计算机应用基础windows7office2010)第3版)教学课件第1章计算机基础知识.pptx
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,计算机基础知识,1.1计算机基础知识,识记:
发展、特点、应用及信息的表示,主讲:
李修云教授/高级工程师,Email:
1.1计算机基础知识,1.1.1计算机的发展,第一代,19461959,电子管,汇编语言代码程序,5千3万次/秒,国防及高科技,第二代,19591965,晶体管,高级程序设计语言,数十万几百万次/秒,工程设计、数据处理,第三代,19651971,中、小规模集成电路,结构化、模块化程序设计、实时处理,数百万几千万次/秒,工业控制、数据处理,第四代,1971至今,大规模、超大规模集成电路,分时、实时数据处理、计算机网络,上亿条指令/秒,工业、生活等各方面,1.1计算机基础知识,1.1.2计算机的特征,1.运算速度快运算速度是指计算机每秒能够执行多少条指令。
2013年11月18日,全球超级计算机500强榜单(Top500)公布了全球运算速度的计算机,中国国防科学技术大学研制的“天河二号”超级计算机其峰值速度和持续速度分别为每秒5.49亿亿次和每秒3.39亿亿次,再度登上榜首。
1.1计算机基础知识,1.1.2计算机的特征,计算精度高电子计算机的计算精度在理论上不受限制,一般的计算机均能达到15位有效数字。
计算机计算数据的精度由计算机的字长和采用计算的算法决定。
3.具有存储记忆能力计算机中有许多存储单元,用以记忆信息。
内部记忆能力,是电子计算机和其他计算工具的一个重要区别。
4.具有数据分析和逻辑判断能力人是有思维能力的,思维能力本质上是一种逻辑判断能力,也可以说是因果关系分析能力。
1.1计算机基础知识,1.1.3计算机的分类,按工作原理分,电子数字计算机,电子模拟计算机,按用途分,通用计算机,专用计算机,按规模分,中型机,微型机,巨型机,大型机,单片机,1.1计算机基础知识,1.1.3计算机的分类,常用的计算机类型,台式机电脑,平板电脑,笔记本电脑,1.1计算机基础知识,1.1.4计算机的应用领域,计算机应用领域,科学计算,信息处理,过程控制,辅助工程,人工智能,OA,MIS,CAD,CAM,CAI,CAT,1.1计算机基础知识,1.1.5计算机的发展趋势,计算机发展方向,巨型化,微型化,网络化,智能化,未来计算机的新技术,光子计算机,生物计算机,量子计算机,1.1计算机基础知识,1.1.6计算机的信息表示,1.进制定义用一组固定的数字和一套统一的规则来表示数目的方法称为进制。
进制有进位计数制与非进位计数制之分,目前一般使用进位计数制。
在进位计数的数字系统中,如果用R个基本符号(如:
0,1,2,3,R)来表示数值,则称其为“基R数制”。
R称为该数制的“基数”,而数值中每一固定位置对应的单位称为“权”。
计算机中常使用二进制、十进制、八进制、十六进制等。
十进制用大写字母表示二进制用大字字母表示八进制用大写字母表示十六进制用大写字母表示,H(Hexadecimal),D(Decimal),B(Binary),O(Octal),常用进制的表示方法为了表达方便,也常常在数字后面加上一个字母后缀,标识不同进制的数。
1.1计算机基础知识,1.1.6计算机的信息表示,有时我们也用括号右下角加下标数字的形式表示某种进制。
例如:
十进制数1010D也可以表示为二进制数1010B也可以表示为八进制数1010O也可以表示为十六进制数1010H也可以表示为,1.1计算机基础知识,1.1.6计算机的信息表示,(1010)16,(1010)10,(1010)2,(1010)8,十进制数转换为二进制数、八进制数和十六进制数,十进制整数转换成二进制、八进制、十六进制整数。
方法是采用“除2取余”法,即反复除以2直到商为0,每次相除得到的余数就是新得二进制数的每一位数。
