chp1計算機系統(tǒng)基礎知識

計算機文化基礎盧雪峰聯(lián)系電話/p>

E－mail：xuefenglu@學習方法：課堂講授＋課下自學＋上機實踐課堂要求：

按時上課，上機，不允許遲到、早退課前預習，課后復習，課后自學考試方式：平時成績占30%

期末成績占70%

平時成績中考勤10%，上機20%

上機部分。word，

excel，powerpoint三部分要求驗證性實驗以文件形式發(fā)到郵箱。

大綱計算機系統(tǒng)知識計算機硬件和軟件計算機常用軟件多媒體技術基礎計算機網(wǎng)絡基礎知識數(shù)據(jù)庫基礎計算機系統(tǒng)基礎知識計算機與信息社會信息在計算機內的表示計算機系統(tǒng)概述

熟悉計算機的發(fā)展和應用，認識計算機中的數(shù)據(jù)表示方法，了解計算機系統(tǒng)組成及工作原理。計算機與信息社會學習領域學習情境學習目標計算機系統(tǒng)基礎知識初步認識計算機學習內容●計算機的發(fā)展與分類●計算機在信息社會中的作用●計算機中數(shù)據(jù)的表示方法●計算機系統(tǒng)的組成及工作原理●計算機文化基礎課程學習目的和內容學習任務1.1.1回顧計算機的發(fā)展歷史任務目標

了解計算機的歷史發(fā)展進程，并能充分認識每一個歷史進程中計算機技術的發(fā)展特征。任務描述1、回顧計算機的發(fā)展歷史。2、深刻體會計算機發(fā)展的各個階段中的電子技術發(fā)展對計算機發(fā)展的影響。3、認識計算機發(fā)展趨勢。計算機？

程序信息存儲數(shù)據(jù)處理數(shù)值計算過程控制數(shù)據(jù)傳輸電子設備＋建立圖靈機模型，奠定了計算機理論基礎提出圖靈測試理論，闡述機器智能的基本概念基于馮諾依曼思想設計的計算機硬件核心由五部分組成采用二進制程序存儲阿蘭·圖靈馮·諾依曼任務實現(xiàn)1946.02（ENIAC）國際公認的第一臺計算機美國賓夕法尼亞大學莫克萊和埃克5000次加法/秒體重80噸占地170M218000只電子管15000個繼電器耗電140KW第一代：電子管第二代：晶體管第三代：中小規(guī)模集成電路、計算機的發(fā)展第四代：大規(guī)模集成電路、超大規(guī)模集成電路新一代計算機：智能計算機電子管計算機IBM709集成電路計算機IBM360計算機的發(fā)展趨勢巨型化

微型化

網(wǎng)絡化

智能化

多媒體化

學習提示縱觀電子計算機發(fā)展經歷的四個階段，也就是電子技術發(fā)展的四個階段，從中可以明顯看出，這實際就是電子元器件的發(fā)展史，向著高效能、低消耗、高精度、高穩(wěn)定和智能化的方向發(fā)展。任務目標任務描述認識一下有什么樣的計算機。認識目前我們生活和工作中常見的計算機。工作任務1.1.2計算機的分類電子模擬式計算機電子數(shù)字式計算機電子混合式計算機按工作原理按用途分類通用計算機專用計算機注：專用計算機成本與使用量有關任務實現(xiàn)巨型機：軍事、空間技術、大型工業(yè)小巨型機：工程計算、科學計算、大型商業(yè)大型主機：客戶機終端、大型銀行、高校院所按照IEEE標準分類工作站：圖形圖像處理、計算輔助設計超級小型機：工業(yè)控制、企業(yè)管理、局域網(wǎng)服務器個人計算機

個人臺式計算機個人計算機分類多媒體計算機筆記本計算機

掌上型計算機學習提示目前，計算機的種類非常多，除了上面提到的，在日常生活中我們也常接觸到一些計算機，如：智能手機、家用電器、ATM取款機、自動售貨機、超市購物POS機等。學習單元1.1.3信息技術與信息處理單元目標通過對信息技術與計算機文化的基本概念和內涵的學習，能充分認識計算機技術在信息技術中的核心地位。工作任務

信息技術任務目標能通過幾個信息技術滲透日常生活的例子，達到理解信息和信息技術的基本內涵、理解信息和數(shù)據(jù)之間的關系，并能充分認識信息的基本特征。任務描述

1、學習什么是信息和信息技術。

2、通過幾個信息技術滲透日常生活的例子，認識信息技術對人類社會帶來的重要影響。任務實現(xiàn)

