計算機應用基礎(chǔ) 課件 第1章 計算機基礎(chǔ)知識

計算機應用基礎(chǔ)──Windows7+Office2010問題？

學習本課程的意義

課程的主要內(nèi)容

學習后有什么收獲

如何學習好這門課程第一章計算機基礎(chǔ)知識2第一章計算機基礎(chǔ)知識第一章計算機基礎(chǔ)知識3本章內(nèi)容提要了解計算機基本運行機理二進制概念了解計算機中數(shù)據(jù)的表示和存儲方式計算方式和編碼等第一章計算機基礎(chǔ)知識41.1計算機的發(fā)展歷程

計算工具經(jīng)歷了由簡單到復雜、從低級到高級的不同階段，每一階段都促進了生產(chǎn)力的發(fā)展，本節(jié)簡單介紹計算機的發(fā)展歷程，從而了解人類對客觀世界的認知過程。第一章計算機基礎(chǔ)知識51.1.1 早期計算的工具算盤、計算尺手搖計算機

程序控制計算機器第一章計算機基礎(chǔ)知識61.1.2 第一臺電子計算機第一章計算機基礎(chǔ)知識7ENIAC（ElectronicNumericalAndCalculator中文名：埃尼阿克）1.1.3 數(shù)字電子計算機

采用二進制思想“存儲程序控制”工作原理由五部分組成

（存儲器、運算器、控制器、輸入和輸出設(shè)備）被稱為馮?諾依曼型計算機

數(shù)字電子計算機發(fā)展階段第一章計算機基礎(chǔ)知識81.1.4 微型計算機發(fā)展

以大規(guī)模集成電路為基礎(chǔ)

核心部件集成CPU

（運算器、控制器）有代表性的發(fā)展階段第一章計算機基礎(chǔ)知識9微型計算機發(fā)展階段第1階段(1971—1973年)4-8位低檔微處理器時代，第2階段（1971—1977年）是8位中高檔微處理器時代，第3階段（1978—1984年）是16位微處理器時代第4階段（1985—1992年）是32位微處理器時代，第6階段（2005年至今）是酷睿（core）系列微處理器時代第5階段（1993-2005年）是奔騰（pentium）系列微處理器時代第一章計算機基礎(chǔ)知識10了解計算機應用領(lǐng)域能開闊視野，了解計算機發(fā)展趨勢捕捉應用先機。第一章計算機基礎(chǔ)知識1.2 計算機應用領(lǐng)域和發(fā)展趨勢111.2.1 計算機的應用領(lǐng)域第一章計算機基礎(chǔ)知識12科學計算信息管理過程控制輔助技術(shù)應用人工智能多媒體應用電子商務電子政務1.2.2 計算機發(fā)展前景第一章計算機基礎(chǔ)知識13巨型化微型化網(wǎng)絡和移動化人工智能化云計算1.3計算機中信息的表示與存儲本節(jié)對信息在計算機中的表示、處理和存儲方法作介紹，初步了解計算機的運行機理，為將來更深入了解計算機其它復雜信息表示方法打下基礎(chǔ)。第一章計算機基礎(chǔ)知識141.3.1 計算機中的數(shù)據(jù)數(shù)字計算機是由數(shù)字電路芯片構(gòu)成數(shù)字電路兩種狀態(tài)“低”“高”電平數(shù)學上抽象為“0”、“1”兩個數(shù)碼計算機中只有“0”、“1”兩種狀態(tài)。計算機數(shù)據(jù)運算用“0”、“1”實現(xiàn)。信息儲存、表示均用“0”“1”實現(xiàn)第一章計算機基礎(chǔ)知識151.3.2 數(shù)制十進制數(shù)十進制數(shù)是由0，1，2.…，9共十個不同符號來表示數(shù)值，也稱為阿拉伯數(shù)字。特點是“逢十進一”；數(shù)字所處的位置決定了值和權(quán)。如223.45可以看成為：223.45=2×102+2×101+3×100+4×10-1+5×10-210是十進制的基數(shù)，每個位置的數(shù)是不一樣的，都有權(quán)重，以小數(shù)點為界左邊從0開始編號，右邊從-1開始編號，第i位的“權(quán)”是10i。第一章計算機基礎(chǔ)知識16數(shù)制二進制數(shù)由0、1兩個數(shù)字組成，基數(shù)為2，特點是“逢二進一”，如1+1=10。例如二進制數(shù)1101.1可表示為：

