《計算機應用基礎教程》

第一章計算機基礎知識

主講人：李健蘋

2011.2*

第一章基礎知識

內容提要

下計算機概述

下計算機中信息的表示

,數據單位和編碼

夕計算機系統的組成

下微機硬件組成

十多媒體技術

2△事及鹿燔虐猊大學

第一章基礎知識

引言

計算機是一種“可以傳授給人知識的工具”，

也是一種“無比有力的知識工具”。

真正對人類生活帶來直接沖擊的，不是計算機

硬件本身，而是來自軟件這種人類知識的產物。

3△事及鹿燔虐猊大學

第一章基礎知識

1.1計算機的概述

L1.1計算機的誕生

計算機原意為“計算”的機器，這是發明者當初為之其計算為

目的。而發展到今天，它的觸角延伸向了社會的各個領域，對推

動當今物質文明的進步，起著決定性的作用。

一、早期的計算工具

東方的創造：算籌（春秋普及）、算盤

唐代第一種手動式計數器

西方的靈感：機械式計算機

機電式計算機

4△事及鹿燔虐猊大學

計算機發展史第一章基礎知識

人類追求的計算工具

公至康鹿燔虐猊大學

5

計算機發展史第一章基礎知識

算籌:計數方法

123456789

IIIImuTT11

古語曰：“運102030405060708090

籌策于帷幄之

中，決勝敗于

千里之外。,算盤：通過手動完成

從低位到高位的數字

傳送，數字由算珠的

數量表示，數位則由

算珠的位置來確定。

△事及鹿燔虐猊大學

6

計算機發展史第一章基礎知識

近代計算機

1.差分機和分析機

(1)由許多輪子組成的保存數據的存儲庫;

(2)運算裝置；

(3)能對操作標序進行控制，并選擇所需處理的數據以及輸出

—＞的裝置。________________________

△事及鹿燔虐猊大學

計算機發展史第一章基礎知識

2.MARKI1944年

HowardAiken博士發現了巴貝奇的論文在IBM的支持下，用機

電方式制造了MARK1（世界上第一臺數字式自動計算機，實

現了當年巴貝奇的設想）MARKH和MARKHI是電子計算

機

51尺長

重5頓

750,000部份合并而成

有72個累加器，每一個有

自己的算術部件，及23位

數的寄存器。

8△事及鹿燔虐猊大學

第-章計算機發譬

計算機發展史

3.電子計算機1946年

1946年2月由賓州大學研制的ENIAC

電子計算機時代的到來

H每秒5千次加減運算

H沒有存儲器

H采用十進制

重達30噸

第一款商用計算機：

占地250nl2UNIVAL

啟動工耗150000瓦1947年，莫奇萊和埃

克特

18000個電子管9△事及鹿燔虐猊大學

計算機發展史第一章基礎知識

晶體管實質上是按顯微比例的真空管建造的。

電子管的缺點：晶體管的優點:

體積大；體積小；

耗能高、散熱量大。耗能低；

性能穩定。

ENIAC劃時代的實驗裝國

△事及鹿燔虐猊大學

10

計算機發展史第一章基礎知識

晶75000,000

體

管

數

目0.18微米芯片

奔騰4

10微米芯片

11△事及鹿燔虐猊大學

計算機發展史第一章基礎知識

計算機第一定律摩爾定律

單

位

晶

時

體

百

間

萬

管

條

執

數

每

行

秒

的

指

令

數

每18個月芯片能力（增長一倍。

12△事及鹿燔虐猊大學

第一產機發矍

計算機發展史

1J.2計算機的發展階段

第一代第二代

（1946?1956）（1957?1964）

電子管晶體管

5千?4萬（次/秒）幾十萬?百萬（次/秒）

第四代第三代

（1971?90年代）（1965-1970）

集成電路集成電路

幾百萬?幾億（次/秒）百萬?幾百萬（次/秒）

13△事及鹿燔虐猊大學

第一章基礎知識

時代年份器件軟件應用

-46-58電子管機器語言匯編語言科學計算

58-64晶體管高級語言數據處理工業控制

—64-71集成電路操作系統文字處理圖形處理

四71年迄今大規模集成電路數據庫、網絡等社會的各個領域

電子管晶體管集成電路大規模集成電路

14△闿及鹿燔虐謾大學

第一章基礎知識

計算機發展趨勢

微型化

巨型化

網絡化

ENIAC智能化

15△事及鹿燔虐猊大學

第一章基礎知識

非馮?諾依曼計算機:

