大学计算机文化基础

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1、大学计算机文化基础大学计算机文化基础杭州商学院计算机系Ren WulingCopyright 2001,2002第一章 计算机基础知识第一章 计算机基础知识2001-10-283计算机基础知识计算机基础知识电子计算机(Electronic Computer)又称电脑( computer)， 诞生于本世纪40年代。 本章主要介绍: 计算机的一些基础知识，通过本章的学习，了解计算机的发 展、特点及用途； 了解计算机中使用的数制和各数制之间的转换； 弄清计算机的主要组成部件及各部件的主要功能； 了解多媒体计算机、计算机病毒和计算机产业及其主要产品 等基本知识。2001-10-284信息社会与计算机文

2、化信息社会与计算机文化信息、能源和材料是构成世界的三大要素。以计算机为核心的信 息技术已形成为对当代人类社会产生全面影响的一种文化形态 计算机文化。 计算机文化（Computer Literacy）是相对于人类传统文化（第一 文化）而言的第二文化。计算机诞生后，信息的交流和传播起了 质的变化，产生了计算机文化。文化是知识的代名词。 计算机文化是信息时代的文化，同时它又作为一种全新的生产力 ，推动了人类社会的飞速发展。2001-10-285信息社会与计算机文化信息社会与计算机文化在人类历史发展的长河中，曾经历了农业社会和工业社会两大阶 段，目前已进入信息社会。 信息是构成世界的三大要素之一，信息

3、的处理及交流传播一直对 人类的生产、生活及思维活动起着至关重要的作用。 在信息社会之前，人类曾经历了四次信息革命 第一次信息革命是语言的创造及使用； 第二次信息革命是文字的使用； 第三次信息革命是印刷术的发明； 第四次信息革命是电话、广播和电视的发明和使用。 以信息技术为核心的信息革命，则是内容更广泛、影响更深远的 一次信息革命。2001-10-286信息社会与计算机文化信息社会与计算机文化信息社会的特征信息社会以大量采集、存储、加工、生产、传播及利用信息为主 要特征， 信息成为重要战略资源 信息产业成为社会最重要的产业 信息网络成为社会的基础设施2001-10-287计算机的诞生和发展概况计

4、算机的诞生和发展概况第一台计算机的诞生 世界上第一台计算机是1946年2月在美国诞生，它的名字叫ENIAC（ 译作“埃尼克”），是一台电子数字积分计算机。由美国宾夕法尼亚大学的物理学家莫奇利（JOHN W.MAUCHLY）和埃克特（J.PRESPER ECKERT）领导的研究小组设计制造的，该机用于美国陆军部的弹道 研究实验室。它的诞生宣告一个新的时代电子计算机时代的到来。 ENIAC是世界上第一台投入运行的电子计算机，但它还不具备现代计 算机主要原理特征(存储程序和程序控制原理)。 世界上第一台设计具有存储程序功能的计算机叫EDVAC（译作“埃德 瓦克”）。与ENIAC相比，它的主要改进有两

5、点：采用了两进制和使用汞延迟线作存储器。EDVAC从1946年开始设计，于1950年研制成功 。2001-10-288计算机的诞生和发展概况计算机的诞生和发展概况计算机发展简史 第一代电子管计算机（约在19461957年）?主要特征：使用电子管作为电子器件，用光屏管或汞延时电路 作存储器，输入输出主要采用穿孔纸带或卡片。软件还处于初 始阶段，几乎没有什么系统软件。?用途：主要用于科学计算。?代表产品：UNIVACI（UNIVERSAL AUTOMATIC COMPUTER）?缺点：体积大、耗电多、运算速度低、成本高、使用不方便。2001-10-289计算机的诞生和发展概况计算机的诞生和发展概况

