第一章计算机应用基础知识
第一节计算机概述
一、计算机的产生和发展
（一）产生
1、世界上第一台计算机
ENIAC：诞生于1946年2月美国宾夕法尼亚大学
特点：5000次加减法/秒、占地170平方米、重30吨、电子管18800、继电器1500、耗资40万美元。
2、1946年6月美籍匈牙利数学家冯.诺依曼提出“存储程序”原理，其设计思想有以下3点：
⑴计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五部分组成
⑵计算机内部采用二进制数
⑶将指令和数据都存储起来，由程序控制计算机自动执行，即“存储程序、程序控制”原理。（二）发展
（三）计算机分类
1、按计算机工作原理分类:数字式计算机、模拟式电子计算机、数字模拟混合式计算机
2、按计算机用途分类:通用计算机和专用计算机
3、按计算机性能分类: 巨型机、小巨型机、大型机、小型机、工作站、个人计算机
巨型机：①运算速度在亿次以上的计算机，由多个CPU组成。
②应用领域：高科技领域。如：航天航空、天气预报、医药等尖端科学研空和战略武器研制中的复杂计算机。
小巨型机：
①允许相当多的用户同时使用，也有很高的运算速度和大的存储容量，价格相对于巨型机便宜。
②应用领域：同巨型机
大型机：①一般用作网络服务器，可连几百到上千个终端。
②应用领域：大型商业、银行、科研、高校的计算中心。
小型机：①运算速度在几百万次左右，一般用作主机，可连几十个终端。
②应用领域：小型商业、科研机构。
工作站：接入网络的计算机
个人计算机：简称PC机、微机。
4、按样式分：台式机和便携式两种，台式机又分为立式和卧式两种；
5、按生产厂家分：原装机和兼容机；
6、按中央处理芯片分：286、386、486、586等机型；
7、按字长分：8位、16位、32位、64位
二、计算机特点
1、运算速度快：主频越高，运算速度越快
衡量运算速度的指标（MIPS）：每秒钟所能执行百万条加减法指令
2、运算精度高：字长越长，运算精度越高
3、存储容量大：
4、可靠性高：指标：平均无故障时间（年）
5、具有逻辑判断能力
6、支持人机交互
三、计算机应用领域
1、科学计算：
是计算机应用最早的领域，天气预报、水文预报、航空、航天、人造卫星轨道计算等
2、数据处理：
是计算机最广泛的应用（80%）如：工资管理、财务管理、物资管理、仓库管理、帐目计算、信息检索等3、计算机辅助技术：指利用计算机帮助人们完成各种任务
计算机辅助设计（CAD）：是指使用计算机的计算、逻辑判断等功能，帮助人们进行产品和工程设计。计算机辅助测试（CAT）：已广泛应用于建筑工程设计、服装设计、机械制造设计、船舶设计等行业。计算机辅助制造（CAM）：是指利用计算机通过各种数值控制生产设备，完成产品的加工、装配、检
测、包装等生产过程的技术。
计算机辅助教学（CAI）：是指将教学内容、教学方法以及学生的学习情况等存储在计算机中，帮助学
生轻松地学习所需要的知识。
4、过程控制：实现对工业生产过程自动检测、自动调节和自动控制，如：冶金、石油、化工、机械，采
集炉温等
5、人工智能：用计算机模拟人脑的思维过程
6、多媒体应用
7、计算机网络
提问：①人和计算机下棋属于什么应用领域？利用ATM机取款属于什么应用领域？
②计算机的工作核心是什么？
四、计算机的发展趋势
巨型化、微型化、网络化、智能化。
第二节数制与数据存储单位
一、数制
（一）概念
1、数制：用一组固定的数字和一套统一的规则来表示数目的方法叫数制
2、进位计数制：按照进位方式计数的数制
进位计数制三要素：
数位：数码在一个数中所处的位置。
基数：某种进位计数制中数码的个数称为该进位计数制的基数。例：八进制基数为8，二进制基数为2位权：在某种进位计数制中，每个数位上数码所代表的数值的大小等于在这个数位上的数码乘上一个固定的值，这个固定的值就是这种进位制中该数位上的位权。
3、数制的表示方法
1）数字后加英文字母表示该数所在的数制。
二进制：B 八进制：O 十进制：D 十六进制：H
2）将数字用括号括起来，并将其所在数制的基数写在右下角。
（16）16（27）8（1011）2（123）10
十进制（Decimal notation）
特点：（1）有10个数码：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9。
（2）基数：10。
（3）逢十进一（加法运算），借一当十（减法运算）。
（4）按权展开式。
例：将十进制数456.24写成按权展开式形式为：
