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计算机基础知识
第 一 章
第 一 章
计算机基础知识
目 录
计算机基础知识
1.1 计算机发展简史
1.2 计算机中的数据表示
1.3 计算机系统组成
1.4 微型计算机
1.5 计算机数据的安全
计算机发展简史
1.1
目 录 (1)
1.1 计算机概述
1.1.1 传统电子计算机的发展
1.1.2 微型计算机的发展
1.1.3 计算机在分类
1.1.4 计算机的发展趋向
1.1.1
传统电子计算机的发展
1.1.1 计算机的发展(1)
中国最早的计算工具——算筹。
公元600年左右,我国出现新的计算工具——算盘。
17世纪欧洲出现计算尺和机械式计算机。
19世纪英国数学家巴贝奇(1792-1871)提出通用计算机的基本设计思想。
1.1.1 计算机的发展(2)
19世纪中叶, 英国数学家布尔(1824 -1898)创立了布尔代数。
1937年英国数学家图灵(1912 -1954)提出了著名的“图灵机”的模型。
1946年2月世界上第一台电子计算机ENIAC在美国的宾夕法尼亚大学诞生。
ENIAC机房
1.1.1
计算机的发展(3)
计算机的发展史
起迄年份
代别
主要逻辑元件
软 件
电子管
机器语言、汇编语言
晶体管
高级语言、监控程序、 简单操作系统
集成电路
功能较强的操作系统、 会话式语言
大规模或超大规模集成电路
软件工程的研究与应用、数据库、语言编译系统和网络软件
1946-1957
1958-1964
1965-1970
1970至今
一
二
三
四
1.1.2
微型计算机的发展
微型计算机的发展
第一代微处理器
第二代微处理器
第三代微处理器
第四代微处理器
第五代微处理器
第六代微处理器
计算机的分类
目前计算机的分类方法是依据美国电气和电子工程师协会提出的划分标准分为巨型机、小巨型机、大型主机、小型机、工作站、微型机。
计算机的发展趋向
目前计算机的发展是向着五个方向:巨型化、微型化、多媒体化、网络化和智能化。
计算机中的数据表示
1.2
目 录 (2)
1.3 计算机的工作原理及内部信息表示
1.2.1 数字化信息编码的概念
1.2.2 进位计数制(自学)
1.2.3 不同进制数之间的转换(自学)
1.2.4 计算机中数据的信息编码
1.2.1
数字化信息编码的概念
1.2.1 数字化信息编码的概念
编码的概念
计算机中采用二进制码的原因
编码的概念
所谓编码就是采用少量的基本符号,选用一定的组合原理,以表示大量复杂多样的信息。基本符号的种类和这些符号的组合规则是一切信息编码的两大要素。
计算机中采用二进制码的原因
容易实现
运算简单
适合逻辑运算
1.2.2
进位计数制(本节自学)
1.2.2 进位计数制
进位计数制的特点
不同数制数的表示
进位计数制的特点
每一种进制都允许使用固定个数的数码
逢N进一
采用位权表示法
什么是位权
在一个数字当中, 处在不同位置上的相同数字所表示的值也是不同的。 一个数字在某个位置上的值等于该数字与这个位置上的因子的乘积,而该因子的值恰 是由所在位置相对于小数点的距离来确定,这个因子就是位权。
例如:(286)10中,2的位权是100;8的位权是10,6的位权是1
再如:(247)8中,2的位权是64;4的位权是8,7的位权是1
0 - 16之间整数的常用进制数对应关系
不同数制数的表示
在数字后加字母B表示二进制数,加字母O表示八进制数, 加字母D表示十进制数,加字母H表示十六进制数。
例:
1011B为二进制数1011,也记为(1011)2
1357O为八进制数1357,也记为(1357)8
