(7.6.2)-第1章 計算機基礎知識

大學計算機1教材：1、大學計算機王利娥、張?zhí)m芳主編廣西師范大學出版社2、大學計算機實例教程王利娥、覃章榮主編輔助參考書：1、大學計算機-計算與信息素養(yǎng)戰(zhàn)德臣等編高等教育出版社

2、大學計算機基礎姚怡等機械工業(yè)出版社2023/11/272課程內容框架（選OFFICE模塊）模塊一：計算機基本知識（32學時）工作原理；發(fā)展與分類、應用與新技術；計算機的信息表示(漢字、數字、英文字符等)互聯網及其應用、網絡安全計算思維、算法與數據結構計算機系統(tǒng)組成、操作系統(tǒng)的基本操作使用模塊二：office2016辦公自動軟件使用(36學時)

文字處理與word2016使用電子表格與excel2016的使用

演示文稿與powerpoint2016的使用教材：1、大學計算機王利娥、張?zhí)m芳主編廣西師范大學出版社2、大學計算機實例教程王利娥、覃章榮主編輔助參考書：1、大學計算機-計算與信息素養(yǎng)戰(zhàn)德臣等編高等教育出版社

2、大學計算機基礎姚怡等機械工業(yè)出版社2023/11/273課程內容框架（選程序設計模塊）模塊一：計算機基本知識（20學時）工作原理；發(fā)展與分類、應用與新技術；計算機的信息表示(漢字、數字、英文字符等)互聯網及其應用、網絡安全計算思維、算法與數據結構計算機系統(tǒng)組成、操作系統(tǒng)的基本操作使用模塊三：程序設計基礎與Python語言(48學時)

Python的安裝與語法規(guī)范；Python的基本數據類型

Python的數據類型：列表、元組、字典和集合程序控制結構面向對象程序設計、類的繼承、多態(tài)2023/11/274課程考核與管理課程考試：必須參加學校的期末考試，成績合格者方可取得該門課學分和畢業(yè)證！考試方式:為機器在線考試（理論題+操作題）。成績總評：期末考試（60%）+平時成績（40%）*平時成績包括：課堂教學到課率（10%）+課堂練習完成情況（40%）+office2016大作業(yè)完成情況（50%）課程管理：平時測試成績計入總評成績中。每次要求提交的課堂練習必須提交，否則算缺課處理。2023/11/275上課方式與要求上課方式：課堂教學與在線學習同向而行。在線學習通過智慧樹（）平臺，自主觀看視頻和完成在線練習。學習要求：1、按老師布置和要求，跟隨教學進度學習。2、在智慧樹平臺上，根據老師布置進度，自行觀看視頻進行練習。

說明：智慧樹平臺學習方法：在手機上登錄“知到”APP或在電腦上登錄智慧樹網站,進入“大學計算機基礎（學分課）”，觀看微課視頻。模塊一計算機基礎知識（一）第一節(jié)計算機概述何為計算機？計算機是在程序的控制下，自動而高效地完成信息處理的電子設備。臺式機計算機輸出結果輸入面包機面包面粉榨汁機果汁水果程序工作方式：工作原理：逐條執(zhí)行程序指令,直至結束.存儲程序，程序控制采用“程序控制工作方式”，只要輸入不同的程序，就可以讓計算機做不同的工作。確定了計算機由運算器、存儲器、控制器、輸入設備和輸出設備五大基本部件組成以及它們之間的相互聯系。采用二進制形式的0、1代碼串表示數據和指令。馮·諾依曼設計思想的三個特點:存儲程序，程序控制

程序指令內存條

CPU處理器一、計算機的工作原理1011000000000111000101011110100指令1指令2指令3指令4馮.諾伊曼美籍匈牙利科學家.1910-1950早期計算工具繩結算籌算盤二、計算機的產生與發(fā)展法國科學家帕斯卡英國科學家查爾斯.巴貝奇美國科學家霍華德·艾肯1822年，發(fā)明了差分機1944年，發(fā)明MarkI電磁式計算機1642年發(fā)明了第一部機械式計算器奧古斯特。愛達格雷絲.霍波發(fā)展過程ENIAC(電子數字積分計算機)世界上第一臺計算機ENIAC(1946年，美國)占地167m2