信息是經過加工并對人類社會實踐和生產經營活動產生決策影響的數(shù)據(jù)。信息的概念

數(shù)據(jù)是存儲在某種載體上可以識別的物理符號，數(shù)據(jù)是信息的載體。

信息技術(InformationTechnology，簡稱IT)是指人們獲取、存儲、傳遞、處理、開發(fā)和利用信息資源的相關技術。信息技術的概念速度快、精度高強大的記憶能力信息傳輸能力強信息處理的特點信息技術內容信息基礎技術信息系統(tǒng)技術友善的使用方式豐富的信息輸出形式信息處理系統(tǒng)信息技術信息應用技術

信息技術是一把雙刃劍，它一方面給人們帶來極大的便利，另一方面也帶來了一系列的社會問題。

要善于網(wǎng)上學習

不瀏覽不良信息要誠實友好交流不污辱欺詐他人要增強自護意識不隨意約會網(wǎng)友要維護網(wǎng)絡安全不破壞網(wǎng)絡秩序要益于身心健康不沉溺虛擬時空

全國青少年網(wǎng)絡文明公約學習提示信息技術在我國發(fā)展迅猛，目前已經成為推動國民經濟的重要力量。我國于1998年組建了信息產業(yè)部（/），主要負責研究擬定國家信息產業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略、方針政策和總體規(guī)劃，振興電子信息產品制造業(yè)、通信業(yè)和軟件業(yè)，推進國民經濟與社會服務信息化等。工作任務1.1.4計算機在信息社會中的應用

任務目標

通過了解計算機的應用領域，能充分認識計算機所具有的功能特點。任務描述

熟悉計算機的應用領域，從中感受計算機對我們人類帶來的巨大影響。任務實現(xiàn)工商業(yè)科研教育政府激光醫(yī)藥衛(wèi)生休閑娛樂應用行業(yè)

科學研究和科學計算信息傳輸、處理、加工自動化控制計算機輔助設計（CAD）計算機輔助制造（CAM）計算機輔助教學（CAI）人工智能電子商務和電子政府辦公自動化計算機網(wǎng)絡應用領域

單主機計算分布式客戶機/服務器計算網(wǎng)絡計算課后檢索時下“BT下載”、“云計算”等術語的概念計算技術的發(fā)展學習提示隨著計算機技術的不斷發(fā)展，計算機的應用越來越廣泛，應用水平也越來越高，目前已滲透到人類活動的各個領域，改變著人們傳統(tǒng)的工作和生活方式。通過自己和周邊的實例已經不難發(fā)現(xiàn)，很多事情已離不開計算機了。工作任務1.1.5認識計算機文化的內涵任務目標

認識計算機文化的內涵。任務描述

研讀教材相關內容，理解計算機文化的內涵，以及計算機文化和信息文化之間的區(qū)別與聯(lián)系。

任務實現(xiàn)以計算機為核心，集網(wǎng)絡文化、信息文化、多媒體文化為一體，并對社會生活和人類行為產生廣泛、深遠影響的新型文化。計算機文化認識到何時需要信息，并能檢索、評估且有效利用所需信息的綜合能力。信息文化的定義學習提示計算機文化是一種嶄新的文化形態(tài)，代表一個新的時代文化。它加快了人類社會前進的步伐，其所產生的思想觀念、所帶來的物質基礎條件以及計算機文化教育的普及都有利于人類社會的進步、發(fā)展。計算機文化來源于計算機技術，而正是由于后者的發(fā)展，推動了計算機文化的產生和發(fā)展；而計算機文化的普及，又反過來促進了計算機技術的進步。1、通過對計算機的發(fā)展、應用、分類和特點等方面的學習，能充分認識到使用計算機對人類社會的各個方面帶來的巨大影響。

2、認識計算機中的數(shù)據(jù)表示方法，具備各種進制（二進制/八進制/十六進制/十進制）之間的轉換能力。3、能夠完成二進制數(shù)的算術運算和邏輯運算。學習單元1.2信息在計算機中的表示

單元目標工作任務1.2.1

認識計算機中的數(shù)據(jù)表示方法任務目標

能認識計算機中數(shù)據(jù)的表示方法，熟悉ASCII碼表；具備借助二、十、十六進制之間的換算方法完成不同進制之間的轉換；能利用二進制數(shù)據(jù)的算術運算和邏輯運算的方法完成二進制數(shù)據(jù)的算術運算和邏輯運算。任務描述

