第一章 計算機軟硬件基礎

計算機應用基礎+C語言肖四友664518，qq:1724414023,綜合209IT&C語言2015電子班班級群號：434909230Email:smallxiao4@126.com2015年9月課程導航：1.本學期課程《計算機應用基礎》&《C語言程序設計》，前3-10周基礎，11-18周C語言。2.上課形式：電子151-152：理論上課（周三3-4節(jié)3406多媒體教室）&上機實驗（周四1-2節(jié)2505機房，作業(yè)提交及課程學習的網站：）&課后自學與練習電子153-154：理論上課（周三6-7節(jié)3406多媒體教室）&上機實驗（周四3-4節(jié)2505機房，作業(yè)提交及課程學習的網站：）&課后自學與練習3.《計算機應用基礎》內容包括：計算機軟硬件基礎+windows7(理論+上機)、word2010(自學+上機)、excel2010(理論+上機)、powerpoint2010(理論+上機)、計算機網絡基礎(理論)、Access2010（自學+練習）《C語言程序設計》內容包括：C語言程序設計基礎知識前8章期末考試內容包括以上兩個部分5.平時要求作業(yè)包括：兩份大作業(yè)：1）word個人簡歷（內容要豐富，必須是表格形式）、一張報紙；2）PPT演示文稿設計3）C語言的各章節(jié)練習平時上機作業(yè)：文字錄入練習、win7、Excel練習、C基礎知識、C順序結構、C選擇結構、數組、函數、編譯預處理Word報紙排版效果圖如下：第3-4周需要完成的任務1.每人至少找出5個Window7操作中的特殊優(yōu)化技巧，利用word文檔記錄這5個技巧的文字詳細說明，并配圖演示操作過程。Word文檔排版要有文書格式。（例如，讓正版win7快一點實用win7優(yōu)化技巧/226/2260021_all.html）2.利用Word設計課程表，如下，課程表中所有課程老師都是各位同學自己，注意文字排版整齊。如下圖所示。3.打字盡快跟上平均速度40字/分鐘。4.進入moodle平臺和QQ群。計算機軟硬件基礎知識2015-10§1.1計算機的發(fā)展和應用一、計算機的誕生世界上第一臺電子數字計算機（ENIAC）于1946年誕生于美國賓夕法尼亞大學，運用于科學計算。科學背景：邏輯代數喬治·布爾圖靈論題圖靈(凡可計算的函數都可以用機器來實現)

存儲程序思想馮·諾依曼(指令和程序可存入計算機內部，現代計算機仍采用該設計思想，通稱為“馮氏計算機”)

§1.1計算機的發(fā)展和應用二、計算機發(fā)展的四個階段

注意：主要從每一代計算機所采用的邏輯器件上加以區(qū)分。三、計算機的分類根據用途劃分通用機：適合解決一般性問題、通用性強，如普通的微型計算機專用機：適用于解決某個特定方面問題，如自動化控制、金融系統(tǒng)專用機等第一代第二代第三代第四代20世紀40-50年代、采用電子管為邏輯器件20世紀50年代中期、采用晶體管為邏輯器件20世紀60年代、采用集成電路為邏輯器件20世紀60年代末-70年代、采用大規(guī)模集成電路為邏輯器件§1.1計算機的發(fā)展和應用根據規(guī)模劃分巨型計算機、大/中型計算機、小型計算機、微型計算機、工作站、服務器

注意：根據規(guī)模劃分主要從計算機的運算速度和存儲容量及其功能加以區(qū)分按處理對象進行劃分數字類型、模擬類型、數字模擬混合類型（其分類依據主要是計算機所能處理的數據類型的不同）

注意：計算機本身只能處理數字類型的數據，模擬類型的數據必須通過“模/數”或“數/模”轉換后才能輸入或輸出§1.1計算機的發(fā)展和應用四、計算機的應用領域科學計算主要解決科學實驗和工程技術中的數學問題，實例：原子彈研究、火箭發(fā)射、大型橋梁建設等。信息處理非數值形式的數據處理，資料的收集、存儲、加工等，實例：辦公自動化、企業(yè)管理、情報檢索、報刊編排等。信息處理是最為廣泛的計算機應用。計算機數據處理的特點：信息處理及時、數據量大、處理速度快、輸出形式多樣過程控制大量應用于工業(yè)生產領域，實例：計算機智能溫控、速度、壓力控制等，原理：模擬信號--數字信號--計算機處理—結果模擬化—控制對象§1.1計算機的發(fā)展和應用計算機輔助系統(tǒng)

