計算機應(yīng)用基礎(chǔ)第1章 計算機基礎(chǔ)知識

計算機應(yīng)用根底──Windows7+Office2021問題？

學(xué)習(xí)本課程的意義

課程的主要內(nèi)容

學(xué)習(xí)后有什么收獲

如何學(xué)習(xí)好這門課程2第一章計算機根底知識3本章內(nèi)容提要了解計算機根本運行機理二進制概念了解計算機中數(shù)據(jù)的表示和存儲方式計算方式和編碼等41.1計算機的開展歷程計算工具經(jīng)歷了由簡單到復(fù)雜、從低級到高級的不同階段，每一階段都促進了生產(chǎn)力的開展，本節(jié)簡單介紹計算機的開展歷程，從而了解人類對客觀世界的認知過程。51.1.1 早期計算的工具算盤、計算尺手搖計算機

程序控制計算機器61.1.2 第一臺電子計算機7ENIAC〔ElectronicNumericalAndCalculator中文名：埃尼阿克〕1.1.3 數(shù)字電子計算機采用二進制思想“存儲程序控制〞工作原理由五局部組成〔存儲器、運算器、控制器、輸入和輸出設(shè)備〕被稱為馮?諾依曼型計算機數(shù)字電子計算機開展階段81.1.4 微型計算機開展以大規(guī)模集成電路為根底核心部件集成CPU

〔運算器、控制器〕有代表性的開展階段9微型計算機開展階段第1階段(1971—1973年)4-8位低檔微處理器時代，第2階段（1971—1977年）是8位中高檔微處理器時代，第3階段（1978—1984年）是16位微處理器時代第4階段（1985—1992年）是32位微處理器時代，第6階段（2005年至今）是酷睿（core）系列微處理器時代第5階段（1993-2005年）是奔騰（pentium）系列微處理器時代10了解計算機應(yīng)用領(lǐng)域能開闊視野，了解計算機開展趨勢捕捉應(yīng)用先機。1.2 計算機應(yīng)用領(lǐng)域和開展趨勢111.2.1 計算機的應(yīng)用領(lǐng)域12科學(xué)計算信息管理過程控制輔助技術(shù)應(yīng)用人工智能多媒體應(yīng)用電子商務(wù)電子政務(wù)1.2.2 計算機開展前景13巨型化微型化網(wǎng)絡(luò)和移動化人工智能化云計算1.3計算機中信息的表示與存儲本節(jié)對信息在計算機中的表示、處理和存儲方法作介紹，初步了解計算機的運行機理，為將來更深入了解計算機其它復(fù)雜信息表示方法打下根底。141.3.1 計算機中的數(shù)據(jù)數(shù)字計算機是由數(shù)字電路芯片構(gòu)成數(shù)字電路兩種狀態(tài)“低”“高”電平數(shù)學(xué)上抽象為“0”、“1”兩個數(shù)碼計算機中只有“0”、“1”兩種狀態(tài)。計算機數(shù)據(jù)運算用“0”、“1”實現(xiàn)。信息儲存、表示均用“0”“1”實現(xiàn)151.3.2 數(shù)制十進制數(shù)十進制數(shù)是由0，1，2.…，9共十個不同符號來表示數(shù)值，也稱為阿拉伯數(shù)字。特點是“逢十進一〞；數(shù)字所處的位置決定了值和權(quán)。如223.45可以看成為：223.45=2×102+2×101+3×100+4×10-1+5×10-210是十進制的基數(shù)，每個位置的數(shù)是不一樣的，都有權(quán)重，以小數(shù)點為界左邊從0開始編號，右邊從-1開始編號，第i位的“權(quán)〞是10i。16數(shù)制二進制數(shù)由0、1兩個數(shù)字組成，基數(shù)為2，特點是“逢二進一〞，如1+1=10。例如二進制數(shù)1101.1可表示為：

(1101.1)2=1×23+1×22+0×21+1×20+1×2-1=(13.5)1017數(shù)制3. 八進制數(shù)由0、1、2…、7八個數(shù)字組成，基數(shù)為8，

