计算机基础知识.docx
- 文档编号:10030250
- 上传时间:2023-02-08
- 格式:DOCX
- 页数:60
- 大小:2.48MB
计算机基础知识.docx
《计算机基础知识.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《计算机基础知识.docx(60页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
计算机基础知识
南京信息职业技术学院
2010-2011学年第一学期
Word排版拓展课
排版作业
姓名:
孙威
学号:
20911P29
分院:
机电学院
联系方式:
指导老师:
排版说明
本篇长文档的编辑修改全部由本人独立完成,若不幸出现了雷同作业,则纯属万分之一的巧合。
以下是本篇文档的一些字体、段落的编辑设置说明:
纸张大小:
A4、页边距:
上下2.3cm左2.2cm右1.76cm
每行46字符,每页46行。
一级标题:
一号、加粗、2倍行距、居中、段前17磅段后16.5磅、与下段同页、段中不分页。
二级标题:
二号、加粗、2倍行距、居中、段前13磅段后13磅、与下段同页、段中不分页。
三级标题:
三号、加粗、1.5倍行距、居中、段前13磅段后13磅、与下段同页、段中不分页。
四级标题:
四号、加粗、单倍行距、居中、段前14磅段后14.5磅、与下段同页、段中不分页。
五级标题:
五号、加粗、最小值行距、居中、段前14磅段后14.5磅、与下段同页、段中不分页。
偶数页页眉:
计算机基础知识
奇数页页眉:
每章的二级标题
计算机基础知识
计算机是20世纪最伟大的科学技术发明之一,是新技术革命的一支主力,也是推动社会向现代化迈进的活跃因素,对人类社会的生产、生活和学习产生了极其深刻的影响,是信息化社会的重要技术基础。
通过本文的学习,应该达到以下目标:
I.了解计算机的发展与应用;
II.理解计算机中数据的表示方法;
III.熟悉计算机的基本组成;
IV.了解常用的微型计算机设备;
目录
1计算机的发展与应用-1-
1.1计算机的诞生与发展-1-
1.2计算机特点与应用-3-
2计算机中信息的表示-6-
2.1信息与数据-6-
2.2进制及转换-7-
2.3计算机中数的表示-10-
2.4计算机中字符编码-13-
3计算机的基本组成-17-
3.1计算机系统组成-17-
3.2硬件部件及功能-18-
3.3计算机软件-19-
3.4计算机的基本性能指标-21-
4微型计算机常用部件-22-
4.1主机部件-22-
4.2外存储设备-29-
4.3输入输出设备-31-
21计算机的发展与应用
电子计算机问世以来,计算机科学技术已成为当今社会发展最快的一门学科,尤其是微型计算机的诞生和计算机网络技术的应用,使计算机的应用渗透到社会的各个领域,有力地推动了信息社会的发展。
1.1计算机的诞生与发展
1946年,世界上第一台电子数字式计算机诞生于美国宾夕法尼亚大学,取名为“电子数字积分计算机(ElectronicNumericalIntegratorandCalculator)”,简称ENIAC,见图片1.11。
图片11ENIAC计算机
ENIAC计算机共使用了18000多个电子管和1500多个继电器,占地170m2,重30吨,耗电150千瓦,每秒钟可以执行5000次加法运算。
它虽然庞大笨重,但它的诞生,标志着人类文明的一次飞跃。
在ENIAC的研制过程中,美籍匈牙利科学家冯·诺依曼提出了将指令数据都存储起来,由程序控制计算机自动运行的观点,成为现代计算机发展的基石,被称为冯·诺依曼原理。
简单地说电子计算机与以往其他各种计算机工具最大的不同在于能够在程序的控制下自动地完成各种任务。
1发展历程
电子计算机发展到现在已经60多年,在这60多年里计算机有了质的飞跃。
