第一章 計算機(jī)軟硬件基礎(chǔ)

計算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)+C語言肖四友664518，qq:1724414023,綜合209IT&C語言2015電子班班級群號：434909230Email:smallxiao4@126.com2015年9月課程導(dǎo)航：1.本學(xué)期課程《計算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)》&《C語言程序設(shè)計》，前3-10周基礎(chǔ)，11-18周C語言。2.上課形式：電子151-152：理論上課（周三3-4節(jié)3406多媒體教室）&上機(jī)實(shí)驗(yàn)（周四1-2節(jié)2505機(jī)房，作業(yè)提交及課程學(xué)習(xí)的網(wǎng)站：）&課后自學(xué)與練習(xí)電子153-154：理論上課（周三6-7節(jié)3406多媒體教室）&上機(jī)實(shí)驗(yàn)（周四3-4節(jié)2505機(jī)房，作業(yè)提交及課程學(xué)習(xí)的網(wǎng)站：）&課后自學(xué)與練習(xí)3.《計算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)》內(nèi)容包括：計算機(jī)軟硬件基礎(chǔ)+windows7(理論+上機(jī))、word2010(自學(xué)+上機(jī))、excel2010(理論+上機(jī))、powerpoint2010(理論+上機(jī))、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)(理論)、Access2010（自學(xué)+練習(xí)）《C語言程序設(shè)計》內(nèi)容包括：C語言程序設(shè)計基礎(chǔ)知識前8章期末考試內(nèi)容包括以上兩個部分5.平時要求作業(yè)包括：兩份大作業(yè)：1）word個人簡歷（內(nèi)容要豐富，必須是表格形式）、一張報紙；2）PPT演示文稿設(shè)計3）C語言的各章節(jié)練習(xí)平時上機(jī)作業(yè)：文字錄入練習(xí)、win7、Excel練習(xí)、C基礎(chǔ)知識、C順序結(jié)構(gòu)、C選擇結(jié)構(gòu)、數(shù)組、函數(shù)、編譯預(yù)處理Word報紙排版效果圖如下：第3-4周需要完成的任務(wù)1.每人至少找出5個Window7操作中的特殊優(yōu)化技巧，利用word文檔記錄這5個技巧的文字詳細(xì)說明，并配圖演示操作過程。Word文檔排版要有文書格式。（例如，讓正版win7快一點(diǎn)實(shí)用win7優(yōu)化技巧/226/2260021_all.html）2.利用Word設(shè)計課程表，如下，課程表中所有課程老師都是各位同學(xué)自己，注意文字排版整齊。如下圖所示。3.打字盡快跟上平均速度40字/分鐘。4.進(jìn)入moodle平臺和QQ群。計算機(jī)軟硬件基礎(chǔ)知識2015-10§1.1計算機(jī)的發(fā)展和應(yīng)用一、計算機(jī)的誕生世界上第一臺電子數(shù)字計算機(jī)（ENIAC）于1946年誕生于美國賓夕法尼亞大學(xué)，運(yùn)用于科學(xué)計算?？茖W(xué)背景：邏輯代數(shù)喬治·布爾圖靈論題圖靈(凡可計算的函數(shù)都可以用機(jī)器來實(shí)現(xiàn))

存儲程序思想馮·諾依曼(指令和程序可存入計算機(jī)內(nèi)部，現(xiàn)代計算機(jī)仍采用該設(shè)計思想，通稱為“馮氏計算機(jī)”)

§1.1計算機(jī)的發(fā)展和應(yīng)用二、計算機(jī)發(fā)展的四個階段

注意：主要從每一代計算機(jī)所采用的邏輯器件上加以區(qū)分。三、計算機(jī)的分類根據(jù)用途劃分通用機(jī)：適合解決一般性問題、通用性強(qiáng)，如普通的微型計算機(jī)專用機(jī)：適用于解決某個特定方面問題，如自動化控制、金融系統(tǒng)專用機(jī)等第一代第二代第三代第四代20世紀(jì)40-50年代、采用電子管為邏輯器件20世紀(jì)50年代中期、采用晶體管為邏輯器件20世紀(jì)60年代、采用集成電路為邏輯器件20世紀(jì)60年代末-70年代、采用大規(guī)模集成電路為邏輯器件§1.1計算機(jī)的發(fā)展和應(yīng)用根據(jù)規(guī)模劃分巨型計算機(jī)、大/中型計算機(jī)、小型計算機(jī)、微型計算機(jī)、工作站、服務(wù)器

