信息技術基礎 目 錄 1. 信息與信息技術 2. 計算機概述 3. 信息編碼與數(shù)制 4. 計算機病毒與信息安全 1 信息與信息技術 信息與信息技術 信息的概念 信息的特征 信息是事物運動的狀態(tài)及狀態(tài)變換的方式；信息室認識主體所感知或表述的事物運動及其變化的形式 、內容和效用；信息是指現(xiàn)實世界事物的存在方式或運動狀態(tài)的反應 1、 載體依附性 2、 時效性 3、 傳遞性 4、 共享性 5、 真?zhèn)涡?6、 價值型 不完全性 、 價值相對性 信息 一、 、 1四、 1五、 1 三、 息 、 物質 和 能量 是構成世界的三大要素 盲人摸象、一面之辭、管中窺豹等 一千個讀者，一千個哈姆雷特 信息與信息技術 信息技術的分類 信息技術的發(fā)展 按表現(xiàn)形式 按工作流程分：信息獲取技術 、 信息處理技術 、 信息傳輸技術 、 信息存儲技術 、 信息控制技術和信息應用技術 按功能層次分 五次信息技術革命 、 7三、 6 一、 息技術的概念 信息技術是以微電子和光電技術為基礎 ， 以計算機和通信技術為支撐 ， 以 信息的采集 、 存儲 、 加工 、傳輸和應用 等處理技術為主要研究方向的技術系統(tǒng)的總稱 ， 是一門綜合性的技術 。 硬件技術 軟件技術 也稱物化技術，指各種信息設備和功能 指有關信息的獲取、處理各種知識背景的方法和技能 軟件技術軟件技術基礎層次的信息技術 支撐層次的信息技術 主體層次的信息技術 應用層次的信息技術 新燃料技術、新能源技術 電子技術、激光技術 計算機技術、通信技術 自動化、智能化、信息化應用軟件和設備 一、 5 信息與信息技術 概念 特征 信息化 社會 （一、 （三、 7） 信息 、 物質 和 能量 是構成世界的三大要素 信息化 網(wǎng)絡化 全球化 虛擬化 是指在國民經(jīng)濟和社會各個領域，不斷推廣和應用計算機、通信、網(wǎng)絡等信息技術和其他相關智能技術，已達到全面提高經(jīng)濟運行效率、勞動生產(chǎn)率、企業(yè)核心競爭力和人民生活質量的目的。 2 計算機概述 計算機概述 計算機概念綜述 一、計算機的概念： 計算機是一種能夠按照指令對各種數(shù)據(jù)和信息進行自動加工和處理的電子設備。 二、計算機的特點與應用： 特點： 1、運算速度快、精度高 2、具有邏輯判斷和記憶能力 3、高度的自動化和靈活性 應用： 可應用于科學計算、數(shù)據(jù)及事務處理、自動控制與人工智能、計算機輔助系統(tǒng)、通信與網(wǎng)絡、計算機模擬等。 （一、 62五、 10） 計算機概述 計算機的誕生： 我們的祖先早在史前時期就已經(jīng)知道了用石塊和貝殼計數(shù)。隨著文化的發(fā)展，人類創(chuàng)造了簡單的計算工具。我國在 唐朝 就開始使用 算盤 ，17世紀 出現(xiàn)了 計算尺 ，這些都是著名的 手動計算工具 。 1642年，法國數(shù)學家帕斯卡（ 造了第一臺能完成加、減運算的 機械計算器 ，用來計算稅收，取得了很大的成功。 1673年德國萊布尼茲（ 進了帕斯卡的設計，增加了乘、除運算。 1642 e 19世紀 20年代，英國數(shù)學家 巴貝奇（ 才取得突破，從 手動機械 躍入 機械自動 時代，巴貝奇提出了 自動計算機 的基本概念： 要使計算機能自動進行計算，必須把 計算步驟和原始數(shù)據(jù)預先地存放在機器內 ，并使計算機能取出這些數(shù)據(jù)，在必要時能進行一些簡單的判斷，決定自己下一步的計算順序。 他還分別于 1823年和 1834年設計了一臺 差分機 和一臺 分析機 ，提出了一些創(chuàng)造性的建議，從而 奠定了現(xiàn)代數(shù)字計算機的基礎 。 18世紀末，法國數(shù)學界調集大批數(shù)學家人工編制完成了 17卷 數(shù)學用表 。盡管數(shù)學家們付出了很多努力，但該數(shù)學用表還是存在著大量的計算錯誤。為了得到正確的數(shù)學用表，英國數(shù)學家巴貝奇于 1822年研制出了世界上第一臺差分機 ，成功解決了這個問題。