（中职）计算机应用基础教程第一章计算机基础知识教学课件.ppt

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1、Y CF正版可修改PPT（中职）计算机应用基础教程第一章计算机基础知识ppt 教学课件昆明冶金高等专科学校计算机基础教研室第一章计算机基础知识 1231.3 信息在计算机中的表示 1.2 信息技术概述 1.1 计算机概论 计算机基础知识计算机基础知识计算机基础知识计算机基础知识 1.1计算机概论昆明冶金高等专科学校计算机基础教研室1231.1.1 计算机的产生与发展1.1.2 计算机的特点及应用1.1.3 计算机的应用 计算机基础知识计算机基础知识计算机基础知识计算机基础知识1946 第一台计算机ENIAC（ElectroniceNumericalIntegratorAndCalculator

2、）美国宾州大学研制成功后，每隔数年，计算机的软硬件都有重大突破。l 第一代电子管计算机时代l 第二代晶体管计算机时代l 第三代中小规模集成电路计算机时代l 第四代大规模集成电路计算机时代昆明冶金高等专科学校计算机基础教研室1.1.1计算机的产生与发展l 第一代电子管计算机时代 时间从1946 年到1958 年，其特征是采用电子管为计算机的逻辑元件，用机器语言和汇编语言编写程序，运算速度仅每秒几千次，内存仅几千字节，内存储器使用水银延迟线或静电存储器，外存储器使用纸带、卡片、磁带，体积庞大，造价很高，主要应用于军事和科学研究工作。昆明冶金高等专科学校计算机基础教研室 1.1.1计算机的产生与发展

3、l 第二代晶体管计算机时代 时间从1960 年到1964 年，其特征是采用晶体管为计算机的逻辑元件，用汇编语言、高级语言FORTRAN 和COBOL 语言编写程序，运算速度达每秒几十万次，用磁芯做内存储器，用磁盘或磁带做外存储器。由于体积和价格比第一代计算机下降，因而计算机应用扩展到事物管理和工业控制等方面。昆明冶金高等专科学校计算机基础教研室 1.1.1计算机的产生与发展l 第三代中小规模集成电路计算机时代 时间从1964 年到1970 年，其特征是采用中小规模集成电路（一块晶片包括了几千个晶体管元件）为计算机的逻辑元件，使用半导体存储器，运算速度达每秒几十万到几百万次，内存达到兆字节，软件

4、方面操作系统日渐成熟。计算机设计已逐步走向标准化、系列化、规模化，比第二代计算机体积更小，价格更低，这一时期计算机得到了更加广泛的应用。其典型的计算机为IBM 公司的System/360 系列计算机，使用操作系统为OS/360 操作系统。昆明冶金高等专科学校计算机基础教研室 1.1.1计算机的产生与发展l 第四代大规模集成电路计算机时代 时间从1964 年到至今，其特征是采用大规模或超大规模集成电路（一块晶片包括了几十万到上百万个晶体管元件）为计算机的逻辑元件，使用集成度更高的半导体芯片做存储器，运算速度达每秒几百万到上亿次。这一时期计算机操作系统不断完善，应用软件层出不穷，计算机发展进入到以

5、网络为特征的时代。昆明冶金高等专科学校计算机基础教研室 1.1.1计算机的产生与发展l 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）可靠性高，通用性强昆明冶金高等专科学校计算机基础教研室1.1.2计算机的特点与应用l 计算机的分类（1）巨型机 也称为超级计算机。（2）大中型机 它是计算机系列中的高端产品，性能仅次于巨型机（3）小型机（4）工作站（5）微型机昆明冶金高等专科学校计算机基础教研室1.1.2计算机的特点与分类l 科学计算 也称数值计算。它是计算机最早应用领域，是指科学研究和工程技术中的数学计算问题的计算。例如数学、天文、原子能等基础学科以及导弹设计、

