第1章計(jì)算機(jī)與社會(huì)信息化

課程性質(zhì)：計(jì)算機(jī)公共基礎(chǔ)課，必修了解計(jì)算機(jī)的組成及原理；了解操作系統(tǒng)的概念；了解和掌握計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫(kù)、程序設(shè)計(jì)、

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、多媒體和軟件的基本概念和相關(guān)技術(shù)；掌握計(jì)算機(jī)基本應(yīng)用技能。

任務(wù)目的

在專業(yè)中借鑒、引入計(jì)算機(jī)科學(xué)中的一些理念、技術(shù)和方法，解決專業(yè)問(wèn)題。認(rèn)識(shí)并處理計(jì)算機(jī)應(yīng)用中出現(xiàn)的問(wèn)題。拓展視野，為后續(xù)學(xué)習(xí)準(zhǔn)備必要知識(shí)?；緝?nèi)容

第一章計(jì)算機(jī)與社會(huì)信息化第六章算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)第二章微型計(jì)算機(jī)的組成及應(yīng)用第七章數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)基礎(chǔ)第三章操作系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)第四章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)第五章信息安全技術(shù)基礎(chǔ)

第八章多媒體技術(shù)基礎(chǔ)第九章VisualBasic程序設(shè)計(jì)入門第十章軟件設(shè)計(jì)基礎(chǔ)授課對(duì)象：

本科生課堂：

主教材，48

學(xué)時(shí)，16周實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)與自測(cè)，自學(xué)及實(shí)驗(yàn)（習(xí)題答案），計(jì)劃內(nèi)16

學(xué)時(shí)+課外30學(xué)時(shí)學(xué)分：

4考核形式：

平時(shí)15+實(shí)驗(yàn)15+無(wú)紙化考試70考試時(shí)間：

預(yù)計(jì)第17周授課教師：

宋長(zhǎng)龍，scl@第一章計(jì)算機(jī)與社會(huì)信息化5學(xué)時(shí)本章主要內(nèi)容計(jì)算機(jī)的發(fā)展計(jì)算機(jī)分類及應(yīng)用信息技術(shù)概述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)軟件分類計(jì)算的主要性能指標(biāo)數(shù)制及其轉(zhuǎn)換數(shù)值型數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)的算術(shù)與邏輯運(yùn)算文字信息編碼形式一種可以接受輸入、處理數(shù)據(jù)、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)、可編程并能產(chǎn)生輸出的一種電子裝置。計(jì)主要特點(diǎn)：計(jì)算精度高、處理速度快、存儲(chǔ)容量大、自動(dòng)化程度高、適用范圍廣和通用性強(qiáng)。算機(jī)2)1936年英科學(xué)家圖靈，首次提出邏輯機(jī)模型-圖靈機(jī)，譽(yù)為計(jì)算機(jī)之父。1.

計(jì)算機(jī)理論奠基人圖靈的主要貢獻(xiàn)建立圖靈機(jī)模型，奠定可計(jì)算理論基礎(chǔ)；提出圖靈測(cè)試，闡述機(jī)器智能概念。圖靈獎(jiǎng)，計(jì)算機(jī)最高獎(jiǎng)項(xiàng)，創(chuàng)于1966，每年由美計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)頒發(fā)。1)19世紀(jì)50年代，英數(shù)學(xué)家喬治·布爾創(chuàng)立邏輯代數(shù)，奠定電子計(jì)算機(jī)的理論基礎(chǔ)。1.1

計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷程被測(cè)對(duì)象有人和機(jī)器。測(cè)試人用一些裝置向被測(cè)試對(duì)象提問(wèn)，若測(cè)試人區(qū)分不出機(jī)器和人的回答，則機(jī)器通過(guò)了圖靈測(cè)試，即機(jī)器有智能。3)比爾·蓋茨，美國(guó)計(jì)算機(jī)商人、億萬(wàn)富豪，微軟創(chuàng)始人，世界首富。比世界最貧窮人口50%的財(cái)富還多。1955年10月28日生于美國(guó)上層家庭，出色的學(xué)生，極端個(gè)人主義者；曾斷言25歲成為億萬(wàn)富翁。70年代，參與設(shè)計(jì)BASIC語(yǔ)言。與夫人創(chuàng)辦了慈善基金會(huì)，為貧窮學(xué)生提供獎(jiǎng)學(xué)金，在艾滋病防治方面有很大貢獻(xiàn)。1946年2月誕生于美國(guó)賓州大學(xué)，電子數(shù)值積分計(jì)算機(jī)，ENIAC—ElectronicNumericalIntegratorAndCalculator）。2.

第一臺(tái)計(jì)算機(jī)的誕生5000次加法/秒體重28噸占地170m218800只電子管1500個(gè)繼電器功率150KW缺點(diǎn)：存儲(chǔ)容量很?。徊捎猛饨泳€路的方法設(shè)計(jì)程序。1948年8月，美籍匈牙利數(shù)學(xué)家馮·諾依曼提出EDVAC

(ElectronicDiscreteVariableAutomaticComputer，離散變量自動(dòng)電子計(jì)算機(jī))計(jì)算機(jī)基本體系結(jié)構(gòu)。3.馮·諾依曼計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)1)

硬件結(jié)構(gòu)：運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入和輸出設(shè)備。2)采用二進(jìn)制數(shù)：便于硬件實(shí)現(xiàn)，運(yùn)算規(guī)則簡(jiǎn)單。3)存儲(chǔ)程序控制：程序?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)計(jì)算。11010011001100001010011010104.計(jì)算機(jī)發(fā)展的4個(gè)階段一代：電子管計(jì)算機(jī)二代：晶體管計(jì)算機(jī)三代：中小規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)四代：大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)

