《计算机应用基础 教学课件 ppt 作者 边军辉 1_第1章 计算机基础知识》由会员分享，可在线阅读，更多相关《计算机应用基础 教学课件 ppt 作者 边军辉 1_第1章 计算机基础知识（109页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、正文,主编,第1章 计算机基础知识,1.1 概述 1.2 计算机中的数制和存储单位 1.3 计算机系统 1.4 微型计算机,1.1 概述,1.1.1 计算机的发展 1.1.2 计算机的特点与分类 1.1.3 计算机的应用 1.1.4 计算机的新技术,1.1.1 计算机的发展,1.计算机的发展过程 2.计算机的发展趋势,1.计算机的发展过程,第一台计算机电子数字积分计算机(Electronic Numerical Integrator And Computer，ENIAC)于1946年2月诞生于美国宾夕法尼亚大学，是宾州大学莫克利(John Mauchley)教授和他的学生埃克特(John Pr
2、esper Eckert)为帮助军方计算弹道轨迹而研制的。,2.计算机的发展趋势,(1)多极化 (2)网络化 (3)智能化 (4)多媒体化,(1)多极化,自20世纪90年代开始，计算机在提高性能、降低成本、普及和深化应用等方面的发展趋势仍在继续，而社会对巨型机、大型机的需求也稳步增长，巨型机、大型机、小型机、微型机有着各自的应用领域，形成一种多极化的形式。,(2)网络化,网络化是当今计算机的发展趋势，Internet的迅速发展就充分地说明了这一点。计算机网络是信息社会的重要技术基础。网络化可以充分利用计算机的宝贵资源并扩大计算机的使用范围，为用户提供方便、及时、可靠和灵活的信息服务。,(3)智
3、能化,智能化是指使计算机可模拟或部分代替人的感觉并具有类似人类的思维能力，如推理、判断、感觉等，从而使计算机成为智能计算机。对智能化的研究包括模式识别、自然语言的生成与理解、定理自动证明、自动程序设计、学习系统和智能机器人等内容，这是一个需要长期努力才可以实现的目标。,(4)多媒体化,计算机数字化技术的发展进一步改善了计算机的表现能力，使得计算机可处理数字、文字、图像、图形、视频及音频等多种信息。多媒体计算机将真正改善人机界面，使计算机向人类接受和处理信息的最自然方式发展。,1.1.2 计算机的特点与分类,1.计算机的特点 2.计算机的分类,1.计算机的特点,(1)高速、精确的运算能力 现代巨
4、型计算机系统的运算速度已达到每秒千万亿次。 (2)强大的存储能力 计算机的存储器类似于人的大脑，可以“记忆”(存储)大量的数据和程序，并将处理或计算结果保存起来。 (3)准确的逻辑判断能力 计算机可以对字母、符号、汉字和数字的大小和异同进行判断、比较，从而确定如何处理这些信息。 (4)运行过程自动化 计算机的内部操作是根据人们事先编制好的程序自动执行的，不需人工干涉。,2.计算机的分类,(1)按照处理数据的形态分类 (2)按照使用范围分类 (3)按照性能分类,(1)按照处理数据的形态分类,可以分为数字计算机、模拟计算机和混合计算机。 数字计算机中的数据都是用0和1构成的二进制数表示的，其基本运
5、算部件是数字逻辑电路。模拟计算机是以连续变化的电压/电流(模拟量)标志运算量，它可以模拟对象变化过程中的物理量。相比而言，模拟计算机比数字计算机的计算精度低，通用性差，主要用于模拟计算、过程控制和一些科学研究领域。,(2)按照使用范围分类,可以分为通用计算机和专用计算机。 通用计算机的功能多、通用性强、用途广泛，可用于解决各类问题。专用计算机的功能单一，具有某个方面的特殊性能，通常用于完成某种特定工作，如军事上的计算机火炮控制系统，飞机自动驾驶、导弹自动导航等计算机控制系统。,(3)按照性能分类,可以分为超级计算机、大型计算机、小型计算机、微型计算机、工作站和服务器。 超级计算机是计算机中价格