體重27噸17468只電子管功耗140KW5000次加法/秒按組成元件劃分,分為四代：階段年份物理器件軟件特征應用范圍運算速度(次/S)主要特點第一代1946-1957電子管機器語言、匯編語言科學計算幾千--幾萬體積大、耗電大、可靠性差、價格昂貴、維修復雜第二代1958-1964晶體管高級語言科學計算、數據處理、工業(yè)控制幾萬--幾十萬體積較小、重量輕、耗電小、可靠性較高第三代1965-1971小規(guī)模集成電路操作系統(tǒng)科學計算、數據處理、工業(yè)控制、文字處理、圖形處理幾十萬--幾百萬小型化、耗電少、可靠性高第四代1972至今大規(guī)模集成電路數據庫網絡等各個領域幾百萬--百億微型化、耗電極少、可靠性很高三、計算機的分代2023/11/2714第一代：電子管時代（1946－1957）代表：ENIAC

運算速度：5千－4萬（次/秒）

用途：科學計算和軍事方面。電子三極管電子二極管

電子管之父：李·德弗雷斯特三、計算機的分代2023/11/2715第二代：晶體管時代（1958－1964）代表：IBM1403機運算速度：幾十萬－百萬（次/秒）用途：擴展到數據處理和事物管理。

晶體管之父：威廉?肖克利三、計算機的分代2023/11/2716第三代：中小規(guī)模集成電路時代（1965－1971）代表：IBM360機運算速度：百萬－幾百萬（次/秒）用途：科學計算、工業(yè)控制、數據處理等1964年4月7日，世界上第一個采用集成電路的通用計算機系列IBM360系統(tǒng)研制成功!三、計算機的分代2023/11/2717第四代：大或超大規(guī)模集成電路（1972－至今）代表：IBM370系列，以及PC機運算速度：幾百萬－幾億（次/秒）

用途：擴展到所有的行業(yè)和部門進一步集成大/超大規(guī)模集成電路集成晶體管數目約5500萬個

中小規(guī)模集成電路三、計算機的分代我國計算機的發(fā)展歷程1958年，中科院計算所研制成功我國第一臺小型電子管通用計算機103機(八一型),標志著我國第一臺電子計算機的誕生。1965年，中科院計算所研制成功第一臺大型晶體管計算機109乙，之后推出109丙機，該機為兩彈試驗中發(fā)揮了重要作用；1974年，清華大學等單位聯合設計、研制成功采用集成電路的DJS-130小型計算機，運算速度達每秒100萬次；1983年，國防科技大學研制成功運算速度每秒上億次的銀河-I巨型機，這是我國高速計算機研制的一個重要里程碑；1985年，電子工業(yè)部計算機管理局研制成功與IBMPC機兼容的長城0520CH微機。1992年，國防科技大學研究出銀河-II通用并行巨型機，其向量中央處理機是采用中小規(guī)模集成電路自行設計的，總體上達到80年代中后期國際先進水平。它主要用于中期天氣預報；1993年，研制成功曙光一號全對稱共享存儲多處理機，這是國內首次以基于超大規(guī)模集成電路的通用微處理器芯片和標準UNIX操作系統(tǒng)設計開發(fā)的并行計算機；華羅庚教授是我國計算機技術的奠基人和最主要的開拓者之一。華羅庚教授和我國第一個計算機研制小組1956年春，國家制定了發(fā)展我國科學的12年遠景規(guī)劃，把開創(chuàng)我國的計算機技術事業(yè)等項目列為四大緊急措施之一?；_庚教授任計算機技術規(guī)劃組組長。201、按計算機用途劃分四、計算機大家族家譜（分類）專用計算機：是指專為解決某一特定問題而設計制造的電子計算機。一般擁有固定的存儲程序。筆記本通用計算機：指各行業(yè)、各種工作環(huán)境都能使用的計算機。2、按計算機規(guī)模與性能劃分巨型機（超級計算機）大型機中型機小型機微機（PC機）每秒一萬億（=10^12）次截止2021.6我國超級計算機安裝了40960個中國自主研發(fā)的“申威26010”眾核處理器芯片2023/11/2723