先得到的余数是新得二进制数低位,后得到的是新得二进制数的高位。
2.进制转换,1.1计算机基础知识,1.1.6计算机的信息表示,十进制整数,八进制数,十六进制数,R进制数,除2取余,除8取余,除16取余,除R取余,二进制数,举例:
将十进制数47转换为二进制、八进制和十六进制,运算结果为:
(47)10=(101111)2=(57)8=(2F)16,2.进制转换,1.1计算机基础知识,1.1.6计算机的信息表示,47,23,2,1,2,11,2,1,1,5,1,2,2,2,2,1,0,1,0,(余数),47,5,8,7,8,5,(余数),0,47,2,16,F,16,2,(余数),0,十进制小数转换为二进制数、八进制数和十六进制数,十进制小数,二进制数,八进制数,十六进制数,乘2取整,三位一组,四位一组,2.进制转换,1.1计算机基础知识,1.1.6计算机的信息表示,举例:
将十进制数0.375转换成二进制数。
因此,(0.375)10=(0.011)2,2.进制转换,1.1计算机基础知识,1.1.6计算机的信息表示,0.375,X,2,0.750,取整数部分0,0.750,小数部分为0.750,X,2,1.50,取整数部分1,0.50,小数部分为0.50,X,2,1.00,取整数部分1,0.00,小数部分为0结束,推理:
R进制转换为十进制,十进制数,二进制数,八进制数,十六进制数,按权展开,按权展开,R进制数,按权展开,按权展开,举例:
(153)10(1001)2(32)8(EF)16,2.进制转换,1.1计算机基础知识,1.1.6计算机的信息表示,1102+,5101+,3100,153,123+,022+,021+,9,120,381+,280,26,14161+,15160,239,二进制数与八进制数、十六进制数的相互转换,二进制数,八进制数,十六进制数,三位二进制数对八进制的一位,一位八进制数对二进制的三位,一位十六进制对二进制的四位,四位二进制对十六进制的一位,例如:
二进制数(10101.11)2转换成八进制数为(010101.110)8,2.进制转换,1.1计算机基础知识,1.1.6计算机的信息表示,举例:
1.将二进制数(10101.11)2转换成八进制数010101.110即(10101.11)2=(25.6)8八进制数(36.5)8转换成二进制数36.5即(36.5)8=(011110.101)2,2.进制转换,1.1计算机基础知识,1.1.6计算机的信息表示,2,5,.,6,011,110,.,101,举例:
3.将二进制数(10101.11)2转换成十六进制数10101.11即(10101.11)2=(15.C)164.将十六进制数(3E.5)16转换成二进制数3E.5即(3E.5)16=(111110.0101)2,2.进制转换,1.1计算机基础知识,1.1.6计算机的信息表示,1,5,.,C,0011,1110,.,0101,二进制数与八进制数、十六进制数的相互转换,八进制数,十六进制数,二进制数,2.进制转换,1.1计算机基础知识,1.1.6计算机的信息表示,十进制、二进制、八进制、十六进制数码对照表(部分),2.进制转换,1.1计算机基础知识,1.1.6计算机的信息表示,25=32,26=64,27=128,28=256,210=1024,29=512,24=16,2.进制转换,1.1计算机基础知识,1.1.6计算机的信息表示,如果一个十进制数和2的幂非常相近,我们通常将这个数分解为2的幂加上r或减去r,然后将其分别转换为二进制,再进行计算。
例:
(517)10=,2.进制转换,1.1计算机基础知识,1.1.6计算机的信息表示,512+,5=,29+,5=,(1000000000)2+,(101)2=,(1000000101)2,1024-,1=,210-,1=,(10000000000)2-,
