計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)第1章 計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)

計(jì)算機(jī)應(yīng)用根底──Windows7+Office2021問題？

學(xué)習(xí)本課程的意義

課程的主要內(nèi)容

學(xué)習(xí)后有什么收獲

如何學(xué)習(xí)好這門課程2第一章計(jì)算機(jī)根底知識(shí)3本章內(nèi)容提要了解計(jì)算機(jī)根本運(yùn)行機(jī)理二進(jìn)制概念了解計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)的表示和存儲(chǔ)方式計(jì)算方式和編碼等41.1計(jì)算機(jī)的開展歷程計(jì)算工具經(jīng)歷了由簡(jiǎn)單到復(fù)雜、從低級(jí)到高級(jí)的不同階段，每一階段都促進(jìn)了生產(chǎn)力的開展，本節(jié)簡(jiǎn)單介紹計(jì)算機(jī)的開展歷程，從而了解人類對(duì)客觀世界的認(rèn)知過程。51.1.1 早期計(jì)算的工具算盤、計(jì)算尺手搖計(jì)算機(jī)

程序控制計(jì)算機(jī)器61.1.2 第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)7ENIAC〔ElectronicNumericalAndCalculator中文名：埃尼阿克〕1.1.3 數(shù)字電子計(jì)算機(jī)采用二進(jìn)制思想“存儲(chǔ)程序控制〞工作原理由五局部組成〔存儲(chǔ)器、運(yùn)算器、控制器、輸入和輸出設(shè)備〕被稱為馮?諾依曼型計(jì)算機(jī)數(shù)字電子計(jì)算機(jī)開展階段81.1.4 微型計(jì)算機(jī)開展以大規(guī)模集成電路為根底核心部件集成CPU

〔運(yùn)算器、控制器〕有代表性的開展階段9微型計(jì)算機(jī)開展階段第1階段(1971—1973年)4-8位低檔微處理器時(shí)代，第2階段（1971—1977年）是8位中高檔微處理器時(shí)代，第3階段（1978—1984年）是16位微處理器時(shí)代第4階段（1985—1992年）是32位微處理器時(shí)代，第6階段（2005年至今）是酷睿（core）系列微處理器時(shí)代第5階段（1993-2005年）是奔騰（pentium）系列微處理器時(shí)代10了解計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域能開闊視野，了解計(jì)算機(jī)開展趨勢(shì)捕捉應(yīng)用先機(jī)。1.2 計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域和開展趨勢(shì)111.2.1 計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域12科學(xué)計(jì)算信息管理過程控制輔助技術(shù)應(yīng)用人工智能多媒體應(yīng)用電子商務(wù)電子政務(wù)1.2.2 計(jì)算機(jī)開展前景13巨型化微型化網(wǎng)絡(luò)和移動(dòng)化人工智能化云計(jì)算1.3計(jì)算機(jī)中信息的表示與存儲(chǔ)本節(jié)對(duì)信息在計(jì)算機(jī)中的表示、處理和存儲(chǔ)方法作介紹，初步了解計(jì)算機(jī)的運(yùn)行機(jī)理，為將來更深入了解計(jì)算機(jī)其它復(fù)雜信息表示方法打下根底。141.3.1 計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)數(shù)字計(jì)算機(jī)是由數(shù)字電路芯片構(gòu)成數(shù)字電路兩種狀態(tài)“低”“高”電平數(shù)學(xué)上抽象為“0”、“1”兩個(gè)數(shù)碼計(jì)算機(jī)中只有“0”、“1”兩種狀態(tài)。計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)運(yùn)算用“0”、“1”實(shí)現(xiàn)。信息儲(chǔ)存、表示均用“0”“1”實(shí)現(xiàn)151.3.2 數(shù)制十進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制數(shù)是由0，1，2.…，9共十個(gè)不同符號(hào)來表示數(shù)值，也稱為阿拉伯?dāng)?shù)字。特點(diǎn)是“逢十進(jìn)一〞；數(shù)字所處的位置決定了值和權(quán)。如223.45可以看成為：223.45=2×102+2×101+3×100+4×10-1+5×10-210是十進(jìn)制的基數(shù)，每個(gè)位置的數(shù)是不一樣的，都有權(quán)重，以小數(shù)點(diǎn)為界左邊從0開始編號(hào)，右邊從-1開始編號(hào)，第i位的“權(quán)〞是10i。16數(shù)制二進(jìn)制數(shù)由0、1兩個(gè)數(shù)字組成，基數(shù)為2，特點(diǎn)是“逢二進(jìn)一〞，如1+1=10。例如二進(jìn)制數(shù)1101.1可表示為：