456.24=4×10 2＋5×101＋6×100＋2×10-1＋4×10-2
二进制（Binary notation）
特点：（1）有两个数码：0、1。
（2）基数：2。
（3）逢二进一（加法运算），借一当二（减法运算）。
八进制（Octal notation）
特点：（1）有8个数码：0、1、2、3、4、5、6、7。
（2）基数：8。
（3）逢八进一（加法运算），借一当八（减法运算）。
十六进制（Hexadecimal notation）
特点：（1）有16个数码：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F。
（2）基数：16。
（3）逢十六进一（加法运算），借一当十六（减法运算）。
（4）按权展开式。
在16个数码中，A、B、C、D、E和F这6个数码分别代表十进制的10、11、12、13、14和15，这是国际上通用的表示法。
例：十六进制数（4C4D）16代表的十进制数为：
4×163＋C×16 2＋4×161＋D×160=（19533）10
二进制数与其他数之间的对应关系如表1-1所示。
表1-1 几种常用进制之间的对照关系
二、数制转换
计算机采用二进制数的原因：
1）运算简单：二进制的计算规则非常简单。以加法为例：0+0=0、1+0=1、0+1=1、1+1=10
2）硬件容易实现：由元器件自身的状态所决定的，电子元器件的开和关，导通和截止正好用1或0表示。
3）可靠性高：二进制数在进行加工处理、传送、运算时不易出错。
4）逻辑性强：二进制中的0和1正好分别表示逻辑代数中的假和真，容易实现逻辑运算。
1、二、八、十六进制数转换为十进制数
方法：按权展开，逐项相加
例：（1101100.111）2=1×26＋1×25＋1×23＋1×22＋1×2-1＋1×2-2＋1×2-3
=64＋32＋8＋4＋0.5＋0.25＋0.125 =（108.875）10
（652.34）8=6×82＋5×81＋2×80＋3×8-1＋4×8-2
=384＋40＋2＋0.375＋0.0625=（426.4375）10
（19BC.8）16=1×163＋9×162＋B×161＋C×160＋8×16-1
=4096＋2304＋176＋12＋0.5 =（6588.5）10
2 126 …………余 0 （K 0） 低 2 6
3 …………余 1 （K 1） 2 31 …………余 1 （K 2） 2 15 …………余 1 （K 3） 2 7 ………… 余 1 （K 4） 2 3 ………… 余 1 （K 5）
2 1 ………… 余 1 （K 6） 高 0
2、十进制数转换为二、八、十六进制数 方法：除以基数，取余法，自下而上取 例：将（126）10转换成二进制数。 126D=1111110 B
128D= 10000000 B= 200 O= 80 H 97D=1100001B=141O=61H 173D=10101101B=255O=AD H 3、二、八、十六进制的互换 1）二进制转换八进制
方法：从小数点开始分别向左、右方向，采用“3位并一位”方法。 例：11010110B=326 O 11101010011.10111B=3523.56 O 2）二进制转换十六进制
方法：从小数点开始分别向左、右方向，采用“四位并一位”方法 例：1111101011011.10111B=1F5B.B8 H 101101 B=2D H 3）八进制转换二进制 方法：“一位拆成三位”
例：3740.562 O=11111100000.10111001 B 4）十六进制转换二进制 方法：“一位拆成四位” 例：AE H=10101110 B
练习：
97D=1100001B 13D=1101B 43D=101011B 156D=10011100B 11111111B=255D 010111B=23D 1100100B=100D 10110101B=181D 275D=100010011B 78D=1001110B 45.25D=101101.01B
136 O=94D 35A H=858D 9B28 H=1001101100101000B 457 O=100101111B=12F H 3C4 H=1111000100B=1704 O
第三节 数据单位及字符编码
一、数据单位及存储形式 1、数据单位 1）位（bit ）
每个二进制数称为一位，其值为“0”或“1”，单位是bit ，简写为b ，是计算机内表示数据的最小单位。 例：101101为6位二进制数。