(1)2=,(111111111)2,(1023)10=,思考与练习:
(129)10=()2(32)10=()2(196)10=()2(258)10=()2(1026)10=()2,参考答案:
(129)10=(10000001)2(32)10=(100000)2(196)10=(1100100)2(258)10=(100000010)2(1026)10=(10000000010)2,2.进制转换,1.1计算机基础知识,1.1.6计算机的信息表示,1.1计算机基础知识,1.1.7非数值信息的表示,信息编码,为什么要对信息进行编码在计算机中是以二进制存储信息的,也就是说计算机只能识别“0”和“1”两个字符。
常用的字符编码
(1)美国标准信息交换码(ASCII)ASCII(AmericanStandardCodeforInformationInterchange)码,是“美国标准信息交换码”的简称,是目前国际上最为流行的字符信息编码方案。
1.1计算机基础知识,1.1.7非数值信息的表示,信息编码,标准的ASCII码是用一个7位二进制数来编码,7位二进制数总共可编出27=128个码,每个编码表示一个字符。
(2)扩展的ASCII用8位二进制来表示,其最高位为0,这就是扩展的ASCII。
通常利用这个字节的最高位作为校验码,以便提高字符信息传输的可靠性。
标准ASCII表,信息编码,1.1计算机基础知识,1.1.7非数值信息的表示,标准ASCII表(续),信息编码,1.1计算机基础知识,1.1.7非数值信息的表示,1.标准的ASCII码是用一个7位二进制数来编码,用8位二进制来表示,其最高位为0,7位二进制数总共可编出27=128个码,每个编码表示一个字符;2.数字字符09是连续的;大写字母AZ和小写字母az也分别是连续的;大小写的ASCII码是不同的;3.数字字符、英文字母的ASCII值的排列顺序为:
小写英文字母大写英文字母数字字符;4.当知道一个字母或数字的ASCII码,很容易推出其它字母或数字的ASCII码来。
有关ASCII码的总结:
信息编码,1.1计算机基础知识,1.1.7非数值信息的表示,1、在ASCII码表中,按照ASCII码值从小到大排列顺序是()(A)数字、英文大写字母、英文小写字母(B)数字、英文小写字母、英文大写字母(C)英文大写字母、英文小写字母、数字(D)英文小写字母、英文大写字母、数字2、字符C的ASCII码为1000011,则E的ASCII码为()。
(A)1000100(B)1000101(C)1000111(D)1001010解:
C的ASCII码为1000011+E与C相差2转换为二进制101000101,案例:
信息编码,1.1计算机基础知识,1.1.7非数值信息的表示,A,B,3、计算机中的字符,一般采用ASCII码编码方案。
若已知“I”的ASCII码值为49H,则可能推算出“S”的ASCII码值为()H。
(A)47(B)53(C)59(D)65解:
I的ASCII码为49H01001001B+S与I相差10转换为二进制101001010011B53H,案例:
信息编码,1.1计算机基础知识,1.1.7非数值信息的表示,B,国标码:
每个汉字用两个字节表示,每个字节的最高位为0。
区位码:
用一个94行94列的二维代码表来表示汉字,两个字节分别用两位十进制编码,前字节的编码称为区码;后字节的编码称为位码。
机内码:
将国标码所用两个字节最高位置为1。
例如“巧”字的国标编码是39H41H,则其在计算机内表示形式如下:
1011100111000001第1字节第2字节,信息编码,1.1计算机基础知识,1.1.7非数值信息的表示,
(1)区位码(十进制)的两个字节分别转换为十六进制后加20H得到对应的国标码;
(2)国标码(十进制)的两个字节分别转换为十六进制后加80H得到对应机内码;(3)区位码(十进制)的两个字节分别转换为十六进制后加A0H得到对应的机内码。
