程序設計 概述

1大學計算機基礎計算機基礎課程教學中心（21＃434）

吳良杰（82519604）2引言一、為什么學習計算機

1）計算機無所不在科學計算數(shù)據(jù)處理檢測控制

2）計算機是必要的工具3引言二、學什么？1)大學期間：

2+x2)本課程：(1)計算機基礎知識數(shù)據(jù)的表示與存儲、計算機系統(tǒng)組成(2)網(wǎng)絡技術基礎基礎知識、模型和協(xié)議、硬件和設備因特網(wǎng)的接入及設置、萬維網(wǎng)4引言(3)數(shù)據(jù)庫基礎數(shù)據(jù)庫的概念、數(shù)據(jù)模型、關系數(shù)據(jù)庫(4)數(shù)據(jù)結構基礎數(shù)據(jù)結構的定義、線性表及操作二叉樹及操作5第1章計算機基礎

主要內(nèi)容：

計算機概述計算機運算基礎計算機系統(tǒng)的組成計算機技術性能指標

自學6什么是計算機AComputerisadevicecapableofperformingcomputationsandmakelogicaldecisionsatspeedsmillions(evenbillions)oftimesfasterthanhumanbeingscan.目前最快的計算機的速度是多少？我國最快的計算機的速度是多少？KComputer每秒8000萬億次2012年,每秒一萬萬億次“天河一號”每秒2507萬億次每秒鐘4700萬億次的峰值速度

每秒3000萬億次=所有中國人每天24小時、每年365天、手持計算器不停地計算500年。7什么是計算機計算機的工作過程

計算機產(chǎn)生輸出計算機使用輸出設備（如打印機或顯示器）輸出處理結果。

計算機接收輸入可以使用輸入設備（如鍵盤或鼠標）輸入數(shù)據(jù)2和7及加法指令ADD，指令和數(shù)據(jù)暫存在主存中。

計算機處理數(shù)據(jù)處理機檢索取出指令和數(shù)據(jù)，然后執(zhí)行加法運算，結果9暫時存放在主存中。主存中的結果可以輸出或存儲到外存中。

計算機存儲數(shù)據(jù)當數(shù)據(jù)不再用于即時處理時，將被存儲到磁盤等外存上。8計算和計算裝置的發(fā)展遠古：使用手指、石子、結繩

2000多年前：算籌、陶丸9計算和計算裝置的發(fā)展：六、七百年前：算盤十七世紀至十九世紀:機械式計算機10機械式計算機第一臺機械式計算機（1623年）能夠進行六位數(shù)的加減乘除運算

帕斯卡加法式計算機(1642年)首次確立了計算機器的概念

11機械式計算機巴比奇的分析機

（1834年）和差分機（1822年）

12機電式計算機手搖式機械計算機（1936年）

電動機械式計算機(1930年)

13機電式計算機1941年研制的Z-3型計算機可處理7位指數(shù)、14位小數(shù)14機電式計算機集數(shù)千繼電器的“馬克”1號全機電式計算機（1944年）每分鐘能夠進行200次以上運算

15電子計算機第一臺電子計算機ENIAC16電子計算機的發(fā)展第一臺計算機：

1946年、ENIAC、美國、電子管發(fā)展歷程：第一代：電子管計算機第二代：晶體管計算機第三代：中、小規(guī)模集成電路第四代：大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路

17電子管計算機1950年第一臺并行計算機EDVAC，首次實現(xiàn)存儲程序和采用二進制。

18晶體管計算機第二代計算機的的標志產(chǎn)品－

IBM7090晶體管計算機19中、小規(guī)模集成電路

世界上第一個采用集成電路的通用計算機系列－IBM36020大規(guī)模、超大規(guī)模計算機FACOMM-382計算機21現(xiàn)代計算機

IBM巨型計算機。運算速度每秒500萬億次以上。22現(xiàn)代計算機天河一號計算機（2570萬億次）現(xiàn)代計算機KComputer(每秒8.162千萬億次浮點數(shù)運算)2324微型計算機的發(fā)展四位微處理器Intel4004微處理器1971年八位微處理器Intel8008(1972)Intel8080(1974)25微型計算機的發(fā)展十六位微處理器Intel8086(1978)Intel8286(1982)26微型計算機的發(fā)展

