計算機應用基礎知識概述ppt演示課件

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1、.,1,第一章 計算機應用基礎知識概述,1.1 計算機概述是一種能夠按照事先存儲的程序，自動、高速地進行大量數(shù)值計算和各種信息處理的現(xiàn)代化智能電子設備1.1.1 計算機發(fā)展歷程1、計算機的誕生世界上第一臺電子計算機ENIAC 1946年2月15日，在Mauchly 和Eckert以及美國陸軍實驗室合作下，在賓夕法尼亞大學正式投入運行。是20世紀人類最偉大的發(fā)明之一，宣告了一個新時代的到來，標志著計算機的發(fā)展進入到了電子計算機的發(fā)展時期，是科技史上新的里程碑。,.,2,2、 計算機的發(fā)展階段,.,3,計算機系統(tǒng)向著網(wǎng)絡化、智能化方向發(fā)展。計算機硬件向著巨型化、微型化方向發(fā)展。2005年：雙核CP

2、U2006年：四核CPU2007年：2萬億次80核CPU2009年10月：Windows 7發(fā)布2012年10月26日： Windows 82010年11月18日：中國“天河一號”2566萬億次每秒浮點運算2011年6月21日：日本“京”8162萬億次運算速度2012年6月：美國“紅杉”16324萬億次運算速度2012年11月12日：美國“泰坦”17590萬億次浮點運算速度,.,4,1.1.2計算機發(fā)展趨勢（1）能識別自然語言的計算機 （2）高速超導計算機（3）激光計算機 （4）分子計算機（5）量子計算機 （6）生物計算機1.1.3計算機的特點與分類特點：1、運算速度快2、運算精度高3、具有記

3、憶和邏輯判斷能力4、可靠性高、通用性強5、具有自動控制能力分類：1、按照性能指標：巨型機、大型機、中小型機、工作站、微型機、網(wǎng)絡計算機2、按照用途：專用機、通用機3、按照原理：數(shù)字機、模擬機、混合機,.,5,1.1.4計算機的應用,1.科學計算2. 數(shù)據(jù)處理3. 過程控制4. 計算機輔助工程 CAD/CAM/CIMS/CAI/CAT5.人工智能6. 網(wǎng)絡應用7.電子商務EC、電子政務、8.文化教育9.家庭及娛樂10.虛擬現(xiàn)實,.,6,1.1.5計算機相關人物簡介,1、馮.諾依曼(1903-1957),現(xiàn)代計算機之父美籍匈牙利數(shù)學家馮.諾依曼,現(xiàn)代計算機體系結構1946年6月，馮諾依曼機：提出“

4、存儲程序”的概念,并設計第一臺“存貯程序”的離散變量自動電子計算機EDVAC設計思想：計算機應包括運算器、控制器、存儲器、輸入和輸出設備；計算機內(nèi)部采用二進制表示指令和數(shù)據(jù)；將編寫好的程序送入內(nèi)存儲器中，計算機自動逐條取指令、分析指令、執(zhí)行指令。,.,7,英國科學家阿蘭.圖靈,1.建立圖靈機（Turing machine）模型，奠定了可計算理論的基礎；2.提出圖靈測試，闡述了機器智能的概念 。,2、阿蘭.圖靈（1912-1954）,.,8,3、戈登.摩爾（1929- ）,提出摩爾定律 成立Intel公司,4、比爾.蓋茨（1955- ）,開發(fā)Microsoft BASIC,是MS-DOS操作系統(tǒng)