信息编码,1.1计算机基础知识,1.1.7非数值信息的表示,区位码、国标码、机内码三者之间的关系,例如“巧”字的国标编码是39H41H,则其在计算机内表示形式如下:
国标码:
01110011000001第1字节第2字节机内码=国标码+8080H=B9C1H1011100111000001第1字节第2字节区位码=国标码-2020H=3941H-2020H=1921H机内码=区位码+A0A0H=1921H+A0A0H=B9C1H,信息编码,1.1计算机基础知识,1.1.7非数值信息的表示,区位码、国标码、机内码三者之间的关系,1、某汉字的区位码是5448,它的机内码是()A)D6D0HB)E5E0HC)E5D0HD)D5E0H解:
区位码要转换成十六进制后才能相加机内码=区位码(转换成十六进制)+A0A0H机内码3630H+A0A0H=D6D0H,信息编码,1.1计算机基础知识,1.1.7非数值信息的表示,案例:
A,48,3,16,0,16,3,(余数),0,54,3,16,6,16,3,(余数),0,2、某汉字的国标码是1112H,它的机内码是()A)3132HB)5152HC)8182HD)9192H解:
机内码=国标码+8080H机内码=1112H+8080H=9192H,信息编码,1.1计算机基础知识,1.1.7非数值信息的表示,案例:
D,1.2计算机系统,1.2.1计算机工作原理,冯诺依曼原理1945年美籍匈牙利数学家冯诺依曼提出“存储程序控制”原理,也称为冯诺依曼原理,用单一的处理部件来完成计算、存储以及通信的工作。
存储单元是定长的线性组织。
存储空间的单元是直接寻址的。
使用低级机器语言,指令通过操作码来完成简单的操作。
对计算进行集中的顺序控制。
计算机硬件系统由运算器、存储器、控制器、输入设备、输出设备五大部件组成并规定了它们的基本功能。
采用二进制形式表示数据和指令。
在执行程序和处理数据时必须将程序和数据从外存储器装入主存储器中,然后才能使计算机在工作时能够自动地从存储器中取出指令并加以执行。
1.2计算机系统,1.2.1计算机工作原理,计算机工作原理计算机的基本原理是存储程序控制,即预先把指挥计算机如何进行操作的指令序列(称为程序)和原始数据通过输入设备输送到计算机内存储器中,每一条指令中明确规定了计算机从哪个地址取数,进行什么操作,然后送到什么地方去,然后由控制器控制协调其它部件完成运算解析操作。
1.2计算机系统,1.2.1计算机工作原理,指令、程序和指令系统,
(1)指令指令是指计算机完成某个基本操作的命令。
指令能被计算机硬件理解并执行。
一条指令就是计算机机器语言的一个语句,是程序设计的最小语言单位。
一条计算机指令是用一串二进制代码表示的,它通常应包括两方面的信息:
操作码和地址码。
操作码用来表征该指令的操作特性和功能,即指进行什么操作;地址码指参与操作的数据在存储器中的地址。
(2)程序程序由一系列指令的有序集合构成,计算机按照程序设定的顺序完成一系列相关操作直到程序终止的过程叫做程序的执行过程。
设计程序常用的有3种结构,即顺序结构、分支(选择)结构和循环结构。
通常情况下,这3种程序结构可以相互嵌套,以解决更复杂的问题。
(3)指令系统一台计算机所能执行的全部指令的集合,称为这台计算机的指令系统。
不同类型的计算机有不同的指令系统。
1.2计算机系统,一个完整的计算机系统是由计算机和计算机两部分组成。
