大学计算机基础-第1章

经济信息工程学院经济信息工程学院 谢志龙谢志龙西南财经大学 大学计算机根底计算机根底知识课程群号:490588795作业邮箱：周三上午1、2节：jsj3_12163周三上午3、4节：jsj3_34163周四上午1、2节：jsj4_12163周四上午3、4节：jsj4_34163本次课程内容构成西南财经大学 大学计算机根底课 1大学计算机根大学计算机根底课程的目的底课程的目的 2 3 电子计算机的电子计算机的定义及组成定义及组成计算机中信息计算机中信息的表示的表示大学计算机根底课程的目的 1西南财经大学 大学计算机根底课大学计算机根底课程的目的1时代的要求?哈佛商业评论?(2003年5月)刊出NicolasCarr“ITDoesntMatter的评论文章，在全球IT界及商业管理界引起轩然大波。21世纪是一个信息化的世纪；和火车，电力一样，计算机与IT已成为工作生活学习之必需品。,大学计算机根底课程的目的2培养信息能力和信息素养大学信息技术教育是培养信息化社会需求人才不可或缺的途径，其目标是培养学生的信息能力和信息素养；信息能力是对各种信息技术的理解和活用能力，即对信息的获取、分析、加工、处理、创造的理解和活用能力信息素养是一个与信息的获取、理解、评价、交流、应用、生成密切相关的技能、观念、态度和经验的统一体大学计算机根底课程的目的3解决生活学习实际问题具有IT根底知识背景可以为我们在生活和学习中遇到的问题提供解决方法；为什么我买到的500G硬盘显示实际容量只有470G？为什么安装的是8GB的内存，可我的Windows系统只能识别3.25GB？为什么同样输入一个“？,英文和中文输入时所占的字符长度不同？2电子计算机的定义及组成西南财经大学 大学计算机根底课电子计算机的定义p电子计算机(ElectronicComputer)，俗称电脑,是一种根据一系列指令来对数据进行处理的机器。p1946年美国宾夕法尼亚大学研制的正式交付使用的ENIAC，标志着第一台电子计算机的诞生。电子计算机的开展1第一代：电子管计算机19461958年体积较大，运算速度较低，计算机每秒工作的频率只有几千到几万次，存储容量只有四千个字节，存储容量不大，而且价格昂贵。这一代计算机主要用于科学计算，只在重要部门或科学研究部门使用。2第二代：晶体管计算机19591964年速度提高了，体积为原来的几十分之一，耗电减少，可靠性提高，性能比第一代计算机有很大的提高。不仅用于科学计算，还用于数据处理和事务处理及工业控制。电子计算机的开展3第三代：中小规模集成电路计算机1965-1970年以中、小规模集成电路为电子器件，体积更小型化、耗电量更少、可靠性更高，性能又有了很大的提高，不仅用于科学计算，还用于文字处理、企业管理、自动控制等领域，出现了计算机技术与通信技术相结合的信息管理系统，可用于生产管理、交通管理、情报检索等领域。4第四代：大规模及超大规模集成电路计算机1971年-现在计算机的逻辑元件和主存储器都采用大规模集成电路LSI和超大规模集成电路VLSI为主要电子器件。电子计算机的开展趋势1巨型化：高速、大储量2微型化：存储器、通道处理机、高速运算部件、图形卡、声卡的集成3多媒体化：以数字技术为核心的图像、声音与计算机、通信等融为一体4网络化：在一定的地理区域内，将分布在不同地点的不同机型的计算机和专门的外部设备由通信线路互联在一起，组成一个规模大、功能强的网络系统，在网络软件的协助下，籍以共享信息、共享软硬件和数据资源。5智能化：计算机模拟人的感觉、行为、思维过程的机理电子计算机的特点及类型1.计算机的特点1运算速度快2计算精度高3存储容量大4应用领域广泛5超强“记忆力和逻辑判断力6能够按照程序自动执行的能力2.冯诺依曼结构的根本思想1计算机由五局部组成：运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备；2内部采用二进制；3存储程序控制存储程序：即把程序和处理问题所需要的数据均以二进制编码形式预先按一定顺序存放到计算机的存储器里。