大學計算機基礎(chǔ)-第1章

1、經(jīng)濟信息工程學院經(jīng)濟信息工程學院 西南財經(jīng)大學 大學計算機基礎(chǔ)計算機基礎(chǔ)知識西南財經(jīng)大學 大學計算機基礎(chǔ)課 1 2 3 1西南財經(jīng)大學 大學計算機基礎(chǔ)課1時代的要求哈佛商業(yè)評論(2003年5月)刊出Nicolas Carr “IT Doesn t Matter”的評論文章，在全球IT界及商業(yè)管理界引起軒然大波。p 21世紀是一個信息化的世紀；p 和火車，電力一樣，計算機與IT已成為工作生活學習之必需品。,2培養(yǎng)信息能力和信息素養(yǎng)大學信息技術(shù)教育是培養(yǎng)信息化社會需求人才不可或缺的途徑，其目標是培養(yǎng)學生的信息能力和信息素養(yǎng)；信息能力是對各種信息技術(shù)的理解和活用能力，即對信息的獲取、分析、加工、處理

2、、創(chuàng)造的理解和活用能力信息素養(yǎng)是一個與信息的獲取、理解、評價、交流、應(yīng)用、生成密切相關(guān)的技能、觀念、態(tài)度和經(jīng)驗的統(tǒng)一體3解決生活學習實際問題具有IT基礎(chǔ)知識背景可以為我們在生活和學習中遇到的問題提供解決辦法；為什么諾貝爾獎中沒有設(shè)立計算機獎項？為什么我買到的500G硬盤顯示實際容量只有470G？為什么安裝的是8GB的內(nèi)存，可我的Windows系統(tǒng)只能識別3.25GB？為什么同樣輸入一個“？”,英文和中文輸入時所占的字符長度不同？ 2西南財經(jīng)大學 大學計算機基礎(chǔ)課p 電子計算機(Electronic Computer)，俗稱電腦,是一種根據(jù)一系列指令來對數(shù)據(jù)進行處理的機器。p 1946年美國賓夕

3、法尼亞大學研制的正式交付使用的ENIAC，標志著第一臺電子計算機的誕生。（1）第一代：電子管計算機（19461958年）體積較大，運算速度較低，計算機每秒工作的頻率只有幾千到幾萬次，存儲容量只有四千個字節(jié)，存儲容量不大，而且價格昂貴。這一代計算機主要用于科學計算，只在重要部門或科學研究部門使用。（2）第二代：晶體管計算機（19591964年）速度提高了，體積為原來的幾十分之一，耗電減少，可靠性提高，性能比第一代計算機有很大的提高。不僅用于科學計算，還用于數(shù)據(jù)處理和事務(wù)處理及工業(yè)控制。（3）第三代：中小規(guī)模集成電路計算機（1965-1970年） 以中、小規(guī)模集成電路為電子器件，體積更小型化、耗電

4、量更少、可靠性更高，性能又有了很大的提高，不僅用于科學計算，還用于文字處理、企業(yè)管理、自動控制等領(lǐng)域，出現(xiàn)了計算機技術(shù)與通信技術(shù)相結(jié)合的信息管理系統(tǒng)，可用于生產(chǎn)管理、交通管理、情報檢索等領(lǐng)域。 （4）第四代：大規(guī)模及超大規(guī)模集成電路計算機（1971年-現(xiàn)在） 計算機的邏輯元件和主存儲器都采用大規(guī)模集成電路（LSI）和超大規(guī)模集成電路（VLSI）為主要電子器件。（1）巨型化：高速、大儲量（2）微型化：存儲器、通道處理機、高速運算部件、圖形卡、聲卡的集成（3）多媒體化：以數(shù)字技術(shù)為核心的圖像、聲音與計算機、通信等融為一體（4）網(wǎng)絡(luò)化：在一定的地理區(qū)域內(nèi)，將分布在不同地點的不同機型的計算機和專門的外