(1101.1)2=1×23+1×22+0×21+1×20+1×2-1=(13.5)10第一章計算機基礎(chǔ)知識17數(shù)制3. 八進制數(shù)

由0、1、2…、7八個數(shù)字組成，基數(shù)為8，

特點是“逢八進一”如：

(123.4)8=1×82+2×81+3×80+4×8-1=(83.5)10

第一章計算機基礎(chǔ)知識18數(shù)制4. 十六進制數(shù)由0、1、2…、9、A、B、C、D、E、F十六個數(shù)字字符組成，基數(shù)為16,特點是“逢十六進一”，

如：9+1=A，F(xiàn)+1=(10)16。例：(4F8A)16=4×163+F×162+8×161+A×160=(20362)10第一章計算機基礎(chǔ)知識19數(shù)制5. 十進制、與其它進制對應關(guān)系第一章計算機基礎(chǔ)知識20十進制二進制八進制十六進制

十進制二進制八進制十六進制000000008100010810001011910011192001002210101012A3001103311101113B4010004412110014C5010105513110115D6011006614111016E7011107715111117F數(shù)制不同的數(shù)制可以表示相同的數(shù)量；不同數(shù)制表示同一個數(shù)值時，基數(shù)越大，使用的位數(shù)越少；八進制和十六進制與二進制有一一對應的關(guān)系，

3位二進制數(shù)可以與1位八進制數(shù)對應，4位二進制數(shù)與1位十六進制數(shù)對應。二進制與十六進制的對應關(guān)系是常用的，請熟記。第一章計算機基礎(chǔ)知識21數(shù)制二進制數(shù)轉(zhuǎn)換為十六進制數(shù)方法是：從小數(shù)點開始向左、右每4位為一組，不足4位用0補齊，然后對照表1-1每組直接轉(zhuǎn)換。例1：（10110010101110）2=0010010010101110=28AE反過來也是這樣如：

（1B07）16=（0001101100000111）2=（6919）10例2：(11010.01101)2=(00011010.01101000)2=(1A.68)16二進制數(shù)轉(zhuǎn)八進制數(shù)是：從小數(shù)點開始向左、右每3位為一組，不足3位用0補齊，然后對照表1-1每組直接轉(zhuǎn)換。第一章計算機基礎(chǔ)知識22數(shù)制轉(zhuǎn)換1).任意進制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)任意進制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)可按“權(quán)”展開求和。(1101.1)2=1×23

+1×22

+0×21+1×20+1×2-1=(13.5)10(123.4)8=1×82+2×81+3×80+4×8-1=(83.5)10(4F8A)16=4×163+F×162+8×161+A×160

=(20362)10有些書籍，對二進制數(shù)給后綴B標識，八進制數(shù)用后綴O標識，十進制數(shù)用后綴D標識或不標識，十六進制數(shù)用后綴H標識。如：1101.1B，123.4O，4F8AH,85.5。第一章計算機基礎(chǔ)知識23數(shù)制轉(zhuǎn)換2).十進制數(shù)轉(zhuǎn)換為任意進制數(shù)要將十進制數(shù)的整數(shù)部分和小數(shù)部分分別進行轉(zhuǎn)換，小數(shù)點位置不變。整數(shù)部分規(guī)則：除以基數(shù)取余數(shù)，先余為低位，后余為高低小數(shù)部分規(guī)則：乘以基數(shù)取整，先整為高低，后整為低位第一章計算機基礎(chǔ)知識24數(shù)制轉(zhuǎn)換—整數(shù)部分第一章計算機基礎(chǔ)知識25例如：求（105）10的二進制數(shù)。例如：求(3456)10的十六進制數(shù)結(jié)果是：(3456)10=（D80）16數(shù)制轉(zhuǎn)換—小數(shù)部分第一章計算機基礎(chǔ)知識26例如：將(0.3)10變?yōu)槎M制數(shù)。0.3×2=0.6……積的整數(shù)部分為

