第1講計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)

大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)信息科學(xué)與工程學(xué)院宋寶安目錄一、主講教師介紹二、考試及成績(jī)?cè)u(píng)定三、交作業(yè)的方式四、計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)（第1章內(nèi)容）一、主講老師個(gè)人介紹songbaoan@

691134曹光彪信息樓302室

宋寶安，1980年出生哈爾濱工業(yè)大學(xué)物理電子學(xué)博士畢業(yè)；

2009年5月進(jìn)寧波大學(xué)工作；主要研究方向：

特種光纖、激光技術(shù)與器件個(gè)人愛(ài)好：旅游、攝影、讀書(shū)、思考二、考試及成績(jī)?cè)u(píng)定

課程成績(jī)以實(shí)驗(yàn)（1/2）和理論（1/2）兩部分組成：理論成績(jī)是期末學(xué)校統(tǒng)一卷面考試，基礎(chǔ)分占80%，模塊分20%；實(shí)驗(yàn)成績(jī)：10%平時(shí)成績(jī)；20%實(shí)驗(yàn)報(bào)告；20%實(shí)驗(yàn)

考試交實(shí)驗(yàn)報(bào)告的方式校內(nèi)：http://89/edu注冊(cè)方法:賬號(hào)：2011級(jí)新生可以使用學(xué)號(hào)注冊(cè)密碼：自己設(shè)定一定要記住！2023/2/12023/2/1四、計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)要點(diǎn)計(jì)算機(jī)的誕生與發(fā)展歷程數(shù)制及其轉(zhuǎn)換信息社會(huì)(信息編碼)信息的編碼信息存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)硬件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)的誕生與發(fā)展歷程人類(lèi)追求的計(jì)算工具1642法國(guó)帕斯卡加法器1822年差分機(jī)、1834年積分機(jī)中國(guó)人發(fā)明算盤(pán)1673德國(guó)萊布尼茲乘法機(jī)英國(guó)巴貝奇保存數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)庫(kù)運(yùn)算裝置控制操作順序及數(shù)據(jù)的輸入輸出裝置計(jì)算機(jī)的誕生與發(fā)展歷程人類(lèi)追求的計(jì)算工具1888美國(guó)赫爾曼·霍勒斯1890，1900年，美國(guó)人口普查制表機(jī)計(jì)算機(jī)的誕生與發(fā)展歷程人類(lèi)追求的計(jì)算工具1943英國(guó)專(zhuān)門(mén)用于破譯德軍密碼“巨人”計(jì)算機(jī)美國(guó)艾肯以穿孔紙帶傳送指令機(jī)電式計(jì)算機(jī)MARK-I計(jì)算機(jī)的誕生與發(fā)展歷程人類(lèi)追求的計(jì)算工具第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)誕生ENIAC：電子數(shù)字積分機(jī)與計(jì)算機(jī)（ElectronicNumericalIntegratorAndCalculator）時(shí)間：1946年2月地點(diǎn)：美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)用途：軍事計(jì)算莫克利和?？颂赜?jì)算機(jī)的誕生與發(fā)展歷程人類(lèi)追求的計(jì)算工具5000次加法/秒體重30噸占地170M218800只電子管1500個(gè)繼電器耗電150KW價(jià)格40萬(wàn)美元ENIAC計(jì)算機(jī)的誕生與發(fā)展歷程人類(lèi)追求的計(jì)算工具

