2022年计算机基础知识教案3.docx
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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 第一部分运算机基础学问名师精编优秀教案第一节 运算机的起源运算工具的进展:远在古代,人们为了记数和运算创造了算筹、算盘,并不断地追求更好的运算工具;一、运算机产生的基础(1)技术基础 1621 年,英国人威廉 奥特瑞创造了运算尺;法国数学家布莱斯 帕斯卡于 1642 年创造了机械运算器;机械运算器用纯粹机械代替了人的摸索和记录,标志着人类已开头向自动运算 工具领域迈进;1822 年英国人查尔斯设计了差分机和分析机;设计的理论特别的超前,类似于百年后的电子运算机;机械运算机在程序自动掌握、系统结构、输入输出和存贮等方面为现代运算机 的产生奠定了技
2、术基础;制造电子运算机的关键性技术是采纳电子元件代替机电式运算机中的继电元件 和机械设备;进入 20 世纪,电子技术有了飞速的进展,1906 年,美国人弗斯特创造了电子管;电子三极管掌握电流的开关速度,比电磁继电器快万倍,而且牢靠性高得多;可 以用电子管取代继电器制作运算机;后来,把一对三极管用电路连接起来,制成电 子触发器,为电子运算机的产生作了进一步的技术预备;(2)理论基础现代科学的进展,特殊是数学的进展,为电子运算机的产生供应了理论基础;1854 年,英国规律学家、数学家乔治 布尔就设计了一套符号,表示规律理论 中的基本概念,并规定了运算法就,把形式规律归结成一种代数运算,从而建立了
3、规律代数;应用规律代数可以从理论上详细解决具有两种电状态的电子管作为运算机的规律元件问题;提前差不多一个世纪为现代二进制运算机铺平了道路;名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 15 页精选学习资料 - - - - - - - - - 名师精编 优秀教案1936 年,英国数学家图林发表了论文抱负运算机,给出了现代电子数字计算机的数学模型,从理论上论证了通用运算机产生的可能性;1938 年,现代信息论的闻名创始人香侬 美国 在发表的论文中,首次用布尔代数进行开关电路分析,并证明布尔代数的规律运算可以通过继电器电路来实现;二、第一台真正意义上的数字电子运算机(ENIAC)1946
4、年 2 月 14 日交付使用,运算速度:5000 次加法 / 秒,体重 28 吨,占地 170m 2,使用了 18800 只电子管和 1500 个继电器,功率 150KW;三、运算机进展的几个阶段第一代:( 1946 1956 )电子管, 5 千 4 万(次 / 秒);电子管的缺点:体积大;耗能高、散热量大;其次代:( 1957 1964 )晶体管,几十万 百万(次 / 秒);晶体管的优点:体积小;耗能低;性能稳固;第三代:( 1965 1970 )集成电路,百万 将电脑浓缩在一颗芯片上; 几百万(次 / 秒);第四代:( 1971 至今)大规模、超大规模集成电路,几百万 几亿(次 / 秒);
5、摩尔定律:每 18 个月芯片才能增长一倍(运算机第肯定律);四、运算机的商用化 Lyons 公司参加部分投资,威尔克斯参考冯 诺依曼理论研制 EDSAC,第一台程 序储备式运算机于 1949 年交付使用, 进入社会用于商业治理,开启办公自动化理念;其次节 运算机中数的表示方法 一、进位计数制 数制是人们为了处理数字所做的一种进位规定;人们日常习惯使用十进制数,实际上也常常使用其它进制 60 分为小时;两只鞋为一双;中国 旧制秤 16 两为斤等;数;如 60 秒为分,名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 15 页精选学习资料 - - - - - - - - - 名师精编 优秀教