5、的基礎，最后演變?yōu)閂isual Basic.1975年創(chuàng)建微軟公司.,.,9,1.1.6信息技術,1、信息與數(shù)據(jù)信息：是是對客觀事物的變化和特征的反映，是事物之間相互作用和聯(lián)系的表征。數(shù)據(jù)：是一串符號序列，是對事物、概念或指令的一種特殊表達形式，是信息的載體。信息有意義，數(shù)據(jù)本身沒有意義；數(shù)據(jù)時信息的表現(xiàn)形式，信息是數(shù)據(jù)所表達的含義；數(shù)據(jù)時具體的物理形式，信息室抽象出來的邏輯意義。2、信息處理對原始數(shù)據(jù)進行加工，使之成為適用的信息。信息處理過程包括信息獲取、信息加工、信息轉(zhuǎn)換、信息反饋、信息輸出。3、信息技術指應用信息科學的原理和方法，對信息進行獲取、加工、存儲、傳輸、表達和應用的技術。（自學

6、）4、信息素養(yǎng)（自學）5、信息素養(yǎng)的培養(yǎng)（自學）,.,10,1.2計算機系統(tǒng),1.2.1計算機系統(tǒng)的基本組成,.,11,硬件核心部件之間協(xié)作工作,1、硬件系統(tǒng),.,12,2、軟件系統(tǒng),（1）系統(tǒng)軟件操作系統(tǒng)程序設計語言機器語言匯編語言面向過程的結構化程序設計語言面向?qū)ο蟮某绦蛟O計語言語言處理程序,.,13,工具軟件,工具軟件又稱為服務性程序，是在系統(tǒng)開發(fā)和系統(tǒng)維護時使用的工具，完成一些與管理計算機系統(tǒng)資源及文件有關的任務，包括編輯程序、鏈接程序、計算機測試和診斷程序，需要操作系統(tǒng)的支持，而它們又支持軟件的開發(fā)和維護。常用的：PC Tools、Diag、Debug、Link、處理病毒軟件、軟件開

7、發(fā)工具（Delphi PowerBuilder),.,14,是為解決用戶某個實際問題而編制的程序和有關資料。如數(shù)據(jù)庫應用軟件、文字處理軟件、圖形圖像處理軟件、AutoCAD繪圖軟件包、通用財務管理軟件包、office軟件包。,（2）應用軟件,.,15,1.2.2計算機系統(tǒng)的工作原理,2、計算機工作過程（1）計算機指令指揮機器工作的指示和命令。一臺計算機所能執(zhí)行的各種不同指令的全體稱為計算機的指令系統(tǒng)。一條指令包括操作碼和操作數(shù)，操作碼決定要完成的操作，操作數(shù)指參加運算的數(shù)據(jù)及其所在的單元地址。,1、存儲程序原理（1）采用二進制形式表示數(shù)據(jù)和指令。（2）將程序預先存放在主存儲器中，使計算機在工作

8、時能夠自動高速地從存儲器中取出指令，并加以執(zhí)行。（3）由運算器、控制器、存儲器、輸入和輸出設備5大基本部件組成計算機系統(tǒng)，并規(guī)定了這五大部件的功能。,.,16,啟動地址 PC,取址 PC 指令 IR,指令譯碼,指令判斷,形成轉(zhuǎn)移地址,程序結束,完成本條指令操作,PC+1 PC,停機指令,非轉(zhuǎn)移指令,轉(zhuǎn)移指令,（2）工作過程,.,17, 取指令 按照指令計數(shù)器中的地址，從內(nèi)存儲器中取出指令，并送往指令寄存器。 分析指令 對指令寄存器中存放的指令進行分析，由譯碼器對操作碼進行譯碼，將指令的操作碼轉(zhuǎn)換成相應的控制電位信號；由地址碼確定操作數(shù)地址。 執(zhí)行指令 由操作控制線路發(fā)出完成該操作所需要的一系列

9、控制信息，去完成該指令所要求的操作。 一條指令執(zhí)行完成，指令計數(shù)器加1 或?qū)⑥D(zhuǎn)移地址碼送入程序計數(shù)器，然后回到。,.,18,.,19,微型機是計算機理論與微電子技術密切結合的產(chǎn)物，各組成部分均采用大規(guī)模集成電路，不同的集成電路芯片均具有相對獨立、相對完整的功能。這樣便決定了微型計算機在組成上有自己的特色。微型機由微處理器（Microprocessor）、存儲器、各種輸入輸出接口電路及系統(tǒng)總線（Bus）組成。,CPU主板與總線結構存儲設備 輸入/輸出設備 微機的主要技術指標,1.2.3微型計算機,.,20,1、中央處理器（，Central Processing Unit),處理器,控制器,運算器

