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1、大学计算机基础教 程教案设计：广西经干院计算机系*上课时间：第1章 计算机基础知识1.1 概述1.2 计算机的数制与编码1.3 计算机的基本运算1.4 计算机的系统组成1.5 计算机系统处理信息的基本过程1.1 概述1.1.1 计算机与信息处理 1.1.2 计算机的工作原理和分类 1.1.3 计算机的发展与应用返回首页1.1.1 计算机与信息处理什么是计算机？简单地说，计算机是 一种信息处理机。什么是信息（ Information)?信息是反映客观情况的资料。狭义的信息 可以理解为消息、情报、资料、指令、信 号、数据等关于环境的知识。广义的信息 指的是事物存在的方式、运动状态以及这 些方式、状
2、态的直接和间接的表达。其表 达形式则不局限于语言、文字、声音、图 形和符号 。所谓数字电子计算机是相对于模拟电子 计算机而言。这种计算机能处理的信息是数 字化信息。“数字化”即把信息转换成和 组成的代码串来表示。因此，计算机实质上 是对数字化信息进行处理的机器。可以把输 入计算机的信息分成两大类：数据(Data) 和 程序(Program)。所谓“数据”指的是被处理 的对象，而“程序”是指示计算机如何工作（ 处理数据）的一连串指令。 所谓“计算机信息处理”指的是计算 机对信息的编码、存储、转换、传输、 检测等操作。信息处理又称为信息加工 。各种不同的信息处理都是通过计算机 的基本指令确定的十几
3、种到上百种最基 本的操作组合实现的。当前，计算机能 加工的信息有文字、数值、图形、声音 、图像、视频等。 返回本节1.1.2 计算机的工作原理和分 类1. 工作原理存储程序，逐条执行。这个设计思想由美籍匈牙利数学家冯诺 依曼（Von Neumann）明确提出并付诸实 现。冯诺依曼还确定了计算机的五大组成部 分的作用和相互联系，形成了计算机的“冯 诺依曼体系结构”。冯诺依曼体系结构运算器控制器存储器输出设备输入设备冯诺依曼体系结构2.计算机的分类 计算机分类方法大致有如下三种: v. 按信息的表示和处理方式分按信息的表示和处理方式划分，计算机 可分为数字电子计算机、模拟电子计算机及 数字模拟混合
4、电子计算机。 v. 按计算机用途分按计算机的用途划分，可分为专用 计算机与通用计算机。 v. 按计算机规模与性能分按计算机规模大小与性能高低划分 ，可分为巨型机、大型机、中型机、小 型机与微型机五大类。 返回本节1.1.3 计算机的发展与应 用1计算机的发展概况2. 计算机的特点3计算机的应用领域返回本节1.计算机的发展概况v计算机的诞生 计算机从发明至今只有60年的历史 。 世界上第一台计算机诞生于1946年。莫克利（左）John Mauchly 和 埃克特（右） J. Presper Eckert 美国总体积约90立方米， 重达30吨，占地170M2 18000个电子管，1500 个继电器
5、 10000个电容 7000个电阻，6000个 开关ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer）计算机发展史中的重要人物和 思想查尔斯巴贝奇 Charles Babbage差分机分析机所谓“差分” ，是把函数表的复杂算式 转化为差分运算，用简单的加法代替 平方运算，快速编制不同函数的数学 用表 分析机。它能自动解算有100个变量的 复杂算题，每个数达25位，速度达到 每秒钟运算一次。计算机发展史中的重要人物和 思想计算器、逻辑控制装置、 存储器、输入、输出等5 个部分 程序和数据均以二进制形 式不加区分地存放在同 一存储器中 计算机工
6、作时能自动从存 储器中取指令执行 约翰冯诺伊曼John Von Neumann现代信息论的创始人1938年，发表论文继 电器和开关电路的符号 分析，首次阐述了如 何将布尔代数运用于逻 辑电路，奠定了现代电 子计算机开关电路的理 论基础。计算机发展史中的重要人物和 思想克劳德艾尔伍德香 农 Claude Elwood Shannon计算机发展史中的重要人物和 思想计算机的三条原则 ： （1）以二进制的逻辑基 础来实现数字运算，以 保证精度； （2）利用电子技术来实 现控制，逻辑运算和算 术运算，以保证计算速 度； （3）采用把计算功能和 二进制数更新存贮的功 能相分离的结构。约翰阿塔纳索夫Joh
7、n Vincent Atanasoff 计算机发展史中的重要人物和思想图灵和图灵机计算机是使用相应的程 序来完成任何设定好的任务 。图灵机是由三部分组成 的一种思想模型：一个控制器；一条可以无限延伸的带子 ；一个在带子上左右移动的 读写头。阿兰图灵 Alan Turing v美国计算机协会于1966年设立了“图灵奖” 计算机的发展F表1-1 计算机发展的四个阶段代次起止年份所用电子元 器件数据处理方 式运算速度应用领域第一代19461957电子管汇编语言、代 码程序5千3万次 /秒国防及高科 技第二代19581964晶体管高级程序设计 语言数十万几 百万次/秒工程设计、 数据处理第三代1965
8、1970中、小规模集 成电路结构化、模块 化程序设计、 实时处理数百万几 千万次/秒工业控制、 数据处理第四代1970今大规模、超大 规模集成电路分时、实时数 据处理、计算 机网络上亿条指 令/秒工业、生活 等各方面微型计算机的发展代次起止年份CPU数据位数主频（ MHZ）第一代19711972Intel4004、80084位、8位1第二代19731977Intel80808位2第三代19781980Intel808616位5第四代19811992Intel80386、8048632位25第五代19931998Pentium及Pentium Pro64位60400第六代1999今Pentium
