第1章 計算機基礎

1、1大 學 計 算 機 基 礎20222022年年5 5月月5 5日日主講：主講：王吉源王吉源2 . 培養(yǎng)“利用計算機解決本專業(yè)領(lǐng)域中問題的能力”u 計算機技術(shù)成為很多專業(yè)課的有機組成部分 u 適應各專業(yè)對計算機的知識、能力的不同要求u 培養(yǎng)計算機技術(shù)的思想和方法 鏈接 2. 強調(diào)基礎知識和應用的統(tǒng)一 如：辦公自動化軟件在畢業(yè)論文中的應用、PhotoShop圖片 處理、網(wǎng)頁制作等。 3. 適應不同學生的需要： 學生間的個別差異較大，學生需要的不同 4. 教學目標：提高大學生計算機素質(zhì)、應用能力、培養(yǎng)實踐能力和創(chuàng)新精神為重點，為后續(xù)專業(yè)學習打下堅實基礎。一、開課的指導思想及教學目標一、開課的指導思

2、想及教學目標3二、課程統(tǒng)一的教學資源庫 教材 實驗指導書 電子教案 網(wǎng)絡課程(課程內(nèi)容、習題、實驗、測試、動畫演示） 試題庫 優(yōu)秀習作和應用案例庫 教學網(wǎng)站，教與學功能齊全（教師之家和學習園地） 218.87.136.130:8080/homework4滿足多種程度學生：兼顧初學者，平穩(wěn)過渡高級 加強基礎：計算機基礎、基本原理，引入新成果提高能力:文字處理能力、多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡應用注重實踐:長文檔的編輯、圖片處理、動畫制作、網(wǎng)頁制作教學手段：自學、理論教學、網(wǎng)絡輔助、動畫視頻、上機實踐相結(jié)合三、教學方法及手段5四、教 材6五、學時和進度周學時2+2 ，2.5學分 20理論+20課內(nèi)上機+12課

3、外上機章課堂教學學時內(nèi)容13計算機基礎知識重點：計算機組成、數(shù)制、數(shù)據(jù)表示21操作系統(tǒng)重點：操作系統(tǒng)的作用、文件的概念、文件的操作34文字處理軟件Word2003重點：文檔的編輯、美化、圖文混排、高級應用44電子表格軟件Excel2003重點：數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)處理、圖表52演示文稿PowerPoint2003重點：文稿的創(chuàng)建、動畫效果63多媒體技術(shù)及應用重點：基本概念、素材整理、圖像處理73計算機網(wǎng)絡與Internet應用重點：網(wǎng)絡基礎知識、IP地址與域名、網(wǎng)絡應用、網(wǎng)絡安全84網(wǎng)頁制作基礎重點：網(wǎng)頁制作、發(fā)布7六、上機安排六、上機安排周次時間班級教室第615周電信121班，電信122班，光信息

4、121班8本章重點： 計算機的發(fā)展史 年代劃分的依據(jù) 計算機的分類 計算機的特點第1章 計算機基礎知識（課堂+自學）9第1章 計算機基礎知識（課堂+自學）1 1、計算機發(fā)展史（自學）、計算機發(fā)展史（自學）內(nèi)容內(nèi)容: :計算機的發(fā)展、分代、分類、新技術(shù)計算機的發(fā)展、分代、分類、新技術(shù) 101.1 1.1 電子計算機的產(chǎn)生電子計算機的產(chǎn)生 算盤凝聚了我國古代勞動人民的智慧，是全世界公認的最早使用的計算工具之一 英國數(shù)學家查爾斯巴貝奇做出的差分機，在計算工具結(jié)構(gòu)上采用了三個具有現(xiàn)代化意義的裝置：存儲裝置、運算裝置以及控制裝置111.11.1電子計算機的產(chǎn)生電子計算機的產(chǎn)生 世界上第一臺計算機名叫埃尼

5、阿克（ENIAC ），1946年2月誕生于美國的賓夕法尼亞大學。 18000多個電子管，170m2 ， 30T, 150kw, 5000次/秒 12階段階段經(jīng)歷時間經(jīng)歷時間邏輯元件邏輯元件主要特點主要特點第一代1946-1956電子管運算速度5千4萬次/秒，體積龐大；機器語言；數(shù)值計算； 第二代1957-1964晶體管運算速度10萬次300萬次/秒；體積縮小，功耗降低，壽命延長；機器語言、匯編語言、數(shù)值計算、管理第三代1965-1970小、中規(guī)模集成電路運算速度達到1000萬次/秒；體積更小，功耗及價格下降，壽命更長；機器語言、匯編語言、高級語言；數(shù)值計算、管理、實時處理第四代1971至今大、

6、超大規(guī)模集成電路運算速度達到100億/秒；耗電少、體積小、可靠性高、適應性強；機器語言、匯編語言、高級語言；數(shù)值計算、實時處理、社會管理、多媒體及網(wǎng)絡通信等。1.2 1.2 計算機的發(fā)展歷史計算機的發(fā)展歷史1314我國計算機里程碑我國計算機里程碑1983年12月26日國防科大學研制成功我國第一臺巨型計算機“銀河” ，標志著中國成為繼美、日等少數(shù)國家之后，能獨立設計和制造巨型機的國家。它是一臺由7個機柜組成的圓柱形機器。2002年8月10日，首片龍芯1號芯片X1A50流片成功.龍芯最初的英文名字是Godson，后來正式注冊的英文名為loongson。 “龍芯”是中國科學院計算所自主開發(fā)的通用CP

