第1講計算機基礎(chǔ)

大學(xué)計算機基礎(chǔ)信息科學(xué)與工程學(xué)院宋寶安目錄一、主講教師介紹二、考試及成績評定三、交作業(yè)的方式四、計算機基礎(chǔ)（第1章內(nèi)容）一、主講老師個人介紹songbaoan@

691134曹光彪信息樓302室

宋寶安，1980年出生哈爾濱工業(yè)大學(xué)物理電子學(xué)博士畢業(yè)；

2009年5月進寧波大學(xué)工作；主要研究方向：

特種光纖、激光技術(shù)與器件個人愛好：旅游、攝影、讀書、思考二、考試及成績評定

課程成績以實驗（1/2）和理論（1/2）兩部分組成：理論成績是期末學(xué)校統(tǒng)一卷面考試，基礎(chǔ)分占80%，模塊分20%；實驗成績：10%平時成績；20%實驗報告；20%實驗

考試交實驗報告的方式校內(nèi)：http://89/edu注冊方法:賬號：2011級新生可以使用學(xué)號注冊密碼：自己設(shè)定一定要記住！2023/2/12023/2/1四、計算機基礎(chǔ)知識要點計算機的誕生與發(fā)展歷程數(shù)制及其轉(zhuǎn)換信息社會(信息編碼)信息的編碼信息存儲計算機系統(tǒng)硬件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)計算機的誕生與發(fā)展歷程人類追求的計算工具1642法國帕斯卡加法器1822年差分機、1834年積分機中國人發(fā)明算盤1673德國萊布尼茲乘法機英國巴貝奇保存數(shù)據(jù)的存儲庫運算裝置控制操作順序及數(shù)據(jù)的輸入輸出裝置計算機的誕生與發(fā)展歷程人類追求的計算工具1888美國赫爾曼·霍勒斯1890，1900年，美國人口普查制表機計算機的誕生與發(fā)展歷程人類追求的計算工具1943英國專門用于破譯德軍密碼“巨人”計算機美國艾肯以穿孔紙帶傳送指令機電式計算機MARK-I計算機的誕生與發(fā)展歷程人類追求的計算工具第一臺電子計算機誕生ENIAC：電子數(shù)字積分機與計算機（ElectronicNumericalIntegratorAndCalculator）時間：1946年2月地點：美國賓夕法尼亞大學(xué)用途：軍事計算莫克利和埃克特計算機的誕生與發(fā)展歷程人類追求的計算工具5000次加法/秒體重30噸占地170M218800只電子管1500個繼電器耗電150KW價格40萬美元ENIAC計算機的誕生與發(fā)展歷程人類追求的計算工具

UNIVAC是由研制ENIAC的?？颂睾湍死兄瞥晒?，這也是第一個進行批量生產(chǎn)的計算機。1951年，電腦開始走出實驗室，服務(wù)于社會與公眾。1952年，UNIVAC因準(zhǔn)確地預(yù)測美國總統(tǒng)大選結(jié)果而名聲大噪。UNIVAC計算機的誕生與發(fā)展歷程圖靈和圖靈機在二戰(zhàn)期間，為能徹底破譯德國的軍事密電，設(shè)計并完成了真空管機器。為紀(jì)念圖靈對計算機的貢獻，美國計算機協(xié)會于1966年設(shè)立了“圖靈獎”主要貢獻：建立了圖靈機（TuringMachine,TM)模型，奠定了可計算理論的基礎(chǔ)?！队嬎銠C能思考嗎？》,闡述了機器智能的概念,設(shè)計了著名的“圖靈測驗”。圖靈機是一種思想模型它由三部分組成：一個控制器，一條可以無限延伸的帶子和一個在帶子上左右移動的讀寫頭。計算機的誕生與發(fā)展歷程馮·諾依曼1945年VonNeuuman、H.H.Goldstin、A.W.Burks發(fā)表了一篇論文《電子計算機裝置邏輯結(jié)構(gòu)初探》提出了兩個主要論點: *使用二進制*存儲程序和程序控制奠定了當(dāng)代計算機硬件由控制器、運算器、存儲器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備等組成的結(jié)構(gòu)體系馮·諾依曼教授（JohnVonNeumman）和他設(shè)計的“存儲程序式”計算機EDVAC（埃德瓦克）計算機的誕生與發(fā)展歷程馮·諾依曼馮·諾依曼計算機的5個組成部分運算器控制器存儲器輸入輸出中央處理器(CPU)主機計算機硬件I/O設(shè)備計算機的誕生與發(fā)展歷程發(fā)展階段邏輯元件電子管內(nèi)存延遲線或磁芯外存紙帶、卡片或磁帶工作速度幾千～幾萬次／秒軟件機器語言或匯編語言應(yīng)用科學(xué)計算代表機型ENIAC第一代計算機(1946年—50年代末)電子管的缺點：體積大；耗能高；散熱量大計算機的誕生與發(fā)展歷程發(fā)展階段第二代計算機(50年代中期—60年代末期)邏輯元件晶體管內(nèi)存磁芯外存磁帶或磁盤工作速度幾十萬次／秒軟件高級語言應(yīng)用科學(xué)計算及工業(yè)控制代表機型IBM700系列FORTRANALGOLCOBOL晶體管的優(yōu)點：體積小；耗能低；性能穩(wěn)固計算機的誕生與發(fā)展歷程發(fā)展階段第三代計算機(60年代中期—70年代初)邏輯元件中小規(guī)模集成電路內(nèi)存半導(dǎo)體存儲器外存磁帶或磁盤工作速度幾十萬～幾百萬次／秒軟件操作系統(tǒng)及結(jié)構(gòu)化模塊化程序設(shè)計方法應(yīng)用計算、管理及控制代表機型IBMSystem/360SSIMSI體積更小，壽命更長，能耗、價格下降計算機的誕生與發(fā)展歷程發(fā)展階段第四代計算機(70年代初—現(xiàn)在)邏輯元件(超)大規(guī)模集成電路內(nèi)存半導(dǎo)體存儲器外存磁盤或光盤工作速度幾百萬～上億次／秒軟件操作系統(tǒng)、應(yīng)用軟件應(yīng)用以網(wǎng)絡(luò)、多媒體為特征LSIVLSIIntel