2049D为十进制数2049,也记为(2049)10
3FB9H为十六进制数3FB9,也记为(3FB9)16
1.2.3
不同数制间数的互相转换(本节自学)
不同数制间数的互相转换
0 - 16之间整数的常用进制数对应关系
任意进制数转化为十进制
十进制数转化为任意进制数
二进制、八进制、十六进制数之间的相互转化
0 - 16之间整数的常用进制数对应关系
任意进制数转化为十进制
任意进制数转化为十进制数只要写出该进制数的按权展开式,进行乘法和加法运算,得出结果即可。
十进制数转化为任意进制数
将十进制数转化为任意进制数需对整数部分和小数部分分别进行转化
采用“除基数取余法”,即用基数多次除被转换的十进制数, 直到商为0, 每次相除所得的余数,按逆序排列便是对应的进制数
小数部分的转换采用“乘基数取整法”,即用基数多次乘被转换的十进制数的小数部分,每次相乘后,所得乘积的整数部分按正序排列就是对应的二进制数
十进制化成二进制举例
(185)10 = ( )2
(185)10 =(10111001)2
2
4 6 ………0
2
2 3 ………0
2
1 1 ………1
2
5 ………1
2
2 ………1
2
1 ………0
2
0 ………1
1 8 5
2
9 2 ………1
余数
十进制化成二进制举例
(0.8125)10 = ( )2
0.8125
2
1.6250 … 1
0.6250
2
1.2500… 1
0. 2500
2
0. 5000… 0
0. 5000
2
1. 0000… 1
(0.8125)10 = (0.1101)2
整数
十进制化成八进制举例
(185)10 =( ? )8
(1 8 5)10 = (2 7 1)8
8
2 ………7
8
0 ………2
1 8 5
8
2 3 ………1
余数
十进制化成十六进制举例
(3981)10 = ( )16
(3 9 8 1)10 = (F 8 D)16
16
1 5 …….… 8
16
0 ……...15 (F)
3 9 8 1
16
2 4 8 ………13 (D)
余数
二进制、八进制、十六进制数之间的相互转化
二进制数转化为八进制数
八进制数转化为二进制数
二进制数转化为十六进制数
十六进制数转化为二进制数
二进制数转化为八进制数
二进制数转换成八进制数,概括为“三位合一”、即:以小数点为基准,整数部分从右至左,小数部分从左至右,每三位一组,不足三位时,整数部分在高端补齐,小数部分在低端补齐。然后,把每一组二进制数用一位相应的八进制数表示,小数点位置不变,即得到八进制数
举例
(1 011 010 101 110)2
1
3
2
5
6
为八进制的13256
(11 011 111. 011 100)2
3
3
7
3
4
为八进制的337.34
.
八进制数转化为二进制数
八进制数转换成二进制数,概括为“一位拆三位”,即把一位八进制数写成对应的三位二进制数,然后按权连接即可
例如:
( 5 4 2 7 0 )8
101 100 010 111 000
( 1 6 3 . 6 4 )8
001 110 011 . 110 100
二进制数转化为十六进制数
二进制数转换成十六进制数,概括为“四位合一”、即:以小数点为基准,整数部分从右至左,小数部分从左至右,每四位一组,不足四位时,整数部分在高端补齐,小数部分在低端补齐。然后,把每一组二进制数用一位相应的十六进制数表示,小数点位置不变,即得到十六进制数
举例
(1 0110 1010 1110)2
1
6
A
E
为十六进制的16AE
(110 1001 1111. 0111 1000)2
6
9
F
7
8
为十六进制的69F.78
.
