第1章计算机的发展与运算基础

,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,计算机应用基础教程,策划编辑 徐建军,010-88254570,电子工业出版社,第,1,章 计算机的发展与运算基础,第,2,章 微型计算机系统基本知识,第,3,章,Windows,操作系统,第,4,章,Word2007,文档编辑与排版,第,5,章 中文版,Excel 2007,第,6,章,PowerPoint 2007,的使用,第,7,章 计算机网络基础知识,第,8,章 常用工具软件,第,1,章 计算机的发展与运算基础,本章的主要内容,计算机的分类,几种进位计数制,几种进位计数制之间的转换,计算机中带符号数的表示方法,计算机中常用的信息编码,1.1,计算机的发展与特点,1.1.1,计算机发展的几个阶段,时代,年份,器件,特点及应用,一,4658,电子管,体积大，速度低：,5000,几万次,/,秒,机器语言,主要应用：科学计算,二,5964,晶体管,速度快：,几十万次,/,秒,高级语言,数据处理、工程设计、过程控制,三,6470,中小规模集成电路,速度更快：,几百万次,/,秒,多种高级语言、出现了操作系统,应用到许多科学技术领域,四,71,年后,(,超,),大规模集成电路,速度更快：,数百亿次,/,秒,(,数万亿次,/,秒,),网络操作系统和分布式操作系统,应用渗透了人类社会的各个领域,第一台计算机,(ENIAC),诞生日期：,1946,年,2,月,15,日,;,全名：,电子数字积分计算机,(ENIAC);,运算速度：,每秒钟能够进行,5000,次加法运算。,重达,30,吨,耗电,140,千,瓦,1,万,8,千,多,个电子管,保存,80,个字节,几乎有两个教室大,1.1.2,中国计算机的发展过程,1958,年：,中科院计算所研制成功我国第一台小型电子管通用计算机,103,机，标志着我国第一台电子计算机的诞生；,1965,年：,中科院计算所研制成功第一台大型晶体管计算机,109,机，该机在两弹试验中发挥了重要作用；,1974,年：,清华大学等单位联合设计、研制成功采用集成电路的,DJS-130,小型计算机，运算速度达每秒,100,万次；,1983,年：,国防科技大学研制成功运算速度每秒上亿次的银河,-I,巨型机，这是我国高速计算机研制的一个重要里程碑；,1985,年：,电子工业部计算机管理局研制成功与,IBM PC,兼容的长城,0520CH,微机；,1992,年：,国防科技大学研究出银河,-,通用并行巨型机，峰值速度达每秒,4,亿次浮点运算，总体上达到,20,世纪,80,年代中后期国际先进水平；,1.1.2,中国计算机的发展过程,1997,年：,国防科大研制成功银河,-,百亿次并行巨型计算机系统，采用可扩展分布共享存储并行处理体系结构，系统综合技术达到,20,世纪,90,年代中期国际先进水平；,2001,年：,中科院计算所研制成功我国第一款通用,CPU“,龙芯”芯片；,2002,年：,曙光公司推出完全自主知识产权的“龙腾”服务器，该服务器是国内第一台完全实现自有产权的产品，在国防、安全等部门发挥了重大作用；,2003,年：,正式完成并发布“龙芯”,2,号（英文名称,Godson-2,）。“龙芯”,2,号是,64,位微处理器，内频为,300,500 MHz,，,500 MHz,版约与,1GHz,版的,Intel Pentium,、,Pentium,拥有相近的效能水平。,1.1.3,计算机的特点,处理速度快,计算精度高,存储容量大，记忆能力强,具有复杂的逻辑判断能力,按程序自动控制的能力,1.2,计算机的分类与应用,按,用途分类：,通用机,专用机,按综合性能指标分类：,巨型机、大型机、中型机、小型机、微型机、单片机。,按计算机工作模式分类：,服务器和工作站。