第1講計算機基礎

大學計算機基礎信息科學與工程學院宋寶安目錄一、主講教師介紹二、考試及成績評定三、交作業(yè)的方式四、計算機基礎（第1章內容）一、主講老師個人介紹songbaoan@

691134曹光彪信息樓302室

宋寶安，1980年出生哈爾濱工業(yè)大學物理電子學博士畢業(yè)；

2009年5月進寧波大學工作；主要研究方向：

特種光纖、激光技術與器件個人愛好：旅游、攝影、讀書、思考二、考試及成績評定

課程成績以實驗（1/2）和理論（1/2）兩部分組成：理論成績是期末學校統一卷面考試，基礎分占80%，模塊分20%；實驗成績：10%平時成績；20%實驗報告；20%實驗

考試交實驗報告的方式校內：http://89/edu注冊方法:賬號：2011級新生可以使用學號注冊密碼：自己設定一定要記??！2023/2/12023/2/1四、計算機基礎知識要點計算機的誕生與發(fā)展歷程數制及其轉換信息社會(信息編碼)信息的編碼信息存儲計算機系統硬件系統軟件系統計算機的誕生與發(fā)展歷程人類追求的計算工具1642法國帕斯卡加法器1822年差分機、1834年積分機中國人發(fā)明算盤1673德國萊布尼茲乘法機英國巴貝奇保存數據的存儲庫運算裝置控制操作順序及數據的輸入輸出裝置計算機的誕生與發(fā)展歷程人類追求的計算工具1888美國赫爾曼·霍勒斯1890，1900年，美國人口普查制表機計算機的誕生與發(fā)展歷程人類追求的計算工具1943英國專門用于破譯德軍密碼“巨人”計算機美國艾肯以穿孔紙帶傳送指令機電式計算機MARK-I計算機的誕生與發(fā)展歷程人類追求的計算工具第一臺電子計算機誕生ENIAC：電子數字積分機與計算機（ElectronicNumericalIntegratorAndCalculator）時間：1946年2月地點：美國賓夕法尼亞大學用途：軍事計算莫克利和?？颂赜嬎銠C的誕生與發(fā)展歷程人類追求的計算工具5000次加法/秒體重30噸占地170M218800只電子管1500個繼電器耗電150KW價格40萬美元ENIAC計算機的誕生與發(fā)展歷程人類追求的計算工具

UNIVAC是由研制ENIAC的埃克特和莫克利研制成功，這也是第一個進行批量生產的計算機。1951年，電腦開始走出實驗室，服務于社會與公眾。1952年，UNIVAC因準確地預測美國總統大選結果而名聲大噪。UNIVAC計算機的誕生與發(fā)展歷程圖靈和圖靈機在二戰(zhàn)期間，為能徹底破譯德國的軍事密電，設計并完成了真空管機器。為紀念圖靈對計算機的貢獻，美國計算機協會于1966年設立了“圖靈獎”主要貢獻：建立了圖靈機（TuringMachine,TM)模型，奠定了可計算理論的基礎?！队嬎銠C能思考嗎？》,闡述了機器智能的概念,設計了著名的“圖靈測驗”。圖靈機是一種思想模型它由三部分組成：一個控制器，一條可以無限延伸的帶子和一個在帶子上左右移動的讀寫頭。計算機的誕生與發(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《電子計算機裝置邏輯結構初探》提出了兩個主要論點: *使用二進制*存儲程序和程序控制奠定了當代計算機硬件由控制器、運算器、存儲器、輸入設備、輸出設備等組成的結構體系馮·諾依曼教授（JohnVonNeumman）和他設計的“存儲程序式”計算機EDVAC（埃德瓦克）計算機的誕生與發(fā)展歷程馮·諾依曼馮·諾依曼計算機的5個組成部分運算器控制器存儲器輸入輸出中央處理器(CPU)主機計算機硬件I/O設備計算機的誕生與發(fā)展歷程發(fā)展階段邏輯元件電子管內存延遲線或磁芯外存紙帶、卡片或磁帶工作速度幾千～幾萬次／秒軟件機器語言或匯編語言應用科學計算代表機型ENIAC第一代計算機(1946年—50年代末)電子管的缺點：體積大；耗能高；散熱量大計算機的誕生與發(fā)展歷程發(fā)展階段第二代計算機(50年代中期—60年代末期)邏輯元件晶體管內存磁芯外存磁帶或磁盤工作速度幾十萬次／秒軟件高級語言應用科學計算及工業(yè)控制代表機型IBM700系列FORTRANALGOLCOBOL晶體管的優(yōu)點：體積??；耗能低；性能穩(wěn)固計算機的誕生與發(fā)展歷程發(fā)展階段第三代計算機(60年代中期—70年代初)邏輯元件中小規(guī)模集成電路內存半導體存儲器外存磁帶或磁盤工作速度幾十萬～幾百萬次／秒軟件操作系統及結構化模塊化程序設計方法應用計算、管理及控制代表機型IBMSystem/360SSIMSI體積更小，壽命更長，能耗、價格下降計算機的誕生與發(fā)展歷程發(fā)展階段第四代計算機(70年代初—現在)邏輯元件(超)大規(guī)模集成電路內存半導體存儲器外存磁盤或光盤工作速度幾百萬～上億次／秒軟件操作系統、應用軟件應用以網絡、多媒體為特征LSIVLSIIntel

