计算机基础第1章绪论.docx
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计算机基础第1章绪论
计算机基础
d"fri圖感A,
第1章绪论
（
以：
：
，
1-1
计算机基本知识概述
1.2信息在计算机中的存储
1-3计算机在相关专业领域中的应用
自动计算装置，它的出现大大缩短了浩繁的计算过程
|一一
就上传壬网.kk）p,cqii
1834分析机
1834年巴贝奇又完成一项新
，一一
计算装置的构想，命名为分析机,
它是现代数字计算机的前身。
他提出辻算机装置应具有通用性，能解决数学I-的各种问顕,不仅BT以讲行数字运耸,还可
以讲行逻辑运算.巴贝奇的分析
英国人巴贝奇机同现代计算机一样可以编程。
图灵机基本功能：
»具有存储设备，可以存储数据
A具有一种语言，方便编程和运算»具有输入设备，通过扫描方式
»具有计算意向，即控制程序运行濯够连续执行指令
1946年2月，世界上第一台数字电子计算机
ENIAC（ElectronicNumericalIntegratorAndCalculator电子数字积分计算机）在美国宾夕法尼亚大学诞生。
它的诞生是基于军事的考虑，是为了精确计算复杂的弹道特性和火力射程表。
—KT
1fel5”
OCOOJnnnn
0,03J,Cuu.uu
■K
ENIAC（1946）
每秒5干次加、减法运算
价值40万美元
ENIAC缺点:
1949年，英国剑桥大学完成了第一台"存储程序"控制的实验室计算机EDSAC（延迟存储自动计算机）
1951年，第一台"存储程序"控制的商品化计算机
UNIVAC-I（通用自动计算机）问世
1952年，冯.诺依曼领导的研制小组研制成功并投入使用了第一台“存储程序“式计算机EDVAC（离散变量自动电子计算机）
為错條晏（JohnVonNeumann）
计算机能自动、正确地按人们
的意图工作，是由于人们已事先扌巴
计算机如何工作的程序和原始数据
通过输入设备送到计算机的存储器
中。
当计算机运行时，扌空制器就可
以扌巴这些指^令—^从存储器中取出
来，加以翻译，并按指令的要求进
行相应的操作，直到结束。
冯,诺依曼原理
序和程序控制原理
VonNeumann
*第一代：
（1946-57）电子管，速度为几千〜几万次/秒，应用科学计算，编程语言为机器语言。
。
第二代：
（1958-64）晶体管，速度为几十万次/秒，应用事务管理及工业控制，编程语言主要是汇编语言，提出了操作系统的概念。
•:
•第三代:
（1964-70）中小规模集成电路，速度为几十万〜几千万次/秒，提倡结构化程序设计以及对话式的语言。
•:
•第四代:
（1971年到今）大（超大）规模集
成电路，速度几百万〜几千万次/秒，软件操作系统和应用软件，应用以计算机网络为特征。
出现面向对象程序化设计语言。
第一代
第二代
第三代
第四代
!
1!
时回¥住内存
存¥a
产品
—
1946至
1957
电子管
1958至
1964
晶体管
丄965至1970
中小规模
1971至今
大、超大规模
水银延迟
线或磁鼓
磁带
数值计算
ENIAC
软机器语言
件汇编语言
磁芯
磁盘,磁带
数值计算
数据处理
IBM-7000
系列机
高级语言
提出OS概念
半导体存储器
半导体存储器
数值计算数据
处理信息处理
1¥1
IBM-360
PDP-11
数值计算数据
处理信息处理
微机，巨型机和
工作站
操作系统开始数据库、网络
广泛运用丁
圭国SW:
CrayIrc
27880TFlop/s
No.50$ABCI
32,576TFIop/s
No.9TrinityE-
討制康;Gay
No.10CoriB
No.7TitanSIB
560640个；囹1速度：
27112TFlop/s
处翌器:
361760个；坦I速度：
25326TFlop/s
1,572,854仁蝎|速度；20132TFlop/s
AlEridgingCloudInfrastructureffiAECI
Mo.6PizDain玳恩特峰
SB器：
979968个；怪離鹿：
43902TFlop/s
项目.还在石油勘探、汽车飞机的设计制i§、基因测序等民用方面大展身
1.