UNIVAC是由研制ENIAC的埃克特和莫克利研制成功，這也是第一個(gè)進(jìn)行批量生產(chǎn)的計(jì)算機(jī)。1951年，電腦開(kāi)始走出實(shí)驗(yàn)室，服務(wù)于社會(huì)與公眾。1952年，UNIVAC因準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)美國(guó)總統(tǒng)大選結(jié)果而名聲大噪。UNIVAC計(jì)算機(jī)的誕生與發(fā)展歷程圖靈和圖靈機(jī)在二戰(zhàn)期間，為能徹底破譯德國(guó)的軍事密電，設(shè)計(jì)并完成了真空管機(jī)器。為紀(jì)念圖靈對(duì)計(jì)算機(jī)的貢獻(xiàn)，美國(guó)計(jì)算機(jī)協(xié)會(huì)于1966年設(shè)立了“圖靈獎(jiǎng)”主要貢獻(xiàn)：建立了圖靈機(jī)（TuringMachine,TM)模型，奠定了可計(jì)算理論的基礎(chǔ)?！队?jì)算機(jī)能思考嗎？》,闡述了機(jī)器智能的概念,設(shè)計(jì)了著名的“圖靈測(cè)驗(yàn)”。圖靈機(jī)是一種思想模型它由三部分組成：一個(gè)控制器，一條可以無(wú)限延伸的帶子和一個(gè)在帶子上左右移動(dòng)的讀寫(xiě)頭。計(jì)算機(jī)的誕生與發(fā)展歷程馮·諾依曼1945年VonNeuuman、H.H.Goldstin、A.W.Burks發(fā)表了一篇論文《電子計(jì)算機(jī)裝置邏輯結(jié)構(gòu)初探》提出了兩個(gè)主要論點(diǎn): *使用二進(jìn)制*存儲(chǔ)程序和程序控制奠定了當(dāng)代計(jì)算機(jī)硬件由控制器、運(yùn)算器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備等組成的結(jié)構(gòu)體系馮·諾依曼教授（JohnVonNeumman）和他設(shè)計(jì)的“存儲(chǔ)程序式”計(jì)算機(jī)EDVAC（埃德瓦克）計(jì)算機(jī)的誕生與發(fā)展歷程馮·諾依曼馮·諾依曼計(jì)算機(jī)的5個(gè)組成部分運(yùn)算器控制器存儲(chǔ)器輸入輸出中央處理器(CPU)主機(jī)計(jì)算機(jī)硬件I/O設(shè)備計(jì)算機(jī)的誕生與發(fā)展歷程發(fā)展階段邏輯元件電子管內(nèi)存延遲線(xiàn)或磁芯外存紙帶、卡片或磁帶工作速度幾千～幾萬(wàn)次／秒軟件機(jī)器語(yǔ)言或匯編語(yǔ)言應(yīng)用科學(xué)計(jì)算代表機(jī)型ENIAC第一代計(jì)算機(jī)(1946年—50年代末)電子管的缺點(diǎn)：體積大；耗能高；散熱量大計(jì)算機(jī)的誕生與發(fā)展歷程發(fā)展階段第二代計(jì)算機(jī)(50年代中期—60年代末期)邏輯元件晶體管內(nèi)存磁芯外存磁帶或磁盤(pán)工作速度幾十萬(wàn)次／秒軟件高級(jí)語(yǔ)言應(yīng)用科學(xué)計(jì)算及工業(yè)控制代表機(jī)型IBM700系列FORTRANALGOLCOBOL晶體管的優(yōu)點(diǎn)：體積小；耗能低；性能穩(wěn)固計(jì)算機(jī)的誕生與發(fā)展歷程發(fā)展階段第三代計(jì)算機(jī)(60年代中期—70年代初)邏輯元件中小規(guī)模集成電路內(nèi)存半導(dǎo)體存儲(chǔ)器外存磁帶或磁盤(pán)工作速度幾十萬(wàn)～幾百萬(wàn)次／秒軟件操作系統(tǒng)及結(jié)構(gòu)化模塊化程序設(shè)計(jì)方法應(yīng)用計(jì)算、管理及控制代表機(jī)型IBMSystem/360SSIMSI體積更小，壽命更長(zhǎng)，能耗、價(jià)格下降計(jì)算機(jī)的誕生與發(fā)展歷程發(fā)展階段第四代計(jì)算機(jī)(70年代初—現(xiàn)在)邏輯元件(超)大規(guī)模集成電路內(nèi)存半導(dǎo)體存儲(chǔ)器外存磁盤(pán)或光盤(pán)工作速度幾百萬(wàn)～上億次／秒軟件操作系統(tǒng)、應(yīng)用軟件應(yīng)用以網(wǎng)絡(luò)、多媒體為特征LSIVLSIIntel

Pentium計(jì)算機(jī)的誕生與發(fā)展歷程將電腦濃縮在一顆芯片上摩爾定律晶體管數(shù)目4004奔騰4420,000,0002,3000.18微米芯片10微米芯片 集成電路上可容納的晶體管數(shù)目，約每隔18個(gè)月便會(huì)增加一倍，性能也將提升一倍。晶體管數(shù)10K100K1M10M100M197519801985199519902000單位時(shí)間執(zhí)行的指令數(shù)百萬(wàn)條/每秒0.1110255004004Pentium每2年芯片能力增長(zhǎng)一倍808080888286838684862000年的微處理器計(jì)算機(jī)的誕生與發(fā)展歷程新一代計(jì)算機(jī)具有人的聽(tīng)、說(shuō)、讀、寫(xiě)和思維推理能力的智能化計(jì)算機(jī)。采用的技術(shù)主要包括：納米技術(shù)、光技術(shù)、量子技術(shù)和生物技術(shù)。

