第1部分计算机基础知识知识分享

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1、第1章 计算机基础知识,制作 李坚,目 录,1.1 计算机概述 1.2 计算机中信息的表示 1.3 计算机系统的组成 1.4 计算机信息安全基础,本章主要内容：,计算机的产生与发展 计算机的特点与应用 计算机的分类 数制的基本知识 计算机中数据的存储 计算机中数据的编码,计算机系统的基本组成 微型计算机及其组成 多媒体计算机的概念 计算机信息安全基本知识 计算机病毒与防治 计算机道德规范和法规,什么是计算机 我们现在所说的计算机是电子数字计算机的简称，它是一种能够自动、高速、连续、精确地完成信息存储、数据处理、数值计算及过程控制等多功能的电子设备。由于它的工作方式大多与人脑的思维过程类似，亦被

2、称为“电脑”。,1. 1.1 计算机的产生与发展 1. 电子计算机的发展 世界上第一台电子数字计算机于1946年诞生，它是由美国宾夕法尼亚大学的约翰莫克利(John Mauchly)和普雷斯普尔埃克特(J.Presper Eckert)等人为当时美国进行新式火炮试验所涉及复杂弹道计算而研制的电子数字积分器与计算机(Electronic Numerical Integrator and Calculator)，简称为ENIAC 。,返回本节首,自第一台电子数字计算机问世以来，计算机一直在以惊人的速度发展。目前，人们根据计算机所采用的电子逻辑元件将计算机的发展划分为四个阶段 ： 电子管 晶体管 集

3、成电路 大规模集成电路 其中每一个发展阶段在技术上都是一次新的突破，在性能上都是一次质的飞跃。,返回本节首,第一代计算机（19461958） 第一代电子计算机是电子管计算机，其基本特征是：采用电子管作为计算机的逻辑元件，数据表示主要采用定点数，用机器语言或汇编语言编写程序。由于电子管的特性，第一代计算机体积庞大、造价很高、可靠性差。每秒运算速度仅为几千次，内存容量仅几KB。第一代计算机主要用于军事和科学计算。 第一代计算机的代表作ENIAC约有18800只电子管、1500个继电器、70000只电阻及其他各类电子元件，占地170平方米，耗电量每小时150千瓦，重达30吨，每秒进行5000次加法运

4、算。,返回本节首,第二代计算机（19581964） 第二代电子计算机是晶体管计算机，其基本特征是：逻辑元件用晶体管代替电子管，用磁芯和磁盘、磁带作为存储器。由于采用了晶体管，计算机体积小、成本低、功能强、功耗小、可靠性大大提高。运算速度达每秒几十万次，内存容量扩大到几十KB。同时软件系统也有了很大的发展，提出了操作系统的概念，出现了汇编语言，产生了FORTRAN、COBOL和ALGOL等高级语言。 第二代计算机的应用从军事研究、科学计算扩大到数据处理、实时过程控制和事务处理等领域。IBM公司的IBM-7094，CDC公司的CDC1604计算机是第二代计算机的代表。,返回本节首,IBM_7090

5、,返回本节首,第三代计算机（19641970） 第三代电子计算机是集成电路计算机，其基本特征是：逻辑元件采用小规模集成电路SSI (Small Scale Integration)和中规模集成电路MSI (Middle Scale Integration)，运算速度可达每秒几十万次到几百万次。这个阶段的存储器进一步发展，体积更小、造价更低、软件逐渐完善，计算机同时向标准化、多样化、通用化和机种系列化发展。高级程序设计语言在这个时期有了很大发展，并出现了操作系统和会话式语言。 第三代计算机开始应用于各个领域。这代计算机的代表是IBM公司的IBM-S/360。,返回本节首,IBM-S/360,返回