三十二位微處理器Intel386(1985

)IntelPentium(1993)IntelPentiumIV(2000)27微型計算機的發(fā)展六十四微處理器

IntelCorei7(2008)

cpu主頻：3.4GHz

外頻：100MHz

倍頻：34X總線類型：DMI總線總線頻率：5.0GT/s核心數(shù)量：四核線程數(shù)：八線程制作工藝：32納米cpu緩存一級緩存：2X64KB二級緩存：4X256KB

三級緩存：8MB28計算機的發(fā)展趨勢智能化網(wǎng)絡化巨型化微型化DeepblueGarryKasparov

多媒體化29未來的計算機1)光計算機2)生物計算機3)分子計算機4)量子計算機

計算機的特點30速度快精度高“記憶”能力自動化邏輯判斷計算機分類1）按用途分類

專用計算機（SpecialPurposeComputer）為解決某一特定問題而設計制造的電子計算機。一般擁有固定的存儲程序。速度快、可靠性高，且結構簡單、價格便宜。

通用計算機（GeneralPurposeComputer）各行業(yè)、各種工作環(huán)境都能使用的計算機，功能齊全，適合于科學計算、數(shù)據(jù)處理、過程控制。31計算機分類2）按規(guī)模和處理能力分類巨型計算機（SuperComputer）大型計算機（Mainframe）小型計算機（Minicomputer）工作站（Workstation）微型機3233計算機的理論基石

數(shù)理邏輯:

計算機邏輯設計的理論根據(jù)圖靈機:

數(shù)學模型和二進制開關電路理論:

邏輯運算的實現(xiàn)ClaudeShannon圖靈34計算機之父—馮·諾依曼美籍匈牙利數(shù)學家提出了計算機的工作原理：

存儲程序使用二進制數(shù)馮·諾依曼計算機計算機硬件是由五大部件組成，即運算器、控制器、存儲器、輸入設備和輸出設備。計算機內(nèi)部采用二進制數(shù)來表示要執(zhí)行的指令和要處理的數(shù)據(jù)。采用“存儲程序”的方式，把要執(zhí)行的指令和要處理的數(shù)據(jù)按順序編成程序存儲到計算機內(nèi)部（存儲器中），計算機能夠自動高速地從存儲器中取出指令加以執(zhí)行。3536第1章計算機基礎主要內(nèi)容：

計算機概述計算機運算基礎計算機系統(tǒng)的組成計算機技術性能指標37電子計算機如何表示信息算盤：用算珠機械計算機：用齒輪電子計算機：用電子元件有兩個狀態(tài)的電子元件性能穩(wěn)定。電子元件的狀態(tài)及意義高電平：表示1

低電平：表示038二進制數(shù)的引入右邊：10個十進制數(shù)。左邊：也可看作一個數(shù)。特點：只有0和1兩種符號逢2進一。結論1：左邊是一組二進制數(shù)。結論2：在計算機內(nèi)數(shù)據(jù)以二進制數(shù)形式表示。00000101001110010111011101234567x1x2x3顏色為什么在計算機中使用二進制數(shù)易于物理實現(xiàn)具有兩種穩(wěn)定狀態(tài)的物理器件很多。機器可靠性高由于電壓的高低、電流的有無等都是一種躍變，兩種狀態(tài)分明，所以0和1兩個數(shù)的傳輸和處理抗干擾性強，不易出錯，鑒別信息的可靠性好。運算規(guī)則簡單二進制數(shù)的四則運算法則分別只有三條。硬件結構簡化，控制簡單。3940進位計數(shù)制

一種進位計數(shù)制包含著基數(shù)和位權兩個基本的因素．

基數(shù):

指計數(shù)制中所用到的數(shù)字符號的個數(shù)。

位權:

是指在某一種進位計數(shù)制表示的數(shù)中，用來表明不同數(shù)位上數(shù)值大小的一個固定常數(shù)。進位計數(shù)制特點1）每一種數(shù)制都有固定的符號集。二進制：0、1八進制：0、1、2、3、4、5、6、7十進制：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9十六進制：0~9、A~F(a~f)2）采用位置表示法，用位權來計數(shù)。

任何一個進位計數(shù)制表示的數(shù)都可以寫出按其權值展開的多項式之和。1358.74=1×103+3×102+5×101+8×100+7×10-1+4×10-23）按基數(shù)來進位和借位（逢r進一，借一當r）。4142計算機領域常用的數(shù)制及轉(zhuǎn)換R進制的特點：

