1、第一章 計算機基礎知識,Nanjing University of Information Science 掌握計算機中使用的數(shù)制及數(shù)制間的轉(zhuǎn)換; 弄清計算機的主要組成部件及其功能; 了解計算機系統(tǒng)中數(shù)據(jù)、信息的表示形式 ;,主要內(nèi)容,1.1 計算機概論 1.2 計算機常用的數(shù)制及編碼 1.3 常見的信息編碼 1.4 計算機系統(tǒng)的組成 1.5 辦公自動化概述,什么是計算機,1.1 計算機概述,1.1.1 計算機的發(fā)展概況,第一臺電子計算機（ENIAC）,1946年2月由賓州大學研制成功,第一臺電子計算機（ENIAC）,重達30噸 占地250m2 啟動工耗150000瓦 18000個電子管,1.

2、1.1 計算機的發(fā)展概況,1第一代（1946年1958年）：電子管階段,電子管,1.1.1 計算機的發(fā)展概況,2第二代（1959年1964年）：晶體管階段,晶體管,1.1.1 計算機的發(fā)展概況,3、第三代（1965年1970年）：集成電路階段,集成電路,1.1.1 計算機的發(fā)展概況,4、第四代（1971年現(xiàn)在）：大規(guī)模/超大規(guī)模集成電路階段,超大規(guī)模集成電路,計算機發(fā)展的幾個階段,1.1.2 計算機的特點,高速運算能力 計算精度高和可靠的判斷能力 具有記憶和邏輯判斷能力 具有自動控制能力,1.1.3 計算機的應用,（1）科學計算 （2）信息處理 （3）自動控制 （4）計算機輔助設計和輔助教學

3、（5）人工智能 （6）多媒體技術的應用,（7）計算機網(wǎng)絡的應用 （8）商務處理 （9）信息管理 （10）家用電器,1.1.4 計算機的發(fā)展方向,未來的計算機以超大規(guī)模集成電路為基礎，向 巨型化（不是體積大，而是速度高、容量大、功能強） 微型化（體積縮小、重量減輕） 網(wǎng)絡化（分散的計算機聯(lián)成網(wǎng)） 智能化（計算機將具有一定的“思維能力”） 方向發(fā)展。,CRAY-,計算機發(fā)展巨型化,“巨型化”主要是指機器的性能運算速度等。 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“Cray-I” 超級計算機應用： 天氣預報、地震機理研究、 石油和地質(zhì)勘探，衛(wèi)星圖像處理等 大量科學計

4、算的高科技領域。,計算機發(fā)展巨型化,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” 、“曙光200I”和“曙光3000”,銀河,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。,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(jié)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。,計算機發(fā)展網(wǎng)絡化,因特網(wǎng)的建立正在改變我們的世界，改變我們的生活。網(wǎng)絡具有虛擬和真實兩種特性，網(wǎng)上聊天和網(wǎng)絡游戲等具有虛擬特性，而網(wǎng)絡通信、電子商

5、務、網(wǎng)絡資源共享則具有真實的特性。 再過幾年，我們就完全可以通過因特網(wǎng)購買生活必需品，交納各種費用、教學、管理個人賬務等等。,計算機發(fā)展智能化,第一代機器人機械手（1962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”,1.2 計算機常用的數(shù)制及編碼,計算機只認識“0”和“1”，任何信息必須轉(zhuǎn)換成二進制形式數(shù)據(jù)后才能由計算機進行處理、存儲和傳輸。 數(shù)制（計數(shù)制）指用一組固定的符號和統(tǒng)一的規(guī)則來表示數(shù)值的方法。 編碼是采用少量的基本符號，選用一定的組合原則，以表示大量復雜多樣的信息的技術。,1.2.1 二進制數(shù),二進制數(shù)的特點： 最多只有兩個不同的數(shù)字符

