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1958-1964年,逻辑元件采用晶体管,并出现了管理程序和COBOL、FORTRAN等高级编程语言。
3、集成电路计算机时代:
1964-1970年,逻辑元件采用中小规模的集成电路,出现了操作系统和诊断程序,高级语言更加另行,如BASIC、Pascal、APL等。
4、超大规模集成电路计算机时代:
1971年至今,逻辑元件采用超大规模集成电路做成的微处理器和其他集成电路芯片。
这一代计算机运行速度快,存储容量大,外部设备种类多,用户使用方便,操作系统和数据库技术得到了进一步的发展。
随着计算机技术与通信技术相结合,使计算机技术进入网络时代,多媒体技术的深入应用扩大了计算机的应用范围。
5、第五代(20世纪80年代以后)又称为智能计算机(IntelligentComputer)时代。
三、计算机的特点
计算机具有速度快、精度高、能记忆、会判断和自动化的特点。
四、计算机的分类
从功能上分,可将计算机分为通用计算机(GeneralPurposeComputer)和专用计算机(SpecialPurposeComputer)两大类。
按工作原理分,可将计算机分为数字计算机(DigitalComputer)、模拟计算机(AnalogComputer)和混合计算机(HybridComputer)三大类。
按性能和规模分,可将计算机可分为巨型机、大型机、中型机、小型机、微型机和单片机六大类。
他们的区别在于体积大小、复杂性、运算速度、数据存储容量、指令系统规模和机器价格等方面。
一般来说巨型计算机主要用于科学计算,其运算速度在几亿次每秒以上,存储容量大、结构复杂、价格昂贵。
微型机简称微机,又称个人电脑(Personalcomputer,简称PC机)它体积小、重量轻、发展迅速、功能强大,已成为现代社会必不可缺的基本工具,其应用领域已延伸到社会生活的各个方面。
微机一般分为台式电脑和笔记本电脑两类
五、计算机的应用领域
计算机的应用已渗透到社会的各个领域,正在改变着人们的工作、学习和生活的方式,推动着社会的发展。
归纳起来可分为以下几个方面:
1、科学计算(数值计算)
科学计算也称数值计算。
计算机最开始是为解决科学研究和工程设计中遇到的大量数学问题的数值计算而研制的计算工具。
随着现代科学技术的进一步发展,数值计算在现代科学研究中的地位不断提高,在尖端科学领域中,显得尤为重要。
2、数据处理(信息处理)
在科学研究和工程技术中,会得到大量的原始数据,其中包括大量图片、文字、声音等信息处理就是对数据进行收集、分类、排序、存储、计算、传输、制表等操作。
目前计算机的信息处理应用已非常普遍,如人事管理、库存管理、财务管理、图书资料管理、商业数据交流、情报检索、经济管理等。
信息处理已成为当代计算机的主要任务。
是现代化管理的基础。
3、自动控制
自动控制是指通过计算机对某一过程进行自动操作,它不需人工干预,能按人预定的目标和预定的状态进行过程控制。
所谓过程控制是指对操作数据进行实时采集、检测、处理和判断,按最佳值进行调节的过程。
目前被广泛用于操作复杂的钢铁企业、石油化工业、医药工业等生产中。
使用计算机进行自动控制可大大提高控制的实时性和准确性,提高劳动效率、产品质量,降低成本,缩短生产周期。
4、计算机辅助设计和辅助教学
计算机辅助设计(简称CAD)是指利用CAD软件,自动或半自动地完成各类工程设计工作。
目前CAD技术已应用于飞机设计、船舶设计、建筑设计、机械设计、大规模集成电路设计等。
采用计算机辅助设计,可缩短设计时间,提高工作效率,节省人力、物力和财力,更重要的是提高了设计质量。
计算机辅助教学(ComputerAidedInstruction,简称CAI)是指用计算机来辅助完成教学计划或模拟某个实验过程。
计算机可按不同要求,分别提供所需教材内容,还可以个别教学,及时指出该学生在学习中出现的错误,根据计算机对该生的测试成绩决定该生的学习从一个阶段进入另一个阶段。
CAI不仅能减轻教师的负担,还能激发学生的学习兴趣,提高教学质量,为培养现代化高质量人才提供了有效方法。
5、人工智能方面的研究和应用
人工智能(ArtificialIntelligence,简称AI)。
人工智能是指计算机模拟人类某些智力行为的理论、技术和应用。