Pentium計算機的誕生與發(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目，約每隔18個月便會增加一倍，性能也將提升一倍。晶體管數10K100K1M10M100M197519801985199519902000單位時間執(zhí)行的指令數百萬條/每秒0.1110255004004Pentium每2年芯片能力增長一倍808080888286838684862000年的微處理器計算機的誕生與發(fā)展歷程新一代計算機具有人的聽、說、讀、寫和思維推理能力的智能化計算機。采用的技術主要包括：納米技術、光技術、量子技術和生物技術。

數制及其轉換

按進位的原則進行計數逢N進1采用位權表示法定義：數制及其轉換常用計數制的基數和數字符號進位制二進制八進制十進制十六進制規(guī)則逢二進一逢八進一逢十進一逢十六進一基數r=2 r=8r=10r=16數碼0，10,1,…,70,1,…,90,1,…,9,A,B,C,D,E,F位權2i8i10i16i下標BODH如：(10)16(100100)2(120)810H100100B120O數制及其轉換數制間的轉換十進制數非十進制數非十進制數十進制數二、八、十六進制之間的轉換數制及其轉換十進制整數非十進制整數

8753891811

0結果為：(75)10=(113)8余數法：除基數取余數、由下而上排列。示例1：數制及其轉換275123712180291240220211

0示例2:結果為：(75)10=(1001011)2數制及其轉換十進制小數非十進制小數進位法：用十進制小數乘基數，當積為0或達到所要求的精度時，將整數部分由上而下排列。示例：

0.625

╳2

1.250整數為1

╳2

0.50整數為0

╳2

1.0

整數為1小數值為0結果為：(0.625)10=(0.101)2數制及其轉換非十進制數十進制數位權法：把各非十進制數按權展開求和轉換公式：(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數制及其轉換二、八與十六進制之間的轉換二進制十六進制

二進制八進制一位拆三位一位拆四位整數從右向左小數從左向右三位并一位四位并一位數制及其轉換二、八與十六進制之間的關系

八進制

對應二進制

十六進制對應二進制

十六進制

對應二進制0000000008100010011000191001201020010A1010301130011B1011410040100C1100510150101D1101611060110E1110711170111F1111數制及其轉換(000110110111.0100)2

(1 B 7.4)16示例：(100110110111.010100)2

(4 6 6 7.24)8信息社會信息產業(yè)已經成為社會發(fā)展的三大重要支柱之一。在信息社會中，信息與材料和能源一起構成世界的三大要素。嶄新的信息化時代：信息成為重要的戰(zhàn)略資源之一信息業(yè)上升為最重要的產業(yè)之一信息網絡成為社會的基礎設施信息社會信息社會信息：表示一定意義的符號的集合，即信號。它可以是數字、文字、圖形、圖像、動畫、聲音等，是人們用以對客觀世界直接進行描述。信息的主要特征：無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字字符漢字我只認識0和1編碼信息的編碼信息的編碼計算機中采用二進制編碼的原因容易表示在物理上最容易實現，可以使用任何具有兩個不同穩(wěn)定狀態(tài)的元件來表示。如:晶體管的導通與截止、電流的有無、電平的高低等。運算簡單編碼及運算規(guī)則都比較簡單?！?”和“0”與“真”和“假”對應，易于邏輯判斷。傳輸和處理時不容易出錯，可保障計算機的高可靠性。信息的編碼數據在計算機中的表示方式（假定一個數在機器中占用8位）即：+7701001101機器數01001101+77

符號位真值機器數/真值信息的編碼數據在計算機中的表示方式（假定一個數在機器中占用8位）符號位“0”表示正、“1”表示負運算帶來問題復雜性:

10101100為了解決此類問題，引入了多種編碼表示方式，常用的是：原碼、反碼和補碼，其實質是對負數表示的不同編碼。信息的編碼101100101100110110110011原碼反碼補碼帶符號的機器數-77

