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第1章计算机基础知识

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第1章计算机基础知识

第1章计算机基础知识

计算机硬件的发展
电子计算机按其性能分类：
巨型计算机 大型计算机 中型计算机 小型计算机 微型计算机
4
微型计算机是第四代计算机的典型代表
微型计算机的发展
5
发展到以大规模集成电路为主要部件的第四代， 产生了微型计算机 以大规模、超大规模集成电路为主要部件，以 集成了计算机主要部件——控制器和运算器的 微处理器为核心所构造出的计算机系统 微处理器(Microprocessor)/微型计算机 (Microcomputer) 1971年，Intel公司设计了世界上第一个微处 理器芯片Intel4004，开创了一个全新的计算机 时代
同余的概念
同余的性质：
a+M=a(mod M)； a+nM=a(mod M)； 例：以12为模，-4+12=-4 (mod 12) 8= -4 (mod 12) 我们称8与-4对模12来说互为补数。
26
小结：
通过补数，将负数变成正数(减法变成加法) 计算机字长为n时，其模为2n (1 00······00) 计算机的序数是从0开始的，故2n在n位系统中是无 法表示的，它的表示形式与0的表示形式是一样的。
原码
数0的原码有两种不同形式:
[+0]原=00000000B [-0]原=10000000B
21
原码范围：
-127~127 11111111~01111111(0FFH~7FH)
例：8位原码机器数：
真值：x1＝ 84 = +1010100B x2 ＝－84＝－ 1010100B 机器数：[x1]原 = 01010100 [x2]原 = 11010100
符号位 数值位
机器数及真值
当一个数据用16位表示时，用最高位 D15表示符号

第1章 计算机基础知识

第1章 计算机基础知识
现代计算机不仅用来进行计算，还能综合处理声音、图像、 文字、视频和音频信号。
1.1.3 计算机的分类
1、按规模和综合性能指标分类 1) 巨型机：运算速度快，可达到数百亿次/秒。处理能力最强：航天、
气象等尖端领域。我国的“银河”、“神威”和“曙光” 等
2)大型机：运算速度在100万～几千万次/秒，大型、通用、速度较快、
1.2.1 计算机的基本结构
1．冯·诺依曼型计算机的基本结构 1945年美籍匈牙利科学家冯·诺依曼(Von Neumann)提
出了一个“存储程序”的计算机方案。这个方案包含3个 要点：
⑴采用二进制数的形式表示数据和指令。
⑵将指令和数据存放在存储器中。
⑶计算机硬件由控制器、运算器、存储器、输入设备和输 出设备5大部分组成。
随机存储器 （RAM）
计
内存储器 （内存）
算 机
外存储器（外存）
只读存储器 （ROM） 软盘
硬盘
系
光盘
统
键盘
外设
结
输入
图
显示器、投影机
输出设备（Output）
打印机
微机计算机系统
操作系统
绘图仪
语言处理程序
数据库管理系统
网络通信管理程序
系统软件 应用软件 软件系统
应用软件包 用户程序
几种类型的CPU（奔腾4、赛扬D、AMD）
Pentium 4 506+ 2.66G 接口类型：LGA 775
CPU主频：2.66 针脚数（Pin）：775
CPU外频： 制作工艺：0.09微米 二级缓存容量：1M CPU类型：台式机
64位技术：支持
Celeron D 346 3.06G 接口类型：LGA 775