1.2.2计算机系统,软件系统,硬件系统,计算机系统,硬件系统,软件系统,主机,外设,系统软件,应用软件,中央处理器(CPU),运算器、寄存器组等,控制器,主(内)存储器,只读存储器(ROM),随机存储器(RAM),高速缓冲存储器(CACHE),输入设备(键盘、鼠标、扫描仪等),输出设备(显示器、打印机、绘图仪等),辅助存储器(软盘、硬盘、光盘、U盘等),其他(如网络设备、声卡、视频卡等),操作系统(DOS、WINDOWS、LINUX等),程序设计语言和语言处理程序,数据库管理系统,系统服务程序,文字处理软件,电子表格软件,绘图软件,课件制作软件,应用程序,1.2计算机系统,1.2.2计算机系统,计算机系统结构图,1.2计算机系统,1.2.3计算机硬件系统,硬件系统是构成计算机系统的各种物理设备的总称,是机器的实体,又称为硬设备,它通常由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备构成,其中运算器、控制器和一些寄存器组共同组成了中央处理器(CPU)。
硬件系统,主机,外设,中央处理器(CPU),运算器、寄存器组等,控制器,主(内)存储器,只读存储器(ROM),随机存储器(RAM),高速缓冲存储器(CACHE),输入设备(键盘、鼠标、扫描仪等),输出设备(显示器、打印机、绘图仪等),辅助存储器(软盘、硬盘、光盘、U盘等),其他(如网络设备、声卡、视频卡等),中央处理器(英文CentralProcessingUnit,CPU)又称为中央处理单元,中央处理器包括运算器、控制器和寄存器三部分。
是一台计算机的运算核心和控制核心,主要用来执行各种指令,完成各种计算和控制功能。
CPU,控制器,寄存器组,运算器,1.2计算机系统,1.2.3计算机硬件系统,
(1)中央处理器,CPU外观图及CPU在主板上的插座,1.2计算机系统,1.2.3计算机硬件系统,主板(MainBoard)是安装在主机机箱内的一块矩形电路板,是微处理器与其他部件连接的桥梁。
系统主板主要包括CPU插座、内存插槽、总线扩展槽、外设接口插座、串行和并行端口等。
在计算机主板上,集成了计算机常用的三种总线,即数据总线(DB,DataBus)、控制总线(CB,ControlBus)和地址总线(AB,AddressBus)。
数据总线用于传送数据信息,数据总线是双向三态形式的总线,地址总线是专门用来传送地址信息的,地址总线总是单向三态的。
控制总线的传送方向由具体控制信号而定,一般是双向的。
控制总线用来传送控制信号和时序信号。
1.2计算机系统,1.2.3计算机硬件系统,
(2)主板,主板外观图及系统总线结构图,1.2计算机系统,1.2.3计算机硬件系统,存储器是用来存放指令和数据的硬件,是计算机各种信息的存储和交流中心。
按照存储器在计算机中的作用,可分为内存储器和外存储器。
内存储器又称为主存储器或内存,由随机读写存储器(RAM,RandomAccessMemory)、只读存储器(ROM,ReadOnlyMemory)和高速缓冲存储器(Cache)组成。
计算机的存储器,1.2计算机系统,1.2.3计算机硬件系统,
(1)内存储器,随机存储器中的信息用户则可不断进行各种读写操作。
随机存储器中的信息在计算机断电后会消失,因此不利于数据的保存。
计算机的存储器,1.2计算机系统,1.2.3计算机硬件系统,只读存储器中的信息一般由厂商在生产的时候直接写入,用户只能读取,一般不能对其进行更改。
高速缓冲存储器(Cache)是为了解决内存速度与CPU速度不匹配的问题而引入的存储器。
计算机的存储器,1.2计算机系统,1.2.3计算机硬件系统,辅助存储器又称为外存,是内存的补充和后援。
当CPU需要用到外存中的信息和数据时,可以将数据从外存读入内存,然后由CPU从内存中调用。
外存只同内存交换信息,而CPU则只和内存交换信息。
计算机的存储器,外存,软盘,硬盘,光盘,U盘,磁带,提问:
请说出你知道的其它外存。
1.2计算机系统,1.2.3计算机硬件系统,
(2)辅助存储器,磁盘存储器磁盘是依靠由一个个同心圆组成的磁道上的具有不同磁化方向的磁化元来存储0、1信息的。
计算机的存储器,1.2计算机系统,1.2.3计算机硬件系统,硬盘存储器通常简称为硬盘,由盘片组和硬盘驱动器组成。
硬盘转速是指硬盘内主轴的转动速度,单位是r/min(转/分)。
目前常见的硬盘转速有5400r/min、7200r/min等。
