机基础第1章.

104:14:33大学计算机基础•第1章：信息技术概论•第2章：Windows操作系统•第3章：Word文字处理•第4章：Excel电子表格•第5章：PowerPoint演示文稿•第6章：计算机网络基础•第7章：因特网及其应用第1章计算机基础知识学习目标：•了解信息技术、计算机的发展、特点和应用•掌握计算机系统的组成和工作原理•熟练掌握数制的概念及不同数制之间的转换•了解计算机中的信息表示•了解常见的信息编码•掌握微机的硬件组成和主要的性能指标了解微机的配置和组装•了解计算机信息系统安全、计算机病毒和黑客的概念以及对其防范措施304:14:331.2计算机概述•唐代算盘•1812年差分机•1834年分析机•计算尺404:14:331946年2月由宾州大学研制成功的ENIAC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170m2耗电量150千瓦18000个电子管每秒5000次1.第一台计算机的诞生1.2.1电子计算机的诞生504:14:332．计算机的发展时代年份器件软件应用一46-57电子管机器语言汇编语言科学计算二58-64晶体管高级语言数据处理工业控制三65-70集成电路操作系统文字处理图形处理四71年迄今大规模集成电路数据库、网络等社会的各个领域电子管晶体管集成电路大规模集成电路晶体管数量：11.7亿604:14:331.2.2计算机的特点•1．运算速度快•2．计算精度高•3．具有存储的能力•4．逻辑判断的能力•5．能进行自动控制峰值计算速度每秒5.49亿亿次704:14:331.4计算机系统的组成•一个完整的计算机系统包括硬件系统和软件系统组成，缺一不可，硬件是基础，软件是灵魂。•硬件是指计算机装置，即物理设备。硬件系统是组成计算机的电子的、机械的、电磁的、光学的各种元部件和设备的总称，是计算机的物理基础。•软件是指实现算法的程序及其文档。软件系统是为运行、管理和维护计算机而编制的各种程序、数据和文档的总称。804:14:33图1-3计算机系统的组成904:14:331.4.2计算机的工作原理美籍匈牙利数学家冯·诺依曼于1946年提出了计算机设计的3个基本思想。①计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备5个基本部分组成。②采用二进制形式表示计算机的指令和数据。③将程序（由一系列指令组成）和数据存放在存储器中，计算机依次自动地执行程序。1004:14:331．存储程序和程序控制原理①将需要执行的任务用程序设计语言写成程序，与需要处理的原始数据一起通过输入设备输入并存储在计算机的存储器中，即“程序存储”；②在需要执行时，由控制器取出程序并按照程序规定的步骤或用户提出的要求，向计算机的有关部件发布命令并控制它们执行相应的操作，执行的过程不需要人工干预而自动连续进行，即“程序控制”。冯·诺依曼计算机工作原理的核心是：“程序存储”和“程序控制”1104:14:33•指令就是指挥计算机执行基本操作的命令，每条指令完成一种操作。操作码操作数数据传送指令数据处理指令•程序控制指令输入输出指令其它指令IfGoto……＋－×÷AndOr……CPU内存I/O设备主机对计算机的硬件进行管理等指令结构分类操作码要完成的操作类型或性质操作数操作的内容或所在的地址2．指令、指令系统、程序指令系统：一台计算机所有指令的集合、称为该计算机的指令系统程序：是人们为解决某项任务而编写的指令的有序集合。1204:14:333．计算机的工作过程•计算机的工作过程就是执行程序的过程。•执行一条指令的过程如下。①取指令：从内存储器中取出要执行的指令送到CPU内部的指令寄存器暂存。②分析指令：把保存在指令寄存器中的指令送到指令译码器，译出该指令对应的操作。③执行指令：CPU向各个部件发出相应控制信号，完成指令规定的操作。1304:14:331.4.3计算机的硬件系统•计算机硬件系统主要由运算器、存储器、控制器、输入设备、输出设备五大部分组成。1404:14:33•运算器也称算术逻辑单元(ALU)，是计算机进行算术运算和逻辑运算的部件。•控制器主要用来控制程序和数据的输入/输出，以及各个部件之间的协调运行。在现代计算机中，往往将运算器和控制器集成在一个集成电路芯片内，这个芯片称为CPU(中央控制单元)。CPU性能的高低，往往决定了一台计算机性能的高低。控制器CPU运算器1504:14:33•存储器主要功能是存放运行中的程序和数据。注：在冯·诺伊曼计算机模型中，存储器是指内存单元。对存储器的基本操作是数据的写入或读出，这个过程称为“内存访问”。-内存地址CPU如何找到对应的存储单元进行访问呢？•输入设备用来将现实世界中的数据输入到计算机，并且转换成为计算机熟悉的二进制码。常见的输入设备有：键盘、鼠标、数码相机、扫描仪等设备。•输出设备将计算机处理的结果转换成为用户熟悉的形式。常见的输出设备有：显示器、打印机、绘图仪等。1604:14:331.4.4计算机的软件系统•计算机软件：包括程序与程序运行时所需的数据，以及与这些程序和数据有关的文档资料。•一般可以将软件系统分为:系统软件和应用软件两大类。1．系统软件：是管理、控制和维护计算机的各种资源，并支持应用程序运行的各种软件。（1）操作系统：操作系统是对计算机硬件资源和软件资源进行控制和管理的大型程序。目前典型的操作系统有DOS、UNIX、Windows、Linux、IOS、Android等。1704:14:33-（２）程序设计语言：用来书写计算程序的语言。•机器语言（指令系统）其指令为二进制代码(0、1)，如用00110011……表示相加。用机器语言编写的程序计算机可直接识别，执行速度最快，但可读性、可移植性差•汇编语言用“助记符”代替二进制代码，如用ADDA,B表示两数相加。其程序必须通过翻译程序（汇编程序）翻译成二进制代码后才能执行。机器语言和汇编语言都是“面向机器”的低级语言。