大學計算機應用基礎PPT課件

.,1,大學計算機應用基礎任課教師:方捷E-MAIL:fangjie_1,.,2,第一章信息社會與計算機1.1信息與信息科學1.2計算機的發(fā)展和應用1.3信息在計算機中的表示與編碼1.4微型計算機系統(tǒng)1.5計算機軟件系統(tǒng),.,3,1.1信息與信息科學1.1.1信息及其主要特性知識點了解信息的概念了解信息與數(shù)據(jù)的區(qū)別,.,4,信息的概念信息一詞來源于拉丁文“Information”，且在英語、法語、德語、西班牙語中同詞，在俄語、南斯拉夫語中同音，可見它在全球范圍內(nèi)使用的廣泛一致性。就一般意義而言，信息可以理解為消息、情報、見聞、通知、報告、知識、事實、賦予某種意義的數(shù)據(jù)等等。從廣義上講，信息是人類一切生存活動和自然存在所傳達的信號和消息，是人類社會所創(chuàng)造的全部知識的總和。,.,5,信息的概念隨著時間的推移，時代將不斷地賦予信息以新的含義?，F(xiàn)代信息的概念已經(jīng)和半導體技術、微電子技術、計算機技術、通信技術、網(wǎng)絡技術、多媒體技術等含義密切地聯(lián)系在一起。計算機技術和通信技術能幫助人類更好地存儲信息、處理信息和傳輸信息。從計算機科學的角度研究，信息可包含兩個基本含義：一是經(jīng)過計算機技術處理的資料和數(shù)據(jù)（文字、聲音、影像、圖形等）；二是經(jīng)過科學收集、存儲、分類、檢測等處理后的信息產(chǎn)品的集合。,.,6,信息和數(shù)據(jù)的區(qū)別數(shù)據(jù)應該是原始的、廣義的、可鑒別的抽象符號，可以用來描述事物的屬性、狀態(tài)、程度、方式等。數(shù)據(jù)符號單獨表示時沒有任何含義，只有放入特定場合進行解釋和加工才有意義并升華為信息。數(shù)據(jù)是信息的載體，信息是數(shù)據(jù)的內(nèi)涵。,.,7,信息的概念信息是用數(shù)據(jù)作為載體來描述和表示的客觀現(xiàn)象；信息可以用數(shù)值、文字、聲音、圖形、影像等多種形式表示；信息是對數(shù)據(jù)加工處理提煉的結果，是對人類有用的知識；信息是具有含義的符號或消息，數(shù)據(jù)是計算機內(nèi)信息的載體。,.,8,1.1.2信息技術知識點了解人類社會經(jīng)歷的四次信息技術革命了解信息技術的核心技術了解現(xiàn)代信息技術的主要技術和信息產(chǎn)業(yè)中主要技術產(chǎn)品了解計算科學的研究領域和學科體系結構的三個層面。,.,9,信息技術的概念信息技術是人類開發(fā)和利用信息的方法和手段，既包括信息的產(chǎn)生、收集、存儲、表示、檢測和處理方面的技術，也包括信息的變換、傳遞、提取、顯示、識別、控制和利用等方面的技術。具體地說，信息技術包括了計算機技術、軟件開發(fā)技術、通信網(wǎng)絡技術、微電子技術、信息處理技術和多媒體技術等內(nèi)容，而傳感技術、自動控制技術和新材料技術等則屬于信息技術的相關技術。信息技術的核心技術是計算機技術、微電子技術和現(xiàn)代通信技術。,.,10,四次信息技術革命人類社會經(jīng)歷的四次信息技術革命：第一次是創(chuàng)造了語言和文字，人與人之間的溝通成為可能，信息交流得已實現(xiàn)；第二次是造紙術和印刷術的出現(xiàn)，使得信息和知識可以大量生產(chǎn)、存儲和流通，擴大了信息傳播和利用的范圍；第三次是電報、電話、電視及其它通信技術的發(fā)明和應用，信息傳遞手段的歷史性變革結束了單純靠驛站和烽火傳遞信息的歷史，加快了信息的傳遞速度；第四次是計算機技術和現(xiàn)代通信技術在信息領域中的應用，使得信息處理和傳輸?shù)乃俣群腿祟惱眯畔⒌哪芰Χ嫉玫搅丝涨暗奶岣摺?.,11,現(xiàn)代信息技術現(xiàn)代信息技術包括如下四類技術：電子信息技術：如電子感測技術、電子通信技術、計算機技術和電子控制技術等；量子信息技術：如量子計算機技術等；激光信息技術：如激光遙感、光導纖維通信、激光全息存儲、激光控制技術和激光計算機等；生物信息技術：如生物開關器件、生物存儲器件、生物邏輯器件和生物計算機等等。,.,12,信息產(chǎn)業(yè)中主要技術產(chǎn)品信息技術的發(fā)展帶動和促進了信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。目前信息產(chǎn)業(yè)已成為國民經(jīng)濟發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)，其主要技術和產(chǎn)品范圍包括有：多媒體技術數(shù)據(jù)存儲和處理技術傳輸技術,.,13,1.1.3信息科學信息科學是以信息為主要研究對象,由信息論、控制論、計算機科學、仿生學、系統(tǒng)工程與人工智能等學科互相滲透、互相結合而形成的。信息科學又稱為信息工程。信息和控制是信息科學的基礎和核心?？刂凭褪歉鶕?jù)系統(tǒng)結構和要求對信息加工、變換和利用。,.,14,信息科學研究的領域集中在以下六個方面：信源理論和信息的獲取。信息的傳輸、存儲、檢索、變換和處理。信號的測量、分析、處理和顯示。