计算机奥赛初赛知识讲座优秀课件.ppt
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1、计算机奥赛初赛知识讲座第1页,本讲稿共73页一、一、计算机的发展与应用计算机的发展与应用二、计算机组成与工作原理二、计算机组成与工作原理和信息的表示与存储和信息的表示与存储三、多媒体应用三、多媒体应用四、计算机网络使用基础四、计算机网络使用基础五、程序设计语言基础五、程序设计语言基础六、程序的阅读分析六、程序的阅读分析第2页,本讲稿共73页世界上的第一台计算机(ENIAC)于1946年诞生在美国宾夕法尼亚大学,由物理学家约翰.莫克利和工程师普雷斯伯.埃克特研制的.特点:体积大,功率大,重量大,1秒钟5000次加法计算机的发展历经了哪几个阶段;计算机的发展历经了哪几个阶段;年代年代元件元件处理速
2、度第一代19461958电子管几千条第二代19591964晶体管几百万条第三代19651970集成电路几千万条第四代1971至今大规模集成电路数亿条以上第五代第五代第五代第五代NCNC网络计算机(将整个网络看成一个巨大的磁盘驱动器,数据网络计算机(将整个网络看成一个巨大的磁盘驱动器,数据和文件存储在服务器)和文件存储在服务器)非冯非冯 诺依曼式的计算机模型(以人脑神经系统处理信息的原理为基础):生诺依曼式的计算机模型(以人脑神经系统处理信息的原理为基础):生物计算机、光子计算机、量子计算机物计算机、光子计算机、量子计算机第3页,本讲稿共73页我国的计算机发展情况我国的计算机发展情况我国从195
3、6年开始计算机的科研和教学工作;1960年我国第一台自行设计的通用电子计算机107机诞生1964年我国研制成大型通用电子计算机119机;1983年每秒运行一亿次的银河巨型计算机在国防科技大学诞生;1992年研制成功每秒运行10亿次的“银河”巨型计算机;1997年又研制成功每秒运行130亿次的“银河”巨型计算机;我国较有名的微型计算机品牌有:“联想”、“长城”、“方正”等;第4页,本讲稿共73页计算机发展史上的里程碑计算机发展史上的里程碑计算机存储程序的工计算机存储程序的工作原理作原理(冯冯诺依曼原理诺依曼原理)美籍匈牙利数学家冯诺依曼(vonNeumaml)在1946年提出的,其思想是,在计在
4、计算机中设置存储器,将符号化的计算步骤存放在存储器中,然后依次取出存储的内容,由算机中设置存储器,将符号化的计算步骤存放在存储器中,然后依次取出存储的内容,由一个被称之为控制器的部件进行译码,译码结果在一个被称为运算器的部件中进行计算,一个被称之为控制器的部件进行译码,译码结果在一个被称为运算器的部件中进行计算,从而实现计算机工作的自动化(运算器和控制器统称为从而实现计算机工作的自动化(运算器和控制器统称为CPU)。)。冯诺依曼依据此原理设计出一个完整的计算机雏形,并确定了计算机的五大组成部分和基本的工作方法。第5页,本讲稿共73页什么叫cisc和risc?Cisc:复杂指令系统计算机.Ris
5、c:简单指令系统计算机其理论要点理论要点如下:1、计算机硬件设备由存储器、运算器、控制器、输入设备和输出设备5部分组成。2、存储程序思想存储程序思想把计算过程描述为由许多命令按一定顺序组成的程序,然后把程序和数据一起输入计算机,计算机对已存入的程序和数据处理后,输出结果。第6页,本讲稿共73页1.计算机的系统组成计算机系统由软件和硬件两部分组成。硬件即构成计算机的电子元器件;软件即程序和有关文档资料。计算机硬件由五大部分组成:运算器、控制器、存储器、输入设备、运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备输出设备。没有装载软件的计算机称为裸机中央处理器(中央处理器(CPUCentral Proce
6、ssing Unit)由运算器、控制器和一些寄存器运算器、控制器和一些寄存器组成;运算器进行各种算术运算和逻辑运算算术运算和逻辑运算;控制器是计算机的指挥系统;CPU的主要性能指标是主频和字长。输入设备:键盘、鼠标、扫描仪,手写板,话筒,摄影机,触摸板,视频输入设备条形码扫描器等。输出设备:显示器、打印机、绘图仪等。第7页,本讲稿共73页存储器:具有记忆功能的物理器件,用于存储信息。存储器分为内存和外存内存是半导体存储器(主存)中央处理器能直接访问的存储器称为内部存储器:它分为只读存储器(ROM)和随机存储器(RAM)和高速缓冲存储器(Cache);ROM:只能读,不能用普通方法写入,通常由厂
