计算机基础课件PPT课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,Nanjing,University,of,Information,Science&Technology,Dept.,Computer Science,*,第一章 计算机基础知识,Nanjing,University,of,Information,Science&Technology,Dept.,Computer Science,本章要求：,了解计算机的发展、特点及用途,;,弄清计算机的主要组成部件及其功能,;,了解计算机系统中数据、信息的表示形式,;,掌握计算机中使用的数制及数制间的转换,;,主要内容,1.1,计算机概论,1.2,计算机系统的组成,1.3,办公自动化概述,1.4,计算机常用的数制及编码,1.5,常见的信息编码,计算机是一种能按照事先,存储,的程序，,自动,、,高速,进行大量,数值计算,和各种,信息处理,的现代化智能电子装置。,什么是计算机,1.1,计算机概述,1.1.1,计算机的发展概况,第一台电子计算机（,ENIAC,）,1946,年,2,月由宾州大学研制成功,第一台电子计算机（,ENIAC,）,重达,30,吨,占地,250m,2,启动工耗,150000,瓦,18000,个电子管,1.1.1,计算机的发展概况,1,第一代（,1946,年,1958,年）：电子管阶段,电子管,1.1.1,计算机的发展概况,2,第二代（,1959,年,1964,年）：晶体管阶段,晶体管,1.1.1,计算机的发展概况,3,、第三代（,1965,年,1970,年）：集成电路阶段,集成电路,1.1.1,计算机的发展概况,4,、第四代（,1971,年,现在）：大规模,/,超大规模集成电路阶段,超大规模集成电路,计算机发展的几个阶段,时代,年份,器件,软件,应用,一,46-58,电子管,机器语言汇编语言,科学计算,二,58-64,晶体管,高级语言,数据处理工业控制,三,64-71,集成电路,操作系统,文字处理图形处理,四,71,年迄今,大规模集成电路,数据库、网络等,社会的各个领域,1.1.2,计算机的特点,高速运算能力,计算精度高和可靠的判断能力,具有记忆和逻辑判断能力,具有自动控制能力,1.1.3,计算机的应用,（,1,）科学计算,（,2,）信息处理,（,3,）自动控制,（,4,）计算机辅助设计和辅助教学,（,5,）人工智能,（,6,）多媒体技术的应用,（,7,）计算机网络的应用,（,8,）商务处理,（,9,）信息管理,（,10,）家用电器,1.1.4,计算机的发展方向,未来的计算机以超大规模集成电路为基础，向,巨型化,（,不是体积大，而是速度高、容量大、功能强,）,微型化,（,体积缩小、重量减轻,）,网络化,（,分散的计算机联成网,）,智能化,（,计算机将具有一定的,“,思维能力,”,）,方向发展。,CRAY-,计算机发展,巨型化,“,巨型化,”,主要是指机器的性能,运算速度等。,运算速度可达,每秒几百亿次,运算的,超级计算机,1975,年世界上第一台超级计算机,“,Cray-I,”,超级计算机应用,：,天气预报、地震机理研究、,石油和地质勘探，卫星图像处理等,大量科学计算的高科技领域。,计算机发展,巨型化,中国超级计算机,：,国防科技大学研制的,“,银河,1,号,”,、,“,银河,2,号,”,和,“,银河,3,号,”,国家职能计算机中心推出的,“,曙光,1000,”,、,“,曙光,200I,”,和,“,曙光,3000,”,银河,计算机发展,微型化,计算机不再是单一的计算机器，而是一种,信息机器，一种个人的信息机器。,计算机发展,网络化,计算机网络：,计算机技术与通信技术结合,的产物。,计算机网络的发展动力：,使用远程资源，共享程序、,数据和信息资源，网络用户,的通讯和合作。,计算机发展,网络化,因特网的建立正在改变我们的世界，改变我们的生活。网络具有虚拟和真实两种特性，网上聊天和网络游戏等具有虚拟特性，而网络通信、电子商务、网络资源共享则具有真实的特性。,再过几年，我们就完全可以通过因特网购买生活必需品，交纳各种费用、教学、管理个人账务等等。,计算机发展,智能化,第一代机器人机械手（,1962,年出现）,第二代机器人具有“感觉”的机器人,第三代机器人装有启发式计算机的“智能机器人”,Deepblue,(“,深蓝”）,Garry Kasparov,返回,1.4,计算机系统的组成,计算机系统包括：,硬件系统,和,软件系统,。