人们依据计算机主机所使用的主电子元器件,把计算机的历史划分为四代,见图表1,每一代的计算机在技术上都是一次新的突破。
图表1计算机发展历程
代次
起止年份
所用电子元器件
内存储器
外存储器
软件
应用领域
第一代
1946—1957
电子管
汞延迟线或磁鼓
穿孔卡片、纸带
机器语言,后期使用汇编语言
国防及高科技
第二代
1958—1964
晶体管
磁芯存储器
磁带或磁盘
出现了Fortran、Cobol等高级语言
工程设计、数据处理
第三代
1965—1971
中、小规模集成电路
半导体存储器
磁带、磁盘
管理程序发展成为操作系统,采用了微程序控制技术,高级语言更加流行
工业控制、数据处理
第四代
1971至今
大规模、超大规模集成电路
半导体存储器
磁带、硬盘、闪存盘、光盘等
操作系统更加完善,在语音、图像处理、多媒体技术、网络、人工智能等方面飞速发展
工业、数据处理、生活等各方面
2计算机分类
自从计算机诞生以来,其强大的功能使得它被应用于各种社会领域,也是因为各种应用的需要,计算机被设计成不同功能、不同形状的许多种类,大到体积庞大功能强劲的巨型机,小到被嵌入在其他电子产品中的微控制器。
按照计算机的应用范围可以将其分为通用计算机和专用计算机。
一般所见到的都是通用计算机。
专用计算机是为工业控制、军事、航天等领域专门设计的计算机。
按照计算机的综合性能指标(运算速度、存储容量、输入输出能力、规模大小、软件配置),国际上流行的分类方法,将计算机分为巨型机、大型机、小型机、微型机等。
(1)巨型机
巨型机有极高的速度、超大的容量。
用于国防尖端技术、空间技术、大范围长期性天气预报、石油勘探等方面。
这类机器的运算速度可达每秒千亿次。
这类计算机在技术上朝两个方向发展,一是开发高性能器件,特别是缩短时钟周期,提高单机性能;一是采用多处理器结构,构成超并行计算机。
通常由100台以上的处理器组成超并行巨型计算机系统,它们同时解算一个课题,达到高速运算的目的。
(2)大型机
大型机具有超强的综合处理能力和极大的性能覆盖面。
一台大型机中可以使用几十台微机或微机芯片,用以完成特定的操作。
可同时支持上万个用户,支持几十个大型数据库。
大型机主要应用在政府部门、银行、大公司、大企业等。
(3)小型机
小型机的规模小、结构简单、设计试制周期短,便于及时采用先进工艺技术,软件开发成本低,易于操作维护。
小型机广泛应用于工业自动控制、大型分析仪器、测量设备、企业管理、大学和科研机构等,也可以作为大型与巨型计算机系统的辅助计算机。
(4)微型机
微型计算机以其体积小、耗电省、性能可靠、结构紧凑、使用灵活、价格便宜等特点,在近10年内得到了迅速的发展。
平均每2~3个月就有新产品出现,1~2年产品就更新换代一次。
平均每两年芯片的集成度可提高一倍,性能提高一倍,价格降低一半。
目前,微型机已经广泛应用于办公自动化、数据库管理、图像识别、语音识别、专家系统,多媒体技术等领域,并且已成为家庭的一种常用电器。
3发展趋势
未来的计算机将朝巨型化、微型化、网络化与智能化的方向发展。
所谓巨型化,是指运算速度更快、存储容量更大和功能更强。
巨型机的运算速度可达每秒百亿次、千亿次甚至更高,其海量存储能力可以轻而易举地存储一个大型图书馆的全部信息。
巨型机的研制水平、生产能力及应用程度,已成为衡量一个国家经济实力与科技水平的重要标志。
微型化是指计算机更加小巧灵便、价廉物美、软件丰富,功能更强。
随着超大规模集成电路的进一步发展,膝上型、书本型、笔记本型、掌上型,手表型等微型化个人电脑将不断涌现,越来越受到人们的欢迎和青睐。
网络化是指将不同地方、不同区域、不同种类的计算机连接起来,实现信息共享,使人们更加方便地进行信息交流。
现代计算机的应用已离不开计算机网络,先进的网络技术的应用,已引发了信息产业的又一次革命。
