大学计算机基础PPT课件(完整版)

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1、大学计算机基础,第一章 计算机及信息技术概述,本章主要介绍计算机的发展史和特点、类型及应用，以及计算机的未来发展趋势；计算机系统的硬件和软件系统构成；最后介绍信息技术的基本概念。,1.1 计算机基础知识,20世纪以来人类最重大的科技发明当数电子数字计算机，计算机改变了人们传统的工作和生活方式。,这是一幅很著名的人类进化幽默图,1.1 计算机基础知识,1.1.1 计算机发展历史上的重要人物和思想,人类从远古时代就产生了计算的需要。钟表业，特别是齿轮传动装置技术的发展，诞生了最早的机械式计算机。 下面介绍几位在电子计算机诞生前后对计算机发展有过突出贡献的几位早期历史人物。,法国物理学家帕斯卡(16

2、23-1662)：在 1642年发明了第一台机械式加法机。该机由齿轮组成，靠发条驱动，用专用的铁笔来拨动转轮以输入数字。,当时，19岁的帕斯卡为了帮助父亲计算税款，开始研究机械计算装置，最后制成了手摇驱动的齿轮进位式计算器，可完成六位数字的加减法。,1.1 计算机基础知识,德国数学家莱布尼茨：在1673年发明了机械式乘除法器。基本原理继承于帕斯卡的加法机，也是由一系列齿轮组成，但它能够连续重复地做加减法，从而实现了乘除运算。据记载，莱布尼兹曾把自己的乘法机复制品送给康熙皇帝。,1.1 计算机基础知识,1.1 计算机基础知识,英国数学家巴贝奇：1822年，在历经10年努力终于发明了“差分机”。它

3、有3个齿轮式寄存器，可以保存3个5位数字，计算精度可以达到6位小数。,英国女数学家爱达 (1815-1852)：巴贝奇的合作伙伴。她用穿孔卡片设计了世界上“第一件计算机程序”。她还建议分析机用二进制存储。预言分析机能唱歌、绘画。,英国诗人拜伦的女儿,1.1 计算机基础知识,姚期智：2000年首位获奖图灵奖的华裔学者,七十多年来，现代计算机基本结构仍然是“冯诺依曼计算机”。,美籍匈牙利数学家冯诺依曼 (计算机鼻祖),计算机应由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部件组成； 应采用二进制简化机器的电路设计； 采用“存储程序”技术,以便计算机能保存和自动依次执行指令。,冯诺依曼： “如果不

4、考虑巴贝奇、爱达和其他人早先提出的有关思想，计算机基本概念只能属于阿兰图灵”,1.1 计算机基础知识,1.1 计算机基础知识,1946年由美国宾夕法尼亚大学研制出世界上第一台电子数字计算机，取名ENIAC。由此 诞生了“第一个电子的大脑”,重30吨，占地167m2，耗电150千瓦 主要元件为电子管、继电器，可保 存80个字节，每秒钟做5000次加减 法或400次乘法运算。,致命缺陷：没有存储程序。,1.1.2 电子计算机发展历程,第一代计算机 19461958年 以电子管为主要元件 代表机型：ENIAC,1.1 计算机基础知识,第四代计算机 1971年至今 以大规模/超大集成电路为主要元件 巨

5、型机、大型机、小型机、微型机以及便携机,未来的第五代计算机是智能计算机,1.1 计算机基础知识,第三代计算机 19641971年 以集成电路为主要元件,采用集成电路的第一台电子计算机IBM360型,电子技术的发展促进了电子计算机的更新换代。,1.1 计算机基础知识,1.1.3 计算机类型,1.1 计算机基础知识,计算机是一种能按照事先存储的程序，自动、高速地进行大量数值计算和各种信息处理的现代化智能电子设备。,运算速度快,计算精度高,存储容量大,具有逻辑判断能力,按照程序自动运行,计算机特点,1.1.4 计算机的特点及应用领域,1.1 计算机基础知识,科学计算,数据处理,过程与实时控制,人工智