,硬件,：指构成计算机的物理设备，即具有输入、存储、计算、控制和输出功能的实体部分。,软件,：指系统中的程序以及开发、使用和维护程序所需的所有文档的集合。,输入设备：,键盘、鼠标、扫描仪,输出设备：,显示器、打印机,外,存：软、硬盘、光盘、闪存,网络设备：网卡、调制解调器等,计算机系统,软件,外部设备,系统软件,应用软件,硬件,运算器,寄存器,控制器,主机,内存,CPU,随机存储器,(RAM),只读存储器,(ROM),高速缓冲存储器,操作系统：,Windows,、,Unix,、,Linux,语言处理程序：,C,、,Pascal,、,VB,等,实用程序：诊断程序、排错程序等,办公软件包、数据库管理系统,计算机系统的组成,1.4.1,计算机硬件的基本结构,计算机由,运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备,五个基本部分组成,。,运算器,控制器,存储器,输入设备,输出设备,CPU,John von Neumann,冯,诺依曼,冯,诺依曼计算机,。,冯,.,诺依曼思想,：,二进制,计算机由,运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备,五个基本部分组成,存储程序工作原理,1.,处理器,处,理,器,控制器,运算,器,控制整个计算机所有部件的工作,执行算术运算和逻辑运算,图,2-3,处理器组成,2.,存储器,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,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。,位,字，字长,位、字节、字及字长,字节（,8,位）,数,据,存,储,的,组,织,形,式,每个记忆单元由,8,位二进制位组成。,1KB=2,10,B=1024B,1MB=2,10,KB=1024KB,1GB=2,10,MB=1024MB,1TB=2,10,GB=1024GB,字节,BYTE,7 6 5 4 3 2 1 0,位,Bit,存储单元地址,0000H,0001H,0002H,FFFFH,存储体结构图,存储位,存储单元,（字节）,存储体,内存储器的访问过程,11101101,11001101,10001101,11101101,11101001,11101101,11101101,11101101,11101101,11101101,11101101,11101101,10001101,11001101,10001101,11101101,0000,0001,0010,0011,0100,0101,0110,0111,1000,1001,1010,1011,1100,1101,1110,1111,地址,0001,控制,:,写,数据,10000000,10000000,存储器的访问过程：向,0001,单元写数据,3.,输入输出设备,常用输入设备：键盘、鼠标、扫描仪、光笔、数字化仪等。,常用输出设备：显示器、打印机、绘图仪等。,1.4.2,微型计算机的软件,微型计算机系统的软件分为系统软件和应用软件两类。,系统软件,一般包括操作系统、语言编译程序、数据库管理系统。,应用软件,是指计算机用户为某一特定应用而开发的软件。例如文字处理软件、表格处理软件、绘图软件、财务软件、过程控制软件等。,操作系统,操作系统是最基本，最重要的系统软件。它负责管理计算机系统的全部软件资源和硬件资源，合理地组织计算机各部分协调工作，为用户提供操作和编程界面。,功能,：处理机管理、存储器管理、设备管理、文件管理、作业管理。,分类,：单用户操作系统、批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统、网络操作系统、分布式操作系统。,语言编译程序,计算机语言,（程序设计语言）：人和计算机交流信息使用的语言。,分类,：,机器语言,是一种用二进制代码,“,0,”,和,“,1,”,形式表示的，能被计算机直接识别和执行。,汇编语言,是一种用助记符表示的面向机器的程序设计语言。机器不能直接识别和执行，必须由,“,汇编程序,”,(,或汇编系统,),翻译成机器语言程序才能运行。