智能化是建立在现代科学基础上综合性很强的边缘学科。
它是让计算机来模仿人的感觉、行为、思维过程,使计算机不仅具有计算、加工、处理等能力,还能够像人一样“看”、“说”、“听”、“想”和“做”,具有思维与逻辑推理、学习与证明的能力。
未来的智能型计算机将会代替甚至超越人类某些方面的脑力劳动。
目前,新一代计算机正处在设想和研制阶段。
新一代计算机是把信息采集、存储处理、通信和人工智能结合在一起的计算机系统,也就是说新一代计算机由处理数据信息为主转向处理知识信息为主,如获取知识、表达知识、存储知识及应用知识等,并有推理、联想和学习(如理解能力、适应能力、思维能力等)等人工智能方面的能力,能帮助人类开拓未知的领域和获取新的知识。
在不久的将来,光速计算机、超导计算机以及人工智能计算机将问世。
1.2计算机特点与应用
1计算机的特点
计算机发明之初是为了解决计算问题,但是今天的计算机已应用于各个领域。
和过去的计算工具相比,计算机主要有以下特点:
(1)计算机具有自动控制能力
计算机的每一步操作都是由程序控制的。
由于可以把程序存储在计算机的存储器中,所以对数据的处理,可以事先编好程序,基本上不需要人工干预就可完成预定的处理任务。
计算机能够自动连续的工作正是其和其他计算工具的主要区别之一。
(2)计算机具有一定的逻辑判断能力
计算机除了可以做普通计算工具所做的算术运算外,还具有逻辑运算功能,因此,计算机不仅可以用于科学计算,还可用于工业控制、数据处理、人工智能、辅助设计、通讯等领域。
(3)计算机具有高速运算能力
计算机的核心部件是由集成电路构成的,每秒钟可运算几十万次到几十亿甚至几百亿次。
计算机的高速运算这一特点,使得以前根本无法完成的计算问题,现在有可能完成。
(4)计算机具有超强的记忆能力
具有强大的存储信息能力是计算机的又一重要特点。
计算机的存储器,尤其是外存,可以存放大量的信息,如一张普通光盘的存储容量是640M,常用闪存盘的存储容量是4G左右。
计算机不仅能保存大量的文字、图像、声音等信息资料,还能对这些信息加以处理、分析和重新组合,以满足在各种应用中对这些信息的需求。
(5)计算机具有很高的计算精度
运算的精度主要取决于数据表示的有效位数,在计算机中和字长有关。
在许多科学计算和工程设计中,对精度的要求很高,一般的计算工具难以满足。
但使用计算机可以容易地实现百亿分之一以上的计算精度,对一些特殊应用还可以用软件的方法增加精度。
2计算机的应用
随着科技的进步,制造计算机的成本越来越低,计算机的应用领域也越来越广泛。
早期的计算机主要用于科学计算、信息处理和实时控制,目前计算机的应用深入到更加广泛的领域,如工业自动化、办公自动化和家庭自动化,还可应用于事务处理、管理信息系统、决策支持以及CAD/CAM等,随着Internet的广泛应用,计算机的应用领域将越来越广泛。
计算机的应用主要有以下几个方面:
(1)科学计算
计算机的本职工作就是计算,所以,科学计算是计算机应用的一个重要的领域。
我们知道,在科研、军事和工程设计中,存在着大量的数学计算问题。
这一问题的特点是用到的数据不太多,但计算过程复杂,计算工作量大。
如解高次代数方程组、含几百个未知数的线性方程组等。
人们已掌握了这类计算的方法,但由于计算时间长,工作量大,用以往的计算工具是难以胜任的,而利用计算机的强大计算功能,很容易地就可以解决了。
例如,天气预报就是一个典型的例子。
(2)数据处理
数据处理的主要功能是对数据进行收集、整理、计算、分析、传送、存储,并用文字、表格、图形的方式将其输出。
数据处理也称信息管理。
当今社会是一个信息化的社会,计算机用于信息化管理,为办公自动化、管理自动化和社会自动化创造了最有利的条件。
(3)自动控制
微机在工业控制方面,如钢铁、化工、电力、机械制造等领域的应用,大大促进了自动化技术的提高。