1946～1958體積大;運(yùn)算速度：1萬(wàn)次；內(nèi)存容量：2KB；程序設(shè)計(jì)：機(jī)器語(yǔ)言。

1958～1964晶體管、磁芯存儲(chǔ)器，內(nèi)存容量可達(dá)32KB；運(yùn)算速度：數(shù)百萬(wàn)次；程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言：匯編、FORTRAN等。1971年至今大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器、磁盤、磁帶、光盤和微處理器。內(nèi)存容量可達(dá)GB級(jí)；運(yùn)算速度：億億次；軟件增加專家系統(tǒng)、面向?qū)ο箝_(kāi)發(fā)工具等。

1964～1970小規(guī)模集成電路、半導(dǎo)體、磁盤，內(nèi)存容量可達(dá)數(shù)百M(fèi)B；運(yùn)算速度：數(shù)億次；軟件：操作系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言、數(shù)據(jù)庫(kù)等。?

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)更加完善

×1.1.2計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)

一些簡(jiǎn)單的自動(dòng)裝置(如機(jī)械手)將得到廣泛應(yīng)用。它們用微電腦內(nèi)核，帶有“眼睛”(攝像機(jī))，甚至用自然語(yǔ)言與人類進(jìn)行交流，完成特定的使命。?

人工智能進(jìn)一步發(fā)展

計(jì)算機(jī)與通信網(wǎng)絡(luò)相互協(xié)調(diào)、相互補(bǔ)充，融于一體；世界范圍內(nèi)的高速寬帶網(wǎng)即將建成。

將由磁、光或DNA來(lái)制造，即所謂磁計(jì)算機(jī)、光子計(jì)算機(jī)、生物計(jì)算機(jī)和量子計(jì)算機(jī)。

?

未來(lái)新型計(jì)算機(jī)

采用磁場(chǎng)來(lái)控制晶體管,能使每平方厘米所容納的晶體管數(shù)量增加近千倍。磁計(jì)算機(jī)

利用光的高速和無(wú)干擾性，使用光學(xué)元件(光觸發(fā)器)構(gòu)成處理器。光子計(jì)算機(jī)

以生物工程技術(shù)產(chǎn)生的蛋白分子為主要原料，信息以波的形式傳輸；有巨大的存儲(chǔ)能力。

生物計(jì)算機(jī)

利用處于多現(xiàn)實(shí)態(tài)下的原子進(jìn)行運(yùn)算的計(jì)算機(jī)。

量子計(jì)算機(jī)

1.2.1計(jì)算機(jī)分類按運(yùn)算速度、字長(zhǎng)、存儲(chǔ)容量、軟件配置及用途等多項(xiàng)性能指標(biāo)分為：高性能、微型、工作站、服務(wù)器和嵌入式等計(jì)算機(jī)。

1)

高性能計(jì)算機(jī)指運(yùn)算速度最快、處理能力最強(qiáng)的計(jì)算機(jī)，稱為超級(jí)、巨型或大型計(jì)算機(jī)，目前運(yùn)算速度已達(dá)千萬(wàn)億次，如天河二號(hào)運(yùn)算速度為5.49億億次。1.2

計(jì)算機(jī)分類及應(yīng)用配有整數(shù)和浮點(diǎn)運(yùn)算部件，有很大的虛擬存儲(chǔ)空間、人機(jī)交互圖形接口和網(wǎng)絡(luò)通信接口，可多達(dá)20個(gè)CPU。比臺(tái)式微型計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)處理、圖形圖像處理和網(wǎng)絡(luò)連接能力更強(qiáng)。3)

工作站2)微型計(jì)算機(jī)發(fā)展速度較快，性能/價(jià)格比高，應(yīng)用廣泛。也稱個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC—PersonalComputer)。主頻已達(dá)數(shù)GHz，運(yùn)行速度數(shù)百億次，內(nèi)存容量數(shù)GB，硬盤容量TB級(jí)。有臺(tái)式、筆記本和掌上電腦等。用于網(wǎng)絡(luò)管理、運(yùn)行應(yīng)用程序、處理網(wǎng)絡(luò)工作站成員信息請(qǐng)求的高性能計(jì)算機(jī)。分為文件服務(wù)器、應(yīng)用程序服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器等。

4)

服務(wù)器服務(wù)器計(jì)算機(jī)作為一個(gè)部件嵌入到其他設(shè)備中，使其成為智能化和自動(dòng)化程度更高的設(shè)備。軟件固化到計(jì)算機(jī)內(nèi)部，用戶不可修改。

5)

嵌入式計(jì)算機(jī)目前計(jì)算機(jī)技術(shù)正朝著高性能、網(wǎng)絡(luò)化、智能化和微型化方向發(fā)展。應(yīng)用于軍事、醫(yī)療設(shè)備、汽車和家用電器中。1.2.2計(jì)算機(jī)的主要應(yīng)用

指信息收集、轉(zhuǎn)換、分類、統(tǒng)計(jì)、存儲(chǔ)和輸出等，從中篩選出有價(jià)值數(shù)據(jù)。也稱非數(shù)值計(jì)算，雖然數(shù)據(jù)量大，但計(jì)算方法簡(jiǎn)單。主要解決科學(xué)研究和工程中數(shù)值計(jì)算問(wèn)題。

1.

科學(xué)計(jì)算

2.

