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1、计算机初步知识概述本讲稿第一页，共二十二页计 算 机 初 步 知 识112 电子计算机的发展及其特点一电子计算机的发展1第一代电子计算机（19461957）第一代电子计算机主要采用电子管作为逻辑元件，用阴极射线管或延迟线作为主存储器，主要使用机器语言，多用于数字计算。1946年美国宾夕法尼亚大学制造了世界上第一台电子数字计算机，取名为ENIAC（Electronic Numerical Integrator and Calculator）2第二代电子计算机（19581964）主要采用晶体管作为逻辑元件。主存储器采用磁芯存储器，辅助存储器开始采用磁盘，出现了FORTRAN、COBAL、ALGOL

2、等程序设计语言和操作系统。本讲稿第二页，共二十二页计 算 机 初 步 知 识3 第三代电子计算机（19651970）以集成电路作为基本的元器件。主存储器开始采用半导体存储器代替磁芯存储器。，引进了多道程序、并行处理等技术，操作系统也日益成熟。4第四代电子计算机（1970年以后）采用LSI作为计算机的基本功能部件，用高集成的半导体存储芯片作为主存储器。软件方面发展了分布式操作系统、数据库和知识库系统。第四代电子计算机的另一重要分支就是产生了以LSI为基础的微处理器和微型计算机。1971年，Intel公司推出四位微处理器4004，1973年有推出了八位微处理器8080。此后，微处理器不断发展，先后

3、又形成了16位、32位、64位的微处理器。5第五代电子计算机 即人工智能计算机。采用VLSI作为基本电子元件。它与前四代电子计算机的本质区别是：使计算机的主要功能从信息处理上升为知识处理，使计算机具有某些人的智能。本讲稿第三页，共二十二页各代计算机的比较各代计算机的比较计 算 机 初 步 知 识本讲稿第四页，共二十二页笔记本电脑笔记本电脑卧 式 电 脑立 式 电 脑世界上第一台 PC计 算 机 初 步 知 识本讲稿第五页，共二十二页计 算 机 初 步 知 识二电子计算机的特点1运算速度快；2计算精度高；3存储功能强；4具有逻辑判断能力；5具有自行运行能力；电子计算机不仅能够存储数据，还能存储程

4、序。1数值计算2数据处理；3过程控制；4计算机辅助设计及辅助教学；113 电子计算机的应用本讲稿第六页，共二十二页计 算 机 初 步 知 识 CAD（Computer Aided Design）；CAI（Computer Aided Instruction）；CAM（Computer Aided Manufacture）；CAT（Computer Aided Test）；CAE（Computer Aided Engineer）；CIMS（Computer Integrator Manufacture System）5 系统仿真；6人工智能；7计算机网络与信息高速公路 （1）计算机网络指的是多个

5、独立的计算机系统之间通过通讯线路、专用电缆、微波卫星、光导纤维等各种通讯介质进行数据、通讯、资源共享。它是计算机技术和通讯技术相融合的产物。（2）1993年美国正式推出“国家信息基础设施”工程计划（National Information Infrastructure，简称NII计划），亦称之为信息高速公路（Information Highway）。本讲稿第七页，共二十二页114 我国的信息工程 1）“三金工程”：金桥、金关、金卡。金桥工程：国家公用经济信息通信网络工程。为其他信息业务系统提供一个技术先进、经济合理的公用信息通道。金关工程：将对海关、外贸和税务管理等部门的业务专用网实行计算机联

6、网，以加强和完善外贸管理。是金桥工程的起步工程之一。（EDI，电子数据交换）金卡工程：即电子货币工程，是金融电子化和商业流通现代化的重要组成部分。其他“金”字工程金税、金企、金农等。计 算 机 初 步 知 识本讲稿第八页，共二十二页计 算 机 初 步 知 识114 电子计算机的分类 根据对信息的表示形式及对信息的处理方式的不同，可分为：电子模拟计算机电子数字计算机根据其用途的不同，可分为：通用机 General Purpose Computer专用机 Special Purpose Computer根据其规模的不同，又可分为：巨型机大、中型机小型机微型机本讲稿第九页，共二十二页微型计算机的发展