CAI

計算機輔助教學：將教學內容存儲在計算機中，再以直觀的方式進行演示。

CAD

計算機輔助設計：計算機輔以相應的軟件進行產品設計。

CAM

計算機輔助制造：利用計算機進行生產設備、生產環(huán)節(jié)等的控制以提高生產效率。

CAT

計算機輔助測試：利用計算機進行自動化測試。

CIMS

計算機集成制造：在產品生產和銷售過程中，利用計算機從產品設計到市場銷售全過程加以集成、管理，從而使生產利益達到最大化?！?.1計算機的發(fā)展和應用多媒體技術媒體有多種含義，在這里媒體主要是指信息的表現形式如：文字、圖形、聲音、圖像等。計算機科學中多媒體的具體含義是：計算機具備對圖、文、聲、像等多種媒體表現、處理、存儲的能力。實例：電子圖書、遠程醫(yī)療、視頻會議等。有關概念：MPC(multimediapersonalcomputer)多媒體個人計算機標準JPEG靜態(tài)圖像壓縮標準MPEG動態(tài)圖像壓縮標準注意：多媒體的關鍵技術是：數據壓縮技術§1.1計算機的發(fā)展和應用人工智能人工智能是利用計算機部分模仿人的智能，是計算機科學的一個分支，包括：知識工程、機器學習、模式識別、自然語言處理、智能機器人、神經計算等。實例：人機對奕，機器人足球。練習：1、簡述計算機發(fā)展的四個階段。2、簡述計算機分類方法。3、舉例說明計算機的應用領域有那些?！?.2信息表示與存儲

計算機中信息均是以二進制形式表示的，采用二進制表示的主要原因是：

1、二進制方便用電路實現

2、二進制計算簡單

3、二進制易于實現邏輯運算一、進位計數制有關術語：數碼：一組用來表示某種數制的符號，如：1、2、3、A

基數：數制所用的碼個數，如：十進制的基數為10

位權：數碼在不同位置代表的權值，如：１２３．４５進位計數制規(guī)則：“逢R進一，借一當R”10210110010-110-2§1.2信息表示與存儲數制數碼基數位權二0,122N八0,1,2,3,4,5,6,788N十0,1,2,3,4,5,6,7,8,91010N十六0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F1616N進位計數制表示方法：（以八進制為例）第一種：316(8)

第二種：(316)8

第三種：316O（注：二進制B十進制D十六進制H）§1.2信息表示與存儲二、數制之間的轉換1、二進制、八進制、十六進制轉換為十進制規(guī)則：數的每一位按“權”展開后求和。例：1101.11B=1×23+1×22+0×21+1×20+1×2-1+1×2-2

（19A..E）16=1×162+9×161+10×160+15×16-12、十進制轉換為二進制、八進制、十六進制規(guī)則：對整數部分：除R取余，直至商為0

對小數部分：乘R取整，直至被乘數小數部分為0

例：（以十進制轉換為二進制為例）將（13.125）10轉換為二進制數步驟：§1.2信息表示與存儲整數部分：小數部分：

2130.12526…..余數為1低位×223…..余數為00.25…..整數部分為021…..余數為1×20…..余數為1高位0.5…..整數部分為0×21…..整數部分為1

整數部分為：1101小數部分為：.001

故（13.125）10=（1101.001）2

十進制轉換為八進制、十六進制與此類同（但通常不采用此方法，后面將介紹別的方法）§1.2信息表示與存儲3、二進制與八進制、十六進制之間相互轉換準備知識：①二進制與八進制的對應關系②二進制與十六進制的對應關系

0000010100111001011101110123456700000001001000110100010101100111012345671000100110101011110011011110111189ABCDEF§1.2信息表示與存儲Ⅰ、二進制轉換為八進制規(guī)則：將二進制數以小數點為中心，整數部分向左，小數部分向右，將每三個二進制數分成一組，不足一組的前后補0，再將每組二進制數轉換為一位對應的八進制數。例如：將1100101.10101B轉換為八進制數