6、能,计算机辅助设计与制造,计算机应用领域,远程通信与网络应用,多媒体与虚拟现实,微机的发展(1975-1995),1975年第一台个人电脑问世。 1981年第一台IBM-PC问世。 1985年386；1989年486；1993年奔腾出现。CPU进入32位时代。 1989年多媒体声卡问世。 1995年个人电脑出现CD-ROM光驱。 1995年Win 95问世，操作系统进入Windows 时代。多媒体和图形界面的出现使电脑真正进入家庭。,1995年以来，Intel的CPU频率（2000年P4，2GHz；2004年P4，3.8GHz）。 2001年Windows XP，集成大量应用程序，例如IE、M

7、edia Player、图像浏览等。 2005年4月，64位Windows XP操作系统问世。 2005年4月，CPU进入双核和多核时代。 2006年，Windows Vista 32位/64位操作系统发布。 2009年， Windows7操作系统发布。,微机的发展(1995- ), 巨型化,存储容量大、运算速度达每秒百万亿、千万亿次的巨型机是衡量一个国家科技实力的指标之一。,1.1.5 计算机发展趋势,1.1 计算机基础知识,计算机正向巨型化、微型化、网络化和智能化方向发展。,2009年，我国成功研制出每秒1206万亿次的“天河一号”超级计算机，成为继美国之后世界上第二个能够研制千万亿次计算

8、机的国家。,1.1 计算机基础知识,1.1 计算机基础知识,1.2 计算机系统构成,1.2.1 计算机硬件系统,1.2 计算机系统构成,冯诺依曼计算机结构,计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大部分组成。,应用软件是指用户为解决各种实际问题而编写的程序。应用软件可分为两类：一类是针对某个应用领域的具体问题开发的程序；第二类是一些大型专业软件公司开发的通用型应用软件。,系统软件位于计算机系统最靠近硬件的一层，其他软件一般都通过系统软件发挥作用，系统软件主要包括： (1) 操作系统。 (2) 语言处理程序。 (3) 监控管理程序、调试程序、故障检查和诊断程序等。,1.2.2 计算机

9、软件系统,1.2 计算机系统构成,1.3.1 信息技术概念,1.3 信息技术基础知识,信息数据,现代信息技术： 计算机技术微电子技术通信技术,信息、材料、能源是组成社会物质文明的三大要素。 信息是一种知识，是接受者事先不知道不了解的知识。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。,计算机加工处理的对象是数据。除了数学上的数值以外，象字符、汉字、符号、声音、图形、图像等在进行数字编码后都可称之为数据。不同类型的数据在计算机内部有着不同的存储和处理方式。 本章主要介绍计算机中采用的二进制及其运算规则，二进制与其它进制之间的转换；计算机中度量信息的数据单位；不同类型的数据采

10、用的信息编码等。,第二章 计算机信息基础,2.1 计算机所使用的数制,2.1.1 数制的概念,基数：R进制的基数=R,位权：是一个与数字位置有关的常数，位权=Rn 其中n取值：以小数点为界，向左 0，1，2，3，向右-1，-2，-3 例：(275.8)10=210271015100810-1,(1011.1)2 = 123 + 022 + 121 + 120 + 12-1,2.1 计算机所使用的数制,常 用 数 制 的 对 应 关 系,2.1 计算机所使用的数制,2.1.2 二进制的运算,二进制的算术运算,加： 0+0=0 0+1=1 1+0=1 1+1=10,减： 0-0=0 0-1=1 1

11、-0=1 1-1=0,乘： 00=0 01=0 10=0 11=1,除： 00=0 01=0 10(无意义) 11=1,二进制的逻辑运算,与AND： 00=0 01=0 10=0 11=1,或OR： 00=0 01=1 10=1 11=1,0表示“假、否”，1表示“真、是”,2.1 计算机所使用的数制,表示串联， 表示并联,十进制数,二、八、十六进制的转换,由一种数制转换成另一种数制,2.1 计算机所使用的数制,2.1.3 二进制和其它进制的转换,十进制转二进制：整数部分除以2取余，直至商为0；小数部分乘以2取整，直至小数部分为0或达到所需精度为止。 十进制转八进制：方法同上。整数部分除以8，