6、最贵、功能最强的计算机，主要使用在尖端科学领域，如战略武器的设计、空间技术、石油勘探、中长期天气预报等。例如，美国CDC公司的Cray系列机、我国研制的银河、曙光系列机等均属此类。,1.1.3 计算机的应用,1.科学计算 2.实时控制 3.数据处理与信息加工 4.计算机辅助 5.人工智能 6.网络与通信 7.数字娱乐,1.科学计算,科学计算主要是使用计算机进行数学方法的实现和应用，是计算机最早且最重要的应用领域，这从它的名称Calculator就可以看出。该领域对计算机的要求是速度快、精度高、存储容量大。在科学研究和工程设计中，对于复杂的数学计算问题，如核反应方程式、卫星轨道、材料的受力分析、
7、天气预报等的计算，航天飞机、汽车、桥梁等的设计，使用计算机可以快速、及时、准确地获得计算结果。,2.实时控制,实时控制系统是指能够及时收集、检测数据，进行快速处理并自动控制被处理对象操作的计算机系统。这个系统的核心是计算机控制整个处理过程，实时控制不仅是控制手段的改变，更重要的是它的适应性大大提高，它可以通过参数设定、改变处理流程实现不同过程的控制，有助于提高生产质量和生产效率。,3.数据处理与信息加工,数据处理是指非科技工程方面的所有计算、管理和任何形式数据资料的处理，包括办公自动化(Office Automation，OA)和管理信息系统(Management Information Sy
8、stem，MIS)，如企业管理、进销存管理、情报检索、公文函件处理、报表统计、飞机票订票系统等。数据处理与信息加工已深入到社会的各个方面，它是计算机特别是微型计算机的主要应用领域。,4.计算机辅助,计算机辅助是计算机应用的一个非常广泛的领域，计算机辅助系统包括计算机辅助设计(Computer-Aided Design，CAD)、计算机辅助制造(Computer-Aided Manufacturing，CAM)、计算机辅助教育(Computer-Aided Instruction，CAI)、计算机辅助测试(Computer-Aided Test，CAT)、计算机仿真模拟(Computer Sim
9、ulation)等。,5.人工智能,人工智能的主要目的是用计算机来模拟人的智能，其主要任务是建立智能信息处理理论，进而设计出可以展现某些近似人类智能行为的计算机系统。目前的主要应用方向有机器人、专家系统、模式识别和智能检索等。,6.网络与通信,将一个建筑物内的计算机和世界各地的计算机通过电话交换网等方式连接起来，就可以构成一个巨大的计算机网络系统，做到资源共享。计算机网络的应用所涉及的主要技术是网络互联技术、路由技术、数据通信技术以及信息浏览技术和网络安全等。 计算机通信几乎就是现代通信的代名词，如众所周知的移动通信就是基于计算机技术的通信方式。,7.数字娱乐,运用计算机网络进行娱乐活动，对许
10、多计算机用户来说非常熟悉。网络上有各种丰富的电影、电视资源，有通过网络和计算机进行的游戏，甚至还有国际性的网络游戏组织和赛事。数字娱乐的另一个重要发展方向是计算机和电视的组合“数字电视”走入家庭，使传统电视的单向播放进入交互模式。,1.1.4 计算机的新技术,1.嵌入式技术 2.网格计算 3.中间件技术,1.嵌入式技术,嵌入式技术是将计算机作为一个信息处理部件，嵌入到应用系统中的一种技术，即将软件固化集成到硬件系统中，将硬件系统和软件系统一体化。嵌入式系统主要由嵌入式处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及特定的应用程序4个部分组成，是集软件、硬件于一体的可独立工作的“器件”，用于实现对其他设
11、备的控制、监视或管理功能。嵌入式系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等有严格要求，以提高执行速度。,2.网格计算,随着科学的进步，世界上每时每刻都在产生着海量的信息。例如，一台高能粒子对撞机每年所获取的数据用100万台微型计算机的硬盘都装不下，而分析这些数据则需要更大的计算能力。面对这样海量的计算量，高性能计算机也束手无策。,3.中间件技术,图1-1 中间件技术,1.2 计算机中的数制和存储单位,1.2.1 进位计数制 1.2.2 不同数制之间的转换 1.2.3 计算机中的信息单位,1.2.1 进位计数制,1.数制的概念 2.数制的表示形式 3.常用的计数制,1.数制的概念,按进位的原则进行计