7、U，采用簡單指令集，類似于MIPS指令集。目前中科院有研發(fā)以龍芯為處理器的超級計算機計劃。課后查閱：中國芯片發(fā)展現(xiàn)狀及應用課后查閱：中國芯片發(fā)展現(xiàn)狀及應用15生物生物計算機計算機量子量子計算機計算機光子光子計算機計算機未來新型未來新型計算機計算機利用光信號進行數(shù)字運算、信息存儲和處理的新型計算機。由生物工程技術(shù)產(chǎn)生的蛋白質(zhì)分子構(gòu)成，運算速度是傳統(tǒng)電子計算機的10萬倍用“量子位”來代替?zhèn)鹘y(tǒng)電子計算機的二進制位，用粒子的量子力學狀態(tài)來表示信息，其運算速度是傳統(tǒng)電子計算機無法比擬的。未來新型計算機未來新型計算機16當代計算機學科的三大新技術(shù)：當代計算機學科的三大新技術(shù)：中間件技技術(shù)中間件技技術(shù)網(wǎng)格計

8、算技術(shù)網(wǎng)格計算技術(shù)嵌入式技技術(shù)嵌入式技技術(shù)新技術(shù)新技術(shù)將軟件固化集成到硬件系統(tǒng)中將軟件固化集成到硬件系統(tǒng)中一臺虛擬的超級計算機一臺虛擬的超級計算機界于系統(tǒng)和企業(yè)應用之間界于系統(tǒng)和企業(yè)應用之間17嵌入式技術(shù)嵌入式技術(shù)是將計算機作為一個信息處理部件，將硬件系統(tǒng)與軟件系統(tǒng)一體化。如數(shù)字電視機、自動洗衣機、攝像機等都廣泛應用了嵌入式技術(shù)。網(wǎng)格計算網(wǎng)格計算復雜科學領(lǐng)域計算需要超級計算機，如航天、氣象；但隨著商業(yè)的發(fā)展，商業(yè)計算越來越來復雜，需求越來越大，而超級計算機昂貴的價格阻止了它進入普通人的工作領(lǐng)域，因而引進了“網(wǎng)格計算”。網(wǎng)格計算就是利用互聯(lián)網(wǎng)把分散在不同地理位置的計算要組織成一個“虛擬的超級計算

9、機”，其中每一臺參與計算的計算機就是一個“節(jié)點”，而整個計算是由成千上萬個“節(jié)點”組成的“一張網(wǎng)格”。中間件技術(shù)中間件技術(shù)將應用程序與操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡協(xié)議和數(shù)據(jù)庫打交道的工作交給中間部件去完成。如，交易中間件、消息中間件等。返回巨型化巨型化: 發(fā)展高速、大存儲容量和強大功能的超大型計算機。用于核反應、天文、氣象、宇宙工程、生物工程等尖端科學及新興科學。 微型化微型化：超大規(guī)模集成電路使計算機迅速微型化。軟件固化，整個微機系統(tǒng)集成，掌上型，手表型。 網(wǎng)絡化網(wǎng)絡化: 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外部設備由通信線路互聯(lián)組成一個規(guī)模大、功能強的網(wǎng)絡環(huán)境，在網(wǎng)絡軟件的協(xié)調(diào)下，可

10、以共享信息、數(shù)據(jù)及系統(tǒng)資源。多媒體化多媒體化 : 多媒體是“以數(shù)字技術(shù)為核心的圖象、聲音與計算機、通信等融為一體的信息環(huán)境”的總稱，使計算機以更接近人的自然方式與我們交換信息。智能化智能化 : 讓計算機來模擬人的感覺、行為、思維過程，使計算機具備聽、視、語言、行為、思維、推理，學習、證明等能力。包括模式識別、專家系統(tǒng)、智能機器人。曙光4000A 1.3 計算機的發(fā)展趨勢19曙光曙光4000A 曙光4000A實現(xiàn)了對每秒10萬億次運算速度的技術(shù)和應用的雙跨越，成為國內(nèi)計算能力最強的商品化超級計算機”。作為國家“863”計劃的最新成果，曙光4000A將作為中國國家網(wǎng)格最大主節(jié)點落戶上海超級計算中心

11、。在今年6月22日剛剛公布的全球高性能計算機TOP500排行榜中，曙光4000A以每秒80610億次Linpack計算值位列全球第十，這是中國超級計算機得到國際同行認可的最好成績。隨著曙光4000A的推出，中國已經(jīng)成為繼美、日之后第三個跨越了10萬億次計算機研發(fā)、應用的國家。201.4 1.4 計算機的特點及應用計算機的特點及應用 計算機的特點（1）自動連續(xù)地高速運算（2）運算速度快（3）運算精度高（4）具有記憶能力和邏輯判斷能力（5）通用性強 計算機的應用 （1）科學計算（2）數(shù)據(jù)處理（或信息處理）（3）過程控制（或稱實時控制）（4）計算機輔助技術(shù)（5）人工智能（或智能模擬）21數(shù)值計算數(shù)值