數(shù)制及其轉(zhuǎn)換

按進(jìn)位的原則進(jìn)行計(jì)數(shù)逢N進(jìn)1采用位權(quán)表示法定義：數(shù)制及其轉(zhuǎn)換常用計(jì)數(shù)制的基數(shù)和數(shù)字符號(hào)進(jìn)位制二進(jìn)制八進(jìn)制十進(jìn)制十六進(jìn)制規(guī)則逢二進(jìn)一逢八進(jìn)一逢十進(jìn)一逢十六進(jìn)一基數(shù)r=2 r=8r=10r=16數(shù)碼0，10,1,…,70,1,…,90,1,…,9,A,B,C,D,E,F位權(quán)2i8i10i16i下標(biāo)BODH如：(10)16(100100)2(120)810H100100B120O數(shù)制及其轉(zhuǎn)換數(shù)制間的轉(zhuǎn)換十進(jìn)制數(shù)非十進(jìn)制數(shù)非十進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制數(shù)二、八、十六進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換數(shù)制及其轉(zhuǎn)換十進(jìn)制整數(shù)非十進(jìn)制整數(shù)

8753891811

0結(jié)果為：(75)10=(113)8余數(shù)法：除基數(shù)取余數(shù)、由下而上排列。示例1：數(shù)制及其轉(zhuǎn)換275123712180291240220211

0示例2:結(jié)果為：(75)10=(1001011)2數(shù)制及其轉(zhuǎn)換十進(jìn)制小數(shù)非十進(jìn)制小數(shù)進(jìn)位法：用十進(jìn)制小數(shù)乘基數(shù)，當(dāng)積為0或達(dá)到所要求的精度時(shí)，將整數(shù)部分由上而下排列。示例：

0.625

╳2

1.250整數(shù)為1

╳2

0.50整數(shù)為0

╳2

1.0

整數(shù)為1小數(shù)值為0結(jié)果為：(0.625)10=(0.101)2數(shù)制及其轉(zhuǎn)換非十進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制數(shù)位權(quán)法：把各非十進(jìn)制數(shù)按權(quán)展開(kāi)求和轉(zhuǎn)換公式：(F)x=an-1×xn-1+an-2×xn-2+...+a1×x1+a0×x0+a-1×x-1+...示例：(1011.1)2=

1×23+0×22+1×21+1×20+1

×2-1=8+0+2+1+0.5=(11.5)10數(shù)制及其轉(zhuǎn)換二、八與十六進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換二進(jìn)制十六進(jìn)制

二進(jìn)制八進(jìn)制一位拆三位一位拆四位整數(shù)從右向左小數(shù)從左向右三位并一位四位并一位數(shù)制及其轉(zhuǎn)換二、八與十六進(jìn)制之間的關(guān)系

八進(jìn)制

對(duì)應(yīng)二進(jìn)制

十六進(jìn)制對(duì)應(yīng)二進(jìn)制

十六進(jìn)制

對(duì)應(yīng)二進(jìn)制0000000008100010011000191001201020010A1010301130011B1011410040100C1100510150101D1101611060110E1110711170111F1111數(shù)制及其轉(zhuǎn)換(000110110111.0100)2

(1 B 7.4)16示例：(100110110111.010100)2

(4 6 6 7.24)8信息社會(huì)信息產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為社會(huì)發(fā)展的三大重要支柱之一。在信息社會(huì)中，信息與材料和能源一起構(gòu)成世界的三大要素。嶄新的信息化時(shí)代：信息成為重要的戰(zhàn)略資源之一信息業(yè)上升為最重要的產(chǎn)業(yè)之一信息網(wǎng)絡(luò)成為社會(huì)的基礎(chǔ)設(shè)施信息社會(huì)信息社會(huì)信息：表示一定意義的符號(hào)的集合，即信號(hào)。它可以是數(shù)字、文字、圖形、圖像、動(dòng)畫(huà)、聲音等，是人們用以對(duì)客觀(guān)世界直接進(jìn)行描述。信息的主要特征：無(wú)處不在可傳遞性和共享性信息必須依附于載體信息的可處理性信息的編碼數(shù)字字符漢字我只認(rèn)識(shí)0和1編碼信息的編碼信息的編碼計(jì)算機(jī)中采用二進(jìn)制編碼的原因容易表示在物理上最容易實(shí)現(xiàn)，可以使用任何具有兩個(gè)不同穩(wěn)定狀態(tài)的元件來(lái)表示。如:晶體管的導(dǎo)通與截止、電流的有無(wú)、電平的高低等。運(yùn)算簡(jiǎn)單編碼及運(yùn)算規(guī)則都比較簡(jiǎn)單?！?”和“0”與“真”和“假”對(duì)應(yīng)，易于邏輯判斷。傳輸和處理時(shí)不容易出錯(cuò)，可保障計(jì)算機(jī)的高可靠性。信息的編碼數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的表示方式（假定一個(gè)數(shù)在機(jī)器中占用8位）即：+7701001101機(jī)器數(shù)01001101+77