5、部設(shè)備由通信線路互聯(lián)在一起，組成一個規(guī)模大、功能強的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，在網(wǎng)絡(luò)軟件的協(xié)助下，籍以共享信息、共享軟硬件和數(shù)據(jù)資源。（5）智能化：計算機模擬人的感覺、行為、思維過程的機理 1. 計算機的特點（1）運算速度快 （2）計算精度高（3）存儲容量大 （4）應(yīng)用領(lǐng)域廣泛（5）超強 “記憶”力和邏輯判斷力（6）能夠按照程序自動執(zhí)行的能力2. 馮諾依曼結(jié)構(gòu)的基本思想（1）計算機由五部分組成：運算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備；（2）內(nèi)部采用二進制；（3）存儲程序控制存儲程序：即把程序和處理問題所需要的數(shù)據(jù)均以二進制編碼形式預(yù)先按一定順序存放到計算機的存儲器里。馮諾依曼結(jié)構(gòu)的基本思想p 計算機由五部

6、分組成：運算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備；p 內(nèi)部采用二進制現(xiàn)在的計算機模型 輸入設(shè)備內(nèi)存儲器運算器控制器程序和數(shù)據(jù)取數(shù)結(jié)果存數(shù)取指令存取命令運算命令輸入命令輸出設(shè)備輸出命令計算機硬件指系統(tǒng)中可以觸摸到的設(shè)備實體，即構(gòu)成計算機的有形的物理設(shè)備，是計算機工作的基礎(chǔ)。（1）計算機由運算器、存儲器、控制器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備組成。（2）計算機內(nèi)部采用二進制來表示指令和數(shù)據(jù)。每條指令一般具有一個操作碼和一個地址碼。其中操作碼表示運算性質(zhì)，地址碼指出操作數(shù)在儲存中的地址。（3）計算機采用存儲程序的方式工作。將編寫好的內(nèi)容儲存在內(nèi)存中，然后啟動計算機工作。它能自動逐條取出指令和執(zhí)行指令。1運算器

7、運算器又稱算術(shù)邏輯部件（ALU，Arithmetic Logic Unit）。它由算術(shù)邏輯運算部件（ALU）、移位器和一些暫存數(shù)據(jù)的寄存器組成，運算器是進行算術(shù)運算和邏輯運算的部件。算術(shù)運算是按照算術(shù)規(guī)則進行的運算，如加、減、乘、除等。邏輯運算是指非算術(shù)的運算，如與、或、非、異或、比較、移位等。2控制器 控制器主要由程序計數(shù)器、指令寄存器、指令譯碼器和操作控制器等部件組成。它是分析和執(zhí)行指令的部件，是計算機的神經(jīng)中樞和指揮中心，負責從存儲器中讀取程序指令并進行分析，然后按時間先后順序向計算機的各部件發(fā)出相應(yīng)的控制信號，以協(xié)調(diào)、控制輸入輸出操作和對內(nèi)存的訪問。（1） CPU 運算器、控制器和存儲

8、器組成了計算機的主機。人們將運算器和控制器做在一個半導(dǎo)體芯片上，稱為中央處理器或微處理器，英文縮寫CPU。（2） CPU的類型早期的各種類型CPU (8088,80286,80386DX，80486DX)。 3. 存儲器存儲器是存儲各種信息（如程序和數(shù)據(jù)等）的部件或裝置。存儲器分為主存儲器（或稱內(nèi)存儲器，簡稱內(nèi)存）和輔助存儲器（或稱外存儲器，簡稱外存）。4輸入設(shè)備 輸入設(shè)備是用來把計算機外部的程序、數(shù)據(jù)等信息送入到計算機內(nèi)部的設(shè)備。常用的輸入設(shè)備有鍵盤、鼠標、光筆、掃描儀、數(shù)字化儀、麥克風等。5輸出設(shè)備負責將計算機的內(nèi)部信息傳遞出來（稱為輸出），或在屏幕上顯示，或在打印機上打印，或在外部存儲器