,高级语言,是一种比较接近自然语言和数学表达式的一种计算机程序设计语言。计算机不能识别和执行，要把用高级语言编写的源程序翻译成机器指令，通常有编译和解释两种方式。,数据库管理系统,数据库管理系统,是有效地进行数据存储、共享和处理的工具。,应用范围,：档案管理、财务管理、图书资料管理、仓库管理、人事管理等数据处理。,目前，微机系统常用的,单机,数据库管理系统有：,DBASE,、,FoxBase,、,Visual FoxPro,等，适合于,网络环境,的大型数据库管理系统,Sybase,、,Oracle,、,DB2,、,SQL Server,等。,联网及通信软件,网络技术飞速发展，出现了许多专门用于联网和网络管理的系统软件。,例如,局域网操作系统,Novell NetWare,、,Microsoft Windows NT,；,通信软件,有,Internet,浏览器软件，如,Netscape,公司的,Navigator,、,Microsoft,公司的,IE,等。,应用软件,应用软件是提供某种特定功能的软件，一般都运行在操作系统之上，由专业人员根据各种需要开发。,大部分软件均为应用软件，如杀毒软件，办公软件，学习软件，游戏软件等等。,企业级的应用软件主要包括各类管理信息系统、新近出现的,ERP,（企业资源计划）、,CRM,（客户关系管理）、,SCM,（供应链管理）系统和电子商务系统等。,返回,1.5,办公自动化概述,1.5.1,办公自动化的概念,办公自动化是利用先进的科学技术，不断地使人的一部分办公业务活动物化于人以外的各种设备中，并由这些设备与办公人员构成服务于某种目标的人机信息处理系统。,1.5.2,办公自动化系统的组成,办公自动化系统由办公自动化设备、办公自动化软件和办公人员三部分组成,。,办公自动化软件分类,常用的办公软件有,Microsoft,公司的,Microsoft office,和金山公司的,WPS Office,。,（,1,）文字处理软件,（,2,）表格处理软件,（,3,）实时控制软件,（,4,）演示软件,（,5,）网页制作软件,（,6,）桌面出版软件,1.2,计算机常用的数制及编码,计算机只认识,“,0,”,和,“,1,”,，任何信息必须转换成二进制形式数据后才能由计算机进行处理、存储和传输。,数制（计数制）,指用一组固定的符号和统一的规则来表示数值的方法。,编码,是采用少量的基本符号，选用一定的组合原则，以表示大量复杂多样的信息的技术。,1.2.1,二进制数,二进制数的特点：,最多只有两个不同的数字符号，即,0,和,1,。,逢二进一。,(,基数为二，逢二进一，借一为二。,),二进制优点：,0,，,1,两个状态易物理实现；,运算规则简单。,算术运算与逻辑运算容易沟通。,THANK YOU,SUCCESS,2025/12/23 周二,43,可编辑,1.2.2,二进制与其它数制,进位计数制的三要素：,数位：数码在一个数中所处的位置。,基数：每个数位上所能使用的数码的个数。,位权：处在某一位上的,“,1,”,所表示的数值的大小。,678.34=6,10,2,+7,10,1,+8,10,0,+3,10,-1,+4,10,-2,数码,基数,权,进位计数制,十进制,(101.1),10,1,10,2,0,10,1,1,10,0,1,10,-1,二进制,(101.1),2,1,2,2,0,2,1,1,2,0,1,2,-1,(5.5),10,八进制,(101.1),8,1,8,2,0,8,1,1,8,0,1,8,-1,(65.125),10,十六进制,(101.1),16,1,16,2,0,16,1,1,16,0,1,16,-1,(257.625),10,二进制数与其它数制的对照表,二进制,十进制,八进制,十六进制,0000 0 0 0,0001 1 1 1,0010 2 2 2,0011 3 3 3,0100 4 4 4,0101 5 5 5,0110 6 6 6,0111 7 7 7,1000 8 10 8,1001 9 11 9,1010 10 12 A,1011 11 13 B,1100 12 14 C,1101 13 15 D,1110 14 16 E,1111 15 17 F,1.2.3,不同进制数之间的转换,二进制,八进制,十进制,十六进制,1.2.3,不同进制数之间的转换,二进制,八进制,十进制,十六进制,十进制整数转换为二进制整数,规则：,除二取余，直到商为零为止，倒排。