注意：根據(jù)規(guī)模劃分主要從計算機(jī)的運(yùn)算速度和存儲容量及其功能加以區(qū)分按處理對象進(jìn)行劃分?jǐn)?shù)字類型、模擬類型、數(shù)字模擬混合類型（其分類依據(jù)主要是計算機(jī)所能處理的數(shù)據(jù)類型的不同）

注意：計算機(jī)本身只能處理數(shù)字類型的數(shù)據(jù)，模擬類型的數(shù)據(jù)必須通過“模/數(shù)”或“數(shù)/?！鞭D(zhuǎn)換后才能輸入或輸出§1.1計算機(jī)的發(fā)展和應(yīng)用四、計算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域科學(xué)計算主要解決科學(xué)實(shí)驗(yàn)和工程技術(shù)中的數(shù)學(xué)問題，實(shí)例：原子彈研究、火箭發(fā)射、大型橋梁建設(shè)等。信息處理非數(shù)值形式的數(shù)據(jù)處理，資料的收集、存儲、加工等，實(shí)例：辦公自動化、企業(yè)管理、情報檢索、報刊編排等。信息處理是最為廣泛的計算機(jī)應(yīng)用。計算機(jī)數(shù)據(jù)處理的特點(diǎn)：信息處理及時、數(shù)據(jù)量大、處理速度快、輸出形式多樣過程控制大量應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，實(shí)例：計算機(jī)智能溫控、速度、壓力控制等，原理：模擬信號--數(shù)字信號--計算機(jī)處理—結(jié)果模擬化—控制對象§1.1計算機(jī)的發(fā)展和應(yīng)用計算機(jī)輔助系統(tǒng)

CAI

計算機(jī)輔助教學(xué)：將教學(xué)內(nèi)容存儲在計算機(jī)中，再以直觀的方式進(jìn)行演示。

CAD

計算機(jī)輔助設(shè)計：計算機(jī)輔以相應(yīng)的軟件進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計。

CAM

計算機(jī)輔助制造：利用計算機(jī)進(jìn)行生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)環(huán)節(jié)等的控制以提高生產(chǎn)效率。

CAT

計算機(jī)輔助測試：利用計算機(jī)進(jìn)行自動化測試。

CIMS

計算機(jī)集成制造：在產(chǎn)品生產(chǎn)和銷售過程中，利用計算機(jī)從產(chǎn)品設(shè)計到市場銷售全過程加以集成、管理，從而使生產(chǎn)利益達(dá)到最大化?！?.1計算機(jī)的發(fā)展和應(yīng)用多媒體技術(shù)媒體有多種含義，在這里媒體主要是指信息的表現(xiàn)形式如：文字、圖形、聲音、圖像等。計算機(jī)科學(xué)中多媒體的具體含義是：計算機(jī)具備對圖、文、聲、像等多種媒體表現(xiàn)、處理、存儲的能力。實(shí)例：電子圖書、遠(yuǎn)程醫(yī)療、視頻會議等。有關(guān)概念：MPC(multimediapersonalcomputer)多媒體個人計算機(jī)標(biāo)準(zhǔn)JPEG靜態(tài)圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)MPEG動態(tài)圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)注意：多媒體的關(guān)鍵技術(shù)是：數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)§1.1計算機(jī)的發(fā)展和應(yīng)用人工智能人工智能是利用計算機(jī)部分模仿人的智能，是計算機(jī)科學(xué)的一個分支，包括：知識工程、機(jī)器學(xué)習(xí)、模式識別、自然語言處理、智能機(jī)器人、神經(jīng)計算等。實(shí)例：人機(jī)對奕，機(jī)器人足球。練習(xí)：1、簡述計算機(jī)發(fā)展的四個階段。2、簡述計算機(jī)分類方法。3、舉例說明計算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域有那些?！?.2信息表示與存儲

計算機(jī)中信息均是以二進(jìn)制形式表示的，采用二進(jìn)制表示的主要原因是：

1、二進(jìn)制方便用電路實(shí)現(xiàn)

2、二進(jìn)制計算簡單

3、二進(jìn)制易于實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算一、進(jìn)位計數(shù)制有關(guān)術(shù)語：數(shù)碼：一組用來表示某種數(shù)制的符號，如：1、2、3、A

