第1章-計算機基礎(chǔ)知識

計算機文化基礎(chǔ)課件教程大學公共課程第1章計算機文化概論1.1計算機的發(fā)展與分類1.2計算機的特點與應用1.3計算機文化與社會信息化1.4計算機內(nèi)的信息表示1.5計算機病毒及防治1.6如何學好計算機文化基礎(chǔ)退出電子發(fā)燒友電子技術(shù)論壇1.1計算機的發(fā)展與分類1.1.1計算機的發(fā)展史第一臺計算機于1946年2月誕生于美國夕法尼亞大學，它的名字叫“ENIAC”(讀作“埃尼阿克”)，是美國賓州大學莫克利(JohnMauchly)教授和他的學生?？颂?J.P.Eckert)博士為軍事目的而研制的。它以電子管為主要元件，其內(nèi)存為磁鼓，外存為磁帶，操作由中央處理器控制，使用機器語言編程，運算速度為每秒5000次，主要應用領(lǐng)域為數(shù)值計算。電子發(fā)燒友電子技術(shù)論壇

1946年6月，科學家馮·諾依曼(JohnvonNeumman)教授發(fā)表了《電子計算機邏輯結(jié)構(gòu)初探》的論文，提出了“在機內(nèi)存儲程序”這一現(xiàn)代計算機思想，并為美國軍方設(shè)計了第一臺存儲程序式的計算機EDVAC。與ENIAC相比，EDVAC有兩點重要的改進：采用二進制，提高了運行效率；把指令存入計算機內(nèi)部。但世界上第一臺實現(xiàn)存儲程序式的計算機是EDSAC，于1949年5月制成并投入運營。1959年，第二代計算機出現(xiàn)，其特征是：以晶體管為主，內(nèi)存為磁芯存儲器，外存為磁盤或磁帶，運算速度為每秒幾萬到幾十萬次。使用高級語言(如FORTRAN，COBOL等)編程。主要應用領(lǐng)域為數(shù)值計算、數(shù)據(jù)處理、工業(yè)過程控制。

電子發(fā)燒友電子技術(shù)論壇

1965年，第三代計算機出現(xiàn)，其特征是：以集成電路為主，內(nèi)存為半導體存儲器，外存為磁盤，運算速度為每秒幾十萬次到幾百萬次，機種成系列、可互換，采用積木式結(jié)構(gòu)及標準輸入輸出接口，用高級語言編程。以操作系統(tǒng)來管理硬件資源。主要應用領(lǐng)域為信息處理。1970年左右，第四代計算機出現(xiàn)，其特征是：以大規(guī)模及超大規(guī)模集成電路為主(一個芯片上可集成數(shù)十到上百萬個晶體管)，內(nèi)存為半導體存儲器，外存為磁盤，運算速度每秒幾百萬次到上億次，應用領(lǐng)域擴展到各個方面。此時微型計算機也開始出現(xiàn)。微型計算機在20世紀80年代得到了迅速推廣。