10、,控制整個計算機所有部件的工作，是計算機的指揮中心。包括指令寄存器、指令譯碼器、時序信號發(fā)生器、程序控制器等，可以識別、分析并執(zhí)行各種命令,對信息、數(shù)據(jù)進行各種處理，如執(zhí)行算術運算和邏輯運算，是計算機的核心部件。由加法器（dder)和補碼器（complementer)構成,是指令的解釋和執(zhí)行部件，是計算機的心臟,（1）CPU的組成,21,21,Inetl (英特爾公司),4004,8080,80286,8088,80386,8086,80486,.,22,22,Inetl (英特爾公司),Pentium,Pentium MMX,Pentium PRO,Pentium Xeon,Pentium,

11、Pentium,.,23,23,Pentium 4,Celeron II,Celeron 4,Celeron D,Xeon,24,24,AMD (超微公司),AMD 486,AMD K5,AMD K6,AMD K6-2,AMD K6-3,25,25,AMD Duron,Athlon XP,AMD Barton,AMD Athlon 64,.,26,(2)多核CPU技術多核CPU的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在多任務并行處理上，即同一時間處理兩個或多個任務。與傳統(tǒng)的單核技術CPU相比，多核CPU帶來了更強的并行處理能力，大大減少了CPU的發(fā)熱和功耗。在主要CPU廠商中，雙核、四核甚至八核CPU已經(jīng)占據(jù)了主要地位

12、。多核心cpu主要分原生多核和封裝多核。原生多核指的是真正意義上的多核，最早由AMD提出，每個核心之間都是完全獨立的，都擁有自己的前端總線，不會造成沖突，即使在高負載狀況下，每個核心都能保證自己的性能不受太大的影響；封裝多核是只把多個核心直接封裝在一起，兩核心只能共同擁有一條前端總線，在兩個核心滿載時，兩個核心會爭搶前端總線，導致性能大幅度下降。,26,.,27,（3）CPU的技術參數(shù),主頻：內(nèi)核工作的時鐘頻率，單位為MHz 或GHz，提高主頻對提高CPU的運算速度很 重要。目前2GHz以上。外頻：是CPU乃至整個計算機系統(tǒng)的基準頻率，單位MHz，目前為400 MHz。當CPU 外頻提高，與內(nèi)

13、存之間的交換速度也相應得到提高。字長：指CPU 內(nèi)部運算單元通用寄存器一次能處理的二進制數(shù)據(jù)的位數(shù)。目前有32位 和64位。緩存：指可以進行高速數(shù)據(jù)交換的存儲器，它先于內(nèi)存與CPU交換數(shù)據(jù)，解決速度不 匹配的問題。奔4CPU的Cash容量為110MB。線寬：指在硅材料上內(nèi)部各元器件之間的連接線寬度，目前以納米為單位。值越小， 工藝越先進，內(nèi)部功耗和發(fā)熱量就越小。,（4）微處理器的發(fā)展歷程 自學,.,28,2、主板和總線結構,（1）主板,.,29,CPU插座CPU插座就是主板上安裝處理器的地方。主流的CPU插座主要有Socket370、Socket 478、Socket 423和SocketA幾

14、種。,29,.,30,PCI插槽PCI(peripheral component interconnect)總線插槽它是由Intel公司推出的一種局部總線。它定義了32位數(shù)據(jù)總線，且可擴展為64位。它為顯卡、聲卡、網(wǎng)卡、電視卡、MODEM等設備提供了連接接口。,30,.,31,ATA接口ATA接口是用來連接硬盤和光驅(qū)等設備而設的。,31,.,32,電源插口及主板供電部分電源插座主要有AT電源插座和ATX電源插座兩種，有的主板上同時具備這兩種插座。AT插座應用已久現(xiàn)已淘汰。而采用20口的ATX電源插座，采用了防插反設計，不會像AT電源一樣因為插反而燒壞主板。除此而外，在電源插座附近一般還有主板的