隨著計算機應用領域不斷的擴大。采用存儲方式進行工作的

馮?諾依曼型的計算機逐漸顯露出其局限性。從而出現了新思

維，這就是非馮?諾依曼計算機構想。在軟件方面，非馮?諾

依曼語言主要有三種：Lisp,Prolog和F.Po而硬件方

面，提出了與人腦神經網絡相類似的，新型超大規模集成電

路分子芯片，在20世紀80年代，人們根據某些有機化合

物的分子結構像計算機的開關電路一樣，存在著繼合和離開

兩種類似于二進制“0”和“1”的狀態，從而提出生物計算機，

美國在1994年公布了對生物計算機研究的成果。

公至康鹿燔虐猊大學

16

第一章基礎知識

光計算機

利用光子取代電子進行數據運算、傳輸和存儲，

光互連替代導線的電互聯的光子計算機，1984年5月在

歐州就已研制出來。

采用不同波長的表示不同的數據。

優點：超高速

缺點：體積龐大

量子計算機加拿大公司D-WaveSystems

量子計算機的設想是由美國阿貢實驗室

提出來的，它是利用處于多現實態下的原子

進行運算的計算機。

在實驗室內證實了量子邏輯門的存在，

從而在理論上可以進行量子計算，制成量子

計算機是可行的。

這種多現實態是量子力學的標志。△事及度燔虐屈大學

第一章基礎知識

計算機的新技術

1.嵌入式技術

將計算機作為一個信息處理部件，嵌入到應用系統之

中的一種技術。

系統和功能軟件固化起來，類似BIOS的工作方式。

應用：各種家電、數碼相機等

18△事及鹿燔虐猊大學

第一章基礎知識

2.網格計算

利用互聯網把分散在不同地理位置的電腦組織成一個

“虛擬的超級計算機”，其中每一臺的計算機就是一個“節

點”，而整個計算是由成千上萬個“節點”組成的“一張網

格

優點：數據處理能力超強；充分利用網上的閑置處理

能力。

示例

圖1.1.6D20L網格計宜

19△事及鹿燔虐猊大學

第一章基礎知識

3.中間件技術（中間件=平臺+通信）

中間件是位于平臺（硬件和操作系統）和應用之間的通用服務，為解決分

布異構問題而提出的。只有用于分布式系統

客戶機服冬黑

數據庫系統

客戶機撤服務罌

△事及鹿燔虐猊大學

第一章基礎知識

中間件作為新層次的基礎軟件，其重要作用是揩不同時期、

在不同操作系統上開發的應用軟件集成起來，彼此像一個天

衣無縫的整體協調工作，這是操作系統、數據庫管理系統本

身做不了的。中間件的這一作用，在技術不斷發展之后，使

以往在應用軟件上的勞動成果仍然物有所用，節約了大量的

人力、財力投入。

21△事及鹿燔虐猊大學

第一章基礎知識

Computer-aidedSurgery

RoboticRevolution-Deviceworkswonderin

prostatecancersurgery.