人工智能是计算机应用的一个新的领域,这方面的研究和应用正处于发展阶段,在医疗诊断、定理证明、语言翻译、机器人等方面,已有了显著的成效。
6、多媒体技术应用
随着电子技术特别是通信和计算机技术的发展,人们已经有能力把文本、音频、视频、动画、图形和图像等各种媒体综合起来,构成一种全新的概念—“多媒体”(Multimedia)。
在医疗、教育、商业、银行、保险、行政管理、军事、工业、广播和出版等领域中,多媒体的应用发展很快。
随着网络技术的发展,计算机的应用进一步深入到社会的各行各业,通过高速信息网实现数据与信息的查询、高速通信服务(电子邮件、电视电话、电视会议、文档传输)、电子教育、电子娱乐、电子购物(通过网络选看商品、办理购物手续、质量投诉等)、远程医疗和会诊、交通信息管理等。
计算机的应用将推动信息社会更快地向前发展。
六、计算机的发展趋势
计算机正向4个方向发展:
巨型化、微型化、网络化、智能化。
第二节计算机中信息表示
计算机的基本功能是对数据进行运算和加工处理。
计算机中的数据有两类:
一类是数值数据,另一类是非数值数据。
无论是数值数据还是非数值数据,在计算机中都是用二进制代码表示。
一、数制
数制是指计数的方法。
在计算机中常用的数制有:
十进制、二进制、八进制、十六进制。
1、十进制数(Decimalnumber)
十进制数的数值部分是用10个不同的数字符号“0、1、2、3、4、5、6、7、8、9”来表示,我们把这些数字叫做数码。
十进制进位原则是“逢十进一”。
2、二进制数(Binarynumber)
二进制数的数值部分是用2个不同的数字符号“0、1”,它的进位规则是:
“逢二进一”。
3、八进制数(Octalnumber)
八进制数的数值部分是用8个不同的数字符号“0、1、2、3、4、5、6、7”,它的进位规则是:
“逢八进一”。
4、十六进制数(Hexadecimalnumber)
十六进制数的数值部分是用16个不同的数字符号“0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F”,它的进位规则是:
“逢十六进一”。
注意:
十进制数用后缀D表示或无后缀;
二进制数用后缀B表示;
八进制数用后缀O表示;
十六进制数用后缀H表示。
二、八、十六进制之间的转换:
四位二进制表示一位十六进制数,三位二进制表示一位八进制数。
为什么计算机中采用二进制表示呢?
二进制数与其他数制比较具有以下四个特点:
(1)数的状态简单:
二进制数只有两个状态0和1,可以用具有两个稳态的元件表示。
比如:
晶体管的导通与截止、电位的高与低、脉冲的有和无等,均可分别用来表示1和0。
这种简单的状态工作可靠,看干扰能力强。
(2)运算规则简单:
二进制运算规则极为简单,使得在计算机中实现二进制运算的线路大大简化。
(3)可以节省设备:
如果采用十进制表示0-9之间的数,需要1位,这1位需要10个设备状态,而采用二进制表示0-9之间的数,需要4位,每位只需要2个设备状态,总共需要8个设备状态,可表示16个数字0-16。
(4)便于机器结构的简化
可以选用逻辑代数这一数学工具,对计算机逻辑线路进行分析和综合,便于机器结构的简化。
各种进制数的对应表
10进制
16进制
8进制
2进制
0000
8
10
1000
1
0001
9
11
1001
2
0010
A
12
1010
3
0011
B
13
1011
4
0100
C
14
1100
5
0101
D
15
1101
6
0110
E
16
1110
7
0111
F
17
1111
二、数制之间的转换
1、二进制数与十进制数之间的转换
(1)二进制转换为十进制数:
可以采用按“权”展开相加即可。
(2)十进制数转换为二进制数:
分为整数和小数两个部分。
整数部分采用除以2取余法;
小数部分采用乘以2取整法。
2、八进制数与十进制数制之间的转换
(1)八进制转换为十进制数:
(2)十进制数转换为八进制数:
整数部分采用除以8取余法;
小数部分采用乘以8取整法。
3、十六进制数与十进制数制之间的转换
(1)十六进制转换为十进制数:
(2)十进制数转换为十六进制数:
整数部分采用除以16取余法;
小数部分采用乘以16取整法。
三、二进制数的运算规则
(1)加法运算:
