大学计算机基础第1章

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1、大学计算机基础,山西工程职业技术学院安淑林,第1章 计算机基础知识,本章学习目标 了解计算机的发展、特点、应用 熟练掌握计算机系统的组成 理解计算机中数的表示与编码,1.1 计算机概述,1.1.1 计算机的发展 1.1.2 计算机的特点 1.1.3 计算机的应用 1.1.4 计算机的分类,1.1.1 计算机的发展,1发展过程,世界上第一台电子计算机ENIAC（Electronic Numerical Integrator And Computer）于1946年2 月诞生于美国宾夕法尼亚大学。,1发展过程,第一代计算机（19461958） 第二代计算机（19581965） 第三代计算机（1965

2、1975） 第四代计算机（1975今）,表1-1 每一代计算机的发展情况,2未来展望,巨型化（功能巨型化） 微型化（体积微型化） 网络化（资源网络化） 智能化（处理智能化）,1.1.2 计算机的特点,运算速度快 存储容量大 计算精度高 逻辑判断能力强 工作自动化,1运算速度快,计算机的运算速度是标志计算机性能的重要指标之一。衡量计算机的运算速度一般是用计算机一秒钟内所能执行加法运算的次数。目前世界上性能最高的通用计算机可完成每秒几十万亿次运算速度。,2存储容量大,随着计算机的广泛应用，在计算机内存储的信息越来越多，要求存储的时间越来越长。因此要求计算机具备海量存储，信息保持几年到几十年，甚至更

3、长。存储容量的大小标志着计算机记忆能力的大小。采用半导体存储元件作为存储器的计算机，其主存容量可达几百千字节到几吉字节，辅助存储存量可达几十兆字节到几百吉字节。,3计算精度高,计算机具有计算精确度高的特点。一般，精确度可达十几位甚至上百位有效数字，从而能精确的计算数据及表示数据的计算结果。,4逻辑判断能力强,计算机不仅能进行算术运算，同时能对文字、符号、数字等进行逻辑推理和逻辑运算，具有逻辑判断能力。人工智能机的出现将进一步提高其推理、判断、思维的能力，进而代替人脑做更多的工作。,5工作自动化,计算机内部操作是按照人们事先编好的程序自动进行的。只要将事先编写好的程序输入到计算机内部，计算机就会

4、按照程序规定的步骤完成预定的全部处理任务，而不需要人工干预。“程序存储在计算机内，计算机再自动地逐步执行程序”这个思想是由美国科学家冯诺依曼提出的，被称为“存储程序和程序控制”的思想。因此把迄今为止的计算机也称为冯诺依曼式的计算机。,1.1.3 计算机的应用,科学计算 信息处理 计算机辅助功能 自动控制 人工智能 网络通信 虚拟现实 电子商务 电子政务,1科学计算,科学计算又称数值计算，是指利用计算机来完成科学研究和工程技术中提出的数学问题的计算。在现代科学技术工作中，科学计算量大而复杂，利用计算机的高速计算、大存储容量和连续运算的能力，可以实现人工无法解决的各种科学计算问题。例如，天气预报、

5、火箭运行轨迹、原子弹爆炸仿真实验等尖端科学技术的计算问题。,2信息处理,信息处理是指对各种原始数据进行收集、存储、整理、分类、统计、排序、检索、利用、输出等加工处理。信息处理的特点是原始数据量大、算术运算简单、逻辑判断多等。例如，办公自动化、财务管理、物资管理、人力资源管理等领域的大量复杂信息的收集和处理工作。,3计算机辅助功能,计算机辅助设计（Computer Aided Design，CAD） 计算机辅助制造（Computer Aided Manufacturing，CAM） 将CAD和CAM技术集成，实现设计生产自动化，这种技术被称为计算机集成制造系统（CIMS）。它的实现将真正做到无人