12、計算 數(shù)值計算即科學計算。數(shù)值計算是指應用計算機處理科學研究和工程技術(shù)中所遇到的數(shù)學計算。應用計算機進行科學計算,如衛(wèi)星運行軌跡,水壩應力,氣象預報,油田布局,潮汐規(guī)律等等，可為問題求解帶來質(zhì)的進展,使往往需要幾百名專家?guī)字?、幾月甚至幾年才能完成的計?只要幾分鐘就可得到正確結(jié)果。 例如：網(wǎng)絡密碼安全是我們最常用的一種安全措施，眼下許多網(wǎng)站普遍要求用戶登錄時輸入8位密碼，但研究人員說這種密碼形同虛設，因為他們使用一組顯卡，不到兩個小時就成功破解密碼。研究人員假設一名技術(shù)老練的黑客利用計算機每秒能夠生成1萬億個密碼組合。如果使用12位密碼，以目前技術(shù)水平，黑客得花上17134年才能破解。 思考：

13、為什么很多系統(tǒng)進入要輸入驗證碼？思考：為什么很多系統(tǒng)進入要輸入驗證碼？22信息處理信息處理 信息處理是對原始數(shù)據(jù)進行收集、整理、分類、選擇、存儲、制表、檢索、輸出等的加工過程。信息處理是計算機應用的一個重要方面,涉及的范圍和內(nèi)容十分廣泛。如自動閱卷、圖書檢索、財務管理、生產(chǎn)管理、醫(yī)療診斷、編輯排版、情報分析等等。 與我們最密切的信息處理就是用Google進行搜索引擎時。但大家不知道吧，每進行一次搜索，要動用數(shù)百萬臺計算機協(xié)同 作戰(zhàn)才能完成 ，一次谷歌搜索能耗：100W燈泡工作1小時。倡導大家要低碳使用電腦，節(jié)約能源。23實時控制實時控制 實時控制是指及時搜集檢測數(shù)據(jù)，按最佳值對事物進程的調(diào)節(jié)控

14、制，如工業(yè)生產(chǎn)的自動控制。利用計算機進行實時控制,既可提高自動化水平,保證產(chǎn)品質(zhì)量,也可降低成本,減輕勞動強度。 制糖廠、水泥廠、煉油煉鋼廠等都需要用到實時控制。 目前，圖像檢測的應用也越來越廣泛。如：生產(chǎn)線上電子元器件質(zhì)量的檢測。輔助設計輔助設計 計算機輔助設計為設計工作自動化提供了廣闊的前景,受到了普遍的重視。利用計算機的制圖功能,實現(xiàn)各種工程的設計工作,稱為計算機輔助設計。即CAD。如橋梁設計、船舶設計、飛機設計、集成電路設計、計算機設計、服裝設計等等。當前,人們已經(jīng)把計算機輔助設計、輔助制造(CAM)和輔助測試(CAT)聯(lián)系在一起,組成了設計、制造、測試的集成系統(tǒng),形成了高度自動化的“

15、無人”生產(chǎn)系統(tǒng)。24智能模擬智能模擬 智能模擬亦稱人工智能。利用計算機模擬人類智力活動,以替代人類部分腦力勞動,這是一個很有發(fā)展前途的學科方向。第五代計算機的開發(fā),將成為智能模擬研究成果的集中體現(xiàn);具有一定“學習、推理和聯(lián)想”能力的機器人的不斷出現(xiàn),正是智能模擬研究工作取得進展的標志。智能計算機作為人類智能的輔助工具,將被越來越多地用到人類社會的各個領(lǐng)域。如：最近全國機器人大賽，哈爾濱工業(yè)大學的單杠機器人就是模擬人翻單杠，翻杠的動作與人一模一樣，何時用力通過編程進行精確控制。 最讓我們展望的是未來的物聯(lián)網(wǎng)的應用，其中很多技術(shù)要用到智能系統(tǒng)。2526計算機學科與電子信息技術(shù)27我國計算機類專業(yè)的

16、發(fā)展 教育部本科招生目錄中的計算機相關(guān)專業(yè)計算機科學與技術(shù)軟件工程計算機軟件網(wǎng)絡工程信息安全電子商務信息與計算科學智能科學與技術(shù)282、計算機基礎知識 （重點）本章重點： 數(shù)制轉(zhuǎn)換及運算 數(shù)據(jù)在計算機中的表示 計算機系統(tǒng)的組成 計算機的基本工作原理本章難點： 數(shù)據(jù)在計算機中的表示 292.1 計算機中信息的表示計算機中信息的表示2.1.1常用數(shù)制常用數(shù)制 數(shù)制是以表示數(shù)值所用的數(shù)字符號的個數(shù)來命名的，并按一定進位規(guī)則進行計數(shù)的方法。其中數(shù)制中所用的數(shù)字符號的個數(shù)稱為數(shù)制的基，數(shù)制中每一個數(shù)值所具有的值（Rk）稱為數(shù)制的位權(quán)。對于R進制數(shù)，有數(shù)字符號0，1，2，R1，共R個數(shù)碼，基數(shù)是R， 30

17、 k是指數(shù)。進位規(guī)則是逢R進1。 在R進位計數(shù)中，任意一個數(shù)值均可以表示為如下形式： （11） 其值為： m210122n1nnaaa .aaaaaammnnnnnnRaRaRaaRaRaRaRaRaS 2211011222211nmkkkRa （12） 表1.1列出了計算機中常用的幾種數(shù)制的基數(shù)、位數(shù)、數(shù)字符號及進位規(guī)則。31表2.1 計算機中常用的幾種數(shù)制基數(shù)R102816位權(quán)Rk10k2k8k16k數(shù)字符號0,1,2,3,4,5,6,7,8,90,10,1,2,3,4,5,6,70,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F進位規(guī)則逢十進一逢二進一逢八進一逢十六進一數(shù)制