12、数称为进位计数制，简称“数制”。,2.数制的表示形式,各种进位计数值都可统一表示为下面的形式： 1)R表示进位计数制的基数，在十进制、二进制、八进制、十六进制中R的值分别为10、2、8、16。 2)i表示位序号，个位为0，向高位(左边)依次加1，向低位(右边)依次减1。 3)ai表示第i位上的一个数符，其取值范围为0R-1。 4)Ri表示第i位上的权。 5)n和m表示最低位和最高位的位序号。,一切进位计数制都有两个基本特点： 1)按基数进、借位。 2)用位权值来计数。,2.数制的表示形式,3.常用的计数制,(1)十进制 (2)二进制 (3)八进制 (4)十六进制,(1)十进制,十进制的基数为1
13、0，它有10个数符：0，1，2，3，4，5，6，7，8，9。十进制数逢十进一，各位的权是以10为底的幂，书写时数字用括号括起来，再加上下标10。对十进制，下标通常省略不写。也可以在数字后加字母 D表示(通常省略不写 )。,(2)二进制,二进制的基数为2，只有两个数符：0，1。二进制数逢二进一，各位的权是以2为底的幂，书写时数字用括号括起来，再加上下标2。也可以在数字后加字母B表示。,(3)八进制,八进制的基数为8，它有8个数符：0，1，2，6，7。八进制数逢八进一，各位的权是以8为底的幂，书写时数字用括号括起来，再加上下标8。也可以在数字后加字母O表示。,(4)十六进制,十六进制的基数为16，
14、它有16个数符：0，1，2，3，8，9，A，B，C，D，E，F。十六进制数逢十六进一，各位的权是以16为底的幂，书写时数字用括号括起来，再加上下标16。也可以在数字后加字母H表示。 遵循每个数符只能用一个字符表示的原则，在十六进制中对值大于9的6个数(即1015)分别借用AF这6个字母来表示。,1.2.2 不同数制之间的转换,1.二进制、八进制、十六进制转换为十进制 2.十进制转换为二进制、八进制、十六进制 3.二进制与八进制、十六进制之间的转换,1.二进制、八进制、十六进制转换为十进制,若要将二进制、八进制、十六进制数转换为十进制数，可以按照数制的表示形式按权展开，很容易地计算出相应的十进制
15、数。,2.十进制转换为二进制、八进制、十六进制,将十进制数转换为二进制、八进制、十六进制数，其整数部分和小数部分的转换规则如下。 1)整数部分用除R(基数)取余法则(规则：先余为低，后余为高)。 2)小数部分用乘R(基数)取整法则(规则：先整为高，后整为低)。,1)用“除2取余”法先求出整数29对应的二进制数。,P8.TIF,2)用“乘2取整”法求出小数0.625对应的二进制数。,P8A.TIF,3.二进制与八进制、十六进制之间的转换,(1)八进制、十六进制转换为二进制 只要把八进制数或十六进制每位的数展开为3位或4位二进制数，最后去掉整数首部的0或小数尾部的0即可。 (2)二进制转换为八进制
16、、十六进制 以小数点为中心，分别向左、右每三位或四位分成一组，不足三位或四位的则以“0”补足，然后将每个分组用一位对应的八进制数或十六进制数代替即可，这就是转换为八进制或十六进制的结果。,3.二进制与八进制、十六进制之间的转换,表1-1 二进制与八进制之间的转换,3.二进制与八进制、十六进制之间的转换,表1-2 二进制与十六进制之间的转换,1.2.3 计算机中的信息单位,1.位 2.字节,1.位,位(bit)是度量数据的最小单位，在数字电路和计算机技术中采用二进制，代码只有0和1，其中无论0还是1在中央处理器(CPU)中都是1位。,2.字节,1字节(Byte)由8位二进制数字组成(1Byte=8bit)。字节是信息组织和存储的基本单位，也是计算机体系结构的基本单位。 早期的计算机并无字节的概念。20 世纪50年代中期，随着计算机逐渐从单纯用于科学计算扩展到数据处理领域，为了在体系结构上兼顾“数”和“字符”，就出现了“字节”。IBM公司在设计其第一台超级计算机时，根据数值运算的需要，定义机器字长为64bit，并决定用8bit表示一个字符。这样，64位字长可容纳8个字