6、案运算机中应用的规律电子器件具有通、断两种稳固状态,与二进制数的、对应;因而在运算机中利用一系列的 0 、1 来表示数字、图形、符号、语音等信息,这种二进制 组合称为二进制编码;运算机识别处理代表信息的二进制 编码,相对来说就很简洁了;运算机中常用进位计数制的数码数 制 数 码二进制 0 1八进制 0 1 2 3 4 5 6 7 十进制 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9十六进制 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F基数:数码的个数进位计数制:“ 逢基数进位” 的计数制,称为进位计数制;二、不同进制数的转换助记符: B 代表二进制数O 代表八进制数D 代表十进制数
7、H 代表十六进制数1、r 进制转化成十进制方法:按位权绽开,运算多项式之和;2、十进制转化成 r 进制整数部分:除以 r 取余数,直到商为 0,余数从下到上排列;小数部分:乘以 r 取整数,直到纯小数部分为 0 或达到肯定精度,整数从上到下排列;说明:十进制小数转化成 依据要求某一精度; r 进制小数时,多数数无法使纯小数部分为零,只能3、二进制数与八进制数的转换名师归纳总结 三位二进制数,最小值为0,最大值为7,即: 010 2第 3 页,共 15 页 000 0 001 1 100 4 - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 101 5 名师精编优秀教案
8、 111 7 110 6 011 3 由此可见:每 3 位二进制数可代表 1 位 8 进制数;3 位二进制数:最高位的 1 相当于 4,次高位的 1 相当于 2,最低位的 1 相当于1,4、2、1 的关系可以很便利地实现2 进制数与 8 进制数的转换;以小数点为分界,整数部分:自右向左,位数不够,在最左侧补 0;小数部分:自左向右,位数不够,在最右侧补 0;留意:转换运算中,小数部分最右侧肯定要补 0 ;4、二进制数与 16 进制数的转换四位二进制数,最小值为 0,最大值为 15,即:0000 0 0100 4 1000 8 1100 C0001 1 0101 5 1001 9 1101 D0
9、010 2 0110 6 1010 A 1110 E0011 3 0111 7 1011 B 1111 F由此可见:每 4 位二进制数可代表 1 位 16 进制数;4 位二进制数: 最高位的 1 相当于 8, 次高位的 1 相当于 4,第三位的 1 相当于2, 最低位的 1 相当于 1;8、4、2、1 的关系可以很便利地实现 2 进制数与 16 进制数的转换;以小数点为分界,整数部分:自右向左,位数不够,在最左侧补 0;小数部分:自左向右,位数不够,在最右侧补 0 ;留意:转换运算中,小数部分最右侧肯定要补 0 ;三、运算机编码运算机编码:由如干位组成的二进制数代表一个符号,符号集内的每一个符
10、号与一个唯独的二进制数对应;1、ASCII 码ASCII 码是美国标准信息交换代码的简称,用于给字符编码; 由七位二进制数组名师归纳总结 合而成,可以表示128 种字符,目前在国际上广泛流行;第 4 页,共 15 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 名师精编 优秀教案2、汉字编码 运算机在处理汉字时,必需先对汉字进行编码;(1)国标区位码:一种数字编码,即用数字串代表汉字;(2)机内码: 汉字机内码是汉字在设备或信息处理系统内部最基本的形式;一 般用两个字节存放汉字的机内码;每个字节的最高位置为“1” ;(3)机外码:又称为输入码,用以将汉字输入到运算
11、机内;常用的机外码有拼 音码、五笔字型等;四、信息的储备单位 位( Bit ):度量数据的最小单位(一个二进制数位);字节( Byte ):最常用的基本单位(8 位二进制数);K 字节: 1K = 1024 byte G(吉)字节: 1G = 1024 M 第一部分 运算机基础学问 M(兆)字节: 1M = 1024 K T (太)字节: 1T = 1024 G第三节 运算机系统及其工作原理 一个完整的微型运算机系统包括硬件系统和软件系统两大部分;(运算机系统示意构图,见教学课件;)一、运算机硬件基本组成 1、储备程序工作原理 运算机的两个基本才能:一是能够储备程序,二是能够自动地执行程序;C