特點是“逢八進一〞如：

(123.4)8=1×82+2×81+3×80+4×8-1=(83.5)1018數(shù)制4. 十六進制數(shù)由0、1、2…、9、A、B、C、D、E、F十六個數(shù)字字符組成，基數(shù)為16,特點是“逢十六進一〞，

如：9+1=A，F(xiàn)+1=(10)16。例：(4F8A)16=4×163+F×162+8×161+A×160=(20362)1019數(shù)制5. 十進制、與其它進制對應(yīng)關(guān)系20十進制二進制八進制十六進制

十進制二進制八進制十六進制000000008100010810001011910011192001002210101012A3001103311101113B4010004412110014C5010105513110115D6011006614111016E7011107715111117F數(shù)制不同的數(shù)制可以表示相同的數(shù)量；不同數(shù)制表示同一個數(shù)值時，基數(shù)越大，使用的位數(shù)越少；八進制和十六進制與二進制有一一對應(yīng)的關(guān)系，

3位二進制數(shù)可以與1位八進制數(shù)對應(yīng)，4位二進制數(shù)與1位十六進制數(shù)對應(yīng)。二進制與十六進制的對應(yīng)關(guān)系是常用的，請熟記。21數(shù)制二進制數(shù)轉(zhuǎn)換為十六進制數(shù)方法是：從小數(shù)點開始向左、右每4位為一組，缺乏4位用0補齊，然后對照表1-1每組直接轉(zhuǎn)換。例1：〔〕2=0010010010101110=28AE反過來也是這樣如：

〔1B07〕16=〔0001101100000111〕2=〔6919〕10例2：(11010.01101)2=(00011010.01101000)2=(1A.68)16二進制數(shù)轉(zhuǎn)八進制數(shù)是：從小數(shù)點開始向左、右每3位為一組，缺乏3位用0補齊，然后對照表1-1每組直接轉(zhuǎn)換。22數(shù)制轉(zhuǎn)換1).任意進制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)任意進制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)可按“權(quán)〞展開求和。(1101.1)2=1×23+1×22+0×21+1×20+1×2-1=(13.5)10(123.4)8=1×82+2×81+3×80+4×8-1=(83.5)10(4F8A)16=4×163+F×162+8×161+A×160=(20362)10有些書籍，對二進制數(shù)給后綴B標識，八進制數(shù)用后綴O標識，十進制數(shù)用后綴D標識或不標識，十六進制數(shù)用后綴H標識。如：1101.1B，123.4O，4F8AH,85.5。23數(shù)制轉(zhuǎn)換2).十進制數(shù)轉(zhuǎn)換為任意進制數(shù)要將十進制數(shù)的整數(shù)局部和小數(shù)局局部別進行轉(zhuǎn)換，小數(shù)點位置不變。整數(shù)局部規(guī)那么：除以基數(shù)取余數(shù)，先余為低位，后余為上下小數(shù)局部規(guī)那么：乘以基數(shù)取整，先整為上下，后整為低位24數(shù)制轉(zhuǎn)換—整數(shù)局部25例如：求〔105〕10的二進制數(shù)。例如：求(3456)10的十六進制數(shù)結(jié)果是：(3456)10=〔D80〕16數(shù)制轉(zhuǎn)換—小數(shù)局部26例如：將(0.3)10變?yōu)槎M制數(shù)。0.3×2=0.6……積的整數(shù)局部為00.6×2=1.2……積的整數(shù)局部為10.2×2=0.4……積的整數(shù)局部為00.4×2=0.8……積的整數(shù)局部為00.8×2=1.6……積的整數(shù)局部為10.6×2=1.2……積的整數(shù)局部為1……結(jié)果是(0.3)10=〔0.010011〕2例如：將(0.3)10變?yōu)槭M制數(shù)0.3×16=4.8……積的整數(shù)局部為40.8×16=12.8……積的整數(shù)局部為12(C)160.8×16=12.8……積的整數(shù)局部為12(C)160.8×16=12.8……積的整數(shù)局部為12(C)16……可以看出還可以不斷進行下去，因此只能取一定精度。結(jié)果是(0.3)10=〔0.4CCC〕16數(shù)制轉(zhuǎn)換—結(jié)論