9、上存放。常用的輸出設(shè)備有顯示器和打印機等。計算機軟件指在硬件設(shè)備上運行的各種程序和文檔。1系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件是指負責管理、監(jiān)控和維護計算機硬件和軟件資源的一種軟件。系統(tǒng)軟件用于發(fā)揮和擴大計算機的功能及用途，提高計算機的工作效率，方便用戶的使用。系統(tǒng)軟件主要包括操作系統(tǒng)、程序設(shè)計語言及其處理程序、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、系統(tǒng)服務(wù)程序以及故障診斷程序、調(diào)試程序、編輯程序等工具軟件。2應(yīng)用軟件 應(yīng)用軟件是指利用計算機和系統(tǒng)軟件為解決各種實際問題而編制的程序。常見的應(yīng)用軟件有科學計算程序、圖形與圖像處理軟件、自動控制程序、情報檢索系統(tǒng)、工資管理程序、人事管理程序、財務(wù)管理程序以及計算機輔助設(shè)計與制造、輔助教學軟

10、件等。3程序設(shè)計語言及其處理程序（1）機器語言機器語言的每一條指令都是由0和1組成的二進制代碼序列。機器語言是最底層的面向機器硬件的計算機語言，用機器語言編寫的程序不需要任何翻譯和解釋就能被計算機直接執(zhí)行。優(yōu)點是：程序可被機器直接執(zhí)行，不需任何翻譯，程序執(zhí)行效率高；其缺點是：由于機器指令數(shù)目太多，且都是二進制代碼，所以用機器語言編寫的程序難于辨認、難于記憶、難于調(diào)試、難于修改，不易移植。（2）匯編語言匯編語言實質(zhì)上是符號化了的機器語言。因為匯編語言是符號化了的機器語言，所以也是面向機器的語言，對硬件依賴性大，不同微處理器其指令系統(tǒng)不一樣，所配備的匯編語言也不一樣，故匯編語言程序也難于移植。雖然

11、匯編語言相對于機器語言在程序的編寫、修改、閱讀等方面有了大的進步，運行效率仍較高，但由于機器指令繁多，掌握起來仍較困難。（3）高級語言機器語言和匯編語言都是面向機器的語言，而高級語言則是面向問題的語言。高級語言與具體的計算機硬件無關(guān)，其表達方式接近于人們對求解過程或問題的描述方法，容易理解、掌握和記憶。用高級語言編寫的程序的通用性和可移植性好。用高級語言編寫的程序通常稱為源程序。計算機不能直接執(zhí)行源程序。用高級語言編寫的源程序必須被翻譯成二進制代碼組成的機器語言后，計算機才能執(zhí)行。高級語言源程序有編譯和解釋這兩種執(zhí)行方式。（4）數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）是計算機數(shù)據(jù)處理發(fā)展到高級

12、階段而出現(xiàn)的專門對數(shù)據(jù)進行集中處理的系統(tǒng)軟件，負責數(shù)據(jù)庫的定義、建立、操作、管理和維護，其任務(wù)之一就是在保證數(shù)據(jù)完全可靠的同時提高數(shù)據(jù)庫應(yīng)用時的簡明性和方便性。1操作系統(tǒng)的功能系統(tǒng)軟件中最重要的一種軟件是操作系統(tǒng)。它負責控制和管理計算機系統(tǒng)的各種硬件和軟件資源，合理地組織計算機系統(tǒng)的工作流程，提供用戶與操作系統(tǒng)之間的軟件接口。操作系統(tǒng)的主要功能如下： 進程管理（即處理機管理） 存儲管理 文件管理 設(shè)備管理 作業(yè)管理操作系統(tǒng)可以使系統(tǒng)資源得到有效的利用，為應(yīng)用軟件的運行提供支撐環(huán)境。操作系統(tǒng)是最底層的系統(tǒng)軟件，是計算機軟件的核心和基礎(chǔ)。2操作系統(tǒng)的分類為了適應(yīng)不同用戶的需求，操作系統(tǒng)有不同的類型