12、小数部分乘以8。 十进制转十六进制：方法同上。整数部分除以16，小数部分乘以16。,2.1 计算机所使用的数制,结果为：1001011,0.6875 2 1 1.3750 2 0 0.7500 2 1 1.5000 2 1 1.0000,结果为：0.1011,(75.6875)10=(1001011.1011)2,2.1 计算机所使用的数制,结果为：113,结果为：4B,16 75 B 16 4 4 0,2.1 计算机所使用的数制,例： (1011.1)2 = 123 + 022 + 121 + 120 + 12-1 = 8 + 0 + 2 + 1 + 0.5 = (11.5)10,二进制、八

13、进制、十六进制 十进制,位权相加法：各位数码乘位权，再相加。,2.1 计算机所使用的数制,整数部分从右向左，小数部分从左向右，每3位二进制一组，变为1位八进制。 不足3位时分别在最左端和最右端补0凑够3位。 例：(1100101001011.1101)2 = (14513.64)8,2.1 计算机所使用的数制,二进制 十六进制,整数部分从右向左，小数部分从左向右，每4位二进制一组，变为1位十六进制。 不足4位时分别在最左端和最右端补0凑够4位。 例：(11010111101.1010001)2 = (6BD.A2)16,2.1 计算机所使用的数制,2.2 计算机中的数据单位,位(bit)：计算

14、机存储数据的最小单元(0、1),字节(Byte)：处理数据的基本单位(8bit/Byte),字长：CPU一次处理数据的二进制位数。,常用的字节计数单位： 1KB1024 Byte (210B) 1MB1024 KB (220B) 1GB1024 MB (230B) 1TB1024 GB (240B),2.3 信息表示与编码,所谓编码，就是利用数字串来标识所处理对象的不同个体。 计算机采用的是二进制，这就意味着所有需要计算机处理的信息，如数值、字母、汉字、符号、声音、图像等，都要用0和1组成的二进制编码形式来表示。,2.3.1 整数的表示,在数学中，数值是用“”和“”表示正数和负数的，而在计算机

15、中只有0和1，所以正负号也用0和1表示，即数值符号数字化。,2.3 信息表示与编码,符号位：在有符号的二进制数中，最高位用0表示“正”，1表示“负”。 机器数：正负符号被数值化了的数。 真值：该机器数所表达的数值。,2.3 信息表示与编码,原码：正号为0，负号为1，数值部分为二进制绝对值。 反码：正数的反码和原码相同；负数的反码是将其原码除符号位外各位取反。 补码：正数的补码和原码相同；负数的补码是将其反码在末位加1。,+5的原码、反码和补码都是00000101,在有符号运算中，需要通过原码、反码、补码转换来完成运算。,2.3 信息表示与编码,补码的概念是怎么来的？,“模”是指一个系统所能表示

16、的数据个数。按模运算是指运算结果超过模时，模（或模的整数倍）将溢出而只剩下余数。,8位二进制的模为28=256,假设M为模，若数a，b满足abM，则称a，b互为补数。 在有模运算中，减去一个数等于加上这个数对模的补数。,2.3.2 实数的表示,定点数,小数点位置固定的数称为定点数。 定点整数：小数点隐含固定在数值部分最右端。定点整数是纯整数,其符号位右边所有的位数表示的是一个整数。,2.3 信息表示与编码,定点整数： （-3）,符号位,定点小数： （+0.5）,符号位,2.3 信息表示与编码,定点小数：小数点隐含固定在数值部分最左端。定点小数是纯小数。,浮点数,小数点位置不固定的数称为浮点数，它既有整数部分又有小数部分，如123.55、33.789等。 在计算机中通常把浮点数分成阶码和尾数两部分来表示，也就是平时所说的科学记数法 。为保证不损失有效数字，对尾数进行规格化处理，即保证尾数的最高位为1