12、PU的部 运算机利用“ 储备器” (内存)来存放所要执行的程序的,而称之为 件可以依次从储备器中取出程序中的每一条指令,并加以分析和执行,直至完成全 部指令任务为止;储备程序原理是由美籍匈牙利数学家冯 诺依曼于1946 年提出的, 把程序本身当作数据来对待,程序和该程序处理的数据用同样的方式储存;冯 诺依曼和同事 们依据此原理设计出了一个完整的现代运算机雏形,并确定了储备程序运算机的五 大组成部分和基本工作方法;冯 诺依曼的这一设计思想被誉为运算机进展史上的 里程碑,标志着运算机时代的真正开头;名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 15 页精选学习资料 - - - - - -
13、 - - - 名师精编 优秀教案虽然运算机技术进展很快,但“ 储备程序原理” 至今仍旧是运算机内在的基本 工作原理;自运算机产生的那一天起,这一原理就打算了人们使用运算机的主要方 式编写程序和运行程序;科学家们始终致力于提高程序设计的自动化水平,改 进用户的操作界面,供应各种开发工具、环境与平台,其目的都是为了让人们更加 便利地使用运算机,可以少编程甚至不编程来使用运算机,由于运算机编程究竟是 一项复杂的脑力劳动;但不管用户的开发与使用界面如何演化,“ 储备程序原理”没有变,它仍旧是我们懂得运算机系统功能与特点的基础;EDSAC于 1949 年 5 月建成,它是世界上第一台真正实现内部储备程序
14、的电子计 算机,其中凝集着冯 诺依曼等人设想,也是后来全部电脑的真正原型和范本;2、程序和指令指令是对运算机进行程序掌握的最小单位;全部的指令的集合称为运算机的指令系统;程序是为完成一项特定任务而用某种语言编写的一组指令序列;运算机依据程 序规定的流程依次执行一条条的指令,最终完成程序所要实现的目标;3、运算机硬件系统运算机硬件表现为各种物理部件按肯定结构组成的实体,包括由总线连结起来 的中心处理器、内储备器以及如干外部设备(如硬盘、软盘、键盘、显示器、打印 机等);硬件是运算机进行工作的物质基础;(1)运算器也称为算术规律单元ALU(Arithmetic Logic Unit),其功能是进行
15、算术运算和规律运算;(2)掌握器 用于是掌握运算机各个部件有条不紊地协同工作,基本功能就是 从内存取指令和执行指令;Processing Unit运算器与掌握器合在一起称为中心处理单元,即 CPU( Central ); CPU是运算机的核心部件;(3)储备器名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 15 页精选学习资料 - - - - - - - - - 名师精编 优秀教案储备器是运算机储备数据和程序的地方;储备器分为内储备器(内存)与外存储器(外存);内存:由半导体器件构成,运算机可以直接从中存取信息;内存分为 ROM(只读储备器)和 RAM( 随机储备器)两种形式;ROM:
16、只能从中读取信息,不能写入信息(固化指令);RAM:既可以从中读取信息,也能写入信息;通常所说的内存主要是指RAM;假如断电, RAM中的信息会自动消逝,不会重现;在运算机系统组成中,储备器特指内存,CPU和内存构成主机;外储备器(外存、帮助储备器): 用来长期存放程序和数据;外存上的信息主要 由操作系统来治理;外存一般只和内存进行信息交换;运算机处理完成的结果可以存放到外存,运算机也可以通过内存将数据、指令 信息从外存调入主机;因而,外存既是输出设备,也是输入设备;常见的外部储备器 :软盘 Floppy Disk 、硬盘 hard disk 、磁带( tape )、光盘( compact d
17、isc )、闪存盘( flash memory )4 输入设备输入设备用于接受用户输入的数据和程序,并将它们转换成运算机能接受的形 式(二进制数)存放到内存中;常见的输入设备有键盘、鼠标、扫描仪、光笔、数 字化仪等;5 输出设备输出设备用于将存放在内存中的运算机处理结果输出给用户;常见的输出设备 有显示器、打印机、绘图仪等;4、运算机软件系统运算机软件是指在硬件设备上运行的各种程序、数据以及有关的资料,包括系 统软件和应用软件;运算机之所以能够完成各种有意义的工作,都是在软件的掌握下进行的;运算机硬件是支撑软件工作的基础;名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 15 页精选学习
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