不同的數(shù)制的數(shù)表現(xiàn)形式不一樣，但表現(xiàn)客觀世界數(shù)量關(guān)系是沒有分別的。人類習(xí)慣了十進制數(shù)，而現(xiàn)代的數(shù)字電子計算機更擅長于二進制數(shù)進行運算。在表示數(shù)量時兩個數(shù)制之間沒有本質(zhì)區(qū)別。271.3.3 計算機信息存儲單位位〔bit〕“位〞是二進制度量的最小的單位。數(shù)字電路組成的計算機中一位能表示的數(shù)只有“0〞，“1〞兩種

如〔1101〕2是由4位二進制數(shù)組成。

28比特幣〔bitcoin〕1.3.3 計算機信息存儲單位2.字節(jié)〔Byte〕將8位二進制數(shù)字構(gòu)成一組被稱為稱一個字節(jié)〔1Byte=8bit〕字節(jié)是信息組織和存儲的根本單位。在計算機中8位〔8bit，b〕稱為一個字節(jié)〔Byte，B〕存儲單元。

29信息存儲單位及之間的關(guān)系：1B=8b〔bit〕1KB=1024B=210B千字節(jié)1MB=1024KB=220B兆字節(jié)1GB=1024MB=230B吉字節(jié)1TB=1024GB=240B太字節(jié)1.3.3 計算機信息存儲單位3. 字長計算機一次能并行處理的二進制位稱為該機器的字長，或簡稱“字〞。早期的計算機字長只有8位剛好是一字節(jié)。

〔如蘋果公司早期的Apple微型計算機就是8位計算機。而現(xiàn)在PC計算機可以同時運算64位〔bit〕二進制數(shù)，因此我們稱字長是64位?！匙珠L是計算機中的重要指標，直接反映了計算機中的計算機能力。通常字長越長表示計算機的數(shù)據(jù)處理能力越強。

301.3.4 計算機中數(shù)的表示本節(jié)將簡單介紹數(shù)值在計算機是怎么表示，如何存放，怎么進行運算。從而加深對計算機中的二進制數(shù)理解。

31數(shù)值運算機制？1.3.4 計算機中數(shù)的表示1. 無符號整數(shù)整數(shù)的表示都是字節(jié)的倍數(shù)。

〔一字節(jié)稱為短整數(shù)，兩字節(jié)稱為整數(shù)，四字節(jié)稱為長整數(shù)。無符號整數(shù)，存儲單元可表示數(shù)的范圍為： 無符號短整數(shù)〔shortint〕 最大表示的整數(shù)是：FFH=255； 無符號整數(shù)〔int〕 最大表示的整數(shù)是：FFFFH=65535； 無符號長整數(shù)〔shortint〕 最大表示的整數(shù)是：FFFFFFFFH=4294967295；

321.3.4 計算機中數(shù)的表示33思考？

在計算機中二進制數(shù)的長度有存儲單元的限制，每個有長度限制的存儲單元可以表示的數(shù)是有限的。如1個字節(jié)能表示的數(shù)是，0，1，2，…，254，255，如果想在最大數(shù)值中再加1會出現(xiàn)什么情況？請舉例說明。1.3.4 計算機中數(shù)的表示2有符號整數(shù)在計算機中如果要表示數(shù)值的符號仍需用二進制位來表示。通常將數(shù)的最高位作為符號位，約定：0表示正數(shù)，1表示負數(shù)。例如：對于一個字節(jié)的有符號整數(shù)〔01111111〕2=+127，〔11111111〕2=-127。例如：對于一個字的有符號整數(shù)〔0000000001111111〕2=+127；