6、飞机设计、石油勘探、天气预报等方面复杂的计算，都需要计算机来完成。l 数据处理 也称非数值计算。是指利用计算机对数据进行收集、分类、存储、整理、合并和统计等加工处理，并产生有用的结果。广泛的应用于办公自动化、企业管理、事物管理、情报检索等领域。l 过程控制 也称实时控制。是指计算机在生产过程和科学实验过程及其它过程中及时的采集数据，检测数据，按最佳值对控制对象进行自动调节和控制。计算机过程控制已在冶金、机械、石油、化工、电子、航空等领域得到广泛应用。昆明冶金高等专科学校计算机基础教研室1.1.3计算机应用l 计算机辅助系统计算机辅助设计（CAD）利用计算机图形处理功能来进行设计工作。目前CAD

7、 技术已广泛的应于飞机/船舶、建筑、机械、水利水电、服装、大规模集成电路等设计中。计算机辅助制造（CAM）利用计算机进行生产设备的管理、控制和操作的过程。CAM 技术的使用，大大提高了产品质量、降低了成本，缩短了生产周期。计算机集成制造系统（CIMS）集设计、制造、管理三大功能于一体的现代化工厂生产系统。是CAD、CAM、CAPP(计算机辅助工艺规划)、CAE（计算机辅助工程）、CAQ（计算机辅助质量管理）、PDMS（产品数据管理系统）、管理与决策、网络与数据库等子系统的技术集成。计算机辅助教学（CAI）利用多媒体计算机的图、文、声功能实施教学，它是现代教学强有力的手段。昆明冶金高等专科学校计

8、算机基础教研室1.1.3计算机应用l 人工智能（AI）是利用计算机来模拟人类的智能。人工智能是涉及许多学科的边缘学科，目前在机器人、专家系统、模式识别等方面获得了实际应用。但真正的达到人类的智能还非常遥远。l 网络应用 随着计算机网络发展，计算机应用进一步深入到社会各行各业，人们可以通过高速信息网浏览和使用数据和信息，实现网上通信、远程教育、视频会议、电子商务、电子娱乐、远程医疗等。l 虚拟现实 是利用计算机生成一种模拟环境，通过传感设备使用户与模拟环境直接进行交互。目前虚拟现实应用到了“数字汽车”、“虚拟演播室”、“虚拟主持人”、“虚拟工厂”等方面。昆明冶金高等专科学校计算机基础教研室1.1

9、.3计算机应用 1.2信息技术概述 昆明冶金高等专科学校计算机基础教研室121.2.1 信息与信息技术1.2.2 信息技术在信息社会中的应用计算机基础知识计算机基础知识计算机基础知识计算机基础知识l 信息与数据 一般来说，信息是人类一切活动和生存所反映出来的信号和消息。它同物质、能源一样重要，是人类生存和发展的三大基本资源之一。l 信息技术（IT）信息技术可以理解为与信息处理有关的一切技术。现代信息技术是指利用计算机和现代电子通信技术从事信息采集、加工、存储、传输和利用的相关技术。如传感技术、信息传递技术、信息处理与再生技术、信息实施技术等。昆明冶金高等专科学校计算机基础教研室1.2.1信息与

10、信息技术l 电子商务 利用计算机和网络进行商业贸易活动。它是一种新型的商务运作模式，买卖双方可以不谋面的情况下，进行各种商贸活动，如网上购物、网上交易、在线支付等。l 电子政务 用计算机、网络和通信等现代信息技术手段，建成一个精简、高效、廉洁、公平的政府运作模式。l 远程医疗 通过计算机技术、通信技术及多媒体技术同医疗技术相结合，的一项全新的医疗服务。昆明冶金高等专科学校计算机基础教研室1.2.2信息技术在信息社会中的应用l 远程教育 以计算机技术、多媒体技术、通信技术为主要手段，将信息技术与现代教育思想相结合的一种新型教育方式。l 娱乐 电影特技、网络游戏、音乐视听、数码音乐等都是信息技术在