18、表示方法 十 進 制 二 進 制 八 進 制 十 六 進 制 名稱 32 (1) 十進制 （Decimal）： 十進制的基數(shù)為“10”，有十個數(shù)字符號：0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，各位權(quán)是以10為底的冪，進（借）位規(guī)則為：逢十進一，借一為十。例如： 十進制： 1 9 9 8 . 2 1 5 各位權(quán)： 數(shù)值為： (1998.215)10 =3210123105101102108109109101310210110010110210310210310110210310010110210310110010110210310210110010110210310310210110010110

19、21031033 (2) 二進制（Binary） 二進制的基數(shù)為“2”，有兩個數(shù)字符號：0，1，各位權(quán)是以2為底的冪，進（借）位規(guī)則為：逢二進一，借一為二。例如： 二進制： 1 0 1 1 0 1 1 . 1 0 1 各位權(quán): 26 25 24 23 22 21 20 2.1.2各數(shù)制間的轉(zhuǎn)換各數(shù)制間的轉(zhuǎn)換 (1) R進制轉(zhuǎn)換為十進制： 對于式（11）所示的R進制數(shù)，均可按式（12）轉(zhuǎn)換為十進制。比如： 12223234 十六進制中的數(shù)字符號A，B，C，D，E，F(xiàn)分別對應于十進制數(shù)的10，11，12，13，14，15。 (2) 十進制轉(zhuǎn)換成二進制： 數(shù)值由十進制轉(zhuǎn)換成二進制時，要將整數(shù)部分和小

20、數(shù)部分分別進行轉(zhuǎn)換，然后再組合起來。0123456221212021212021)0101.1011011(104321)3125.91(2120212010101231610210128)5625.7213(16916D16216C161)9 .D2C1 ()65625.156(8285848382)52.234(35 整數(shù)部分的轉(zhuǎn)換。 例例1 把整數(shù)轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)。 余數(shù) 2 303 1 = 2 151 1 = 2 75 1 = 2 37 1 = 2 18 0 = 2 9 1 = 2 4 0 = 2 2 0 = 2 1 1 = 0 所以， = 8a7a6a5a4a3a2a1a0a10)30

21、3(2)100101111(36 小數(shù)部分的轉(zhuǎn)換 : 例例2 把小數(shù)部分轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)。 積的整數(shù)部分 0.68752=1.375 =1 0.3752=0.75 =0 0.752=1.5 =1 0.52=1.0 =1 所以， = 。 4a2a3a1 a10)6875. 0(2)1011. 0(37 例例3 把0.5773轉(zhuǎn)換成二進制（保留到小數(shù)點后7位）。 積的整數(shù)部分 0.57732=1.1546 =1 0.15462=0.3092 =0 0.30922=0.6184 =0 0.61842=1.2368 =1 0.23682=0.4736 =0 0.47362=0.9472 =0 0.947

22、22=1.8944 =1 所以， 。綜上，(303.6875)10 = (100101111.1011)2。 (303.5773)10 = (100101111.1001001)2。7a6a5a4a3a2a1a210)1001001. 0()5773. 0(38 (3) 二進制和八進制、十六進制間的轉(zhuǎn)換二進制和八進制、十六進制間的轉(zhuǎn)換 由于8和16都是2的整數(shù)次冪，即8=23,16=24，所以一位八進制數(shù)就相當于3位二進制數(shù)，而一位十六進制數(shù)就相當于4位二進制數(shù)。因此，八進制、十六進制同二進制之間的轉(zhuǎn)換極為方便。 二進制數(shù)和八進制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換。 例例4 把二進制數(shù)轉(zhuǎn)換為八進制數(shù)。 二進制數(shù)：

23、010 110 101 . 011 010 八進制數(shù)： 2 6 5 . 3 2 所以， 。 八進制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)的方法是：用3位二進制數(shù)取代每一位八進制數(shù)。82)32.265()01101.10110101(39 例例5 把 (345.23)8轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)。 八進制數(shù)： 3 4 5 . 2 3 二進制數(shù)： 011 100 101 . 010 011 所以， 。 28)010011.11100101()23.345(40 例例6 將二進制數(shù)轉(zhuǎn)換成十六進制數(shù)。 二進制數(shù)： 0010 1110 1011 1101 . 1011 1000 十六進制數(shù)： 2 E B D . B 8 所以， 。 例例

24、7 將 (3A8C.9D)16轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)。 十六進制數(shù)：3 A 8 C . 9 D 二進制數(shù)： 0011 1010 1000 1100 . 1001 1101 所以， 。 216)10011101.11001110101000()D9 .C8A3(162)8B.EBD2()10111.11011011101011( 二進制數(shù)和十六進制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換二進制數(shù)和十六進制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換412.1.3. 數(shù)的定點和浮點表示 定點數(shù)定點數(shù)（定點表示法）（定點表示法） 浮點數(shù)浮點數(shù) -（浮點表示法）（浮點表示法） 定點純小數(shù)定點純小數(shù) 將小數(shù)點固定在符號將小數(shù)點固定在符號 位之后，最高數(shù)值之前。位之后，最