7、阶段与特点本讲稿第十页，共二十二页计 算 机 初 步 知 识12 计算机中信息的表示121 进位记数制按进位的原则进行记数的数制，称为进位记数制。人们最常用的是十进制。在计算机科学中，除了十进制外，还常用二进制、八进制和十六进制。1 十进制（Decimal System）十进制记数制中，是根据“逢十进一”的原则进行记数的。一个十进制数，它的数值是由09十个数码来表示的。数码所处位置不同，代表数的大小也不一样。在进制记数制中，我们把各位数字为1时所代表的数值称为该位的“位权”，而把该进位记数制所能使用的数码的个数称为该进位记数制的“基”。“位权”和“基”是进位记数制中的两个要素。十进制数的位权是

8、以十为底的幂。从“位权”的角度看，一个任意进制的数都可以用该数各个位上的数字与其相应位的位权乘积的多项式之和来表示。本讲稿第十一页，共二十二页计 算 机 初 步 知 识2 二进制（Binary System）二进制是按“逢二进一”的原则进行记数的。二进制的基为2，也就是说它所使用的数码为0、1，共二个；二进制的位权是以2为底的幂。3 八进制（Octave System）八进制是按“逢八进一”的原则进行记数的。八进制的基为8，也就是说它所使用的数码为0、1、2、3、4、5、6、7，共八个；八进制的位权是以8为底的幂。4 十六进制（Hexadecimal System）十六进制是按“逢十六进一”的

9、原则进行记数的。十六进制的基为16，也就是说它所使用的数码为0、1、9、A、B、C、D、E、F，共十六个，其中，A、B、C、D、E、F分别代表值位十进制数中的10、11、12、13、14、15；十六进制的位权是以16为底的幂。通常我们都在数的后面加上（2）（8）（10）或（16）来指明该数是二进制、八进制、十进制或十六进制数。也可以用字母来表示这些数制，B二进制，O八进制，D十进制，H十六进制。通常十进制数的D或10可以省略不写。本讲稿第十二页，共二十二页122 不同计数制的相互转换（1）二、八、十六进制转换为十进制数。二、八、十六进制转换为十进制数，可简单地按照上述多项式求和的方法进行计算。

10、例如：计 算 机 初 步 知 识本讲稿第十三页，共二十二页（2）十进制数转换为二、八、十六进制将一个十进制数转换为二、八、十六进制数，其整数部分和小数部分须分别遵守不同的规则：整数部分：除R取余，先余为低位，后余为高位（商为零停止）小数部分：乘R取整，先整为高位，后整为低位（小数为零或精度满足停止）例：求(11)10(?)2 2 11 11除以2商为5余数为1(k0)低 2 5 5 除以2商为2余数为1(k1)2 2 2 除以2商为1余数为0(k2)2 1 1 除以2商为0余数为1(k3)高 0 对整数部分反复用“除2取余”法，直至商为零，再将余数按先低后高的顺序排列。最后结果(11)10(1

11、011)2计 算 机 初 步 知 识本讲稿第十四页，共二十二页例：求(0.625)10=(?)2 0.6252=1.25取整数1(k2)余0.25 高 0.25 2=0.5 取整数0(k1)余0.5 0.5 2=1.0 取整数1(k0)余0,结束 低最后结果为(0.625)10=(101)2例：把1234.56转换成八进制 8 1234 0.568=4.48取整4(k-1)高 8 154 余2(k0)低 0.488=3.84取整3(k-2)8 19 余2(k1)0.848=6.72取整6(k-3)8 2 余3(k2)0.728=5.76取整5(k-4)2 余2(k3)高 0.768=6.08取

12、整6(k-5)低 最后结果(1234.56)10=(2322.43656)8 满足精度或为零时停止满足精度或为零时停止计 算 机 初 步 知 识本讲稿第十五页，共二十二页(3)二进制与八进制、十六进制数间的转换每位八进制数可以固定由3位二进制数表示(23);每位十六进制数可以固定由4位二进制数表示(24);1二进制-八进制以小数点为中心，每3位二进制数一组（不足三位的，则补“0”），分别转换。例：(010 110 111)2=(267)8 2 6 72八进制-二进制将每位八进制数展开为3位二进制数，去掉首尾的“0”即可。例：(150.72)8=(001 101 000.111 010)2 1