6、號，即 0 和 1 。 逢二進一。 (基數(shù)為二，逢二進一，借一為二。) 二進制優(yōu)點： 0，1兩個狀態(tài)易物理實現(xiàn)； 運算規(guī)則簡單。 算術運算與邏輯運算容易溝通。,1.2.2 二進制與其它數(shù)制,進位計數(shù)制的三要素： 數(shù)位：數(shù)碼在一個數(shù)中所處的位置。 基數(shù)：每個數(shù)位上所能使用的數(shù)碼的個數(shù)。 位權(quán)：處在某一位上的“1”所表示的數(shù)值的大小。,678.34=6102+7101+8100 +310-1+410-2,數(shù)碼,基數(shù),權(quán),進位計數(shù)制,十進制(101.1)10110201011100110-1 二進制(101.1)212202112012-1 (5.5) 10 八進制(101.1)8182081180

7、18-1 (65.125)10 十六進制 (101.1)16116201611160116-1 (257.625)10,二進制數(shù)與其它數(shù)制的對照表,二進制 十進制 八進制 十六進制 0000 0 0 0 0001 1 1 1 0010 2 2 2 0011 3 3 3 0100 4 4 4 0101 5 5 5 0110 6 6 6 0111 7 7 7 1000 8 10 8 1001 9 11 9 1010 10 12 A 1011 11 13 B 1100 12 14 C 1101 13 15 D 1110 14 16 E 1111 15 17 F,1.2.3 不同進制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換,1.

8、2.3 不同進制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換,十進制整數(shù)轉(zhuǎn)換為二進制整數(shù),規(guī)則：除二取余，直到商為零為止，倒排。 例：將十進制數(shù)86轉(zhuǎn)化為二進制 2 | 86 0 2 | 43 1 2 | 21 1 2 | 10 0 2 | 5 1 2 | 2 0 2 | 1 1 0 所以,(86)10=(1010110)2,規(guī)則：乘二取整，直到小數(shù)部分為零或給定的精度為止，順排。 例：將十進制數(shù)0.875轉(zhuǎn)化為二進制數(shù) 0.875 2 1.75 0.75 2 1.5 0.5 2 1.0 所以(0.875)10=(0.111)2,十進制小數(shù)轉(zhuǎn)換為二進制小數(shù),例： (1999.8)10=1103+9 102+9 101+9 1

9、00+8 10-1,“權(quán)”,(1101.1)2=123+1 22+0 21+1 20+1 2-1 =（8+4+1+0.5）10 =（13.5）10,二進制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進制數(shù),規(guī)則：按“權(quán)”展開，求和。,二進制轉(zhuǎn)換為八進制,方法三合一法 整數(shù)部分：自右向左，三個一組，不夠補零，每組對應一個八進制數(shù)碼。 小數(shù)部分：自左向右，三個一組，不夠補零，每組對應一個八進制數(shù)碼。 例如：將（10100101.10111）2 轉(zhuǎn)換成八進制數(shù)。 （10100101.10111）2 = (010 100 101 .101 110)2 =（ 2 4 5. 5 6）8,方法一分為三法 八進制 0 1 2 3 4 5 6

10、7 二進制 000 001 010 011 100 101 110 111 例如：將（207.54）8轉(zhuǎn)換成二進制： 2 0 7. 5 4 010 000 111.101 100 所以， （207.54）8=（010000111.101100）2 =（10000111.1011）2,八進制轉(zhuǎn)換為二進制,二進制轉(zhuǎn)換為十六進制,方法四合一法 整數(shù)部分：自右向左，四個一組，不夠補零，每組對應一個十六進制數(shù)碼。 小數(shù)部分：自左向右，四個一組，不夠補零，每組對應一個十六進制數(shù)碼。 例： (11001111.01111)2 = (1100 1111 .0111 1000)2 = ( C F . 7 8)1

11、6,十六進制轉(zhuǎn)換成二進制,方法一分為四法 十六進制 0 1 2 3 4 5 6 7 二進制 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 十六進制 8 9 A B C D E F 二進制 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111 例如（1E4.2A）16=（0001 1110 0100. 0010 1010） 2 =（111100100.0010101） 2,1.2.4 二進制數(shù)在計算機內(nèi)的表示,（1）整數(shù)的表示 計算機中整數(shù)一般用定點數(shù)表示。定點數(shù)指小數(shù)點在數(shù)中有固定的位置。 整數(shù)(不帶符號的整數(shù)) 8位：0255，16