冯诺依曼的计算机模型冯诺依曼结构的根本思想计算机由五局部组成：运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备；内部采用二进制冯诺依曼的计算机模型现在的计算机模型电子计算机的组成及工作原理一个完整的微型计算机系统是由硬件系统和软件系统两个局部组成，如右图所示。电子计算机的工作原理输入设备内存储器运算器控制器程序和数据取数结果存数取指令存取命令运算命令输入命令输出设备输出命令电子计算机的硬件系统1计算机由运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备组成。2计算机内部采用二进制来表示指令和数据。每条指令一般具有一个操作码和一个地址码。其中操作码表示运算性质，地址码指出操作数在储存中的地址。3计算机采用存储程序的方式工作。将编写好的内容储存在内存中，然后启动计算机工作。它能自动逐条取出指令和执行指令。电子计算机的硬件系统1运算器运算器又称算术逻辑部件ALU，ArithmeticLogicUnit。它由算术逻辑运算部件ALU、移位器和一些暂存数据的存放器组成，运算器是进行算术运算和逻辑运算的部件。算术运算是按照算术规那么进行的运算，如加、减、乘、除等。逻辑运算是指非算术的运算，如与、或、非、异或、比较、移位等。2控制器控制器主要由程序计数器、指令存放器、指令译码器和操作控制器等部件组成。它是分析和执行指令的部件，是计算机的神经中枢和指挥中心，负责从存储器中读取程序指令并进行分析，然后按时间先后顺序向计算机的各部件发出相应的控制信号，以协调、控制输入输出操作和对内存的访问。电子计算机的硬件系统1CPU运算器、控制器和存储器组成了计算机的主机。人们将运算器和控制器做在一个半导体芯片上，称为中央处理器或微处理器，英文缩写CPU。2CPU的类型早期的各种类型CPU(8088,80286,80386DX，80486DX)。电子计算机的硬件系统3.存储器存储器是存储各种信息如程序和数据等的部件或装置。存储器分为主存储器或称内存储器，简称内存和辅助存储器或称外存储器，简称外存。4输入设备输入设备是用来把计算机外部的程序、数据等信息送入到计算机内部的设备。常用的输入设备有键盘、鼠标、光笔、扫描仪、数字化仪、麦克风等。5输出设备负责将计算机的内部信息传递出来称为输出，或在屏幕上显示，或在打印机上打印，或在外部存储器上存放。常用的输出设备有显示器和打印机等。电子计算机的软件系统1系统软件系统软件是指负责管理、监控和维护计算机硬件和软件资源的一种软件。系统软件用于发挥和扩大计算机的功能及用途，提高计算机的工作效率，方便用户的使用。系统软件主要包括操作系统、程序设计语言及其处理程序、数据库管理系统、系统效劳程序以及故障诊断程序、调试程序、编辑程序等工具软件。2应用软件应用软件是指利用计算机和系统软件为解决各种实际问题而编制的程序。常见的应用软件有科学计算程序、图形与图像处理软件、自动控制程序、情报检索系统、工资管理程序、人事管理程序、财务管理程序以及计算机辅助设计与制造、辅助教学软件等。电子计算机的软件系统3程序设计语言及其处理程序1机器语言机器语言的每一条指令都是由0和1组成的二进制代码序列。机器语言是最底层的面向机器硬件的计算机语言，用机器语言编写的程序不需要任何翻译和解释就能被计算机直接执行。优点是：程序可被机器直接执行，不需任何翻译，程序执行效率高；其缺点是：由于机器指令数目太多，且都是二进制代码，所以用机器语言编写的程序难于识别、难于记忆、难于调试、难于修改，不易移植。2汇编语言汇编语言实质上是符号化了的机器语言。因为汇编语言是符号化了的机器语言，所以也是面向机器的语言，对硬件依赖性大，不同微处理器其指令系统不一样，所配备的汇编语言也不一样，故汇编语言程序也难于移植。虽然汇编语言相对于机器语言在程序的编写、修改、阅读等方面有了大的进步，运行效率仍较高，但由于机器指令繁多，掌握起来仍较困难。电子计算机的软件系统3高级语言机器语言和汇编语言都是面向机器的语言，而高级语言那么是面向问题的语言。高级语言与具体的计算机硬件无关，其表达方式接近于人们对求解过程或问题的描述方法，容易理解、掌握和记忆。用高级语言编写的程序的通用性和可移植性好。用高级语言编写的程序通常称为源程序。计算机不能直接执行源程序。