Pentium計算機的誕生與發(fā)展歷程將電腦濃縮在一顆芯片上摩爾定律晶體管數(shù)目4004奔騰4420,000,0002,3000.18微米芯片10微米芯片 集成電路上可容納的晶體管數(shù)目，約每隔18個月便會增加一倍，性能也將提升一倍。晶體管數(shù)10K100K1M10M100M197519801985199519902000單位時間執(zhí)行的指令數(shù)百萬條/每秒0.1110255004004Pentium每2年芯片能力增長一倍808080888286838684862000年的微處理器計算機的誕生與發(fā)展歷程新一代計算機具有人的聽、說、讀、寫和思維推理能力的智能化計算機。采用的技術(shù)主要包括：納米技術(shù)、光技術(shù)、量子技術(shù)和生物技術(shù)。

數(shù)制及其轉(zhuǎn)換

按進位的原則進行計數(shù)逢N進1采用位權(quán)表示法定義：數(shù)制及其轉(zhuǎn)換常用計數(shù)制的基數(shù)和數(shù)字符號進位制二進制八進制十進制十六進制規(guī)則逢二進一逢八進一逢十進一逢十六進一基數(shù)r=2 r=8r=10r=16數(shù)碼0，10,1,…,70,1,…,90,1,…,9,A,B,C,D,E,F位權(quán)2i8i10i16i下標(biāo)BODH如：(10)16(100100)2(120)810H100100B120O數(shù)制及其轉(zhuǎn)換數(shù)制間的轉(zhuǎn)換十進制數(shù)非十進制數(shù)非十進制數(shù)十進制數(shù)二、八、十六進制之間的轉(zhuǎn)換數(shù)制及其轉(zhuǎn)換十進制整數(shù)非十進制整數(shù)

8753891811

0結(jié)果為：(75)10=(113)8余數(shù)法：除基數(shù)取余數(shù)、由下而上排列。示例1：數(shù)制及其轉(zhuǎn)換275123712180291240220211

0示例2:結(jié)果為：(75)10=(1001011)2數(shù)制及其轉(zhuǎn)換十進制小數(shù)非十進制小數(shù)進位法：用十進制小數(shù)乘基數(shù)，當(dāng)積為0或達到所要求的精度時，將整數(shù)部分由上而下排列。示例：

0.625

╳2

1.250整數(shù)為1

╳2

0.50整數(shù)為0

╳2

1.0

整數(shù)為1小數(shù)值為0結(jié)果為：(0.625)10=(0.101)2數(shù)制及其轉(zhuǎn)換非十進制數(shù)十進制數(shù)位權(quán)法：把各非十進制數(shù)按權(quán)展開求和轉(zhuǎn)換公式：(F)x=an-1×xn-1+an-2×xn-2+...+a1×x1+a0×x0+a-1×x-1+...示例：(1011.1)2=