●有0、1、┄、R-1共R個數(shù)字符號；

●“逢R進一”，“借一當R”；

●位權是R的整數(shù)次冪；●任何一個用進位計數(shù)制表示的數(shù)都可以按位權展開成一個多項式。(321)10=3*102+2*101+1*100(321)8=3*82+2*81+1*80(A2F)16=10*162+2*161+15*16043計算機領域常用的數(shù)制及轉(zhuǎn)換進位制二進制八進制十進制十六進制規(guī)則逢二進一逢八進一逢十進一逢十六進一基數(shù)r=2r=8r=10r=16數(shù)符0,10,1,2,…,70,1,2,…,90,1,2,…,9,A,B,C,D,E,F權2i8i10i16i表示符號BODH常用數(shù)制44計算機領域常用的數(shù)制及轉(zhuǎn)換十進制二進制八進制十六進制000011112102231133410044510155611066711177810001089100111910101012A11101113B12110014C13110115D14111016E15111117F1610000201045計算機領域常用的數(shù)制及轉(zhuǎn)換數(shù)制轉(zhuǎn)換十進制數(shù)非十進制數(shù)非十進制數(shù)十進制數(shù)二、八、十六進制之間的轉(zhuǎn)換46余數(shù)法：除以基數(shù)取余數(shù)、直到商為0由下而上排列。示例1：(75)10(?)8示例2:(75)10(?)2示例3:(175)10(?)16計算機領域常用的數(shù)制及轉(zhuǎn)換十進制數(shù)非十進制數(shù)整數(shù)47進位法：用十進制小數(shù)乘基數(shù)，當積為0或達到所要求的精度時，將整數(shù)部分由上而下排列。示例：(0.625)10(?)2

0.625

╳2

1.250整數(shù)為1

╳2

0.50整數(shù)為0

╳2

1.0

整數(shù)為1

小數(shù)值為0結果為：0.101小數(shù)計算機領域常用的數(shù)制及轉(zhuǎn)換48另一簡便方法：從高位到低位確定每一位為1或0舉例(97)10＝(1100001)297-64√分解數(shù)

33-32√分解數(shù)

1√分解數(shù)

(217)10＝(____?____)2思考題11011001計算機領域常用的數(shù)制及轉(zhuǎn)換49非十進制數(shù)十進制數(shù)位權法：把各非十進制數(shù)按權展開求和轉(zhuǎn)換公式：(F)x=an-1×xn-1+an-2×xn-2+...+a1×x1+a0×x0+a-1×x-1+...示例：

(1011.1)2=(11.5)10(326)8=(？)10(1D6)16=(？)10計算機領域常用的數(shù)制及轉(zhuǎn)換50二進制十六進制

一位分三位一位分四位整數(shù)從右向左小數(shù)從左向右三位并一位四位并一位二進制八進制非十進制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換計算機領域常用的數(shù)制及轉(zhuǎn)換51100110110111.0101110110111.010二八( )8()160000004667.24二十六1B7.4計算機領域常用的數(shù)制及轉(zhuǎn)換52八二(247.16)8010100111.001110(247.16)8=(10100111.00111)2十六二(6B9.1C)16011010111001.00011100(6B9.1C)16=(11010111001.000111)2計算機領域常用的數(shù)制及轉(zhuǎn)換53數(shù)據(jù)的分類及表示數(shù)據(jù)的種類：

數(shù)值數(shù)據(jù)：整數(shù)、實數(shù)、復數(shù)非數(shù)值數(shù)據(jù)：字符漢字聲音圖形圖像54機器數(shù)與真值機器數(shù)：值及符號均用二進制數(shù)表示的數(shù)值數(shù)據(jù)。正號：0

負號：1示例：-011101010111010+101101101011011真值數(shù)：計算機外部用正負號及二進制數(shù)表示的數(shù)稱為真值數(shù)。示例：-0111010+1011011

數(shù)據(jù)的分類及表示55定點數(shù)01000000定點小數(shù)：符號位隱含小數(shù)位（+0.5)10000011定點整數(shù)：符號位隱含小數(shù)位（-3)數(shù)據(jù)的分類及表示563130242322

0如：110.011=0.110011×2+3階符

階碼

數(shù)符

尾數(shù)