7、家生产时写入,写入后数据不容易丢失,也可以用特殊方法(如紫外线擦除(EPROM)或电擦除(EEPROM_)存储器);断电后内容不丢失.RAM:可读可写,断电后内容全部丢失;Cache:因为CPU读写RAM的时间需要等待,为了减少等待时间,在RAM和CPU间需要设置高速缓存Cache,断电后其内容丢失。外存:中央处理器不能直接访问的存储器称为外部存储器,外部存储器中的信息必须调入内存后才能为中央处理器处理.磁性存储器软盘和硬盘;光电存储器光盘,还有u盘,mp3,mp4,移动硬盘等它们可以作为永久存器;硬盘分为转速7200转/分和5400转/分等多种,容量为10G20G200G等软盘:3.5英寸英
8、寸/1.44 MB光盘:DVDCD-ROM等等存储器的两个重要技术指标:存取速度和存储容量。内存的存取速度最快(与CPU速度相匹配),软盘存取速度最慢。存储容量是指存储的信息量,它用字节(Byte)作为基本单位,1字节用8位二进制数表示,1KB=1024B,1MB=1024KB,lGB=1024MB第8页,本讲稿共73页(2)计算机的软件系统计算机的软件主要分为系统软件和应用软件两类:系统软件:为了使用和管理计算机的软件,主要有操作系统软件如,WINDOWS95982000NT40/XP/VISTA、DOS60、UNIXLINUX等;WINDOWS95982000NT40是单用户多任务可视化图
9、形界面,而DOS是字符命令形式的单用户单任务的操作系统。Unixlinux是多用户多任务的操作系统应用软件:为了某个应用目的而编写的软件,主要有辅助教学软件(CAI)、辅助设计软件(CAD)、文字处理软件、工具软件以及其他的应用软件。第9页,本讲稿共73页操作系统是计算机系统中的一种系统软件,它能对计操作系统是计算机系统中的一种系统软件,它能对计算机系统中的软件和硬件资源进行有效地管理和控制,算机系统中的软件和硬件资源进行有效地管理和控制,合理地组织计算机的工作流程,为用户提供一个使用计合理地组织计算机的工作流程,为用户提供一个使用计算机的工作环境。算机的工作环境。手工操作管理程序单道批处理系
10、统多道批处理系统分时系统实时操作系统网络操作系统第10页,本讲稿共73页DOS单用户的唯一任务占用计算机上所有的单用户的唯一任务占用计算机上所有的硬件和软件资源,所能访问的主存地址空间太小。硬件和软件资源,所能访问的主存地址空间太小。Windows多作业、大内存管理、统一的图多作业、大内存管理、统一的图形用户界面形用户界面,并且发展到网络环境使用,并且发展到网络环境使用UNIX操作系统操作系统、Linux操作系统操作系统、MacintoshOS第11页,本讲稿共73页裸机裸机系统软件系统软件应用软件应用软件用户用户第12页,本讲稿共73页计算机的类型:按通途的不同:通用机和专用机按运算速度,字
11、长,存储容量等多方面因素:大型通用机,巨型机,小型机,微型机大型机:以国家为单位研制使用的,计算速度极快巨型机:巨型机的研制水平,生产能力已成为一个国家经济和科技实力的重要标志小型机:比巨型机小的,但比微型机大(速度);微型机:又称微机,个人计算机,pc等等,是以微型处理器(中央处理器)为基础组成的.1971年,美国的intel公司生产了第一块微型处理器intel4004,并以此为基础组成了第一台微机mcs-4第13页,本讲稿共73页微型机的主要技术指标微型机的主要技术指标1字长:一次计算能够直接处理的二进制数据的位数。单位为位(bit2主频:指计算机主时钟在一秒钟内发出的脉冲数,在很大程度上
12、决定了计算机的运算速度。3内存容量:是标志计算机处理信息能力强弱的一向技术指标。单位为字节(BYTE)。8BIT=1BYTE1024B=1KB1024KB=1MB4外存容量:一般指软盘、硬盘、光盘。位:位:计算机只认识由0或1组成的二进制数,二进制数中的每个0或1就是信息的最小单位,称为位(bit)。字字节:是衡量计算机存贮容量的单位。一个8位的二进制数据单元称一个字节(byte)。在计算机内部,一个字节可以表示一个数据,也可以表示一个英文字母或其他特殊字符,二个字节可以表示一个汉字。字字:在计算机中,作为一个整体单元进行存贮和处理的一组二进制数。一台计算机,字的二进制数的位数是固定的。字字长
