計算機初步知識概述

計算機初步知識概述第1頁，共22頁，2023年，2月20日，星期四計算機初步知識1·1·2電子計算機的發(fā)展及其特點電子計算機的發(fā)展第一代電子計算機（1946~1957）第一代電子計算機主要采用電子管作為邏輯元件，用陰極射線管或延遲線作為主存儲器，主要使用機器語言，多用于數(shù)字計算。

1946年美國賓夕法尼亞大學制造了世界上第一臺電子數(shù)字計算機，取名為ENIAC（ElectronicNumericalIntegratorandCalculator）第二代電子計算機（1958~1964）主要采用晶體管作為邏輯元件。主存儲器采用磁芯存儲器，輔助存儲器開始采用磁盤，出現(xiàn)了FORTRAN、COBAL、ALGOL等程序設計語言和操作系統(tǒng)。第2頁，共22頁，2023年，2月20日，星期四計算機初步知識3第三代電子計算機（1965~1970）以集成電路作為基本的元器件。主存儲器開始采用半導體存儲器代替磁芯存儲器。，引進了多道程序、并行處理等技術，操作系統(tǒng)也日益成熟。第四代電子計算機（1970年以后）采用LSI作為計算機的基本功能部件，用高集成的半導體存儲芯片作為主存儲器。軟件方面發(fā)展了分布式操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫和知識庫系統(tǒng)。第四代電子計算機的另一重要分支就是產(chǎn)生了以LSI為基礎的微處理器和微型計算機。1971年，Intel公司推出四位微處理器4004，1973年有推出了八位微處理器8080。此后，微處理器不斷發(fā)展，先后又形成了16位、32位、64位的微處理器。第五代電子計算機即人工智能計算機。采用VLSI作為基本電子元件。它與前四代電子計算機的本質區(qū)別是：使計算機的主要功能從信息處理上升為知識處理，使計算機具有某些人的智能。第3頁，共22頁，2023年，2月20日，星期四各代計算機的比較計算機初步知識第4頁，共22頁，2023年，2月20日，星期四筆記本電腦臥式電腦立式電腦世界上第一臺PC計算機初步知識第5頁，共22頁，2023年，2月20日，星期四計算機初步知識電子計算機的特點運算速度快；計算精度高；存儲功能強；具有邏輯判斷能力；具有自行運行能力；電子計算機不僅能夠存儲數(shù)據(jù)，還能存儲程序。數(shù)值計算數(shù)據(jù)處理；過程控制；計算機輔助設計及輔助教學；1·1·3電子計算機的應用第6頁，共22頁，2023年，2月20日，星期四計算機初步知識

CAD（ComputerAidedDesign）；

CAI（ComputerAidedInstruction）；

CAM（ComputerAidedManufacture）；

CAT（ComputerAidedTest）；

CAE（ComputerAidedEngineer）；

CIMS（ComputerIntegratorManufactureSystem）5系統(tǒng)仿真；人工智能；計算機網(wǎng)絡與信息高速公路（1）計算機網(wǎng)絡指的是多個獨立的計算機系統(tǒng)之間通過通訊線路、專用電纜、微波衛(wèi)星、光導纖維等各種通訊介質進行數(shù)據(jù)、通訊、資源共享。它是計算機技術和通訊技術相融合的產(chǎn)物。（2）1993年美國正式推出“國家信息基礎設施”工程計劃（NationalInformationInfrastructure，簡稱NII計劃），亦稱之為信息高速公路（InformationHighway）。第7頁，共22頁，2023年，2月20日，星期四1·1·4我國的信息工程

1）“三金工程”：金橋、金關、金卡。金橋工程：國家公用經(jīng)濟信息通信網(wǎng)絡工程。為其他信息業(yè)務系統(tǒng)提供一個技術先進、經(jīng)濟合理的公用信息通道。