0+0=00+1=11+0=11+1=0(向相邻高位进位1)
(2)减法运算:
0-0=00-1=1(向相邻高位借位1)1-0=11-1=0
(3)乘法运算:
0×
0=00×
1=01×
0=01×
1=1
(4)除法运算:
除法是乘法的逆运算。
四、计算机中数的定点与浮点表示
1、定点表示法
定点表示法就是将小数点的位置固定不变,隐含约定在数值的某个位置上的表示方法。
(定点整数和定点小数)
2、浮点表示法
浮点表示法就是,小数点的位置不是固定不变的,而是浮动的。
浮点数分为阶码和尾数两个部分,形式为:
PfPSfS
阶码符号阶码尾数符号尾数
字长为8,阶码用2位,尾数用4位,阶码符号和尾数符号各用1位,则用二进制数N=2+11×
1011,在浮点机器中德表示形式为:
01101011
3、定点表示和浮点表示的比较:
(1)用相同的字长表示二进制数,浮点数表示的范围比定点数表示的范围大。
在32位机器中,定点数表示范围为+(2+11-1)到-(2+11-1),浮点表示的范围为+2127×
(223-1)到-2127×
(223-1)。
(2)浮点数比定点数运算规则复杂。
五、原码、补码和反码
1、机器数和真值
数的正负用+和-号表示,在计算机中,正数用0表示,负数用1表示。
通常把符号数字化了的数称为机器数,而把原来带有正负号的数称为真值。
机器数通常用3种表示方法:
原码、补码和反码。
2、原码
符号位为0表示正数,符号位为1表示负数,其余各位表示尾数本身,这种表示方法称为原码。
原码的特点:
(1)原码的符号位后面的代码为真值的绝对值。
(2)+0的原码为00000000,-0的原码为10000000(8位)
(3)正数的原码等于它本身。
[X]原=X
(4)原码的表示范围(8位)为:
+127到-127。
3、补码
补码表示法,可以把负数转换为正数,把减法运算转换为加法运算。
(1)正数的补码等于它的本身。
(2)当X为负数是其补码为:
[X]补=28+X。
(3)+0和-0的补码均为00000000(8位)
(4)补码的表示范围为:
-128到+127。
4、反码
(1)对于正数砝码等于原码和补码
(2)负数的反码,除符号位外,其余均相反1变为0,0变为1。
(3)+0的反码为000000,-0的反码为11111111。
(4)反码的表示范围为:
+127至-127。
小结:
(1)正数的原码、补码、反码相同。
(2)无论原码、补码、反码,负数的符号位用1表示,正数的符号位用0表示。
(3)负数的原码、补码、反码,只有原码除符号位外,其余部分为数值部分,补码和反码均不是数值部分。
(4)利用原码的符号位不动,其后各位分别求反,可求出反码,反码在最后低位+1可求得其补码,但不适用于字长范围的最小负数。
(5)负数的补码再求补码,可得其原码,原码的数值部分再加上负号,即为负数补码的真值。
(6)当X<
0时,[X]补=模+X,对表示范围内的数均适用。
第三节常用编码
计算机中不仅能够对数值数据进行处理,还能够对文本和其他非数值数据信息进行处理。
非数值数据表现为信息的编码方式。
1、二-十进制码BCD码
在数字系统中,各种数据要转换为二进制代码才能进行处理,而人们习惯于使用十进制数,所以在数字系统的输入输出中仍采用十进制数,这样就产生了用四位二进制数表示一位十进制数的方法,这种用于表示十进制数的二进制代码称为二-十进制代码(BinaryCodedDecimal),简称为BCD码。
它具有二进制数的形式以满足数字系统的要求,又具有十进制的特点
2、ASCII码
ASCII是英文AmericanStandardCodeforInformationInterchange的缩写,ASCII码是目前计算机最通用的编码标准,是美国信息交换标准委员会制定的7位编码。
ASCII码中,第0~32号及第127号是控制字符,常用的有LF(换行)、CR(回车);
第33~126号是字符,其中第48~57号为0~9十个阿拉伯数字;
65~90号为26个大写英文字母,97~122号为26个小写英文字母,其余的是一些标点符号、运算符号等。
3、逻辑数据
逻辑数据是用1位二进制数据来表示的,0和1,表示逻辑“真”和“假”、“成立”与“不成立”、“是”和“否”两种状态。
4、汉字编码