〔1000000011111111〕2=-255。為了使計算機快捷運算，將減法運算變?yōu)橛蟹枖?shù)的加法運算，會把有符號數(shù)會進一步用三種表示方法：原碼、補碼、反碼。本書篇幅所限，將不涉及計算機CPU內(nèi)部運算機制，感興趣請自行參閱相關(guān)書籍341.3.4 計算機中數(shù)的表示353小數(shù)與浮點數(shù)在計算機中要存放小數(shù)或在一個固定長度的存儲單元中要表示更大范圍的數(shù)就要用定點數(shù)或浮點數(shù)來表達。一般而言，任意大小二進制數(shù)可以用以下格式表示：1階符階碼數(shù)符尾數(shù)階碼：是以2為底的二進制指數(shù)；階符：是指數(shù)的符號；尾數(shù)：是以二進制表示的純小數(shù)，數(shù)符：是尾數(shù)的符號，符號位同樣可以約定“0〞表示正數(shù)，“1〞表示負數(shù)。1.3.4 計算機中數(shù)的表示假定浮點數(shù)需要2個字節(jié)〔即16位〕存儲單元，其中指數(shù)局部占8位〔含階符和階碼〕，小數(shù)局部占8位〔含數(shù)符和尾數(shù)〕。例1：將16位二進制數(shù)浮點數(shù)〔0000001011110000〕2轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)。解：根據(jù)上述規(guī)那么，把題目中的16位二進制數(shù)看成是浮點數(shù)應(yīng)表示為：即210×(-0.111)2=〔4〕10×(-0.875)10=(-3.5)10例2：將16位浮點數(shù)〔0111111101111111〕2轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)。解：根據(jù)上述規(guī)那么，把按題目中的16位二進制數(shù)看成是高精度浮點數(shù)應(yīng)表示為： 即21111111×(0.1111111)2=(2127)10×(0.1111111)2≈(1.701×1038)10×(0.992)10≈〔1.688×1038〕1036進一步了解：000000101111000001111111011111111.3.4 計算機中數(shù)的表示在計算機中存放數(shù)值的存儲單元大小確定后，1〕浮點數(shù)與整數(shù)一樣有最大值限制，如上例2字節(jié)存儲單元能表示的最大值是1.688×1038，在這個值的根底上增加任何數(shù)都會產(chǎn)生溢出錯誤；2〕有小數(shù)的十進制數(shù)不一定能精確轉(zhuǎn)換成對應(yīng)二進制數(shù)，只能得到近似值，計算機學(xué)科中把這種近似誤差稱為量化誤差或量化噪聲?！灿袝r人們認為CD的音色沒有黑膠唱片的音色好？為什么？〕3〕對于要求誤差很小的財務(wù)運算不適合使用浮點數(shù)。37小結(jié)：

計算機中信息編碼

38計算機中信息編碼本節(jié)將進一步討論用二進制數(shù)實現(xiàn)數(shù)字〔不是數(shù)值〕、字符、文字、中文、圖像甚至視頻的表達方式。1.3.5 計算機中信息編碼1數(shù)字編碼十進制數(shù)0～9在計算機中有等價二進制編碼的表示方式，即每一位十進制數(shù)直接用4位二進制碼表示，通常稱為8421BCD碼。39十進制數(shù)BCD碼十進制數(shù)BCD碼00000601101000170111200108100030011910014010010000100005010111000100011.3.5 計算機中信息編碼2字符編碼國際上普遍采用ASCII編碼〔AmericanStandardCodeforInformationInterchange美國信息交換標準代碼〕作為通用的字符編碼。ASCII碼使用指定的7位或8位二進制數(shù)組合來表示128或256種可能的字符。標準ASCII碼也叫根底ASCII碼，當今微型計算機中均使用8位〔1Byte〕二進制表示ASCII碼也叫擴展ASCII碼。無論是7位或8位ASCII碼前128個字符是相同的。下面具體說明這0～127ASCII碼的含意，請參看表1-3。401.3.5 計算機中信息編碼41表3ASCII碼表1.3.5 計算機中信息編碼421.3.5 計算機中信息編碼2〕Unicode編碼Unicode由兩字節(jié)構(gòu)成一個字符，Unicode能夠同時表示世界上多國語言中的字符。使用了Unicode后，在