15、供電及穩(wěn)壓電路。,32,.,33,BIOS(BASIC INPUT/OUTPUT SYSTEM) 基本輸入輸出系統(tǒng)是一塊裝入了啟動和自檢程序的EPROM或EEPROM集成塊。實際上它是被固化在計算機ROM(只讀存儲器)芯片上的一組程序，為計算機提供最低級的、最直接的硬件控制與支持。除此而外，在BIOS芯片附近一般還有一塊電池組件，它為BIOS提供了啟動時需要的電流。,33,.,34,I/O控制芯片 I/O控制芯片(輸入/輸出控制芯片)提供了對并串口、PS2口、USB口，以及CPU風扇等的管理與支持。,34,.,35,.,36,主板又叫系統(tǒng)板或木板。微機性能是否能充分發(fā)揮，硬件功能是否足夠，硬件

16、兼容性如何等，都取決于主板的設計。是連接各部件的物理通路，也是各部件之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪壿嬰娐?。CPU與主板匹配。 選擇主板要考慮它支持的最大內(nèi)存容量、擴展槽的數(shù)量、支持最大外頻以及可擴展性。 主要集成了：主控芯片組、CPU插槽、BIOS芯片、I/O控制芯片、板卡擴展槽、內(nèi)存條插槽、硬盤IDE/SATA接口、串行接口（COM)、并行接口(LPT)、鍵盤接口、PS/2接口、USB接口、主板電源插座等部件，有的還集成了顯卡、聲卡、網(wǎng)卡等。 主板主要由芯片組、擴展槽和對外接口三部分組成。,BIOS芯片：基本輸入輸出系統(tǒng)程序，讓主板識別各種硬件，可以設置引導系統(tǒng)的設備?？梢詫懭?。北橋芯片：主板以它命名，負

17、責處理CPU、內(nèi)存、顯卡三者間的信息交換。發(fā)熱量大，要散熱。南橋芯片：負責硬盤等外存儲設備和PCI之間的數(shù)據(jù)流通。擴展槽：AGP、PCI接口：,.,37,主板結構就是根據(jù)主板上各元器件的布局排列方式，尺寸大小，形狀，所使用的電源規(guī)格等制定出的通用標準，所有主板廠商都必須遵循。主板板型分為AT、Baby-AT、ATX、Micro ATX、LPX、NLX、Flex ATX、EATX、WATX以及BTX等結構。其中，AT和Baby-AT是多年前的老主板結構；而LPX、NLX、Flex ATX則是ATX的變種，多見于國外的品牌機，國內(nèi)尚不多見；EATX和WATX則多用于服務器/工作站主板；ATX是目前

18、市場上最常見的主板結構，擴展插槽較多，PCI插槽數(shù)量在4-6個，大多數(shù)主板都采用此結構；Micro ATX又稱Mini ATX，是ATX結構的簡化版，就是常說的“小板”，擴展插槽較少，PCI插槽數(shù)量在3個或3個以下，多用于品牌機并配備小型機箱；而BTX則是英特爾制定的最新一代主板結構。,37,主板結構：,.,38,(2)總線,計算機系統(tǒng)中，各個部件之間傳送信息的公共通路（BUS),是由導線組成的傳輸線束。分為：數(shù)據(jù)總線（DB)、地址總線（AB)、控制總線（CB）。微機以總線結構鏈接各個功能部件。工作原理：當總線空閑（其它期間都以高阻態(tài)形式連接在總線上）且一個器件要與目的器件通信時，發(fā)起通信的器