同時期巴貝奇設計了一臺 分析機 ，這臺機器具備了輸入、處理、存儲、輸出及控制五個基本部分。 s 分機 1 83 3 分析機計算機概述 機械計算到電動計算 1884年，美國工程師 赫爾曼 霍雷斯 （ 制造了第一臺 電動計算機 ， 采用穿孔卡和弱電流技術進行數(shù)據(jù)處理 ，在美國人口普查中大顯身手。 美國哈佛大學應用數(shù)學教授 霍華德 阿肯 受 巴貝奇 思想啟發(fā)，在 1937年得到美國海軍部的經(jīng)費支持，開始設計“馬克1號”（由 于 1944年交付使用。 “馬克 1號”采用全 繼電器 ，長 51英尺、高 8英尺，看上去像一節(jié)列車，有750000個零部件，里面的各種導線加起來總長 500英里?？偤馁Y四五十萬美元。 “馬克 1號”做乘法運算一次最多需要 6秒，除法 10多秒。運算速度不算太快，但精確度很高（小數(shù)點后 23位）。 M 計算機概述 機電全自動到電子數(shù)字 雖然“馬克 1號”與 在技術的采用上相距甚遠， 子管技術 。 人類社會從此進入了 電子計算機時代 ，在此之前的計算機都是 機械式計算機 ，而 子管 作為主要元件，開創(chuàng)了電子計算機的新紀元，因此，人們視其為電子計算機的鼻祖。 電子計算機時代A A 第一臺電子計算機（ 00 0 次加法 / 秒體重 28 噸占地 170 m 2188 00 只電子管150 0 個繼電器功率 150 K 噸只電子管個繼電器子管 作為主要元件，開創(chuàng)了電子計算機的新紀元 計算機概述 界上第一臺電子計算機 1942年在美國 賓夕法尼亞大學 任教的莫克利提出了用電子管組成計算機的設想，這一方案得到了美國陸軍彈道研究所高爾斯特丹（ 關注。當時正值第二次世界大戰(zhàn)之際， 新武器研制中的 彈道問題 涉及許多復雜的計算 ，單靠手工計算已遠遠滿足不了要求，急需自動計算的機器。于是在美國陸軍部的資助下， 1943年開始了 于 1946年 完成。 60秒鐘射程的彈道計算時間由原來的 20分鐘縮短到 30秒。 但它也明顯存在著缺點。它 體積龐大，機器中約有 18800只電子管， 1500個繼電器， 70000只電阻及其他各類電氣元件，運行時耗電量很大 。另外，它的存儲容量很小，只能存 10個字長為10位的十進位數(shù)，而且是 用線路連接的方法來編排程序， 因此每次解題都要靠人工改接連線， 每計算一道題需要設置許多開關，拔插 6000多根電纜（這就是艾尼阿克的“程序”）。 準備時間大大超過實際計算時間。 在當時，它的計算速度是史無前例的。例如 的計算，我國祖沖之 8年算到小數(shù)點后 7位；英國威廉 香克斯幾乎用畢生的精力計算到小數(shù)點后 707位（后來人們發(fā)現(xiàn)第 528位起是錯的），而 0秒就達到了 707位。 1949年，有人用它計算了 70小時，把 的值計算到了小數(shù)點后第 2037位。 （一、 7三、 2） 計算機概述 繼電器與電子管 在電子管內，每秒鐘內電子流可開關 100萬次，在繼電器中，每秒中只能達到 100次，兩者相差 1萬倍。這也就是機械模擬計算與電子數(shù)字計算的區(qū)別。 8800個各種類型的 電子管 ，為了解決電子管的散熱大問題， 臺 12匹馬力的鼓風機，以每分鐘 600立方英尺的氣流的強風吹個不停，同時又在關鍵部位掛上溫度計、調節(jié)器和恒溫器。 計算機概述 電子恐龍的縮骨法 晶體管 1947年底，貝爾實驗室研制出了可以替代電子管的 晶體管 。晶體管能夠完成電子管的一切工作，而且又解決了真空管自身所帶的缺點，性能更加穩(wěn)定。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：體積大；耗能高、散熱量大。 晶體管的優(yōu)點：體積?。缓哪艿?；性能穩(wěn)定 。 計算機概述 集成電路 1958年 9月，德州儀器公司工程師杰克 基爾比（ 鍺晶片一個大拇指指甲蓋大小的地方放置了 5個元件，其中有四個晶體管。