,通用性强，综合能力强，解决各种问题,特殊配置，功能单一，解决特定问题,1.2.1,计算机的分类,1.2.2,计算机的应用,科学计算,例如气象资料的及时处理与天气的预报，军事工程的计算等,2.,数据处理,例如银行用计算机管理和处理账务，企业用计算机管理生产、统计报表，商场用计算机进行进、销、存的管理与市场预测等。,3.,计算机辅助技术,目前，广泛应用于机械、建筑、大规模集成电路、电子应用、服装、飞机及汽车等许多行业。,4.,自动控制,目前，广泛地应用在机械、电力、石油、化工及航天等许多行业。,5.,人工智能,包括智能家居、智能检测、智能控制、智能交通,设备、智能软件、仿生与识别装置、智能化定位与导航系统、智能机器人，以及能模拟高水平医学专家进行疾病诊断的专家系统。,6.,网络应用,例如网上购物与电子汇款，,POS,柜台销售信息网络系统的应用，自动取款机（,ATM,）是信用卡业务的扩展等；,7.,多媒体应用,1.3,计算机中信息的表示,1.3.1,几种进位计数制,1.,基本概念：,信息,:,数值、文字、语音、图形和图象。,信息必须数字化编码，才能传送、存储和处理。,2.,基本进位计数制,十进制（,D,）：,(258)10,、,258(D),、,258D,、,258,二进制（,B,）：,(1010)2,、,1011(B),、,1011B,八进制（,Q,）：,(257)8,、,257(Q),、,257Q,十六进制（,H,）：,(2A8)16,、,2A8(H),、,2A8H,、,0,A,58H,十进制计数,1,、两个特点：第一，选用十个符号（,0,、,1,、,2,、,3,、,4,、,5,、,6,、,7,、,8,、,9,）构成；第二，逢十进一。,2,、用位权来表示，任何一个十进制数都可以用它的按位,权展开式表示：,N=X,n-1,10,n-1,+X,n-2,10,n-2,+X,0,10,0,+X,-1,10,-1,+,+X,-n,10,-n,其中，,X,为一个,10,进制的数，基数是,10,，整数位有,n,（,n-1,0,）位，小数位也是,n,（,-1,-n,）位,。,例如：（,752.65,）,10,7,10,2,+5,10,1,+2,10,0,+6,10,-1,+5,10,-2,二进制计数,1,、两个特点：第一，选用两个符号（,0,和,1,）构成；第二，逢二进一。,2,、用位权来表示，任何一个二进制数都可以用它的按位权展开式表示：,N=X,n-1,2,n-1,+X,n-2,2,n-2,+X,0,2,0,+X,-1,2,-1,+X,-n,2,-n,其中，,X,为一个二进制的数，基数是,2,，整数位有,n,（,n-1,0,）位，小数位也是,n,（,-1,-n,）位。,例如：（,1011.101,）,2,=12,3,+02,2,+12,1,+12,0,+1,2,-1,+02,-2,+12,-3,八进制,八进制数有,0,、,1,、,2,、,3,、,4,、,5,、,6,、,7,共计八个符号，逢八进一，八进制数也遵守按位权展开的原理，只不过其中的基数不是,10,，也不是,2,，而是,8,。,十六进制,十六进制数有,0,、,1,、,2,、,3,、,4,、,5,、,6,、,7,、,8,、,9,、,A,、,B,、,C,、,D,、,E,、,F,共计十六个符号，逢十六进一，十六进制数也遵守按位权展开的原理，只不过其中的基数是,16,。,1.,十进制转化成,r,进制（当,r=2,时）,转化方法：,整数部分：,除以,r,取余数，直到商为,0,。然后，依次将所得余数,从右到左,列。,小数部分：,乘以,r,取整数，依次将所得整数,从左到右,排列。,1.3.2,进位计数制之间的相互转换,例：,100.345(D),1100100,.,01011,(B),100(D)=144(O)=64(H)=1100100(B),100,2,50,2,25,2,12,2,6,2,3,2,1,0,0,0,1,0,0,1,0.345,2,0,.690,2,1,.380,2,0,.,760,2,1,.520,2,100,8,12,8,1,8,0,4,4,1,100,16,6,0,4,6,16,1,1,.,04,2,2.,二进制转八进制,方法：,整数部分：,从右向左,进行分组。