(1101.1)2=1×23+1×22+0×21+1×20+1×2-1=(13.5)1017數(shù)制3. 八進(jìn)制數(shù)由0、1、2…、7八個(gè)數(shù)字組成，基數(shù)為8，

特點(diǎn)是“逢八進(jìn)一〞如：

(123.4)8=1×82+2×81+3×80+4×8-1=(83.5)1018數(shù)制4. 十六進(jìn)制數(shù)由0、1、2…、9、A、B、C、D、E、F十六個(gè)數(shù)字字符組成，基數(shù)為16,特點(diǎn)是“逢十六進(jìn)一〞，

如：9+1=A，F(xiàn)+1=(10)16。例：(4F8A)16=4×163+F×162+8×161+A×160=(20362)1019數(shù)制5. 十進(jìn)制、與其它進(jìn)制對(duì)應(yīng)關(guān)系20十進(jìn)制二進(jìn)制八進(jìn)制十六進(jìn)制

十進(jìn)制二進(jìn)制八進(jìn)制十六進(jìn)制000000008100010810001011910011192001002210101012A3001103311101113B4010004412110014C5010105513110115D6011006614111016E7011107715111117F數(shù)制不同的數(shù)制可以表示相同的數(shù)量；不同數(shù)制表示同一個(gè)數(shù)值時(shí)，基數(shù)越大，使用的位數(shù)越少；八進(jìn)制和十六進(jìn)制與二進(jìn)制有一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，

3位二進(jìn)制數(shù)可以與1位八進(jìn)制數(shù)對(duì)應(yīng)，4位二進(jìn)制數(shù)與1位十六進(jìn)制數(shù)對(duì)應(yīng)。二進(jìn)制與十六進(jìn)制的對(duì)應(yīng)關(guān)系是常用的，請(qǐng)熟記。21數(shù)制二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù)方法是：從小數(shù)點(diǎn)開始向左、右每4位為一組，缺乏4位用0補(bǔ)齊，然后對(duì)照表1-1每組直接轉(zhuǎn)換。例1：〔〕2=0010010010101110=28AE反過來也是這樣如：