在晶體管發(fā)明以前，人們無法想象能把各種電子元件組合在這么小的地方。 集成電路 的出現(xiàn)改變了以往晶體管、電阻、電容器以及導線的“各行其事”，而將它們組織到一起 。 隨著技術的進步，硅晶片越來越小，也越來越薄，而其上的晶體管數(shù)目和管線則越來越多。從基爾比模型上的 4個晶體管，變成了 60年代中期的 10個， 80年初的 10000個，直至今日的幾千萬個。 計算機概述 計算機第一定律 摩爾定律 晶體管數(shù)單位時間執(zhí)行的指令數(shù)百萬條/每秒單位時間執(zhí)行的指令數(shù)百萬條/每秒每 18 個月 芯片能力 增長一倍。1965年，戈登摩爾（ 備一個關于計算機存儲器發(fā)展趨勢的報告。他整理了一份觀察資料。在他開始繪制數(shù)據(jù)時，發(fā)現(xiàn)了一個驚人的趨勢。每個新芯片大體上包含其前任兩倍的容量，每個芯片的產(chǎn)生都是在前一個芯片產(chǎn)生后的 1824個月內。如果這個趨勢繼續(xù)的話，計算能力相對于時間周期將呈指數(shù)式的上升。 計算機概述 計算機發(fā)展的幾個階段 電子計算機誕生后的半個世紀，構成計算機硬件的 電子器件 發(fā)生了幾次重大的技術革新。 第一代（ 194619 57 ）電子管5 千 4 萬（次 / 秒）第二代（ 195819 64 ）晶體管幾十萬 百萬（次 / 秒）第三代（ 196519 71 ）中小規(guī)模集成電路百萬 幾百萬（次 / 秒）第四代（ 1971 至今）超大規(guī)模集成電路幾百萬 幾億（次 / 秒）（ ）千（ ）百萬（次（ ）幾百萬（次（ 至今）幾億（次（一、 計算機概述 計算機發(fā)展 巨型化（計算復雜性） 運算速度可達 每秒幾百億次運算 的 超級計算機 1975年世界上第一臺超級計算機“ 超級計算機應用： 天氣預報、地震機理研究、石油和地質勘探，衛(wèi)星圖 像處理等大量科學計算的高科技領域。 中國超級計算機： 國防科技大學研制的“銀河 1號”、 “銀河 2號”和“銀河3號” 國家職能計算機中心推出的“曙光 1000”和“曙光 200I” C 銀河銀河 計算機概述 計算機發(fā)展 微型化 計算機不再是單一的 計算機器 ，而是一種 信息機器 ，一種個人的信息機器。 r 8800計算機概述 計算機發(fā)展 網(wǎng)絡化 計算機網(wǎng)絡 ： 計算機技術與通信技術結合的產(chǎn)物。 計算機網(wǎng)絡的發(fā)展動力 ： 使用遠程資源，共享程序、 數(shù)據(jù)和信息資源，網(wǎng)絡用戶的通訊和合作。 計算機概述 計算機發(fā)展 智能化 總有一天，人類會造出一些舉止跟人一樣的沒有靈魂的機械來。 笛卡爾（ 1637） 人類第一個 “ 工業(yè)機器人 ” ：一頭在紡織機上挑紗的 “ 驢 ” （ 1742 年 ）第一代機器人機械手（ 1 96 2 年出現(xiàn)）第二代機器人具有 “ 感覺 ” 的機器人第三代機器人裝有啟發(fā)式計算機的 “ 智能機器人 ”：一頭在紡織機上挑紗的 驢 （ 年 ）的機器人裝有啟發(fā)式計算機的 智能機器人計算機概述 卡斯帕羅夫與 “ 深藍 ” “ 深藍 ” 是 界上水平最高的電腦棋手，它體重 秒能執(zhí)行 50100億條指令，即每秒能計算出 200300萬步棋。 卡斯帕羅夫則是歷史上最偉大的人類棋手。 1996年 2月 10日，卡斯帕羅夫以三勝兩和一負的戰(zhàn)績令 “ 深藍 ” 失手，捍衛(wèi)了 “ 人類的尊嚴 ” 。 1997年 5月 12日，卡斯帕羅夫負于 “ 更深的藍 ” 。 棋王要求重賽。但 迅速將深藍拆卸，使卡斯帕羅夫無法報仇。 2003年，一部紀錄片正為此而拍攝，名為 游戲結束：卡斯帕羅夫與電腦 （ 卡斯帕羅夫（ 1963年），俄羅斯 （前蘇聯(lián)） 國際象棋棋手，國際象棋特級大師，前國際象棋世界冠軍。曾在1999年 7月達到 2851國際棋聯(lián)國際等級分。在 1985年至2006年間曾 23次獲得世界排名第一。曾 11次取得國際象棋奧斯卡獎。 