大学计算机基础(第四版)杨振山等幻灯片

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1、1,同济大学计算机基础学科研究室,2,目录,第 一 章 计算识与信息社会 第 二 章 计算机基础知识 第 三 章 微型计算机硬件组成 第 四 章 系统软件及其常用操作系统 第 五 章 应用软件和办公软件 第 六 章 网络基础 第 七 章 Internet与Intranet 第 八 章 数据库基础 第 九 章 多媒体基础 第 十 章 数据安全 第十一章 程序设计基础,3,第一章 计算机与信息社会,1.1 计算机的发展 1.2 计算机的分类 1.3 信息技术概述 1.4 计算机在信息社会中的应用,4,1812年差分机,查尔斯.巴贝奇 1834年设计的分析机,1.1 计算机的发展,1.1.1近代计算

2、机,由许多轮子组成的保存数据的存储库； 运算装置； 能对操作顺序进行控制，并选择所需处理的数据以及输出结果的装置。,5,1.1.1 近代计算机,6,1.1.2 电子计算机的问世,1946年2月由宾州大学研制成功的ENIAC 电子计算机时代的到来,Electronic Numerical Integrator And Calculator,电子数字积分计算机,重达30吨 占地250m2 启动工耗150000瓦 18000个电子管 保存80个字节,7,1.1.3 计算机的分代,8,1.1.4 计算机的分类,9,1.1.5 未来新型计算机,1光计算机 利用光作为信息的传输媒体,2生物计算机（分子计算

3、机） 生物计算机在20世纪80年代中期开始研制，其最大的特点是采用了生物芯片,3量子计算机 是指利用处于多现实态下的原子进行运算的计算机，这种多现实态是量子力学的标志。,10,1.2 信息技术概述 1.2.1 信息技术基础知识,信息与数据 病历卡上记载病人的体温39oC是数据。数据39oC本身是没有意义的。当数据以某种形式经过处理、描述或与其它数据比较时，才能成为信息。某个病人的体温是39oC，这才是信息，信息是有意义的。 信息 各种事物的变化和特征的反映 数据 信息的载体。 例如：数值、文字、语言、图形、图像等。,11,1.2.1 信息技术基础知识,信息技术 Information Tech

4、nology 联合国教科文组织对信息技术的定义 应用在信息加工和处理中的科学、技术与工程的训练方法和管理技巧；上述方面和技巧和应用；计算机及其与人、机的相互作用；与之相应的社会、经济和文化等诸种事物。,12,1.2.2 现代信息技术的内容,1. 信息基础技术 微电子技术 当今世界新技术革命的基石 光电子技术 采用光子作为信息的载体 2. 信息系统技术 信息获取技术 传感技术、遥测技术和遥感技术 信息处理技术 计算机技术成为现代信息技术的核心 信息传输技术 光纤通信技术、卫星通信技术等 信息控制技术 利用信息传递和反馈来实现 信息存贮技术 缩微品、磁盘、光盘 通信技术、计算机技术和控制技术合称为

5、3C（Communication、Computer和Control ）技术。 3. 信息应用技术 如信息管理、信息控制、信息决策,13,1.2.3 未来信息技术的发展趋势, 数字化 大量信息可以被压缩，并以光速进行传输。 多媒体化 文字、声音、图形、图像、视频等信息媒体与计算机集成在一起，以接近于人类的工作方式和思考方式来设计与操作。 高速度、网络化、宽频带 下一代的Internet技术。 智能化 在超媒体的世界里，软件代理收集任何可能想要在网络上取得的信息。,14,1.3 计算机在信息社会中的应用,15,思考题,1. 计算机的发展经历了哪几个阶段？各阶段的主要特征是什么？ 2. 按综合性能指

6、标，计算机一般分为哪几类？ 3. 信息与数据的区别是什么？ 4. 什么是信息技术？ 5. 为什么说微电子技术是整个信息技术领域的基础？ 6. 信息处理技术具体包括哪些内容？3C的含义是什么？ 7. 试述当代计算机的主要应用。,16,第二章 计算机基础知识,2.1 计算机系统的组成与工作原理 2.2 数制转换及运算 2.3 数据在计算机中的表示,17,2.1 计算机系统的组成与工作原理 2.1.1计算机系统的组成,系统软件 应用软件,计算机系统分为：硬件+软件,硬 件,软 件,18,计算机系统的组成,19,2.1.2计算机硬件组成,计算机硬件包括主机和外设,20,计算机系统的硬件组成,冯.诺依曼

7、思想： 二进制 程序与数据一样存放在内存 五大模块,21,处理器,22,存储器,存储器是计算机存储数据和程序的记忆单元集合， 每个记忆单元由8位二进制位组成，可读写其中的数据。,存储器,存储器通常分为内存储器和外存储器,存放大量信息 的外存储器,信息交流中心 内存储器,23,存储器,每个记忆单元由8位二进制位组成。,1KB=210B=1024B 1MB= 210KB= 1024KB 1GB= 210MB= 1024MB 1TB= 210GB= 1024GB,24,内存储器的访问过程,地址0001,控制:写,10000000,25,输入设备,常用输入设备：键盘、鼠标、扫描仪、光笔、数字化仪等。

8、常用输出设备：显示器、打印机、绘图仪等。,26,2.1.3计算机基本工作原理,指令是能被计算机识别并执行的的二进制代码，完成一种操作。,数据传送指令 数据处理指令 程序控制指令 输入输出指令 其它指令,If Goto, And Or,对计算机的硬件进行管理等,指令,结构,分类,操作码 要完成的操作类型或性质 操作数 操作的内容或所在的地址,27,计算机基本工作原理,指令的执行过程分为以下4个步骤： 取指令 按照指令计数器中的地址，从内存储器中取出指令，并送往指令寄存器。 分析指令 对指令寄存器中存放的指令进行分析，由译码器对操作码进行译码，将指令的操作码转换成相应的控制电位信号；由地址码确定操