數(shù)據(jù)處理

即實(shí)時(shí)控制，利用計(jì)算機(jī)的高速和善判斷特點(diǎn)，實(shí)時(shí)采集和分析處理數(shù)據(jù)，計(jì)算和判斷，直接干預(yù)生產(chǎn)過(guò)程，校正偏差，進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制。3.過(guò)程控制如：aX2+X+C=0 求解。如：財(cái)務(wù)、人事檔案、學(xué)籍、銀行儲(chǔ)蓄等業(yè)務(wù)管理。如：車床、無(wú)人駕駛、衛(wèi)星、宇宙飛船等信息接收和控制。含計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)、計(jì)算機(jī)輔助制造(CAM)和計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)(CAI)等。4.計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)

1)CAD：以計(jì)算機(jī)為工具，對(duì)產(chǎn)品或工程進(jìn)行繪圖、分析和編寫技術(shù)文檔等。3)CAI：是借助課件系統(tǒng)完成教學(xué)的方法，課件系統(tǒng)是用專門語(yǔ)言或工具開(kāi)發(fā)的教學(xué)軟件。2)CAM：用計(jì)算機(jī)代替人控制和操作設(shè)備(如車床)進(jìn)行生產(chǎn)或加工產(chǎn)品(如零件)。輸入可能是產(chǎn)品工藝圖或控制開(kāi)關(guān)信號(hào)；輸出是設(shè)備的控制信號(hào)。將人腦演繹推理的思維過(guò)程、規(guī)則、策略和技巧等編成計(jì)算機(jī)程序；存儲(chǔ)一些公理和推理規(guī)則，計(jì)算機(jī)自動(dòng)解決問(wèn)題和推導(dǎo)結(jié)論。5.

人工智能1)

機(jī)器人：一種自動(dòng)化機(jī)器，具備某些與人或生物相似的智能，如感知、規(guī)劃、動(dòng)作和協(xié)同等能力。2)

專家系統(tǒng)：是模擬專家智能的軟件?？偨Y(jié)人的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)存入計(jì)算機(jī)，配上相應(yīng)軟件。3)

模式識(shí)別：重點(diǎn)研究圖形(含符號(hào)和圖像)識(shí)別和語(yǔ)言識(shí)別。如：疾病診斷、地礦勘探、股市行情分析等。如：指紋(面部)識(shí)別、聲音識(shí)別、導(dǎo)盲預(yù)警。用計(jì)算機(jī)及相關(guān)設(shè)備合成的世界。使人與現(xiàn)實(shí)或虛幻世界直接交互。應(yīng)用于工業(yè)、建筑設(shè)計(jì)，教育培訓(xùn)，文化娛樂(lè)，實(shí)戰(zhàn)演練等。計(jì)算機(jī)及輔助設(shè)備用通信線連接起來(lái)，配備網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，形成規(guī)模大、功能強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)資源共享及相互通信。6.信息高速公路

7.虛擬現(xiàn)實(shí)

集聲音、圖像和文字于一體，集電視、錄像、光盤存儲(chǔ)、電子印刷和計(jì)算機(jī)通信技術(shù)之大成，將計(jì)算機(jī)應(yīng)用引入無(wú)所不能的廣闊領(lǐng)域。8.

多媒體技術(shù)1.3信息技術(shù)概述信息：是社會(huì)賴以構(gòu)造和協(xié)調(diào)的紐帶，是合理配置、正確調(diào)度的依據(jù)。信息技術(shù)的核心：計(jì)算機(jī)、通信和控制技術(shù)。信息技術(shù)的基本內(nèi)容：采集、傳播、存儲(chǔ)、加工處理和利用。信息技術(shù)對(duì)社會(huì)的影響：影響經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展，是衡量社會(huì)進(jìn)步的重要標(biāo)志。信息技術(shù)對(duì)個(gè)人的影響：獲取、加工和應(yīng)用信息的能力是衡量人才素質(zhì)的一個(gè)重要指標(biāo)。時(shí)效性2.

信息的基本特征普遍性寄載性共享性可識(shí)別性可加工性

只要有事物存在或變化，就存在信息。

信息寄載于事物，不能獨(dú)立于事物之外

信息是一種資源，可為人類所共享。價(jià)值因時(shí)間或地點(diǎn)不同而發(fā)生變化。

通過(guò)眼、耳和鼻等直接或間接識(shí)別。

從中提煉出有價(jià)值的信息。客觀事物及其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的表征。1.

信息：1.3.1信息與數(shù)據(jù)

3.

數(shù)據(jù)：是信息的載體，信息的具體表示形式。包括數(shù)值、字符(如字母、漢字、標(biāo)點(diǎn)符號(hào)和運(yùn)算符等)、圖形、圖像和聲音等數(shù)據(jù)。在計(jì)算機(jī)內(nèi)，都用二進(jìn)制數(shù)表示。

數(shù)據(jù)處理：指數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、傳送、轉(zhuǎn)換、分類、排序、計(jì)算和輸出等操作。4.信息數(shù)字化：對(duì)事物的信息抽象、提取和規(guī)范化，成為計(jì)算機(jī)能處理的數(shù)據(jù)。如：3.14計(jì)算機(jī)ABC110100110011000010100110數(shù)據(jù)是信息的載體和表示形式，表達(dá)具體事物；信息是數(shù)據(jù)表達(dá)的內(nèi)涵或解釋，表達(dá)抽象事物。在很多場(chǎng)合，不區(qū)分信息與數(shù)據(jù)。5.