De e pb lu r y r o v （一、 25二、 19三、 27） 計算機概述 計算機分類 1、 按數(shù)據(jù)表示分：數(shù)字計算機、模擬計算機以及混合計算機。 模擬計算機 用電流、電壓等連續(xù)變化的物理量直接進行運算的計算機。 使用模擬計算機的主要目的，不在于獲得數(shù)學問題的精確解，而在于給出一個可供進行實驗研究的電子模型。模擬電子計算機處理問題的精度差；所有的處理過程均需模擬電路來實現(xiàn)，電路結構復雜，抗外界干擾能力極差。 數(shù)字式電子計算機是當今世界電子計算機行業(yè)中的主流，其內部處理的是一種稱為符號信號或數(shù)字信號的電信號。它的主要特點是“離散”，在相鄰的兩個符號之間不可能有第三種符號存在。由于這種處理信號的差異，使得它的組成結構和性能優(yōu)于模擬式電子計算機。 混合計算機 是把模擬計算機與數(shù)字計算機聯(lián)合在一起應用于系統(tǒng)仿真的計算機系統(tǒng) 。 例如在導彈系統(tǒng)仿真中，連續(xù)變化的姿態(tài)動力學模型由模擬計算機來實現(xiàn)，而導航和軌道計算則由數(shù)字計算機來實現(xiàn)。 混合計算機通過數(shù)模轉換器和模數(shù)轉換器將數(shù)字計算機和模擬計算機連接在一起，構成完整的混合計算機系統(tǒng)?；旌嫌嬎銠C一般由數(shù)字計算機、模擬計算機和混合接口三部分組成?；旌嫌嬎銠C同時具有數(shù)字計算機和模擬計算機的特點：運算速度快、計算精度高、邏輯和存儲能力強、存儲容量大和仿真能力強。 （二、 10） 計算機概述 用的電子計算機，正在研究的光子計算機、量子計算機、生物計算機、神經(jīng)計算機等 。 量子計算機 量子計算機是一類遵循量子力學 規(guī)律 進行高速數(shù)學和邏輯運算、存儲及處理量子信息的物理設備。當某個設備處理和計算量子的信息， 運行 的是量子算法時，它就是量子計算機。 神經(jīng)網(wǎng)絡計算機 生物大腦神經(jīng)網(wǎng)絡可看作是一個大規(guī)模并行處理、緊密耦合的、能自行重組的計算網(wǎng)絡。神經(jīng)網(wǎng)絡使人能有效地組織和處理信息。 對神經(jīng)網(wǎng)絡進行研究，并從大腦工作的模型中抽取計算機設計的模型就是所謂的神經(jīng)網(wǎng)絡計算機 。 化學、生物計算機 從 20世紀 80年代開始，各國科學家們就在探計研制化學、生物計算機。在運行機理上，化學計算機以化學制品中的微觀碳分子作信息載體，來實現(xiàn)信息的傳輸與儲存。因此，它具有更小的體積、更快的運算速度和強大的計算能力，其信息傳輸速度可能比人腦思維速度還要快若干倍，具有十分誘人的發(fā)展前景。 光子計算機 光子計算機是用光子代替現(xiàn)代半導體芯片中的電子，以光互聯(lián)來代替導線制成數(shù)字計算機機。 計算機概述 3、 按規(guī)模分，分為巨型、大型、中型、小型和微型計算機。 巨型機主要是從性能方面去定義的。 20世紀 70年代，國際上以運算速度在每秒 1000萬次以上，存儲容量在 1000萬位以上，價格在 1000萬美元以上的計算機為巨型機；也有人把運算速度超過每秒執(zhí)行 1000萬條指令，主存儲器容量達幾兆字節(jié)的電子計算機作為巨型計算機。到了 80年代，巨型機的標準則為運算速度每秒 1億次以上，字長達 64位，主存儲器的容量達 4 16兆字節(jié)的數(shù)字式電子計算機。中國的銀河計算機就屬巨型機。 80年代大型機的標準是運算速度每秒 100萬次到 1000萬次，字長為 32 64位，主存儲器的容量為 8兆字節(jié)的計算機。大型機多為通用型機，主要用于計算機通信網(wǎng)。中型機的標準是計算速度每秒 10萬至 100萬次，字長 32位，主存儲器容量為 1兆以下的計算機。主要用于中小型局部計算機通信網(wǎng)中的管理。