1、熟悉計算機內部數(shù)據(jù)的表示方法。

2、二、八、十、十六進制數(shù)之間的相互轉換。

3、二進制數(shù)據(jù)的算術運算和邏輯運算。

按進位的原則進行計數(shù)逢N進1

采用位權表示法進制定義：二進制的含義逢二進一計算機是由電子元、器件構成的，二進制最容易實現(xiàn)，開與關、有與無、高與低二進制的運算規(guī)則簡單用二進制容易實現(xiàn)邏輯運算，計算機不僅需要算術運算功能,還應具備邏輯運算功能0+0=00×0=00+1=10×1=01+0=11×0=01+1=101×1=1十進制二進制八進制十六進制十進制二進制八進制十六進制0123456780110111001011101111000012345671001234567891011121314151617100110101011110011011110111110000100011112131415161720219ABCDEF1011常用進制的對應關系用括號將數(shù)括起來，右邊用角碼標明基數(shù)。如：(5621)10、(10111)2、(716)8、(A5B)16

用字母D、O、B、H分別代表十進制、八進制、二進制和十六進制。如：5621D、10111B、716O、A5BH不同進制的書寫方法十進制數(shù)非十進制數(shù)非十進制數(shù)十進制數(shù)二、八、十六進制之間的轉換進制轉換

實例1:把二進制數(shù)1001111轉換為十進制數(shù)。

(1001111)2=1×26+0×25+0×24+1×23+1×22+1×21+1×20=(79)10非十進制數(shù)十進制數(shù)①按權展開法：

實例2：把二進制數(shù)0.1101轉換為十進制數(shù)。

(0.1101)2

＝1×2-1＋1×2-2＋0×2-3＋1×2-4

＝(0.8125)10

實例3：將八進制數(shù)(207.4)8和十六進制數(shù)(A10B.8)16轉換為十進制數(shù)。

(207.4)8=2×82+0×81＋7×80+4×8-1=(135.8)10

(A10B.8)16=10×163+1×162+0×161+11×160

+8×16-1=(41227.5)10十進制整數(shù)非十進制整數(shù)②除基取余法：實例4：把十進制數(shù)187轉換為二進制數(shù)。

2187

余數(shù)

2931246122302111

余數(shù)5122121001自下而上逆序排列結果為：(187)10

＝(10111011)2

十進制小數(shù)非十進制小數(shù)③乘基取整法：實例5：把十進制數(shù)0.8125轉換為二進制數(shù)。

0.8125整數(shù)

×2

1.62501

0.6250

×

2

11.2500

0.2500

整數(shù)×20.50000×21.00001小數(shù)為0結果為：(0.8125)10=(0.1101)2

二進制十六進制

二進制八進制二、八與十六進制之間的轉換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二進制數(shù)八、十六進制數(shù)④合成法：

實例6：將二進制數(shù)1101101110.110101轉換為八進制數(shù)。

(001

101

101

110.110

101)2

1556.65=(1556.65)8

實例7：將二進制數(shù)1101101110.110101轉換為十六進制數(shù)。

(0011

0110

1110.1101

0100)2

36E.D4=(36E.D4)16八、十六進制數(shù)二進制數(shù)⑤分解法：實例8：(C

5

B)16

110001011011=(110001011011)2八進制數(shù)十六進制數(shù)⑥過渡法：

實例9：將八進制數(shù)(6133)8轉換為十六進制數(shù)。

分解法

合成法

(6133)8=(110001011011)2=(C5B)16二進制的運算規(guī)則加法規(guī)則：

0+0=0 0+1=1 1+0=1 1+1=10減法規(guī)則：

0-0=0 10-1=1 1-0=1 1-1=0乘法規(guī)則：

0×0=0 0×1=0 1×0=01×1=1除法規(guī)則：

0/1=0 1/1=1算術運算邏輯與運算（AND）：

0∧0=0 0∧1=0 1∧0=0 1∧1=1邏輯或運算（OR）：

0∨0=0 0∨1=1 1∨0=1 1∨1=1邏輯非運算（NOT）：

~0=1 ~1=0邏輯異或運算（XOR）：

0⊕0=0 0⊕1=1 1⊕0=1 1⊕1=0邏輯運算任務實現(xiàn)……位字，字長字節(jié)（8位）位（bit）：存放0或1的二進制數(shù)，最小單位。字節(jié)（Byte）：由0、1組成的一個八位的二進制數(shù)，即

1Byte＝8bit（1B＝8b）

字節(jié)單位非常小，為了描述大量數(shù)據(jù)，定義了KB（千字節(jié)）、MB（兆字節(jié)）、GB（吉字節(jié)）、TB（太字節(jié)）、PB（拍字節(jié)）的概念。