13、:一个字中包含二进制数位数的多少称为字长。字长是标志计算机精度的一项技术指标。一些基本的概念一些基本的概念第14页,本讲稿共73页存存贮器器编址:址:为了便于对计算机内的数据进行有效的管理和存贮,需要对内存单元编号,即给每个存贮单元一个地址。每个存贮单元存放一个字节的数据。如果需要对某一个存贮单元进行存贮,必须先知道该单元的地址,然后才能对该单元进行信息的存取。计算机的特点(1):运算速度快(2):计算精度高(3):具有记忆和逻辑判断能力(4):自动处理能力第15页,本讲稿共73页计算机的应用(1)数值计算(2)数据处理(3)实时控制(4)辅助教育(5)辅助设计(6)办公自动化第16页,本讲稿
14、共73页计算机系统计算机硬件计算机软件输入设备输出设备存储器运算器控制器系统软件应用软件键盘,鼠标,话筒,扫描仪显示器,打印机,绘图仪内存,外存,光盘速度和容量中央处理器(CPU)操作系统数据库管理程序语言处理程序OFFICE,FLASH,REALPLAY第17页,本讲稿共73页计算机病毒计算机病毒计算机病毒是一种程序,是人为设计的具有破坏性的程序计算机病毒具有破坏性、传播性、可激发性、潜伏性、隐蔽性等特点病毒的分类(1)按病毒设计者的意图和破坏性大小,可将计算机病毒分为良性病毒和恶性病毒。良性病毒:这种病毒的目的不是为了破坏计算机系统,而只是为了编制者表现自己。此类病毒破坏性较小,只是造成系
15、统运行速度降低,干扰用户正常工作。恶性病毒:这类病毒的目的是人为的破坏计算机系统的数据。具有明显破坏目标,其破坏和危害性都很大,可能删除文件或对硬盘进行非法的格式化。(2)计算机病毒按照寄生方式可以分为下列四类:源码病毒:入侵病毒:操作系统病毒:外壳病毒:第18页,本讲稿共73页防治病毒的步骤:防治病毒的步骤:不要用软盘启动机器不要运行来路不明的软件定期备份重要系统数据重要的数据盘,程序盘应写保护使用杀毒软件检查和清除病毒病毒传染有两个条件:(1)通过某个途径进入计算机:比如硬盘,软盘,u盘,网络下载,光盘,收发电子邮件等等(2)病毒是被激活的,一定要满足某个条件,病毒才会开始运行.比如某个日
16、期等等。第19页,本讲稿共73页1、R进制转换为十进制进制转换为十进制基数为R的数字,只要将各位数字与它的权相乘,其积相加,和数就是十进制数(xpx0.x1xk)R=()10例:1101101.01012=12021122+123十024125126+021+122023+124=109.3125当从R进制转换到十进制时,可以把小数点作为起点,分别向左右两边进行,即对其整数部分和小数部分分别转换。对于二进制来说,只要把数位是1的那些位的权值相加,其和就是等效的十进制数。进位计数制之间的转换问题进位计数制之间的转换问题第20页,本讲稿共73页2、十进制转换为、十进制转换为R进制进制将此数分成整数
17、与小数两部分分别转换,然后再拼接起来。进制整数转换成R进制的整数,可用十进制数连续地除以R,其余数即为R系统的各位系数。此方法称之除R取余法。例如:将5710转换为二进制数十进制小数转换成R进制时,可连续地乘以R,直到小数部分为0,或达到所要求的精度为止(小数部分可能永不为零),得到的整数即组成R进制的小数部分,此法称为“乘R取整”例:将0.312510转换成二进制数0.31252=0.6250.6252=1.250.252=0.50.52=1.0第21页,本讲稿共73页3、二、八、十六进制的相互转换、二、八、十六进制的相互转换即每位八进制数相当于三位二进制数,每位十六进制数相当于四位二进制数
18、。在转换时,位组划分是以小数点为中心向左右两边延伸,中间的0不能省略,两头不够时可以补0。例如:将1011010.102转换成八进制和十六进制数001011010.1001011010.102132.48132.401011010.10001011010.102=5A.8165A.8将十六进制数F7.28变为二进制数F7.28F7.2816=11110111.00101211110111.00101000将八进制数25.63转换为二进制数256325.63810101.110011210101.110011第22页,本讲稿共73页三、在计算机中带符号数的表示法三、在计算机中带符号数的表示法1、
19、机器数与真值、机器数与真值规定在数的前面增设一位符号位,正数符号位用“0”表示,负数符号位用“1”表示。为了区别原来的数与它在计算机中的表示形式,我们将已经数码化了的带符号数称为机器数,而把原来的数称为机器数的真值。例如N1=+1001100、N2=1001100为真值,其在计算机中的表示01001100和11001100为机器数。2、原码、原码trueform在用二进制原码表示的数中,符号位为0表示正数,符号位为1表示负数,其余各位表示数值部分。这种表示法称为原码表示法。例如对于8位二进制原码+0原=00000000,0原=100000001101001原=11101001在计算机中,数据是
