计算机基础知识(初识计算机).pdf
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1、技 工 学 校 教 案 首 页授课日期9.7班 级0901课题:计算机基础知识(初识计算机)教学目标:通过本课的学习,了解计算机的发展及分类。教学重点:计算机的发展和分类教学方法:讲授、交流、讨论教具:多媒体教学教学过程:一、图示:1.一种典型的主板2.中央处理器3.扫描仪4.内置式和外置式调制解调器二、电子计算机的发展几十年来,计算机随着电子元器件的发展而迅速发展,计算机的性能得到了极大提高,其体积大大缩小,功能越来越强,应用也越来越广泛。计算机的发展阶段通常按照计算机中所采用的电子元器件来划分,可分为4个阶段。1.第一代计算机(1 9 4 6 1 9 5 8年)第一代计算机使用的元器件为电
2、子管,内存储器采用磁鼓(磁鼓是一种高速旋转的鼓形圆筒,表面涂以磁性材.料,经电磁作用由每一点的磁化方向确定该点的信息记录),程序设计使用机器语言或汇编语言,没有操作系统。第一代计算机的特点是体积大、耗电量大、成本高,每秒的运算速度仅为儿千次,只限于军事和科学计算。2.第二代计算机(1 9 5 8 1 9 6 5年)第二代计算机使用的元器件为晶体管,内存储器以磁芯为主。磁芯是用铁氧化物制成的直径不到1 m m的小圆环,一个磁芯可以记录一位0或1。随着高级语言(如F OR T R A N.C OB OL、A L G 0 L 6 0等语言)的开发,出现了管理程序、监控程序(两者为操作系统的一部分)。
3、第二代计算机的体积减小、重量减轻、能耗降低、速度加快,每秒运算速度可达几万到几十万次,可靠性大大提高,除了大量用于科学计算外,还可以用于数据处理和事务处理。3.第三代计算机(1 9 6 5 1 9 7 1年)第三代计算机使用的元器件为集成电路,内存储器为半导体存储器。集成电路就是把几十个、几百个电子元件集成在一块几平方毫米的硅片上。第三代计算机使用的高级语言的数量开始增多,出现了操作系统软件。集成电路计算机的体积和重量进一步减小,运算速度和可靠性有了进一步提高,每秒运算速度可达儿十万次到几百万次。此时计算机的应用范围得以进一步扩大。4.第四代计算机(1 9 7 1 年以后)第四代计算机使用的元
4、器件为大规模和超大规模集成电路,内存储器为半导体存储器。此时的计算机在硅片上集成了儿十万甚至上百万个电子元件。在这个阶段,出现了面向对象的高级语言、数据库管理系统,操作系统更加完善。其每秒的运算速度达儿百万次以上,并开始广泛应用于人类生活的各个领域。表格:计算机各个发展阶段的主要特点比较项 目第 1 代第 2代第 3 代第 4代时间1 9 4 6 1 9 5 8年1 9 5 8 1 9 6 5 年1 9 6 5 1 9 7 1 年1 9 7 1 年至今硬件电子管晶体管中小规模集成电路大规模集成电路磁鼓磁芯半导体存储器半导体存储器软件机器语言汇编语言操作系统雏形F O RT RA N.C O B
5、 O L 等语言分时操作系统多种高级语言软 件 系 统 工 程化、理论化;面向对象语言,数据库运算速度 每秒几千次每 秒 几 万 到 几十万次每秒几十万次到儿百万次每秒几百万次以上应用领域 科学计算数据处理实时控制进一步扩大辅助设计智能模拟三、计算机的分类计算机发展到今天,已是琳琅满目、种类繁多,并表现出各自不同的特点,可以从不同的角度对计算机进行分类。按照计算机规模大小,分成以下5种。1.巨型机巨型机是目前各类计算机中占地最大、速度最快、功能最强、价格最高的计算机,运算速度每秒达1 亿次以上。它采用高速器件和并行处理的体系结构来实现高速度,主要用于大数据量、高速度处理的情况,如天气预报、国防
6、应用等。如美国C r a y 公司研制的C r a y 系列机,我国自主研制的银河巨型机,I B M公司的G F T 1 等,都属于巨型机。2 .大中型机这种计算机也有很高的运算速度和很大的存储量并允许相当多的用户同时使用,结构比巨型机简单,价格相对巨型机便宜,因此使用的范围较巨型机普遍,主要用作科学计算和银行、铁路等大型应用系统中的计算机网络服务器等。如 I B M 370系列机,DE C公司的V A X 8000系列机等,都属于大中型机。3.小型机小型机的规模和运算速度不如大中型机,但具有体积小、价格低、性能价格比高等优点,适合中小企业及事业单位用于工业控制、数据采集、分析计算、企业管理及