信息與數(shù)據(jù)的區(qū)別學(xué)生信息

學(xué)號(hào)姓名性別民族出生日期年級(jí)狀態(tài)21030102張曉偉男漢族1984年6月18日具體學(xué)生數(shù)據(jù)二年閑談聽(tīng)課高速度、網(wǎng)絡(luò)化多媒體化多學(xué)科結(jié)合智能化1.3.2現(xiàn)代信息技術(shù)

信息技術(shù)是利用信息科學(xué)原理和方法，研究產(chǎn)生、獲取、變換、傳輸、存儲(chǔ)、處理和利用信息的技術(shù)，又稱信息工程。×1.3.3

信息技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)1.3.4

信息化社會(huì)

是以信息活動(dòng)為社會(huì)發(fā)展的基本活動(dòng)。操作系統(tǒng)硬件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)外存儲(chǔ)器運(yùn)算器控制器應(yīng)用軟件內(nèi)存儲(chǔ)器輸出設(shè)備主機(jī)外設(shè)中央處理器(cpu)ROMRAM系統(tǒng)軟件輸入設(shè)備硬磁盤U盤光盤鍵盤鼠標(biāo)顯示器打印機(jī)繪圖儀編輯程序連接程序調(diào)試程序、故障檢查程序匯編程序編譯程序解釋程序掃描儀1.4

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成由硬件和軟件兩個(gè)子系統(tǒng)組成。

按電、磁、光和機(jī)械等原理構(gòu)造的各種物理部件，是物質(zhì)基礎(chǔ)(實(shí)體)。

為運(yùn)行、管理和維護(hù)計(jì)算機(jī)而編制的各種程序、數(shù)據(jù)和文檔的總稱，是對(duì)硬件性能的擴(kuò)充和完善。

數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用程序如：UNIX、Linux語(yǔ)言處理程序監(jiān)控程序、診斷程序各種軟件包計(jì)算機(jī)硬件(Hardware)系統(tǒng)：是構(gòu)成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的全部硬件。1.5

計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)基本功能：在程序控制下，完成數(shù)據(jù)輸入、存儲(chǔ)、處理和輸出。硬件組成：控制器、運(yùn)算器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備5大部件。運(yùn)行過(guò)程就是不斷地接收數(shù)據(jù)、執(zhí)行指令和輸出結(jié)果。12312345612346541.5.1計(jì)算機(jī)工作過(guò)程向控制器提出輸入請(qǐng)求，控制器執(zhí)行輸入指令，根據(jù)指令中的內(nèi)存地址，將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到內(nèi)存。控制器向內(nèi)存發(fā)出地址碼，從內(nèi)存單元讀取指令，向運(yùn)算器發(fā)出運(yùn)算指令，從內(nèi)存取操作數(shù)運(yùn)算，將結(jié)果保存回內(nèi)存，向控制器發(fā)送反饋信號(hào)。向控制器發(fā)出輸出請(qǐng)求，控制器執(zhí)行輸出指令，根據(jù)指令中的內(nèi)存地址，數(shù)據(jù)發(fā)送給輸出設(shè)備。

1.5.2中央處理器

控制器和運(yùn)算器合在一起稱為中央處理器(CentralProcessingUnit，CPU)。主要性能取決于CPU，是硬件系統(tǒng)的核心。執(zhí)行一條指令分取指令、分析指令、執(zhí)行指令和調(diào)整程序計(jì)數(shù)器的值4步驟。

負(fù)責(zé)取出、翻譯和分析指令，發(fā)出控制信號(hào)(指令)，控制、協(xié)調(diào)計(jì)算機(jī)各組件自動(dòng)、連續(xù)地執(zhí)行指令，指揮整個(gè)計(jì)算機(jī)有條不紊地工作。

1.控制器指令寄存器(IR)指令譯碼器(ID)操作控制器(OC)通用寄存器組(GR)程序計(jì)數(shù)器(PC)……

控制總線(CB)存放CPU正在執(zhí)行的指令。一組內(nèi)部存儲(chǔ)單元，個(gè)數(shù)和位數(shù)由機(jī)型確定；每個(gè)寄存器能存儲(chǔ)二進(jìn)制位數(shù)與計(jì)算機(jī)字長(zhǎng)一致。用于存儲(chǔ)待使用的操作數(shù)或中間結(jié)果，可避免頻繁訪問(wèn)內(nèi)存儲(chǔ)器。10110010101100101011001111110010分析指令寄存器中的指令,根據(jù)指令的功能,將指令分解成一系列操作控制信號(hào)

存儲(chǔ)下一條指令的內(nèi)存地址，為執(zhí)行下一條指令做好準(zhǔn)備。

將指令譯碼器分析出的各種控制信號(hào)發(fā)送給相關(guān)部件，使其完成要求的操作，這一過(guò)程稱為執(zhí)行指令。

在控制器的控制下執(zhí)行程序中的運(yùn)算型指令，完成各種算術(shù)和邏輯運(yùn)算。

2.運(yùn)算器累加器(A)暫存寄存器標(biāo)志寄存器(FR)算術(shù)邏輯單元(ALU)用于存儲(chǔ)算術(shù)邏輯單元運(yùn)算的另一個(gè)操作數(shù)，但不用于保存運(yùn)算結(jié)果。記載算術(shù)邏輯單元運(yùn)算結(jié)果的狀態(tài)，如進(jìn)位、溢出等，為進(jìn)一步處理累加器A中的數(shù)據(jù)提供依據(jù)。專用寄存器，用于存儲(chǔ)算術(shù)邏輯單元運(yùn)算的兩個(gè)操作數(shù)之一，并且保存當(dāng)前運(yùn)算結(jié)果。執(zhí)行算術(shù)和邏輯運(yùn)算，核心是加法器。

1.5.3存儲(chǔ)器對(duì)每個(gè)存儲(chǔ)單元進(jìn)行編號(hào)，將其稱為存儲(chǔ)單元的物理地址。1.存儲(chǔ)操作1)

讀操作：從存儲(chǔ)器中取出內(nèi)容，原內(nèi)容不變。2)

寫操作：指定內(nèi)容存入存儲(chǔ)器，覆蓋原內(nèi)容。是存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)的部件。由若干個(gè)存儲(chǔ)單元組成，每個(gè)存儲(chǔ)單元存放8位(1個(gè)字節(jié))二進(jìn)制信息，存儲(chǔ)單元總數(shù)是存儲(chǔ)容量。