原碼反碼補碼數據在計算機中的表示方式（假定一個數在機器中占用8位）信息的編碼-5的原碼：10000101反碼：11111010補碼：11111011+4的原碼、反碼、補碼相同：00000100-5+4：11111011

+00000100

11111111補碼11111110反碼10000001原碼-1信息的編碼0100000010000011定點小數：定點整數：定點數符號位隱含小數位（+0.5)符號位隱含小數位（-3)數據在計算機中的表示方式（假定一個數在機器中占用8位）信息的編碼浮點數階碼數符階符尾數1100110011尾數的位數決定數的精度階碼的位數決定數的范圍

定點整數定點小數數據在計算機中的表示方式信息的編碼西文字符編碼

ASCII碼(AmericanStandardCodeforInformationInterchange)美國標準信息交換碼

128個常用字符，用7位二進制編碼，從0到127控制字符：0～32，127；普通字符：94個。例如：“a”字符的編碼為1100001，對應的十進制數是97；換行0AH10

回車0DH13

空格 20H 32

‘0’～‘9’30H～39H 48～57‘A’～‘Z’41H～5AH 65～90‘a’～‘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

音碼類全拼、雙拼、微軟拼音、自然碼和智能ABC等 形碼類五筆字型法、鄭碼輸入法等。(2)漢字國標碼(GB2312－80)

每個漢字占兩個字節(jié)。 一級漢字：3755個；二級漢字：3008個。 漢字分區(qū)，每個區(qū)94個漢字。(3)機內碼漢字在設備或信息處理系統內部最基本的表達形式。漢字國標碼+8080H=漢字機內碼

中8680(0101011001010000)B (1101011011010000)B

華

5942(0011101100101010)B (1011101110101010)B

信息的編碼例：根據漢字國標碼GB2312—80，存儲一個漢字的機內碼需用（）字節(jié)。A.1B.2C.3D.4答案：B例：某一漢字的機內碼是B0A1H，那么它的國標碼是

A）3121H

B）3021HC）2131H

D）2130H答案：B）解析：國標碼是漢字的代碼，由兩個字節(jié)組成，每個字節(jié)的最高位為0，機內碼是漢字在計算機內的編碼形式，也由兩個字節(jié)組成，每個字節(jié)的最高位為1，機內碼與國標碼的關系是：國標碼+8080H=機內碼。信息的編碼(4)漢字字形碼點陣：漢字字形點陣的代碼

有16×16、24×24、32×32、48×48等編碼、存儲方式簡單、無需轉換直接輸出放大后產生的效果差矢量：存儲的是描述漢字字形的輪廓特征

矢量方式特點正好與點陣相反（5）漢字地址碼每個漢字字形碼在漢字字庫中的相對位移地址地址碼和機內碼要有簡明的對應轉換關系信息的編碼(6)其他漢字編碼GBK18030完全兼容GB2312-80標準，是在GB2312-80標準上的內碼擴展規(guī)范，共收錄了27484個漢字，同時收錄了藏文、蒙文、維吾爾文等主要的少數民族文字。Unicode碼一種國際標準：采用雙字節(jié)編碼統一地表示世界上的主要文字。BIG5編碼

臺灣、香港地區(qū)普遍使用的一種繁體漢字的編碼標準，包括440個符號，一級漢字5401個、二級漢字7652個，共計13060個漢字。信息的編碼漢字（輸入）機內碼交換碼（外部碼內部碼）機內碼向字形碼轉換顯示輸出打印輸出漢字編碼工作流程信息存儲最小單位：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其它存儲單位字(Word):CPU通過數據線一次存取、加工和傳送的數據稱為字。信息存儲需要多少個字節(jié)？信息存儲0000H0001H0002HFFFFH存儲位存儲單元（字節(jié)）存儲體存儲容量=終止地址-起始地址+1計算機系統計算機硬件系統硬件主機外部設備內存（ROM/RAM/Cache）I/O接口外存儲器輸入設備輸出設備CPU運算器控制器總線常見微機的硬件設備主機箱內的部件:主板CPU內存儲器顯示卡聲卡硬盤光盤驅動器軟盤驅動器常見微機的硬件設備外存：160GB的移動硬盤

常見微機的硬件設備主機箱外的部件:鍵盤常見微機的硬件設備主機箱外的部件:鼠標數碼相機常見微機的硬件設備主機箱外的部件:掃描儀手寫輸入板顯示器常見微機的硬件設備主機箱外的部件:調制解調器打印機常見微機的硬件設備微機主板示例：I/O插槽CPU接口接口接口接口鍵盤硬盤鼠標打印機顯示器用戶電路光驅軟驅總線控制電路串行接口并行接口鍵盤接口時鐘RAMROM總線主機板常見微機的硬件設備微機的主要性能指標