11、娱乐方面应用的具体体现。1.3信息在计算机中的表示 昆明冶金高等专科学校计算机基础教研室1231.3.1 进位计数制的概念1.3.2 数制的转换1.3.3 计算机内部信息表示计算机基础知识计算机基础知识计算机基础知识计算机基础知识41.3.4 信息在计算机的存储单位昆明冶金高等专科学校计算机基础教研室信息都需要转换为二进制（0 或1）代码才能在计算机中处理采用二进制的原因l 物理实现简单l 运算简单l 适合逻辑运算 1.3信息在计算机中的表示进位计数制就是用一种进位方式来实现计数，也称进位制。计算机中常用的进位制有：十进制（Decimal）、二进制（Binary）、八进制（Octal）、十六进

12、制（Hexadecimal）。其中我们把反映进位制的基本特征数，叫基数R。十进制数836.54 可表示为(836.54)10=8102+3101+6100+510-1+410-2对于R 进制数N,按权展开可表示为N=(an-1an-2a1a0.a-1a-2a-m)=其中i 表示位数，Ri表示权，ai表示各位的值。将下面各种进位制按权展开。(1011.11)2=123+022+121+120+12-1+12-2(315.7)8=382+181+580+72-1(9A15.7)16=9163+A162+1161+5160+716-1昆明冶金高等专科学校计算机基础教研室1.3.1进位计数制的概念 计

13、算机处理数据虽然是用二进制，但在计算机实际使用中经常要使用的是十进制，有时也用八进制和十六进制，这就必然存在进制转换问题。lR 进制数转化为十进制l 十进制转换为R 进制数l 二进制、八进制、十六进制数间的互相转换昆明冶金高等专科学校计算机基础教研室1.3.2数制的转换l R 进制数转化为十进制 把R 进制数按权展开的多项式的和，即为该R 进制数的十进制表示。【例】分别将下面二、八、十六进制数转化为十进制数。(234)16=2162+3161+4160=(564)10(234.4)8=282+381+480+48-1=(156.5)10(10110.101)2=124+023+122+121+

14、020+12-1+02-2+12-3=(22.625)10昆明冶金高等专科学校计算机基础教研室1.3.2数制的转换l 十进制转换为R 进制数【例】将十进制数25.625 转换成二进制数【例】将十进制数125.25 转换成八进制数昆明冶金高等专科学校计算机基础教研室1.3.2数制的转换l 二进制、八进制、十六进制数间的互相转换二进制、八进制、十六进制数间的关系表 根据表对应关系，二进制数转换成八进制数时，以小数点为中心向左右两边分组，每3 位为一组，两头不足3 位补0。二进制数转换成十六进制数时，每4 位为一组，两头不足4 位补0 的进行分组。昆明冶金高等专科学校计算机基础教研室1.3.2数制的

15、转换l 二进制、八进制、十六进制数间的互相转换将二进制数（10101011.110101）2转换成八进制数(010101011.110101)2=(253.65)8(整数高位补0)25365 将八进制数（2731.62）8转换成二进制数(2731.62)8=(010111011001.110010)2(整数前高位0 可取消)273162将二进制数（10101011.110101）2转换成十六进制数(10101011.11010100)2=(AB.D4)16(小数低位补0)ABD4 将十六进制数（2D5C.74）16转换成二进制数(2D5C.74)16=(0010110101011100.011

16、10100)2(整数前高位0 和小数后低位0 可取消)D5C74昆明冶金高等专科学校计算机基础教研室1.3.2数制的转换计算机内部处理的信息分为数值信息和非数值信息如字符、图像、音频、视频等。这些信息在计算机内的编码（表示）方式各不相同，但都需把这些信息转换为二进制数。l 数值在计算机中的表示l 字符在计算机中的表示昆明冶金高等专科学校计算机基础教研室1.3.3计算机内部信息表示l 数值在计算机中的表示（1）数的编码表示方式 在机器数中，带符号的数值有多种编码表示方式，常用的是【原码】、【反码】和【补码】，其实质是对负数表示不同的编码。下面以一个字长8 位的整数为例。原码 符号位用0、1 分别