用高级语言编写的源程序必须被翻译成二进制代码组成的机器语言后，计算机才能执行。高级语言源程序有编译和解释这两种执行方式。4数据库管理系统数据库管理系统DBMS是计算机数据处理开展到高级阶段而出现的专门对数据进行集中处理的系统软件，负责数据库的定义、建立、操作、管理和维护，其任务之一就是在保证数据完全可靠的同时提高数据库应用时的简明性和方便性。操作系统根本知识1操作系统的功能系统软件中最重要的一种软件是操作系统。它负责控制和管理计算机系统的各种硬件和软件资源，合理地组织计算机系统的工作流程，提供用户与操作系统之间的软件接口。操作系统的主要功能如下：进程管理即处理机管理存储管理文件管理设备管理作业管理操作系统可以使系统资源得到有效的利用，为应用软件的运行提供支撑环境。操作系统是最底层的系统软件，是计算机软件的核心和根底。操作系统根本知识2操作系统的分类为了适应不同用户的需求，操作系统有不同的类型。目前，操作系统的主要类型有单用户操作系统、批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统、网络操作系统、分布式操作系统等6种类型。3微型计算机常用的操作系统微型计算机中先后使用的操作系统主要有DOS、Windows98、Windows2000、WindowsNT、WindowsXP、WindowsVista、Windows7以及Windows8等。微型计算机还可安装使用Unix和Linux等操作系统。微型计算机的根本配置微型计算机的硬件配置一台微型计算机的硬件系统主要由中央处理器、主板、机箱、存储器、输入设备和输出设备组成。1中央处理器CPUCPU主要由运算器和控制器组成，是微型计算机硬件系统中的核心部件。CPU处理数据速度的快慢，直接影响到整台计算机性能的发挥。计算机所发生的全部动作都受CPU的控制，CPU品质的上下通常决定了一台计算机的档次。CPU性能的主要参数包括内核数量、运行频率、缓存、接口方式、工作电压等。微型计算机的根本配置2主板主板是用来承载CPU、内存、扩展卡等部件的根底平台，同时担负各种计算机部件之间的通讯、控制和传输任务。主板起着硬件资源调度中心的作用。影响整个计算机硬件系统的稳定性、兼容性及性能。3内存储器内存储器简称内存，内存能与CPU直接交换信息，内存分为随机存储器RAM和只读存储器ROM两局部。RAMRandomAccessMemory的存储单元可以进行读写操作。目前有静态随机存储器SRAM和动态随机存储器DRAM。SRAM的读写速度快，但价格高昂，主要用于高速缓存存储器Cache。DRAM相对于SRAM而言，读写速度较慢，价格较低廉，因而用做大容量存储器。ROMReadOnlyMemory是一种只能读不能写的存储器，其中的信息被永久地写入，不受断电的影响，即使在关掉计算机的电源后，ROM中的信息也不会丧失。微型计算机的根本配置微型计算机的软件配置裸机不能完成任何任务，必须安装软件，通过软件与硬件的有机结合，才能够发挥计算机的功能。在选择安装软件时应该注意以下原那么：1安装必须的、常用的软件。软件间有可能相互影响，安装太多的软件会降低计算机系统运行速度，有的软件甚至会无法运行。对临时使用的软件可以用的时候安装，用完后卸载。2不求最新、最好，但求实用且与硬件相匹配版本的软件。一般而言，更高版本的软件功能更多、更强。但软件对硬件的要求也更高。对具有相同功能的软件，通常选择熟悉的。一般情况下，如果没有感觉到软件不能满足需要，不要不断地更换软件和升级版本。微型计算机的根本配置l互联网开展趋势的主要特征l未来Internet的开展趋势包括以下几个方面：l1全球化l2虚拟现实l3带宽l4无线l5网格l6集成l7无处不在的宽带和无线网络l普适计算l网格计算l云计算l物联网电子计算机应用领域1科学计算或数值计算科学计算又称为数值计算，指用于科学技术和工程设计的数学问题的计算。例如同步通讯卫星的发射、卫星轨道计算、天气预报等。2信息处理利用计算机，可以对任何形式的数据包括文字、数字、图形、图像、声音等进行加工和处理，例如文字处理、图形处理、图像处理和信号处理等。信息处理是目前计算机应用最为广泛的领域。