20、以补码的形式存储的规律:正数的原码是它本身,负数的原码是取绝对值后,在最高位(左端)补“1”。第23页,本讲稿共73页3、反码(、反码(twoscomplement)一个负数的原码符号位不变,其余各位按位取反就是机器数的反码表示法。正数的反码与原码相同。+0补0补0002n1补=2n2n1=2n14、补码、补码0nesComplement(1)正数的补码表示与原码相同;(2)负数的补码是将原码符号位保持“1”之后,其余各位按位取反,末位再加1便得到补码,即取其原码的反码再加“1”:x补=x反+1。补码和反码之间的运算,可以先转换成原码,再计算出结果,再将结果转成相应的码制第24页,本讲稿共73
21、页信息存储单位信息存储单位位(位(bit,缩写为,缩写为b):度量数据的最小单位,表示一位二进制信息。字节字节(byte,缩写为,缩写为B):一个字节由八位二进制数字组成(lbyte8bit)。字节是信息存储中最常用的基本单位。计算机存储器(包括内存与外存)通常也是以多少字节来表示它的容量。常用的单位有:KB1K=1024,MB1M=1024K,GB1G=1024M字(字(word):):字是位的组合,并作为一个独立的信息单位处理。字又称为计算机字,它的含意取决于机器的类型、字长以及使用者的要求。常用的固定字长有8位、16位、32位等。信息单位用来描述机器内部数据格式,即数据(包括指令)在机器
22、内的排列形式,如单字节数据,可变长数据(以字节为单位组成几种不同长度的数据格式)等。机器字长:机器字长:在讨论信息单位时,还有一个与机器硬件指标有关的单位,这就是机器字长。机器字长一般是指参加运算的寄存器所含有的二进制数的位数,它代表了机器的精度。机器的功能设计决定了机器的字长。一般大型机用于数值计算,为保证足够的精度,需要较长的字长,如32位、64位等。而小型机、微型机、微机一般字长为16位、32位等。第25页,本讲稿共73页非数值信息的表示非数值信息的表示西文字符编码西文字符编码ASCII码码“美国信息交换标准代码美国信息交换标准代码”的简称。的简称。ASCII码包括码包括09十个数字,大
23、小写十个数字,大小写英文字母及专用符号等英文字母及专用符号等95种可打印字符,还有种可打印字符,还有33种控制字符(如回车、换行等)。一个字种控制字符(如回车、换行等)。一个字符的符的ASCII码通常占一个字节,用七位二进制数编码组成,所以码通常占一个字节,用七位二进制数编码组成,所以ASCII码最多可表示码最多可表示128个个不同的符号。最高位作为校验码,以便提高字符信息传输的可靠性。不同的符号。最高位作为校验码,以便提高字符信息传输的可靠性。数字和字母的数字和字母的ASCII码按照数字递增顺序或字典顺序排列排列,大写字母和小写字母的码按照数字递增顺序或字典顺序排列排列,大写字母和小写字母的
24、ASCII码是不同的。码是不同的。EBCDIC码码美国美国IBM公司在它的各类机器上广泛使用的一种信息代码。一个字符的公司在它的各类机器上广泛使用的一种信息代码。一个字符的EBCDIC码占用一个字符,用八位二进制码表示信息,最多可以表示出码占用一个字符,用八位二进制码表示信息,最多可以表示出256个不同代码。个不同代码。中文信息编码中文信息编码目前的汉字编码方案有二字节、三字节甚至四字节的。下面我们主要介绍目前的汉字编码方案有二字节、三字节甚至四字节的。下面我们主要介绍“国家标准信息国家标准信息交换用汉字编码交换用汉字编码”(CB2312-80标淮),以下简称国标码。标淮),以下简称国标码。国
25、际码是二字节码,用二个七位二进制数编码表示一个汉字。目前国标码收人国际码是二字节码,用二个七位二进制数编码表示一个汉字。目前国标码收人6763个汉字,个汉字,其中一级汉字(最常用)其中一级汉字(最常用)3755个,二级汉字个,二级汉字3008个,另外还包括个,另外还包括682个西文字符、图符。个西文字符、图符。在计算机内部,汉字编码和西文编码是共存的。区分的方法之一是对于二字节的国标码,在计算机内部,汉字编码和西文编码是共存的。区分的方法之一是对于二字节的国标码,将二个字节的最高位都置成将二个字节的最高位都置成1,而,而ASCIl码所用字节最高位保持码所用字节最高位保持0,然后由软件(或硬件)
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