利用计算机进行控制,可以节省劳动力,减轻劳动强度,提高生产率;还可以节省生产资料,减少能源消耗,降低生产成本。
除工业控制外,计算机还可以用于实时控制、军事和科研。
(4)计算机辅助系统
计算机用于辅助设计、辅助制造、辅助测试、辅助教学等方面,统称为计算机辅助系统。
其中使用最广的主要有以下几个方面:
计算机辅助设计(CAD:
ComputerAidedDesign)是指利用计算机来帮助设计人员完成具体设计任务,提高设计工作的自动化程度。
CAD技术是近年来迅速发展的一个主要领域,广泛应用于机械、电子、建筑等行业的设计。
计算机辅助教学(CAI:
ComputerAssistedInstruction)是指利用计算机来实现教学功能。
随着多媒技术的成熟,计算机网络的兴起,远程教育逐渐由理论变为了现实。
计算机辅助教学软件也层出不穷,与传统教学模式相比,计算机辅助教学更能调动学生的积极性和主动性,教学内容有更多的针对性和灵活性,从而极大地提高了教学质量。
计算机辅助制造(CAM:
ComputerAidedManufacturing)是指利用计算机来进行生产的规划、管理和控制产品的制造。
把其和CAD相结合,可将原先设计和制造彼此相对分离的任务作为一个整体来实现。
(5)计算机通信
计算机技术和通信技术的结合,使计算机在通信技术领域得到广泛应用。
尤其是计算机网络的快速发展,国际互联网用户的迅速普及,已经使越来越多的人认识到计算机通信的重要性。
尤其是Internet网被称为第五大媒体,其信息之丰富、更新之快捷、通信之方便都是传统行业无法比拟的。
(6)人工智能
人工智能是探索计算机摸拟人的感觉、思维规律的理论与技术。
它是控制论、计算机科学、心理学等多种学科的综合产物。
机器人的大量出现是人工智能研究取得进展的标志。
人工智能研究应用领域包括:
模式识别、自然语言的理解与生成、自动定理证明、联想与思维的机理、数据智能检索、专家系统、自动程序设计等。
22计算机中信息的表示
本节主要学习计算机中信息的表示方法,学习二进制及相关几种进制的转换,了解计算机中数的表示方法,字符的表示方式。
2.1信息与数据
1计算机中的信息
信息是有一定意义的数据。
单纯的数据没有意义,只有对数据进行定义、排序、比较和分析等处理后,数据才有意义,这些经过处理的数据就是信息。
信息以数字、文字、图像、声音等多种形式呈现和传递。
与信息的产生、传输、识别、处理和应用等相关的技术称为信息技术。
计算机要处理信息,应将信息表示成具体的数据形式。
计算机中采用二进制数字系统,任何信息都必须转换成二进制数据计算机才能进行存储、运算和传输。
2为什么采用二进制数
在日常生活中,人们习惯了十进制的记数方法。
同时也使用其他一些的进制,如一打等于十二个(十二进制),一分钟等于六十秒(六十进制)等等。
在计算机中,采用二进制来表示信息。
其主要原因是:
(1)二进制运算规则简单
二进制只有0和1两个数字,算术运算规则简单,运算容易,由此可以简化计算机运算器的结构。
(2)二进制逻辑性强
二进制数0、1正好与逻辑运算中的“假”、“真”对应,可以以逻辑代数为基础在计算机中实现逻辑运算,使得逻辑代数成为计算机设计的数学基础。
(3)电路实现容易且简单可靠
利用电子器件两个不同的稳定状态,很容易在技术上表示二进制数:
如开关的断开与接通,晶体管的截止与导通,电平的高与低、电容的充放电、磁性的极向等等,这比十进制数中每一位要用十个不同稳定状态的元件来表示简单得多,实现起来也容易得多。
同时元件状态少,数字传输和处理也不容易出错,工作稳定可靠。
2.2进制及转换
1计算机有关的常用进制
日常生活中最常用的是十进制,计算机中采用的是二进制。
二进制表示数据所用的位数较多,为了方便书写和简化表示,计算机中还常用到八进制和十六进制。