小型機和微型機沒有嚴格的界限，上述各種計算機的主要功能部件是以分離的形式通過導線連接在一起的，以構成完整的計算機系統(tǒng)，而單片計算機則將所有的功能部件集成在一起，形成僅僅為一片集成電路的計算機。 4、 按功能分為通用計算機和專用計算機 。 （二、 11） 計算機概述 計算機系統(tǒng)的組成 計算機系統(tǒng) 算器 硬件系統(tǒng) 軟件系統(tǒng) 存儲器 輸入設備 輸出設備 控制器 內存儲器 外存儲器 (硬盤、軟盤、光盤等 ) 統(tǒng)軟件 應用軟件 操作系統(tǒng) 語言處理程序 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) 支撐服務程序等 機器語言 匯編語言 高級語言（ C、 C+等） （一、 2） 計算機概述 中央處理器（ 心 ，他是采用大規(guī)模集成電路工藝制作的芯片，又稱微處理器，它的性能高低直接決定了計算機性能的優(yōu)劣。它的功能主要是解釋計算機指令以及處理計算機軟件中的數(shù)據(jù) 。 它與內存儲器（ 輸入 /輸出（ I/O）設備合稱為電子計算機三大核心部件。 頻率（ 主頻、外頻、倍頻和前端總線頻率 ） 緩存 于內存與 擴展指令集 字長 （ 字長越長，計算機速度越快，精度越高） 制作工藝（ 精度越高生產(chǎn)工藝越先進） 酷睿 9550（盒） 33325T 主頻 端總線 13332藝 45納米 運算時的工作頻率，主頻越高，運算速度越快 系統(tǒng)總線，反應 高低直接影響（一、 計算機概述 存儲器 存儲器是技術的記憶裝置。分為內存儲器和外存儲器。 內存儲器存放將執(zhí)行的程序（指令）和程序執(zhí)行所需要的數(shù)據(jù)，信息能被目前內存儲器主要由半導體器件構成。 外存儲器一般保存暫不執(zhí)行的程序和數(shù)據(jù)或者是需長期保存的程序和數(shù)據(jù)。不直接與 外存儲器主要有軟盤、硬盤、優(yōu)盤、光盤等。 （一、 7） 計算機概述 內存 內存是計算機中重要的部件之一，它是與 算機中所有程序的運行都是在內存中進行的，因此內存的性能對計算機的影響非常大。內存 (被稱為內存儲器，其作用是用于暫時存放 及與硬盤等外部存儲器交換的數(shù)據(jù)。只要計算機在運行中，運算完成后 存的運行也決定了計算機的穩(wěn)定運行。 內存是由內存芯片、電路板、金手指等部分組成的 計算機內存儲器是由 作時其內容只能讀出不能寫入，計算機斷電后， 一般存儲計算機系統(tǒng)中固定的程序和數(shù)據(jù)，如引導程序和控制程序。 可以讀又可以寫，速度比 電后， 再次通電也不能恢復。 一、 9三、 6 計算機概述 “基本輸入輸出系統(tǒng)”它是一組固化到計算機內主板上一個 保存著計算機嘴重要的基本輸入輸出的程序、系統(tǒng)設置信息、開機上電自檢程序和系統(tǒng)啟動自檢程序。 是微機主板上的一塊可讀寫的 要用來保存當前系統(tǒng)的硬件配置和操作人員對某些參數(shù)的設定。 硬盤 接口類型： 度 133M/s 度 150M/s 度 300M/s 型計算機系統(tǒng)專用接口。 1、不要突然斷電 2、降溫 3、定期整理磁盤碎片 4、防震 （一、 11） 計算機概述 輸入設備 （一、 18三、 5） 輸出設備 用于計算機各種信息的輸入，是計算機信息的入口。 如：鍵盤、鼠標、掃描儀、麥克風、攝像頭、光筆、觸摸屏等。 把運算處理結果按照人們所要求的形式輸出，是計算機信息的出口。 如：顯示器、打印機、繪圖儀、音響等。 計算機概述 總線 一、 43二、 20三、 前在微機中廣泛使用的總線標準 有 業(yè)標準總線、 展工業(yè)標準總線、 通道結構總線 、 部設備互聯(lián)標準）總線 計算機的總線可以劃分為 數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線 ，分別用來傳輸數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)地址和控制信號?？