10000000100000010100001110010101………………00000001......FFFF100111110101111010000001字節(jié)(Byte)：一個(gè)字節(jié)由8位二進(jìn)制數(shù)組成，簡(jiǎn)寫B(tài)。是信息組織和存儲(chǔ)的基本單位。比特(bit)：1位二進(jìn)制數(shù)，簡(jiǎn)寫b，是度量數(shù)據(jù)的最小單位。10110001位(bit)字節(jié)Byte2.存儲(chǔ)單位KB(千字節(jié))、MB(兆字節(jié))GB(千兆字節(jié))、TB(百萬(wàn)兆字節(jié))其他單位：1B=8b

1GB=1024MB

1MB=1024KB1KB=1024B換算關(guān)系：=210B=220

B=230

B

1TB=1024GB=240

B半導(dǎo)體材料訪問(wèn)速度快暫時(shí)性價(jià)高光、磁材料訪問(wèn)速度慢永久性價(jià)低3.存儲(chǔ)器分類1)主存儲(chǔ)器(內(nèi)存)

2)

輔助存儲(chǔ)器(外存)內(nèi)存條BiosCMOS4.主存儲(chǔ)器(內(nèi)存)用于存放正在執(zhí)行的程序指令和數(shù)據(jù)，可直接與CPU交換信息。1)

隨機(jī)存儲(chǔ)器(RAM)：存正執(zhí)行的程序和數(shù)據(jù)，臨時(shí)存儲(chǔ)，斷電丟失信息。2)

只讀存儲(chǔ)器(ROM)：由廠家寫入系統(tǒng)初始化、引導(dǎo)及各種硬件驅(qū)動(dòng)等程序，并固化。用戶只能讀，不能寫，斷電信息不丟。Bios內(nèi)存條CMOS3)

主機(jī)：中央處理器(CPU)和內(nèi)存的總稱。5)裸機(jī)：僅含硬件的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，即硬件子系統(tǒng)。＋Bios內(nèi)存條CMOS4)外部設(shè)備(外設(shè))：硬件系統(tǒng)中不屬于主機(jī)的設(shè)備?！?.輔助存儲(chǔ)器(外存)永久性存儲(chǔ)信息，斷電后信息不丟。1)磁盤存儲(chǔ)器正面背面電源口信息口打開(kāi)磁頭主軸盤面柱面扇區(qū)磁道主軸盤片每個(gè)盤片雙面都劃若干條同心圓的磁道，是磁頭讀寫的路徑。最外層是0道，每個(gè)磁道數(shù)據(jù)容量相同，內(nèi)圈記錄密度高于外圈。一個(gè)硬盤由若干個(gè)盤片組成，每個(gè)盤片有相同數(shù)目的磁道。所有盤片上相同半徑的磁道組合在一起，稱為一個(gè)柱面。每個(gè)磁道分若干個(gè)小段，一個(gè)小區(qū)段稱一個(gè)扇區(qū)。各個(gè)磁道扇區(qū)數(shù)相同，每個(gè)扇區(qū)的容量一致(512B)。主軸旋轉(zhuǎn)速度決定硬盤內(nèi)部數(shù)據(jù)的傳輸率，主軸轉(zhuǎn)速越快，硬盤尋找文件和存儲(chǔ)信息的速度越高。硬盤轉(zhuǎn)速以每分鐘多少轉(zhuǎn)表示（RPM）。硬盤總?cè)萘浚捍蓬^(盤面)數(shù)×柱面(磁道)數(shù)×扇區(qū)數(shù)×扇區(qū)容量由基底層、記錄層和保護(hù)層組成。

只讀光盤(CD-ROM)追記只讀光盤(CD-R)可擦寫光盤(CD-RW)數(shù)字化視頻光盤(DVD)2)光盤存儲(chǔ)器盤中內(nèi)容在生產(chǎn)時(shí)確定，一旦制成，內(nèi)容不可修改，只能讀取。

通過(guò)刻錄機(jī)可寫入和刪除數(shù)據(jù)，普通光盤驅(qū)動(dòng)器只能讀取數(shù)據(jù)。也稱閃存，半導(dǎo)體移動(dòng)存儲(chǔ)器，插入U(xiǎn)SB口即可。

3)優(yōu)(U)盤與CD相似，但容量更大，一般為4.7GB，雙面可達(dá)8.5GB。用刻錄機(jī)可多次寫入，寫操作用追加方式，已寫入的內(nèi)容不可修改刪除。容量可達(dá)700MB

1.5.4輸入輸出設(shè)備輸入輸出(Input/Output，I/O)系統(tǒng)主要對(duì)外部設(shè)備進(jìn)行輸入輸出操作。1)輸入設(shè)備：向主機(jī)輸入程序、原始數(shù)據(jù)和操作命令等，常用輸入設(shè)備有鍵盤、鼠標(biāo)、掃描儀、光筆、數(shù)字化儀等。2)輸出設(shè)備：將計(jì)算機(jī)處理后的信息轉(zhuǎn)換成人們能識(shí)別的形式。常用輸出設(shè)備有顯示器、打印機(jī)、繪圖儀等。軟件分類：系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。軟件：運(yùn)行、管理和維護(hù)計(jì)算機(jī)所編制的程序和文檔的總和。程序：一系列指令(語(yǔ)句)的有序集合。數(shù)據(jù)及相關(guān)文檔+1.6

計(jì)算機(jī)軟件分類

1.6.1系統(tǒng)軟件用于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部管理、維護(hù)、控制和運(yùn)行；計(jì)算機(jī)程序編輯、翻譯、裝入、控制和運(yùn)行等。

操作系統(tǒng)(OS)操作系統(tǒng)其他軟件DOS硬件分配、管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)資源，指揮計(jì)算機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)協(xié)調(diào)地運(yùn)行，高效率地工作，是用戶與計(jì)算機(jī)之間的接口。