13、。目前，操作系統(tǒng)的主要類型有單用戶操作系統(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(luò)操作系統(tǒng)、分布式操作系統(tǒng)等6種類型。3微型計算機常用的操作系統(tǒng)微型計算機中先后使用的操作系統(tǒng)主要有DOS、Windows 98、Windows 2000、Windows NT、Windows XP、Windows Vista、Windows 7以及Windows 8等。微型計算機還可安裝使用Unix和Linux等操作系統(tǒng)。微型計算機的硬件配置一臺微型計算機的硬件系統(tǒng)主要由中央處理器、主板、機箱、存儲器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備組成。1中央處理器CPU CPU 主要由運算器和控制器組成，是微型計算機硬件系統(tǒng)中的

14、核心部件。CPU處理數(shù)據(jù)速度的快慢，直接影響到整臺計算機性能的發(fā)揮。計算機所發(fā)生的全部動作都受CPU的控制，CPU品質(zhì)的高低通常決定了一臺計算機的檔次。 CPU性能的主要參數(shù)包括內(nèi)核數(shù)量、運行頻率、緩存、接口方式、工作電壓等。2主板主板是用來承載CPU、內(nèi)存、擴展卡等部件的基礎(chǔ)平臺，同時擔負各種計算機部件之間的通訊、控制和傳輸任務(wù)。主板起著硬件資源調(diào)度中心的作用。影響整個計算機硬件系統(tǒng)的穩(wěn)定性、兼容性及性能。3內(nèi)存儲器內(nèi)存儲器簡稱內(nèi)存，內(nèi)存能與CPU直接交換信息，內(nèi)存分為隨機存儲器（RAM）和只讀存儲器（ROM）兩部分。RAM（Random Access Memory）的存儲單元可以進行讀寫操

15、作。目前有靜態(tài)隨機存儲器（SRAM）和動態(tài)隨機存儲器（DRAM）。SRAM的讀寫速度快，但價格高昂，主要用于高速緩存存儲器（Cache）。DRAM相對于SRAM而言，讀寫速度較慢，價格較低廉，因而用做大容量存儲器。ROM （Read Only Memory）是一種只能讀不能寫的存儲器，其中的信息被永久地寫入，不受斷電的影響，即使在關(guān)掉計算機的電源后，ROM中的信息也不會丟失。微型計算機的軟件配置裸機不能完成任何任務(wù)，必須安裝軟件，通過軟件與硬件的有機結(jié)合，才能夠發(fā)揮計算機的功能。在選擇安裝軟件時應(yīng)該注意以下原則：（1）安裝必須的、常用的軟件。軟件間有可能相互影響，安裝太多的軟件會降低計算機系統(tǒng)

16、運行速度，有的軟件甚至會無法運行。對臨時使用的軟件可以用的時候安裝，用完后卸載。（2）不求最新、最好，但求實用且與硬件相匹配版本的軟件。一般而言，更高版本的軟件功能更多、更強。但軟件對硬件的要求也更高。對具有相同功能的軟件，通常選擇熟悉的。一般情況下，如果沒有感覺到軟件不能滿足需要，不要不斷地更換軟件和升級版本。l 互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展趨勢的主要特征 未來Internet的發(fā)展趨勢包括以下幾個方面： （1）全球化 （2）虛擬現(xiàn)實 （3）帶寬 （4）無線 （5）網(wǎng)格 （6）集成 （7）無處不在的寬帶和無線網(wǎng)絡(luò)l 普適計算l 網(wǎng)格計算l 云計算l 物聯(lián)網(wǎng)1科學計算（或數(shù)值計算）科學計算又稱為數(shù)值計算，指用于

17、科學技術(shù)和工程設(shè)計的數(shù)學問題的計算。例如同步通訊衛(wèi)星的發(fā)射、衛(wèi)星軌道計算、天氣預(yù)報等。2信息處理利用計算機，可以對任何形式的數(shù)據(jù)（包括文字、數(shù)字、圖形、圖像、聲音等）進行加工和處理，例如文字處理、圖形處理、圖像處理和信號處理等。信息處理是目前計算機應(yīng)用最為廣泛的領(lǐng)域。3辦公自動化辦公自動化（Office Automation，OA）主要表現(xiàn)即是“無紙辦公”?，F(xiàn)代的OA系統(tǒng)通過Internet/Intranet平臺，為企業(yè)員工提供信息共享和交換。4生產(chǎn)自動化生產(chǎn)自動化PA（Production Automation）是計算機在現(xiàn)代生產(chǎn)中的應(yīng)用。現(xiàn)介紹其中三個應(yīng)用領(lǐng)域。（1）實時控制，實時控制又稱