2.
3.
巨型化。
速度极快,存储容量很大，功能极强超大型计算机。
4.
微型化。
性能优越，集成度高，体积小,价格便宜，使用方便的微型计算机网络化。
资源共享智能化。
具有“逻辑判断”和“直感”功能
1.运算速度快：
数亿•万亿次/秒
2.计算精度高：
随字长位数增加
提高
=]1=1
3.具有“记忆”功能
4.具有逻辑判断能力
5.具有自动执行程序的能力：
自动完成工作“不需人工干预。
1.按所处理的信号分：
（1）电子数字计算机：
数字信号。
（2）电子模拟计算机：
模拟信号。
（3）数模混合计算机:
数字和模拟有机结合。
2.按用途分：
（1）专用机：
为解决特定问题、实现特殊功能而设计的计算机。
功能单一，适应性差。
（2）通用机：
功能齐全，适应性强。
3、按计算机规模分:
1巨型计算机：
主要用于国防顶尖技术及大型计算任务的应用
领域,如天气预报、材料分析、金融预测等。
银河、神威
2微型计算机:
微型机又称个人计算机、pc机。
主要分为三类
台式计算机，笔记本计算机和掌上电脑。
3工作站：
建立在RISC/UNIXY台上的计算机，主要用于图形图象处理和计算机辅助设计中，是一台性能更高的微机。
4
!
=
岸」
服务器：
服务器是一种在网络环境中为多个用户提供服务的计算机系统。
5嵌入式计算机：
作为一个信息处理部件，嵌入到应用之中的计算机。
目前广泛应用于各种家用电器中，如电冰箱等。
计算机的应用领域
1.科学计算
2.信息处理
3.过程控制
4.计算机辅助系统
CAD、CAM、CAI、CAT、CAE
5.人工智能
思网络应用
1.2计算机中的存储
进制
2018
JANUARY
FEBRUARY
MARCH
APRIL
AUGUST
SEPTEMBER
OCTOBER
NOVEMBER
DECEMBER
SUNDAY->MONDAY°入丄£NDAR
10
24
11
s
26
11
18
25
22
ic>
30
12
19
13
20
27
14
21
28
15
22
29
16
23
30
10
17
24
16
23
30
10
17
24
31
H
18
25
5
12
19
26
13
20
27
14
21
28
15
22
29
计算机中使用的数制
日常生活中使用的数制很多，计算机中通常釆用二进制。
为什么要使用二进制
（1）可行性：
物理上容易实现
（2）逻辑性：
二进制中的"0”和"1”刚好可以对应逻辑值中的"真"和"假”
（3）简易性：
二进制运算法则比较简单
（4）可靠性：
二进制只有0和1两个数，传输和处理时不易出错，使计算机得到高可靠保障
计丼机中常用数制及其表示
1、十进制数的表示
数字符号：
0、18、9（基数为10）；
位权：
以十为底的幕；
进位规则：
逢十进一，借一当十；用字母D表示例如：
123.4=1x102+2x101+3x100+4x10-1
10210110°10-1<——位权
左边的叫做位置计数法，右边的叫做按权展开式。
计丼机中常用数制及其表示
2、二进制数的表示
数字符号：
0、1（基数为2）；
位权：
以二为底的幕；
进位规则：
逢二进一，借一当二；用字母B表示例如：
23
011»=（1x23+0x22+1x2】+1x2°）io
22212。
表示十进制数
L位置计数法按权展开
计算机中常用数制及其表示
3.八进制数的表示
数字符号：