符號(hào)位真值機(jī)器數(shù)/真值信息的編碼數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的表示方式（假定一個(gè)數(shù)在機(jī)器中占用8位）符號(hào)位“0”表示正、“1”表示負(fù)運(yùn)算帶來(lái)問(wèn)題復(fù)雜性:

10101100為了解決此類(lèi)問(wèn)題，引入了多種編碼表示方式，常用的是：原碼、反碼和補(bǔ)碼，其實(shí)質(zhì)是對(duì)負(fù)數(shù)表示的不同編碼。信息的編碼101100101100110110110011原碼反碼補(bǔ)碼帶符號(hào)的機(jī)器數(shù)-77

原碼反碼補(bǔ)碼數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的表示方式（假定一個(gè)數(shù)在機(jī)器中占用8位）信息的編碼-5的原碼：10000101反碼：11111010補(bǔ)碼：11111011+4的原碼、反碼、補(bǔ)碼相同：00000100-5+4：11111011

+00000100

11111111補(bǔ)碼11111110反碼10000001原碼-1信息的編碼0100000010000011定點(diǎn)小數(shù)：定點(diǎn)整數(shù)：定點(diǎn)數(shù)符號(hào)位隱含小數(shù)位（+0.5)符號(hào)位隱含小數(shù)位（-3)數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的表示方式（假定一個(gè)數(shù)在機(jī)器中占用8位）信息的編碼浮點(diǎn)數(shù)階碼數(shù)符階符尾數(shù)1100110011尾數(shù)的位數(shù)決定數(shù)的精度階碼的位數(shù)決定數(shù)的范圍

定點(diǎn)整數(shù)定點(diǎn)小數(shù)數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的表示方式信息的編碼西文字符編碼

ASCII碼(AmericanStandardCodeforInformationInterchange)美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)信息交換碼

128個(gè)常用字符，用7位二進(jìn)制編碼，從0到127控制字符：0～32，127；普通字符：94個(gè)。例如：“a”字符的編碼為1100001，對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)是97；換行0AH10

回車(chē)0DH13

空格 20H 32

‘0’～‘9’30H～39H 48～57‘A’～‘Z’41H～5AH 65～90‘a(chǎn)’～‘z’ 61H～7AH 97～122信息的編碼1---49A----65a----97信息的編碼漢字編碼(1)漢字輸入碼

音碼類(lèi)全拼、雙拼、微軟拼音、自然碼和智能ABC等 形碼類(lèi)五筆字型法、鄭碼輸入法等。(2)漢字國(guó)標(biāo)碼(GB2312－80)

每個(gè)漢字占兩個(gè)字節(jié)。 一級(jí)漢字：3755個(gè)；二級(jí)漢字：3008個(gè)。 漢字分區(qū)，每個(gè)區(qū)94個(gè)漢字。(3)機(jī)內(nèi)碼漢字在設(shè)備或信息處理系統(tǒng)內(nèi)部最基本的表達(dá)形式。漢字國(guó)標(biāo)碼+8080H=漢字機(jī)內(nèi)碼

中8680(0101011001010000)B (1101011011010000)B

華

5942(0011101100101010)B (1011101110101010)B

信息的編碼例：根據(jù)漢字國(guó)標(biāo)碼GB2312—80，存儲(chǔ)一個(gè)漢字的機(jī)內(nèi)碼需用（）字節(jié)。A.1B.2C.3D.4答案：B例：某一漢字的機(jī)內(nèi)碼是B0A1H，那么它的國(guó)標(biāo)碼是

A）3121H

B）3021HC）2131H

D）2130H答案：B）解析：國(guó)標(biāo)碼是漢字的代碼，由兩個(gè)字節(jié)組成，每個(gè)字節(jié)的最高位為0，機(jī)內(nèi)碼是漢字在計(jì)算機(jī)內(nèi)的編碼形式，也由兩個(gè)字節(jié)組成，每個(gè)字節(jié)的最高位為1，機(jī)內(nèi)碼與國(guó)標(biāo)碼的關(guān)系是：國(guó)標(biāo)碼+8080H=機(jī)內(nèi)碼。信息的編碼(4)漢字字形碼點(diǎn)陣：漢字字形點(diǎn)陣的代碼