20世紀80年代，日本首先提出了第五代計算機的研制計劃，其主要目標是使計算機具有人類的某些智能，如聽、說、識別對象，并且具有一定的學習和推理能力。目前科學家正在研究的新一代計算機有：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算機、生物計算機等。電子發(fā)燒友電子技術(shù)論壇1.1.2計算機技術(shù)發(fā)展動向計算機未來的發(fā)展方向是巨型化、微型化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化及多媒體化。1.1.3計算機的分類按照我國對計算機的分類有：巨型機、大型機、中型機、小型機、微型機。第一、二代計算機主要是大型機；第三代計算機有大、中、小三類，第四代計算機則包括了所有類別。1989年11月，美國電氣和電子工程師協(xié)會(IEEE)將計算機分為主機、小型機、個人計算機、巨型機、小巨型機和工作站6類。電子發(fā)燒友電子技術(shù)論壇1.2計算機的特點與應用1.2.1計算機的特點1.運算速度快2.計算精確度高3.具有很強的記憶功能和邏輯判斷功能4.具有自動運行能力（程序控制，無需人工控制5.通用性強(非數(shù)值處理，圖片、文字、聲音)電子發(fā)燒友電子技術(shù)論壇1.2.2計算機的性能指標評價計算機的性能指標可以從主頻、字長、內(nèi)存容量、存取周期、運算速度等方面來衡量。1.主頻主頻是指時鐘頻率，其單位是兆赫茲(MHz)。2.字長字長是指計算機的運算器能同時處理的二進制數(shù)據(jù)的位數(shù)，它確定了計算機的運算精度，字長越長，計算機的運算精度就越高，其運算速度也越快。電子發(fā)燒友電子技術(shù)論壇3.內(nèi)存容量內(nèi)存儲器中可以存儲的信息總字節(jié)數(shù)稱為內(nèi)存容量。4.存取周期把信息存入存儲器的過程稱為“寫”，把信息從存儲器取出的過程稱為“讀”。存儲器的訪問時間(讀寫時間)是指存儲器進行一次讀或?qū)懖僮魉璧臅r間；存取周期是指連續(xù)啟動兩次獨立的讀或?qū)懖僮魉璧淖疃虝r間。目前微機的存取周期約為幾十到一百毫秒(ms)左右。5.運算速度運算速度是一項綜合的性能指標，用MIPS來衡量。主頻和存取周期對運算速度的影響最大。電子發(fā)燒友電子技術(shù)論壇1.2.3計算機的應用1.科學計算2.信息處理3.實時控制4.電子商務(wù)5.計算機輔助系統(tǒng)6.人工智能電子發(fā)燒友電子技術(shù)論壇1.2.4計算機系統(tǒng)組成及工作原理