18、為過程控制，指實時采集、檢測數(shù)據(jù)并進行加工后，按最佳值對控制對象進行控制。（2）計算機輔助設(shè)計與計算機輔助制造計算機輔助設(shè)計CAD（Computer Aided Design）是利用計算機提高設(shè)計工作的自動化程度和質(zhì)量的一門技術(shù)。計算機輔助制造CAM（Computer Aided Manufacturing）是指利用計算機來進行生產(chǎn)規(guī)劃、管理和控制產(chǎn)品制造的過程。CAD/CAM技術(shù)推動了幾乎一切領(lǐng)域的設(shè)計革命，廣泛地影響到機械、電子、化工、航天、建筑等行業(yè)。（3）計算機輔助測試CAT（Computer Aided Testing）是指利用計算機輔助進行產(chǎn)品測試。5人工智能與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算機技術(shù)人

19、工智能是是探索和模擬人的感覺和思維過程的科學，是控制論、計算機科學、仿真技術(shù)、心理學等綜合起來的一門計算機理論學科。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算技術(shù)要解決人工感覺（包括計算機視覺與聽覺等），帶有大量需要互相協(xié)調(diào)動作的智能化機器人以及在較復(fù)雜情況下各種因素互相沖突和非規(guī)則性的決策問題等。6在人類生活中的應(yīng)用隨著網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的進一步完善，計算機越來越成為人類生活的必需品。主要用于人們的通訊、新聞、電子商務(wù)、影視娛樂、信息查詢等。在教育領(lǐng)域，除計算機輔助教學外，計算機遠程教育發(fā)展非?？?，已經(jīng)發(fā)展為一種重要的教學形式。在商業(yè)領(lǐng)域，電子商務(wù)早已進入實際應(yīng)用。電子商務(wù)是利用開放的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進行的各項商務(wù)活動。如電子數(shù)據(jù)交換（E

20、DI） 3計算機中信息的表示西南財經(jīng)大學 大學計算機基礎(chǔ)課1. 數(shù)據(jù) 存儲在某種媒體上可以鑒別的符號資料。 “符號”指數(shù)字、文字、字母和其他特殊符號，以及圖形、圖像、動畫、影像、聲音等。 2. 信息 是人們從事工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)等活動中涉及的數(shù)字、符號、文字、圖形、圖像等的總稱。3. 數(shù)據(jù)和信息的關(guān)系 信息是有用的、經(jīng)過加工的有用的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)是描述客觀事實、概念的一組文字、數(shù)字或符號等，是信息的素材、載體和表達形式。信息是從數(shù)據(jù)中加工、提煉出來的，用于幫助人們正確決策的有用數(shù)據(jù)，它的表達形式是數(shù)據(jù)。p 日常生活中，人們最熟悉的是十進制，在計算機中，會接觸到二進制、八進制、十進制和十六進制，其共同

21、之處都是進位計數(shù)。p 進位計數(shù)，就是在該進位數(shù)制中，可以使用的數(shù)字符號個數(shù)。R進制能用到的數(shù)字符號個數(shù)為R個，即0、1、2、R-1。p 計算機中常用到二、八、十和十六進制，基本符號集如下表所示。進制計數(shù)原則基本符號二進制逢2進10，1八進制逢8進10，1，2，3，4，5，6，7十進制逢10進10，1，2，3，4，5，6，7，8，9十六進制 逢16進10，1，2，3，4，5，6，7，8，9，A，B，C，D，E，F(xiàn)十進制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)十進制整數(shù)轉(zhuǎn)換成二進制整數(shù)的規(guī)則是“除2取余”，即：將十進制數(shù)除以2，得到一個商數(shù)和余數(shù)；再將其商數(shù)除以2，又得到一個商數(shù)和余數(shù)；以此類推，直到商數(shù)等于零為止。【例