6、化工厂（或车间）。 计算机辅助教学（Computer Aided Instruction，CAI）,4自动控制,自动控制又称过程控制或实时控制，是利用计算机及时采集检测数据，按最优方案及时地对控制对象进行自动调节或自动控制。采用计算机进行自动控制，不仅可以大大提高控制的自动化水平，而且可以提高控制的及时性和准确性，进而改善劳动条件、提高产品质量及合格率。主要应用于工业生产系统、军事、宇航等领域。例如，汽车生产的整个装配流水线、军事目标的全球定位等都使用计算机进行控制。,5人工智能,人工智能（Artificial Intelligence，AI ）是指利用计算机模拟人类的智能活动，例如，感知、判

7、断、理解、学习、问题求解和图像识别等。目前，人工智能的研究已取得不少成果，有些已开始走向实用阶段。例如，模拟高水平医学专家进行疾病诊疗的专家系统，具有一定思维能力的智能机器人等。,6网络通信,网络通信是指利用计算机技术与现代通信技术构成的计算机网络实现信息的传递、交换和传播。随着计算机网络的快速发展，计算机已广泛应用于国际互联网（Internet），实现了信息的快速传递及资源共享的目的，也大大促进了国际间的文字、图像、视频和声音等各类数据的传输与处理。,7虚拟现实,虚拟现实（Virtual Reality，VR）是利用计算机模拟产生一个虚拟世界，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使

8、用者如同身临其境一般，可以及时、没有限制地观察虚拟世界的事物，与之产生互动，进行交流。通过参与者与仿真环境的相互作用，并借助人本身对所接触事物的感知和认知能力，帮助启发参与者的思维，全方位的获取环境所蕴含的各种空间信息和逻辑信息。,8电子商务,电子商务（Electronic Commerce，EC）是指在因特网开放的网络环境下，基于浏览器/服务器应用方式，买卖双方进行各种商贸活动，实现消费者的网上购物、商户之间的网上交易和在线电子支付以及各种商务活动、交易活动、金融活动和相关的综合服务活动的一种新型的商业运营模式。电子商务一般可分为企业对企业（B2B）、企业对消费者（B2C）、消费者对消费者（

9、C2C）等模式。,9电子政务,电子政务（Electronic Government，EG）是应用现代信息和通信技术，将管理和服务通过网络技术进行集成，在互联网上实现组织结构和工作流程的优化重组，超越时间和空间及部门之间的分隔限制，向社会提供优质和全方位的、规范而透明的、符合国际水准的管理和服务。电子政务一般可分为：政府对政府（G2G）、政府对商业机构（G2B）、政府对公民（G2C）等模式。其主要解决的问题是：信息公开、优化服务、推进民主、提高效能。,1.1.4 计算机的分类,巨型机 大型机 小型机 微型机,1.2 计算机系统的组成,一台完整的计算机系统由硬件系统和软件系统两部分组成。硬件系统是

10、指计算机本身的各种物理设备，是计算机系统的物质基础。软件系统是指运行、管理和维护计算机的各类系统软件和应用软件，是计算机系统的灵魂。两者相辅相成，共同实现计算机的功能。,计算机系统的组成,1.2 计算机系统的组成,1.2.1 计算机硬件系统 1.2.2 计算机软件系统 1.2.3 存储单位及转换 1.2.4 计算机的性能指标,1.2.1 计算机硬件系统,运算器 控制器 存储器 输入设备 输出设备 其中运算器和控制器统称为中央处理器（CPU）。,计算机的工作过程,1中央处理器,中央处理器（Central Process Unit，CPU）是计算机的核心，主要由运算器和控制器组成。 CPU的主要性

11、能指标有主频、字长和缓存,2存储器,存储器分为内存储器和外存储器 内存储器又分为只读存储器（Read Only Memory，ROM）和随机存储器（Random Access Memory，RAM）。,2存储器,外存储器主要有软盘、硬盘、光盘、移动硬盘、U盘等。,3输入设备,常见输入设备有：键盘、鼠标、扫描仪、手写绘画输入笔、摄像头、语音输入装置等。,4输出设备,常见的输出设备有：显示器、打印机、音箱、投影机等。,5主机,主机包括中央处理器、内存储器以及连接它们的主板和总线等。 主板（Motherboard）是计算机硬件系统中最大的一块电路板，安装在机箱内。主板上布满了各种电子元件、插槽和接口