19、件驅(qū)動總線，發(fā)出地址和數(shù)據(jù)。其它以高阻態(tài)形式連接在總線上的器件如果收到與自己相符的地址信息后，就接受總線上的數(shù)據(jù)，發(fā)送器件完成通信后，將總線讓出。,.,39,3 、存儲設備,39,存儲器是計算機存儲數(shù)據(jù)和程序的記憶單元集合，每個記憶單元由8位二進制位組成，可讀寫其中的數(shù)據(jù)。,存儲器,存儲器通常分為高速緩沖存儲器、內(nèi)存儲器、外存儲器,存放大量信息的外存儲器,信息交流中心內(nèi)存儲器,.,40,40,每個記憶單元由8位二進制位組成。,1KB=210B=1024B1MB= 210KB= 1024KB1GB= 210MB= 1024MB1TB= 210GB= 1024GB,.,41,內(nèi)存儲器-RAM,41

20、,RAM（Random Access Memory）的全名為隨機存取記憶體，它相當于PC機上的移動存儲，用來存儲和保存數(shù)據(jù)的。它在任何時候都可以讀寫，RAM通常是作為操作系統(tǒng)或其他正在運行程序的臨時存儲介質(zhì)（可稱作系統(tǒng)內(nèi)存）。,不過，當電源關閉時RAM不能保留數(shù)據(jù)，如果需要保存數(shù)據(jù)，就必須把它們寫入到一個長期的存儲器中（例如硬盤）。正因為如此，有時也將RAM稱作“可變存儲器”。RAM內(nèi)存可以進一步分為靜態(tài)RAM（SRAM）和動態(tài)內(nèi)存（DRAM）兩大類。DRAM由于具有較低的單位容量價格，所以被大量的采用作為系統(tǒng)的主記憶。,.,42,內(nèi)存儲器-ROM,42,ROM（Read Only Memor

21、y）的全名為唯讀記憶體，它相當于PC機上的硬盤，用來存儲和保存數(shù)據(jù)。,ROM數(shù)據(jù)不能隨意更新，但是在任何時候都可以讀取。即使是斷電，ROM也能夠保留數(shù)據(jù)。但是資料一但寫入后只能用特殊方法或根本無法更改，因此ROM常在嵌入式系統(tǒng)中擔任存放作業(yè)系統(tǒng)的用途。現(xiàn)在市面上主流的PDA的ROM大小是64MB以及128MB。,RAM和ROM相比，兩者的最大區(qū)別是RAM在斷電以后保存在上面的數(shù)據(jù)會自動消失，而ROM就不會。,.,43,43,SDRAMRDRAMDDR SDRAM,內(nèi)存(條)-DRAM,.,44,44,SDRAMSynchronous DRAM（同步動態(tài)隨機存儲器）,.,45,RDRAM-奔騰4

22、處理器使用,45,RDRAM是由Intel最早提出并運用在PC平臺上的。它最主要的工作原理是依靠高時鐘頻率來簡化每個時鐘周期數(shù)據(jù)量。由于有超高的頻率（通常為300MHz和400MHz），又由于它的行地址與列地址尋址總線是各自分離的獨立總線，使RDRAM的最大傳輸率達到了3.2GB。其命名也由此而來，一般被稱為PC600或PC800。,.,46,DDR SDRAM雙倍數(shù)據(jù)傳輸率隨機訪問存儲器,46,.,47,Cache是介于CPU和內(nèi)存之間的一種可高速存取信息的芯片，用于解決它們之間的速度沖突問題。,CPU的Cache容量、形式和速度是CPU的重要技術指標，它直接影響到CPU的工作效率，并在很大

23、程度上決定了該CPU的價格。,.,48,48,軟驅(qū),外存儲器-軟盤,.,49,外存儲器-硬盤,49,.,50,外存儲器-光盤,50,光驅(qū),.,51,移動硬盤+U盤+閃存,51,.,52,（1）軟盤 軟盤是用表面涂有磁性材料的柔軟的聚酯材料制成。將盤片邏輯地劃分成若干個同心圓，每個同心圓稱為一個磁道，磁道從外向內(nèi)編號，最外面的一個同心圓為0磁道。磁道又劃分成若干段，每段稱為一個扇區(qū)。一個扇區(qū)一般可存放512 B的數(shù)據(jù)。磁盤的存儲容量可由下面的公式求出： 磁盤總?cè)萘看诺罃?shù)扇區(qū)數(shù)磁面數(shù)扇區(qū)字節(jié)數(shù) 例如，3.5英寸軟盤格式化后每面是80磁道，每個磁道有18個扇區(qū)，磁面數(shù)為2。其容量是80182512