7、科学计算等。2如DE C的P DP系列机,I B M的A S 400系列计算机等,都属于小型机。4.微型计算机微型计算机乂称为微机,是使用最普遍、产量最大的一类计算机。其体积小、功耗和成本低、灵活性大,性能价格比明显优于其他类型计算机,因而得到了广泛应用。微型计算机又分为单片机、单板机、个人计算机三种类型。5.工作站工作站也称为超级微机,是介于微型计算机和小型机之间的一种高档计算机。它易于联网,配有大容量内存,大屏幕显示器,主要用于电脑动画、图像处理、电视视频、计算机辅助设计等专业领域。四、计算机的应用领域计算机以其卓越的性能,在科学技术、国民经济、社会生活等各个方面得到了广泛应用,取得了明显
8、的社会效益和经济效益。计算机的应用几乎包括了人类生活的一切领域,据统计,计算机已应用于8000多个领域,并且还在不断扩大。根据计算机的应用特点可以归纳为以下六大类。1.科学计算科学计算即数值计算。科学计算是指应用计算机处理科学研究和工程技术中所遇到的数学计算。应用计算机进行科学计算,如卫星运行轨迹、水坝应力、气象预报、油田布局、潮汐规律等,可为问题求解带来质的发展,使过去需要几百名专家儿周、儿个月甚至儿年才能完成的计算,现在只要儿分钟就可得到正确结果。2.信息处理看息处理是对原始数据进行收集、整理、分类、选择、存储、制表、检索、输出等的加工过程。信息处理是计算机应用的一个重要方面,涉及的范围和
9、内容十分广泛,如自动阅卷、图书检索、财务管理、生产管理、医疗诊断、编辑排版、情报分析等。3 .实时控制实时控制是指及时搜集检测数据,按最佳值对事物进程的调节控制,如工业生产的自动控制。利用计算机进行实时控制,既可提高自动化水平,保证产品质量,也可降低成本,减轻劳动强度。4 .辅助设计计算机辅助设计为设计工作自动化提供了广阔的前景,得到了普遍的重视。利用计算机的制图功能,实现各种工程的设计工作,称为计算机辅助设计,即C A D,如桥梁设计、船舶设计、飞机设计、集成电路设计、计算机设计、服装设计等。5 .人工智能人工智能利用计算机模拟人类智力活动,以替代人类部分脑力劳动,这是一个很有发展前途的学科
10、方向。第五代计算机的开发,将成为智能模拟研究成果的集中体现;具有一定“学习、推理和联想”能力的机器人的不断出现,正是智能模拟研究工作取得进展的标志。智能计算机作为人类智能的辅助工具,将被越来越多地应用于人类社会的各个领域。6.计算机网络计算机技术与现代通信技术的结合构成了计算机网络。计算机网络解决了计3算机之间的通信和各种资源的共享。目前遍布全球的因特网,已把地球上的大多数国家联系在一起,使得人类社会信息化程度日益提高,给人类生活的各个方面都带来便利。课堂小结:本课介绍了计算机的发展及分类,以及计算机的应用领域。4技 工 学 校 教 案 首 页授课日期9.14班 级0901课题:计算机基础知识
11、(学习计算机中的信息表示)教学目标:通过本课的学习,了解计算机中的信息表示,理解数制的概念。教学重点:数制之间的转换教学方法:讲授、交流、讨论教具:多媒体教学教学过程:一、数制的基本概念、基数在一种数制中,只能使用 组固定的数字符号来表示数的大小,具体使用多少数字符号,称为该数制的基数。1)十进制(d e c i m a l)用字母D 表示,基数是1 0,它有1 0 个数字符号,即 0、1、2、3、4、5、6、7、8、9。其中,最大的数字符号是9,最小的是0。2)二进制(b i n a r y)用字母B表示,基数是2,它只有两个数字符号,即0 和 1。3)八进制(o c t a l)用字母0
12、表示,基数是8,它有8 个数字符号,即0、1、2、3、4、5、6、7。其中,最大的数字符号是7,最小的是0。4)十六进制(h e x a d e c i m a l)用字母H 表示,基数是1 6,它有1 6 个数字符号,除了十进制中的1 0 个数字符号外,还使用了 6 个英文字母。它的1 6 个数字符号依次是0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F。其中,A-F 分别代表十进制数中的1 0-1 5。2、进制和位权对于N 进制,逢N 进 1 是数制运算最基本的规则。对于多位数,处在某一位上的“1”所表示数值的大小,称为该位的位权,例如:十进制的第2 位的位权为1 0 1,第
13、 3 位的位权为1 0 2;而二进制第2 位的位5权 为 2 1,第 3位的位权为2 2。一般情况下,对 于 N进制数,整数部分第i 位的位权为N i-1,而小数部分第j 位的位权为N-j。下面列举几个实例:(1 0 1 1)1 0=1 X 1 0 3+0 X 1 0 2+1 X 1 0 1+1 X 1 0 0(1 0 1 1)2=1 X 2 3+0 X 2 2+1 X 2 1 +1 X 2 0=(1 1)1 0(1 0 1 1)8=1 X 8 3+0 X 8 2+1 X 8 1+1 X 8 0=(5 2 1)1 0(1 0 1 1)1 6=1 X 1 6 3+0 X 1 6 2+1 X 1