00.6×2=1.2……積的整數(shù)部分為

10.2×2=0.4……積的整數(shù)部分為

00.4×2=0.8……積的整數(shù)部分為

00.8×2=1.6……積的整數(shù)部分為

10.6×2=1.2……積的整數(shù)部分為

1……結(jié)果是(0.3)10=（0.010011）2例如：將(0.3)10變?yōu)槭M制數(shù)0.3×16=4.8……積的整數(shù)部分為40.8×16=12.8……積的整數(shù)部分為12(C)160.8×16=12.8……積的整數(shù)部分為12(C)160.8×16=12.8……積的整數(shù)部分為12(C)16……可以看出還可以不斷進行下去，因此只能取一定精度。結(jié)果是(0.3)10=（0.4CCC）16數(shù)制轉(zhuǎn)換—結(jié)論

不同的數(shù)制的數(shù)表現(xiàn)形式不一樣，但表現(xiàn)客觀世界數(shù)量關(guān)系是沒有分別的。人類習慣了十進制數(shù)，而現(xiàn)代的數(shù)字電子計算機更擅長于二進制數(shù)進行運算。在表示數(shù)量時兩個數(shù)制之間沒有本質(zhì)區(qū)別。第一章計算機基礎(chǔ)知識271.3.3 計算機信息存儲單位

位（bit）“位”是二進制度量的最小的單位。數(shù)字電路組成的計算機中一位能表示的數(shù)只有“0”，“1”兩種

如（1101）2

是由4位二進制數(shù)組成。

第一章計算機基礎(chǔ)知識28比特幣（bitcoin）1.3.3 計算機信息存儲單位2.字節(jié)（Byte）將8位二進制數(shù)字構(gòu)成一組被稱為稱一個字節(jié)（1Byte=8bit）字節(jié)是信息組織和存儲的基本單位。在計算機中8位（8bit，b）稱為一個字節(jié)（Byte，B）存儲單元。

第一章計算機基礎(chǔ)知識29信息存儲單位及之間的關(guān)系：1B=8b（bit）1KB=1024B=210B

千字節(jié)1MB=1024KB=220B

兆字節(jié)1GB=1024MB=230B

吉字節(jié)1TB=1024GB=240B

太字節(jié)1.3.3 計算機信息存儲單位

3. 字長計算機一次能并行處理的二進制位稱為該機器的字長，或簡稱“字”。早期的計算機字長只有8位剛好是一字節(jié)。

（如蘋果公司早期的Apple微型計算機就是8位計算機。而現(xiàn)在PC計算機可以同時運算64位（bit）二進制數(shù)，因此我們稱字長是64位。）字長是計算機中的重要指標，直接反映了計算機中的計算機能力。通常字長越長表示計算機的數(shù)據(jù)處理能力越強。

第一章計算機基礎(chǔ)知識301.3.4 計算機中數(shù)的表示本節(jié)將簡單介紹數(shù)值在計算機是怎么表示，如何存放，怎么進行運算。從而加深對計算機中的二進制數(shù)理解。

第一章計算機基礎(chǔ)知識31數(shù)值運算機制？1.3.4 計算機中數(shù)的表示

1. 無符號整數(shù)整數(shù)的表示都是字節(jié)的倍數(shù)。

（一字節(jié)稱為短整數(shù)，兩字節(jié)稱為整數(shù)，四字節(jié)稱為長整數(shù)。無符號整數(shù)，存儲單元可表示數(shù)的范圍為：

無符號短整數(shù)（shortint）

最大表示的整數(shù)是：FFH=255；

無符號整數(shù)（int）

最大表示的整數(shù)是：FFFFH=65535；

無符號長整數(shù)（shortint）

最大表示的整數(shù)是：FFFFFFFFH=4294967295；

第一章計算機基礎(chǔ)知識321.3.4 計算機中數(shù)的表示第一章計算機基礎(chǔ)知識33思考？

在計算機中二進制數(shù)的長度有存儲單元的限制，每個有長度限制的存儲單元可以表示的數(shù)是有限的。如1個字節(jié)能表示的數(shù)是，0，1，2，…，254，255，如果想在最大數(shù)值中再加1會出現(xiàn)什么情況？請舉例說明。1.3.4 計算機中數(shù)的表示2有符號整數(shù)