计算机的存储器,1.2计算机系统,1.2.3计算机硬件系统,硬盘存储器固态硬盘(SolidStateDrives),简称固盘,它用固态电子存储芯片阵列而制成的硬盘,由控制单元和存储单元(FLASH芯片、DRAM芯片)组成。
计算机的存储器,1.2计算机系统,1.2.3计算机硬件系统,硬盘存储器固态硬盘(SolidStateDrives)的优点:
速度快一块7200转机械硬盘的寻道时间一般为12-14毫秒,而固态硬盘可以轻易达到0.1毫秒甚至更低功耗低使用闪存颗粒(即mp3、U盘等存储介质)制作而成,具有了发热量小、散热快、重量轻、携带方便等特点。
抗振动没使用任何机械活动部件,所以不会发生机械故障,也不怕碰撞、冲击、振动。
计算机的存储器,1.2计算机系统,1.2.3计算机硬件系统,硬盘存储器固态硬盘(SolidStateDrives)的缺点:
容量目前最大容量仅为4TB寿命34nm的闪存芯片寿命约是5000次P/E,而25nm的寿命约是3000次P/E。
一款120G的固态硬盘,要写入120G的文件才算做一次P/E。
售价市场上的120GB固态硬盘产品的价格大约在在700元人民币左右,而500GB的产品价格大约在1200元人民币(2016年价格)左右,计算机的存储器,1.2计算机系统,1.2.3计算机硬件系统,光盘存储器利用光学方式读写信息的圆盘,写入和写出都是利用激光实现的。
光盘的容量一盘在650MB常见的光盘类型有:
CD-ROM、DVD-ROM、WROM,1.2计算机系统,1.2.3计算机硬件系统,计算机的存储器,移动存储器移动存储器主要指USB接口存储器移动硬盘和闪存。
“USB”的英文全称为“UniversalSerialBus”,中文通常称为“通用串行总线”接口。
闪存(FlashMemory)。
也就是优盘,是由中国深圳朗科公司发明的。
1.2计算机系统,1.2.3计算机硬件系统,计算机的存储器,在计算机中,信息的存储容量单位常有位、字节、千字节、兆字节、吉字节、太字节等。
(1)位(bit)Bit即比特,它用来表示存放一位二进制数,即0或1,最小的存储单位。
(2)字节(Byte):
是计算机中最常用、最基本的存在单位。
1Byte8bit。
(3)千字节(KB,Kilobyte)1KB1024B。
(4)兆字节(MB,Megabyte)1MB1024KB。
(5)吉字节(GB,Gigabyte)1GB1024MB。
(6)太字节(TB,Terabyte)又称为百万兆字节。
1TB1024GB。
计算机的存储容量单位,1.2计算机系统,1.2.3计算机硬件系统,将各种外部信息和数据转换成计算机可以识别的电信号,让计算机能够接收,这样的设备称为输入设备(InputDevice)。
输入设备的种类很多,常见的有键盘、鼠标、扫描仪、触摸屏、数码相机、磁盘、U盘、光盘等。
下面介绍重点键盘、鼠标两种输入设备。
计算机的输入设备,1.2计算机系统,1.2.3计算机硬件系统,
(1)键盘键盘(KeyBoard)是数字和字符的输入装置。
常用的键盘有101键、104键和108键等几种。
一般,个人计算机使用104键盘。
计算机的输入设备,1.2计算机系统,1.2.3计算机硬件系统,
(2)鼠标鼠标(Mouse)是一种指点式输入设备,多用于Windows环境中,可取代键盘的光标移动键。
按照鼠标的工作原理可将其分为机械鼠标、光电鼠标和光电机械鼠标。
按照鼠标与主机接口标准可分为PS/2和USB接口两类。
计算机的输入设备,1.2计算机系统,1.2.3计算机硬件系统,能将计算机内部处理后的信息传递出来的设备叫输出设备(OutputDevice)。
常见的输出设备有打印机、显示器、绘图仪、软磁盘、光盘等。
许多设备既可以作为输入设备,又可以作为输出设备
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