指令

數(shù)據(jù)流

控制流輸入設(shè)備存儲器輸出設(shè)備控制器運算器電子發(fā)燒友電子技術(shù)論壇1.3計算機文化與社會信息化1.3.1計算機文化的概念計算機文化是在1981年召開的第三次世界計算機教育會議上提出的，在這次大會上科學家們提出了要樹立計算機教育是文化教育的觀念，并呼吁人們高度重視計算機文化的教育。這種文化是以計算機為中心，以計算機技術(shù)與通信技術(shù)相結(jié)合為標志而產(chǎn)生的。計算機文化可以理解為具有“計算機應用知識和應用能力”，也就是要樹立計算機意識。電子發(fā)燒友電子技術(shù)論壇1.3.2計算機文化的主要特征計算機文化與傳統(tǒng)文化不同，它具有自己的特征，這些特征主要表現(xiàn)在：信息處理是計算機文化的核心信息可以由多種不同的表現(xiàn)形式，包括文本、語音、音樂、圖形、圖像等所有的信息處理都要受到程序的控制計算機網(wǎng)絡(luò)化，從根本上改變了人們使用計算機的方式電子發(fā)燒友電子技術(shù)論壇1.3.3信息社會的主要特征信息社會的主要特征表現(xiàn)在以下幾個方面：1.信息成為重要的戰(zhàn)略資源2.信息業(yè)成為重要的支柱產(chǎn)業(yè)之一3.信息網(wǎng)絡(luò)成為社會的基礎(chǔ)設(shè)施電子發(fā)燒友電子技術(shù)論壇1.3.4我國社會的信息化我國于1958年研制成功第一臺電子計算機，1964年研制成功晶體管計算機，1971年研制成功集成電路計算機；1985年研制成功0520CH微型計算機，1983年銀河億次計算機研制成功。目前我國已經(jīng)形成以PC機產(chǎn)業(yè)為主體的制造業(yè)、軟件業(yè)及信息服務(wù)業(yè)?！熬盼濉逼陂g，我國大力推進國家信息基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，基本建成了以“金橋”、“金關(guān)”、“金卡”(以上合稱“三金”)、“金稅”工程，在國民經(jīng)濟建設(shè)中發(fā)揮著重要的作用。電子發(fā)燒友電子技術(shù)論壇在《國民經(jīng)濟信息化2010年遠景目標綱要》中，對我國的信息化建設(shè)規(guī)定了下列的目標與任務(wù)：加強度傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的改造力度，使之向綜合化、集成化、智能化的方向發(fā)展。并且規(guī)定了企業(yè)要基本實現(xiàn)信息化的目標：主要產(chǎn)品要用計算機輔助設(shè)計、生產(chǎn)過程和生產(chǎn)線采用計算機控制、用計算機網(wǎng)絡(luò)進行綜合管理等。加快信息技術(shù)和信息服務(wù)業(yè)的發(fā)展，鼓勵有自己品牌的成套產(chǎn)品及典型應用系統(tǒng)的開發(fā)，扶持軟件服務(wù)業(yè)、系統(tǒng)集成業(yè)、數(shù)據(jù)庫及信息咨詢等信息服務(wù)業(yè)的發(fā)展，把電子信息產(chǎn)業(yè)建設(shè)成為國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)之一，使之在國民經(jīng)濟整體中占重要的地位。普及計算機教育，提高全民族的計算機文化。電子發(fā)燒友電子技術(shù)論壇1.4計算機內(nèi)的信息表示在計算機中，各種信息都是以二進制數(shù)的形式表示的。采用這種表示方法具有運算簡單、電路實現(xiàn)方便、成本低的特點。1.4.1數(shù)制及其特點各種進位計數(shù)值都可統(tǒng)一表示為下列的形式：式中：R表示進位計數(shù)制的基數(shù)，在十進制、二進制、八進制、十六進制中R的值分別為10、2、8、16；i位序號，個位為0，向高位(左邊)依次加1，向低位(右邊)依次減1；ai第i位上的一個數(shù)符，其取值范圍為0～R-1；Ri表示第i位上的權(quán)；m,n最低位和最高位的位序號電子發(fā)燒友電子技術(shù)論壇一切進位計數(shù)制都有兩個基本特點：即按基數(shù)進、借位；用位權(quán)值來計數(shù)。所謂按按基數(shù)進、借位，就是在執(zhí)行加法或減法時，要遵循“逢R進一，借一當R”的規(guī)則。因此R進制的最大數(shù)符為R-1，而不是R，每個數(shù)符只能用一個字符表示。1.十進制(DecimalSystem)十進制的基數(shù)為10，它有10個數(shù)符：0，1，2，…，8，9。逢十進一，十進制數(shù)各位的權(quán)是以10為底的冪。書寫時數(shù)字用括號擴起來，再加上下標10。對十進制，通常省略不寫。例：345.56=(345.56)10=3×102+4×101+5×100+5×10-1+6×10-2電子發(fā)燒友電子技術(shù)論壇2.二進制(BinarySystem)二進制的基數(shù)為2，只有2個數(shù)符：0，1。逢二進一，二進制數(shù)各位的權(quán)是以2為底的冪。書寫時數(shù)字用括號擴起來，再加上下標2。3.八進制(OctareSystem)八進制的基數(shù)為8，它有8個數(shù)符：0，1，2，…，6，7。逢八進一，八進制數(shù)各位的權(quán)是以8為底的冪。書寫時數(shù)字用括號擴起來，再加上下標8。4.十六進制(HexadecimalSystem)十六進制的基數(shù)為16，它有16個數(shù)符：0，1，2，…，8，9,A,B,C,D,E,F。逢十六進一，十六進制數(shù)各位的權(quán)是以16為底的冪。書寫時數(shù)字用括號擴起來，再加上下標16。遵循每個數(shù)符只能用一個字符表示的原則，在十六進制中對值大于9的6個數(shù)(即10～15)分別借用A～F等6個字母來表示。電子發(fā)燒友電子技術(shù)論壇1.4.2不同數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換1.二進制轉(zhuǎn)化成十進制

方法：按位權(quán)展開，計算多項式之和。

2.十進制轉(zhuǎn)化成二進制整數(shù)部分：除以2取余數(shù)，直到商為0，余數(shù)從下到上排列。小數(shù)部分：乘以2取整數(shù)，直到純小數(shù)部分為0或達到一定精度，整數(shù)從上到下排列。說明：十進制小數(shù)轉(zhuǎn)化成2進制小數(shù)時，多數(shù)數(shù)無法使純小數(shù)部分為零，只能根據(jù)要求某一精度。電子發(fā)燒友電子技術(shù)論壇3.二進制數(shù)與八進制數(shù)的轉(zhuǎn)換三位二進制數(shù)，最小值為0，最大值為7，即：