为了能够直接使用西文标准键盘把汉字输入到计算机中,就必须位汉字设计相应输入编码的方法。
目前采用的方法主要有以下三类:
(1)汉字输入编码:
●数字编码:
直接利用一串数字表示一个汉字,国标码、区位码、机内码属于这一类。
这种编码的优点是无重码,只需数字键盘即可输入,缺点是代码难以记忆。
●拼音码:
是以汉语拼音为基础的输入方法。
凡掌握汉语拼音的人,不需训练和记忆,即可使用。
但汉字同音字太多,输入重码率很高,当遇到同音汉字时,屏幕显示若干同音汉字,再输入一个序号,选定一个汉字,送到计算机,这样就影响了输入速度,所以输入速度慢是拼音码的主要缺点。
不过现在出现了多种具有记忆功能的智能拼音输入法,比如“搜狗拼音输入法”。
内容详见附件。
●字形编码:
是用汉字的形状来进行的编码。
汉字总数虽多,但是由一笔一画组成的,全部汉字的部件和笔画是有限的。
因此,把汉字的笔画部件用字母活数字进行编码,按笔画的顺序依次输入,就能表示一个汉字,其中“五笔字型”编码就是最有影响的一种字形编码方法。
(2)汉字内码:
汉字机内码是用于汉字信息的存储、交换、检索等操作的信息代码,一般采用2字节表示一个汉字。
例如:
英文字母的机内代码是7的ASCII码,当用1字节表示时,最高位为0.为了与英文字母能相互区别,汉字机内代码中两个字节的最高位均规定位1。
(3)汉字字模码:
字模码是用点阵表示的汉字字形代码,它是汉字的输出形式。
为了将汉字的字形显示输出,汉字信息处理系统还需要配有汉字字模库,也称为字形库,汉字字模就是用0和1表示汉字的字形,将汉字放入n行n列的正方形内,该正方形共有n2个小方格,每个小方格用1位二进制数表示,凡是笔画经过的方格值为1,未经过的值为0。
汉字点阵模有16×
16点、24×
24点、32×
32点、48×
48点几种,每个汉字字模分别需要32=72、128、288字节存放,显然点数越多,输出的汉字越美观。
附件:
搜狗拼音输入法的特点:
(1)超强的网络词库:
搜狗拼音输入法是采用了搜索引擎技术的新一代的输入法。
其采用的网络词库与传统词库相比有了质的飞跃。
传统的词库封闭的、静态的,而搜狗的词库是开发的、动态的。
传统的词库只能收集到人民群众语言的一小部分,而搜狗拼音输入法的词库能够涵盖几乎所有的类别。
通过采用搜索引擎的热词新词发现程序,源源不断的发现几乎所有类别的常用词,并且及时更新到词库里面。
无论是最新的歌手、电视剧、电影名、游戏名,还是球星、软件名、动漫、歌曲、电视节目,甚至日本女优,搜狗输入法都能够流利打出。
你可以试试:
“李宇春”,“郭德纲”,“张靓颖”,以及近期很火的“黄健翔”。
(2)最佳的网络词频:
通过搜索引擎的超大网页快照库,搜狗输入法有了最佳的词频分析的基础。
通过分析包含了新闻、论坛网文、各类专题文章的超过1000亿字的文字资料(去重之后的正文资料),搜狗输入法的词频能够保证最佳,即使是鲜活生动的口头语,搜狗输入法也能保证词序最佳。
基于搜索引擎的超大网页快照库,搜狗输入法的词频分析语料规模是传统输入法的1000倍以上,因此保证了搜狗输入法在词频上更上一层楼。
(3)智能组词技术:
采用了智能组词技术,保证首选词准确率优于其他输入法,对于很多较长的词,或者常用语,口头语,即使词库里没有这些词,搜狗输入法也可以自动拼出来。
(4)便利的全拼简拼混合输入:
搜狗拼音输入法是基于声母和声母首字母的混合式简拼,更加高效且不易出错。
例如如果你输入传统的声母简拼,只能输入“zhshjsh”,而搜狗输入“zsjs”能很快得到你想要的词。
即使用“zhishijs”、“zhsjs”、“zsjsh”、“zsjings”都能够随心所欲的输出。
(5)兼容多种输入法的习惯:
搜狗拼音输入法以开放的态度吸取用户的所有来信、建议、评论,我们吸取了大量的用户反馈意见,已经兼容和正在兼容多种输入法的键盘设置、细节习惯、双拼方案等。
用户可以通过设置属性菜单来修改。
(6)人性化的细节设置:
搜狗输入法追求易用性上的突破。
搜狗输入法在很多细微的地方为用户提供了便利。
例如,对于有歧义的音节,fangan有两种可能:
方案、反感。
搜狗输入法都能够显示,用户输入时不用加分隔符即可输入。
(7)自动升级功能:
第一款可以自动升级的输入法,升级程序使您不用下载即可用到最新版,同时升级最新的词库,网络的新词热词及时的反映的你的输入法里!