模式信息處理知識信息處理決策和控制,.,15,1.1.4信息化社會與信息素養(yǎng)信息化社會的主要特征：知識含量高（HighlyKnowledgeBased）技術多樣性（AbundanceofTechnologies）業(yè)務綜合性（IntegrityofServices）行業(yè)融合性（ConvergenceofIndustries）市場競爭性（CompetitionofMarket）用戶選擇性（ChoiceofUsers）,.,16,信息產(chǎn)業(yè)的內(nèi)涵關于信息產(chǎn)業(yè)的定義，目前還沒有一個為世界各國公認的統(tǒng)一定義。在我國信息產(chǎn)業(yè)部2000年編寫的信息技術與信息產(chǎn)業(yè)一書中，把信息產(chǎn)業(yè)定義為“社會經(jīng)濟活動中從事信息技術、設備、產(chǎn)品的生產(chǎn)以及提供信息服務的產(chǎn)業(yè)部門的統(tǒng)稱，是一個包括信息采集、生產(chǎn)、檢測、轉換、存儲、傳遞、處理、分配、應用等門類眾多的產(chǎn)業(yè)群”。信息產(chǎn)業(yè)的概念是一個隨時間推移不斷發(fā)展著的動態(tài)概念。,.,17,信息產(chǎn)業(yè)的特點信息產(chǎn)業(yè)具有如下幾個特點：信息產(chǎn)業(yè)是戰(zhàn)略性先導產(chǎn)業(yè)?？萍紕?chuàng)新含量高。信息產(chǎn)業(yè)是知識、智力和技術密集型產(chǎn)業(yè)，要求從業(yè)人員具有較高的知識、文化、技術、技能水平和良好的團隊協(xié)作精神。高投入、高風險、高回報。高滲透性和高帶動性。,.,18,1.2計算機的發(fā)展及應用計算機的誕生與發(fā)展計算機的分類與特點計算機的發(fā)展趨勢計算機系統(tǒng)的應用,.,19,1.2.1計算機的誕生與發(fā)展知識點了解第一臺計算機誕生了解計算機發(fā)展的四代變化,.,20,信息學科的幾位理論奠基者與圖靈獎首先：了解信息學科的三位理論奠基者了解圖靈獎,.,21,信息論的創(chuàng)始人香農(nóng)史勞德埃爾伍德香農(nóng)（ClaudeElwoodShannon，1916-2001）美國數(shù)學家，信息論的創(chuàng)始人。1940年獲麻省理工學院數(shù)學博士學位和電子工程碩士學位，1941年進入貝爾實驗室數(shù)學部工作。,.,22,香農(nóng)在貝爾實驗室工作期間，先后發(fā)表了通信的數(shù)學原理和噪聲下的通信兩篇論文，明確地表達了在不同噪聲情況下傳輸速率與失真的定量關系的公式。經(jīng)典地闡明了通信的基本問題，提出了通信系統(tǒng)的模型，給出了信息量的數(shù)學表達式，解決了信道容量、信源統(tǒng)計特性、信源編碼、信道編碼、信息度量和信道容量與噪聲的關系等有關精確傳送通信符號的基本技術問題。香農(nóng)認為：信息是有秩序的量度，是人們對事物了解的不確定性的消除或減少。信息是對組織程度的一種測度，信息能使物質系統(tǒng)有序性增強，減少破壞、混亂和噪音。即：信息是能夠減少或消除不確定性的東西,.,23,2.計算機科學的奠基人圖靈艾倫圖靈（A.M.Turing，19121954）是英國數(shù)學家，計算機科學的創(chuàng)始人。1936年因發(fā)表的論文論可計算數(shù)及其在判定問題中的應用而獲得史密斯獎。該文提出了一種描述計算過程的數(shù)學模型，即著名的理論計算機抽象模型，可以把推理化作一些簡單的機械動作，后來人們把這個模型稱之為圖靈機。,.,24,圖靈機圖靈機分為確定型與非確定型兩大類，每類中有單帶、多帶等許多變種（其計算能力是等價的）。一臺標準的確定型單帶圖靈機，由一條雙向可無限長地被分為一個個小方格的磁帶、一個有限狀態(tài)控制器和一個讀寫磁頭構成。圖靈論題認為，所有能稱為可計算的函數(shù)恰恰就是用圖靈機可計算的函數(shù)。,.,25,1950年圖靈發(fā)表了計算機和智能的論文，為計算機科學做出了又一杰出貢獻。該論文闡明了計算機可以有智能的思想，并提出了測試機器是否有智能的方法。即讓一個人提出問題，分別由其他人和計算機來回答；如果這個人辨別不出回答者是人還是機器，則可認為這部機器有智能。這就是有名的圖靈測試。由于圖靈對計算機科學所做出的一系列原創(chuàng)性杰出貢獻，他1951年當選為英國皇家學會院士。,.,26,3.存儲程序式計算機之父馮諾依曼馮諾依曼（JohnvonNeuman，19031957）是匈牙利的美籍數(shù)學家，存儲程序式計算機的創(chuàng)始人。1946年提出了更加完善的計算機設計報告電子計算機邏輯設計初探，并開始研制存儲程序式的計算機EDVAC（ElectronicDiscreteVariableAutomaticCalclator）該機在賓夕法尼亞大學的莫爾學院研制成功。,.,27,馮諾依曼計算機馮諾依曼提出并實現(xiàn)了的計算機工作模式可以簡單地歸結為：存儲程序，順序控制。馮諾依曼計算機由運算器、控制器、存儲器、輸入設備和輸出設備五部分組成的存儲程序式計算機結構。