偩€是一種內部結構，它是 存、輸入、輸出設備傳遞信息的公用通道，主機的各個部件通過總線相連接，外部設備通過相應的接口電路再與總線相連接，從而形成了計算機硬件系統(tǒng)。 計算機概述 軟件系統(tǒng) 系統(tǒng)軟件：用于計算機調度、管理、監(jiān)控、維護的軟件。 常見的操作系統(tǒng)有： 等。 應用軟件：針對某個應用領域的具體問題而開發(fā)和研制的程序。 如：文字處理軟件、表處理軟件、游戲軟件等如 3杰超級解霸、 按知識產(chǎn)權分： 享有版權的軟件：只有版權的擁有者才能復制、出售或分發(fā)。 共享軟件：可以合法地制作、拷貝并分發(fā)，但不能出售。 免費軟件：可以獲取、使用和出售。 （一、 48四、 8） 計算機概述 計算機的軟、硬件的聯(lián)系 計算機是由硬件與軟件結合而成的一個十分復雜的整體?？梢岳斫鉃椋很浖谟布幕A上工作，是對計算機功能的擴充。 1、計算機硬件是軟件工作的基礎 2、系統(tǒng)軟件為計算機系統(tǒng)有效地運行提供良好的工作環(huán)境 3、應用軟件使計算機信息處理能力得以充分發(fā)揮。 計算機概述 計算機的工作原理 馮 諾依曼原理 1、計算機由運算器、控制器、存儲器、輸入設備和輸出設備五大部件組成。 2、數(shù)據(jù)和程序以二進制代碼形式存放在存儲器中，存放的位置由地址確定。 3、控制器根據(jù)存放在存儲器中的指令序列（程序）進行工作，并由一個程序計數(shù)器控制指令的執(zhí)行，控制器具有判斷能力，能以計算結果為基礎，選擇不同的工作原理。 4、其核心思想是“存儲程序與程序控制”。 n v ma 諾依曼馮（一、 28五、 3） 計算機概述 存儲程序工作原理 計算機的兩個基本能力：一是能夠 存儲程序 ，二是能夠 自動地執(zhí)行程序 。 計算機是利用“存儲器”（內存）來存放所要執(zhí)行的程序的，而稱之為 加以分析和執(zhí)行，直至完成全部指令任務為止。 949年 5月建成，它是世界上第一臺真正實現(xiàn)內部存儲程序的電子計算機，其中凝集著馮 諾依曼等人設想，也是后來所有電腦的真正原型和范本。 1949 計算機的指令系統(tǒng) 指令：是指指揮計算機執(zhí)行某種操作的命令。 一條指令通常由兩個部分組成：操作碼 +地址碼 操作碼：指明該指令要完成的操作的類型或性質，如取數(shù)、做加法或輸出數(shù)據(jù)等。 地址碼：指明操作對象的內容或所在的存儲單元地址。 指令是對計算機進行程序控制的最小單位。 計算機的工作原理 （三、 63四、 9） 計算機概述 奠定現(xiàn)代計算機發(fā)展的重要人物和思想 香儂 是現(xiàn)代信息論的著名創(chuàng)始人。 1938年，香儂在發(fā)表的論文 繼電器和開關電路的符號分析 中，首次用 布爾代數(shù) 進行開關電路分析，并證明 布爾代數(shù)的邏輯運算可以通過 繼電器 電路來實現(xiàn) ，明確地給出了實現(xiàn)加、減、乘、除等運算的電子電路的設計方法。這篇論文成為開關電路理論的開端。 奠定現(xiàn)代計算機發(fā)展的重要人物和思想 阿塔納索夫 提出了計算機的三條原則： 1）以二進制的邏輯基礎來實現(xiàn)數(shù)字運算，以保證精度； 2）利用電子技術來實現(xiàn)控制、邏輯運算和算術運算，以保證計算速度； 3）采用把計算功能和二進制數(shù)更新存儲功能相分離的結構。 阿塔納索夫倡導用 電子管 作開關元件，這為實現(xiàn)高速運算創(chuàng)造了條件。 阿塔納索夫主張把數(shù)字存儲和數(shù)字運算分開進行，這一思想一直貫穿到今天的計算機結構設計之中。 阿塔納索夫及其同事于 1939年研制出第一臺數(shù)字計算機的模型。 計算機概述 奠定現(xiàn)代計算機發(fā)展的重要人物和思想 圖靈與圖靈機 1936年， 24歲的英國人 圖靈 發(fā)表了著名的 論應用于決定問題的可計算數(shù)字 一文，提出思考實驗原理計算機概念。 