14、6 1 +1 X 1 6 0=(4 1 1 3)1 0(8 A)1 6=8 X 1 6 1+1 0 X 1 6 0=(1 3 8)1 0二、数制之间的转换1、非十进制数转换成十进制数要将非十进制数转换成十进制数,只需把非十进制数按位权展开求和即可。(1)二进制数转换成十进制数。例如:(1 0 0 1.1 1)2=1 X 2 3+0 X 2 2+0 X 2 1+1 X 2 0+1 X 2-1+1 X 2-2=8 +0 +0+1+0.5 +0.2 5=(9.7 5)1 0八进制数转换成十进制数。例如:(2 5.6 4)8 =2 X 8 1 +5 X 8 0 +6 X 8-1 +4 X 8-2=1
15、6 +5 +0.7 5 +0.0 6 2 5=(2 1.8 1 2 5)1 0(3)十六进制数转换成十进制数。例如:(C F.4 A)1 6 =1 2 X 1 6 1 +1 5 X 1 6 0 +4 X 1 6-1 +1 0 X 1 6-2=1 9 2 +1 5 +0.2 5 +0.0 3 9 0 6 2 5=(2 0 7.2 8 9 0 6 2 5)1 02、十进制数转换成非十进制数十进制整数转换成二进制整数时,采 用“除 2取余”法。先得到的余数为二进制整数的低位,后得到的余数为二进制整数的高位。【例 1】把十进制整数(2 8)转换成二进制整数,结果是(1 1 1 0 0)2将十进制小数转
16、换成二进制小数时,采 用“乘 2取整”法。第一个乘积的整数为转换结果的最高位,最后一个乘积的整数为转换结果的最低位。6【例 2】把十进制小数(0.3 7 5)转换成二进制小数,结果是(0.0 1 1)20.375X 20.750X 21.500 髅口X 21.000 髅 为 1上面的例子通过有限次“乘取整”过程而告结束。但是,有些情况可能是无限的,在出现无限的情况下,要根据精度的要求选取适当的位数。如:(0.3)转换成(0.0 1 0 0 1 1 0 0 1 打,无论二进制小数多少位都是十进制0.3的近似值。这说明十进制小数和二进制小数不是一一对应的。同理,可将十进制数转换成八进制数和十六进制
17、数,即“除8 取余,乘8 取整”和“除 1 6 取余,乘 1 6 取整”。3、二进制数、八进制数和十六进制数之间的转换1)二进制数、八进制数相互转换【例 3】把八进制(5 2 3.1 6)8 转换成二进制数,结果是(1 0 1 0 1 0 0 1 1.0 0 1 1 1)2(5 2 3.1 6)8(101 010 011.001 110)2【例 4】把二进制(1 1 0 1 0 0 1 1.0 0 1 0 1)2 转换成八进制数,结果是(32 3.1 2”(011 010 011.001 010)2!I !I I(3 2 3.1 2)82)二进制数、十六进制数相互转换【例 5】把十六进制数(A
18、 3.D 6)1 6 转换成二进制数,结果是(1 0 1 0 0 0 1 1.1 1 0 1 0 1 1)2(A 3.D 6)16I I I I(1010 0011.1101 0110)2【例 6】把二进制(1 1 0 1 0 0 1 1.0 0 1 0 1)2 转换成十六进制数,结果是(D 3.2 8 L7(1101 0011.0010 1000)2(D 3.2 8)16三、二进制数的运算规则1、二进制数的算术运算1)二进制加法二进制数的加法运算法则为:0+0=00+1 =11+0=11 +1 =10(逢二进位)例如,二进 制 数1100与1001相 加,结 果 为10101c2)二进制减法
19、二进制数的减法运算法则为:0-0 =01-0=11-1 =00-1 =1 (借一当二)例如,二进 制 数1100减 去1001,结果为0011。3)二进制乘法二进制数的乘法运算法则为:0X0=01X0=01X1=10X1=0例如,二进 制 数1100与1001相乘,结 果 为HOHOOo4)二进制除法二进制数的除法运算是乘法的逆运算,且除数不能为零。例如,二进 制 数1100与1001相除,运算结果商为1,余 数 为11。2、二进制数的逻辑运算逻辑值用“真 和 假”两个值表示,计算机中对其进行数字化,即 用“1”表 示“真”,用“0”表 示“假”。二进制数的基本逻辑运算有“逻辑与”、“逻辑或”