金關工程：將對海關、外貿(mào)和稅務管理等部門的業(yè)務專用網(wǎng)實行計算機聯(lián)網(wǎng)，以加強和完善外貿(mào)管理。是金橋工程的起步工程之一。（EDI，電子數(shù)據(jù)交換）金卡工程：即電子貨幣工程，是金融電子化和商業(yè)流通現(xiàn)代化的重要組成部分。其他“金”字工程—金稅、金企、金農(nóng)等。計算機初步知識第8頁，共22頁，2023年，2月20日，星期四計算機初步知識1·1·4電子計算機的分類根據(jù)對信息的表示形式及對信息的處理方式的不同，可分為：電子模擬計算機電子數(shù)字計算機根據(jù)其用途的不同，可分為：通用機GeneralPurposeComputer專用機SpecialPurposeComputer根據(jù)其規(guī)模的不同，又可分為：巨型機大、中型機小型機微型機第9頁，共22頁，2023年，2月20日，星期四微型計算機的發(fā)展階段與特點第10頁，共22頁，2023年，2月20日，星期四計算機初步知識§1—2計算機中信息的表示1·2·1進位記數(shù)制按進位的原則進行記數(shù)的數(shù)制，稱為進位記數(shù)制。人們最常用的是十進制。在計算機科學中，除了十進制外，還常用二進制、八進制和十六進制。十進制（DecimalSystem）十進制記數(shù)制中，是根據(jù)“逢十進一”的原則進行記數(shù)的。一個十進制數(shù)，它的數(shù)值是由0~9十個數(shù)碼來表示的。數(shù)碼所處位置不同，代表數(shù)的大小也不一樣。在進制記數(shù)制中，我們把各位數(shù)字為1時所代表的數(shù)值稱為該位的“位權”，而把該進位記數(shù)制所能使用的數(shù)碼的個數(shù)稱為該進位記數(shù)制的“基”?！拔粰唷焙汀盎笔沁M位記數(shù)制中的兩個要素。十進制數(shù)的位權是以十為底的冪。從“位權”的角度看，一個任意進制的數(shù)都可以用該數(shù)各個位上的數(shù)字與其相應位的位權乘積的多項式之和來表示。第11頁，共22頁，2023年，2月20日，星期四計算機初步知識二進制（BinarySystem）二進制是按“逢二進一”的原則進行記數(shù)的。二進制的基為2，也就是說它所使用的數(shù)碼為0、1，共二個；二進制的位權是以2為底的冪。八進制（OctaveSystem）八進制是按“逢八進一”的原則進行記數(shù)的。八進制的基為8，也就是說它所使用的數(shù)碼為0、1、2、3、4、5、6、7，共八個；八進制的位權是以8為底的冪。十六進制（HexadecimalSystem）十六進制是按“逢十六進一”的原則進行記數(shù)的。十六進制的基為16，也就是說它所使用的數(shù)碼為0、1、……、9、A、B、C、D、E、F，共十六個，其中，A、B、C、D、E、F分別代表值位十進制數(shù)中的10、11、12、13、14、15；十六進制的位權是以16為底的冪。通常我們都在數(shù)的后面加上（2）（8）（10）或（16）來指明該數(shù)是二進制、八進制、十進制或十六進制數(shù)。也可以用字母來表示這些數(shù)制，B—二進制，O—八進制，D—十進制，H—十六進制。通常十進制數(shù)的D或10可以省略不寫。第12頁，共22頁，2023年，2月20日，星期四1·2·2不同計數(shù)制的相互轉換（1）二、八、十六進制轉換為十進制數(shù)。二、八、十六進制轉換為十進制數(shù)，可簡單地按照上述多項式求和的方法進行計算。例如：計算機初步知識第13頁，共22頁，2023年，2月20日，星期四（2）十進制數(shù)轉換為二、八、十六進制將一個十進制數(shù)轉換為二、八、十六進制數(shù)，其整數(shù)部分和小數(shù)部分須分別遵守不同的規(guī)則：整數(shù)部分：除R取余，先余為低位，后余為高位（商為零停止）小數(shù)部分：乘R取整，先整為高位，后整為低位（小數(shù)為零或精度滿足停止）例：求(11)10＝(?)2211……11除以2商為5余數(shù)為1

(k0)

低

25……5除以2商為2余數(shù)為1

(k1)22……2除以2商為1余數(shù)為0

(k2)21……1除以2商為0余數(shù)為1

(k3)

高

0對整數(shù)部分反復用“除2取余”法，直至商為零，再將余數(shù)按先低后高的順序排列。最后結果(11)10＝(1011)2計算機初步知識第14頁，共22頁，2023年，2月20日，星期四例：求(0.625)10=(?)20.625×2=1.25……取整數(shù)1(k2)余0.25高

0.25×2=0.5……取整數(shù)0(k1)余0.50.5×2=1.0……取整數(shù)1(k0)余0,結束低最后結果為(0.625)10=(101)2例：把1234.56轉換成八進制