,例：将十进制数,86,转化为二进制,2|,86,0,2|,43,1,2|,21,1,2|,10,0,2|,5,1,2|,2,0,2|,1,1,0,所以,(86),10,=(1010110),2,规则,：,乘二取整，直到小数部分为零或给定的精度为止，顺排。,例：将十进制数,0.875,转化为二进制数,0.875,2,1,.75 0.75,2,1,.5 0.5,2,1,.0,所以,(0.875),10,=(0.111),2,十进制小数转换为二进制小数,例：,(1999.8),10,=1,10,3,+9,10,2,+9,10,1,+9,10,0,+8,10,-1,“,权,”,(1101.1),2,=1,2,3,+1,2,2,+0,2,1,+1,2,0,+1,2,-1,=,（,8+4+1+0.5,）,10,=,（,13.5,）,10,二进制数转换为十进制数,规则,：,按,“,权,”,展开，求和。,二进制转换为八进制,方法,三合一法,整数部分：自右向左，三个一组，不够补零，每组对应一个八进制数码。,小数部分：自左向右，三个一组，不够补零，每组对应一个八进制数码。,例如：将（,10100101.10111,）,2,转换成八进制数。,（,10100101.10111,）,2,=,(010,100,101,.,101,110,),2,=,（,2 4 5.5 6,）,8,方法,一分为三法,八进制,0 1 2 3 4 5 6 7,二进制,000 001 010 011 100 101 110 111,例如：将（,207.54,）,8,转换成二进制：,2 0 7.5 4,010 000 111.101 100,所以，,（,207.54,）,8,=,（,010000111.101100,）,2,=,（,10000111.1011,）,2,八进制转换为二进制,二进制转换为十六进制,方法,四合一法,整数部分：自右向左，四个一组，不够补零，每组对应一个十六进制数码。,小数部分：自左向右，四个一组，不够补零，每组对应一个十六进制数码。,例：,(11001111.01111),2,=(,1100,1111,.,0111,1000,),2,=(C F .7 8),16,十六进制转换成二进制,方法,一分为四法,十六进制,0 1 2 3 4 5 6 7,二进制,0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111,十六进制,8 9 A B C D E F,二进制,1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111,例如,（,1E4.2A,）,16,=,（,0001,1110,0100,.,0010,1010,）,2,=,（,111100100.0010101,）,2,1.2.4,二进制数在计算机内的表示,（,1,）整数的表示,计算机中整数一般用,定点数,表示。,定点数,指小数点在数中有固定的位置。,整数,(,不带符号的整数,),8,位：,0255,，,16,位：,065535,带符号整数,符号位（,0,：正；,1,：负）,最高位为符号位（原码表示法）,8,位：,-128127,，,16,位：,-32768+32767,实数的表示,0 100101 0 11,数符 尾数 阶符 阶码,计算机中实数一般用,浮点数,表示。,浮点数,指小数点在数中位置不固定。,一个,浮点数,由,阶码,（指数）和,尾数,两部分组成。,阶码,：,尾数中的小数点应当向左或向右移动的位数。,尾数,：表示数值的有效数字，其小数点约定在数符和尾数之间。,例：,100.101=2,+3,0.100101,1.2.5,计算机中信息的表示,在计算机中把符号位和数值一起数码化来表示相应的真值，此编码称为机器码。有原码、反码、补码等方法。,数据在计算机中的表示方式,即：,[phone],机器数,0,1,0,0,1,1,0,1,+77,符号位,真值,机,器,数,/,真,值,计算机中信息的表示,原码：将整数化为二进制数，符号位置,0,（正数）或,1,（负数）,负数的反码：符号位为,1,，绝对值部分与原码相反。,负数的补码表示：符号位也是,“,1,”,，其余为反码的最低位加,“,1,”,。,原码表示法,原码的最高位为符号位；其余的位是真值,X,的绝对值。