語(yǔ)言處理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)服務(wù)程序通過(guò)計(jì)算機(jī)語(yǔ)言可編寫程序，控制計(jì)算機(jī)完成預(yù)定任務(wù)。計(jì)算機(jī)語(yǔ)言分為機(jī)器語(yǔ)言、匯編語(yǔ)言和高級(jí)語(yǔ)言。如C語(yǔ)言、VB和VC等。管理數(shù)據(jù)庫(kù)的軟件，主要面向解決數(shù)據(jù)處理的非數(shù)值計(jì)算問(wèn)題。反病毒程序文件壓縮程序備份程序診斷程序卸載程序

完成一些與管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)資源及文件有關(guān)的任務(wù)。1.6.2應(yīng)用軟件針對(duì)某一應(yīng)用目的而開(kāi)發(fā)的軟件。通用應(yīng)用軟件專用應(yīng)用軟件支持最基本的應(yīng)用，廣泛地應(yīng)用于幾乎所有專業(yè)領(lǐng)域。如：PhotoShop、AuthorWare等。專用于某專業(yè)領(lǐng)域，如：應(yīng)用于醫(yī)院、金融、鐵路、無(wú)紙化考試、選課和成績(jī)管理等。4.

硬件擴(kuò)充能力性能指標(biāo)決定計(jì)算機(jī)的運(yùn)算能力、程序執(zhí)行速度、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量和硬件擴(kuò)充能力等。1.7

計(jì)算機(jī)的主要性能指標(biāo)1.

字長(zhǎng)標(biāo)志著計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力和精度。字越長(zhǎng)，一次能運(yùn)算的位數(shù)越多，計(jì)算精度越高。2.

主存儲(chǔ)器3.

外存儲(chǔ)器常指硬盤(包括內(nèi)置硬盤和移動(dòng)硬盤)，容量體現(xiàn)存儲(chǔ)信息的能力。

允許配接哪種類型設(shè)備，可配接多少設(shè)備，是否允許擴(kuò)充或更換部件等。計(jì)算機(jī)字：一次能處理的二進(jìn)制數(shù)。字長(zhǎng)：一個(gè)字中二進(jìn)制的位數(shù)，也指一次定點(diǎn)運(yùn)算的二進(jìn)制位數(shù)，一般是8的倍數(shù)。1111001010110011CPU直接訪問(wèn)的存儲(chǔ)器，容量反映即時(shí)存儲(chǔ)信息能力，存取時(shí)間影響程序的運(yùn)行速度。容量大，減少主存與外存信息交換次數(shù)、增加CPU工作效率。內(nèi)存條Cache1.7

計(jì)算機(jī)的主要性能指標(biāo)5.運(yùn)算速度：用CPU頻率或執(zhí)行指令條數(shù)/秒衡量運(yùn)算速度。1)

CPU頻率2)每秒執(zhí)行指令條數(shù)CPU主頻率：是CPU的時(shí)鐘頻率，反映CPU的操作速度，單位是兆赫茲(MHz)，如：微型機(jī)已達(dá)GHz。CPU外頻率：與周邊部件(內(nèi)存和芯片組)之間傳輸數(shù)據(jù)頻率。主頻率=外頻率×系數(shù)也稱倍頻。一條指令分解成若干操作步，CPU工作時(shí)時(shí)鐘不斷發(fā)出脈沖，一個(gè)脈沖完成一步操作步。估算值，多數(shù)計(jì)算機(jī)依據(jù)每秒執(zhí)行定點(diǎn)或浮點(diǎn)數(shù)加法指令的次數(shù)。如：超級(jí)計(jì)算機(jī)已達(dá)千萬(wàn)億次。110111011

現(xiàn)行計(jì)算機(jī)系統(tǒng)采用二進(jìn)制存儲(chǔ)、處理和傳輸。為書寫和表示方便，引進(jìn)八進(jìn)制和十六進(jìn)制。1.8.1進(jìn)位計(jì)數(shù)制位權(quán)是按所采用的基數(shù)和對(duì)應(yīng)數(shù)位來(lái)表示一個(gè)固定數(shù)。

數(shù)碼基數(shù)位權(quán)基數(shù)是指在某種進(jìn)位計(jì)數(shù)制中所使用的數(shù)碼個(gè)數(shù)。

1.8

數(shù)制及其轉(zhuǎn)換十進(jìn)制數(shù)的基數(shù)是10。數(shù)碼有0、1、2、3、4、5、6、7、8和9共10個(gè)數(shù)字符號(hào)。數(shù)碼位置不同代表不同數(shù)值。1.十進(jìn)制計(jì)數(shù)制3×102＋0×101＋1×100＋3×10－1＋8×10－2＋7×10－3＋6×10－4

如：301.3876稱權(quán)展開(kāi)表達(dá)式＝1.8.1進(jìn)位計(jì)數(shù)制

任意R進(jìn)制計(jì)數(shù)制有基數(shù)R、位權(quán)Ri和權(quán)展開(kāi)表達(dá)式。R可以是任意正整數(shù)。

用基數(shù)R的i次冪Ri表示。數(shù)碼基數(shù)位權(quán)基本符號(hào)的個(gè)數(shù)，逢R進(jìn)一，借一頂R。an-1×Rn-1+an-2×Rn-2+……+a1×R1+a0

+(an-1an-2……a1a0.a-1a-2……a-m)R

=2.R進(jìn)制計(jì)數(shù)制a-1×R-1+a-2×R-2+……+a-m×R-m0，1，……，R-1。進(jìn)位制二進(jìn)制

八進(jìn)制十進(jìn)制十六進(jìn)制規(guī)則

逢二進(jìn)一逢八進(jìn)一逢十進(jìn)一逢十六進(jìn)一基數(shù)