25、高數(shù)值之前。 0.75 ( 0.11)B 1100000定點純整數(shù)定點純整數(shù) 將小數(shù)點固定在數(shù)的將小數(shù)點固定在數(shù)的 最低位之后。最低位之后。 96 (1100000)B 1100000帶小數(shù)點的數(shù)據(jù)帶小數(shù)點的數(shù)據(jù) 既有整數(shù)部分，又有小數(shù)部分的數(shù)既有整數(shù)部分，又有小數(shù)部分的數(shù)123.45 = 0.1234510211101.11 = 0.11101112101N= S2JS - 尾數(shù)（二進制定點純小數(shù)）尾數(shù)（二進制定點純小數(shù)） J - 階碼（二進制定點純整數(shù)）階碼（二進制定點純整數(shù)）42圖1.1 定點整數(shù)的機內(nèi)表示圖1.2 定點小數(shù)的機內(nèi)表示一般浮點數(shù)的存放形式為：階符階碼數(shù)符尾數(shù)例如，有二進制

26、數(shù)N+0.10012-101100100143 2.2 2.2 數(shù)值型信息的表示數(shù)值型信息的表示 為了方便運算，計算機中對有符號數(shù)常采用3種表示方法，即原碼、補碼和反碼。下面的例子均以8位二進制數(shù)碼表示。 2.2.1原碼原碼 如上所述，正數(shù)的符號為0，負數(shù)的符號為1，其它位按一般的方法表示數(shù)的絕對值，用這種方法得到的數(shù)碼就是該數(shù)的原碼。例如： 原碼簡單易懂，但用這種碼進行兩個異號數(shù)相加或兩個同號數(shù)相減時都不方便。10)103(x201100111x）（原10)103(y211100111y）（原4401000001+65+65 符號位符號位真值真值 機器數(shù)機器數(shù)這種數(shù)值位部分不變，僅用 0 和

27、 1 表示其符號得到的數(shù)的編碼，稱為原碼原碼。并將原來的數(shù)稱為真值真值，將其編碼形式稱為機器數(shù)機器數(shù)。數(shù)的符號編碼： 0-表示正，1-表示負1100000 1-65-65 原碼數(shù)值數(shù)值數(shù)據(jù)的編碼表示數(shù)據(jù)的編碼表示452.2.2 反碼反碼 正數(shù)的反碼與原碼相同，負數(shù)的反碼為其原碼除符號位外的各位按位取反（0變1，而1變0）。例如： 2000110012525）（反原21001100125）（原21110011025）（反200011001252525）（補反原21001100125）（原21110011025）（反21110011125）（補+ 12.2.3 補碼補碼 正數(shù)的補碼與其原碼相同，負

28、數(shù)的補碼為其反碼在其最低位加1。例如： 461 0 1 1 1 1 1 01 1 0 0 0 0 0 11 0 1 1 1 1 1 1-65-65 原碼原碼反碼反碼補碼補碼1. 正數(shù)的反碼、補碼和原碼同形；正數(shù)的反碼、補碼和原碼同形；負數(shù)的反碼負數(shù)的反碼：為其原碼符號位不變，為其原碼符號位不變， 其它按位求反；其它按位求反；負數(shù)的補碼負數(shù)的補碼：先對原碼求其反碼先對原碼求其反碼，2. 再在末位加再在末位加1。為了簡化運算操作和運算器的設計，計算機中用到了反碼和補碼編碼形式。利用“補碼”可以實現(xiàn)加減法之間的相互轉(zhuǎn)換。1 1 0 0 0 0 0 0 總結(jié)：總結(jié)： 原碼原碼 反碼反碼 補碼補碼反碼反

29、碼補碼補碼10進制：15-8 = 715+2=17鐘表：12- 7 = 512+5 =0+547 總結(jié)：總結(jié)：1.正數(shù)的反碼、補碼和原碼同形；正數(shù)的反碼、補碼和原碼同形；2.負數(shù)的反碼：其原碼符號位不變，其它按位求反；負數(shù)的反碼：其原碼符號位不變，其它按位求反；3.負數(shù)的補碼：先對原碼求其反碼，再在末位加負數(shù)的補碼：先對原碼求其反碼，再在末位加1。4. 引入補碼后，使減法統(tǒng)一為加法。引入補碼后，使減法統(tǒng)一為加法。例如： 所以， 。 同樣有 。222201001110111001110110011125103010011107825103）（）（）（）（補補補補補補補補）（25103251032

30、5103補補補補）（10325103251032548 2.3 字符型信息的表示字符型信息的表示 字符型信息包括數(shù)字、字母、符號和漢字，它們在計算機中都是用二進制數(shù)編碼的形式來表示的，并為此制定了國際或國家標準。 2.3. 1 字符編碼（字符編碼（ASCII碼）碼） 計算機中常用的字符編碼是ASCII（American Standard Code for Information Interchange,美國標準信息交換代碼），它用一個字節(jié)中的低7位（最高位為0）來表示128個不同的字符，其中的95個編碼分別對應鍵盤上可敲入并可以顯示和打印的95個字符（包括大、小各26個英文字母，09共10個數(shù)