,定点小数的原码,X,原,=,X,1X,0,1-X=1+|X|,0,X-1,定点整数,的原码,X,原,=,X,2,n,X,0,2,n,-X=2,n,+|X|,0,X-2,n,例,+0.1001,原,0.1001,；,-0.1001,原,1.1001,例,x,=-1011101,原,=11011101,原码表示法,1.,原码：,用最高位表示符号位，符号位为,0,，则表示正数；符号位为,1,，则表示负数。,十 进 制,二进制真值,原 码,87,1010111,01010111,-,87,-,1010111,11010111,127,1111111,01111111,-,127,-,1111111,11111111,0,0000000,00000000,-,0,-,0000000,10000000,反码表示法,正数,的反码同原码；,负数,的反码是将该负数的原码符号位不变，其他位取反。,例,：,X=-1101001,则,-X,原,=01101001,X,反,=10010110,反码表示法,反码：,原码变反码规则为：正数的反码和其原码形式相同，负数的反码是将符号位除外，其他各位逐位取反。,二进制真值,原 码,反 码,+1010111,01010111,01010111,-1010111,11010111,10101000,补码表示法,正整数的补码与原码相同；,负数的补码等于其反码末位加,1,。,例,：,X=-0.1011,则,X,反,=1.0100,X,补,=1.0101,X=-1011000,则,X,反,=10100111,X,补,=10101000,补码表示法,3.,补码：,正数的补码和其原码形式相同，负数的补码是将它的原码除符号位以外逐位取反,(,即,0,变为,1,，,1,变为,0),，最后在末位加,1,。,十 进 制,二进制真值,原 码,补 码,86,+1010110,01010110,01010110,-,86,-,1010110,11010110,10101010,127,+1111111,01111111,01111111,-,127,-,1111111,11111111,10000001,15,+0001111,00001111,00001111,-,15,-,0001111,10001111,11110001,原码、反码、补码,（续）,注意：,-0,与,+0,在补码表示法中相同，而在原码、反码表示却不同。,相同位数的二进制补码，表示的范围比原码、反码多一个。,正数的原码、反码、补码都相等，即表示方法只有一种。,1,0,1,1,0,0,1,0,1,1,0,0,1,1,0,1,1,0,1,1,0,0,1,1,带,符,号,的,机,器,数,-77,原码,反码,补码,数据在计算机中的表示方式,返回,1.3,常见的信息编码,十进制数的编码与表示,西文信息的编码与表示,中文信息的编码与表示,1.3.1 BCD,码,(,二,-,十进制编码）,BCD(Binary Code Decimal),码是用若干个二进制表示一个十进制数的编码，,BCD,码有多种编码方法，常用的有,8421,码。,8421,码是将十进制数码,0,9,中的每个数分别用,4,位二进制编码表示，对于多位数，只须将它的每一位数字用,8421,码直接列出即可。,例如，十进制数转换成,BCD,码如下：,(1209.56),10,(0001 0010 0000 1001.0101 0110),BCD,1.3.1,十进制数的编码与表示,十进制数,8421,码,十进制数,8421,码,0,0000,10,0001 0000,1,0001,11,0001 0001,2,0010,12,0001 0010,3,0011,13,0001 0011,4,0100,14,0001 0100,5,0101,15,0001 0101,6,0110,16,0001 0110,7,0111,17,0001 0111,8,1000,18,0001 1000,9,1001,19,0001 1001,1.3.2,西文信息的编码与表示,字符编码,(Character Code),就是用二进制编码来表示字母、数字以及专门的符号。,目前计算机中普遍采用的是,ASCII(American Standard Code for Information Interchange),码，即美国信息交换标准代码。