3办公自动化办公自动化OfficeAutomation，OA主要表现即是“无纸办公。现代的OA系统通过Internet/Intranet平台，为企业员工提供信息共享和交换。电子计算机应用领域4生产自动化生产自动化PAProductionAutomation是计算机在现代生产中的应用。现介绍其中三个应用领域。1实时控制，实时控制又称为过程控制，指实时采集、检测数据并进行加工后，按最正确值对控制对象进行控制。2计算机辅助设计与计算机辅助制造计算机辅助设计CADComputerAidedDesign是利用计算机提高设计工作的自动化程度和质量的一门技术。计算机辅助制造CAMComputerAidedManufacturing是指利用计算机来进行生产规划、管理和控制产品制造的过程。CAD/CAM技术推动了几乎一切领域的设计革命，广泛地影响到机械、电子、化工、航天、建筑等行业。3计算机辅助测试CATComputerAidedTesting是指利用计算机辅助进行产品测试。电子计算机应用领域5人工智能与神经网络计算机技术人工智能是是探索和模拟人的感觉和思维过程的科学，是控制论、计算机科学、仿真技术、心理学等综合起来的一门计算机理论学科。神经网络计算技术要解决人工感觉包括计算机视觉与听觉等，带有大量需要互相协调动作的智能化机器人以及在较复杂情况下各种因素互相冲突和非规那么性的决策问题等。6在人类生活中的应用随着网络建设的进一步完善，计算机越来越成为人类生活的必需品。主要用于人们的通讯、新闻、电子商务、影视娱乐、信息查询等。在教育领域，除计算机辅助教学外，计算机远程教育开展非常快，已经开展为一种重要的教学形式。在商业领域，电子商务早已进入实际应用。电子商务是利用开放的网络系统进行的各项商务活动。如电子数据交换EDI 3计算机中信息的表示西南财经大学 大学计算机根底课数据和信息1.数据存储在某种媒体上可以鉴别的符号资料。“符号指数字、文字、字母和其他特殊符号，以及图形、图像、动画、影像、声音等。2.信息是人们从事工业、农业、商业等活动中涉及的数字、符号、文字、图形、图像等的总称。3.数据和信息的关系信息是有用的、经过加工的有用的数据。数据是描述客观事实、概念的一组文字、数字或符号等，是信息的素材、载体和表达形式。信息是从数据中加工、提炼出来的，用于帮助人们正确决策的有用数据，它的表达形式是数据。计算机中的数制p日常生活中，人们最熟悉的是十进制，在计算机中，会接触到二进制、八进制、十进制和十六进制，其共同之处都是进位计数。p进位计数，就是在该进位数制中，可以使用的数字符号个数。R进制能用到的数字符号个数为R个，即0、1、2、R-1。p计算机中常用到二、八、十和十六进制，根本符号集如下表所示。进制计数原则基本符号二进制逢2进10，1八进制逢8进10，1，2，3，4，5，6，7十进制逢10进10，1，2，3，4，5，6，7，8，9十六进制 逢16进10，1，2，3，4，5，6，7，8，9，A，B，C，D，E，F各计数制的相互转换十进制数转换成二进制数十进制整数转换成二进制整数的规那么是“除2取余，即：将十进制数除以2，得到一个商数和余数；再将其商数除以2，又得到一个商数和余数；以此类推，直到商数等于零为止。【例】将十进制整数56转换成二进制数2222220余数为0余数为0余数为0余数为1余数为1余数为1商数为0，转换结束二进制最低位二进制最高位倒序取余1562814731各计数制的相互转换十进制数转换成八进制数十进制整数转换成八进制数与转换成二进制数的方法相似，但采用的规那么是“除八取余。【例】将十进制数59转换成八进制数2880余数为3余数为7商数为0，转换结束597八进制最低位八进制最高位倒序取余各计数制的相互转换十进制数转换成十六进制数十进制整数转换成十六进制整数的规那么是“除16取余。在十六进制数中，用A表示10，B表示11，C表示12，D表示13，E表示14，F表示15。【例】将十进制数89转换成十六进制数316160余数为9余数为5商数为0，转换结束895十六进制最低位十六进制最高位倒序取余各计数制的相互转换二进制数转换成十进制数二进制数转换成十进制数的规那么是各数位乘以2的n-1次方，所得结果进行相加。