馮諾依曼計算機它導致了現(xiàn)代意義上的計算機的產(chǎn)生和發(fā)展，成為后來人們設計計算機的主要依據(jù)。,.,28,4.圖靈獎ACM（美國計算機協(xié)會，成立于1947年9月15日）在1966年紀念計算機誕生20周年時，決定設立計算機科學界的第一個獎項并命名為圖靈獎，以紀念這位計算機科學之父。圖靈獎每年評選并頒獎一次，獎金額度為25000美元，由計算機界的一些大企業(yè)提供。圖靈獎被譽為計算機科學界的諾貝爾獎，專門獎勵那些在計算機科學研究中做出創(chuàng)造性貢獻、推動了計算機科學與技術發(fā)展的杰出科學家，偏重于在計算機科學理論和軟件方面做出杰出貢獻的科學家。截止2003年圖靈獎已經(jīng)頒發(fā)了38屆，45位計算機科學家獲此殊榮。,.,29,1.2.1計算機的誕生與發(fā)展知識點了解第一臺計算機誕生了解計算機發(fā)展的四代變化,.,30,第一臺電子計算機的誕生世界上第一臺電子計算機ENIAC，是由美國賓夕法尼亞大學的物理學家莫奇利(JohnWMauehly)博士和?？颂?JPresperEckert)博士領導的研究小組設計制造的，于1946年2月正式通過驗收并投入運行。它還不具備現(xiàn)代計算機的主要原理特征存儲程序和程序控制的原理特征。世界上第一臺按存儲程序功能設計的計算機是由曾擔任ENIAC小組顧問的著名美籍匈牙利數(shù)學家馮諾依曼(VonNeumann)博士領導設計的叫EDVAC(譯作“埃德瓦克”)的計算機，從1946年開始設計，于1950年研制成功。與ENIAC相比，它的主要改進有兩點：采用了二進制；使用汞延遲線作存儲器。指令和程序可存入計算機內(nèi)部，提高了運行效率。世界上第一臺投入運行的存儲程序式的電子計算機EDSAC(譯作“埃德沙克”)是由英國劍橋大學的維爾克斯(MVWilkes)教授在接受了馮諾依曼的存儲程序計算機思想后于1947年開始領導設計的，并于1949年5月制成并投入運行，比EDVAC早一年多。,.,31,第一臺電子計算機的誕生ENIAC它使用了18000個電子管，10000個電容，7000個電阻，功率150千瓦，占地170m2，重量約30噸，運算速度為每秒5000次加減運算。,第一臺電子數(shù)字計算機ENIAC,.,32,電子計算機的發(fā)展電子計算機的發(fā)展階段劃分通常按照計算機中所采用的電子邏輯器件，分成四個階段。第一代計算機電子管計算機(從ENIAC問世至20世紀50年代后期)第二代計算機晶體管計算機(20世紀50年代中期至60年代中期)第三代計算機中小規(guī)模集成電路計算機(20世紀60年代中期至70年代初期)第四代計算機大規(guī)模超大規(guī)模集成電路計算機(20世紀70年代初期至現(xiàn)在)目前，美、日等國家正在投入大量的人力和物力積極研制新一代計算機，如支持邏輯推理和支持知識庫的智能計算機、神經(jīng)網(wǎng)絡計算機、生物計算機等,.,33,.,34,1.2.2計算機的分類與特點知識點了解計算機的分類理解計算機的的特點,.,35,計算機的分類按運算對象可把電子計算機分為電子數(shù)字計算機電子模擬計算機混合式電子計算機,.,36,計算機的分類按計算機的規(guī)模和性能來分，可以把計算機分為巨型機大型機中型機小型機工作站微機,.,37,計算機的分類按計算機的用途來分，可以把計算機分為通用計算機專用計算機上述各種類型的計算機原則上都屬于馮諾依曼結構的計算機，統(tǒng)稱之為傳統(tǒng)計算機。傳統(tǒng)計算機的基本工作方式是順序執(zhí)行指令的串行方式，導致了其在并行處理、字符處理和知識處理等方面的低效能。為了突破馮諾依曼結構的局限性，二十世紀七、八十年代先后開發(fā)出不少有別于傳統(tǒng)計算機的非傳統(tǒng)計算機。,.,38,計算機的特點運算速度快。計算精度高。存儲容量大。判斷能力強?？煽啃愿?。,.,39,1.2.3計算機的發(fā)展趨勢巨型化微型化網(wǎng)絡化智能化多媒體化,.,40,現(xiàn)代信息技術包括如下四類技術：電子信息技術：如電子感測技術、電子通信技術、計算機技術和電子控制技術等；量子信息技術：如量子計算機技術等；激光信息技術：如激光遙感、光導纖維通信、激光全息存儲、激光控制技術和激光計算機等；生物信息技術：如生物開關器件、生物存儲器件、生物邏輯器件和生物計算機等等。,.,41,1.2.4計算機在信息社會中的應用隨著計算機科學與技術的迅速發(fā)展，計算機應用技術的觸角已遍及國計民生各個領域的方方面面，大到航空航天宇宙探密，小到日常的學習、工作、生活和娛樂，幾乎無所不包。我們把它大致歸納為如下幾個主要的應用方面：科學計算和數(shù)據(jù)處理；信息處理與管理：計算機信息系統(tǒng)，計算機輔助系統(tǒng)，計算機控制與仿真系統(tǒng)；人工智能；電子商務、電子政務及其它應用。,.,42,1.3信息在計算機中的表示與編碼知識點：信息的表示。數(shù)制轉換。,.,43,1.3.1信息在計算機中的表示計算機內(nèi)部是個二進制數(shù)字世界，換名話說計算機只認識0和1兩個字。那么人機如何對話呢？數(shù)據(jù)的存儲單位計算機數(shù)據(jù)常用單位：位、字節(jié)、字位（Bit）：計算機最小的數(shù)據(jù)單位是二進制位，也是數(shù)據(jù)編碼的最小單位。