〔1B07〕16=〔0001101100000111〕2=〔6919〕10例2：(11010.01101)2=(00011010.01101000)2=(1A.68)16二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)八進(jìn)制數(shù)是：從小數(shù)點(diǎn)開始向左、右每3位為一組，缺乏3位用0補(bǔ)齊，然后對(duì)照表1-1每組直接轉(zhuǎn)換。22數(shù)制轉(zhuǎn)換1).任意進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)任意進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)可按“權(quán)〞展開求和。(1101.1)2=1×23+1×22+0×21+1×20+1×2-1=(13.5)10(123.4)8=1×82+2×81+3×80+4×8-1=(83.5)10(4F8A)16=4×163+F×162+8×161+A×160=(20362)10有些書籍，對(duì)二進(jìn)制數(shù)給后綴B標(biāo)識(shí)，八進(jìn)制數(shù)用后綴O標(biāo)識(shí)，十進(jìn)制數(shù)用后綴D標(biāo)識(shí)或不標(biāo)識(shí)，十六進(jìn)制數(shù)用后綴H標(biāo)識(shí)。如：1101.1B，123.4O，4F8AH,85.5。23數(shù)制轉(zhuǎn)換2).十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為任意進(jìn)制數(shù)要將十進(jìn)制數(shù)的整數(shù)局部和小數(shù)局局部別進(jìn)行轉(zhuǎn)換，小數(shù)點(diǎn)位置不變。整數(shù)局部規(guī)那么：除以基數(shù)取余數(shù)，先余為低位，后余為上下小數(shù)局部規(guī)那么：乘以基數(shù)取整，先整為上下，后整為低位24數(shù)制轉(zhuǎn)換—整數(shù)局部25例如：求〔105〕10的二進(jìn)制數(shù)。例如：求(3456)10的十六進(jìn)制數(shù)結(jié)果是：(3456)10=〔D80〕16數(shù)制轉(zhuǎn)換—小數(shù)局部26例如：將(0.3)10變?yōu)槎M(jìn)制數(shù)。0.3×2=0.6……積的整數(shù)局部為00.6×2=1.2……積的整數(shù)局部為10.2×2=0.4……積的整數(shù)局部為00.4×2=0.8……積的整數(shù)局部為00.8×2=1.6……積的整數(shù)局部為10.6×2=1.2……積的整數(shù)局部為1……結(jié)果是(0.3)10=〔0.010011〕2例如：將(0.3)10變?yōu)槭M(jìn)制數(shù)0.3×16=4.8……積的整數(shù)局部為40.8×16=12.8……積的整數(shù)局部為12(C)160.8×16=12.8……積的整數(shù)局部為12(C)160.8×16=12.8……積的整數(shù)局部為12(C)16……可以看出還可以不斷進(jìn)行下去，因此只能取一定精度。結(jié)果是(0.3)10=〔0.4CCC〕16數(shù)制轉(zhuǎn)換—結(jié)論

不同的數(shù)制的數(shù)表現(xiàn)形式不一樣，但表現(xiàn)客觀世界數(shù)量關(guān)系是沒有分別的。人類習(xí)慣了十進(jìn)制數(shù)，而現(xiàn)代的數(shù)字電子計(jì)算機(jī)更擅長(zhǎng)于二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行運(yùn)算。在表示數(shù)量時(shí)兩個(gè)數(shù)制之間沒有本質(zhì)區(qū)別。271.3.3 計(jì)算機(jī)信息存儲(chǔ)單位位〔bit〕“位〞是二進(jìn)制度量的最小的單位。數(shù)字電路組成的計(jì)算機(jī)中一位能表示的數(shù)只有“0〞，“1〞兩種

如〔1101〕2是由4位二進(jìn)制數(shù)組成。

28比特幣〔bitcoin〕1.3.3 計(jì)算機(jī)信息存儲(chǔ)單位2.字節(jié)〔Byte〕將8位二進(jìn)制數(shù)字構(gòu)成一組被稱為稱一個(gè)字節(jié)〔1Byte=8bit〕字節(jié)是信息組織和存儲(chǔ)的根本單位。在計(jì)算機(jī)中8位〔8bit，b〕稱為一個(gè)字節(jié)〔Byte，B〕存儲(chǔ)單元。

29信息存儲(chǔ)單位及之間的關(guān)系：1B=8b〔bit〕1KB=1024B=210B千字節(jié)1MB=1024KB=220B兆字節(jié)1GB=1024MB=230B吉字節(jié)1TB=1024GB=240B太字節(jié)1.3.3 計(jì)算機(jī)信息存儲(chǔ)單位3. 字長(zhǎng)計(jì)算機(jī)一次能并行處理的二進(jìn)制位稱為該機(jī)器的字長(zhǎng)，或簡(jiǎn)稱“字〞。早期的計(jì)算機(jī)字長(zhǎng)只有8位剛好是一字節(jié)。

〔如蘋果公司早期的Apple微型計(jì)算機(jī)就是8位計(jì)算機(jī)。而現(xiàn)在PC計(jì)算機(jī)可以同時(shí)運(yùn)算64位〔bit〕二進(jìn)制數(shù)，因此我們稱字長(zhǎng)是64位?！匙珠L(zhǎng)是計(jì)算機(jī)中的重要指標(biāo)，直接反映了計(jì)算機(jī)中的計(jì)算機(jī)能力。通常字長(zhǎng)越長(zhǎng)表示計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)處理能力越強(qiáng)。