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§3 计算机系统的硬件组成
二、 微型计算机
微机的关闭
2、微机的关闭：先主机，后外设。 注意：死机时一般用热启动； 计算机在切断电源之后不能立即加点 启动，须间隔15秒以上才可打开主机电源。 否则容易损坏计算机中的电源开关。
§3 计算机系统的硬件组成
二、 微型计算机
微机的主要性能指标
• 主频： 即是CPU工作的时钟频率，是指计算机CPU 在单位时间内工作的脉冲数，它在很大程度上 决定了计算机的运行速度，其单位是MHz（兆 赫兹）。233MHz、450MHz、900MHz、 1GHz等。 • 存取周期： • 内存容量： • 字长：
输入设备：把原始数据和程序通过输入接口输入 到计算机的硬件装置。 常用输入设备有： 键盘、鼠标、扫描仪、光笔、写字板、数字 化仪、 条形码 阅读器 、数码 相机 、 扫描仪 、 模——数（A/D）转换器等
§3 计算机系统的硬件组成 一、硬件系统的基本组成 键盘
键盘：用来输入字符和数字。键盘的按键包括数 字键、字母键、符号键、功能键和控制键。 分类： 按键位数—86、101、104（WIN95）、 109（WIN2000） 按键盘形式—有线、无线、USB接口、多 功能键盘
• • • • 四则运算简单 可采用二稳态的元件 电路实现方便，便于采用逻辑代数 节省存储设备，成本低廉
§2
§3 计算机系统的硬件组成
一个完整的计算机系统包括“硬件系统” 和软件系统“。 一、硬件系统的基本组成 二、微型计算机 三、多媒体计算机 四、单片机
第1章
§3 计算机系统的硬件组成
一、硬件系统的基本组成
§1 计算机的发展和应用
二、计算机的分类
1、根据用途划分： 通用机、专用机
2、根据规模划分：

第1章 计算机基础知识

第1章 计算机基础知识

第1章计算机基础知识1．1 思考题1．计算机的定义与特点是什么？计算机自1946年诞生以来，哪几件事情对它的普及影响最大？为什么？【答】计算机的定义：现代计算机通常指电子计算机，这是一种能够存储程序和数据、自动执行程序，快速而高效地完成对各种数字化信息处理的电子设备。

它能部分地代替人的脑力劳动，因此也俗称为电脑。

计算机的特点：运行速度快，计算精确度高，可靠性好，记忆和逻辑判断能力强，存储容量大而且不易损失，具有多媒体以及网络功能等。

计算机自1946年诞生以来，以下几个方面的发展对它的普及影响最大：（1）组成计算机的主要电子器件，由电子管到中小规模、大规模和超大规模集成电路的变化，使得计算机的成本不断下降，体积不断缩小，功能不断增强，特别是微型计算机的出现，使得计算机广泛普及进而走进寻常百姓家成为可能。

（2）多媒体技术的快速发展，使得多媒体计算机成为学习、办公和家庭电脑的主流。

（3）网络技术特别是1995年以后网络技术的迅速发展，并进入普通家庭，使计算机的发展进入了网络、微机、多媒体时代，或简称为进入了计算机网络时代，更进一步推动了计算机的普及。

2．什么是计算机的主要应用领域？试分别举例说明。

【答】计算机的主要应用领域有科学计算（也称数值运算）、数据处理（也信息处理）、自动控制（也称是实时控制或过程控制）、人工智能、网络应用、计算机模拟、计算机辅助设计、计算机辅助制造、计算机辅助教育等。