在計算機中如果要表示數(shù)值的符號仍需用二進制位來表示。通常將數(shù)的最高位作為符號位，

約定：0表示正數(shù)，1表示負數(shù)。例如：對于一個字節(jié)的有符號整數(shù)（01111111）2=+127，（11111111）2=-127。例如：對于一個字的有符號整數(shù)（0000000001111111）2=+127；

（1000000011111111）2=-255。為了使計算機快捷運算，將減法運算變?yōu)橛蟹枖?shù)的加法運算，會把有符號數(shù)會進一步用三種表示方法：原碼、補碼、反碼。本書篇幅所限，將不涉及計算機CPU內(nèi)部運算機制，感興趣請自行參閱相關(guān)書籍第一章計算機基礎(chǔ)知識341.3.4 計算機中數(shù)的表示第一章計算機基礎(chǔ)知識353小數(shù)與浮點數(shù)

在計算機中要存放小數(shù)或在一個固定長度的存儲單元中要表示更大范圍的數(shù)就要用定點數(shù)或浮點數(shù)來表達。

一般而言，任意大小二進制數(shù)可以用下列格式表示：1階符階碼數(shù)符尾數(shù)階碼：是以2為底的二進制指數(shù)；階符：是指數(shù)的符號；尾數(shù)：是以二進制表示的純小數(shù)，數(shù)符：是尾數(shù)的符號，符號位同樣可以約定“0”表示正數(shù)，“1”表示負數(shù)。1.3.4 計算機中數(shù)的表示假定浮點數(shù)需要2個字節(jié)（即16位）存儲單元，其中指數(shù)部分占8位（含階符和階碼），小數(shù)部分占8位（含數(shù)符和尾數(shù)）。例1：將16位二進制數(shù)浮點數(shù)（0000001011110000）2轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)。解：根據(jù)上述規(guī)則，把題目中的16位二進制數(shù)看成是浮點數(shù)應表示為：

即210×(-0.111)2=（4）10

×(-0.875)10=(-3.5)10

例2：將16位浮點數(shù)（0111111101111111）2轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)。

解：根據(jù)上述規(guī)則，把按題目中的16位二進制數(shù)看成是高精度浮點數(shù)應表示為：

即21111111×(0.1111111)2=(2127)10×(0.1111111)2≈(1.701×1038)10×(0.992)10≈（1.688×1038）10第一章計算機基礎(chǔ)知識36進一步了解：000000101111000001111111011111111.3.4 計算機中數(shù)的表示在計算機中存放數(shù)值的存儲單元大小確定后，1）浮點數(shù)與整數(shù)一樣有最大值限制，如上例2字節(jié)存儲單元能表示的最大值是1.688×1038，在這個值的基礎(chǔ)上增加任何數(shù)都會產(chǎn)生溢出錯誤；2）有小數(shù)的十進制數(shù)不一定能精確轉(zhuǎn)換成對應二進制數(shù)，只能得到近似值，計算機學科中把這種近似誤差稱為量化誤差或量化噪聲。（有時人們認為CD的音色沒有黑膠唱片的音色好？為什么？）3）對于要求誤差很小的財務運算不適合使用浮點數(shù)。第一章計算機基礎(chǔ)知識37小結(jié)：1.3.5

計算機中信息編碼

第一章計算機基礎(chǔ)知識38計算機中信息編碼本節(jié)將進一步討論用二進制數(shù)實現(xiàn)數(shù)字（不是數(shù)值）、字符、文字、中文、圖像甚至視頻的表達方式。1.3.5 計算機中信息編碼1數(shù)字編碼十進制數(shù)0～9在計算機中有等價二進制編碼的表示方式，即每一位十進制數(shù)直接用4位二進制碼表示，通常稱為8421BCD碼。第一章計算機基礎(chǔ)知識39十進制數(shù)BCD碼十進制數(shù)BCD碼00000601101000170111200108100030011910014010010000100005010111000100011.3.5 計算機中信息編碼2字符編碼