12、位：065535 帶符號整數(shù) 符號位（0：正；1：負） 最高位為符號位（原碼表示法） 8位：-128127，16位：-32768+32767,實數(shù)的表示,數(shù)符 尾數(shù) 階符 階碼,計算機中實數(shù)一般用浮點數(shù)表示。浮點數(shù)指小數(shù)點在數(shù)中位置不固定。 一個浮點數(shù)由階碼（指數(shù)）和尾數(shù)兩部分組成。 階碼：尾數(shù)中的小數(shù)點應當向左或向右移動的位數(shù)。 尾數(shù)：表示數(shù)值的有效數(shù)字，其小數(shù)點約定在數(shù)符和尾數(shù)之間。例：100.101=2+30.100101,1.2.5 計算機中信息的表示,在計算機中把符號位和數(shù)值一起數(shù)碼化來表示相應的真值，此編碼稱為機器碼。有原碼、反碼、補碼等方法。,數(shù)據(jù)在計算機中的表示方式,機器數(shù),0

13、,1,0,0,1,1,0,1,+77,符號位,真值,機 器 數(shù) / 真 值,計算機中信息的表示,原碼：將整數(shù)化為二進制數(shù)，符號位置0（正數(shù)）或1（負數(shù)） 負數(shù)的反碼：符號位為1，絕對值部分與原碼相反。 負數(shù)的補碼表示：符號位也是“1”，其余為反碼的最低位加“1”。,原碼表示法,原碼的最高位為符號位；其余的位是真值X的絕對值。 定點小數(shù)的原碼,定點整數(shù)的原碼,例+0.1001 原0.1001；-0.1001 原1.1001,例 x = -1011101 原 = 11011101,原碼表示法,1. 原碼：用最高位表示符號位，符號位為0，則表示正數(shù)；符號位為1，則表示負數(shù)。,反碼表示法,正數(shù)的反碼同

14、原碼； 負數(shù)的反碼是將該負數(shù)的原碼符號位不變，其他位取反。,例：X=-1101001 則-X原=01101001 X反=10010110,反碼表示法,反碼：原碼變反碼規(guī)則為：正數(shù)的反碼和其原碼形式相同，負數(shù)的反碼是將符號位除外，其他各位逐位取反。,補碼表示法,正整數(shù)的補碼與原碼相同； 負數(shù)的補碼等于其反碼末位加1。,例：X=-0.1011 則 X反= 1.0100 X補= 1.0101 X=-1011000 則 X反= 10100111 X補= 10101000,補碼表示法,3. 補碼：正數(shù)的補碼和其原碼形式相同，負數(shù)的補碼是將它的原碼除符號位以外逐位取反(即0變?yōu)?，1變?yōu)?)，最后在末位加

15、1。,原碼、反碼、補碼（續(xù)）,注意： -0與+0在補碼表示法中相同，而在原碼、反碼表示卻不同。 相同位數(shù)的二進制補碼，表示的范圍比原碼、反碼多一個。 正數(shù)的原碼、反碼、補碼都相等，即表示方法只有一種。,1,1,帶 符 號 的 機 器 數(shù),-77,原碼,反碼,補碼,數(shù)據(jù)在計算機中的表示方式,1.3 常見的信息編碼,十進制數(shù)的編碼與表示 西文信息的編碼與表示 中文信息的編碼與表示,1.3.1 BCD碼(二 - 十進制編碼）,BCD(Binary Code Decimal)碼是用若干個二進制表示一個十進制數(shù)的編碼， BCD碼有多種編碼方法，常用的有8421碼。 8421碼是將十進制數(shù)碼09中的每個數(shù)

16、分別用4位二進制編碼表示，對于多位數(shù)，只須將它的每一位數(shù)字用8421碼直接列出即可。 例如，十進制數(shù)轉(zhuǎn)換成BCD碼如下： (1209.56)10 (0001 0010 0000 1001.0101 0110 )BCD,1.3.1 十進制數(shù)的編碼與表示,1.3.2西文信息的編碼與表示,字符編碼(Character Code)就是用二進制編碼來表示字母、數(shù)字以及專門的符號。 目前計算機中普遍采用的是ASCII(American Standard Code for Information Interchange)碼，即美國信息交換標準代碼。,西文信息的編碼與表示,數(shù)字二進制數(shù) 字符 二進制編碼 字符