0、1、26、7（基数为8）；
位权：
以八为底的幕；
位置计数法
按权展开
进位规则：
逢八进一，借一当八；用O或者Q表示例如：
6）8=（4X8】+5X8°+7X8・i+6X8~2）】
计算机中常用数制及其表示
4、十六进制数的表示
数字符号：
0、1~~~8、9、A、B〜~~F（基数为16）；位权：
以十六为底的幕；
进位规贝！
I：
逢十六进一，借一当十六；用字母h表示
例如：
（3BE.6）16=（3X162+11X161+14X16°+6X16-1）10
Nil
叫216】16°16・i
_位置计数法亠按Wa-./—:
_々
计算机中数制的表示
十进制
二进制
八进制
十六进制
基数R
10
2
8
16
位权Rk
10k
2k
8k
16k
数字符号
0~9
0,1
0~7
0~9A~F
进位规则
逢十进一
逢二进一
逢八进一
逢十六
进一、
各数制间的转换
1.R进制转换为十进制
2.十进制转换成二进制
3.十进制转换成十六进制
4.二进制与八进制之间的转换
5.二进制与十六进制之间的转换
R进制转换为十进制
⑴公式S=anRn+an.1Rn1++a^+a0R°+a』R1
++a®
（10件1.0°UMx贝跆蜡X舛泾2紺）/%X2-2>o=（11）10
2322212°
）8=1X8?
+4X度理娘
I位置计数法
（145）
6
一牛安权恸1o
16=1X16+4X16+5X16
二（325）io
练习：
R进制转换为十进制
（10101）2=（21）10
（145）8=（101）10
（A2F）16=（2607）10
十进制转换成二进制
方法：
将整数部分和小数部分分别转换
（1）整数部分的转换
规则：
除以二取余，直至商为零，将所得余数用倒序排列。
例如：
将十进制的数（26）1。
转换成二进制的数
Ma^e
。
成。
1或1
。
或2
1或3
M4
（26）2120）
十送制枝换成m进制
练习（整数部分十进制转换成二进制）：
（213）10=（11010101）
（32）10=（100000）
（96）10=（1100000）
I:
（2）小数部分的转换
规则：
乘二取整，直到小数部分为零或达到要求的精度,所得整数顺序排列。
特别注意：
若题目没有要求精度，则保小薮点后六位。
例如：
把（0.56）10转换成二进制数（精确到小数点録后五位）
注启.整数咅B分不参加连乘整数部分
0.56X2=1.12a-1=1
0.12X2=0.24a-2=0
0.24X2=0.48►a-3=°
0.48X2=0.96a-4=0
0.96X2=1.92a-5=1
达到精度
（0.56）10=（0.10001）2
顺序排列
4JF
十送制转换成m进制
由上面的（26）10二（11010）2
和（0.56）I。
=（0.10001）2
可以得出
（26.56）10=（11010.10001）2
试一试：
精度达到小数点后4位
（0.23）10=（0.0011）2
（0.5773）10=（0.1001）2
方法：
和十进制转换成二进制类似，也是将整数部
小数部分:
“乘16取整，直到小数部分为零或达
分和小数部分分别转换。
规则为:
到要求的精度”例如：
把（958.6484375）10转换成十六进制
整数部分:
十六进制
4、十六进制数的表示
数字符号：
0、lf^8、9、A、F（基数为16）；
16958
1659
16〔3
0.