12、等 总线（Bus）是系统部件之间传送信息的通道，是计算机中各种信号连线的总称，一般分为三种：数据总线、地址总线和控制总线。,华硕 P5Q-DELUXE主板,1.2.2 计算机软件系统,系统软件 指管理、控制和维护计算机硬件和软件资源并使之高效工作而开发的各种程序。主要包括：操作系统、语言处理程序、数据库管理系统等。 应用软件 指使用各种程序设计语言为某一专门应用目的而开发的软件。例如，Word、Excel、Photoshop、Real player、QQ和MSN等,1.2.3 存储单位及转换,1位 2字节 3字,1位,位（bit）表示二进制数中的一位。它是计算机中最小的数据单位。 例如：(11

13、01)2为4位二进制数。 (11010001)2为8位二进制数。,2字节,字节（Byte）是用来表示存储空间大小的容量单位，简写为B。一个字节表示8位二进制数。 1KB = 1024B 1MB = 1024KB 1GB = 1024MB 1TB = 1024GB,3字,字（Word）用来表示数据存储和数据处理的一组二进制数据。一个字可由若干个字节组成，通常将一个字所含的二进制位数称为该字的字长。 例如，若一个字由2个字节组成，则该字的字长为16位； 若一个字由8个字节组成，则该字的字长为64位。,1.2.4 计算机的性能指标,主频 字长 存储容量 存取周期 运算速度,1.3 信息表示,1.3.

14、1 信息与数据 1.3.2 数的表示 1.3.3 不同进制间的转换 1.3.4 编码,1.3.1信息与数据,信息是对各种事物的特征和变化的反映，也是事物之间相互作用和联系的表征。例如，当提到“张三的身高为2.2米”这个信息时，人们本能的反应会说“好高啊！”。 数据是信息的载体，是对自然界客观事物的符号表示。信息与数据的本质区别是信息有意义的而数据没有。例如，当提到“2.2米”这个数据时，它没有具体的含义，但当提到“张三的身高为2.2米”这个信息时，它便有了具体的意义。 数据的具体表现形式有：数值、文字、图像、图形、声音等。,1.3.2数的表示,在计算机内部，不管是什么样的数据都是以二进制来表示

15、的 十进制 二进制 八进制 十六进制,1十进制,十进制计数制简称为十进制。用十进制表示的数具有以下特点： 每个数都可以用0、1、2、3、4、5、6、7、8、9十个不同的数码来表示。 逢十进一。 基数为10，各数位的位权都是以10为底的幂。,1十进制,例如：(1234.56)10表示为一个十进制数，将其展开为下列式子： (1234.56)10 = 1103 + 2102 + 3101 + 4100 + 510-1 + 610-2,(1234)10的基数、位值、数位和位权,2二进制,用二进制表示的数具有以下特点： 每个数都可以用0、1两个数码来表示。 逢二进一。 基数为2，各数位的位权都是以2为底

16、的幂。 例如：(1101)2和(1010.01)2都是二进制数。,(1101)2的位权关系表,(1101)2= 123 + 122 + 021 + 120 = (13)10,思考,(1010.01)2的位权关系？,3八进制,用八进制表示的数具有以下特点： 每个数都可以用0、1、2、3、4、5、6、7八个数码来表示。 逢八进一。 基数为8，各数位的位权都是以8为底的幂。 例如：(126)8和(105.04)8都是八进制数。,(126)8的位权关系表,(126)8 = 182 + 281 + 680 = (86)10,思考,(75)8和(105.04)8的位权关系？,4十六进制,用十六进制表示的数具有以下特点： 每个数都可以用0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F十六个数码来表示。 逢十六进一。 基数为16，各数位的位权都是以16为底的幂。 例如：(126)16和(FB.08)16都是十六进制数。,