特點：使用微處理器，體積小，重量輕，可靠性高，使用靈活方便。用途：最為廣泛。臺式機筆記本掌上電腦上網本微機五、計算機的應用領域科學計算實時控制數據處理計算機輔助設計（CAD）、輔助制造（CAM）、輔助教學（CAI）文字處理和辦公自動化人工智能計算機網絡應用早期的計算機主要用于科學計算。科學計算仍然是一個重要應用。如高能物理、工程設計、地震預測、氣象預報、航天技術等。五、計算機的應用領域科學計算實時控制數據處理計算機輔助設計（CAD）、輔助制造（CAM）、輔助教學（CAI）文字處理和辦公自動化人工智能計算機網絡應用北京航天控制中心在實時監(jiān)控嫦娥一號的發(fā)射情況五、計算機的應用領域科學計算實時控制數據處理計算機輔助設計（CAD）、輔助制造（CAM）、輔助教學（CAI）文字處理和辦公自動化人工智能計算機網絡應用數據處理是用計算機處理生產活動，對在科研活動中獲得的大量數據進行轉換、分類、存儲、傳送、生成報表等。五、計算機的應用領域科學計算實時控制數據處理計算機輔助設計（CAD）、輔助制造（CAM）、輔助教學（CAI）文字處理和辦公自動化人工智能計算機網絡應用五、計算機的應用領域科學計算實時控制數據處理計算機輔助設計（CAD）、輔助制造（CAM）、輔助教學（CAI）文字處理和辦公自動化人工智能計算機網絡應用五、計算機的應用領域科學計算實時控制數據處理計算機輔助設計（CAD）、輔助制造（CAM）、輔助教學（CAI）文字處理和辦公自動化人工智能計算機網絡應用五、計算機的應用領域科學計算實時控制數據處理計算機輔助設計（CAD）、輔助制造（CAM）、輔助教學（CAI）文字處理和辦公自動化人工智能網絡應用六、計算機的發(fā)展趨勢發(fā)展高速度、大存儲量和強功能的巨型計算機。這是核反應堆等尖端科學的需要，也是使計算機具有類似人腦的學習和復雜推理的功能所必需的。巨型機的發(fā)展集中體現了計算機科學技術的發(fā)展水平。巨型化讓計算機具有模擬人的感覺和思維過程的能力。智能計算機具有解決問題和邏輯推理的功能，知識處理和知識庫管理的功能等等。智能化充分利用計算機的寶貴資源并擴大計算機的使用范圍，為用戶提供方便、及時、可靠、廣泛、靈活的信息服務。網絡化微型化進一步提高集成度，利用高性能的超大規(guī)模集成電路研制質量更加可靠、性能更加優(yōu)良、價格更加低廉、整機更加小巧的微型計算機。第二節(jié)計算機中的信息表示任何信息由計算機處理必經過數字化（0和1組成的二進制代碼串）1、計算機能處理什么樣的信息？聲音文字圖像影視資料數字數字化加工處理計算機0、1代碼結果輸入2023/11/2734技術實現簡單。計算機的組成電器通常有兩種狀態(tài)，開關的接通和斷開，正好可表示“0”、“1”。運算規(guī)則簡單，兩個二進制數的和、積運算組合簡單。適合邏輯運算，二進制只有兩個數碼，和邏輯代數中的“真”“假”相吻合。易于進行轉換，二進制和十進制數轉換簡單。那二進制是咋回事??？數值5在計算機中怎么表示成二進制的形式啊？2、計算機為什么要采用二進制？3、信息在計算機中如何進行編碼表示？十進位計數制（日常中使用）使用0,1,2,3,4,5,6,7,8,9十個數碼表示數基數：某計數制中數碼的個數,十進制為10進位規(guī)則：逢十進一多項式展開示例其中，101