6、计算机发展简史 第二代晶体管计算机（约在19581964年）?主要特征：使用晶体管作为电子器件，用磁性材料制成的磁芯 和磁鼓作存储器，输入输出主要采用磁带和磁盘。软件有了较 大的发展，产生了 FORTRAN （1957年）、COBOL（1960年）、 ALGOL60、PL/1等高级程序设计语言和批量处理系统。?用途：除了用于科学计算外，还用于数据处理和事务处理，并 逐渐用于工业控制。?代表产品：IBM公司的IBM7090、IBM7094、IBM7040、IBM7044?优点：体积大大缩小、耗电少、运算速度加快、内存容量增加 。2001-10-2810计算机的诞生和发展概况计算机的诞生和发展概况

7、计算机发展简史 第三代集成电路计算机（约在19651970年）?主要特征：使用中小规模集成电路作为计算机电子器件，用半 导体作主存储器。软件有了更进一步的发展，有了标准化的程 序设计语言和人机会话式的BASIC语言。?用途：除了用于科学计算外，还用于企业管理、自动控制、辅 助设计和辅助制造等领域。?代表产品：IBM公司的IBM360（中型机）、IBM370（大型机） 、DEC公司的PDP11系列小型计算机等。?优点：体积和功耗电进一步减少、可靠性和运算速度进一步提 高。2001-10-2811计算机的诞生和发展概况计算机的诞生和发展概况计算机发展简史 第四代大规模、超大规模集成电路计算机（约在

8、1971至今）?主要特征：采用集成度为上千甚至上万的大规模、超大规模集 成电路作为计算机主要功能部件，用集成度更高的半导体存储 器（16K、64K）作主存储器，输入输出除入采用磁带和磁盘外 ，还引进入光盘。软件配置空前丰富，软件系统工程化、理论 化，程序设计自动化，是软件方面的主要特点。?用途：应用已经涉及到国民经济的各个领域，已经在办公自动 化、数据库管理、图像识别、语音识别、专家系统等众多领域 中大显身手，并且进入了家庭。?优点：体积进一步缩小、性能进一步提高，机器的性能价格比 大幅度上升。2001-10-2812微型计算机微型计算机微型计算机的定义以微处理器为核心，加上用大规模集成电路做

9、成的RAM和ROM存储器芯片 、输入输出接口芯片等组成的计算机称为微型计算机。 微型计算机的分类微型计算机的种类有很多，常见的分类方法有以下四种： 按字长分：可分为8位机、16位机、32位机和64位机等 按结构分：单片机、单板机与多芯片机、多板机 按用途分：工业控制机和数据处理机 按CPU芯片分：INTEL系列（8088/8086、80286、80386、80486、 PENTIUM、PENTIUM PRO）和非INTEL系列机。2001-10-2813微型计算机微型计算机微型计算机的发展?第一代微处理器（19711972年）典型产品：INTEL4004和INTEL8008?第二代微处理器（1

10、9731977年）典型产品：INTEL8008、M6800、Z80等?第三代微处理器（19781980年）典型产品：INTEL8086、M68000、Z8000和INTEL80286，M68020， Z80000等?第四代微处理器（1981至今）典型产品：INTEL386、INTEL486，M68030等2001-10-2814计算机的特点计算机的特点计算机的特点 运算速度快 计算精度高 记忆能力强 具有可靠的逻辑判断能力 有自动执行程序的能力，且可靠性高，通用性强2001-10-2815计算机的特点计算机的特点微型计算机的特点 体积小，重量轻 价格便宜，成本低 使用方便，运行可靠 对工作环境

11、无特殊要求2001-10-2816计算机的性能指标计算机的性能指标主频即时钟频率，计算机CPU在单位时间内发出的脉冲数。主频的单位 是兆赫兹（MHz）。字长计算机的运算部件能同时处理的二进制数据的位数。内存容量内存储器中能存储的信息总字节数称为内存容量。2001-10-2817计算机的性能指标计算机的性能指标存取周期连续启动两次独立的“读”或“写”操作所需的最短时间。运算速度计算机每秒所能执行的指令的百万条数，单位是MIPS，取决于指令的执行时间。2001-10-2818计算机的性能指标计算机的性能指标几个重要概念? 位：存储器中最小的存储单位，用来记存一位二进制信息，以 b表示。? 字节：八