17、編碼：每個字符對應一個整數(shù)值 字符編碼標準： ASCII碼：美國標準信息交換代碼(American Standard Code for Information Interchange) 規(guī)定：字節(jié)(位)最高位為,位給出128個編碼。,ASCII碼,128種字符：95個可見字符，33個控制字符; 制碼,1.3.3 漢字編碼,漢字也是字符，是中文的基本組成單位。 漢字數(shù)量大(目前漢字的總數(shù)已超過6萬個)、字形復雜、異體字多、同音字多。 漢字信息的處理相對較復雜，漢字信息的處理一般包括漢字的編碼、輸入、輸出、存儲、處理與傳輸。,漢字信息處理的工作過程,漢字編碼輸入碼,數(shù)碼：由數(shù)字組成的編碼，代碼和漢

18、字一一對應，無重碼，但編碼規(guī)則較難記憶，如區(qū)位碼。 音碼：用漢字拼音字母組成的編碼，容易學，但重碼多，輸入速度不高，如拼音碼等。 形碼：把漢字的基本構(gòu)件偏旁、部首和字根等分類，和不同的鍵相對應，如五筆字型碼、表形碼、首尾碼等。 音形碼：根據(jù)漢字的讀音并兼顧漢字字型而設計的編碼，如自然碼、聲韻部形碼、快速輸入碼等。,漢字編碼漢字國標碼,漢字字符集與編碼 1981年，GB2312-80國家標準，其字符及編碼稱為國標碼又叫國際交換碼。 GB2312字符集的構(gòu)成： 一級常用漢字3755個，按漢語拼音排列 二級常用漢字3008個，按偏旁部首排列 非漢字字符682個 一般用2個字節(jié)來存放漢字； 漢字分區(qū)，

19、每個區(qū)94個漢字；,漢字編碼漢字的機內(nèi)碼,是指計算機系統(tǒng)內(nèi)部為存儲、處理和傳輸漢字而使用的代碼，簡稱內(nèi)碼。 國標碼+8080H=機內(nèi)碼 漢字 國標碼 漢字內(nèi)碼 中 8680(01010110 01010000)B (11010110 11010000)B 華 5942(00111011 00101010)B (10111011 10101010)B,漢字編碼地址碼,地址碼指的是每個漢字字形碼在漢字字庫中的相對位移地址，地址碼和機內(nèi)碼要有簡明的對應轉(zhuǎn)換關系。,漢字編碼字形碼,GB2312國標漢字字符集的所有字符的形狀描述信息集合在一起，稱為字形信息庫，簡稱字庫 。 點陣字庫和矢量字庫 點陣：漢字

20、字形點陣的代碼 有1616、2424、3232、4848等編碼。 在輸出漢字時，計算機要先到字庫中去找到它的字形描述信息，然后再把字形送去輸出。,漢字編碼字形碼,漢字字形點陣中每個點的信息用一位二進制碼來表示，“1”表示對應位置處是黑點，“0”表示對應位置處是空白。 例. 1616點陣，每個漢字就要占32個字節(jié)（1616832）；,1.4 計算機系統(tǒng)的組成,計算機系統(tǒng)包括：硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)。 硬件：指構(gòu)成計算機的物理設備，即具有輸入、存儲、計算、控制和輸出功能的實體部分。 軟件：指系統(tǒng)中的程序以及開發(fā)、使用和維護程序所需的所有文檔的集合。,計算機系統(tǒng)的組成,1.4.1 計算機硬件的基本結(jié)構(gòu),