计算机的应用实例随处可见，读者可自行列举生活、工作中的许多例子。

3．计算机的主要类型有哪些？自从1975年到现在的这些年中，PC发生了哪些巨大的变化试用几句话概括这些变化的特点。

【答】计算机的主要类型有巨型机、大型主机（也称大型机）、小巨型机、小型机、工作站和微型机6类。

20世纪70年代中期出现的苹果机和20世纪80年代初期出现的IBM PC，均属卫星计算机（简称微型机或微机）。

IBM PC及其兼容机又简称为PC。

第一章计算机基础知识

第一章计算机基础知识
和链接等。
网络攻击防护
要点一
总结词
了解常见的网络攻击手段和防护方法，如防火墙、入侵检 测系统等，加强网络安全意识，不轻易泄露个人信息。
要点二
详细描述
随着网络的普及，网络攻击也日益增多。常见的网络攻击 手段包括拒绝服务攻击、钓鱼攻击、恶意软件感染等。为 了防止网络攻击，需要采取有效的防护措施，如使用防火 墙、入侵检测系统等安全设备，加强网络安全意识，不轻 易泄露个人信息。
互联网计算机时代
总结词
互联网计算机时代始于20世纪90年代，主 要特点是计算机网络技术的发展和应用。
详细描述
互联网计算机时代始于1991年的World Wide Web（万维网），它使得互联网成为 一个全球性的信息共享平台。随着互联网的 普及和深入应用，人们的生活、工作、学习 等方面都发生了深刻的变化。同时，互联网 技术的发展也催生了许多新的产业和商业模 式，如电子商务、在线教育等。
自动控制是指利用计算机对生产过程、机械装置等进行自动化控制，以提高生产效率、减少人工干预的过程。
详细描述
自动控制广泛应用于工业生产、航空航天、交通运输等领域。通过自动控制，可以实现精确控制、快速响应和高 效生产，提高生产效率和产品质量。
辅助设计
总结词
辅助设计是指利用计算机进行产品设计、工程制图、虚拟仿真等过程，以提高设计效率和设计质量。
数据备份与恢复
总结词
定期备份重要数据，并采取多种方式进行备份，确保数 据安全。同时，了解数据恢复的方法和步骤，以应对数 据丢失的情况。
详细描述
数据备份是保护数据安全的重要措施。为了防止数据丢 失或损坏，需要定期备份重要数据，并采取多种方式进 行备份，如本地备份、云备份等。同时，了解数据恢复 的方法和步骤，以应对数据丢失的情况。在数据备份和 恢复的过程中，需要注意数据的完整性和可用性，确保 数据的安全可靠。

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小数部分处理方法
所以 (38.75)10 =(100110.11)2
3) 二进制和八进制数、十六进制之间的转换
【例5】 将(110101010 .011)2转化为八进制数
所以 (110 101 010 .011)2 =(652.3)8
【例6】将(110101010 .011)2 转化为十六进制数
所以 (110101010 .011)2 =(1AA.6)16
K 字节
1KB = 1024 B = 210B
M（兆）字节 G（吉） 字节 T（太）字节
1MB = 1024 KB = 210KB 1GB = 1024 MB = 210MB 1TB = 1024 GB = 210GB
信存储单位
字(word)：是计算机一次存取、运算、加工
和传送的数据长度，是处理信息的基本单位。
1.3 信息编码及数据存储单元
1.3.2 汉字编码 （1）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。
1）将R进制转换为十进制数 【例1】 将(1101.101)2转为十进制数 (1101.101)2 =1×23+1×22+0×21+1×20 +1×21+0×2-2+1×2-3 =8+4+0+1+0.5+0+0.125 =(13.625)10 【例2】 将(137.12)8 转为十进数 (137.12)8 =1×82 +3×81 +7×80 +1×8-1+2×8-2 =64+24+7+0.125+0.03125 =(95.15625)10

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Байду номын сангаас
第1章 计 算 机 基 础 知 识
1.3.2 各种进制数之间的转换
1. 二进制、八进制、十六进制之间的转换 ⑴ 二进制数转换为八进制、十六进制数 转换规则是以小数点为中心，左右“按位组合”前后不够补0。 即八进制是按三位组合，十六进制是按四位组合。 例：把（11010111.01111）2转换为八进制数、十六进制数。 （11010111.01111）2=（011,010,111.011,110）2=（327.36）8 （11010111.01111）2=（1101,0111.0111,1000）2=（D7.78）16
4．计算机的发展趋势
计算机的发展正朝着如下几方面发展： ⑴ 巨型化 ⑵ 微型化 ⑶ 网络化 ⑷ 智能化 ⑸ 多媒体化
计 算 机 的 产 生 与 发 展
第1章 计 算 机 基 础 知 识
1.1.2 计算机的分类
可以从不同的角度对计算机进行分类。 按照计算机原理可分为：数字式电子计算机、模拟式电子计算 机和混合式电子计算机；
计 算 机 的 产 生 与 发 展
凡按冯·诺依曼思想设计的计算机叫冯·诺依曼型计算机。
第1章 计 算 机 基 础 知 识
3．计算机时代的划分 依据计算机性能和当时软硬件技术（主要根据所使用的电子器 件），将计算机的发展时代划分成以下四个阶段。
计 算 机 的 产 生 与 发 展
第一阶段，1946年～1957年，主要以电子管作为基本电子器件
第1章 计 算 机 基 础 知 识
标 准 ASCII 码 字 符 编 码 表
字 符 的 二 进 制 编 码
第1章 计 算 机 基 础 知 识
2．扩展ASCII码 ASCII码的8位二进制数的最高位（最左边一位）为数字1的称为 扩展ASCII码，扩展部分的范围为128~255，代表128个扩展字符。 8位ASCII码总共代表256个字符。其扩展部分（128~255）在不同的 计算机上可能会有不同的字符定义。例如，中国把ASCII码扩展部 分作为汉字的编码。