1×23+0×22+1×21+1×20+1

×2-1=8+0+2+1+0.5=(11.5)10數(shù)制及其轉(zhuǎn)換二、八與十六進制之間的轉(zhuǎn)換二進制十六進制

二進制八進制一位拆三位一位拆四位整數(shù)從右向左小數(shù)從左向右三位并一位四位并一位數(shù)制及其轉(zhuǎn)換二、八與十六進制之間的關(guān)系

八進制

對應(yīng)二進制

十六進制對應(yīng)二進制

十六進制

對應(yīng)二進制0000000008100010011000191001201020010A1010301130011B1011410040100C1100510150101D1101611060110E1110711170111F1111數(shù)制及其轉(zhuǎn)換(000110110111.0100)2

(1 B 7.4)16示例：(100110110111.010100)2

(4 6 6 7.24)8信息社會信息產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為社會發(fā)展的三大重要支柱之一。在信息社會中，信息與材料和能源一起構(gòu)成世界的三大要素。嶄新的信息化時代：信息成為重要的戰(zhàn)略資源之一信息業(yè)上升為最重要的產(chǎn)業(yè)之一信息網(wǎng)絡(luò)成為社會的基礎(chǔ)設(shè)施信息社會信息社會信息：表示一定意義的符號的集合，即信號。它可以是數(shù)字、文字、圖形、圖像、動畫、聲音等，是人們用以對客觀世界直接進行描述。信息的主要特征：無處不在可傳遞性和共享性信息必須依附于載體信息的可處理性信息的編碼數(shù)字字符漢字我只認(rèn)識0和1編碼信息的編碼信息的編碼計算機中采用二進制編碼的原因容易表示在物理上最容易實現(xiàn)，可以使用任何具有兩個不同穩(wěn)定狀態(tài)的元件來表示。如:晶體管的導(dǎo)通與截止、電流的有無、電平的高低等。運算簡單編碼及運算規(guī)則都比較簡單。“1”和“0”與“真”和“假”對應(yīng)，易于邏輯判斷。傳輸和處理時不容易出錯，可保障計算機的高可靠性。信息的編碼數(shù)據(jù)在計算機中的表示方式（假定一個數(shù)在機器中占用8位）即：+7701001101機器數(shù)01001101+77

符號位真值機器數(shù)/真值信息的編碼數(shù)據(jù)在計算機中的表示方式（假定一個數(shù)在機器中占用8位）符號位“0”表示正、“1”表示負(fù)運算帶來問題復(fù)雜性:

10101100為了解決此類問題，引入了多種編碼表示方式，常用的是：原碼、反碼和補碼，其實質(zhì)是對負(fù)數(shù)表示的不同編碼。信息的編碼101100101100110110110011原碼反碼補碼帶符號的機器數(shù)-77

原碼反碼補碼數(shù)據(jù)在計算機中的表示方式（假定一個數(shù)在機器中占用8位）信息的編碼-5的原碼：10000101反碼：11111010補碼：11111011+4的原碼、反碼、補碼相同：00000100-5+4：11111011

+00000100

11111111補碼11111110反碼10000001原碼-1信息的編碼0100000010000011定點小數(shù)：定點整數(shù)：定點數(shù)符號位隱含小數(shù)位（+0.5)符號位隱含小數(shù)位（-3)數(shù)據(jù)在計算機中的表示方式（假定一個數(shù)在機器中占用8位）信息的編碼浮點數(shù)階碼數(shù)符階符尾數(shù)1100110011尾數(shù)的位數(shù)決定數(shù)的精度階碼的位數(shù)決定數(shù)的范圍

定點整數(shù)定點小數(shù)數(shù)據(jù)在計算機中的表示方式信息的編碼西文字符編碼

ASCII碼(AmericanStandardCodeforInformationInterchange)美國標(biāo)準(zhǔn)信息交換碼

128個常用字符，用7位二進制編碼，從0到127控制字符：0～32，127；普通字符：94個。例如：“a”字符的編碼為1100001，對應(yīng)的十進制數(shù)是97；換行0AH10

回車0DH13

空格 20H 32

‘0’～‘9’30H～39H 48～57‘A’～‘Z’41H～5AH 65～90‘a(chǎn)’～‘z’ 61H～7AH 97～122信息的編碼1---49A----65a----97信息的編碼漢字編碼(1)漢字輸入碼

音碼類全拼、雙拼、微軟拼音、自然碼和智能ABC等 形碼類五筆字型法、鄭碼輸入法等。(2)漢字國標(biāo)碼(GB2312－80)