R=2 R=8R=10R=16數(shù)符

0，10,1,…,70,1,…,90,1,…,9,A,B,C,D,E,F位權(quán)

2i8i10i16i表示符號(hào)

BODH常用進(jìn)制數(shù)例：(10100101)B(245)O(165)D(A5)H(101.11)B如：(23.68)D(E3.F)H(756.7)O=101+3×100+6×10-1+8×10-2=1×22+0×21+1×20＋1×2－1＋1×2－2=7×82+5×81+6×80＋7×8－1=14×161+3×160+15×16－1進(jìn)位計(jì)數(shù)制的共同特點(diǎn)：都有固定的基本符號(hào)(數(shù)碼)；不同位置的數(shù)碼代表不同值，與權(quán)值有關(guān)。

用權(quán)展開(kāi)法轉(zhuǎn)換1.8.2各進(jìn)制間數(shù)的轉(zhuǎn)換＝(301.6875)D【例1】二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)十進(jìn)制數(shù)。＝(13.6875)D(1101.1011)B＝1×23＋1×22＋0×21＋1×20＋1×2－1＋0×2－2

+1×2－3＋1×2－4【例2】八進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)十進(jìn)制數(shù)。＝4×82＋5×81＋5×80＋5×8-1＋4×8-2(455.54)O＝(301.6875)D

＝256＋40＋5＋0.625＋0.0625【例3】十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)十進(jìn)制數(shù)。(12D.B)H＝1×162＋2×161＋13×160＋11×16－1思考：n個(gè)1組成的二進(jìn)制數(shù)對(duì)應(yīng)十進(jìn)制數(shù)是幾？1.R進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)2|2|2.十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為R進(jìn)制數(shù)整數(shù)與小數(shù)分別轉(zhuǎn)換，再用小數(shù)點(diǎn)連接。1)

整數(shù)部分轉(zhuǎn)換方法：除R取余。例

(301)D

轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)2|301

150……1余數(shù)

75……0

37……12|

18……12|

9……02|

4……12|

2……02|

1……02|

0……1最低位最高位(100101101)B整數(shù)商(301)D

=

(100101101)B(301.6876)D≈

(100101101.1011)B(0.6876)D

≈

(0.1011)B2)

小數(shù)部分轉(zhuǎn)換方法：乘R取整例

(0.6876)D

轉(zhuǎn)成二進(jìn)制數(shù)(保留小數(shù)點(diǎn)后4位)。純小數(shù)0.6876×2＝1.3752×2＝0.7504×2＝1.5008×2＝1.0016最高位最低位（301.6876）D

≈

(100101101.1011)B(0.1011)B乘積計(jì)算到小數(shù)5位；＜R/2舍去，≥R/2進(jìn)位?！?＝0.0032注：十進(jìn)制整數(shù)都能精確地轉(zhuǎn)成R進(jìn)制數(shù)；某些十進(jìn)制小數(shù)不能精確地轉(zhuǎn)成R進(jìn)制數(shù)。

0.37520.75040.50080.00163.二、八、十六進(jìn)制數(shù)間的相互轉(zhuǎn)換8-1＝23-1，即一位八進(jìn)制數(shù)對(duì)3位二進(jìn)制數(shù);16-1＝24-1，一位十六進(jìn)制對(duì)4位二進(jìn)制數(shù)。二進(jìn)制八進(jìn)制二進(jìn)制十六進(jìn)制二進(jìn)制十六進(jìn)制00000000010008001100011100190102001021010

A0113001131011

B1004010041100

C1015010151101

D1106011061110

E1117011171111

F例1

二進(jìn)制數(shù)100101101.1011轉(zhuǎn)成十六進(jìn)制數(shù)(000100101101.1011)BD21B＝(12D.B)H例2

二進(jìn)制數(shù)100101101.1011轉(zhuǎn)成八進(jìn)制數(shù)(100101101.101100)B55454＝(455.54)O例3

十六(八)進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)成二進(jìn)制數(shù)＝()B(2C1D.A1)H00010010110000011101.1010(7123.14)O＝()B111001010011.0011001.9.1機(jī)器數(shù)的概念機(jī)器數(shù)：機(jī)器內(nèi)存儲(chǔ)的帶符號(hào)數(shù)。計(jì)算機(jī)內(nèi)信息只有0和1。最高位為符號(hào)位，0表示＋號(hào)；1表示－號(hào)，稱數(shù)符;其余位表示數(shù)值。

如：十進(jìn)制數(shù)-193的機(jī)器數(shù)表示：(-193)D＝(-11000001)B數(shù)符1數(shù)值部分1100000100000001.9

數(shù)值型數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)真值數(shù)：由+、-號(hào)加絕對(duì)值表示實(shí)際數(shù)。真值數(shù)機(jī)器內(nèi)部隱含小數(shù)點(diǎn)，位置可固定(定點(diǎn)數(shù))，也可變動(dòng)(浮點(diǎn)數(shù))。1)定點(diǎn)整數(shù)：小數(shù)點(diǎn)位置固定在數(shù)值最低位后面,表示整數(shù)。2)定點(diǎn)小數(shù)：小數(shù)點(diǎn)位置定在數(shù)值最高位前面,表示純小數(shù)。（193）D

＝（11000001）B數(shù)符0數(shù)值部分110000010000000小數(shù)點(diǎn)位置數(shù)符1數(shù)值部分小數(shù)點(diǎn)位置(－0.6875)D

=(－0.1011)B1011000000000001.9.2定點(diǎn)數(shù)表示方法1.