13、5 0 7 2十六进制的转换与八进制类似。例：(1011 0111)2=(B7)16 (5FAB)16=(0101 1111 1010 1011)2=(101 1111 1010 1011)2本讲稿第十六页，共二十二页计 算 机 初 步 知 识123 计算机中的信息表示计算机处理的信息包括数字、字符、图像、声音。这些信息在计算机内部是以二进制形式进行存储和处理的。二进制的优点 用二进制表示一个数，所用的状态量最少，硬件设备也最少。易于表示：二进制中只有“0”、“1”两种状态，能够很容易地使用任何两个物理稳态加以表示。例如：电压高低、开关的通断等。运算简单：在二进制中，两个整数“和”与“积”的运

14、算规则只有三条：加法0+000+11+0=11+110乘法0 000 11 001 11易于逻辑运算：采用二进制后，可以方便进行逻辑运算。1、0分别对应True、False。本讲稿第十七页，共二十二页计 算 机 初 步 知 识(1)信息单位位（bit）：位是计算机中的最小数据单位。在计算机中采用具有两种稳定状态的电子器件表示“0”和“1”，每个电子器件就代表了二进制中的一位。若干电子器件的组合就可以表示一个二进制数。字节（Byte）：通常将8位二进制位称为一个字节。字节是信息的基本单位。通常，在计算机中，除了这两个基本信息单位外，还有其它的信息单位：1KB=210 Byte=1024 Byte

15、 1MB=210 KB=1024 KB 1G=1024 M通常我们的源程序以KB为单位，计算机的内存以M为单位，外存（硬盘容量以G为单位。例如：某计算机的配置为64M内存，3.2G硬盘。本讲稿第十八页，共二十二页计 算 机 初 步 知 识本讲稿第十九页，共二十二页计 算 机 初 步 知 识（2）机器数二进制数在计算机中的表示形式称为机器数。在计算机中，对于某一特定的机型，存放一个机器数所使用的电子器件的基本位数是固定的，因此，我们通常把这种具有固定长度的二进制串称为字，这个固定的长度二进制串的位数称为字长。计算机的字长是计算机性能的重要标志。微型计算机中8086、80286为16位386、48

16、6为32位，Pentium为64位。机器数具有重要的特点：机器数的位数是固定的，能表示的数值范围受到位数的限制。计算机中有无符号数和有符号数之分。对于有符号数，通常用数的最高位（左边第一位）作为符号位，“0”表示正数、“1”表示负数。而无符号数所有位用于表示数的大小。比如：对于8位计算机，无符号数所能表示的范围为 0255(28-1),而有符号数则为（-127127）。本讲稿第二十页，共二十二页计 算 机 初 步 知 识计算机中小数点的位置由于为了节省空间，一般为隐含的。其隐含的位置可以是固定的，也可以是可变的。前者称为定点数后者称为浮点数。在计算机系统中，通常用定点数表示带符号的整数，而用浮

17、点数表示带符号的实数。本讲稿第二十一页，共二十二页计 算 机 初 步 知 识（3）字符的表示计算机中表示数据包括：数字、英文字母、符号和汉字。而计算机本身只能识别二进制代码。所以上述字符必须转换为二进制编码表示。其中数字、英文字母、符号采用ASCII表示，汉字用专用的汉字编码。ASCII码 ASCII是“美国信息交换标准代码”（American Standard Code for Information Interchange)，是国际上广泛采用的一种编码。1 ASCII码是7位码，每个符号使用一个字节(8位)，其中最高位用“0”填充，后7位表示符号，一共可以表示27=128个符号；2 ASCII码包括33个控制字符和95个打印字符。打印字符中包括大小写英文字母各26个，数字09共10个，以及标点符号、运算符等其他符号。其中大写字母起始位置为065(A)090(Z)，小写字母起始位置为097(a)122(z)，数字为048(0)057(9)3 由7位编码组成的ASCII码基本字符集只能表示128个字符，不能满足信息处理的要求，近年来，对ASCII码字符集进行了扩充。采用8位的二进制数据表示一个字符，共可表示256种字符和图形符号，称为扩充的ASCII码字符集。但通常使用的是基本ASCII码字符集。汉字编码。祥见第三章。本讲稿第二十二页，共二十二页