说明：n 位二进制数可以表示2n 种状态。
例：2位二进制数可表示： 00、01、10、11，即2位二进制数有22种状态
提问：4位二进制数有多少种进制状态？
2）字节(Byte)
8位二进制数为一个字节，字节是计算机中数据存储的基本单位。单位是Byte，简写为B。
说明：常见的单位有KB、MB、GB、TB，换算关系为：
1B=8b
1KB=1024B=210B
1MB=1024KB=1024*1024B=220B
1GB=1024MB=1024*1024*1024B=230B
1TB=1024GB=1024*1024*1024*1024B=240B
提问：①1个字节能表示最大十六进制数？一个字节能表示的十六进制数的范围是？
②八位二进制数表示的最大十进制数是？
③1个字节的最高位权是？
④二进制数1011010，右起第5位的权值是？
3）字(Word)
是指计算机一次所能存取、加工、运算、传递的二进制数据的长度，单位是Word，简写为W。
说明：①一个字通常由一个或若干个字节组成。字长决定了计算机处理数据的速率，是衡量计算机性能的一个重要指标。
②字的长度通常与微处理器芯片的型号有关
二、字符编码
说明：①一切数据（数字、字母、标点符号、运算符号等）在计算机内部都采用二进制数
②计算机输入、输出时采用十进制。
1、西文字符编码
ASCII码：美国国家标准信息交换码，每个字符的ASCII码采用7位二进制编码，在计算机内部存储时占用1个字节（即8b）,7位编码的ASCII码共包含了27=128个字符。
说明：①ASCII码大小比较：小写字母>大写字母>数字>控制字符
②字符的ASCII码就是它的内部码
③A的码值是65，a的码值是97，大写字母与小写字母之间相差32。
提问：①小写英文字母“b”的十进制数ASCII码值是98，则小写英文字母“f”的十六进制ASCII值是？
②英文字母m的ASCII码值为109，那么英文字母i的ASCII码值是？
③已知字符8的十六进制ASCII码是38H，则二进制数0110101是字符的ASCII码。
2、汉字编码
汉字信息处理系统中，有输入码、交换码、内部码和字形码四种编码。
1）输入码（即外码）：输入汉字时使用的汉字编码，归纳有：数字编码、拼音码、字形码和音形码。说明：五笔字型、智能ABC等都是属于输入码
2）交换码（即国标码）：用于汉字外码和内码的交换。
说明：国标码是双字节码，即一个汉字编码用二个字节来表示。两个字节的最高为“0”。
3）内部码（即内码）：是汉字在计算机内的基本表现形式，是计算机对汉字进行识别、存储、处理和传输所使用的编码。
说明：①内部码是双字节码，两个字节的最高位为“1”。
②计算机信息处理系统根据字符编码的最高位是“1”还是“0”来区分汉字字符和ASCII码字符。4）字形码：表示汉字字型信息的编码，用来实现计算机对汉字的输出。
说明：①字形码常用的表示方式是点阵形式，有16*16点阵、32*32点阵、64*64点阵
②汉字字形以字库的形式存放在计算机的外存。存储16*16点阵汉字需要16/2*16=32B。
③半角ASCII码在计算机内部占用1个字节，全角ASCII码在计算机内部占用2个字节，即相当于一个汉字；1个汉字不管全角还是半角，在计算机内部都占用2个字节。
提问：①输入汉字时计算机采用什么编码？汉字输出时采用什么编码？汉字字库中存储的是汉字的？
②1K字节的存储器能存放的汉字个数是？
第四节计算机系统
完整的计算机系统包括硬件系统和软件系统两大部分。
简述硬件与软件的关系
硬件和软件是一个完整的计算机系统互相依存的两大部分，它们的关系主要体现在以下几个方面。
⑴硬件和软件互相依存
硬件是软件赖以工作的物质基础，软件的正常工作是硬件发挥作用的唯一途径。计算机系统必须要配备完善的软件系统才能正常工作，且充分发挥其硬件的各种功能。
⑵硬件和软件无严格界线
随着计算机技术的发展，在许多情况下，计算机的某些功能既可以由硬件实现，也可以由软件来实现。因此，硬件与软件在一定意义上说没有绝对严格的界面。
⑶硬件和软件协同发展
计算机软件随硬件技术的迅速发展而发展，而软件的不断发展与完善又促进硬件的更新，两者密切地交织发展，缺一不可。
一、计算机硬件系统
硬件：是指看得见、摸不着的具体的电子物理设备
（一）硬件组成
计算机硬件系统由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备
1、控制器：是计算机的控制中心，发出控制信号，使各部件协调一致的工作。