第一章计算机基础知识计算机通用能力课程

从而一步一步地自动算完题目。
计算机工作原理
3．计算机由五大部件组成
原始数据 命令/程序
I/O设备
结果
读
取数
内存储器
写
存数
指令
存取命令
运算器
数据线： 控制线：
控制器
输入/输出命令
运算命令
1.5 微型计算机及硬件系统
微型机的硬件结构亦遵循冯·诺依曼型计算 机的基本思想。由中央处理器（CPU）、 存储器和输入/输出接口等集成电路组成， 各部分之间通过总线连接而实现信息交换。
1.2 计算机的特点，应用及分类
计算机的特点:
高速运算能力 计算精度高和可靠的判断能力 具有记忆和逻辑判断能力 具有自动控制能力 通用性，适合各界人士使）
如：天文、地质、气象、航天等涉及的大量计算
信息管理（数据处理）
对信息进行收集、存储、加工、展示、分析和传送 等操作
外部设备
CPU
运算器 控制器
硬件系统
内存（ROM / RAM /Cache）
总线
I/O接口
外存储器
输入设备 输出设备
1.4计算机工作原理
1．计算机采用二进制形式来表示数据和指令 数据：以器件的两种物理状态，如晶体管的“通” 和“断”等来表示，这种器件只能表示二进制代 码。因此，计算机处理的所有数据都要转换成二 进制代码。 指令：计算机中另一种重要信息， 计算机的所有动作都按一条条指令的规定来进行。 指令也用二进制代码表示 操作码 操作数 操作码：指出操作的性质
什么是计算机
计算机是一种能按照事 先存储的程序，自动、 高速进行大量数值计算 和各种信息处理的现代 化智能电子装置。
1.1 计算机的过去，现在和未来

第1章计算机基础知识第一讲


1.1 计算机概述
计算机系统
（1）完整的计算机系统由硬件系统和软件系统组成 （2）硬件系统：又称硬件或硬设备，指构成计算机的物理装置。 （3）软件系统：又称软件或软设备，指使计算机硬件系统进行 工作的各种程序、数据和文档资料的集合。 （4）两者关系：相辅相成，缺一不可。 （5） 裸机 缺少软件系统的计算机
14
第15页/共76页
天河1号A型
15
第16页/共76页
1.1 计算机概述
计算机的特点及主要应用领域
1.计算机的特点
计算机具有存储容量大、处理速度快、工作全自动、计算精度和 可靠性高、逻辑推理和判断能力强等特点。
16
第17页/共76页
1.1 计算机概述
2.计算机的主要应用领域
（1）科学计算 （2）数据处理 （3）过程控制 （4）计算机辅助工程 （5）人工智能
27
第28页/共76页
1.1 计算机概述
（2）应用软件 为解决用户的具体问题，面向某个领域而设计的软件。如：财
务管理软件、学习软件、游戏软件、Office、WPS等
28
第29页/共76页
1.1 计算机概述
计算机工作原理
指令 指示计算机如何工作的命令，是计算机能实现的基本操作， 每一个计算机系统都有它的指令集。指令是由一串二进制代码表示， 通常由操作码和地址码两个部分组成。
7．BIOS
38
第39页/共76页
1.2 微型计算机硬件构成
39
第40页/共76页
1.2 微型计算机硬件构成
CPU（Central Processing Unit）即中央处理单元，是微机系统 的核心，也是整个系统最高的执行单位。它负责整个系统指令的执行， 数学与逻辑的运算，数据的存储与传送，以及对内对外输入与输出的控 制。