字節(jié)（Byte）：連續(xù)的8個二進制位構成一個字節(jié)。數(shù)據(jù)的存取是按字節(jié)進行的。計算機中最小的信息單位。字（Word）：數(shù)據(jù)處理時，一次存取、加工、傳送的數(shù)據(jù)長度，一個字由若干字節(jié)組成。,.,44,字長：表示字大小的單位。計算機CPU一次性處理的二進制位數(shù),是計算機性能的重要指標。字長通常有16、32、64位。例如Pentium4系列機的字長為32位。,.,45,1.3.2信息編碼知識點熟練掌握8421碼、余3碼、原碼、反碼、補碼的編碼方法理解計算機中的信息編碼方法,.,46,二十進制人們習慣于使用十進制，而在計算機中采用二進制，這就需要把人們在程序中使用的十進制數(shù)轉換為二進制形式。人們希望把這種轉換工作交由計算機來完成，這就需要一種十進制與二進制之間的過渡性進位制，用來解決十進制數(shù)的輸入問題，這種過渡性進位制稱作二進制編碼的十進制，簡稱為二十進制。,.,47,二十進制在二十進制中，每一位十進制數(shù)碼均用四位二進制數(shù)碼來表示。由于四位二進制數(shù)碼可以表示十六種（24=16）不同的狀態(tài)，而一個十進制數(shù)的位只可能有十種不同的狀態(tài)，所以用四位二進制數(shù)碼來表示一位十進制碼時可以有多種組合方式，且任一種組合方式均有六種狀態(tài)是多余的。常用的二十進制編碼方法有8421碼和余3碼兩種。,.,48,8421碼8421碼是一種最簡單最自然的編碼方法，四位二進制位上的權值分別為8、4、2和1。例如十進制數(shù)6185寫成8421碼為0110000110000101它在形式上象二進制數(shù)，但并不是真正的二進制數(shù)。與十進制數(shù)6185等價的二進制數(shù)為1100000101001,.,49,余3碼余3碼是為了解決表示十進制數(shù)字的四位二進制位上的負載平衡問題而提出的，每個十進制數(shù)字的余3碼為該數(shù)字加3后轉換得到的四位二進制數(shù)。例如十進制數(shù)6185的余3碼為1001010010111000,.,50,ASCII碼ASCII碼（美國國家標準信息交換碼AmericanStandardCodeforInformationInterchange，簡稱ASCII碼）本來是一個信息交換編碼的國家標準，后來被國際標準化組織接受，成為國際標準ISO646，又稱為國際5號碼。ASCII碼采用7位二進制編碼，可以表示128個字符。字符分為圖形字符與控制字符兩類。圖形字符包括數(shù)字、字母、運算符號、商用符號等。34個功能/控制符，94個字符為信息符;其中：A的ASCII碼值為65，a的ASCII碼值為97,0的ASCII碼值為48。,.,51,中文信息編碼及標準由于計算機是采用二進制的存儲方式，所以必須將漢字代碼化，即對漢字進行編碼。計算機對漢字的處理過程分為輸入、內(nèi)部處理及輸出這三個主要環(huán)節(jié)。每個漢字的編碼都包括輸入碼、交換碼、內(nèi)部碼和字形碼。在計算機的漢字信息處理系統(tǒng)中，處理漢字時要進行如下的代碼轉換：輸入碼交換碼內(nèi)部碼字形碼。,.,52,中文信息編碼及標準內(nèi)部碼是漢字在計算機內(nèi)的基本表示形式，是計算機對漢字進行識別、存儲、處理和傳輸所用的編碼。內(nèi)部碼也是雙字節(jié)編碼，將國標碼兩個字節(jié)的最高位都置為“1”，即轉換成漢字的內(nèi)部碼。以漢字“大”為例，其機內(nèi)碼如下圖。,.,53,中文信息編碼及標準字形碼也叫輸出碼漢字顯示或打印字庫，以點陣方式輸出。如：1616點陣，3232點陣，4848點陣等。以“E”的88點陣字形碼為例，如下圖所示：,11111110100000001111111010000000100000001111111000000000,.,54,1.3.3數(shù)制及其轉換知識點了解進位計數(shù)制及其特點掌握不同數(shù)制之間的轉換方法理解計算機中為什么要采用二進制,.,55,在計算機中，各種信息數(shù)據(jù)（包括數(shù)值數(shù)據(jù)、符號、圖形、圖像、聲音和其它媒體數(shù)據(jù)）的存儲和表示都是采用二進制形式進行的，其運算和處理也都是以二進制信息的運算和處理為基礎的。,.,56,在計算機中為什么要采用二進制在計算機中之所以采用二進制，是因為二進制具有一系列優(yōu)于我們常用的十進制的優(yōu)點：二進制數(shù)容易在計算機中表示二進制數(shù)只有0和1兩種數(shù)字，只要找到具有兩種穩(wěn)定狀態(tài)的元件，就可以用來表示二進數(shù)。但要找到具有十種穩(wěn)定狀態(tài)的元件來表示十進制數(shù)就非常困難了。二進制的算術運算比較簡單二進制的加法、減法、乘法和除法運算都比較簡單。加法只須四句口訣：0+0=0，0+1=1，1+0=1，1+1=10；乘法也只須四句口訣：0*0=0，0*1=0，1*0=0，1*1=1；而相應地十進制加法和乘法的口訣應為各100句。