17、表示正、负，数值位用其绝对值的二进制数来表示。【例】原码示例的表示。+1 原=00000001+0 原=00000000+127 原=01111111-1 原=10000001-0 原=10000000-127 原=11111111提示：0 的原码有两种表示形式；一个字长8 位的整数的原码表示范围在-127+127。反码 对于正数其反码与原码相同；对于负数，符号位为1，数值位用其绝对值取反。【例】反码示例的表示。+1 反=00000001+0 反=00000000+127 反=01111111-1 反=11111110-0 反=11111111-127 反=10000000提示：0 的反码有两

18、种表示形式；一个字长8 位的整数的反码表示范围在-127+127。补码 对于正数其补码与原码相同；对于负数，符号位为1，数值位用其反码+1。+1 补=00000001+127 补=01111111-1 补=11111111-127 补=10000001提示：0 的补码只有唯一表示形式+0 补=-0 补=00000000；一个字长8 位的整数的反码表示范围在-128+127。原码、反码、补码都是机器数，各有其特点，但在加减运算上，利用补码更方便。昆明冶金高等专科学校计算机基础教研室1.3.3计算机内部信息表示【例】分别使用原码、反码、补码的运算规则计算（-4）+10 的值。（1）原码运算原码运算

19、法则：先判断两数的符号，符号相同则数值相加，符号不变；符号不同则判别两数值绝对值的大小，用大数减小数，且结果的符号位取大数的符号（符号位不参与运算）。根据原码运算法则，计算机要做以上判断后，再做运算。运算算式如下。0000101010 的原码-10000100-4 的原码00000110 运算结果的原码，其对应真值为6（2）反码运算反码运算法则：a+b反=a反+b反+符号位进位根据反码运算法则，运算算式如下。11111011-4 的反码+0000101010 的反码 100000101+1 加一行符号循环进位 00000110 运算结果的反码，其对应真值为6（3）补码运算补码运算法则：a+b补

20、=a补+b补，符号位进位自动丢失。根据补码运算法则，运算算式如下。0000101010 的补码+11111100-4 的补码100000110 运算结果的补码，其对应真值为6提示：补码加减运算最简单，反码次之（需加循环进位），原码最复杂，计算机中普遍采用补码的方法。昆明冶金高等专科学校计算机基础教研室1.3.3计算机内部信息表示（2）数值数据的表示定点数和浮点数l 定点数 指小数点位置固定不变的数，分为定点整数和定点小数。定点整数 小数点的位置在最低数值位的后面，用于表示整数。定点小数 小数点的位置约定在最高数值位的前面，用于表示小于1 的纯小数。昆明冶金高等专科学校计算机基础教研室1.3.3

21、计算机内部信息表示【例】（1）计算机用2 个字节的定点数以原码方式表示十进制整数-127。（2）计算机用2 个字节的定点小数以补码方式表示十进制整数+0.625在计算机中定点数只能表示纯整数和纯小数，实数并不能得到表示，且定点数表示的数值大小有限。所以，通常数值还采用浮点数（即指数形式）进行表示。昆明冶金高等专科学校计算机基础教研室1.3.3计算机内部信息表示l 浮点数 指小数点位置不固定的数。在数学中，任意一个十进制的实数N，可以用以下指数形式表示为：其中D 为纯小数，i 为整数如12356=+0.1235610+5；-0.001245=-0.124510-2二进制数也可以用指数表示如（10

22、11001）2=0.10110012+111（0.0011011）2=0.110112-10所以，任意二进制数N 的（规格化）浮点数表示形式为：其中0.1D 1 称为尾数，i 为整数称为阶码。在计算机中，存储形式在浮点数表示中，数符和阶符各占一位，阶码的位数表示了数的范围，尾数的位数表示了数的精度。提示：阶码和尾数的位数与机器的字长有关，阶码和尾数可以用原码和补码表示。昆明冶金高等专科学校计算机基础教研室1.3.3计算机内部信息表示【例】用4 个字节，其中尾数占3 个字节，表示二进制N=-1010.111=-0.10101112100的原码的浮点数存储形式。提示：上述例子数的表述范围可达212