第1章计算机基础知识

1. 计算思维概念
计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问 题求解、系统设计、以及人类行为理解等涵盖 计算机科学之广度的一系列思维活动。
2. 计算思维的特征
把一个复杂的问题转化为若干简单问题的多次 重复 。
10
1.2 计算机中信息的表示
一、数制的定义
1. 进位计数制 按进位的方式计数的数制称为进位计数制。 在日常生活中存在着多种进位计数制，人们使用最多的 是十进制。在十进制数进位运算中，采用“逢十进一”； 一年有12个月，采用的是十二进制。 2. 位权 位权是指一个数字在某个固定位置上所代表的值，简称 “权”。 例如：十进制数358=3*102+5*101+8*100。 位权的值是基数的若干次幂10n。
整数部分 8 68 8 8 取余 4 0 1 ͯ ͯ 小数部分 0.4375 8 3.50 8 4.0
8 1
0
21
例1-6:将十进制(2347)10转换为十六进制数
整数部分 16 2347 取余 11
16 146
16 9
0
2
9
22
3. 二进制数与十六进制数之间的转换
【例】：将[111101.010111]2 =[0011 1101.0101 1100]2 =[3D.5C]16
• 计算机发展的4个时代
分代 第一代 第二代 第三代 时间 1946~1953 1954~1963 1964~1970 主要电子器件 电子管 晶体管
中小规模
技术特点
穿孔卡片，机器
语言和汇编语言
磁盘，高级语言，
科学计算，中小型 计算机 大型化，集中式计 算，远程终端 超大型化，微机化， 嵌入式，图形用户 界面，多媒体，网 络通信
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2、采用中小规模集成电路的计算机属于（ ）。
A、第一代计算机
B、第二代计算机
C、第三代计算机
D、第四代计算机
3、CAI指的是计算机（ ）。 A、辅助设计 B、辅助制造 C、辅助测试 D、辅助教学
4、现代计算机应用最广泛的领域是（ ）。 A、科学计算 B、自动控制 C、人工智能 D、数据处理
（1）科学计算（数值计算） （2）数据处理（信息处理） （3）辅助技术（计算机辅助设计
与制作） （4）过程控制（实时控制） （5）人工智能（智能模拟） （6）网络应用
1.1.3 计算机的应用领域及发展趋势 2．计算机的发展趋势
（1）巨型化 （2）微型化 （3）网络化 （4）多媒体化 （5）职能化
计算机应用基础
1. 计算机基础知识 2. Windows 7系统的使用 3. Word 2010 4. Excel 2010 5. PowerPoint 2010 6. 计算机网络基础
1.计算机基础知识
学习目标
了解计算机的发展史 掌握计算机的特点和分类 掌握计算机的应用领域和发展 掌握计算机中常用数制转换和信息 的编码 掌握计算机硬件系统和软件系统的 组成
习题
5、计算机的发展过程经历了四代，其划分依据是（
A、计算机体积
B、计算机速度
C、构成计算机的电子元件
D、内存容量
）。
6、计算机发展趋势是（ ）。
A、巨型化 B、微型化
C、网络化 D、智能化Fra bibliotek 7、在计算机的应用领域，下面叙述不正确的是（ ）。 A、CAM的全程是Computer Aided Manufacturing B、CAI即是计算机辅助教学 C、人工智能是研究怎样让计算机做一些认为需要智能才做的事情 D、电子计算机一经问世就广泛应用于社会各个部门
5、工作自动化 6、通用性强
4 逻辑判断能力强
1.1.2 计算机的特点及分类 2．计算机的分类
按处理的对象划分
计 算 按用途划分 机 的 分 类
按规模划分
模拟式计算机 数字式计算机 混合计算机
专用计算机 通用计算机 巨型机 大型机 小型机 微型机 工作站
1.1.3 计算机的应用领域及发展趋势 1．计算机的应用领域
第二代计算机时代，晶体管计算机研制（1965-1972 年）