,100

,

10－1

,

10－2分別稱為權值，它是以基數為底、位號為冪所構成的指數。(85.12)10

=8×1015×1001×10－12×10－2+++數值型數據在計算機中的編碼規(guī)則：按進制之間的轉換。不同類型的信息，編碼規(guī)則不一樣。0位號：-2-112023/11/2736二進制：組成數碼：0，1，基數2，逢二進一。八進制：組成數碼：0,1,2,3,4,5,6,7,基數8，逢八進一。十六進制數：組成數碼：0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F,基數16，逢十六進一。其他進位計數制思考題：下列數據中，有可能是八進制數的是：

A.408B.677C.659D.802十進制轉化為二進制例如：(75)10=(???)2方法：逐項除2取余逆排列（只考慮整數）答案：(75)10=（1001011）275237211821902241002220112023/11/2738方法：按權值展開成多項式相加（1001011）2=（?）10

二進制轉換成十進制1×260×25+0×24+1×20+1×21+1×23+642=+8+1+=75（1001011）2

=

十進制轉換成八進制157819852830例：(157)10=(???)8答案：(157)10=(235)8十進制

八進制方法（整數）：依次除8取余逆排列2

十進制轉換成十六進制十進制

十六進制方法（整數）：數依次除16取余逆排列6571641161216902例：(657)10=(???)16答案：(657)10=(291)16總結：十進制整數轉換為N進位制數：除N取余逆排序。

八進制轉換成十進制例：(517)8=(335)10八進制

十進制方法：按多項式展開求和(517)8

=5×821×81=(320+8+7)10+=(335)107×80+？？在八進制中，基數為8，以上的82

,81

,

80

為權值。

十六進制轉換成十進制例：(8CF)16=(2255)10十六進制

十進制方法：按多項式展開求和(8CF)16

=8×16212×161=(2048+192+15)10+=(2255)1015×160+？？十六進制十進制ABCDEF101112131415注意：十六進制在轉換為十進制時，應在多項式中把A-F數碼替換為對應數值（參考右表）。

二進制轉換成八進制例：(11101010110.10001)2=(3526.42)8二進制

八進制方法：三位一并法？？011101010110.100010二進制數000001010011100101110111八進制數01234567整數部分不足三位高位補零352642小數部分：不足三位，低位補零.具體的說，對于一個帶小數位數的二進制數轉換成八進制數方法：以小數點為基點，向左右兩個方將每三位二進制數并為一組，不足三位在最左或最右邊補0。然后將每一組二進制數用八進制表示，即可得到結果。

八進制轉換成二進制例：(4631.25)2=(100110011001.010101)8八進制

二進制方法：一分為三法？？1004615.23110011010001101.二進制數000001010011100101110111八進制數01234567

二進制轉換成十六進制例：(11010110101.11001101001)2=()16二進制

十六進制方法：四位一并法？？011010110101.110011010010二進制數

000000010010001101000101

0110011110001001101010111100110111101111十六進制數

012

345

6789ABCDEF整數部分不足三位高位補零6B5D2小數部分：不足三位，低位補零.C6B5.CD2字符型數據在計算機中的表示英文字符在計算機內的編碼規(guī)則使用ASCII編碼

ASCII碼即美國標準信息交換碼，用7位0、1代碼串來編碼。所有英文字符的編碼可在ASCII碼表中找到。7位ASCII碼表共有128個字符，其中：32個通用符號34個動作控制符0-910個數碼52個大小寫英文D的ASCII編碼：1000100480111BELETB’7GWgw1000BSCAN（8HXhx1001HTEM）9IYiy1010LFSUB*：JZjz1011VTESC+；K[k{1100FFFS，<L\l|1101CRGS–=M]m}1110SORS.>N↑n~1111SIVS/？O↓oDEL4321位765位0000010100111001011101110000NULDLESP0@P′p0001SOHDC1！1AQaq0010STXDC2”2BRbr0011ETXDC3#3CScs0100EOTDC4$4DTdt0101ENQNAK%5EUeu0110ACKSYN&6FVfv2023/11/2749根據該字符對應的ASCII碼值的大小比較思考題：

