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1、21世纪高等院校计算机科学与技术规划教材,大学计算机基础 罗先文 等主编 中国水利水电出版社 ISBN 978-7-5084-6032-1,第一章 计算机基础知识,计算机是20世纪人类历史上最重大的科学技术发明之一。 计算机已经把人类带入了一个全新的信息化时代。 我们生活在物质世界，也面对着信息的世界，信息高速公路，数字电视、机器人医生等高新产品，其中有着计算机核心技术支持，计算机已不再只与计算有关，它决定着我们信息社会中数字化生存。,1.1 计算机概述,计算机的定义 计算机（Computer）是一种能接收和存储信息，并按照存储在其内部的程序（这些程序是人们意志的体现）对输入的信息进行加工、处
2、理，然后把处理结果输出的高度自动化的电子设备。,1.1.1 计算机的产生与发展,1 计算机的产生 产生的原因 计算机的奠基人是英国科学家图灵,1.1.1 计算机的产生与发展,1 计算机的产生 世界上第一台电子数字计算机 1946年2月，美国宾夕法尼亚大学诞生了 “埃尼阿克”（ENIACElectronic Numerical Integrator And Calculator 电子数字积分计算机）,1.1.1 计算机的产生与发展,1 计算机的产生 第一台电子计算机产生的意义 ENIAC奠定了电子计算机的发展基础，在计算机发展历史上具有划时代的意义，它的问世标志着电子计算机时代的到来。,2计算机
3、的发展,第一代 电子管计算机（1946 1957年）,2计算机的发展,第二代 晶体管计算机（1958 1964年）,2计算机的发展,第三代 集成电路计算机（1965 1970年）,2计算机的发展,第四代 大规模、超大规模集成电路计算机（1971年 现在）,计算机发展各阶段示意表,1.1.2 计算机的特点,运算速度快 计算精度高 具有超强记忆和逻辑判断能力 实现自动控制并且具备人机交互功能 可靠性高 跨地域信息资源共享,1.1.3 计算机的分类,1按计算机规模分类 （1）巨型机 生产巨型机的公司有美国的Cray公司、IBM公司，日本的富士通公司、日立公司等。 中国的银河计算机（III型），运算速
4、度为每秒130亿次，基本字长64位，全系统内存容量为9.15GB。蓝 色基因/P是由IBM公司与美国能源部国家核安全局(NNSA)联合开发的，每秒钟的运算次数可达千万亿次。,1.1.3 计算机的分类,1按计算机规模分类 （2）大型机 典型产品有美国Convex公司的C-1，C-2，C-3等；Alliant公司的FX系列等。 （3）中型机 IBM公司一直在大中型主机市场处于霸主地位，DEC、富士通、日立、NEC也生产大中型主机。,1.1.3 计算机的分类,1按计算机规模分类 （4）小型机 60年代DEC推出一系列小型机，如PDP-11系列、VAX-11系列。 HP有1000、3000系列等。,1
5、.1.3 计算机的分类,1按计算机规模分类 （5）微型机 使用Intel芯片386、486、586以及奔腾等， 使用AMD 公司生产的芯片的兼容机； 使用IBMAppleMotorola联合研制的PowerPC芯片的机器，苹果公司的Macintosh已有使用这种芯片的机器； DEC公司推出使用它自己的Alpha芯片的机器。,1.1.3 计算机的分类,1按计算机规模分类 （6）单片型机 2按处理对象计算机分类 （1）电子数字计算机 （2）电子模拟计算机 （3）数模混合计算机,1.1.3 计算机的分类,3按照计算机用途分类 （1）通用计算机 （2）专用计算机,1.1.4 计算机的应用,1.科学计算
6、 3.过程控制 5.人工智能 7. 多媒体技术 9. 教育,2.数据处理 4.计算机辅助系统 6. 文字处理 8. 网络技术与信息高速公路 10. 军事,1.1.5 计算机的未来发展方向,1巨型化 2 微型化 3 网络化 4 智能化,1.2 计算机中信息的表示,1.2.1 数制（计数制） 数制是用一组固定的数字和一套统一的规则来表示数值的方法。按照进位方式计数的数制叫进位计数制。 进位计数制就是把数划分为不同的位数，逐位累加，加到一定数量之后，再从零开始，同时向高位进位。,1.2 计算机中信息的表示,1.2.1 数制（计数制） 进位计数制有三个要素：数码、进位基数和位权。我们熟悉的十进制采用逢
7、十进一，生活中也常常遇到其它进制。例如六十进制（每分钟60秒、每小时60分钟，即逢60进1），十二进制，十六进制等。 十进制（Decimal）：基数为10，10个记数符号，0、1、2、9。 每一个数码符号根据它在这个数中所在的位置（数位），按“逢十进一”来决定其实际数值。,1.2 计算机中信息的表示,1.2.1 数制（计数制） 二进制（Binary）：基数为2，2个记数符号，0和1。每个数码符号根据它在这个数中的数位，按“逢二进一”来决定其实际数值。 八进制（Octal）：基数为8，8个记数符号，0、1、2、7。每个数码符号根据它在这个数中的数位，按“逢八进一”来决定其实际的数值。 十六进制（
8、Hexadecimal）：基数为16，16个记数符号，09，A，B，C，D，E，F。其中AF对应十进制的1015。每个数码符号根据它在这个数中的数位，按“逢十六进一”决定其实际的数值。,例1.1：十进制数23589.35的值为：,（23689.35）1021043103610281019100310-1510-2 小数点左边：从右向左，每一位对应权值分别为100、101、102、103、104 小数点右边：从左向右，每一位对应的权值分别为10-1、10-2,例1.2：二进制数 （100101.01）212502402312202112002-112-2,小数点左边：从右向左，每一位对应的权值分