301.3.4 計(jì)算機(jī)中數(shù)的表示本節(jié)將簡(jiǎn)單介紹數(shù)值在計(jì)算機(jī)是怎么表示，如何存放，怎么進(jìn)行運(yùn)算。從而加深對(duì)計(jì)算機(jī)中的二進(jìn)制數(shù)理解。

31數(shù)值運(yùn)算機(jī)制？1.3.4 計(jì)算機(jī)中數(shù)的表示1. 無符號(hào)整數(shù)整數(shù)的表示都是字節(jié)的倍數(shù)。

〔一字節(jié)稱為短整數(shù)，兩字節(jié)稱為整數(shù)，四字節(jié)稱為長(zhǎng)整數(shù)。無符號(hào)整數(shù)，存儲(chǔ)單元可表示數(shù)的范圍為： 無符號(hào)短整數(shù)〔shortint〕 最大表示的整數(shù)是：FFH=255； 無符號(hào)整數(shù)〔int〕 最大表示的整數(shù)是：FFFFH=65535； 無符號(hào)長(zhǎng)整數(shù)〔shortint〕 最大表示的整數(shù)是：FFFFFFFFH=4294967295；

321.3.4 計(jì)算機(jī)中數(shù)的表示33思考？

在計(jì)算機(jī)中二進(jìn)制數(shù)的長(zhǎng)度有存儲(chǔ)單元的限制，每個(gè)有長(zhǎng)度限制的存儲(chǔ)單元可以表示的數(shù)是有限的。如1個(gè)字節(jié)能表示的數(shù)是，0，1，2，…，254，255，如果想在最大數(shù)值中再加1會(huì)出現(xiàn)什么情況？請(qǐng)舉例說明。1.3.4 計(jì)算機(jī)中數(shù)的表示2有符號(hào)整數(shù)在計(jì)算機(jī)中如果要表示數(shù)值的符號(hào)仍需用二進(jìn)制位來表示。通常將數(shù)的最高位作為符號(hào)位，約定：0表示正數(shù)，1表示負(fù)數(shù)。例如：對(duì)于一個(gè)字節(jié)的有符號(hào)整數(shù)〔01111111〕2=+127，〔11111111〕2=-127。例如：對(duì)于一個(gè)字的有符號(hào)整數(shù)〔0000000001111111〕2=+127；