14
E
11
B
3
3
余数
十进制
至商为零
倒序排列
进位规则：
逢十六进一，借一当十六；用字母H表示
（958）io=<3BE）16
9T（9VHS£）=°【（"沙沙9紹6）
9L（9V0）=0U9ZCWi79B0）
0築團
90,9=9LX9ZS'0
v9zcol=91^xgzem90
&襄璋轟垫孳叩辱*8服辱蠢算妥
八进制——二进制
由于8是2的整数次幕，即为8=23,所以1个1位八进制数就相当于1个3位二进制数。
八进制数：
（35）8
二进制和八进制数之间的转换
⑴二进制转换为八进制
方法：
首先从小数点开始分别向左和向右把整数及小数部分每3位分成一组。
若整数最高位不足3位，则在其最左边加0补足3位。
若小数最高位的一组不足3位，则在其最右边加0补足3位。
例如：
把（1011.10101）2转换为八进制数
二进制数：
001011.1010101111译码1352
M以（loii.ioioi）2=
二进制和八进制数之间的转换
（2）八进制转换为二进制
方法：
用3位二进制数取代每一位八进制数例如：
把（13.52）8转换为二进制数
八进制数：
13.52
001011101010
二进制数和士六吋）数之间的转换
十六进制——二进制
与八进制同理，一位十六进制数相当于4位二进制数。
0
0000
8
1000
1
0001
9
1001
2
0010
A
1010
3
0011
B
1011
4
0100
C
1100
5
0101
D
1101
6
0110
E
1110
7
0111
F
1111
方法：
a.分组：
将二进制数分别向左和向右把整
b.译码：
将分组后相应的二进制数对应相
例如：
（111010010.10111）2=（?
）16
a・分组：
000111010010.10111000
b.译码：
1D2.B8（111010010.10111）2=（1D2.B8）16
（101111001101.01101）2=（BCD.68）16（6C.A5）16=（1101100.10100101）2
\、」，__z
计算机的数据单位
a）机器数：
存储在计算机中二进制数称为机器数。
b）位（bit）:
二进制数的一位，是存储数据最小单位，用小写字母“b”表示
C）字节（Byte）：
8位二进制数为一个字节。
是基本数据单位，常用大写字母表示。
d）字（word）:
一次存取、加工和传送的数据长度称为一个字。
由一个字节或多个字节组成。
算机性能的一个指标。
f）存储容量的单位和换算公式:
綢容量的单位有：
KB,MB,GB,TB
IIf；..、.占
KB=1024B,1MB=1O24KB,1GB=1O24MB,1TB=1O24GB
计算机中数据运算基础
1,算术运算
（1）加法运算：
“逢2进1〃⑶乘法运算：
如：
1101
如:
+1010
10—1
（2）减法运算：
“借1当2〃
+1
1001
*1101
1001
0000
1001
001
1110101
（4）除法运算：
同上A
1101
-1010
n
思考题
内存地址编码在1000H-4FFFH范围的存储空间有多少KB（地址:
内存空间的序号，以字节为单位进行编码）
解：
4FFFH-1000H+1=4000H
=0100000000000000
=2"14B
=2"4KB=16KB
计算机中数据运掉基础
2、逻辑运算
A
B
A与B
A或B
A异或B
非A
非B
0
0
0
0
0
1
1
0
1
0
1
1
1
0
1
0
0
1
1
0
1
1
1
1
1
0
0
0
逻辑运算规则
1
与运算:
:
见零为零；异或：
相同为零，不同为一；
1
或运算:
:
见一为一；同或：
不同为零，相同为一；
数值型信息的表示
数值型信息分为无符号数和有符号数在计算机当中，通常把一个数的最高位作为符号位。
以8位二进制数为例，即为
〜D。
为数字位，D7为符号位，0表示正，表示负。
例如：
X=（01011011）2=+57
Y=（l1011011）2=-57
连同一个符号位在一起作为一个数，就称为机器数;而它的数值称为机器数的真值O
数值犁信息的表示
计算机对有符号数采用3种表示方法:
1、原码
最高位为符号位：
0表示正数，1表示负数
x=（+57）io,［刈原=（00111P01）2
丫=（-57）1。
，［丫］原=（10111001）2
特点（8位二进制数码）:
I范围：
-127〜+127