6、本节首,第四代计算机（1971年以后） 第四代电子计算机称为大规模集成电路计算机，其基本特征是：逻辑元件采用大规模集成电路LSI (Large Scale Integration)和超大规模集成电路VLSI (Very Large Scale Integration)。计算机的速度可以达到每秒上千万次到十万亿次。在第四代计算机的发展进程中，计算机的性能越来越好，生产成本越来越低，体积越来越小，运算速度越来越快，耗电越来越少，存储容量越来越大，可靠性越来越高。同时操作系统不断完善，软件配置越来越丰富，应用范围越来越广泛，计算机的发展也进入了以计算机网络为特征的时代。 第四代计算机的应用已经普及到

7、社会的各行各业，成为信息社会的重要标志。微型计算机的发展也是第四代计算机的一个重要分支。,返回本节首,银河II巨型机,联想微型机,返回本节首,2. 我国计算机发展简况 我国计算机研究起步于1956年。 1958年研制成功了第一台电子数字计算机103机 1965年研制成功第一台晶体管计算机 1971年研制成功第一台集成电路计算机 1983年由国防科技大学研制成功亿次机“银河号”巨型机 1992年研制成功每秒运算达10亿次的“银河号” 1997年又研制成功每秒运算达百亿次的“银河号” 1999年我国研制成功运算速度高达3840亿次的高性能巨型计算机“神威”。,返回本节首,3计算机的发展趋势 计算机

8、的应用有力地推动了国民经济的发展和科学技术的进步，同时也对计算机技术提出了更高的要求。未来的计算机将向巨型化、微型化、网络化、智能化的方向发展。 (1）巨型化：指高速度、大存储量和功能强大的计算机。它主要是为了满足如天文、气象、宇航、核反应堆等科学技术发展的需要。巨型机的发展体现了计算机科学技术的发展水平。 (2) 微型化：指进一步提高集成度，利用高性能的超大规模集成电路研制质量更加可靠、性能更加优良、价格更加低廉、整机更加小巧的微型计算机。,返回本节首,(3) 网络化：指把各自分散且相对独立的计算机及相关设备用通讯线路连结起来，组成计算机网络，使得网络系统上的各计算机用户之间可以相互通讯并共

9、享公共资源和信息服务。 (4) 智能化：指让计算机具有模拟人的感觉行为和思维过程的能力，使计算机不仅能根据人的指挥进行工作，而且能“看”、“听”、“说”、“想”、“做”，具有逻辑推理、学习与证明的能力。,返回本节首,1.1.2 计算机的特点与应用 计算机主要有以下特点： (1) 能自动连续高速度地运算。 (2) 运算速度快。 (3) 运算精度高。 (4) 具有超强的记忆能力。 (5) 具有可靠的逻辑判断能力。,返回本节首,1.1.3 计算机的分类 目前，国内外对计算机的分类主要是根据美国电气和电子工程师协会（IEEE）的一个委员会于1989年11月提出的标准，将计算机划分为巨型机、小巨型机、大

10、型主机、小型机、工作站和个人计算机等6类。 1. 巨型机（Supercomputer） 2. 小巨型机（Mini-supercomputer） 3. 大型主机的特点是大型 4. 小型机（Minicomouter） 5.工作站（Workstation） 6. 个人计算机（Personal Computer,PC）,返回本节首,1.2 计算机中信息的表示,1.2.1 数制的基本知识 1.2.2 计算机中数据的存储 1.2.3 计算机中数据的编码,信息和数据是计算机中常用的两个概念。 一般来说，信息既是对各种事物的变化和特征的反映，又是事物之间相互作用和联系的表征。人通过接受信息来认识事物，从这个意

11、文上说，信息是一种知识，是接受者原来不了解的知识。数据是信息的载体。数值、文字、语言、图形、图像等都是不同形式的数据。信息是有意义的，而数据则没有。 信息在计算机内部具体的表示形式就是数据. 它分为数值型数据与非数值型数据（如字符、图像等），这些数据在计算机中都是以二进制形式来表示、存储和处理的。 通常在计算机中如果不严格区分，信息与数据两个词常常被互换使用。,返回本节首,1.2.1 数制的基本知识 1. 数制的概念 数制即进位计数制，就是人们利用数字符号按进位原则进行数据大小计算的方法。通常人们在日常生活中是以十进制来表达数值并进行计算的。另外还有二进制、八进制和十六进制等。 如： 十进制的