23、71038，远远大于4 个字节定点整数的表示范围0.211010昆明冶金高等专科学校计算机基础教研室1.3.3计算机内部信息表示00000100110101110000000000000000l 字符在计算机中的表示（1）西文字符 目前西文字符普遍采用ASCII 有7 位二进制组成，它可以表示27=128 个字符。昆明冶金高等专科学校计算机基础教研室1.3.3计算机内部信息表示 b7b6b5b3b2b1b0000 001 010 001 100 101 110 1110000 NUL DEL SP 0 P、p0001 SOH DC1!1 A Q a q0010 STX DC2“2 B R b

24、r001 1 ETX DC3#3 C S c s0100 EOT DC4$4 D T d t0101 ENG NAK%5 E U e u01 10 ACK SYN&6 F V f v01 1 1 BEL ETB 7 G W g w1000 BS CAN(8 H X h x1001 HT EM)9 I Y i y1010 LE SUB*:J Z j z101 1 VT ESC+;K k 1 100 FF FS,N n 1 1 1 1 SI UC/?O _ o DEL昆明冶金高等专科学校计算机基础教研室1.3.3计算机内部信息表示ASCII 编码包括4 类最常用的字符。数字“0”“9”。ASCII

25、 编码的值分别为0110000B 0111001B，对应十进制数为48 57。26 个英文字母。大写字母“A”“Z”的ASCII 编码值为65 90，小写字母“a”“z”的ASCII 编码值为97 122。运算符及标点符号字符。如“”、“”、“”、“*”和“/”等共32 个。控制符号。如空格符和车符等共34 个。ASCII 码是一种7 位编码，它存时必须占全一个字节，也即占用8 位:b7b6b5b4b3b2b1b0 其中b7 恒为0，其余几位为ASCII 码值。（2）中文字符在一个汉字处理系统中，输入、处理、输出对汉字的编码也都不同，需要一系列的汉字编码及转换。l 输入码 是指从键盘上输入汉字

26、是采用的编码。汉字输入的编码有很多种，目前广泛使用的有：音码，如拼音码；形码，如五笔字形码；音形码，如自然码等。l 国标码 国标码规定每个汉字用2 个字节的二进制编码，每个字节最高位为0，其余7 位用于表示汉字信息。例如，汉字“啊”的国标码的2 个字节的二进制编码00110000B和00100001B，对应的十六进制数为30H 和21H。l 汉字机内码 计算机内部使用的汉字机内码的标准方案是将汉字国标码的2 个字节二进制代码的最高位置为1，从而得到对应的汉字机内码。例如，汉字“啊”的机内码为0110000B、10100001B（即B0H、A1H）。l 字形码 也称汉字字模，用于显示器或打印机输

27、出汉字它通常有两种表现方式：点阵和矢量方式。点阵字代码示意图昆明冶金高等专科学校计算机基础教研室1.3.3计算机内部信息表示l 位（bit）位是指二进制的一位，是计算机存储数据的最小单位。bit 是位的英文名成，音译比特，常用b 表示，计算机中一位只能表示1 和0 两个状态。l 字节（byte）字节是最基本的数据单位，8 位二进制为一个字节，英文名称byte。常用B 表示。常用信息存储容量单位由KB（千字节）、MB（兆字节）、GB（吉字节）等。1KB=1024B=210B1MB=1024KB=220B1GB=1024MB=230B1TB=1024GB=240Bl 字（word）与字长 字是计算机进行数据处理时，一次存取、加工和传送的数据长度。每个字中二进制的位数称为字长。字长常常成为一台计算机性能的标志。常用字长8 位、16 位、32 位、64 位。昆明冶金高等专科学校计算机基础教研室1.3.4信息在计算机中的存储单位