,.,57,在計算機中用二進制可以節(jié)省設備例如若采用十進制表示0999之間的數(shù)需要三位設備每位十個狀態(tài)，狀態(tài)總數(shù)為3*10=30；若采用二進制表示同樣大小范圍的數(shù)，即二進制數(shù)01111100111，則需要十位設備每位兩個狀態(tài)，狀態(tài)總數(shù)為10*2=20。由此可見二進制比十進制節(jié)省設備。易于采用邏輯代數(shù)采用二進制數(shù)，就可以在分析和設計計算機時采用邏輯代數(shù)，有利于節(jié)省設備、提高速度、提高可靠性；就可以在使用計算機時利用邏輯代數(shù)進行邏輯運算（含關系運算），使計算機具有邏輯判斷能力解決較復雜應用問題，進而實現(xiàn)人工智能等高級應用。,.,58,R進制數(shù)的特點設任意一種進位記數(shù)制，辟如R進制，它也具有與十進制相類似的三個特點：R進制的基為R，每一個數(shù)都可以用0、1、2、R-1這R個數(shù)字來表示；R進制的進位規(guī)律是“逢R進一”，借位規(guī)律是“借一當R”；R進制數(shù)所表示的量值大小與各位數(shù)字的大小和相應位的權值大小均有關系，即,其中ai表示第i位上的數(shù)字，Ri表示第i位的權值，-min,.,59,二進制數(shù)的特點二進制的基為2，每一個二進制數(shù)可以用0和1兩個數(shù)字來表示；進位規(guī)律是“逢二進一”，借位規(guī)律是“借一當二”；按照上述數(shù)位編號，第i位上的權值為2i（-min），一個二進制所表示的量值為,.,60,二進制數(shù)與十進制數(shù)之間的轉換把二進制數(shù)轉換成十進制數(shù)（簡記作210）210的方法是“按權展開相加”，即利用下式進行：,例如，(11001)2=1*24+1*23+0*22+0*21+1*20=16+8+0+0+1=(25)10又如，(101.1011)2=1*22+0*21+1*20+1*2-1+0*2-2+1*2-3+1*2-4=4+0+1+0.5+0+0.125+0.0625=(5.6875)10,.,61,十進制數(shù)轉換成二進制數(shù)（簡記作102）102的方法是分為整數(shù)部分和小數(shù)部分兩個部分來進行的，整數(shù)部分采用除2取余法轉換，小數(shù)部分采用乘2取整法轉換。用除2取余法對整數(shù)部分轉換的口訣是：“除2取余，逆序排列”。例如：對于25，可按如下方法轉換得(25)10=(11001)2。,.,62,十進制數(shù)轉換成二進制數(shù)（簡記作102）的小數(shù)部分轉換方法:用乘2取整法對小數(shù)部分轉換的口訣是：“乘2取整，順序排列”。例如：對于0.15625，可按如下方法轉換得(0.15625)10=(0.00101)2,.,63,由于在乘2取整的過程中積始終不會為0，故需要按精度要求進行舍入處理，常用的舍入處理方法為截斷法（從有效位數(shù)之后截斷）和0舍1入法（類似于十進制的四舍五入法，按有效位數(shù)的下一位0舍1入），如上例若保留小數(shù)點后七位，截斷法為(0.6)10=(0.1001100)2，舍入法為(0.6)10=(0.1001101)2。對于既有整數(shù)部分又有小數(shù)部分的十進制小數(shù)可分整數(shù)部分和小數(shù)部分分別轉換，如25.15625可按下式轉換得(25.15625)10=(11001.00101)2,.,64,為了彌補二進制位數(shù)多讀寫不便易出錯的缺點，在實際使用中（如用機器語言或匯編語言編程時）常采用八進制或十六進制的表示方法。八進制數(shù)八進制的基為8，具有0、1、2、3、4、5、6、7這八個數(shù)字；進位規(guī)律是“逢八進一”，借位規(guī)律是“借一當八”；對于一般形式anan-1a1a0.a-1a-2a-m的八進制數(shù)，第i位的數(shù)字為ai，其權值為8i，所表示的量值為ai*8i，整個數(shù)表示的總量值為,.,65,二、八、十六進制之間的轉換28把二進制數(shù)轉換為八進制的口訣是“三位分組，逐組轉換”，即從小數(shù)點起分別向前后兩個方向三位一組，不足三位時用0補足，逐組讀出或寫出其值即可。,(10101100101.1011011)2,=(010101100101.101101100)2,=(2545.554)8,00000011010201131004101511061117,.,66,82把八進制數(shù)轉換為二進制數(shù)的口訣是“一位分三”，即把一位八進制數(shù)字用三位二進制來表示即可。,(57.24)8,=(101111.010100)2,=(101111.0101)2,00000011010201131004101511061117,.,67,216把二進制數(shù)轉換為十六進制時，口訣是“四位分組，逐組轉換”，即從小數(shù)點起分別向前后兩個方向四位一組，不足四位時用0補足，逐組讀出或寫出即可。,(10101100101.1011011)2,=(010101100101.10110110)2,=(565.B6)16,000000001100102001130100401015011060111710008100191010A1011B1100C1101D1110E1111F,.,68,162把十六進制數(shù)轉換為二進制時的口訣是“一位寫四”，即把一位十六進制數(shù)字用四位二進制來表示即可。