〔1000000011111111〕2=-255。為了使計(jì)算機(jī)快捷運(yùn)算，將減法運(yùn)算變?yōu)橛蟹?hào)數(shù)的加法運(yùn)算，會(huì)把有符號(hào)數(shù)會(huì)進(jìn)一步用三種表示方法：原碼、補(bǔ)碼、反碼。本書篇幅所限，將不涉及計(jì)算機(jī)CPU內(nèi)部運(yùn)算機(jī)制，感興趣請(qǐng)自行參閱相關(guān)書籍341.3.4 計(jì)算機(jī)中數(shù)的表示353小數(shù)與浮點(diǎn)數(shù)在計(jì)算機(jī)中要存放小數(shù)或在一個(gè)固定長(zhǎng)度的存儲(chǔ)單元中要表示更大范圍的數(shù)就要用定點(diǎn)數(shù)或浮點(diǎn)數(shù)來表達(dá)。一般而言，任意大小二進(jìn)制數(shù)可以用以下格式表示：1階符階碼數(shù)符尾數(shù)階碼：是以2為底的二進(jìn)制指數(shù)；階符：是指數(shù)的符號(hào)；尾數(shù)：是以二進(jìn)制表示的純小數(shù)，數(shù)符：是尾數(shù)的符號(hào)，符號(hào)位同樣可以約定“0〞表示正數(shù)，“1〞表示負(fù)數(shù)。1.3.4 計(jì)算機(jī)中數(shù)的表示假定浮點(diǎn)數(shù)需要2個(gè)字節(jié)〔即16位〕存儲(chǔ)單元，其中指數(shù)局部占8位〔含階符和階碼〕，小數(shù)局部占8位〔含數(shù)符和尾數(shù)〕。例1：將16位二進(jìn)制數(shù)浮點(diǎn)數(shù)〔0000001011110000〕2轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)。解：根據(jù)上述規(guī)那么，把題目中的16位二進(jìn)制數(shù)看成是浮點(diǎn)數(shù)應(yīng)表示為：即210×(-0.111)2=〔4〕10×(-0.875)10=(-3.5)10例2：將16位浮點(diǎn)數(shù)〔0111111101111111〕2轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)。解：根據(jù)上述規(guī)那么，把按題目中的16位二進(jìn)制數(shù)看成是高精度浮點(diǎn)數(shù)應(yīng)表示為： 即21111111×(0.1111111)2=(2127)10×(0.1111111)2≈(1.701×1038)10×(0.992)10≈〔1.688×1038〕1036進(jìn)一步了解：000000101111000001111111011111111.3.4 計(jì)算機(jī)中數(shù)的表示在計(jì)算機(jī)中存放數(shù)值的存儲(chǔ)單元大小確定后，1〕浮點(diǎn)數(shù)與整數(shù)一樣有最大值限制，如上例2字節(jié)存儲(chǔ)單元能表示的最大值是1.688×1038，在這個(gè)值的根底上增加任何數(shù)都會(huì)產(chǎn)生溢出錯(cuò)誤；2〕有小數(shù)的十進(jìn)制數(shù)不一定能精確轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)二進(jìn)制數(shù)，只能得到近似值，計(jì)算機(jī)學(xué)科中把這種近似誤差稱為量化誤差或量化噪聲?！灿袝r(shí)人們認(rèn)為CD的音色沒有黑膠唱片的音色好？為什么？〕3〕對(duì)于要求誤差很小的財(cái)務(wù)運(yùn)算不適合使用浮點(diǎn)數(shù)。37小結(jié)：

計(jì)算機(jī)中信息編碼

38計(jì)算機(jī)中信息編碼本節(jié)將進(jìn)一步討論用二進(jìn)制數(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)字〔不是數(shù)值〕、字符、文字、中文、圖像甚至視頻的表達(dá)方式。1.3.5 計(jì)算機(jī)中信息編碼1數(shù)字編碼十進(jìn)制數(shù)0～9在計(jì)算機(jī)中有等價(jià)二進(jìn)制編碼的表示方式，即每一位十進(jìn)制數(shù)直接用4位二進(jìn)制碼表示，通常稱為8421BCD碼。39十進(jìn)制數(shù)BCD碼十進(jìn)制數(shù)BCD碼00000601101000170111200108100030011910014010010000100005010111000100011.3.5 計(jì)算機(jī)中信息編碼2字符編碼國際上普遍采用ASCII編碼〔AmericanStandardCodeforInformationInterchange美國信息交換標(biāo)準(zhǔn)代碼〕作為通用的字符編碼。ASCII碼使用指定的7位或8位二進(jìn)制數(shù)組合來表示128或256種可能的字符。標(biāo)準(zhǔn)ASCII碼也叫根底ASCII碼，當(dāng)今微型計(jì)算機(jī)中均使用8位〔1Byte〕二進(jìn)制表示ASCII碼也叫擴(kuò)展ASCII碼。無論是7位或8位ASCII碼前128個(gè)字符是相同的。下面具體說明這0～127ASCII碼的含意，請(qǐng)參看表1-3。401.3.5 計(jì)算機(jī)中信息編碼41表3ASCII碼表1.3.5 計(jì)算機(jī)中信息編碼421.3.5 計(jì)算機(jī)中信息編碼2〕Unicode編碼Unicode由兩字節(jié)構(gòu)成一個(gè)字符，Unicode能夠同時(shí)表示世界上多國語言中的字符。使用了Unicode后，在