1100101.10101001,100,101.101,010145.521100101．10101B=145．52O§1.2信息表示與存儲Ⅱ、八進制轉換為二進制規(guī)則：將八進制數的每一位轉換為對應的三位二進制數，按順序排好，去掉前后多余的0。例如：將1360．12O轉換為二進制數

1360．12001101110000．0010101360．12O=1101110000．00101BⅢ、二進制轉換為十六進制規(guī)則：將二進制數以小數點為中心，整數部分向左，小數部分向右，將每四個二進制數分成一組，不足一組的前后補0，再將每組二進制數轉換為一位對應的十六進制數。

§1.2信息表示與存儲

例如：將1100101.10101B轉換為十六進制數

1100101.101010110,0101.1010,100065.A8故1100101．10101B=65．A8HⅣ、十六進制轉換為二進制規(guī)則：將八進制數的每一位轉換為對應的四位二進制數，按順序排好，去掉前后多余的0。例如：將138A．3EH轉換為二進制數

138A．3E

0001001110001010．00111110

138A．3EH=1001110001010．0011111B§1.2信息表示與存儲三、非數值信息的表示1、ASCII碼

ASCII碼：美國標準信息交換碼

ASCII碼是計算機字符編碼的統(tǒng)一標準，分兩種：標準ASCII碼采用7位二進制數進行編碼，故共有27=128種組合，表示128個不同的字符，其中95為可顯示字符，33個不可顯示的控制字符。

注意：標準ASCII碼使用的是一個字節(jié)中的7個位，只是其最高位始終為0（目前計算機采用的多為標準ASCII碼）擴展ASCII碼采用8位二進制數進行編碼，故共有28=256種組合，表示256個不同的字符?！?.2信息表示與存儲2、BCD碼采用4位二進制數表示一位十進制數，范圍是0000----1001，因其對應的四個位的位權分別為8、4、2、1，故又稱其為8421碼。例如：

12．23的BCD碼應為00010010．001000113、漢字交換碼是漢字在計算機中的編碼方法，GB2312-80（信息交換用漢字編碼字符集）中規(guī)定用兩個字節(jié)來編碼漢字，每個字節(jié)只用其低7位，故共可編碼27×27=16384個漢字，實際編碼7445個字符。

注意：漢字交換碼的每個字節(jié)的最高位為04、機內碼計算機漢字系統(tǒng)的漢字的運行代碼，漢字的存儲、傳輸都是根據機內碼進行的，占兩個字節(jié)，和漢字交換碼有一定的對應關系。

注意：機內碼的每個字節(jié)的最高位為1§1.2信息表示與存儲5、漢字交換碼和機內碼的關系將漢字交換碼的每個字節(jié)的最高位置為1即可得到該漢字的機內碼，例：某漢字的交換碼為0101010101111011，則其對應的機內碼應為1101010111111011，若是用十六進制表示，則應在漢字交換碼的每個字節(jié)上加上80H四、二進制數的運算1、算術運算加法0+0=00+1=11+0=01+1=10減法0-0=010-1=11-0=11-1=0乘法0×0=00×1=01×0=01×1=1除法0/1=01/1=1§1.2信息表示與存儲例如：

10110111110101+11100-11011×11100100100011101+10111112、邏輯運算或(∨,+)0∨0=00∨1=11∨0=01∨1=1與(∧,。)0∧0=00∧1=01∧0=01∧1=1非(－)0=11=0異或(﹢)0﹢0=00﹢1=11﹢0=11﹢1=0§1.2信息表示與存儲五、數值在計算機中的表示及運算1、原碼、反碼、補碼表示方法以一個字節(jié)表示一個數為例原碼字節(jié)的最高位為符號位，“0”代表正數，“1”代表負數，其余7位為數值位。例如：[+10]原=00001010[-10]原=10001010