有16×16、24×24、32×32、48×48等編碼、存儲(chǔ)方式簡(jiǎn)單、無(wú)需轉(zhuǎn)換直接輸出放大后產(chǎn)生的效果差矢量：存儲(chǔ)的是描述漢字字形的輪廓特征

矢量方式特點(diǎn)正好與點(diǎn)陣相反（5）漢字地址碼每個(gè)漢字字形碼在漢字字庫(kù)中的相對(duì)位移地址地址碼和機(jī)內(nèi)碼要有簡(jiǎn)明的對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)換關(guān)系信息的編碼(6)其他漢字編碼GBK18030完全兼容GB2312-80標(biāo)準(zhǔn)，是在GB2312-80標(biāo)準(zhǔn)上的內(nèi)碼擴(kuò)展規(guī)范，共收錄了27484個(gè)漢字，同時(shí)收錄了藏文、蒙文、維吾爾文等主要的少數(shù)民族文字。Unicode碼一種國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)：采用雙字節(jié)編碼統(tǒng)一地表示世界上的主要文字。BIG5編碼

臺(tái)灣、香港地區(qū)普遍使用的一種繁體漢字的編碼標(biāo)準(zhǔn)，包括440個(gè)符號(hào)，一級(jí)漢字5401個(gè)、二級(jí)漢字7652個(gè)，共計(jì)13060個(gè)漢字。信息的編碼漢字（輸入）機(jī)內(nèi)碼交換碼（外部碼內(nèi)部碼）機(jī)內(nèi)碼向字形碼轉(zhuǎn)換顯示輸出打印輸出漢字編碼工作流程信息存儲(chǔ)最小單位：位(Bit)基本單位：字節(jié)(Byte)，也是常用單位d0d1d2d3d4d5d6d7位字節(jié)千字節(jié)(KB) 1KB=1024Bytes兆字節(jié)(MB) 1MB=210KB吉字節(jié)(GB) 1GB=210MB太字節(jié)(TB) 1TB=210GB其它存儲(chǔ)單位字(Word):CPU通過(guò)數(shù)據(jù)線(xiàn)一次存取、加工和傳送的數(shù)據(jù)稱(chēng)為字。信息存儲(chǔ)需要多少個(gè)字節(jié)？信息存儲(chǔ)0000H0001H0002HFFFFH存儲(chǔ)位存儲(chǔ)單元（字節(jié)）存儲(chǔ)體存儲(chǔ)容量=終止地址-起始地址+1計(jì)算機(jī)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)硬件主機(jī)外部設(shè)備內(nèi)存（ROM/RAM/Cache）I/O接口外存儲(chǔ)器輸入設(shè)備輸出設(shè)備CPU運(yùn)算器控制器總線(xiàn)常見(jiàn)微機(jī)的硬件設(shè)備主機(jī)箱內(nèi)的部件:主板CPU內(nèi)存儲(chǔ)器顯示卡聲卡硬盤(pán)光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器軟盤(pán)驅(qū)動(dòng)器常見(jiàn)微機(jī)的硬件設(shè)備外存：160GB的移動(dòng)硬盤(pán)

常見(jiàn)微機(jī)的硬件設(shè)備主機(jī)箱外的部件:鍵盤(pán)常見(jiàn)微機(jī)的硬件設(shè)備主機(jī)箱外的部件:鼠標(biāo)數(shù)碼相機(jī)常見(jiàn)微機(jī)的硬件設(shè)備主機(jī)箱外的部件:掃描儀手寫(xiě)輸入板顯示器常見(jiàn)微機(jī)的硬件設(shè)備主機(jī)箱外的部件:調(diào)制解調(diào)器打印機(jī)常見(jiàn)微機(jī)的硬件設(shè)備微機(jī)主板示例：I/O插槽CPU接口接口接口接口鍵盤(pán)硬盤(pán)鼠標(biāo)打印機(jī)顯示器用戶(hù)電路光驅(qū)軟驅(qū)總線(xiàn)控制電路串行接口并行接口鍵盤(pán)接口時(shí)鐘RAMROM總線(xiàn)主機(jī)板常見(jiàn)微機(jī)的硬件設(shè)備微機(jī)的主要性能指標(biāo)