階碼部分

尾數(shù)部分

…

…

浮點數(shù)數(shù)據(jù)的分類及表示57帶符號數(shù)的表示10110001110011101-78

原碼反碼補碼原碼：符號位用0表示正，用1表示負；數(shù)值部分用原數(shù)的絕對值的二進制數(shù)形式。反碼：正數(shù)，反碼與原碼相同；負數(shù)，在原碼基礎上，符號位不變數(shù)值位按位取反即得反碼。補碼：正數(shù)，補碼與原碼相同；負數(shù)，在原碼基礎上，符號位不變數(shù)值位按位取反在末位加1即得補碼。011001010數(shù)據(jù)的分類及表示58字符數(shù)據(jù)的表示ASCII碼AmericanStandardCodeforInformationInterchange編碼方式：用7位二進制數(shù)的不同編碼來表示128個不同的字符字符種類：可打印字符、不可打印字符擴展ASCII碼：用8位二進制數(shù)的不同編碼來表示不同的字符計算機中信息編碼590000010100111001011101110000NULDELSP0@P`p0001SOHDC1!1AQaq0010STXDC2

“2BRbr0011ETXDC3#3CScs0100EOFDC4$4DTdt0101ENQNAK%5EUeu0110ACKSYN&6FVfv0111BELETB

’7GWgw1000BSCAN(8HXhx1001HTEM)9IYiy1010LFSUB*:JZjz1011VTESC+;K[k{1100FFFS,<L\l|1101CRGS-=M]m}1110SORS.>N^n~1111SIUS/?O_oDELASCII碼表高位低位60計算機中信息編碼Unicode的學名：

UniversalMultiple-OctetCodedCharacterSet，簡稱為UCS。Unicode標準：

UCS-2：現(xiàn)在用的，２個字節(jié)編碼。

UCS-4：4字節(jié)編碼。

UCS-2也稱為基本多文種平面。

中文范圍：4E00-9FBF字符數(shù)據(jù)的表示Unicode

61

數(shù)字編碼是用二進制數(shù)碼按照某種規(guī)律來描述十進制數(shù)的一種編碼。最簡單最常的是8421碼，或稱BCD碼（Binary-Code-Decimal）。它利用四位二進制代碼進行編碼。數(shù)字編碼數(shù)字0123456789BCD0000000100100011010001010110011110001001示例：（91)10

（10010001)BCD計算機中信息編碼62

機外碼是與具體采用的漢字輸入方案對漢字進行的編碼。種類：音碼：全拼、雙拼形碼：五筆字型數(shù)字碼：區(qū)位碼混合碼：音型碼機外碼漢字編碼和表示數(shù)據(jù)的分類及表示63漢字編碼和表示所有的國標漢字與符號組成一個94X94的矩陣?！皡^(qū)”:矩陣中的行,共有94區(qū),區(qū)號為01-94?！拔弧?矩陣中的列,每區(qū)有94位,位號為01-94。一個漢字的區(qū)號和位號合在一起構成“區(qū)位碼”，區(qū)位碼的編碼范圍是：0101～9494。如：“中”

5448

3630H區(qū)位碼計數(shù)據(jù)的分類及表示64國標碼我國1981年公布的“中華人民共和國國家標準信息交換漢字編碼”，代號為“GB2312－80”。國標碼=（區(qū)位碼的十六進制表示）+2020H國標碼的取值范圍：2121H～7E7EH。如：“中”

3630

5650H漢字編碼和表示數(shù)據(jù)的分類及表示65機內(nèi)碼漢字信息在計算機系統(tǒng)中的代碼表示稱為漢字機內(nèi)碼（或漢字內(nèi)碼）。機內(nèi)碼=國標碼+8080H=（區(qū)位碼的十六進制表示）+A0A0H。

GB2312-80的機內(nèi)碼編碼范圍為：

A1A1H～FEFEH。如：“中”

D6D0H漢字編碼和表示數(shù)據(jù)的分類及表示66漢字編碼和表示字形碼把漢字按圖形符號設計成點陣圖，就得到了相應的點陣代碼（字形碼）。字形點陣:16×16點陣

24×24點陣

48×48點陣數(shù)據(jù)的分類及表示67其他系統(tǒng)的漢字編碼交換碼（國標碼）顯示打印輸入機內(nèi)碼字形碼漢字信息外碼(輸入碼)漢字信息漢字庫兩個字節(jié)最高二進制位均為1漢字編碼之間的關系數(shù)據(jù)的分類及表示68計算機系統(tǒng)組成硬件系統(tǒng)（設備）軟件系統(tǒng)（程序、文檔）計