第三代计算机时代，基于中小规模集成电路计算机研 制（1973-80年代初）
第四代计算机时代，基于大规模集成电路计算机研制 （80年代中期至今）
1.1.2 计算机的特点及分类
1．计算机的特点
计算精度高
2
运算速度快
1
计算机的特点
3
存储量大
1.2.2计算机中常用的数制及其转换 1．常用的数制
（3）八进制 八进制数具有以下特点。 ① 有八个不同的数码符号0，1，2，3，4，5，6，7。 ② R＝8。每个数码符号根据它在这个数中的数位，按“逢八进一” 的原则来决定其实际的数值。
我们还可以使用字符“O”（Octal）表示八进制数，例如34.125O。
1.1.3 计算机的应用领域及发展趋势 2．计算机的发展趋势
（1）巨型化 （2）微型化 （3）网络化 （4）多媒体化 （5）职能化
1.1.3 计算机的应用领域及发展趋势 2．计算机的发展趋势
（1）巨型化 （2）微型化 （3）网络化 （4）多媒体化 （5）职能化
1.1.3 计算机的应用领域及发展趋势 2．计算机的发展趋势
1.2.2计算机中常用的数制及其转换 1．常用的数制
（4）十六进制 十六进制数具有以下特点。 ① 有十六个不同的数码符号0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，A，B， C，D，E，F。 ② R＝16。每个数码符号根据它在这个数中的数位，按“逢十六进一” 的原则来决定其实际的数值。
除了使用脚码的形式表示十进制数以外，还可以使用字符“D” （Decimal）。
1.2.2计算机中常用的数制及其转换
1．常用的数制
（2）二进制 二进制数具有以下特点。 ① 有两个不同的数码符号0和1。 ② R＝2。每个数码符号根据它在这个数中的数位，按“逢二进一” 的原则来决定其实际的数值。我们还可以使用字符“B”（Binary） 表示二进制数，例如1001.01B。计算机中数的存储和运算都使用二 进制的形式，主要有以下原因。 ◆ 二进制数在物理上容易实现。例如，可以只用高、低两个电平 表示0和1，也可以用脉冲的有无或者脉冲的正负表示它们。 ◆ 可以用二进制数来实现数据的编码、运算等简单规则。 ◆ 易于采用逻辑代数。采用二进制数，就可以在分析和设计计算 机时采用逻辑代数，有利于节省设备、提高速度、提高可靠性；可 以使计算机具有逻辑判断的能力解决复杂的实际问题，进而实现人 工智能的高级应用。
主要内容
计算机发展史
计算机的分类
计算机特点
计算机的组成
计算机的数 制
1.1 计算机概述
1.1.1 计算机的发展
世界上第一台电子计算 机ENIAC（埃尼阿克）于 1946年2月诞生在美国宾 夕法尼亚大学莫尔学院。
1.1.1 计算机的发展
分代
第一代
时间
1946~1959
主要元器件
电子管
第二代 1960~1964
晶体管
第三代 1965~1970 第四代 1971~今
中小规模集成电路 大、超大规模集成电路
1.1.1 计算机的发展
华罗庚教授是我国计算技术的奠基人和最主要开拓者之 一，1956年筹建中科院计算技术研究所时，华罗庚教授 担任筹备委员会主任。
第一代计算机时代，电子管计算机研制（1958-1964 年）
1.2 计算机中信息的表示
1.4.1 进位计数制
1.进位计数制的定义 1）数码 2）基数: 3）位权
1.2.2 计算机中常用的数制及其转换 1．常用的数制
（1）十进制 十进制数具有以下特点。 ① 有十个不同的数码符号，即0、1、2、3、4、5、6、7、8、9。 ② R＝10。每一个数码根据它在这个数中所处的位置（数位），按 照“逢十进一”的原则来决定其实际数值，即各数位的位权是10的 若干次幂。
（1）巨型化 （2）微型化 （3）网络化 （4）多媒体化 （5）智能化
1.1.3 计算机的应用领域及发展趋势 2．计算机的发展趋势
（1）巨型化 （2）微型化 （3）网络化 （4）多媒体化 （5）智能化
习题
1、世界上第一台计算机的名称是（ ）。 A、ENIAC B、Pascal C、FORTRAN D、Java