20、、“逻辑非”、“逻辑异或”等儿种。逻辑运算是一种按位运算,不存在进位。1)逻辑与运算(A N D)逻辑与运算通常用符号“八”表示,其运算法则为:0A0=00Al=0lA0=01A1=18进行逻辑与运算时,只有当参与运算的二者都为1(真)时,其结果才为1,其余情况下结果均为Oo例如,A=(1 0 1 1)2 B=(1 0 0 1)2,W i J AAB=(1001)2O2)逻辑或运算(OR)逻辑或运算通常用符号“V”表示,其运算法则为:ovo=oOV 1=11 V O=11 V 1=1进行逻辑或运算时,只要有一个为1(真)时,其结果即为1。例如,A=(1 0 1 1)2 B=(1 0 0 1)2
21、 则 A V B=(1 0 1 1)23)逻辑非运算(NOT)逻辑非运算又称逻辑否定,通常在逻辑量上加一横线表示,其运算法则为:6=11=0例如,A=(1 0 1 1)2 则 A =(0 1 0 0)24)逻辑异或运算(X OR)逻辑异或运算符号通常用“”表示,其运算法则为:0 0 =00 1 =11 0 =11 1 =0当两个运算量相同时,运算结果为0;当两个运算量相异时,运算结果为1。例如,A=(1 0 U)2 B=(1 0 0 1)2 则 AB=(0 0 1 0)2课堂小结:本课学习了计算机中信息的表示,并举例讲解了数制之间的转换方法。9技 工 学 校 教 案 首 页授课日期9.21班
22、级0901课题:计算机基础知识(计算机中的字符编码)教学目标:通过本课的学习,掌握计算机中的字符编码教学重点:计算机中各字符编码间的区别教学方法:讲授、交流、讨论教具:多媒体教学教学过程:一、计算机中的字符编码1、西文字符编码A S C I I 码计算机中用来表示西文字符的二进制编码称为字符编码。最常用的字符编码是 A S C I I o A S C I I 码是美国国家信息交换标准码(A m e r i c a n Na t i o n a l S t a n d a r dC o d e f o r I n f o r m a t i o n I n t e r c h a n g e)0
23、A S C H 编码规则为:每个字符用7 位二进制数来表示,7 位的二进制数共有1 2 8 种 状 态(2 7=1 2 8),可 表 示 1 2 8 个 字 符,7位编码的取值范围为0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 llllo 在计算机内,每个字符的A S C H 码用1 个字节(8 位)来存放,即(D 7 D 6 D 5 D 4 D 3D 2 D 1 D 0),字节的最高位D 7 为校验位,通常用0 来填充,后 7 位(D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0)为编码值。AS C I I 码的1 2 8 个字符包括:控制字符3 4 个,阿拉伯数字1 0 个,大小写英文字母5 2 个,各
24、种标点符号和运算符号3 2 个。常用的码值按从小到大的顺序依次为阿拉伯数字(3 0 FC 3 9 H)、大写字母(4 1 H 5 AH)、小写字母(6 1 H 7 AH)。2、汉字编码国标码我国汉字编码标准,常用的有G B2 3 1 2、G BK和G B1 8 0 3 0。DG B2 3 1 2G B2 3 1 2 全 称 信息交换用汉字编码字符集基本集,由国家标准总局发布,1 9 8 1 年 5月 1日实施。G B2 3 1 2 共收录汉字6 7 6 3 个。按照G B2 3 1 2 规定,汉字编码采用两个字节表示,例如:“中”字表示为D6 D0 H。2)G BKG B2 3 1 2 支持的
25、汉字较少,因此1 9 9 5 年公布了 G BK(汉字内码扩展规范)。G BK是 G B2 3 1 2 的扩展,向下兼容,它包含了 2 0 9 0 2 个汉字,编码的长度仍然是两个10字节。换句话说,原来 6763个汉字编码不变,又新增加了 14139个汉字。例如:GB2312没有收录的“籀”字,在 GBK中表示为E667H。3)GB18030为了更好地与国际接轨,2000年国家公布了 GB18030,GB18030成为最新的汉字编码字符集国家标准。该标准收录了 27484个汉字,同时还收录了藏文、蒙文、维吾尔文等主要的少数民族文字。现在的PC平台必须支持GB18030。GB18030标准向下
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