,(57.24)16,=(01010111.00100100)2,=(1010111.001001)2,000000001100102001130100401015011060111710008100191010A1011B1100C1101D1110E1111F,.,69,八、十六進制之間的轉換八進制與十六進制之間的轉換八進制與十六進制之間的轉換，可以通過二進制作為中間進制來轉換，即先把八進制（或十六進制）一位寫三（或一位寫四）得到二進制，然后四位一組（或三位一組）逐組轉換得到。由于八進制和十六進制與二進制之間有如此簡單的轉換關系，所以八進制和十六進制可以作為二進制的縮寫來使用。八進制和十六進制正是為了在編制機器語言程序、匯編語言程序和在控制臺上直讀數(shù)據(jù)的簡便而引入的。,.,70,八進制與十六進制之間的轉換八進制與十六進制之間的轉換，可以通過二進制作為中間進制來轉換，即先把八進制（或十六進制）一位寫三（或一位寫四）得到二進制，然后四位一組（或三位一組）逐組轉換得到。由于八進制和十六進制與二進制之間有如此簡單的轉換關系，所以八進制和十六進制可以作為二進制的縮寫來使用。八進制和十六進制正是為了在編制機器語言程序、匯編語言程序和在控制臺上直讀數(shù)據(jù)的簡便而引入的。,.,71,任意R進制與十進制之間的轉換R10把R進制數(shù)轉換為十進制數(shù)的方法是“按權展開相加”，即,.,72,10R把十進制轉換為R進制，需要分整數(shù)部分和小數(shù)部分兩個部分分別轉換。整數(shù)部分的轉換方法是“除R取余、逆序排列”，小數(shù)部分的轉換方法是“乘R取整、順序排列”，兩個部分的轉換結果分別作為R進制數(shù)的整數(shù)部分和小數(shù)部分。轉換方法可示意如下：,.,73,任意兩種進制之間的轉換任意兩種進制數(shù)之間的轉換，可以通過十進制作為中間進制；先把一種進制的數(shù)轉換為十進制（按權展開相加即可），然后分整數(shù)部分和小數(shù)部分把十進制表示的數(shù)轉換成另一種進制。,.,74,二進制數(shù)的定點與浮點表示計算機在進行數(shù)值運算時，必須按一定方法確定小數(shù)點的位置。通常有兩種表示數(shù)的方法，一種叫做定點表示法，一種叫做浮點表示法。數(shù)的定點表示法如果在數(shù)的表示中小數(shù)點的位置是固定的，這種表示方法稱作定點表示法；采用定點表示法的計算機稱為定點計算機，簡稱定點機。原則上說，在定點表示中小數(shù)點位置固定在哪一位都可以；但為了方便起見，一般都把小數(shù)點固定在數(shù)的最高位之前，使計算機用純小數(shù)進行運算。,.,75,數(shù)的定點表示法n位尾數(shù)的定點數(shù)N的表示范圍為|N|1-2-n，所以要求參加運算的數(shù)的絕對值都小于1，且在計算過程中也不應出現(xiàn)大于或等于1的情況。因此，在使用定點機時需要選擇比例因子，把數(shù)據(jù)按一定比例縮小后才能送入計算機；計算結果也應按相應比例擴大后才是實際結果。如果在計算過程中出現(xiàn)大于或等于1的情況，稱作溢出或超載，需要停機或中斷以處理出現(xiàn)的緊急情況或錯誤。為了區(qū)分數(shù)的正負，每個數(shù)前均用一個符號位Sf來表示數(shù)的正負；通常用0表示正號，用1表示負號。因此，定點數(shù)的形式為,.,76,數(shù)的浮點表示法如果在數(shù)的表示中小數(shù)點的位置是可以變動的，這種表示法稱作浮點表示法。采用浮點表示法的計算機稱作浮點計算機，簡稱浮點機。一個二進制數(shù)N可以表示為N=2J*S其中J是一個二進制整數(shù)，稱作數(shù)N的階碼；S是一個二進制純小數(shù)，稱作數(shù)N的尾數(shù)。因此，浮點數(shù)分為階碼和尾數(shù)兩個部分，且均有各自的符號位。浮點數(shù)在浮點機中的表示形式為,.,77,對于給定的字長來說，浮點機中數(shù)的表示范圍比定點機大，而定點機中數(shù)的表示精度比浮點機高。對于給定的二進制數(shù)來說，其浮點表示形式不惟一。如0.0010011=20*0.0010011=2-1*0.0100110=2-10*0.100100。當尾數(shù)的小數(shù)點位置改變時，只要階碼也相應地改變，可以保證數(shù)的值大小不變。為了保證數(shù)的精度，在浮點機中一般采用規(guī)格化形式，即要求尾數(shù)S的第一位數(shù)字為1。,.,78,二進制數(shù)的原碼、反碼和補碼計算機在實現(xiàn)加減乘除運算時，其乘法可以歸結為加法和移位，除法可以歸結為減法和移位，減法可以通過對參加運算數(shù)的編碼歸結為加法，所以我們只需討論加法問題即可。對于數(shù)的編碼形式，通常有原碼、反碼和補碼三種。