定點(diǎn)數(shù)思考題：一個(gè)字節(jié)分別存儲(chǔ)無(wú)符號(hào)和有符號(hào)數(shù)，各自最大和最小十進(jìn)制數(shù)是多少？用M位二進(jìn)制數(shù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)定點(diǎn)整數(shù)N取值范圍：-(2M-1-1)≤N≤(2M-1-1)定點(diǎn)小數(shù)N取值范圍：-(1-2-(M-1))≤N≤(1-2-(M-1))2.定點(diǎn)數(shù)范圍和精度存儲(chǔ)無(wú)符號(hào)整數(shù)時(shí)，不留符號(hào)位，數(shù)位都用于存儲(chǔ)數(shù)值。3.無(wú)符號(hào)整數(shù)：省略符號(hào)位的正整數(shù)。111111112552個(gè)字節(jié)(16位)存儲(chǔ)定點(diǎn)整數(shù)N的范圍：

-(215-1)≤N≤(215-1)，即-32767≤N≤32767用2個(gè)字節(jié)(16位)存儲(chǔ)定點(diǎn)小數(shù)N的范圍：-(1-2-15)≤N≤(1-2-15)，即-0.999969482421875≤N≤0.999969482421875用2個(gè)字節(jié)(16位)存儲(chǔ)無(wú)符號(hào)整數(shù)N的范圍：0≤N≤(216-1)，

即0≤N≤65535任何R進(jìn)制數(shù)都可表示成：N＝±S×R±j階碼尾數(shù)數(shù)符階符如：十進(jìn)制數(shù)356.21=＋0.35621×10＋3二進(jìn)制數(shù)－0.0011001=－0.11001×2－10=－11001×2－111=＋35621×10－2階符階碼數(shù)符尾數(shù)(－110.11)B

=(－0.11011×2+11)B0111110111.9.3浮點(diǎn)數(shù)表示方法規(guī)范化形式：尾數(shù)值的最高位為1=－1.1001×2－11與機(jī)器字長(zhǎng)有關(guān)1)

原碼：最高位存放數(shù)的符號(hào)(0為正,1為負(fù)),其余位以二進(jìn)制形式存儲(chǔ)數(shù)值部分。如：X=+1010011【X】原＝01010011Y=-1010011【Y】原＝110100112)

反碼：正數(shù)的反碼是原碼；負(fù)數(shù)的反碼為:原碼按位(除符號(hào)位外)取反?！綳】反＝01010011【Y】反＝101011003)

補(bǔ)碼：正數(shù)的補(bǔ)碼與原碼相同；負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼等于其反碼加1(在最低位加1)。

【X】補(bǔ)＝0101001110101100

+1＝101011011.9.4原碼、反碼和補(bǔ)碼【Y】補(bǔ)＝(1010)B+(1101)B=(10111)B1.10.1二進(jìn)制算術(shù)運(yùn)算1.10計(jì)算機(jī)的算術(shù)與邏輯運(yùn)算1)加法0＋0＝01＋1＝010＋1＝110101101+11101(11)B(1101)B-(1010)B=2)減法0-0＝1-1=01-0＝10-11＝110011010－11100(1101)B×(1010)B=(10000010)B3)乘法0×0＝0×1=1×0=01×1=111011010×000011010000110110000010+(10111)B÷(11)B≈(1000)B4)除法0÷0和1÷0無(wú)意義1÷

1＝10÷

1＝01110111011111111011111100.11110001

兩個(gè)二進(jìn)制數(shù)之和(差)的補(bǔ)碼等于這兩個(gè)數(shù)的補(bǔ)碼之和(差)，即：[X±Y]補(bǔ)=[X]補(bǔ)±[Y]補(bǔ)。1.10.2補(bǔ)碼運(yùn)算加法：(+20)+(-10)1.補(bǔ)碼運(yùn)算規(guī)則+0001010011110110[+20]補(bǔ)[-10]補(bǔ)[+10]補(bǔ)000010101進(jìn)位，自然丟掉減法：(+20)－(-10)－0001010011110110[+20]補(bǔ)[-10]補(bǔ)[+30]補(bǔ)000111101借位，自然丟掉2.用加法實(shí)現(xiàn)其他算術(shù)運(yùn)算

[X-Y]補(bǔ)=[X+(-Y)]補(bǔ)=[X]補(bǔ)+[-Y]補(bǔ)進(jìn)位，自然丟掉設(shè)X=-20，Y=15，用加法進(jìn)行X-Y運(yùn)算。[X]補(bǔ)=11101100[Y]補(bǔ)=00001111[-Y]補(bǔ)=1111000111101100[-20]補(bǔ)+[-35]補(bǔ)[-15]補(bǔ)1111000111101110110100011原碼-100011真值對(duì)補(bǔ)碼再次求補(bǔ)碼運(yùn)算，得原碼或真值。1)

用加法實(shí)現(xiàn)減法2)加法實(shí)現(xiàn)乘法(X×Y)

3)加減法實(shí)現(xiàn)除法(X÷Y)

X×Y=X+X+……+XY次X÷Y=n：X－Y－Y……－Y≥0n次3.對(duì)補(bǔ)碼進(jìn)行加法運(yùn)算的特點(diǎn)數(shù)符同數(shù)字一樣參與運(yùn)算，結(jié)果符號(hào)位仍然有效(符號(hào))。用加法實(shí)現(xiàn)減、乘和除法運(yùn)算，簡(jiǎn)化運(yùn)算器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，使普通計(jì)算機(jī)的運(yùn)算器中只有加法器。邏輯值用于判斷某個(gè)條件成立與否，成立為1(真)，反之為0(假)。邏輯與運(yùn)算邏輯或運(yùn)算邏輯非運(yùn)算用×、∧或and表示用+、∨或or表示用―或not表示

1.10.3邏輯運(yùn)算1.11

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