基數(shù)：數(shù)制所用的碼個數(shù)，如：十進(jìn)制的基數(shù)為10

位權(quán)：數(shù)碼在不同位置代表的權(quán)值，如：１２３．４５進(jìn)位計數(shù)制規(guī)則：“逢R進(jìn)一，借一當(dāng)R”10210110010-110-2§1.2信息表示與存儲數(shù)制數(shù)碼基數(shù)位權(quán)二0,122N八0,1,2,3,4,5,6,788N十0,1,2,3,4,5,6,7,8,91010N十六0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F1616N進(jìn)位計數(shù)制表示方法：（以八進(jìn)制為例）第一種：316(8)

第二種：(316)8

第三種：316O（注：二進(jìn)制B十進(jìn)制D十六進(jìn)制H）§1.2信息表示與存儲二、數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換1、二進(jìn)制、八進(jìn)制、十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制規(guī)則：數(shù)的每一位按“權(quán)”展開后求和。例：1101.11B=1×23+1×22+0×21+1×20+1×2-1+1×2-2

（19A..E）16=1×162+9×161+10×160+15×16-12、十進(jìn)制轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制、八進(jìn)制、十六進(jìn)制規(guī)則：對整數(shù)部分：除R取余，直至商為0

對小數(shù)部分：乘R取整，直至被乘數(shù)小數(shù)部分為0

例：（以十進(jìn)制轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制為例）將（13.125）10轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)步驟：§1.2信息表示與存儲整數(shù)部分：小數(shù)部分：

2130.12526…..余數(shù)為1低位×223…..余數(shù)為00.25…..整數(shù)部分為021…..余數(shù)為1×20…..余數(shù)為1高位0.5…..整數(shù)部分為0×21…..整數(shù)部分為1

整數(shù)部分為：1101小數(shù)部分為：.001

故（13.125）10=（1101.001）2

十進(jìn)制轉(zhuǎn)換為八進(jìn)制、十六進(jìn)制與此類同（但通常不采用此方法，后面將介紹別的方法）§1.2信息表示與存儲3、二進(jìn)制與八進(jìn)制、十六進(jìn)制之間相互轉(zhuǎn)換準(zhǔn)備知識：①二進(jìn)制與八進(jìn)制的對應(yīng)關(guān)系②二進(jìn)制與十六進(jìn)制的對應(yīng)關(guān)系

0000010100111001011101110123456700000001001000110100010101100111012345671000100110101011110011011110111189ABCDEF§1.2信息表示與存儲Ⅰ、二進(jìn)制轉(zhuǎn)換為八進(jìn)制規(guī)則：將二進(jìn)制數(shù)以小數(shù)點(diǎn)為中心，整數(shù)部分向左，小數(shù)部分向右，將每三個二進(jìn)制數(shù)分成一組，不足一組的前后補(bǔ)0，再將每組二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為一位對應(yīng)的八進(jìn)制數(shù)。例如：將1100101.10101B轉(zhuǎn)換為八進(jìn)制數(shù)

1100101.10101001,100,101.101,010145.521100101．10101B=145．52O§1.2信息表示與存儲Ⅱ、八進(jìn)制轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制規(guī)則：將八進(jìn)制數(shù)的每一位轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的三位二進(jìn)制數(shù)，按順序排好，去掉前后多余的0。例如：將1360．12O轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)

1360．12001101110000．0010101360．12O=1101110000．00101BⅢ、二進(jìn)制轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制規(guī)則：將二進(jìn)制數(shù)以小數(shù)點(diǎn)為中心，整數(shù)部分向左，小數(shù)部分向右，將每四個二進(jìn)制數(shù)分成一組，不足一組的前后補(bǔ)0，再將每組二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為一位對應(yīng)的十六進(jìn)制數(shù)。

§1.2信息表示與存儲

例如：將1100101.10101B轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù)

1100101.101010110,0101.1010,100065.A8故1100101．10101B=65．A8HⅣ、十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制規(guī)則：將八進(jìn)制數(shù)的每一位轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的四位二進(jìn)制數(shù)，按順序排好，去掉前后多余的0。例如：將138A．3EH轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)

138A．3E

0001001110001010．00111110

138A．3EH=1001110001010．0011111B§1.2信息表示與存儲三、非數(shù)值信息的表示1、ASCII碼

ASCII碼：美國標(biāo)準(zhǔn)信息交換碼

ASCII碼是計算機(jī)字符編碼的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，分兩種：標(biāo)準(zhǔn)ASCII碼采用7位二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行編碼，故共有27=128種組合，表示128個不同的字符，其中95為可顯示字符，33個不可顯示的控制字符。