,.,79,原碼、反碼和補碼原碼：最高位為符號位，其余各位為數(shù)值本身的絕對值反碼：正數(shù)：反碼與原碼相同負數(shù)：符號位為1，其余位對原碼取反補碼：正數(shù)：原碼、反碼、補碼相同負數(shù)：最高位為1，其余位為原碼取反，再對整個數(shù)加1,.,80,1.4計算機系統(tǒng)的組成知識點掌握計算機系統(tǒng)的概念掌握硬件、硬件系統(tǒng)的概念理解硬件系統(tǒng)各組成部分之間的聯(lián)系掌握軟件、軟件系統(tǒng)的概念了解軟件的發(fā)展、分類理解軟件的基本內(nèi)容,.,81,計算機系統(tǒng),1.4.1微機的硬件系統(tǒng),.,82,硬件系統(tǒng)各部分之間的聯(lián)系,.,83,運算器運算器是計算機中執(zhí)行算術運算和邏輯運算的部件，通常稱之為計算機的算術邏輯單元（ALU：ArithmeticLogicUnit）。運算器是由加法器、寄存器和移位線路組成。運算速度是運算器的重要性能指標?？刂破骺刂破魇怯嬎銠C的指揮機關。它類似于人類的神經(jīng)中樞大腦，負責協(xié)調(diào)計算機各部件有序正常工作?？刂破饔芍噶罴拇嫫鳌⒅噶钣嫈?shù)器、指令譯碼器和操作控制部件等部分組成。它的功能是從存儲器中取出指令，分析指令的功能(指令譯碼)，產(chǎn)生一系列的控制信號，去控制計算機各部件協(xié)調(diào)地工作，并控制程序的執(zhí)行順序。,.,84,中央處理單元（CPU）把運算器和控制器集成在一個芯片上，這樣的集成電路稱為CPU（中央處理器）。主要技術指標：主頻和字長。,Intel公司生產(chǎn)的Pentium4（奔騰）32位微處理器,.,85,存儲器存儲器是計算機的記憶裝置。計算機中的各種數(shù)據(jù)和信息，包括程序、數(shù)據(jù)、中間結果和最終結果等信息都是存放在存儲器中的。其基本功能是在控制器的控制下按照指定的地址存入和取出信息。存儲器中所有存儲單元的總和稱為這個存儲器的存儲容量，存儲容量的單位是KB、MB、GB、TB與PB，如640KB、1MB等，其中1KB=1024字節(jié)，1MB=1024KB，1GB=1024MB。存儲器可分為內(nèi)存儲器（簡稱內(nèi)存）、外存儲器（簡稱外存）和緩沖存儲器。,.,86,存儲器存儲器是計算機的記憶裝置。計算機中的各種數(shù)據(jù)和信息，包括程序、數(shù)據(jù)、中間結果和最終結果等信息都是存放在存儲器中的。其基本功能是在控制器的控制下按照指定的地址存入和取出信息。存儲器中所有存儲單元的總和稱為這個存儲器的存儲容量，存儲容量的單位是KB、MB、GB、TB與PB，如640KB、1MB等，其中1KB=1024字節(jié)，1MB=1024KB，1GB=1024MB。存儲器可分為內(nèi)存儲器（簡稱內(nèi)存）、外存儲器（簡稱外存）和緩沖存儲器。,.,87,內(nèi)存儲器（內(nèi)存或主存）內(nèi)存是由中央處理器直接訪問的存儲器，它存放著現(xiàn)在運行的程序和數(shù)據(jù)，也可以存儲計算的結果或中間結果。它的存取速度快，對存儲介質要求高，成本也高。內(nèi)存通常由兩種半導體存儲芯片隨機存取存儲器RAM(RandomAccessMemory)(又叫主存)和只讀存儲器ROM(ReadOnlyMemory)組成。RAM中的信息可隨機地讀出或寫入，用來存放用戶輸入的程序和數(shù)據(jù)，但在斷電后，RAM中的信息也隨之丟失。ROM中的信息只能讀出而不能寫入，斷電后，ROM中的原有內(nèi)容保持不變，在計算機重新接通電源后，ROM中的內(nèi)容仍可被讀出。因此，ROM常用來存放一些固定的程序或信息，如自檢程序、字庫等。,.,88,外存儲器（外存或輔存）外存儲器簡稱“外存”，又叫“輔助存儲器”，是主機的外部設備，用來存儲大量的暫時不參加運算或處理的數(shù)據(jù)和程序。要使用外存中的數(shù)據(jù)和程序，必須首先把它調(diào)入內(nèi)存，然后再由CPU處理。外存儲器存取速度較慢，對存儲介質要求低、造價也低。硬盤、軟盤、優(yōu)盤和光盤都是外存，在脫機情況下外存可以永久地保存信息。,.,89,緩沖存儲器（緩存或快存）緩沖存儲器主要用于內(nèi)存儲器與運算器之間和內(nèi)存儲器與外存儲器之間的速度緩沖協(xié)調(diào)。三者之間的合理搭配使用，目的也是為了得到一個良好的性能/價格比。,CPU寄存器高速緩存RAM外存及虛擬存儲,.,90,內(nèi)存和外存的區(qū)別內(nèi)存和外存本質的區(qū)別是能否被中央處理器（CPU）直接訪問。CPU不能直接執(zhí)行外存中的程序，處理外存中的數(shù)據(jù)。兩者的主要區(qū)別是：從原理上講位置不同，主機內(nèi)還是主機外構成材料不同，半導體還是磁介質（光介質）存儲容量不同，內(nèi)存小，外存大。價格不同：價格/每存儲單元內(nèi)存高，外存低存取速度不同：內(nèi)存高，外存低。,.,91,輸入設備輸入設備是向計算機輸入程序、數(shù)據(jù)和各種信息的部件。常用的輸入設備有鍵盤、鼠標器、圖形數(shù)字化儀、條形碼閱讀器、數(shù)碼相機以及各種模數(shù)(AD)轉換器等。,.,92,輸入設備鍵盤字符鍵區(qū)、數(shù)字鍵區(qū)、功能鍵區(qū)。