,西文信息的编码与表示,数字二进制数,字符 二进制编码,字符编码：,每个字符对应一个整数值,字符编码标准：,ASCII,码：,美国标准信息交换代码,(American Standard Code for Information Interchange),规定,：字节,(,位,),最高位为,位给出,128,个编码。,b,7,b,6,b,5,b,4,b,3,b,2,b,1,b,0,0 0 0 1 0 1 0 1,ASCII,码,编码,字符或动作,对应十进制数,0111101,=,61,1000001,A,65,1100001,a,97,0001010,换行,10,0000111,响铃,7,0001101,回车,13,128,种字符：,95,个可见字符，,33,个控制字符,;,制码,1.3.3,汉字编码,汉字也是字符，是中文的基本组成单位。,汉字数量大,(,目前汉字的总数已超过,6,万个,),、字形复杂、异体字多、同音字多。,汉字信息的处理相对较复杂，汉字信息的处理一般包括汉字的编码、输入、输出、存储、处理与传输。,汉字信息处理的工作过程,汉字编码,输入码,数码：由数字组成的编码，代码和汉字一一对应，无重码，但编码规则较难记忆，如,区位码,。,音码：用汉字拼音字母组成的编码，容易学，但重码多，输入速度不高，如,拼音码,等。,形码：把汉字的基本构件偏旁、部首和字根等分类，和不同的键相对应，如,五笔字型码、表形码、首尾码,等。,音形码：根据汉字的读音并兼顾汉字字型而设计的编码，如,自然码、声韵部形码、快速输入,码等。,汉字编码,汉字国标码,汉字字符集与编码,1981,年，,GB2312-80,国家标准，其字符及编码称为,国标码,又叫国际交换码。,GB2312,字符集的构成：,一级常用汉字,3755,个，按汉语拼音排列,二级常用汉字,3008,个，按偏旁部首排列,非汉字字符,682,个,一般用,2,个字节来,存放汉字；,汉字分区，每个区,94,个汉字；,区号,区中位置,汉字编码,汉字的机内码,是指计算机系统内部为存储、处理和传输汉字而使用的代码，简称内码。,国标码,+8080H=,机内码,汉字 国标码 汉字内码,中,8680(01010110 01010000),B,(,1,1010110,1,1010000),B,华,5942(00111011 00101010),B,(,1,0111011,1,0101010),B,汉字编码,地址码,地址码指的是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。,汉字编码,字形码,GB2312,国标汉字字符集的所有字符的形状描述信息集合在一起，称为字形信息库，简称字库。,点阵字库和矢量字库,点阵：,汉字字形点阵的代码,有,16,16,、,24,24,、,32,32,、,48,48,等编码。,在输出汉字时，计算机要先到字库中去找到它的字形描述信息，然后再把字形送去输出。,汉字编码,字形码,汉字字形点阵中每个点的信息用一位二进制码来表示，,“,1,”,表示对应位置处是黑点，,“,0,”,表示对应位置处是空白。,例,.,16,16,点阵，每个汉字就要占,32,个字节（,16,16,8,32,）；,返回,Nanjing,University,of,Information,Science&Technology,Dept.,Computer Science,习题,1,、计算机按主机所使用的主要元器件可分为哪几代？每一代的特征是什么？,2,、计算机中为什么要采用二进制形式表示数据？,3,、把下列二进制数分别转化成十进制数、八进制数和十六进制数：,10111111.0011,，,11001111,，,0.11101,，,1000000,Nanjing,University,of,Information,Science&Technology,Dept.,Computer Science,习题,4,、,在一个字长为,8,位的计算机中，采用补码表示，符号位占一位，请写出下列十进制数在计算机中的二进制表示：,+78,，,+3,，,-5,，,-128,，,+127,5,、西文字符信息是如何用,ASCII,码表示的？试写出字符,“,A,”,、,“,b,”,、,“,”,，数字符号,“,”,、,“,”,、,“,”,以及空格的十六进制表示形式。,THANK YOU,SUCCESS,2025/12/23 周二,85,可编辑,