(1)十进制
十进制有十个不同的数码符号,即0,1,2,……,9。
数码位于不同位置时所表示的值不一样,如345.6,读作三百四十五点六。
这里的百、十叫做权,平时所说的个、十、百、千、万、……就是各位的权值。
每位的数值由该位的数码乘以该位的权值,一个数的值是由各位的值求和而来。
如:
345.6=3×102+4×101+5×100+6×10–1
式中102、101、100、10–1即为权,而10称为基数。
当一位的值超过10时,应向前进位(即逢十进一)。
(2)二进制
二进制有两个数码0和1,基数为2,逢二进一。
如(1011010)2,其数值应为:
(1011010)2=1×26+0×25+1×24+1×23+0×22+1×21+0×20
=64+16+8+2
=(90)10
即二进制1011010表示成十进制时为90,它们的数值是相等的。
(3)八进制
八进制有八个数码0,1,2,……,7。
基数为8,逢八进一。
如:
(6374)8=6×83+3×82+7×81+4×80
(4)十六进制
十六进制有十六个数码,前十个用0~9表示,后六个用A,B,C,D,E,F六个字母表示。
十六进制的基数为16,逢十六进一。
如:
(3F2A)16=3×163+F×162+2×161+A×160
=3×163+15×162+2×161+10×160
为了区别不同进制的数,通常采用不同的后缀。
如用B表示二进制,Q表示八进制,H表示十六进制,而十进制用D做后缀,也可不用。
图表2给出了十进制、二进制、八进制、十六进制数之间的对应关系。
图表2四种进制对照表
十进制
二进制
八进制
十六进制
0
0B
0Q
0H
1
1B
1Q
1H
2
10B
2Q
2H
3
11B
3Q
3H
4
100B
4Q
4H
5
101B
5Q
5H
6
110B
6Q
6H
7
111B
7Q
7H
8
1000B
10Q
8H
9
1001B
11Q
9H
10
1010B
12Q
AH
11
1011B
13Q
BH
12
1100B
14Q
CH
13
1101B
15Q
DH
14
1110B
16Q
EH
15
1111B
17Q
FH
16
10000B
20Q
10H
一个数可以采用不同的进制表示,虽然表示的形式不一样,但所表示的值是相等的。
如:
467D=111010011B=723Q=1D3H
数的不同进制表示形式之间是可以互相转化的。
2进制转换
(1)其他进制数转换为十进制数
其他进制数转换为十进制数的方法非常简单,只要按各进制相应的权值展开来计算即可。
如:
1101110B=1×26+1×25+0×24+1×23+1×22+1×21+0×20
=64+32+0+8+4+2+0
=110D
156Q=1×82+5×81+6×80
=64+40+6
=110D
6EH=6×161+14×160
=96+14
=110D
(2)十进制数转换为其他进制数
十进制数转换为其他进制数时,需要将整数部分和小数部分分别转换。
1整数部分转换。
十进制数转换为二进制数,采用“除2取余”法,即用2不断地去除要转换的十进制数,直到商为0时为止。
各次除后所得的余数,以最后所得余数为最高位,最先所得余数为最低位的顺序排列,即为相应的二进制数。
如将217D转换成二进制数:
2
217
1
低位
2
108
0
2
54
0
2
27
1
2
13
1
2
6
0
2
3
1
2
1
1
高位
0
即217D=11011001B。
同样十进制整数转换为八进制数、十六进制数时,可采用“除8取余”和“除16取余”的方法。
②小数部分转换。
十进制小数转换为二进制小数,采用“乘2取整”法。
即用2不断地去乘要转换的十进制小数部分,直到满足精度或小数部分等于0为止。
各次所得乘积的整数部分,以最先所得整数为最高位,最后所得整数为最低位的顺序排列,即为相应的二进制数。