22、】將十進制整數(shù)56轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)2222220余數(shù)為0余數(shù)為0余數(shù)為0余數(shù)為1余數(shù)為1余數(shù)為1商數(shù)為0，轉(zhuǎn)換結(jié)束二進制最低位二進制最高位倒序取余1562814731十進制數(shù)轉(zhuǎn)換成八進制數(shù)十進制整數(shù)轉(zhuǎn)換成八進制數(shù)與轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)的方法相似，但采用的規(guī)則是“除八取余”?！纠繉⑹M制數(shù)59轉(zhuǎn)換成八進制數(shù)2880余數(shù)為3余數(shù)為7商數(shù)為0，轉(zhuǎn)換結(jié)束597八進制最低位八進制最高位倒序取余十進制數(shù)轉(zhuǎn)換成十六進制數(shù)十進制整數(shù)轉(zhuǎn)換成十六進制整數(shù)的規(guī)則是“除16取余”。在十六進制數(shù)中，用A表示10，B表示11，C表示12，D表示13，E表示14，F(xiàn)表示15?！纠繉⑹M制數(shù)89轉(zhuǎn)換成十六進制數(shù)316160余數(shù)為

23、9余數(shù)為5商數(shù)為0，轉(zhuǎn)換結(jié)束895十六進制最低位十六進制最高位倒序取余 二進制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進制數(shù)二進制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進制數(shù)的規(guī)則是各數(shù)位乘以2的n-1次方，所得結(jié)果進行相加?！纠繉⒍M制數(shù)1111100轉(zhuǎn)換成十進制數(shù)。(1 1 1 1 1 0 0)212612512412312202102064+32+16+8+4(124)10420212526242322二進制數(shù)轉(zhuǎn)換成八進制數(shù)將一個二進制數(shù)轉(zhuǎn)換為八進制數(shù)的方法：將二進制數(shù)從右向左每三位分成一組，每一組代表一個07之間的數(shù)，下表表示二進制數(shù)與八進制數(shù)的對應(yīng)關(guān)系二進制八進制00000011010201131004101511061117【例】將二進

24、制數(shù)110100轉(zhuǎn)換成八進制數(shù) 110，100564二進制數(shù)轉(zhuǎn)換成十六進制數(shù)將一個二進制數(shù)轉(zhuǎn)換為十六進制數(shù)的方法是將二進制數(shù)從右向左每四位分成一組，每一組代表一個09、A、B、C、D、E、F之間的數(shù)。下表列出了二進制數(shù)與十六進制數(shù)的對應(yīng)關(guān)系。二進制十六進制二進制十六進制00000100080001110019001021010100011310111101004110012010151101130110611101401117111115【例】將二進制數(shù)111010011轉(zhuǎn)換成十六進制數(shù) 0001，1101，00116 1 D 3 八進制和十六進制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進制數(shù)【例】將八進制數(shù)413轉(zhuǎn)換成十

25、進制數(shù)。 將八進制數(shù)413轉(zhuǎn)換成十進制數(shù)的方法如下： (413)848218138025683(267)10 八進制數(shù)413的十進制數(shù)為267?！纠?將十六進制數(shù)1A8F轉(zhuǎn)換成十進制數(shù)。 將十六進制數(shù)1A8F轉(zhuǎn)換成十進制數(shù)的方法如下： (1A8F)16116310162816115160(6799)10 十六進制數(shù)1A8F的十進制數(shù)為6799。71二進制數(shù)的加法運算根據(jù)“逢二進一、高位進位”規(guī)則2二進制數(shù)的減法運算根據(jù)“高位借位、借一有二”的規(guī)則3二進制數(shù)的乘法法運算00=0； 01=0； 10=0； 11=14二進制數(shù)的除法運算00=0； 01=0； 11=15邏輯“或”運算 符號 “”或“OR”表示。兩個參與運算的數(shù)中有一個數(shù)為1，則運算結(jié)果為1，都為0結(jié)果為0 6邏輯與運算 符號或“ AND”表示。兩個參與運算的數(shù)中有一個數(shù)為0，則運算結(jié)果為0，都為1結(jié)果為1 7