每個漢字占兩個字節(jié)。 一級漢字：3755個；二級漢字：3008個。 漢字分區(qū)，每個區(qū)94個漢字。(3)機內(nèi)碼漢字在設(shè)備或信息處理系統(tǒng)內(nèi)部最基本的表達形式。漢字國標(biāo)碼+8080H=漢字機內(nèi)碼

中8680(0101011001010000)B (1101011011010000)B

華

5942(0011101100101010)B (1011101110101010)B

信息的編碼例：根據(jù)漢字國標(biāo)碼GB2312—80，存儲一個漢字的機內(nèi)碼需用（）字節(jié)。A.1B.2C.3D.4答案：B例：某一漢字的機內(nèi)碼是B0A1H，那么它的國標(biāo)碼是

A）3121H

B）3021HC）2131H

D）2130H答案：B）解析：國標(biāo)碼是漢字的代碼，由兩個字節(jié)組成，每個字節(jié)的最高位為0，機內(nèi)碼是漢字在計算機內(nèi)的編碼形式，也由兩個字節(jié)組成，每個字節(jié)的最高位為1，機內(nèi)碼與國標(biāo)碼的關(guān)系是：國標(biāo)碼+8080H=機內(nèi)碼。信息的編碼(4)漢字字形碼點陣：漢字字形點陣的代碼

有16×16、24×24、32×32、48×48等編碼、存儲方式簡單、無需轉(zhuǎn)換直接輸出放大后產(chǎn)生的效果差矢量：存儲的是描述漢字字形的輪廓特征

矢量方式特點正好與點陣相反（5）漢字地址碼每個漢字字形碼在漢字字庫中的相對位移地址地址碼和機內(nèi)碼要有簡明的對應(yīng)轉(zhuǎn)換關(guān)系信息的編碼(6)其他漢字編碼GBK18030完全兼容GB2312-80標(biāo)準(zhǔn)，是在GB2312-80標(biāo)準(zhǔn)上的內(nèi)碼擴展規(guī)范，共收錄了27484個漢字，同時收錄了藏文、蒙文、維吾爾文等主要的少數(shù)民族文字。Unicode碼一種國際標(biāo)準(zhǔn)：采用雙字節(jié)編碼統(tǒng)一地表示世界上的主要文字。BIG5編碼

臺灣、香港地區(qū)普遍使用的一種繁體漢字的編碼標(biāo)準(zhǔn)，包括440個符號，一級漢字5401個、二級漢字7652個，共計13060個漢字。信息的編碼漢字（輸入）機內(nèi)碼交換碼（外部碼內(nèi)部碼）機內(nèi)碼向字形碼轉(zhuǎn)換顯示輸出打印輸出漢字編碼工作流程信息存儲最小單位：位(Bit)基本單位：字節(jié)(Byte)，也是常用單位d0d1d2d3d4d5d6d7位字節(jié)千字節(jié)(KB) 1KB=1024Bytes兆字節(jié)(MB) 1MB=210KB吉字節(jié)(GB) 1GB=210MB太字節(jié)(TB) 1TB=210GB其它存儲單位字(Word):CPU通過數(shù)據(jù)線一次存取、加工和傳送的數(shù)據(jù)稱為字。信息存儲需要多少個字節(jié)？信息存儲0000H0001H0002HFFFFH存儲位存儲單元（字節(jié)）存儲體存儲容量=終止地址-起始地址+1計算機系統(tǒng)計算機硬件系統(tǒng)硬件主機外部設(shè)備內(nèi)存（ROM/RAM/Cache）I/O接口外存儲器輸入設(shè)備輸出設(shè)備CPU運算器控制器總線常見微機的硬件設(shè)備主機箱內(nèi)的部件:主板CPU內(nèi)存儲器顯示卡聲卡硬盤光盤驅(qū)動器軟盤驅(qū)動器常見微機的硬件設(shè)備外存：160GB的移動硬盤

常見微機的硬件設(shè)備主機箱外的部件:鍵盤常見微機的硬件設(shè)備主機箱外的部件:鼠標(biāo)數(shù)碼相機常見微機的硬件設(shè)備主機箱外的部件:掃描儀手寫輸入板顯示器常見微機的硬件設(shè)備主機箱外的部件:調(diào)制解調(diào)器打印機常見微機的硬件設(shè)備微機主板示例：I/O插槽CPU接口接口接口接口鍵盤硬盤鼠標(biāo)打印機顯示器用戶電路光驅(qū)軟驅(qū)總線控制電路串行接口并行接口鍵盤接口時鐘RAMROM總線主機板常見微機的硬件設(shè)備微機的主要性能指標(biāo)