21、計算機由運算器、控制器、存儲器、輸入設備和輸出設備五個基本部分組成。,運算器,控制器,存儲器,輸入設備,輸出設備,CPU,John von Neumann 馮諾依曼,馮諾依曼計算機,。,馮.諾依曼思想： 二進制 計算機由運算器、控制器、存儲器、輸入設備和輸出設備五個基本部分組成 存儲程序工作原理,1. 處理器,圖2-3 處理器組成,2. 存儲器,存儲器,存儲器通常分為內(nèi)存儲器和外存儲器,存放大量信息 的外存儲器,信息交流中心 內(nèi)存儲器,存儲器是計算機存儲數(shù)據(jù)和程序的記憶單元集合，每個記憶單元由8位二進制位組成，可讀寫其中的數(shù)據(jù)。,位,字，字長,位、字節(jié)、字及字長,字節(jié)（8位）,數(shù) 據(jù) 存 儲

22、的 組 織 形 式,每個記憶單元由8位二進制位組成。,1KB=210B=1024B 1MB= 210KB= 1024KB 1GB= 210MB= 1024MB 1TB= 210GB= 1024GB,0000H 0001H 0002H FFFFH,存儲體結(jié)構(gòu)圖,存儲位,存儲單元 （字節(jié)）,存儲體,內(nèi)存儲器的訪問過程,地址0001,控制:寫,10000000,3. 輸入輸出設備,常用輸入設備：鍵盤、鼠標、掃描儀、光筆、數(shù)字化儀等。 常用輸出設備：顯示器、打印機、繪圖儀等。,1.4.2 微型計算機的軟件,微型計算機系統(tǒng)的軟件分為系統(tǒng)軟件和應用軟件兩類。 系統(tǒng)軟件一般包括操作系統(tǒng)、語言編譯程序、數(shù)據(jù)庫

23、管理系統(tǒng)。 應用軟件是指計算機用戶為某一特定應用而開發(fā)的軟件。例如文字處理軟件、表格處理軟件、繪圖軟件、財務軟件、過程控制軟件等。,操作系統(tǒng),操作系統(tǒng)是最基本，最重要的系統(tǒng)軟件。它負責管理計算機系統(tǒng)的全部軟件資源和硬件資源，合理地組織計算機各部分協(xié)調(diào)工作，為用戶提供操作和編程界面。 功能：處理機管理、存儲器管理、設備管理、文件管理、作業(yè)管理。 分類：單用戶操作系統(tǒng) 、批處理操作系統(tǒng) 、分時操作系統(tǒng) 、實時操作系統(tǒng) 、網(wǎng)絡操作系統(tǒng) 、分布式操作系統(tǒng) 。,語言編譯程序,計算機語言（程序設計語言）：人和計算機交流信息使用的語言。 分類： 機器語言是一種用二進制代碼“0”和“1”形式表示的，能被計算機

24、直接識別和執(zhí)行。 匯編語言是一種用助記符表示的面向機器的程序設計語言。機器不能直接識別和執(zhí)行，必須由“匯編程序” (或匯編系統(tǒng))翻譯成機器語言程序才能運行。 高級語言是一種比較接近自然語言和數(shù)學表達式的一種計算機程序設計語言。計算機不能識別和執(zhí)行，要把用高級語言編寫的源程序翻譯成機器指令，通常有編譯和解釋兩種方式。,數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng),數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是有效地進行數(shù)據(jù)存儲、共享和處理的工具。 應用范圍：檔案管理、財務管理、圖書資料管理、倉庫管理、人事管理等數(shù)據(jù)處理。 目前，微機系統(tǒng)常用的單機數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)有：DBASE、FoxBase、Visual FoxPro 等，適合于網(wǎng)絡環(huán)境的大型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)Sybase、Oracle、DB2、SQL Server 等。,聯(lián)網(wǎng)及通信軟件,網(wǎng)絡技術飛速發(fā)展，出現(xiàn)了許多專門用于聯(lián)網(wǎng)和網(wǎng)絡管理的系統(tǒng)軟件。 例如局域網(wǎng)操作系統(tǒng)Novell NetWare、Microsoft Windows NT；通信軟件有Internet瀏覽器軟件，如Netscape公司的Navigator、Microsoft公司的IE等。,應用軟件,應用軟件是提供某種特定功能的軟件，一般都運行在操作系統(tǒng)之上，由專業(yè)人員根據(jù)各種需要開發(fā)。