圖靈把人在 計算時所做的工作分解成簡單的動作 ，與人的計算類似，機器需要： （ 1）存儲器，用于儲存計算結果； （ 2）一種語言，表示運算和數(shù)字； （ 3）掃描； （ 4）計算意向，即在計算過程中下一步打算做什么； （ 5）執(zhí)行下一步計算。 具體到一步計算，則分成： （ 1）改變數(shù)字的符號； （ 2）掃描區(qū)改變，如往左進位和往右添位等； （ 3）改變計算意向等。圖靈還采用了二進位制。 圖靈就把人的工作機械化了，這種理想中的機器被稱為“ 圖靈機 ”。 為紀念圖靈對計算機的貢獻，美國計算機博物館于1966 年設立了 “ 圖靈獎 ”為紀念圖靈對計算機的貢獻，美國計算機博物館于年設立了 圖靈獎3 信息編碼與數(shù)制 計算機概述 計算機中采用二進制編碼的原因： 1）易于物理實現(xiàn)； 2）二進制數(shù)運算簡單，硬件容易實現(xiàn)； 3）系統(tǒng)穩(wěn)定性高； 4）通用性強； 數(shù)制 常用的數(shù)制有十進制（ D）、二進制（ B）、十六進制 (H)和八進制 (O)。 計算機只認識二進制 （一、 70二、 58五、 8） 計算機概述 進位計數(shù)制 1、 進位計數(shù)制 表示數(shù)值大小時，各數(shù)碼與所處的位置有關。例： 325 進位計數(shù)制中的三個重要概念 數(shù)碼： 一組用來表示某種數(shù)制的符號 基數(shù) 表示某種進位制所具有的 數(shù)碼的個數(shù) 。 例：十進制 1， 2， 3， 4， 5， 6， 7， 8， 9， 0 基數(shù)： 10 權（位權） 表示某種進位制的數(shù)中不同位置上 數(shù)字的單位數(shù)值 。 例：十進制 權： 10 2 ， 10 1 ， 10 0 ， 10 - 1 ， 10 - 2例：十進制權： ， ， ， ，計算機概述 三種數(shù)制的介紹 1、 二進制數(shù) 1）有兩個基數(shù)嗎： 0和 1 2）采用逢二進一的進位規(guī)則 3）每個數(shù)碼在不同的數(shù)為上，對應不同的權值。 例： 1101+110 =？ 1 1 0 1+ 1 1 01 0 0 1 1（ 1）二進制的算術運算： A、加法： 0+0=0 0+1=1+0=1 1+1=10（逢二進一） （五、 13） 計算機概述 B、減法： 0 1 1 10（借一當二） 例： 1101？ 1 1 0 1- 1 1 01 1 1計算機概述 C、乘法： 0*0=0 0*1=1*0=0 1*1=1 例： 101*110 =？ 1 0 1* 1 1 00 0 01 0 1+ 1 0 11 1 1 1 0做對了嗎？做對了嗎？計算機概述 2、 八進制數(shù) 數(shù)字符號： 0， 1， 2， 3， 4， 5， 6， 7 基數(shù)： 8 進位制： 逢八進一 3、 十六進制數(shù) 數(shù)字符號： 0， 1， 2， 3， 4， 5， 6， 7， 8， 9， A， B， C， D， E， F 基數(shù)： 16 進位制： 逢十六進一 計算機概述 數(shù)制之間的轉換 1、 十進制數(shù) 二進制數(shù) 方法： 整數(shù)：除 2 取余法 小數(shù)：乘 2 取整法 例 ： ( 10 = ( ? )2 整數(shù)：除 2 取余法 2 25 12 12 02 6 02 3 12 1 10低 高 小數(shù)：乘 2 取整法 0 . 6 8 7 5 * 2 1 . 3 7 5 0 10 . 3 7 5 * 20 . 7 5 0 00 . 7 5 * 21 . 5 0 10 . 5* 21 . 0 1高 低 十進制轉換為 除 乘 計算機概述 2、 二進制數(shù) 十進制數(shù) 方法： 按權相加法 將各位的數(shù)值與權相乘后，再相加。