12、 123 123.456 二进制的 (1011)2 (1011.011)2 八进制的 (1234)8 (1234.567)8 十六进制的 (123A)16 (12AB3.CDEF)16,返回本节首,在数制中，有三个基本概念：数码、基数和位权。 数码：指一个数制中表示基本数值大小不同的数字符号。 例如，在十进制中有十个数码： 0，1，2，3，4，5，6，7，8，9； 在二进制中有两个数码：0，1。 基数：指一个数值所使用数码的个数。 例如，十进制的基数为10，二进制的基数为2。 位权：指一个数值中某一位上的1所表示数值的大小。 例如，十进制数的123中，1的位权是102=100，2的权位是101

13、=10，3的权位是100=1； 八进制数123中，1的权位是82=64，2的权位是81=8，3的权位是80=1。,返回本节首,2. 计算机中常用的几种进制 (1)十进制（Decimal notation） 十进制的特点： 有十个数码：0，1，2，3，4，5，6，7，8，9。 基数为10。 逢十进一（加法运算），借一当十（减法运算）。 按权展开式。对于任意一个n位整数和m位小数的十进制数D， D=Dn-1Dn-2D1D0.D-1D-2D-m 均可按权展开为： D= Dn-110n-1+D n-210n-2+D1101+D0100+ D-110-1+D-210-2+D-m10-m 例如：1234.

14、56按权展开式是什么？,返回本节首,(2) 二进制（Binary notation） 有二个数码：0，1。 基数为2。 逢二进一（加法运算），借一当二（减法运算）。 按权展开式。对于任意一个n位整数和m位小数的十进制数B， B=Bn-1Bn-2B1B0.B-1B-2B-m，均可按权展开为： B= Bn-12n-1+B n-22n-2+B121+B020+B-12-1+B-22-2+B-m2-m 例如：(1101.01)2=123+122+021+120+02-1+12-2,返回本节首,(3) 八进制（Octal notation） 有八个数码：0，1，2，3，4，5，6，7。 基数为8。 逢八

15、进一（加法运算），借一当八（减法运算）。 按权展开式。对于任意一个n位整数和m位小数的十进制数O， O=On-1On-2O1O0.O-1O-2O-m,均可按权展开为： O= On-18n-1+On-28n-2+O181，+O080+O-18-1+O-28-2+O-m8-m 例如：(1234.56)8=183+282+381+480+58-1+68-2,返回本节首,（4）十六进制（Hexadecimal notation） 有十六个数码：0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，A，B，C，D，E，F。 基数为16。 逢十六进一，借一当十六。 按权展开式。对于任意一个n位整数和m位小数的十进制数H

16、， H=Hn-1Hn-2H1H0.H-1H-2H-m，均可按权展开为： H=Hn-116n-1+Hn-216n-2+H1161+H0160+ H-116-1+H-216-2+H-m16-m 例如：(1234.56)16=1163+2162+3161+4160+ 516-1+616-2,返回本节首,3. 常见进制的简写符号 上面已给出了几种进制的写法。在计算机中书写不同进制的数时，常用它们的英文第一个字符来标识。其中： D代表十进制数（可省略） B代表二进制数， O代表八进制数， H代表十六进制数。,返回本节首,4. 进制之间的转换 同一个数在使用不同的进制来表示时会得到不同的呈现形式，但它们都表示同一个值。 例如十进制的32，用二进制表示成100000，用八进制表示成40，用十六进制则表示成20。就里就涉及到了不同进制间数的转换问题。,返回本节首,(1) r进制数转换成十进制数 【方法】 把各非十进制数按权展开求和（十六进制数的A，B，C，D，E，F分别用十