（11111111-01111111）
“0”有两种表示［+0］原=（00000000）2［-0］原=（10000000）2
■
数值型1宣息的表丞（尽石马）
2.反码
其余为数值位。
负数:
其原码除符号位“1”外的其他各位按位取反
[+57]原=[+57]反=（00111001）2
[・57]原=（10111001）2
[・57]反=（11000110）2
数值型1宣息的表丞（尽石马）
特点（8位二进制数码）:
数值范围-127^+127（10000000^01111111）
当一个带符号数用反码表示时，最高位为符号位。
符号位为“0”（即为正数）时，后面7位为此数二进制值部分；当符号位为“1”（即为负数）时，
[・127]反=（10000000）2
按位取反二二进制值
后面7位不再表示该负数的数值大小o
数值型信息的卷丞（补石马）
3.补码
正数的补码的表示与原码和反码相同，即最高位为符号位，用“0”表示。
其余为数值位。
|
[+31]#=[+31]原=[+31]反=（00011111）2|
负数的补码用其反码且在最后位加“1”形成。
即用原码除符号位的各位取反+1O
[・31]原=（10011111）2―>[-31]反=（11100000）2
，末位加1
[.31]补=（11100001）2
数值型信息的卷丞（补石马）
・节”及有一种表现形式
[+0]补=[-0]补=（00000000）2
CJ
•8位二进制补码所能表示的数值范围：
-128~+127
（10000000-01111111）
※一个用补码表示的二进制数，最高位为符号位。
当符号位为“0”（即正数）时，其余7位即为此数的二进制值；但若为“1〃（即负数）时，其余几位|不是此数的二进制值。
数值型信息的卷丞（补石马）
除符号位
例：
［X］补=（10010100）2按位取反-
末位减“1”
末位加“广
［X］反=（10010011）2
除符号位
[X]原=（11101100）2
（11101100）2
按位取反
X=-1101100=.（1*26+1*25+1*2迫*22）=（・108）10
ri
小结：
⑴正数：
原码二反码二补码
（2）负数：
补码=反码+1
（3）引入补码后，使减法统一为加法。
例：
X=34.68=34+（.68）=（-34）
[x]补=[34]补+[.68]补
[+34]补=（00100010）2；
[.68]补=（101111。
。
》
00100010
+10111100
11011110——―结果为补码
x=（-34）
）―>X原=（10100010）2
X补=（11011110）2
一/
非数值型信息的编码
1,西文字符编码（ASCII码）
ASCII码全称:
AmericanStandardCodefor
InformationInterchange,即美国标准信息交换代码。
字符型信息包括:
数字,字母,汉字,符号。
它们是用一个字节中的低7位来表示的，共128个不同的字符（26字母*2+10数字符号+32字符及运算符号+34控制字符）
注：
A为65a为970为48回车为13；
ASCII码表
^^^3位
低4位
0
1
2
3
4
5
6
7
000
001
010
Oil
100
101
110
111
01
2
3
4
5
6
7
8
9
A
B
C
DEF
00000001001000110100010101100111
1000
1001
1010
1011
1100
1101
1110
1111
NUL
BEL
LF
CR
SP
9876543210
ONMLKJiHGFEDCBA
ZYXWVUTSRQP
abcdefgh
•
1
.Jk
1mno
Pqrstu
Vw
Xyz
1
计算机在相关专业领域中的应用
计算机在制造业中的应用
计算机辅助设计，计算机辅助制造，计算机辅助制造系统二.计算机在商业中的应用
零售业.电子数据交换（EDI）.电子商务（EC）
三，计算机在银行与证券业中的应用
!
1!
、计算机在交通运输业中的应用
电子货币,网上银行与移动支付.证券市场信息化全球卫星定位系统（GPS）、智能交通系统（ITS）
五、计算机在医学中的应用
远程医疗系统、数字化医疗仪器、病员监护与健康护理、医学研究
穴.计算机在教育中的应用
七、计算机在艺术中的应用/
八、计算机在科学研究中的应用
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