9、别为20、21、22、23、24 小数点右边：从左向右，每一位对应的权值分别为2-1、2-2 不同的进制由于其进位的基数不同权值是不同的。位置计数法小结：一般而言，对于任意的R进制数an-1an-2a1a0a-1a-m （其中n为整数位数，m为小数位数），可以表示为以下和式: an-1Rn-1an-2Rn-2a1R1a0R0a-1R-1a-mR-m （其中R为基数）。,1.2.2 二进制,1 计算机采用二进制的原因 （1）可行性 （2）简易性 （3）逻辑性,2二进制代码和二进制数码,二进制代码是把0和l两个符号按不同顺序排列起来的一串符号。 二进制数码有两个基本特征：第一，用0、l两个不同的符
10、号组成的符号串表示数量；第二，相邻两个符号之间遵循“逢2进l”的原则，即左边的一位所代表的数目是右边紧邻同一符号所代表的数目的2倍。 二进制代码和二进制数码是既有联系又有区别的两个概念,3. 数的二进制表示和二进制运算,（1）数的二进制表示 例1.3： 265用十进制数码可以表示为（265）10 2102十6101十5100 （100001001）2 l28027026025024123022021l20 2560000800l （265）10,（2）计算机中的算术运算, 二进制数的加法运算 例1.4：求（1011101）2与（0010011）2之和。 步骤如下: 1011101 001001
11、1 1110000,（2）计算机中的算术运算, 二进制数的乘法运算 例1.5：求（1101）2与（0101）2的乘积。 1101 * 0101 1101 0000 1101 0000 1000001,（3）计算机中的逻辑运算,逻辑“与” 运算规则如下： 000 010 100 111 即两个逻辑位进行“与”运算，只要有一个为“假”，逻辑运算的结果为“假”。 例1.6：如果A1001111，B（1011101），求AB 步骤如下： 1001111 1011101 1001101 结果： AB10011111011011001101,（3）计算机中的逻辑运算,逻辑“或” 运算规则如下： 000 0
12、11 101 111 即两个逻辑位进行“或”运算，只要有一个为“真”，逻辑运算的结果为“真”。 例1.7：如果A1001111，B（1011101）；求 AB 步骤如下: 1001111 1011101 1011111 结果：AB100111110111011011111 逻辑“非” 运算规则：0 ， 1 ，即对逻辑位求反。,1.2.3 进制间的转换,不同数制间的转换采用基数乘除法。 基数乘除方法：假设将十进制数转换为R进制数：整数部分和小数部分须分别遵守不同的转换规则： 对整数部分：除以R取余法，即整数部分不断除以R取余数，直到商为0为止，最先得到的余数为最低位，最后得到的余数为最高位。,1
13、.2.3 进制间的转换,对小数部分：乘R取整法，即小数部分不断乘以R取整数，直到小数为0或达到有效精度为止，最先得到的整数为最高位（最靠近小数点），最后得到的整数为最低位。 1 十进制数转换为二进制数 例1.8： 将（105.25）10转换成二进制数。,1.2.4 计算机中的数据及编码,1 数据的概念 数据（Data）是表征客观事物的、可以被记录的、能够被识别的各种符号，包括字符、符号、表格、声音和图形、图像等。 数据有两种形式。,1.2.4 计算机中的数据及编码,2 数据的单位 （1）位（Bit） 计算机中最小的数据单位是二进制的一个数位，简称为位（Bit，读音为比特）。计算机中最直接、最基
14、本的操作就是对二进制位的操作。,1.2.4 计算机中的数据及编码,2 数据的单位 （2）字节（Byte） 字节简写为B，为了表示人读数据中的所有字符（字母、数字以及各种专用符号，大约有128256个），需要7位或8位二进制数。因此，人们采用8位为1个字节。1个字节由8个二进制数位组成。,1.2.4 计算机中的数据及编码,（2）字节（Byte） 字节是计算机中用来表示存储空间大小的基本容量单位。例如，计算机内存的存储容量，磁盘的存储容量等都是以字节为单位表示的。除用字节为单位表示存储容量外，还可以用千字节（KB）、兆字节（MB）以及十亿字节（GB）等表示存储容量。,1.2.4 计算机中的数据及编
15、码,2 数据的单位 （2）字节（Byte） 1B8bit 1KB 1024B 210 B 1KB 1024字节， “K”的意思是“千” 1MB 1024KB 210KB 220 B 10241024B 1MB 1024KB字节，“M”读“兆” 1GB 1024MB 210MB 230 B 10241024KB 1GB 1024MB字节，“G”读“吉” 1TB 1024GB 210GB 240 B 10241024MB 1TB 1024GB字节，“T”读“太” 注意位与字节的区别：位是计算机中最小数据单位，字节是计算机中基本信息单位。,1.2.4 计算机中的数据及编码,2 数据的单位 （3）字（Word） 注意字与字长的区别，字是单位，而字长是指标，指标需要用单位去衡量。,1.2.4 计算机中的数据及编码,3常用的数据编码 （1）BCD码 （2）ASCII编码 ASCII码（American Standard Code for Information Interchange美国标准信息交换码） ASCII码已为世界公认，并在世界范围内通用。,1.2.4 计算机中的数据及编码,3常用的数据编码 （3）汉字编码 汉字的输入码（外码） 编码方案大致可以分为：以汉字发音进行编码的音码，例如全拼码、简拼