•高级语言（面向过程）用英文单词和代数表达式编写程序，最接近人类的自然语言（英语）。如用LETC=A+B表示两数相加。特点：移植性强，便于交流、编程效率高，1804:14:33-（3）语言处理程序•名词：【源程序】用汇编语言或高级语言编写的程序（需经“翻译”处理）【翻译程序】将源程序译成目标程序或可执行指令的程序【目标程序】经翻译程序翻译生成的程序【可执行程序】经连接程序处理过的程序•互相关系MOVA,3ADDA,6A=5,B=4C=B+A*2/B01100100011011目标程序高级语言源程序汇编语言源程序汇编程序编译程序解释程序可执行程序连接程序翻译一句执行一句注意——生成目标程序的条件!1904:14:331.4.4计算机的软件系统（4）系统服务软件①诊断程序②调试程序③编辑程序2004:14:331.4.4计算机的软件系统2．应用软件常见的应用软件有以下几种：①各种信息管理软件；②办公自动化系统；③各种文字处理软件；④各种辅助设计软件以及辅助教学软件；⑤各种软件包，如数值计算程序库、图形软件包等。2104:14:331.5计算机中的信息表示•1.5.1计算机中的数制•1.5.2常用数制的表示方法•1.5.3不同进位计数制间的转换•1.5.4计算机中的数据单位•1.5.5计算机的编码2204:14:331.5.1计算机中的数制1．数制的概念•数制是用一组固定的数字和一套统一的规则来表示数的方法。•按照进位方式计数的数制叫进位计数制。2．基数•基数是指该进制中允许选用的基本数码的个数。每一种进制都有固定数目的计数符号。2304:14:331.5.1计算机中的数制•十进制：基数为10，10个记数符号：0、1、2、……9。•二进制：基数为2，2个记数符号：0和1。•八进制：基数为8，8个记数符号：0、1、2、……7。•十六进制：基数为16，16个记数符号：0～9，A，B，C，D，E，F。其中A～F对应十进制的10～15。2404:14:331.5.1计算机中的数制3．位权•一个数码处在不同位置上所代表的值不同，如数字8在十位数位置上表示80，在百位数上表示800，而在小数点后1位表示0.8，可见每个数码所表示的数值等于该数码乘以一个与数码所在位置相关的常数，这个常数叫做位权。•位权的大小是以基数为底、数码所在位置的序号为指数的整数次幂。基数权数码678.34=6×102+7×101+8×100+3×10-1+4×10-22504:14:331.5.2常用数制的表示方法1．在数字后面加写相应的英文字母作为标识•十进制数（Decimalnumber）用后缀D表示或无后缀，如123和123D。•二进制数（Binarynumber）用后缀B表示，如1101B、11.01B。•八进制数（Octalnumber）用后缀O表示，如123.67O。•十六进制数（Hexadecimalnumber）用后缀H表示，如10A2H、3B1.1H。2604:14:331.5.2常用数制的表示方法2．在括号外面加数字下标•十进制数（Decimalnumber），如(123.123)10。•二进制数（Binarynumber），如(10010.01)2。•八进制数（Octalnumber），如(123.67)8。•十六进制数（Hexadecimalnumber），如(A21.B)16。2704:14:331.5.3不同进位计数制间的转换1．R进制数换为十进制数转换对于任意的R进制数：•an-1an-2…a1a0.a-1…a-m（其中n为整数位数，m为小数位数）•可以表示为按权展开求和即可：•an-1×Rn-1+an-2×Rn-2+…+a1×R1+a0×R0+a-1×R−1+…+a-m×R−m2804:14:331.5.3不同进位计数制间的转换例：•(101101.11)2=1×25＋0×24＋1×23＋1×22＋0×21＋1×20＋1×2−1＋1×2−2=32+0+8+4+0+1+0.5+0.25=(45.75)10•例：(642)8=6×82+4×81+2×80=(418)102904:14:331.5.3不同进位计数制间的转换2．十进制数换为R进制数•将十进制数转换为R进制数：整数部分和小数部分须分别遵守不同的转换规则，然后组合起来。•对整数部分：除R取余法。•对小数部分：乘R取整法。注意:一个十进制小数不一定能完全准确地转换成二进制小数，这时可以根据精度要求只转换到小数点后某一位为止即可。3004:14:331101例：(13)10=()21363102222余数1011二进制数低位二进制数高位3104:14:33例：(0.6875)10=()20.68752×37501.2×7502×0.501.2×01.整数1011二进制数高位二进制数低位0.1011则：(13.6875)10=(1101.1011)23204:14:333．二进制数转换为八、十六进制数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0000000008100010011000191001201020010A1010301130011B1011410040100C1100510150101D1101611060110E1110711170111F11113304:14:3364(H)=01100100(B)64144(O)=001100100(B)1441101101110.110101(B)=1556.65(O)1556651101101110.110101(B)=36E.D4(H)36ED4•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•二进制转化成八(十六)进制)整数部分：从右向左按三(四)位进行分组小数部分：从左向右按三(四)位进行分组不足补零01应补00为01003404:14:331.5.4计算机中的数据单位字节BYTE76543210位Bit•位（bit，比特）二进制位（每位存储一个0或1）•字节（byte，B，拜