9、作数地址。 执行指令 由操作控制线路发出完成该操作所需要的一系列控制信息，去完成该指令所要求的操作。 一条指令执行完成，指令计数器加1 或将转移地址码送入程序计数器，然后回到。,28,计算机基本工作原理,29,2.2 数制转换及运算 2.2.1进位计数制,N=an-1rn-1an-2rn-2a0r0a-1r-1a-mr-m,r进制数N可表示 为：,R进制数用 r个基本符号（例如0，1，2，r-1）表示数值,基数,权,数码,678.34=6102+7101+8100 +310-1+410-2,30,2.2.2不同进位计数制间的转换,r 进制转化成十进制 r 进制转化成十进制：数码乘以各自的权的累

10、加 例： 10101(B)=24+22+1=21 101.11(B)=22+1+2-1+2-2=5.75 101(O)=82+1=65 71(O)=78+1=5 101A(H)=163+16+104106,进制表示符号 B 二进制 O八进制 D十进制 H十六进制,31,十进制转化成 r 进制,整数部分：除以 r取余数，直到商为0，余数从右到左排列。 小数部分：乘以 r取整数，整数从左到右排列。,100(D)=144(O)=64(H),1.04,32,二进制、八进制、十六进制数间的相互转换,1 101 101 110.110 101(B)= 1556.65(O) 1 5 5 6 6 5 11 0

11、110 1110.1101 01(B)=36F.D4(H) 3 6 F D 4,一位八进制数对应三位二进制数 一位十六进制数对应四位二进制数 二进制转化成八(十六)进制) 整数部分：从右向左按三(四)位进行分组 小数部分：从左向右按三(四)位进行分组 不足补零,33,二进制、八进制、十六进制数间的关系,34,2.2.3 二进制数的算术运算,1.二进制数的加法运算,2.二进制数的减法运算,加法运算法则 0+0=0 0+1=1+0=1 1+1=0,减法运算法则 0-0=1-1=0 1-0=1 0-1=1,35,二进制数的算术运算,3.二进制数的乘法运算 4.二进制数的减法运算,乘法运算法则 00=

12、0 01=10=0 11=1,减法运算法则 00=0 01=0 11=1,36,2.2.4 二进制数的逻辑运算,逻辑非运算,逻辑非的真值表,逻辑与运算,逻辑与的真值表,37,2.2.4 二进制数的逻辑运算,逻辑或运算,逻辑或的真值表,38,2.3 数据在计算机中的表示,二进制优点：物理上容易实现，运算简单，可靠性、通用性强,39,符号位 “0”表示正 、 “1”表示负,定点整数,2.3.1数值,符号数的机器数表示,定点小数,40,浮点数表示,110.011(B)=1.100112+10=11001.12-10=0.1100112+11,N= 数符尾数2阶符阶码 尾数的位数决定数的精度 阶码的位

13、数决定数的范围,规格化的形式：尾数的绝对值大于等于0.1并且小于1，从而唯一地规定了小数点的位置。,定点整数,定点小数,41,(3)补码,带符号数的表示,假定一个数在机器中占用8位。 (1) 原码,42,2.3.2 字符,西文字符 ACSII码(American Standard Code for Information Interchange) 128个常用字符，用7位二进制编码，从0到127 控制字符：032，127；普通字符：94个。 例如：“a”字符的编码为1100001，对应的十进制数是97； 换行 0AH 10 回车 0DH 13 空格 20H 32 09 30H39H 4857

14、AZ 41H5AH 6590 az 61H7AH 97122,43,汉字编码,(1) 汉字输入码 音码类 全拼、双拼、微软拼音、自然码和智能ABC等 形码类 五笔字型法、郑码输入法等 。 (2) 汉字国标码(GB231280) 每个汉字占两个字节。 一级汉字：3755个；二级汉字：3008个。 汉字分区，每个区94个汉字。 (3)机内码 汉字在设备或信息处理系统内部最基本的表达形式。 汉字 国标码 汉字内码 中 8680(01010110 01010000)B (11010110 11010000)B 华 5942(00111011 00101010)B (10111011 10101010)

15、B,44,汉字字形编码,(4) 汉字字形码 点阵：汉字字形点阵的代码 有1616、2424、3232、4848等 编码、存储方式简单、无需转换直接输出 放大后产生的效果差 矢量：存储的是描述汉字字形的轮廓特征 矢量方式特点正好与点阵相反 （5）汉字地址码 每个汉字字形码在汉字字库中的相对位移地址 地址码和机内码要有简明的对应转换关系,45,UCS编码,最高位为0,基本多文种平面（BMP）：0组0平面，包含字母、音节及表意文字等。 例如：A 41H(ASCII) 00000041H(UCS) 大 3473H(GB2312) 00005927H(UCS,(6) 其他汉字编码 UCS码、Unicode码、GBK码、BIG5码等 国际标准： 通用多八位编码字符集UCS(Universal Code Set) 世界各种文字的统一的编码方案，一个字符占4个字节。分为：,46,其他汉字编码,Unicode码 另一国际标准：采用双字节编码统一地表示世界上的主要文字。 其字符集内容与UCS的BMP相同。 GBK码 GBK等同于UCS的新的中文编码扩展国家标准，2字节表示一个汉字 第一字节从81HFEH，最高位为1； 第二字节从40HFEH，第二字节的最高位不一定是1。 BIG5编码 台湾、香港地