第四节计算机系统组成
一台完整的计算机应包括包括两大部分:
硬件部分和软件部分。
计算机的硬件(Hardware)是指计算机中的电子线路和物理装置。
它们是看得见、摸得着的实际物理设备,采用集成电路芯片、印刷线路板、接插件、电子元件和导线等,装配成计算机的CPU、存储器及外部设备等。
它们组成了计算机的硬件系统,是计算机的物质基础。
计算机有巨型、大型、中型、小型、微型之分,每种规格的计算机又有很多种机型和型号,它们在硬件配置上差别很大,但是绝大多数都是根据冯·
诺依曼计算机体系结构来设计的。
一、计算机的硬件系统
计算机硬件(Hardware)是指那些由电子元器件和机械装置组成的“硬”设备,如键盘、显示器、主板等,它们是计算机能够工作的物质基础。
计算机软件(Software)是指能在硬件设备上运行的各种程序、数据和有关的技术资料,如Windows操作系统、数据库管理系统等。
在计算机系统中,硬件和软件相互支持、协同工作。
没有软件的计算机硬件系统,根本就无法工作;
没有完整的硬件系统或硬件的性能不够,软件夜发挥不了良好的作用。
计算机硬件系统至少包含五个基本部分:
运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。
运算器和控制器构成计算机的中央处理器(CentralProcessingUnit,简称CPU),中央处理器与内存储器构成计算机的主机,其他外存储器、输入输出设备统称外部设备。
1、运算器:
运算器(arithmeticunit)又称算术逻辑单元ALU,用来
进行加、减、乘、除等算术运算和“与”、“或”、“非”、等逻辑运算。
2、控制器:
是计算机的指挥中心,计算机的各部在它的指挥下协调工作。
控制器通过执行程序使计算机完成规定的处理任务。
3、存储器:
存储器是计算机的记忆部件,用来存放数据、程序和计算结果。
存储器分内存存储器和外存存储器两类。
内存储器简称内存,又叫做主存储器或简称主存。
内存容量小,速度快,它是计算机运算过程中主要使用的存储器,成为计算机主机的一个部分。
内存包括只读存储器和随机存储器两部分。
ROM(Readonlymemory)中存放着计算机运行必需的程序,关机后不会消失。
RAM(ReadAccessMemory)提供系统程序和用户程序的运行空间,关机后内容消失。
外存储器简称外存,也叫辅助存储器。
外存容量大、价格低、存取速度慢,用于存放暂时不用的程序和数据。
常见的有软盘、硬盘、光盘、U盘等。
4、输入设备:
输入设备(InputEquipment)用于向计算机输入程序和数据,它将数据从人类习惯的形式转换成计算机的内部二进制代码放于内存中。
常见的输入设备有键盘、鼠标、扫描仪等。
5、输出设备:
输出设备(OutputEquipment)是将计算机处理结果从内存中输出,将计算机内的二进制代码形式的数据转换成人类习惯的文字、图形和声音等形式。
常见的输出设备有显示器、打印机、绘图仪等。
电脑的硬件系统主要由主机和外部设备组成。
主机是一个笼统的概念,由CPU、主板、内存条、硬盘、显卡、声卡、网卡等一系列电脑内部硬件组成,是电脑运行各种程序的核心部件。
1、CPU:
是中央处理器(CentralProcessingUnit)的英文缩写,它由运算器和控制器组成,是计算机的核心部件,主要负责计算机指令的执行、数学与逻辑运算、数据的存储与传送,以及所有输入与输出的控制。
计算机中90%以上的数据信息处理都是由CPU来完成的,它的运算速度的快慢直接影响着整台计算机的运行速度。
2、主板:
主板是计算机的最主要的电路板,上面
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