812340.56×8=4.48…取整4(k-1)高

8154…余2(k0)低

0.48×8=3.84…取整3(k-2)819…余2(k1)0.84×8=6.72…取整6(k-3)

82…余3(k2)0.72×8=5.76…取整5(k-4)

2…余2(k3)高

0.76×8=6.08…取整6(k-5)

低最后結果(1234.56)10=(2322.43656)8

滿足精度或為零時停止計算機初步知識第15頁，共22頁，2023年，2月20日，星期四(3)二進制與八進制、十六進制數(shù)間的轉換每位八進制數(shù)可以固定由3位二進制數(shù)表示(23);

每位十六進制數(shù)可以固定由4位二進制數(shù)表示(24);1>二進制->八進制以小數(shù)點為中心，每3位二進制數(shù)一組（不足三位的，則補“0”），分別轉換。

例：(010

110

111)2=(267)8

2672>八進制->二進制將每位八進制數(shù)展開為3位二進制數(shù)，去掉首尾的“0”即可。

例：(150.72)8=(001

101

000.111

010)2

15072十六進制的轉換與八進制類似。例：(1011

0111)2=(B7)16(5FAB)16=(0101

1111

1010

1011)2=(101111110101011)2第16頁，共22頁，2023年，2月20日，星期四計算機初步知識1·2·3計算機中的信息表示計算機處理的信息包括數(shù)字、字符、圖像、聲音。這些信息在計算機內(nèi)部是以二進制形式進行存儲和處理的。

二進制的優(yōu)點

用二進制表示一個數(shù)，所用的狀態(tài)量最少，硬件設備也最少。易于表示：二進制中只有“0”、“1”兩種狀態(tài)，能夠很容易地使用任何兩個物理穩(wěn)態(tài)加以表示。例如：電壓高低、開關的通斷等。

運算簡單：在二進制中，兩個整數(shù)“和”與“積”的運算規(guī)則只有三條：

加法0+0＝00+1＝＝1+0=11+1＝10乘法00＝001＝＝10＝011＝1易于邏輯運算：采用二進制后，可以方便進行邏輯運算。

1、0分別對應True、False。第17頁，共22頁，2023年，2月20日，星期四計算機初步知識信息單位位（bit）：位是計算機中的最小數(shù)據(jù)單位。在計算機中采用具有兩種穩(wěn)定狀態(tài)的電子器件表示“0”和“1”，每個電子器件就代表了二進制中的一位。若干電子器件的組合就可以表示一個二進制數(shù)。字節(jié)（Byte）：通常將8位二進制位稱為一個字節(jié)。字節(jié)是信息的基本單位。通常，在計算機中，除了這兩個基本信息單位外，還有其它的信息單位：

1KB=210Byte=1024Byte1MB=210KB=1024KB1G=1024M通常我們的源程序以KB為單位，計算機的內(nèi)存以M為單位，外存（硬盤容量以G為單位。例如：某計算機的配置為64M內(nèi)存，3.2G硬盤。第18頁，共22頁，2023年，2月20日，星期四計算機初步知識第19頁，共22頁，2023年，2月20日，星期四計算機初步知識（2）機器數(shù)二進制數(shù)在計算機中的表示形式稱為機器數(shù)。在計算機中，對于某一特定的機型，存放一個機器數(shù)所使用的電子器件的基本位數(shù)是固定的，因此，我們通常把這種具有固定長度的二進制串稱為字，這個固定的長度二進制串的位數(shù)稱為字長。

計算機的字長是計算機性能的重要標志。微型計算機中8086、80286為16位386、486為32位，Pentium為64位。機器數(shù)具有重要的特點：機器數(shù)的位數(shù)是固定的，能表示的數(shù)值范圍受到位數(shù)的限制。計算機中有無符號數(shù)和有符號數(shù)之分。對于有符號數(shù)，通常用數(shù)的最高位（左邊第一位）作為符號位，“0”表示正數(shù)、“1”表示負數(shù)。而無符號數(shù)所有位用于表示數(shù)的大小。比如：對于8位計算機，無符號數(shù)所能表示的范圍為0～255(28-1),而有符號數(shù)則為（-127～＋127）。第20頁，共22頁，2023年，2月20日，星期四計算機初步知識計算機中小數(shù)點的位置由于為了節(jié)省空間，一般為隱含的。其隱含的位置可以是固定的，也可以是可變的。前者稱為定點數(shù)后者稱為浮點數(shù)。在計算機系統(tǒng)中，通常用定點數(shù)表示