000——0

001——1

100——4

010——2

101——5

110——6

011——3

111——7由此可見：每3位二進制數(shù)可代表1位8進制數(shù)。3位二進制數(shù)：最高位的1相當于4，次高位的1相當于2，最低位的1相當于1，4、2、1的關(guān)系可以很方便地實現(xiàn)2進制數(shù)與8進制數(shù)的轉(zhuǎn)換。以小數(shù)點為分界，整數(shù)部分：自右向左，位數(shù)不夠，在最左側(cè)補0；小數(shù)部分：自左向右，位數(shù)不夠，在最右側(cè)補0。注意：轉(zhuǎn)換計算中，小數(shù)部分最右側(cè)一定要補0。一位八進制相當于三位二進制電子發(fā)燒友電子技術(shù)論壇4.二進制數(shù)與十六進制數(shù)的轉(zhuǎn)換四位二進制數(shù)，最小值為0，最大值為15，即：0000—0

0100—4

1000—8

1100—C0001—1

0101—5

1001—9

1101—D0010—2

0110—6

1010—A

1110—E0011—3

0111—7

1011—B

1111—F由此可見：每4位二進制數(shù)可代表1位16進制數(shù)。4位二進制數(shù)：最高位的1相當于8，次高位的1相當于4，第三位的1相當于2，最低位的1相當于1。8、4、2、1的關(guān)系可以很方便地實現(xiàn)2進制數(shù)與16進制數(shù)的轉(zhuǎn)換。以小數(shù)點為分界，整數(shù)部分：自右向左，位數(shù)不夠，在最左側(cè)補0；小數(shù)部分：自左向右，位數(shù)不夠，在最右側(cè)補0。注意：轉(zhuǎn)換計算中，小數(shù)部分最右側(cè)一定要補0。一位十六進制相當于四位二進制電子發(fā)燒友電子技術(shù)論壇1.4.3計算機中字符的表示方法1.ASCII碼ASCII是被國際標準化組織所采用的計算機在相互通信時共同遵守的標準。ASCII有兩種：7位ASCII碼和8位ASCII碼，后者稱為擴充ASCII碼。ASCII碼共包含有27=128個不同的字符。其中前32個和最后一個為控制碼，是不可顯示或打印的。主要用于控制計算機某些外圍設(shè)備的工作特性和某些計算機軟件的運行情況。其余95個為可打印/顯示字符，它包括英文大小寫字母52個，0～9共10個數(shù)字，標點符號、運算符號和其他符號共33個。電子發(fā)燒友電子技術(shù)論壇2.漢字的編碼⑴漢字交換碼1981年我國政府頒布實施了GB2312-80《信息交換用漢字編碼字符集基本集》。該標準收入了6763個常用漢字(其中一級漢字3755個，按漢語拼音排序；二級漢字3008個，按偏旁部首排序)，以及英、俄、日文字母與其它符號682個，共計7445個符號。每個漢字或符號都用兩個字節(jié)表示。其中每個字節(jié)的編碼從20H～7EH，即十進值的33～126，這與ASCII碼中的可打印字符的取值范圍是相同的，都是94個。隨著Internet的發(fā)展，國家信息標準化委員會于2000年3月17日公布了GB18030-2000《信息技術(shù)、信息交換用漢字編碼字符集基本基的擴充》。該標準共收錄了27000多個漢字?？梢詽M足人們對信息處理的需要。電子發(fā)燒友電子技術(shù)論壇⑵漢字機內(nèi)碼利用字節(jié)的最高位區(qū)分某個碼值是代表漢字(最高位為1)或ASCII碼(最高位為0)。所以漢字的機內(nèi)碼可在國標碼的基礎(chǔ)上，把兩個字節(jié)的最高位一律由“0”改為“1”，也就是漢字機內(nèi)碼與國標碼的關(guān)系為：漢字機內(nèi)碼高位字節(jié)=國標區(qū)位碼高位字節(jié)+80H漢字機內(nèi)碼低位字節(jié)=國標區(qū)位碼低位字節(jié)+80H⑶漢字輸入碼在英文中其輸入碼與機內(nèi)碼是一致的，而漢字輸入碼是指直接從鍵盤輸入的各種漢字輸入法的編碼，如區(qū)位碼、拼音碼、五筆字型碼等，它與機內(nèi)碼是不同的。⑷漢字字形碼字形碼是在顯示和打印漢字時用到的。一般顯示用16×16點