31、字，還有33個通用運算符和標點符號等）及33個控制代碼。具體編碼如表1.2所示。49 表表2.2 7位位ASCII編碼表編碼表(B6B5B4B3B2B1B0) B6B5B4B3B2B1B0000001 010 011 100 101 110 111 0000 NUL DLE 空格空格 0 P 、 p 0001 SOH DC1 ！ 1 A Q a q 0010 STX DC2 ” 2 B R b r 0011 ETX DC3 # 3 C S c s 0100 EOT DC4 $ 4 D T d t 0101 ENQ NAK % 5 E U eu 0110 ACK SYN & 6 F V

32、f v 0111 BEL ETB 7 G W g w 1000 BS CAN （ 8 H X h x 1001 HT EM ） 9 I Y i y 1010 LF SUB * : J Z j z 1011 VT ESC + ; K k 1100 FF FS , N n 1111 SI US / ? O _ o DEL50 2.3. 2漢字編碼漢字編碼 我國在1981年頒布了信息交換使用漢字編碼字符集，簡稱國標碼，代號“GB231280”。國標碼字符集中共有7445個字符（包括6763個漢字和682個非漢字的圖形字符）。 由于國標碼每個字節(jié)的最高位都是“0”，與國際通用的標準ASCII碼無法區(qū)分

33、。因此，計算機內(nèi)部采用機內(nèi)碼來表示漢字。機內(nèi)碼就是將國標碼的兩個字節(jié)的最高位設定為“1”。51漢字編碼漢字編碼（1）機內(nèi)碼）機內(nèi)碼內(nèi)碼、國際碼（交換碼）內(nèi)碼、國際碼（交換碼） 。（2） 機外碼（漢字輸入碼）機外碼（漢字輸入碼） 數(shù)字碼數(shù)字碼-區(qū)位碼、電報碼區(qū)位碼、電報碼 拼音碼拼音碼-全拼全拼/雙拼、微軟拼音碼雙拼、微軟拼音碼 、智能、智能ABC 字形碼字形碼-五筆字形五筆字形 音形混合碼音形混合碼-自然碼自然碼（3） 字形碼字形碼 點陣字形法、矢量法點陣字形法、矢量法 52 漢字的點陣有 1616、2424、3232、4848、 6464右圖是一個1616點陣的漢字字模信息，其中被畫到的地方

34、用表示空白處用表示。則一個漢字點陣占32字節(jié)。字形碼舉例字形碼舉例53 漢字機內(nèi)碼舉例機內(nèi)碼：機內(nèi)碼：系統(tǒng)內(nèi)部表示其字形碼存儲地址的編碼。系統(tǒng)內(nèi)部表示其字形碼存儲地址的編碼。國標碼：國標碼：統(tǒng)一的國家信息交換編碼統(tǒng)一的國家信息交換編碼(GB231280)。 一級漢字：一級漢字：3755個；二級漢字：個；二級漢字：3008個；個； 圖形符號：圖形符號：682個。個。 漢字分區(qū)：每個區(qū)漢字分區(qū)：每個區(qū)94個漢字。個漢字。每個漢字占兩個字節(jié)每個漢字占兩個字節(jié)。機內(nèi)碼為對應的國標碼的每個字節(jié)的最高位為機內(nèi)碼為對應的國標碼的每個字節(jié)的最高位為1。 漢字漢字 滬滬 國標碼國標碼 27 06（ 000110

35、11 00000110B ) 漢字內(nèi)碼漢字內(nèi)碼 （ 10011011 10000110B ）區(qū)號區(qū)中的位置54漢字從輸入到輸出過程漢字從輸入到輸出過程輸輸入入碼碼國國標標碼碼機機內(nèi)內(nèi)碼碼字字形形碼碼漢字輸出漢字輸出漢字輸入漢字輸入55 2.4 圖形圖像和視頻信息的表示 2.4. 1圖形圖像信息的表示圖形圖像信息的表示 (1) 位圖圖像（位圖圖像（Bitmap）：）： 它是通過圖像掃描儀或數(shù)碼攝像機采集并輸入到計算機的圖像，是由離散行列組成的圖像點陣，稱為數(shù)字圖像。 為了適應不同應用的需要，計算機上的圖像以多種格式進行存儲。如微機中常用的位圖格式的文件擴展名為：.BMP、.PCX、.TIF、.J

36、PG和.GIF等。 (2) 矢量圖形（矢量圖形（Vector Graphics）： 矢量圖形是用一組描述構(gòu)成該圖形的所有圖形單元（如點、直線、圓、矩形、曲線等）的位置、形狀等參數(shù)的指令來表示該圖形。計算機中常用位圖來表示圖像，而用矢量圖來表示圖形。56 2.4. 2視頻信息的表示視頻信息的表示 視頻（Video）是由一幅幅靜止的圖像（稱為幀frame）組成的序列。這些靜止圖像以一定的速率（即每秒顯示的幀數(shù)目frames per second，稱為幀率fps）連續(xù)地顯示在屏幕上。典型的幀率從24 fps到30 fps，這樣的視頻圖像看起來是平滑和連續(xù)的。57 表2.3 位圖圖像及其存儲容量124