熟練掌握各種符號鍵的使用及常用控制鍵的功能（CapsLock、Esc、Shift、Alt、Ctrl、PrintScreen、NumLock等的作用）。,.,93,.,94,鼠標,鼠標,無線鼠標,.,95,輸出設備輸出設備是從計算機中輸出結果和其它信息的部件。常用的輸出設備有顯示器、打印機、繪圖儀、X-Y記錄儀、各種數(shù)模(DA)轉換器等。從數(shù)據(jù)輸入輸出的角度看，磁盤(硬盤和軟盤)和光驅也可以被看作輸入輸出設備。,.,96,顯示器和顯示適配卡,CRT顯示器,LCD顯示器,顯示卡,.,97,打印機,打印機（激光打印機、噴墨打印機和針式打印機）,.,98,擊打式打印機（針式打印機）：利用機械原理由打印頭通過色帶把字體或圖形打印在打印紙上。非擊打式打印機：利用光、電、磁、噴墨等物理和化學的方法把字印出來。主要有激光打印機和噴墨打印機。噴墨打印機激光打印機：激光打印機是激光掃描技術和電子照相技術相結合的產(chǎn)物。它具有很好的印刷質量和打印速度。,.,99,其它可選件,手寫筆,掃描儀,移動硬盤,優(yōu)盤/U盤,數(shù)碼相機,觸摸屏,.,100,1.4.2主板和BIOS1.主板一般將CPU比作微機的大腦或心臟，那么主板（Mainboard）就可稱為微機的神經(jīng)系統(tǒng)。主板是一種高科技、高工藝融為一體的集成產(chǎn)品。主板是微機中最大的一塊電路板，是微機系統(tǒng)中的核心部件，上面布滿了各種插槽（可連接聲卡/顯卡/Modem/等）、接口（可連接鼠標/鍵盤等）和電子元件，它們各負其責共同把各種周邊設備緊緊連接在一起。,.,101,主板,.,102,2.BIOS和CMOSBIOS為計算機基本輸入/輸出系統(tǒng),它是一組固化在計算機主板上的一個ROM芯片上的程序.BIOS內(nèi)容包括:計算機開機自檢程序、CMOS設置程序、系統(tǒng)啟動自舉程序、基本輸入/輸出程序。BIOS的功能是否強大在很大程度上決定了主板性能的優(yōu)劣。CMOS是主板上的一塊可讀寫的RAM芯片，它保存著計算機當前的配置信息，如日期和時間、硬盤的格式和容量、內(nèi)存容量等。CMOS由主板上的電池來供電，關閉計算機電源后，CMOS中的信息仍能保留。BIOS中的系統(tǒng)設置是完成CMOS參數(shù)設置的手段；CMOS則是BIOS設定系統(tǒng)參數(shù)的存放場所。,.,103,1.4.3I/O接口和系統(tǒng)總線I/O接口是指輸入/輸出設備接口。I/O接口是外部設備與主機之間的信息交換接口，是連接外設和主機的一個“橋梁”?？偩€是一組用于傳輸信息的公共信號線，所有的數(shù)據(jù)和指令信息都是通過總線傳送到相關設備中去的。,.,104,總線是計算機內(nèi)信息流通的總干線，通常由地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線三部分組成。地址總線專門用來傳送地址信息；地址總線的位數(shù)決定了可以直接尋址的內(nèi)存儲器地址范圍，如32位地址總線決定了內(nèi)存儲器最大容量為232=4GB；地址總線是單向的。數(shù)據(jù)總線用來傳送數(shù)據(jù)信息，這種傳送是雙向的；數(shù)據(jù)總線的寬度決定著字長，常見的有早期的8位和16位以及現(xiàn)在的32位和64位；數(shù)據(jù)總線的寬度越寬，每次交換的數(shù)據(jù)位數(shù)越多，計算機的性能也就越好?？刂瓶偩€用來傳送各種控制信號，如時鐘信號、讀或寫信號、中斷請求信號等等。,.,105,1.5計算機軟件系統(tǒng)在計算機科學與技術的發(fā)展中，軟件和硬件都是不可或缺的重要方面；軟件的發(fā)展以硬件為基礎，反過來又促進硬件、計算機科學與技術和其它科學與技術的發(fā)展。軟件是用戶與計算機硬件之間的接口界面；要使用計算機就必須編制程序，必須有軟件；用戶主要是通過軟件與計算機進行交往。硬件支持軟件，軟件支配硬件。,.,106,1.5.1計算機軟件及發(fā)展軟件的定義現(xiàn)在，被普遍接受的軟件定義是：計算機軟件是在計算機上運行的各種程序、要處理的各類數(shù)據(jù)以及有關文檔的總稱。程序是按照事先設計的功能和性能要求執(zhí)行的指令序列；數(shù)據(jù)是是程序能正常操縱信息的數(shù)據(jù)結構；文檔是與程序開發(fā)維護和使用有關的各種圖文資料。文檔是軟件的”質”的部分，程序則是文檔代碼化的表現(xiàn)形式。相對于計算機硬件而言，軟件是計算機的無形部分，但它的作用是很大的。把不裝備任何軟件的計算機稱為硬件計算機或“裸機”。,.,107,軟件的發(fā)展受到應用和硬件發(fā)展的推動和制約，大約經(jīng)歷了如下三個發(fā)展階段：第一階段為19461956年。這一階段應用領域較窄，主要是科學計算，輸入輸出量不大、計算量較大，以數(shù)值數(shù)據(jù)的處理為主。第二階段為19561968年（即高級語言出現(xiàn)以后到軟件工程出現(xiàn)以前）。隨著應用領域由科學計算到科學計算與數(shù)據(jù)處理并存，涉及到非數(shù)值數(shù)據(jù)（計算量小但輸入輸出量較大），機器結構轉向以存儲控制