注意：標(biāo)準(zhǔn)ASCII碼使用的是一個字節(jié)中的7個位，只是其最高位始終為0（目前計算機(jī)采用的多為標(biāo)準(zhǔn)ASCII碼）擴(kuò)展ASCII碼采用8位二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行編碼，故共有28=256種組合，表示256個不同的字符?！?.2信息表示與存儲2、BCD碼采用4位二進(jìn)制數(shù)表示一位十進(jìn)制數(shù)，范圍是0000----1001，因其對應(yīng)的四個位的位權(quán)分別為8、4、2、1，故又稱其為8421碼。例如：

12．23的BCD碼應(yīng)為00010010．001000113、漢字交換碼是漢字在計算機(jī)中的編碼方法，GB2312-80（信息交換用漢字編碼字符集）中規(guī)定用兩個字節(jié)來編碼漢字，每個字節(jié)只用其低7位，故共可編碼27×27=16384個漢字，實(shí)際編碼7445個字符。

注意：漢字交換碼的每個字節(jié)的最高位為04、機(jī)內(nèi)碼計算機(jī)漢字系統(tǒng)的漢字的運(yùn)行代碼，漢字的存儲、傳輸都是根據(jù)機(jī)內(nèi)碼進(jìn)行的，占兩個字節(jié)，和漢字交換碼有一定的對應(yīng)關(guān)系。

注意：機(jī)內(nèi)碼的每個字節(jié)的最高位為1§1.2信息表示與存儲5、漢字交換碼和機(jī)內(nèi)碼的關(guān)系將漢字交換碼的每個字節(jié)的最高位置為1即可得到該漢字的機(jī)內(nèi)碼，例：某漢字的交換碼為0101010101111011，則其對應(yīng)的機(jī)內(nèi)碼應(yīng)為1101010111111011，若是用十六進(jìn)制表示，則應(yīng)在漢字交換碼的每個字節(jié)上加上80H四、二進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算1、算術(shù)運(yùn)算加法0+0=00+1=11+0=01+1=10減法0-0=010-1=11-0=11-1=0乘法0×0=00×1=01×0=01×1=1除法0/1=01/1=1§1.2信息表示與存儲例如：

10110111110101+11100-11011×11100100100011101+10111112、邏輯運(yùn)算或(∨,+)0∨0=00∨1=11∨0=01∨1=1與(∧,。)0∧0=00∧1=01∧0=01∧1=1非(－)0=11=0異或(﹢)0﹢0=00﹢1=11﹢0=11﹢1=0§1.2信息表示與存儲五、數(shù)值在計算機(jī)中的表示及運(yùn)算1、原碼、反碼、補(bǔ)碼表示方法以一個字節(jié)表示一個數(shù)為例原碼字節(jié)的最高位為符號位，“0”代表正數(shù)，“1”代表負(fù)數(shù)，其余7位為數(shù)值位。例如：[+10]原=00001010[-10]原=10001010

注意：原碼方式下“0”有兩種表示方法即：00000000，100000000反碼正數(shù)的反碼為其原碼本身，負(fù)數(shù)的反碼是將其原碼除符號位以外的各位取反。

例如：[+10]反=00001010[-10]反=11110101§1.2信息表示與存儲補(bǔ)碼在二進(jìn)制下，若兩個整數(shù)A和B同除以2余數(shù)相同，則稱A、B在以2為模時是相等的，A、B互為補(bǔ)數(shù)。計算機(jī)是以2為模對數(shù)值進(jìn)行加法計算的，引進(jìn)補(bǔ)碼可以把負(fù)數(shù)轉(zhuǎn)化為正數(shù)，變減法為加法。