9、64位450800返回本节2.计算机的特点 (1)运算速度快 (2)计算精度高 (3)具有记忆能力 (4)具有逻辑判断能力 (5)高度自动化与灵活性返回本节3.计算机的应用领域（1）科学计算 。（2）实时控制。（3）数据处理 。（4）计算机辅助设计、辅助制造和辅助教学 。（5）文字处理和办公自动化。（6）人工智能。（7）计算机网络。返回本节1.2 计计算机的数制与编码1.2.1 数制1.2.2 ASCII码1.2.3 汉字编码返回首页1.2.1 数制一、计算机数据单位与编码计算机中的信息也称为数据。由于二进制 电路简单、可靠且具有很强的逻辑功能，因 此数据在计算机中均以二进制表示，并用它 们的
10、组合表示不同类型的信息。 1、计算机数据单位（1）位计算机中所有的数据都是以二进制来表示的 ，一个二进制代码称为一位，记为bit。位是 计算机中最小的信息单位。（2）字节在对二进制数据进行存储时，以八位二进 制代码为一个单元存放在一起，称为一个字节 ，记为Byte。容量容量是衡量计算机存储能力常用的一个名 词，主要指存储器所能存储信息的字节数。常 用的容量单位有B、KB、MB、GB，它们之间 的关系是：1KB=1024B，1MB=1024KB， 1GB=1024MB。 二、数制基本知识1. 数制 2. 一种进位计数制包含一组数码符号和两个基本因素：v数码 一组用来表示某种数制的符号。如：1、2
11、、3、A 、B、C。 v基数 数制所用的数码个数，用R表示，称R进制，如 ：十进制的基数是10。v位权 数码在不同位置上的权值。在某进位制中，处于不 同数位的数码，代表不同的数值，某一个数位的数值是由 这位数码的值乘上这个位置的固定常数构成，这个固定常 数称为“位权”。即：R进制的i位的位权值是“Ri ”.如 ：(1001.11)2的位权值是从右到左分别是23 、22 、 21 、 20 、 2-1 、 2-2。(1) 十进位计数制十进位计数制（简称十进制）使用十个 数码(0，1，2，3，4，5，6，7，8，9)表示 数，低位向高位进位的规则是“逢十进一”。 十进制的基数为10。一个十进制整数
12、可用多 项式展开。例如，976可以写成:976=9102 +7101 +6100 写成通式，一个十进制整数表示的数值是：(2) 二进位计数制二进位计数制（简称二进制）的基 数为2，使用两个数码（0、1）表示数。 低位向高位进位的规则是“逢二进一”。写成通式，一个二进制整数表示的数 值为:(3) 八进位计数制八进位计数制（简称八进制）的 基数为8，使用8个数码（0，1，2，3 ，4，5，6，7）表示数。低位向高位 进位的规则是“逢八进一”。写成通式，一个八进制整数表示 的数值为：(4) 十六进位计数制十六进位计数制（简称十六进制 ）基数为16，使用16个数码，即 0，1 ，2，3，4，5，6，7
13、，8，9，A，B， C，D，E，F表示数。这里借用A、B 、C、D、E、F作为数码，分别代表 十进制中的10、11、12、13、14、15 。低位向高位进位的规则是“逢十六进 一”。写成通式，一个十六进制整数表 示的数值为：不同进制之间的转换1二进制与十进制的相互转换二进制数要转换成十进制数非常简 单，只需将每一位数字乘以它的权2n， 再以十进制的方法相加就可以得到它的 十进制的值（注意，小数点左侧相邻位 的权为20，从右向左，每移一位，幂次 加1）。【例1】（10110.011）B =124+023+122+121+020+02-1 +12-2 +12-3 =（22.375）D十进制数据转换
14、成二进制采用的是倒除法， 即整数“除2取余”的方法,小数采用“乘R取整” 。整数部分的转换具体过程介绍如下：（1）将十进制数除2，保存余数。（2）若商为0，则进行第三步，否则，用商代替原 十进制数，重复第1步。（3）将所有的余数找出，最后得到的余数作为最高 位，最先得出的余数作为最低位，由各余数依次 排列而成的新的数据就是转换成二进制的结果。 【例2】将（236）D转换成二进制。转换过程如图所示。 (3) (13)10 = (?)2132 6 3 1 01取余数 （高位）（低位）(13)10 = (1101)20 1 1(4) (0.625)10 = (?)20.625 2 1.250 0.2
15、50 2 0.500 0.500 2 1.000101(0.625)10 = (0.101)22 2 2（低位）（高位）取整数例：2二进制数与十六进制数的相互转换将二进制数转变成十六进制数由于16=24，所以在将二进制数转 换成十六进制数时，从最右侧开始， 每四位二进制数划为一组，用一位十 六进制数代替，也称为“以四换一”； 十六进制数转换成二进制数时正好相 反，一位十六进制数用四位二进制数 来替换，也称“以一换四”。3十六进制与十进制的相互转换十六进制数与十进制数相互 转换时，可以分成两步完成：将 待转换的十六进制数转换成二进 制，然后再将二进制数转换成十 进制。返回本节目录 返回首页1.2.2 ASCII码目前在国际上广泛采用“美国信息 交换标准代码”表示英文字符、标点符 号和作为符号使用的阿拉伯数字等。其 全称为 American Standard Code of Information Interchange，简称ASCII 码。 B6B5B4 B3B2B1B00000010100111001011101110000NUL DLE空格0 P 、 p0001SOH DC1！1A Qaq0010STX DC2”2B R br0011ETX DC3#3C S cs0100EOT DC4$