IntuitiveSurgicalDaVincisystemNewYorkDailyNews0readmore

22△事及鹿燔虐猊大學

第一章基礎知識

1.1.3計算機的特點

計算機之所以發展得如此迅速，得益于其高譚、宣精

度、存蓿能力強、熊自動運行等特點。由于有如屹優莠的

特點，才能廣泛地能用于各行各業。可以說無處不用計算

機。

L運算速度快：每秒數萬億次，氣象預報

2.計算精度高：理論上不受限制，圓周率

3.存儲能力強（與存儲容量相關）

4.具有邏輯判斷能力：算術運算

邏輯運算

判斷或比較

5.具有自動執行能力：無需人工干預、自動性

6.通用性強：可編程性

23△事及鹿燔虐猊大學

第一章基礎知識

1J.4計算機的分類

通用機

按用途分類一

專用機

高性能計算機（巨型機或大型機）：

速度最快、處理能力最強、體積大（每秒

按綜合性能5千萬次以上

微型計算機：臺式機、筆記本.

指標分類PentuinIV

工作站：介于PC與小型機之間高檔微機系統

高分辨率、大容量內外存，圖形功能較強

服務器：網絡環境中為多個用戶提供服務的

計算機系統

公至康鹿燔虐猊大學

24

第一章基礎知識

1.K4計算機的應用

1.科學計算或數值計算

利用計算機來完成科學研究和工程技術中提出的數學問

題的計算。

實際問題f數學模型一計算量大。

2.數據處理或信息處理

指對數據進行收集、存儲、整理、分類、統計、加工、

檢索和傳播等一系列活動的統稱。

信息時代海量數據的管理和有效利用。

25△事及鹿燔虐猊大學

第一章基礎知識

3.過程控制或實時控制

利用計算機及時采集檢測數據，按最優值迅

速地對控制對象進行自動調節或自動控制。

無人自動化工廠。

4.計算機輔助技術

計算機輔助設計：CAD

計算機輔助制造：CAM

計算機集成制造系統一CIMS

計算機輔助教學：CAI

26△事及鹿燔虐猊大學

第一章基礎知識

5.人工智能

利用計算機模擬或部分模擬人的智能活動，如感知、判斷、

理解、學習、圖像識別等。

實用技術：智能機器人、專家系統

6.網絡應用

Internetf網上銀行、網上訂票

網上教學、網上醫療

△事及鹿燔虐猊大學

第一章基礎知識

28△事及鹿燔虐猊大學

第一章基礎知識

1.2.1計算機中數的表示

1.常用的進位制

二進制（0、1）

十進制（0、1、2-9）

八進制（0、1、????7）

十六進制（0、1、…9、A、B、C、D、E、F）

29△事及鹿燔虐猊大學

第一章基礎知識

L2計算機中信息的表示|

2.二進制數的特點：可行性、簡易性、邏輯性、可靠性

計算機采用二進制的原因：

1.物理元件性能所致：二進制0、1分別對應高、低電平

2.運算簡單：0+0=0,0+1=1,1+0=1,1+1=10

3.容易實現邏輯運算：

tQtOOtQt

△事及鹿燔虐猊大學

第一章基礎知識

1.2.2進制的概念

“逢R進一，借一當R”

十進制R=10,可彳吏用0,1,2,3,4,5,67,8,9

二進制R=2,可使用0,1

八進制R=8,可使用0,1,2,3,4,5,67

十六進制R=16,可使用0,……，9,A,B，C,D,E,F

31△事及鹿燔虐猊大學

第一章基礎知識

1.2.3數制及其轉換

—、數制

'數制是用一組固定的數碼和一套統一的規則來表示數目

的方法。按進位的方法進行計數的方法稱為進位計數制。

進位計數制的三要素：數位、基數、位權

數位：數碼在一個數中所處的位置。

基數：在進位計數制中，每個數位上所能使用的數碼個

數。

位權：在進位計數制中，每個數位上的數碼所代表的數值

的大小等于在這個數位上的數碼乘上一個固定的數值，這個

固定的數值就是這種進位數制中該位上的位權。

678.34=6X102+7X1048X10°H-3X104+4X102

數碼

基數

32△事及鹿燔虐猊大學

第一章基礎知識

二、幾種常用的進位計數制：

1.十進制(Decimal,D):