X-Y=X+（Y的補(bǔ)碼）=X+（Y的反碼+1）例如：1100-1001=1100+（1110+1）=11011

二進(jìn)制求補(bǔ)碼的方法：正數(shù)的補(bǔ)碼為其原碼，負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼是在其反碼的最低位加1。例如：[+10]原=00001010[-10]原=10001010[+10]反=00001010[-10]反=11110101[+10]補(bǔ)=00001010[-10]補(bǔ)=11110110§1.2信息表示與存儲注意：8位二進(jìn)制數(shù)原碼、反碼、補(bǔ)碼表示的數(shù)值的范圍。原碼：-127--------1270有兩種表示法反碼：-127--------1270有兩種表示法補(bǔ)碼：-128--------1270只有一種表示法具體見書P13表1。32、定點(diǎn)數(shù)和浮點(diǎn)數(shù)定點(diǎn)數(shù)純小數(shù)表示法：小數(shù)點(diǎn)固定于符號位與數(shù)值部分之間。整數(shù)表示法：小數(shù)點(diǎn)固定在數(shù)值部分的最后面。在實(shí)際運(yùn)算過程中，通常要在定點(diǎn)數(shù)前要乘以一個比例因子?！?.2信息表示與存儲浮點(diǎn)數(shù)浮點(diǎn)數(shù)小數(shù)點(diǎn)是可以浮動的，可表示為：

N=M×2E

階碼E說明了小數(shù)點(diǎn)的位置。浮點(diǎn)數(shù)可以擴(kuò)大數(shù)的表示范圍，提高了數(shù)的精度。N的尾數(shù)N的階碼§1.2信息表示與存儲練習(xí)：1、求下列十進(jìn)制數(shù)的二進(jìn)制、八進(jìn)制、十六進(jìn)制數(shù)，寫出轉(zhuǎn)換過程。

19105。812577。1252、⑴求下列十進(jìn)制數(shù)的原碼、反碼、補(bǔ)碼。

-1320⑵采用補(bǔ)碼將20-13轉(zhuǎn)為加法并求出其結(jié)果。3、ASCII碼是什么？標(biāo)準(zhǔn)ASCII有何特點(diǎn)？上機(jī)任務(wù)：

1、熟悉鍵盤。

2、熟悉WIN98操作方法§1.3計算機(jī)硬件系統(tǒng)

定義：計算機(jī)硬件是計算機(jī)系統(tǒng)中看得見、摸得著的電子線路、原器件等。計算機(jī)系統(tǒng)由“硬件系統(tǒng)”和“軟件系統(tǒng)”組成。一、硬件系統(tǒng)的基本組成計算機(jī)硬件系統(tǒng)由5大部分組成：控制器、運(yùn)算器、存儲器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備。

5大部件之間傳遞3類信息：數(shù)據(jù)信息、地址信息、控制信息1、CPU（centralprocessingunit中央處理器單元）控制器：控制計算機(jī)指令的執(zhí)行（取指令、分析CPU指令、執(zhí)行指令運(yùn)算器：由ALU和若干寄存器組成，可進(jìn)行算術(shù)

運(yùn)算和邏輯運(yùn)算§1.3計算機(jī)硬件系統(tǒng)2、存儲器（memory）存儲器是計算機(jī)中用來存放程序和數(shù)據(jù)的器件。存儲器分內(nèi)存儲器（主存）和外存儲器（輔存），這里是指內(nèi)存儲器。通常將控制器、運(yùn)算器和內(nèi)存儲器合稱為主機(jī)。存儲器以一個字節(jié)（8個二進(jìn)制位，每個二進(jìn)制位可存放一個“0”或“1”）為“讀”或“寫”單位。⑴、信息單位

Ⅰ、BIT位：一個二進(jìn)制位，可存放一個“0”或“1”，是計算機(jī)存儲度量的最小單位。

Ⅱ、BYTE字節(jié)：由8個二進(jìn)制位組成，是信息存儲中最常用的基本單位。

Ⅲ、WORD字：字是字節(jié)的組合，通常由若干字節(jié)組成，視不同的機(jī)器而定。其他單位：KB1KB=1024BYTE=210BYTEMB1MB=1024KB=220BYTEGB1GB=1024MB=230BYTETB1TB=1024MB=240BYTE§1.3計算機(jī)硬件系統(tǒng)⑵存儲地址要對某個存儲單元進(jìn)行“讀”或“寫”，必須先找到該存儲單元（尋址），每個存儲單元有唯一的地址編號稱“單元地址”。計算機(jī)采用若干二進(jìn)制位對存儲器地址進(jìn)行編碼，如采用8（即采用8根地址線）位二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行編碼，則共可編碼28共計256個存儲單元，地址碼應(yīng)為0---255即00000000---11111111，10根地址線則可編碼1024個存儲空間，即1KB。⑶地址和容量的計算

Ⅰ、已知地址線的數(shù)目，求尋址空間的大小。例如：已知有地址線22根，求尋址空間。

222=22*220=4MBⅡ、已知起始地址、末地址、存儲空間中