【例】将二进制数1111100转换成十进制数。(1111100)212612512412312202102064+32+16+8+4(124)10420212526242322各计数制的相互转换二进制数转换成八进制数将一个二进制数转换为八进制数的方法：将二进制数从右向左每三位分成一组，每一组代表一个07之间的数，下表表示二进制数与八进制数的对应关系二进制八进制00000011010201131004101511061117【例】将二进制数110100转换成八进制数110，100564各计数制的相互转换二进制数转换成十六进制数将一个二进制数转换为十六进制数的方法是将二进制数从右向左每四位分成一组，每一组代表一个09、A、B、C、D、E、F之间的数。下表列出了二进制数与十六进制数的对应关系。二进制十六进制二进制十六进制00000100080001110019001021010100011310111101004110012010151101130110611101401117111115【例】将二进制数111010011转换成十六进制数0001，1101，001161D3各计数制的相互转换八进制和十六进制数转换成十进制数【例】将八进制数413转换成十进制数。将八进制数413转换成十进制数的方法如下：(413)848218138025683(267)10八进制数413的十进制数为267。【例】将十六进制数1A8F转换成十进制数。将十六进制数1A8F转换成十进制数的方法如下：(1A8F)16116310162816115160(6799)10十六进制数1A8F的十进制数为6799。7计算机的运算1二进制数的加法运算根据“逢二进一、高位进位规那么2二进制数的减法运算根据“高位借位、借一有二的规那么3二进制数的乘法法运算00=0；01=0；10=0；11=14二进制数的除法运算00=0；01=0；11=1计算机的运算5逻辑“或运算符号“或“OR表示。两个参与运算的数中有一个数为1，那么运算结果为1，都为0结果为06逻辑与运算符号或“AND表示。两个参与运算的数中有一个数为0，那么运算结果为0，都为1结果为17逻辑非运算非1等于0非0等于1数据的存储单位位bit字节Byte位是计算机中最小的数据单位。它是二进制的1个数位，简称位。1个二进制位可表示两种状态0或1。两个二进制位可表示4种状态00，01，10，11字节是是计算机中最小的信息单位。8个二进制位为1个字节。通常还用到KB千字节、MB兆字节、GB千兆字节、TB千千兆字节等来表示存储器的存储容量或文件的大小。数据的存储单位字长字长是计算机存储、传送、处理数据的信息单位。用计算机一次操作的二进制位最大长度来描述。字长越长，在相同时间内就能传送更多的信息；字长越长，计算机就有更大的寻址空间；字长越长，计算机系统支持的指令数量越多。存储单位换算1B=8bits1KB=1024B1MB=1024KB1GB=1024MB1TB=1024GB1字符=1字节=8bits1汉字=2字节=16bits计算机中信息数字化方法英文字符编码ASCII码ASCII编码是计算机系统中使用最广泛的信息编码。本为美国信息交换标准代码，现在已被国际标准化组织认定为国际标准。它用7个二进制位来进行信息编码。共有128个编码表示了128个字符元素。其中通用控制字符34个，阿拉伯数字10个，大、小写英文字母52个，各种标点符号和运算符号32个。汉字编码GB2312-80GB2312-80是我国制定的国家标准，是用于汉字信息处理所用代码的依据。其中规定了信息交换用的6763个汉字和682个非汉字图形符号的代码。目前使用最广泛的汉字编码为两个字节的机内码，该码将国标GB2312-80的两个字节的最高位分别设置为1而得到。例，汉字“啊的机内二进制编码为。计算机中信息数字化方法计算机中的二进制计算机内部是一个二进制的数字世界，一切信息的存取、处理和传送都是以二进制编码形式进行的。二进制只有0和1这两个数字符号，用0表示低电平，用1表示高电平。计算机采用二进制，其特点是运算器电路在物理上很容易实现，运算简便、运行可靠，逻辑计算方便。谢谢！大学计算机根底计算机根底知识经济信息工程学院 谢志龙