37、282242顏色編碼顏色編碼（位）（位）顏色總數(shù)顏色總數(shù)圖像名稱圖像名稱存儲容量（位）存儲容量（位） 1單色圖像單色圖像8006001416色圖像色圖像80060048256色圖像色圖像800600824真彩色圖真彩色圖像像8006002458 2.5 2.5 音頻信息的表示音頻信息的表示 聲音或者音頻信息在計算機中常以數(shù)字音頻的形式表示。數(shù)字音頻是聲（音）波（形）數(shù)字化的結(jié)果。數(shù)字化就是將連續(xù)的聲音波形離散化，主要包括采樣和量化。數(shù)字音頻的質(zhì)量取決于采樣頻率和量化位數(shù)，采樣頻率越高、量化位數(shù)越多，音頻質(zhì)量就越好。計算機中，聲音的采樣頻率為40 kHz左右，量化位數(shù)有8位、16位或32位。59

38、計算機系統(tǒng)計算機系統(tǒng)硬件系統(tǒng)硬件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)主機主機外部設備外部設備中央處理器中央處理器 CPU運算器（ALU ）控制器控制器內(nèi)（主）存儲器內(nèi)（主）存儲器隨機存儲器（隨機存儲器（RAM）只讀存儲器（只讀存儲器（ROM）外（輔）存儲器外（輔）存儲器 - 硬盤、光盤、軟盤、硬盤、光盤、軟盤、U盤盤輸入設備輸入設備 - 鍵盤、鼠標、掃描儀、話筒鍵盤、鼠標、掃描儀、話筒輸出設備輸出設備 -顯示器、打印機、繪圖儀、音箱顯示器、打印機、繪圖儀、音箱 系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件應用軟件應用軟件操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)語言處理程序語言處理程序服務程序（診斷、排錯、編輯等）服務程序（診斷、排錯、編輯等）數(shù)據(jù)庫管理程序數(shù)據(jù)

39、庫管理程序?qū)Ｓ脩密浖Ｓ脩密浖ㄓ脩密浖ㄓ脩密浖?. 3. 計算機系統(tǒng)的組成計算機系統(tǒng)的組成603.1 計算機硬件系統(tǒng)計算機硬件系統(tǒng)計算機硬件組成表格61中央處理器（又稱為微處理器）62高速緩沖存儲器（高速緩沖存儲器（Cache）63主板 64內(nèi)存 內(nèi)存，又稱內(nèi)存儲器，是電腦中的主要部件，它是相對于外存而言的。我們平常使用的程序，如Windows操作系統(tǒng)、打字軟件、游戲軟件等，一般都是安裝在硬盤等外存上的，但僅此是不能使用其功能的，必須把它們調(diào)入內(nèi)存中運行，才能真正使用其功能，我們平時輸入一段文字，或玩一個游戲，其實都是在內(nèi)存中進行的。通常我們把要永久保存的、大量的數(shù)據(jù)存儲在外存上，

40、而把一些臨時的或少量的數(shù)據(jù)和程序放在內(nèi)存上，當然內(nèi)存的好壞會直接影響電腦的運行速度。 65外存儲設備 硬盤：主要的微機系統(tǒng)的外存儲器，它由硬盤片、硬盤驅(qū)動電機和讀寫磁頭等組裝并封裝在一起成為溫徹斯特驅(qū)動器。硬盤工作時，固定在同一個轉(zhuǎn)軸上的數(shù)張盤片以每分鐘數(shù)7200轉(zhuǎn)甚至更高的速度旋轉(zhuǎn)，磁頭在驅(qū)動馬達的帶動下在磁盤上做徑向移動，尋找定位點，完成寫入或讀出數(shù)據(jù)工作。66外存儲設備 光盤：關(guān)盤是利用激光原理進行讀寫的設備，目前計算機上配備CDROM（只讀型光盤）驅(qū)動器。CDROM容量為680 MB。最近 DVD驅(qū)動器也開始流行，它的存儲容量更大。67外存儲設備 U 盤：便攜存儲(USB Flash

41、Disk)，也稱閃存盤。是采用USB接口和非易失隨機訪問存儲器技術(shù)結(jié)合的方便攜帶的移動存儲器。特點是斷電后數(shù)據(jù)不消失，因此可以作為外部存儲器使用。具有可多次擦寫、速度快而且防磁、防震、防潮的優(yōu)點。閃盤采用流行的USB接口，無須外接電源，即插即用，實現(xiàn)在不同電腦之間進行文件交流，存儲容量從16MB10GB不等。68主存（內(nèi)存）硬盤CPU、內(nèi)存、外存、內(nèi)存、外存 運算性能比較運算性能比較 :CPU光驅(qū)軟驅(qū)優(yōu)盤、移動硬盤USBIDEIDEFDD運算速度依次降低運算速度依次降低cache69微型機的系統(tǒng)總線 微機各功能部件相互傳輸數(shù)據(jù)時，需要有連接它們的通道，這些公共通道就稱為總線（BUS）。CPU本

42、身也由若干個部件組成，這些部件之間也是通過總線連接。通常把CPU芯片內(nèi)部的總線稱為內(nèi)部總線，而連接系統(tǒng)各部件間的總線稱為外部總線或稱為系統(tǒng)總線。 數(shù)據(jù)總線(DB):用于傳輸數(shù)據(jù)信息，它是CPU同各部件交換信息的通道。數(shù)據(jù)總線都是雙向的。地址總線(AB):用來傳送地址信息，CPU通過地址總線把需要訪問的內(nèi)存單元地址或外部設備的地址傳送出去。通常地址總線是單方向的?？刂瓶偩€(CB):用來傳輸控制信號，以協(xié)調(diào)各部件的操作，它包括CPU對內(nèi)存儲器和接口電路的讀寫信息、中斷響應信號等。70 將連接各部件的信息通道稱為系統(tǒng)總線（BUS，簡稱總線）。 依據(jù)所傳送信號的性質(zhì)，總線由： 地址總線AB（ Addr