十六进制数转化为二进制数
十六进制数转换成二进制数,概括为“一位拆四位”,即把一位十六进制数写成对应的四位二进制数,然后按权连接即可
例如:
( B 4 F 7 )16
1011 0100 1111 0111
( C 2 . A 8 )16
1100 0010 . 1001 1000
1.2.4
计算机中数据信息编码
1. 计算机中数据的单位
一个二进制位称为1比特(bit);
8个二进制位组成1字节(byte;B),通常把字节作为最小的存取单位;
1KB=1024B
1MB=1024KB=1048576B
1GB=1024MB=1048576KB=1073741824B
1TB=1024GB=1048576MB=1073741824KB
2. 数字编码
二 —十进制编码
3. 字符编码
美国信息交换标准码ASCII码
SP:32
0-9:48-57
A-Z:65-90
a-z:97-122
ASCII码的十进制表示:
4. 汉字编码(本小节自学)
汉字输入码
汉字国标码
汉字内码
汉字字形码
系统代码交换流程
汉字输入码
汉字输入码是用来完成汉字的输入的汉字编码,也称之为汉字的外码。一般汉字输入码可分为以下四类:
流水码(如电报码,区位码,国标码等)
音码(如全拼码,简拼码,双拼码等)
形码(如五笔字型,大众码,仓吉码等)
音形码(如自然码,首尾码等)
汉字国标码
1981年国家标准总局颁布了 GB2312-80《通讯用汉字字符集(基本集)及其交换标准》,通称标准码或交换码。
在此标准中,收录了7445个汉字和符号,其中汉字6763个(一级汉字3755个,二级汉字3008个)。
所有汉字字符共分为94个区(01-94区),每个区分为94个位( 01 -94位), 汉字所在的区号和位号共同组合成该汉字的区位码,即标准码(或称交换码)。
1993年国家新标准GB13000,采用国际“通用多八位字符集”标准,简称UCS。它使全世界的文字编码得以统一,是一种4字节编码。目前最新标准是GB18030。
汉字的内码
计算机处理信息时所用的汉字编码,也称为机内码。汉字的内码用两个字节来保存,前一字节保存高位内码,后一字节保存低位内码。机内码与交换码有以下换算关系:
高位内码 = A0H+区码 = 160D+区码
低位内码 = A0H+位码 = 160D+位码
汉字的字形码
字形码是指字形的点阵信息的数字代码。存放在汉字库中。字型码有显示字形码和打印字形码两种。根据输出的去向将汉字输出在显示器上或打印机上。
汉字显示码举例
64*64点阵,共占512字节
00 07 00 E0 07 00 0C 00
其中的第32行用字节保存后如上所示
00行
63行
系统代码交换流程
各种输入码
交换码(国标码)
内码
字形码
显示汉字
打印汉字
计算机系统的基本组成
1.3
目 录 (3)
1.5 计算机系统
1.3.1 计算机的硬件组成及功能
1.3.2 计算机软件
1.3.3 计算机系统的层次结构
1.3.1
计算机的硬件组成
1.3.1 计算机的硬件组成
输入设备
存储器
输出设备
运算器
控制器
数据流
控制流
1.3.2
计算机软件
1.3.2 计算机软件
什么是软件
计算机软件的发展
计算机软件的分类
什么是软件
软件是指使计算机运行所需的程序和有关的文档。
计算机软件的发展
第一阶段:从第一台计算机上的程序到实用高级程序设计语言的出现以前(1946 -- 1956)。
第二阶段:从实用高级程序设计语言的出现到软件工程出现以前(1956 -- 1968)。
第三阶段:从软件工程出现以后至今(1968 -- )。
计算机软件的分类
系统软件
操作系统
程序设计语言和语言处理程序
数据库管理
网络软件
常用服务程序
应用软件
字处理软件
电子表格软件
绘图软件
演示报告制作软件
用户自己编制的各种软件
计算机语言的种类
计算机语言分机器语言、汇编语言和高级语言三类。其中前两类又称低级语言,因为它们是面向计算机的。机器语言编写的程序可以被计算机直接执行,其它语言编写的程序,称源代码,不能被计算机直接执行,必须经过一定的处理,形成计算机可以执行的指令程序(目标程序),然后才能执行。不同的计算机语言有各自不同的处理程序:一般分为汇编程序、解释程序和编译程序三种。
常用的几种计算机高级语言
BASIC
COBOL
PASCAL
LISP
PROLOG
C或C++
JAVA
FOXPRO
计算机语言的处理方式
汇编方式:
汇编语言程序
机器语言程序
程序执行结束
汇编程序
执行
编译