例： ( 2 = ( ? )10 解： ( 2 = 1*23 + 1*22 + 0*21 + 1*20 + 1*2 0*2 1*2 8+4+1+1/2+1/8 =( 10 *8的幾次方， 16的幾次方 計算機概述 3、 二進制數(shù) 八進制數(shù) 由于一位八進制的 8個數(shù)字符號正好相應于三位二進制數(shù)的八種不同組合，所以八進制與二進制之間有簡單的對應關系： 八進制： 0 1 2 3 4 5 6 7 二進制： 000 001 010 011 100 101 110 111 轉換方法： 以小數(shù)點為界，將二進制數(shù)的整數(shù)部分從低位開始，小數(shù)部分從高位開始，每三位分成一組，頭尾不足三位的補 0，然后將每組的三位二進制數(shù)轉換為一位八進制數(shù)。 三位一并法 計算機概述 例： ( 1 1010. 1101 )2= ( ? )80 1 1 0 1 0 . 1 1 0 1 0 03 2 . 6 4例：計算機概述 4 、 八進制數(shù) 二進制數(shù)例： ( 3 5 7. 6)8= ( ? )23 5 7 . 6 0 1 1 1 0 1 1 1 1 . 1 1 0 、 八進制數(shù) 二進制數(shù)例：一分為三法 計算機概述 5、 二進制數(shù) 十六進制數(shù) 由于一位十六進制的 16個數(shù)字符號正好相應于四位二進制數(shù)的十六種不同組合，所以十六進制與二進制之間有簡單的對應關系： 十六進制： 0 1 2 7 8 9 二進制： 0000 0001 0010 0111 1000 1001 十六進制： A B C D E F 二進制： 1010 1011 1100 1101 1110 1111 計算機概述 轉換方法： 以小數(shù)點為界，將二進制數(shù)的整數(shù)部分從低位開始，小數(shù)部分從高位開始，每四位分成一組，頭尾不足四位的補 0，然后將每組的四位二進制數(shù)轉換為一位十六進制數(shù)。 例： ( 1 0 10 11 01 10 0 1 11 ) 2 = ( ? ) 160 0 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 . 1 1 0 1 1 1 0 02 B 6 . D 算機概述 6 、 十六進制數(shù) 二進制數(shù)例： ( 5D . 6 E )16= ( ? )25 D . 6 0 1 1 1 0 1 . 0 1 1 0 1 1 1 0、 十六進制數(shù) 二進制數(shù)計算機概述 八進制 十六進制 需借助十進制或二進制為中間輔助。 332O=（ ） H 332O=11011010B 11011010B=一、 計算機概述 計算機中的存儲單位 計算機存儲的最小單位是位（ b），計算機存儲的基本單位是字節(jié)（ ) 1B=8b 1024B 1024024024小單位是位 （ b），計算機存儲的 基本單位是字節(jié) ()。 字：字是位的組合，并作為 一個獨立的信息單位 處理。常用的固定字長有 8位、16位、 32位等。 字長：一個字可由若干個字節(jié)組成，通常將組成一個字的二進制位數(shù)叫做該字的字長。計算機中通常用“字長”表示數(shù)據(jù)和信息的長度。 （一、 14三、 9） 計算機概述 計算機中的編碼 1、 國信息交換標準代碼 I 碼共有 128 個 元素：大寫字母： 26 個小寫字母： 26 個數(shù)字符號： 10 個專用符號： 33 個控制字符： 33 個圖形字符： 95 個個大寫字母： 個小寫字母： 個數(shù)字符號： 個專用符號： 個控制字符： 個圖形字符： 個28個元素， 用二進制編碼表示需用 七位 。（ 27=128） 計算機中表示一個字符用八位二進制代碼，即 一個字節(jié)。 計算機概述 一種 過渡碼 通常，現(xiàn)用十進制輸入數(shù)，通過鍵盤變成 由程序變成真正的二進制參與運算 從表中可以看出規(guī)律： 1 控制字符 數(shù)字符號 大寫字母 小寫字母 2 大寫的 AZ,小寫的 az,數(shù)字 09依次遞增 3 小寫的字母的 H(32D) 計算機概述 例 1：已知字符“ D”的 4，則字符“ T”的 ） A、 73 B、 84 C、 52 D、 68 例 2：按對應的 （ ） A、“ a”比“