注意：原碼方式下“0”有兩種表示方法即：00000000，100000000反碼正數的反碼為其原碼本身，負數的反碼是將其原碼除符號位以外的各位取反。

例如：[+10]反=00001010[-10]反=11110101§1.2信息表示與存儲補碼在二進制下，若兩個整數A和B同除以2余數相同，則稱A、B在以2為模時是相等的，A、B互為補數。計算機是以2為模對數值進行加法計算的，引進補碼可以把負數轉化為正數，變減法為加法。

X-Y=X+（Y的補碼）=X+（Y的反碼+1）例如：1100-1001=1100+（1110+1）=11011

二進制求補碼的方法：正數的補碼為其原碼，負數的補碼是在其反碼的最低位加1。例如：[+10]原=00001010[-10]原=10001010[+10]反=00001010[-10]反=11110101[+10]補=00001010[-10]補=11110110§1.2信息表示與存儲注意：8位二進制數原碼、反碼、補碼表示的數值的范圍。原碼：-127--------1270有兩種表示法反碼：-127--------1270有兩種表示法補碼：-128--------1270只有一種表示法具體見書P13表1。32、定點數和浮點數定點數純小數表示法：小數點固定于符號位與數值部分之間。整數表示法：小數點固定在數值部分的最后面。在實際運算過程中，通常要在定點數前要乘以一個比例因子?！?.2信息表示與存儲浮點數浮點數小數點是可以浮動的，可表示為：

N=M×2E

階碼E說明了小數點的位置。浮點數可以擴大數的表示范圍，提高了數的精度。N的尾數N的階碼§1.2信息表示與存儲練習：1、求下列十進制數的二進制、八進制、十六進制數，寫出轉換過程。

19105。812577。1252、⑴求下列十進制數的原碼、反碼、補碼。

-1320⑵采用補碼將20-13轉為加法并求出其結果。3、ASCII碼是什么？標準ASCII有何特點？上機任務：

1、熟悉鍵盤。

2、熟悉WIN98操作方法§1.3計算機硬件系統(tǒng)

定義：計算機硬件是計算機系統(tǒng)中看得見、摸得著的電子線路、原器件等。計算機系統(tǒng)由“硬件系統(tǒng)”和“軟件系統(tǒng)”組成。一、硬件系統(tǒng)的基本組成計算機硬件系統(tǒng)由5大部分組成：控制器、運算器、存儲器、輸入設備、輸出設備。

5大部件之間傳遞3類信息：數據信息、地址信息、控制信息1、CPU（centralprocessingunit中央處理器單元）控制器：控制計算機指令的執(zhí)行（取指令、分析CPU指令、執(zhí)行指令運算器：由ALU和若干寄存器組成，可進行算術

運算和邏輯運算§1.3計算機硬件系統(tǒng)2、存儲器（memory）存儲器是計算機中用來存放程序和數據的器件。存儲器分內存儲器（主存）和外存儲器（輔存），這里是指內存儲器。通常將控制器、運算器和內存儲器合稱為主機。存儲器以一個字節(jié)（8個二進制位，每個二進制位可存放一個“0”或“1”）為“讀”或“寫”單位。⑴、信息單位

Ⅰ、BIT位：一個二進制位，可存放一個“0”或“1”，是計算機存儲度量的最小單位。

Ⅱ、BYTE字節(jié)：由8個二進制位組成，是信息存儲中最常用的基本單位。

Ⅲ、WORD字：字是字節(jié)的組合，通常由若干字節(jié)組成，視不同的機器而定。其他單位：KB1KB=1024BYTE=210BYTEMB1MB=1024KB=220BYTEGB1GB=1024MB=230BYTETB1TB=1024MB=240BYTE§1.3計算機硬件系統(tǒng)⑵存儲地址要對某個存儲單元進行“讀”或“寫”，必須先找到該存儲單元（尋址），每個存儲單元有唯一的地址編號稱“單元地址”。計算機采用若干二進制位對存儲器地址進行編碼，如采用8（即采用8根地址線）位二進制數進行編碼，則共可編碼28共計256個存儲單元，地址碼應為0---255即00000000---11111111，10根地址線則可編碼1024個存儲空間，即1KB。⑶地址和容量的計算

Ⅰ、已知地址線的數目，求尋址空間的大小。例如：已知有地址線22根，求尋址空間。

222=22*220=4MBⅡ、已知起始地址、末地址、存儲空間中