國際上普遍采用ASCII編碼（AmericanStandardCodeforInformationInterchange美國信息交換標準代碼）作為通用的字符編碼。ASCII碼使用指定的7位或8位二進制數(shù)組合來表示128或256種可能的字符。標準ASCII碼也叫基礎(chǔ)ASCII碼，當今微型計算機中均使用8位（1Byte）二進制表示ASCII碼也叫擴展ASCII碼。無論是7位或8位ASCII碼前128個字符是相同的。下面具體說明這0～127ASCII碼的含意，請參看表1-3。第一章計算機基礎(chǔ)知識401.3.5 計算機中信息編碼第一章計算機基礎(chǔ)知識41表3ASCII碼表1.3.5 計算機中信息編碼3漢字編碼1）GB2312漢字編碼

1981年，國家標準局公布了《信息交換用漢字編碼字符集基本集》（簡稱漢字標準交換碼），共分兩級，一級3755個字，二級3008個字，共6763個字。在ASCII了碼中一般是單字節(jié)碼，在漢字編碼是采用雙字節(jié)表示詳細碼表可以查《中華人民共和國國家標準》標準號是GB2312—1980。第一章計算機基礎(chǔ)知識421.3.5 計算機中信息編碼2）Unicode編碼

Unicode由兩字節(jié)構(gòu)成一個字符，Unicode能夠同時表示世界上多國語言中的字符。使用了Unicode后，在同一文本中可以顯示漢字、日文、英文、繁體漢字都不會亂碼。

Windows7更多使用的是Unicode字符編碼。篇幅所限編碼方式不做詳細介紹了。（習題二.9提到Unicode碼輸入，在QQ中同樣適用，因此QQ可以在Windows7英文版或其它語言版輸入漢字而不會亂碼，請通過作業(yè)體會）第一章計算機基礎(chǔ)知識431.3.5 計算機中信息編碼3）漢字輸入碼

用現(xiàn)有的計算機鍵盤解決幾萬個漢字輸入問題。

目前解決漢字輸入問題一般用漢字發(fā)音或漢字的筆劃這兩個方式解決。發(fā)音碼：

以普通話為準采用漢語拼音進行編碼，如全拼、雙拼碼。輸入“中”的拼音是“zhong”，這樣就可以用原來的鍵盤輸入漢字。形碼：

根據(jù)漢字筆劃或字形進行編碼，如五筆劃、五筆型。將筆劃進行編碼，并分解在對應的鍵位中。（請舉行說明市面上有什么好的漢字輸入法產(chǎn)品，特點是什么？）第一章計算機基礎(chǔ)知識441.3.5 計算機中信息編碼4）漢字輸出碼

解決了漢字輸出問題。這個問題在英文字符中也同樣存在。顯示器顯示方式都是由點陣構(gòu)成，所以最初字符的輸出編碼也是用點陣方式解決。如圖所示，第一章計算機基礎(chǔ)知識451.3.5 計算機中信息編碼

英文字母用8×8點陣需要用8個字節(jié)存儲這個字模。

漢字至少用16×16點陣顯示一個中文字模。要用32個字節(jié)才可以存放一個漢字字模。圖中右邊的數(shù)值表示一個“中”字32個字節(jié)的值。點陣愈大，字型愈清晰美觀，所占存儲空間也愈大。（進一步說明，當今字符輸出編碼更多采用矢量編碼技術(shù)。矢量表示方式存儲的是描述字型的輪廓特征，當要輸出字符時，通過計算生成所需大小和形狀的字符點陣。矢量化字型描述與最終文字顯示的大小，分辨率無關(guān)，因此可以產(chǎn)生高質(zhì)量的字符輸出。Windows中使用的TrueType技術(shù)就是字符的矢量表示方式。）第一章計算機基礎(chǔ)知識461.3.5 計算機中信息編碼4多媒體信息表示

圖形圖像、聲音和視頻等多媒體信息同樣是要轉(zhuǎn)換應二進制碼信息存放到計算機音頻編碼第一章計算機基礎(chǔ)知識47

聲音信號的物理特征是頻率和振幅，這樣的信號稱為模擬信號。計算機將聲音信號中頻率和振幅數(shù)字化即可用二進制表示，并存放到計算機中。1.3.5 計算機中信息編碼例：CD一般最多可播放60分鐘，問CD中音頻的數(shù)據(jù)量是多少？說明：耳朵能聽到的聲音頻率約為20Hz～20KHz。根據(jù)理論研