1.按對應的ASCII碼值來比較，不正確的是：

A.”b”比“a”大B.”Q”比“f”大C.逗號比空格大編排規(guī)律NUL(空)位于表的第一個位置，其值最小。整體：從左到右控制符號(除DEL)<標點符號<數字字符<大寫字母<小寫字母。

內部：數字字符按其對應的十進制數值大小排序；大小寫字母按英文字母表的順序排序。ASCII字符排序二進制漢字字符在計算機內的表示國標碼

1981年5月由中國國家標準總局頒布《信息交換用漢字編碼字符集》(GB2312-80)作為漢字交換碼（在不同漢字系統(tǒng)之間交換時使用），編碼的國家標準簡稱國標碼。收錄漢字總數:7445。4、字符型數據在計算機中的表示另外還收錄常用符號、序號、圖形字符集、英文字母、日文假名、希臘字母、俄文字母、漢語拼音、注音字符、制表符號等.國標碼編碼：一個漢字的國標碼用2個字節(jié)表示，第一個字節(jié)表示漢字所在的行，第二個字節(jié)表示漢字所在的列，通過漢字在表中的位置確定其國標碼。GB2312-80代碼表（局部）啊

01100000100001=〉3021H（國標碼）1601(區(qū)位碼)保

01100010100011=〉3123H（國標碼）1703(區(qū)位碼)二進制漢字字符在計算機內的編碼表示52為了避免ASCII碼和國標碼同時使用時產生二義性問題，在微機系統(tǒng)，漢字常使用2個字節(jié)存儲，并把每個字節(jié)的最高位設為1。這就是漢字機內碼。

(這是漢字和西文字符的根本區(qū)別)。機內碼:每個計算機內部使用的漢字編碼。每一個漢字輸入計算機后就自動轉為機內碼，才能在計算機內流動和處理。國標碼是漢字系統(tǒng)間交換的國家標準，為什么不在計算機內部直接使用國標碼而要另使用機內碼呢？0011000100100011從國標碼表查到“?！弊值膰鴺舜a為:00110001從ASCII碼表查到字符“1”

ASCII碼為:出現了二義性：這到底是一個漢字”?！蹦?，還是兩個字符組合：“1#”?二進制漢字字符在計算機內的表示00100011“#”的ASCII碼為:二進制漢字字符在計算機內的表示機內碼由國標碼轉換而得:

機內碼＝國標碼的16進制表示＋8080H如：“啊”的國標碼：0011000000100001那么：0011000000100001+1000000010000000=1011000010100001所以:”啊”的機內碼:1011000010100001

轉換目的：保證每個字節(jié)二進制首位為“1”總結:漢字機內碼編碼由2個字節(jié)組成每個字節(jié)最高位為1區(qū)分ASCII編碼或：機內碼=國標碼+1000000010000000英文字符數值數據漢字字符按不同進制之間轉換ASCII編碼標準由國標碼轉換成機內碼二進制總結計算機中幾種信息表示：練習：請用ASCII編碼表示一句英文句子。如：Iloveyou100100111011001101111111011011000111111001110111111101011x1=1

11x11=121

111x111=12321

1111x1111=1234321

11111x11111=123454321

111111x111111=12345654321

1111111x1111111=1234567654321

11111111x11111111=123456787654321

111111111x111111111=12345678987654321數字的對稱美黃金分割點0.618最高雅的建筑：巴黎圣母院的正立面的寬度和高度之比為0.618ABCD勤學如初起之苗，不見其增，日有所長；輟學如磨刀之石，不見其損，日有所虧。積跬步以至千里，積怠惰以致深淵。二進制數值計算

加法規(guī)則乘法規(guī)則0+0=05、計算機中的運算1+0=10+1=11+1=100×0=01×0=00×1=01×1=1基本運算：二進制的運算規(guī)則：

計算機的“計算（Computing）”（或者稱為“運算”）可以分為數值計算（如函數計算、方程求解、微分、積分、概率統(tǒng)計等)和非數值計算（如邏輯推理、比較、排序、查找等）兩大類：

1110+0101練習：條件1