基數符號：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9

表示方法：(2004)10或2004D

2.二進制(Binary,B):

基數符號：0、1

表示方法：(10口)2或10UB

3.八進制(Octal,0):

基數符號：0、1、2、3、4、5、6、7

表示方法：(721)&或7210

4.十六進制(Hexadecimal,H):

Bc警蜉:。、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、

表示方法：(lCF)^或1CFH

33△事及鹿燔虐猊大學

第一章基礎知識

常用進制特點對照表

數制名稱運算規則構成數字的基數符號第N位權值

十進制逢十進一0、1、2、3、4、5、6、7、8、9整數：io"；小數：10田

八進制逢八進一0、1、2、3、4、5、6、7整數：8用;小數：8'n

二進制逢二進一0、1整數：2"i;小數：2-n

十六進制逢十六進一0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F整數：id/；小數：165

常用進位制數的對應關系

十進制數0123456789101112131415

二進制數0000000100100011010001010110011110001001101010111100110111101111

八進制數012345671011121314151617

十六進制數0123456789ABCDEF

公至康鹿燔虐猊大學

34

第一章基礎知識

三、不同數制之間的相互轉換：

1.十進制數轉換二進制數：

(1)方法：整數部分與小數部分分開轉換。整數部分

除2取余數；小數部分乘2取整數；

(2)例題：將(254.56)io轉換成對應的二進制數(保留6位小數)

解：整數部分：不斷除2直到商為0

商：2541276331157310

余：01111111

所以，整數部分結果為：(11111110)2

小數部分：不斷乘2取整(對于循環小數，注意保留其位數)

小數：0.560.120.240.480.960.920.84...