12、位二进制信息称为一个字节，字节是计算机内外存之 间交换信息的最小单位，以B表示。? 字：CPU对内存进行操作时，通常将若干个二进制位作为一个整体存入或取出，这组二进制代码称为一个字，其包含的二进 制个数称为字长。2001-10-2819计算机的应用领域计算机的应用领域科学计算 数据处理（信息处理） 过程控制（实时控制） 计算机辅助系统 计算机辅助教学（CAI） 计算机辅助设计（CAD） 计算机辅助制造（CAM） 计算机辅助测试（CAT） 计算机集成制造系统（CIMS） 计算机通信 人工智能2001-10-2820计算机的发展趋势计算机的发展趋势巨型化 微小化 网络化 智能化 多媒体化2001-

13、10-2821数制（进位计数制）：人们利用符号来计数的方法数值数据，如：+25，-365非数值数据，如：各种字母、符号常用的进位计数制数码：用不同的数字符号来表示一种数制的数值，这些数字符号称为“数码”。基：数制所使用的数码个数。权：某数制每一位所具有的值。?十进制（Decimal System）?二进制（Binary System)?八进制（Octare System）?十六进制（Hexadecimal System）计算机的运行基础计算机的运行基础2001-10-2822计算机的运行基础计算机的运行基础注意点：在书写进位计数制时，往往在数字后面加上2、8、10、16，或用字母符号B（二进制

14、）、O（八进制）、D（十进制）、H（十六进制）来表示该数是哪种进制的数。2001-10-2823计算机的运行基础计算机的运行基础数制的转换 二进制数、八进制数、十六进制数转化为十进制数 各种进位计数制可统一表示为下式： m KI*RI I=N式中：R：某种进位计数制的基数I：位序号KI：第I位上的一个数制符RI：表示第I位上的权M、N：最低位和最高位的位序号?二进制数转换为十进制数?八进制数转换为十进制数?十六进制数转换为十进制数2001-10-2824计算机的运行基础计算机的运行基础 十进制数转换为二进制数 ?十进制整数转换为二进制数：方法为除2取余法?十进制小数转换为二进制数：方法为乘2取

15、整法注：十进制数转换为八进制，十六进制数跟十进制转换为二进制类同，只不 过基数改为8或16。二进制数与八进制数转换?二进制转换为八进制数可概括为“三位并一位”。?八进制转换为二进制数可概括为“一位拆三位”。二进制数与十六进制数转换?二进制转换为十六进制数可概括为“四位并一位”?十六进制转换为二进制数可概括为“一位拆四位”2001-10-2825计算机的运行基础计算机的运行基础二进制数的运算规则在计算机中，采用二进制数来实现各种算术运算和 逻辑运算。（1）、算术运算规则?加法运算规则?减法运算规则注：若被减数小于减数，则将被减数与减数交换位置，计算后，在两数的差前面加一个负号。例：1011110

16、1= （1101 1011）= 0010?乘法规则?除法规则2001-10-2826计算机的运行基础计算机的运行基础（2）、逻辑运算规则 逻辑运算是在对应的两个二进制数位之间进行的，不存在算术运算中的进位或借位。?逻辑非运算（）逻辑非运算对每位的逻辑值取反。?逻辑与运算（）规则：0 0=0 0 1=0 1 0=0 1 1=1?逻辑或运算（）规则：0 0=0 0 1=1 1 0=1 1 1=1?逻辑异或运算（） 逻辑异或运算实现按位加的功能，只有当两个逻辑值不相同时，结果才会是1。 规则：0 0=0 0 1=1 1 0=1 1 1=02001-10-2827计算机的运行基础计算机的运行基础信息在计算机内的表示1、二进制数的原码、补码和反码表示机器数：一个数在