位與字節(jié)1KB=210B=1024B

1MB=210KB=220B=1024×1024B1GB=210MB=230B=1024×1024×1024B1TB=210GB=240B=1024×1024×1024×1024B1PB=210TB=250B=1024×1024×1024×1024×1024B常用信息單位的換算硬盤和軟件廠家的矛盾說一個字由一個字節(jié)或若干個字節(jié)組成。字的長度就是字長。字長是計算機運行速度的指標。8位機、16位機、32位機、64位機字（Word）學習提示在做二、十、十六進制之間的換算時，關鍵是記住換算的方法，這會為今后的進一步學習打下基礎。當然，你也可以不必自己換算，而是使用Windows“附件”提供的科學型計算器進行不同進制之間的轉換，非常方便。同時，再想一想計算器是怎樣完成轉換任務的，是不是也用了我們介紹的這些方法?？傊?，用它來幫助我們驗算自己轉換是否正確也是有益的。另外，學習二進制數(shù)據(jù)的算術運算要注意和十進制數(shù)據(jù)的算術運算之間的區(qū)別。工作任務1.2.2

數(shù)值信息在計算機內的表示

任務目標

了解機器數(shù)的含義；掌握原碼、反碼、補碼和移碼的含義及轉換方法；了解定點數(shù)與浮點數(shù)在計算機內的表示方法。任務描述

1、熟悉數(shù)據(jù)的原碼、反碼、補碼和移碼表示方法。

2、原碼、反碼、補碼和移碼之間的相互轉換。

3、定點數(shù)與浮點數(shù)的表示。計算機編碼BCD碼（余三碼/8421碼）國標碼（7445）ASCII碼漢字編碼字符編碼二進制編碼的十進制數(shù)編碼和數(shù)制數(shù)據(jù)在計算機中的表示方式即：+7701001101機器數(shù)01001101+77

符號位真值機器數(shù)/真值編碼和數(shù)制數(shù)值型信息的表示與編碼1．原碼正數(shù)：符號位為0，其他位按一般的方法表示數(shù)的絕對值負數(shù)：符號位為1，其他位按一般的方法表示數(shù)的絕對值2.反碼正數(shù)：與原碼相同負數(shù)：原碼除符號位外的各位按位取反3.補碼正數(shù)：與原碼相同負數(shù)：反碼在其最低位加1101100101100110110110011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編碼和數(shù)制00110011移碼移碼和補碼符號位相反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編碼和數(shù)制3130242322

0如：0.27E-2→+0.27*10-2浮點數(shù)階符階碼數(shù)符尾數(shù)階碼部分尾數(shù)部分

……

數(shù)據(jù)在計算機中的表示方式編碼和數(shù)制工作任務1.2.3

非數(shù)值信息在計算機內的表示

任務目標

了解西文信息在計算機內的表示；了解中文信息在計算機內的表示；了解漢字字符的其他編碼。任務描述

1、掌握ASCII代碼含義

2、漢字的編碼方式。西文信息的表示與編碼1.字符編碼(ASCII碼)用一個字節(jié)中的低7位(最高位為0)來表示128個不同的字符，包括鍵盤上可敲入并顯示和打印的95個字符(包括大、小寫各26個英文字母，0～9共10個數(shù)字，還有33個通用運算符和標點符號等)及33個控制代碼。

字符的ASCII編碼r01000001A

校驗位如果最高位為0，表示是西文字符；如果最高位為1，表示中文編碼。中文信息的表示與編碼漢字的字形碼漢字的內碼

漢字的輸入碼漢字輸入碼也稱外碼，是專門用來向計算機輸入漢字的編碼。例如，全拼編碼、五筆字型碼。目前使用最廣泛的一種國標碼是GB2312―80。在漢字系統(tǒng)中，一般采用點陣來表示字形。如256×256點陣表示漢字。了解計算機系統(tǒng)組成了解計算機硬件和軟件了解計算機工作原理了解計算機系統(tǒng)的主要指標學習單元1.3

計算機系統(tǒng)概述

單元目標硬件系統(tǒng)（設備）軟件系統(tǒng)（程序、文檔）計算機系統(tǒng)計算機系統(tǒng)組成沒有安裝任何軟件的計算機稱為裸機

任務實現(xiàn)打印機顯示器顯示屏/屏幕CD驅動器游戲桿鼠標鍵盤控制臺單元軟盤驅動器揚聲器計算機硬件(外觀)系統(tǒng)軟件裸機應用軟件人人人任務實現(xiàn)計算機系統(tǒng)層次結構

……計算機軟件系統(tǒng)組成服務程序語言處理程序數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)操作系統(tǒng)用戶程序應用程序系統(tǒng)軟件應用軟件當我們需要計算機完成某項任務的時候，首先要將任務分解為若干各基本操作的集合，計算機所要執(zhí)行的基本操作命令就是指令。指令是對計算機進行程序控制的最小單元，是一種采用二進制表示的命令語言。一條指令通常由兩個部分組成，即操作碼和操作數(shù)。操作碼操作數(shù)計算機的工作原理1.2.2