如将0.375D转换二进制数:
×
0.375
2
×
0.750
2
0
高位
×
1.500
2
1
1.000
1
低位
即0.375D=0.011B。
十进制小数转换为八进制和十六进制小数时,同理可以采用“乘8取整”和“乘16取整”法。
(3)二进制数与八进制数、十六进制数之间的互换
由于23=8,24=16,即三位二进制数位对应一位八进制数位,四位二进制数位对应一位十六进制数位,所以二进制数与八进制数、十六进制数之间的互换非常简单。
二进制数转换为八进制数时,以小数点为界,分别向左右两边每三位一组(不足可补零)对应地转换为八进制数相应数码。
二进制数转换为十六进制数时,也以小数点为界,分别向左右两边每四位一组对应地转换为十六进制数相应数码。
如1011010.10B转换成八进制数、十六进制数:
1011010.10B=001011010.100=132.4Q
1011010.10B=01011010.1000=5A.8H
即1011010.10B=132.4Q=5A.8H。
而八进制数、十六进制数转换为二进制数时,八进制数、十六进制数的每个数位只要对应展开成相应三位(四位)二进制数即可。
如:
376.54Q=011111110.101100=11111110.1011B
3F1.2EH=001111110001.00101110=1111110001.0010111B
【例题1】
将十进制数7465转换为十六进制数。
如果直接将7465除以16,运算过程较为复杂。
先将其转换为二进制,再利用数位对应关系转换为十六进制,则相对简单。
但转换为二进制时,“除2取余”的次数又太多。
这时,可以采用“十到八,八到二,二再到十六”的方法进行转换(除一次8相当于除三次2)。
十到八:
8
7465
1
8
933
5
8
116
4
8
14
6
8
1
1
0
即7465D=16451Q
八到二:
16451Q=001110100101001=1110100101001B
二到十六:
1110100101001B=0001110100101001=1D29H
即7465D=1D29H。
2.3计算机中数的表示
1机器数与真值
在计算机中,所有的数都表示为二进制数的形式。
受设备的限制,机器中只能用有限的位数来表示数据,所表示的数值有一定的有效范围。
为了表示数的正负,最高数位用来表示数的符号,其中“0”表示正号,“1”表示负号,称为符号位。
其余数位用来表示数值,称为尾数。
数位越长,表示数的范围越大。
例如,数+1011101与-1100110在机器中可表示为01011101与11100110。
这样,数的符号从表示的形式上看与数值合为一体,称为符号数码化,这种在机器中符号数码化的表示形式称为机器数,而数的本身称为真值。
2原码、反码和补码
数据的符号数码化后,为了便于在运算中处理符号位,机器数可以采用原码、反码或补码的表示形式。
(1)原码
将数的符号用0,1表示,其尾数部分与真值的数值部分相同,就是该数的原码。
例如X=+1100111B,因X>0,所以其原码[X]原=01100111B,又如X=-1100111B,因X<0,所以其原码[X]原=11100111B。
原码直观,与真值对应,转换方便。
对于真值为X的整数,原码可以定义为:
其中n为二进制数的位数。
n=8时,X=+1100111B,[X]原=01100111B;
X=-1100111B,[X]原=28-1-(-1100111B)=10000000B
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 计算机基础知识
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)