整數：100011…

所以，整數部分結果為：(100011)2

因此，最后轉換結果為：(11111110.100011)2

35△事及鹿燔虐猊大學

第一章基礎知識

2.二進制數轉換八進制數：

(1)方法：從小數點向左右以3位二進制位為一組分組。

不夠3位時，整數部分在最左邊添0;小數部分在右邊

添0。然后)將每組分別轉換成八進制數。

(2)例題：將(iouiooo.iou)2轉換成對應的八進制數

解：分組10111000.1011

添0010111000.101100

轉換270?54

因此，最后轉換結果為：(270.54)8

36△事及鹿燔虐猊大學

第一章基礎知識

3.二進制數轉換十進制數：

(1)方法：首先將每一二進制位的權算出，然后揩非0二

進制位的值相加即可。

(2)例題：將(loiiiooo.ion%轉換成對應的十進制數

解：0位對應的權64II4f2f10.t25

10111000.1Oil

n!Il；III

非0位對應的權128321680.50.1250.0625

因此，最后轉換結果為：128+32+16+8+0.5+0.125+0.0625=(184.6875)I。

37△事及鹿燔虐猊大學

第一章基礎知識

4.二進制數轉換十六進制數：

(1)方法：從小數點向左右以4位二進制位為一組分組。

不夠4位時，整數部分在最左邊添0;小數部分在右邊

添0。然后)將每組分別轉換成十六進制數。

(2)例題：將(iouiooo.ioi)2轉換成對應的十六進制數

解：分組10111000.101

添010111000.1010

轉換B8.A

因此，最后轉換結果為：(B8.A)16

38△事及鹿燔虐猊大學

第一章基礎知識

5.八進制數轉換二進制數：

(1)方法：將每一八進制位轉換成一組二進制數，然后組

合成二進制數即可。注意：一位八進制位必須轉換成

3位二進制數，不夠3位左邊添0。

(2)例題：將(701.02)8轉換成對應的二進制數

解：701.02

111000001.000010

因此，最后轉換結果為：(111000001.00001)2

39△事及鹿燔虐猊大學

第一章基礎知識

6.八進制數轉換十進制數：

(1)方法1：聘每一八進制位對應的權算出，然后揩非0

八進制位對應的數相加即可。

方法2:將八進制數首先轉換成二進制數，然后

招該二進制數再轉換成十進制數。

(2)例題：將(701.02)8轉換成對應的十進制數

解：首先轉換成二進制數701.02

111000001.000010

3216842

然后轉換成十進制數111000001.00001

256128641.0.03125

因此，最后轉換結果為：256+128+64+1+0.03125=(449.03125)10

40△事及鹿燔虐猊大學

第一章基礎知識

7.八進制數轉換十六進制數：

(1)方法：將八進制數首先轉換成二進制數，然后將該二

進制數再轉換成十六進制數。

(2)例題：將(70L02%轉換成對應的十進制數

解：首先轉換成二進制數701.02

111000001.000010

然后轉換成十六進制數000111000001.00001000

1C1.08

因此，最后轉換結果為：(1C1.08)16

△事及鹿燔虐猊大學

第一章基礎知識

8.十進制數轉換八進制數：

(1)方法：首先將十進制數轉換成二進制數，然后揩該

二進制數再轉換成八進制數。

(2)例題：參見教材

9.十進制數轉換十六進制數：

(1)方法：首先將十進制數轉換成二進制數，然后將該

二進制數再轉換成十六進制數。

(2)例題：參見教材

42△事及鹿燔虐猊大學

第一章基礎知識

10.十六進制數轉換二進制數：

(1)方法：招每一十六進制位轉換成一組二進制數，然后

組合成二進制數即可。注意：一位十六進制位必須轉

換成4位二進制數，不夠4位左邊添0。

(2)例題：將(70A.02)i6轉換成對應的二進制數

解：70A.02

011100001010.00000010

因此，最后轉換結果為：(11100001010.0000001)2

43△事及鹿燔虐猊大學

第一章基礎知識

11.十六進制數轉換八進制數：

(1)方法：首先將十六進制數轉換成二進制數，然后將該

二進制數再轉換成八進制數。

(2)例題：參見教材

12.十六進制數轉換十進制數：

(1)方法：首先將十六進制數轉換成二進制數，然后將該

二進制數再轉換成十進制數。

(2)例題：參見教材

44公至及波燔虐屈大學

第一章基礎知識

進制轉換小結

45△事及鹿燔虐猊大學

第一章基礎知識

1.3數據單位和編碼|

1.3.1數據單位

?位(bit)：計算機中最小數據單位.位的取值有兩種，

即：0、lo

?字節(byte):計算機中最基本的單位,簡稱“B”o

?字長：計算機進行處理和運篁的單位，它是衡量計算

機CPU性能高低的一個重要標準。一般地，字長越長的CPU,其

處理、運算能力越強，其速度相應越快。

如:80386為32位計算機，PHI、PW為64位計算機,因此

其字長為8

46△事及鹿燔虐猊大學

第一章基礎知識

進位關系:8bit=1B(byte)

1024B二1KB

1024KB二1MB

1024MB=1GB

1024GB二1TB

47△事及鹿燔虐猊大學

第一章基礎知識

1.3.2編碼方式

1.字符編碼的原則及編碼種類：

?原則：用二進數來表示文字和符號。

?種類：數字編碼、字符編碼、漢字編碼。

2.數字編碼：常用的數字編碼為8421BCD碼，如下表所示

?1-2十進制數的二進制編碼

0000050101

1000160110

2001070111

3001181000

4010091001

公堂及鹿燔嚷猊大學

48

第一章基礎知識

1.3.2編碼方式

衰1?37位ASCII色衰

3.字符編碼：

字符編碼采用ASCH碼。

?ASCH的含義：美國國家

標準信息交換碼，它是

世界通用的國際標準。

?ASCH的版本：

7位版：基本ASCH碼，

128個字符，如表1-3所

ZJ\o

8位版:擴充ASCH碼，

256個字符。

49△事及鹿燔虐猊大學

第一章基礎知識

ASCII碼（實際只用了7位，第8位為0,）

例如：0—48,A--65a97

規律：數字與26個英文大小寫字母排列順序由小

到大，