小数部分：,从左向右,进行分组。,三位一组,，不足,三位,补零。,例：,00,1,101,101,110,.,110,1,00,(B)=1556.64(Q),1 5 5 6 6 4,3.,八进制转二进制,方法：每一位八进制数转换为对应的,三位,二进制数。,例：,144(Q)=,001,100,100,(B),1 4 4,4.,二进制转十六进制,方法：,整数部分：,从右向左,进行分组。小数部分：,从左向右,进行分组。,四位一组,，不足,四位,补零。,例：,00,11,0110,1110,.,1101,01,00,(B)=36E,.,D4(H),3 6 E D 4,5.,十六进制转二进制,方法：每一位八进制数转换为对应的,四位,二进制数。,例：,2C1D(H)=,0010,1100,0001,1101,(B),2 C 1 D,1.,定点数的表示法,符号位,小数点,定点整数,小数点,小数点,|N|=2,n,1,1,0=N=2,n,1,例：,0,010,0000,表示,+,0.25,；,1,010,0000,表示,0.25,。,例：,0,010,0000,表示,+,32,；,1,010,0000,表示,32,。,例：,0010,0000,表示,32,；,1010,0000,表示,160,。,无符号整数,S,|N|=0,X=0,X=0,X=0,+7,：,0,0000111 +0,：,0,0000000,7,：,1,0000111,0,：,1,0000000,X,原,=,1.,数字代码的表示,二,-,十进制码（,BCD,码）是一种常用的数字代码，它将每个十进制数用,4,位二进制数表示，从而实现了用二进制数表示十进制数。,在计算机中，最常用的,BCD,码是,8421 BCD,码。,BCD,码（二,十进制码）,BCD,码有多种编码方案，常用的是,8421,码。,十进制数,0,9,的,BCD,码则为,0000,、,00011001,。,例：,1,2=,（,0001,0010,）,BCD,3,4,5=,（,0011,0100,0101,）,BCD,1.3.4,计算机中常用的数字代码与字符代码,2.,字符代码的表示,ASC,码（美国信息交换标准代码）,常用字符有,128,个，编码从,0,到,127,。,空格,编码：,20H,十进制：,32,0,9,30H,39H 48,57,A,Z,41H,5AH 65,90,a,z,61H,7AH 97,122,控制字符,：,0,32,，,127,；,普通字符,：,94,个。,每个字符占一个字节，用,7,位，最高位不用，一般为,0,。,3.,汉字的编码,汉字输入和输出的过程：,(1),汉字输入码,音码类：,全拼、双拼、微软拼音、,自然码和智能,ABC,等；,形码类：五笔字型法、郑码输入法等,；,混合码,：,自然码。,(2),汉字交换码,为了便于各计算机系统之间能够准确无误地交换汉字信息，必须规定一种专门用于汉字信息交换的统一编码,-,汉字交换码。,(3),汉字机内码,国家标准,:,信息交换用汉字编码字符集,基本集,(,GB2312_80,),一级汉字,(,常用字，按拼音排序,),：,3755,个；,二级汉字,(,非常用字,),：,3008,个。,区位码,GB2312_80,将收录的所有汉字,与图形符号组成一个,9494,的矩阵，,矩阵的每一行称为一个,“,区,”,，每一列称为,“,位,”,。其中前,15,个区为非汉字的各种,图形符号，从第,16,区开始才是,汉字。,区、位分别编号后,组合在一起就构成一个四位数代码,区位码,。,例：汉字“啊”的区位码为“,1601”,，用十六进制表示为：“,1001H,”,。,要特别注意，区码和位码是相互独立的。,国标码,在某个汉字的,区位码的区码和位码上分别加,20H,，便构成了这个汉字的,国标码,。加,20H,是