43、ess BUS）、 數(shù)據(jù)總線DB（ Data BUS） 控制總線CB（ Control BUS） 依據(jù)部件作用，總線一般由總線控制器、總線信號發(fā)送接收器和導線等所構(gòu)成。 AB MPU CB DB顯示器接口鍵盤接口內(nèi)存儲器串行接口USB接口磁盤接口顯示器磁盤驅(qū)動器鍵盤并行接口鼠標器打印機掃描儀微型計算機的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖71微型機的接口 兩個部件之間的交接部件稱為接口，或稱為界面。這里的部件即可以指硬件，也可以指軟件。主機實際上是通過系統(tǒng)總線連接到接口，在通過接口與外部設備相連接。例如磁盤接口位于磁盤驅(qū)動器和系統(tǒng)總線之間，而顯示器通過顯示接口（俗稱顯卡）和系統(tǒng)總線連接。這些接口常以插件形式插在

44、系統(tǒng)總線的插槽上。各設備公用的接口邏輯如中斷控制器、DMA控制器等往往集成在主板上 72輸入設備最常見的輸入設備就是鍵盤與鼠標73輸出設備最常見的輸出設備就是顯示器與打印機743.2 計算機軟件系統(tǒng)的組成計算機軟件系統(tǒng)的組成 軟件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件應用軟件應用軟件操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)語言處理程序語言處理程序服務程序（診斷、排錯、編輯等）服務程序（診斷、排錯、編輯等）數(shù)據(jù)庫管理程序數(shù)據(jù)庫管理程序?qū)Ｓ脩密浖Ｓ脩密浖ㄓ脩密浖ㄓ脩密浖?系統(tǒng)軟件（System Software）是指所有能支持用戶運行自己的應用軟件的的基礎軟件，是管理、監(jiān)控和維護計算機資源的軟件，用來擴大計算機的功能

45、、提高計算機的工作效率、方便用戶使用計算機。軟件系統(tǒng)分為系統(tǒng)軟件和應用軟件兩大類。75系統(tǒng)軟件 系統(tǒng)軟件主要分為操作系統(tǒng)軟件、各種語言處理程序和各種數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)3類 。1.操作系統(tǒng)是管理、控制和監(jiān)督計算機軟、硬件資源協(xié)調(diào)運行的程序系統(tǒng)，由一系列具有不同控制和管理功能的程序組成，它是直接運行在計算機硬件上的、最基本的系統(tǒng)軟件，是系統(tǒng)軟件的核心 。2.計算機語言又稱程序設計語言，是計算機與用戶之間進行相互交流的介質(zhì)，也是開發(fā)計算機軟件的重要工具。一般來說，計算機語言分為三類，即機器語言，匯編語言和高級語言。其中，機器語言和匯編語言又稱低級語言 。3.數(shù)據(jù)庫是以一定的組織方式存儲起來的、具有相關(guān)性

46、的數(shù)據(jù)的集合。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)就是在具體計算機上實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫技術(shù)的系統(tǒng)軟件，由它來實現(xiàn)用戶對數(shù)據(jù)庫的建立、管理、維護和使用等功能。目前在計算機上流行的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)軟件有Oracle和SQL等 。76應用軟件 應用軟件（Applition Software）是為了解決某些專門問題而設計的軟件。如用戶程序、殺毒軟件、計算機輔助軟件、實時控制軟件等。（1）用戶程序用戶程序是用戶為了解決特定的具體問題而開發(fā)的軟件。例如：火車站或汽車站的票務管理系統(tǒng)、人事管理部門的人事管理系統(tǒng)和財務部門的財務管理系統(tǒng)等。（2）殺毒軟件殺毒軟件是用于消除電腦病毒、特洛伊木馬和惡意軟件的一類軟件。反病毒軟件通常集成監(jiān)控識別、

47、病毒掃描和清除和自動升級等功能，有的反病毒軟件還帶有數(shù)據(jù)恢復等功能。 后兩者同時具有黑客入侵，網(wǎng)絡流量控制等功能等，當前比較常用的殺毒軟件有國內(nèi)的瑞星、江民、金山等，國外的卡巴斯基等。（3）計算機輔助軟件利用計算機的某些特點為人類從事的工作提供輔助的軟件稱為計算機輔助軟件。例如，計算機輔助設計（Computer Aided Design,簡稱CAD）,計算機輔助工程（Computer Aided Engineering,簡稱CAE），計算機輔助制造（Computer Aided Manufacturing,簡稱CAM），計算機輔助教學（Computer Aided Instruction，簡稱CAI）等。（4）實時控制軟件實時控制系統(tǒng)是指能對受控對象的狀態(tài)保持連續(xù)監(jiān)控，對狀態(tài)的變化趨勢迅速作出判斷，并在這種變化尚未超越正常范圍的情況下實時控制響應的系統(tǒng)。773.3 計算機工作原理計算機工作原理 計算機的基本工作原理即“存儲程序”、“程序控制”原理，又稱馮.諾依曼原理。計算機系統(tǒng)預先將編好的程序和原始數(shù)據(jù)通過輸入設備輸送到計算機內(nèi)存儲器中，在執(zhí)行程序時，計算機按