计算机语言的处理方式
解释方式:
高级语言源程序
程序执行结束
解释程序
编译并且执行
计算机语言的处理方式
编译方式:
高级语言程序
机器语言程序
程序执行结束
编译程序
执行
编译
1.3.3
计算机系统的层次结构
1.3.3 计算机系统的层次结构
裸机
微型计算机
1.4
微型计算机示意图
键盘
主机
显示器
鼠标
电源开关
光盘驱动器
软盘驱动器
当前流行的多媒体微型计算机
目 录 (4)
1.6 微型计算机
1.4.1 主机
1.4.2 输入输出设备
1.4.3 微型计算机的主要技术指标
1.4.4 常用的操作系统
1.4.5 多媒体计算机
1.4.1
主 机
主板
CPU
内存
适配器和总线
外部设备接口
磁盘驱动器
光盘驱动器
电源
1.4.1 主机
主机
电源
主机
主板
内存
1. Rom 只读存储器
2. Ram 随机存储器
适配器
以显示卡为例
外部设备接口
1.4.2
输入/输出设备
1.4.2 输入/输出设备
输入设备
键盘
鼠标器
数字化仪
麦克风
输出设备
显示器
打印机
绘图机
音箱
按8次PageDown顺序显示输入输出设备图像
键盘
①打字机键区 ②功能控制键区 ③全屏幕控制键区 ④小键盘区
声卡
主板
CPU
CPU
显卡
硬盘
光驱
1.4.3
微型计算机的主要技术指标
1.4.3 微型计算机的主要技术指标
运算速度
主频
字长
存储容量
运算速度
运算速度是计算机的重要技术指标,一般指每秒钟执行指令的条数。 单位是MIPS(million instructions per second,每秒106条指令)和BIPS( billion instructions per second ,每秒109条指令)。
计算机的运算速度与机器的主频有关。
主频
主频也叫时钟频率,是计算机时序信号源的频率,由控制器内的石英晶体振荡器所产生和控制,能以较高的精度协调机器各部分的工作,是衡量计算机运行速度的重要指标。主频的单位是“兆赫兹(MHz)”。386机的主频为16-33MHz,486机为25-100MHz,Pentium机的主频一般在100MHz以上,现在高达1000MHz以上。
字长
计算机一次能处理的二进制位数称为字长。字长越大,处理信息的效率就越高,计算机内处理的数值精度就越高,计算机所能识别的指令位数就越多。386、486机的字长为32位,Pentium机的字长可达64位。
存贮容量
内存的容量:
内存贮器中所能存贮数据的量大能力,其值越大,处理数据的能力就越强,处理数据的速度也越快,所以内存的容量也是计算机的一个重要性能技术指标。
目前机器的内存容量一般为 4MB、8MB、32MB、64MB、128MB、256MB等。
硬盘的容量:
目前的微型计算机一般都配有硬磁盘机(一种外存贮器),其中可以保存各种文档、应用系统等数据,作为外存来说,有存贮量大、存取速度快、可长期保存等优点。所以硬盘的容量也是计算机的一个重要性能技术指标。
目前机器的硬盘容量一般在1GB至几十GB之间。
1.4.4
常用的操作系统
1.4.4 常用的操作系统
MS-DOS
Windows操作系统
Windows NT
Windows 95/98
Windows 2K/XP
1.4.5 多媒体计算机
多媒体概念
多媒体计算机的基本配置
计算机文化
1.5
1.5.1
计算机的应用领域
1.5.1 计算机的应用领域
科学计算
数据处理
计算机辅助系统
过程控制
人工智能
信息高速公路
电子商务
1.5.2
计算机病毒
计算机病毒的概念
计算机病毒是一组人为设计的程序。这种特殊的程序隐藏在计算机系统中,能够把自身或自身的一部分复制到其它程序上,给计算机系统造成一定损害甚至严重破坏。这种程序的活动方式与生物学上的病毒非常相似,所以被称为计算机病毒。
计算机病毒的特性
计算机病毒具有传染性、破坏性、潜伏性。
计算机病毒的类型
按计算机病毒的危害和破坏情况,可分为良性病毒和恶性病毒两类。
按计算机病毒的寄生方式分为引导型病毒、文件型病毒和复合型病毒三类。
计算机病毒的危害
破坏文件分配表或目录区 。
删除文件、修改或破坏文件中的数据 。
大量复制自身,减少磁盘可用的存储空间。
修改或破坏系统信息。
非法格式化磁盘,非法加密或解密用户文件。
在磁盘上产生坏扇区。
降低系统运行速度。
计算机病毒的预防和清除
定期备份常用数据和系统软件
不使用非法复制或解密的软件
定期检测,及时消毒,避免带毒操作
及时更新清除病毒软件版本
1.5.3
数据安全维护(本节自学)
第 一 章 结 束