24、B1.44 MB。 讀寫軟盤時，磁頭直接接觸盤面。,.,53,(2)硬盤硬盤片是由涂有磁性材料的鋁合金構成。 讀寫硬盤時，磁性圓盤高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的托力使磁頭懸浮在盤面上而不接觸盤面。 硬盤容量視具體類型而定。容量：320-1500GB平均尋道時間：8ms,.,54,.,55,硬盤的低級格式化 ：即硬盤的初始化，其主要目的是對一個新硬盤劃分磁道和扇區(qū)，并在每個扇區(qū)的地址域上記錄地址信息。初始化工作一般由硬盤生產(chǎn)廠家在硬盤出廠前完成，當硬盤受到破壞，或更改系統(tǒng)時，也需要進行硬盤的初始化。 初始化工作是由專門的程序來完成的，如ROM-BIOS中的硬盤初始化程序等，具體操作請參閱具體的使用說明書。,.,

25、56,硬盤分區(qū) ：對硬盤進行分區(qū)的主要目的是建立系統(tǒng)使用的硬盤區(qū)域，并將主引導程序和分區(qū)信息表寫到硬盤的第一個扇區(qū)上。只有分區(qū)后的硬盤才能被系統(tǒng)識別使用，這是因為經(jīng)過分區(qū)后的硬盤具有自己的名字，也就是通常所說的硬盤標識符，系統(tǒng)通過標識符訪問硬盤。 硬盤分區(qū)工作一般也是由廠家完成，但由于計算機的不安全因素或病毒的侵害等有時要求用戶重新對硬盤進行分區(qū)。硬盤分區(qū)操作也是由系統(tǒng)的專門程序完成的，如DOS下的FDISK命令等。,56,.,57,硬盤的高級格式化 ：硬盤建立分區(qū)后，使用前必須對每一個分區(qū)進行高級格式化，格式化后的硬盤才能使用。高級格式化的主要作用有兩點：一是裝入操作系統(tǒng)，使硬盤兼有系統(tǒng)啟動

26、盤的作用；二是對指定的硬盤分區(qū)進行初始化，建立文件分配表以便系統(tǒng)按指定的格式存儲文件。,57,.,58,(3）光盤 目前微機上使用的光介質(zhì)主流產(chǎn)品是光盤。常用： （1）只讀型光盤CD-ROM （2）可錄式光盤CD-R （3）可重復刻錄的光盤CD-RW 衡量光盤驅(qū)動器傳輸數(shù)據(jù)速率的指標叫做倍速，一倍速率= 150 KB/s。 后繼產(chǎn)品DVD-ROM，DVD-ROM一倍速率是1.3 MB/s,.,59,（4）移動存儲產(chǎn)品 （1）移動硬盤 （2）Flash存儲設備 （3）數(shù)碼存儲卡,.,60,60,4、 輸入輸出設備,輸入設備可以將各種外部信息和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成計算機可識別的電信號，從而使計算機可以接收。

27、輸出設備可以將計算機內(nèi)部處理后得到的電信號形式的信息傳遞出來，讓人們能夠接收。,.,61,61,常用輸入設備：鍵盤、鼠標、掃描儀、光筆、數(shù)字化儀等。常用輸出設備：顯示器、打印機、繪圖儀等。,.,62,62,鍵盤：,.,63,主鍵區(qū)：【Enter】：回車鍵【Shift】：換檔鍵 【Ctrl】：控制鍵 【Alt】：轉(zhuǎn)換鍵【CapsLock】：大寫字母鎖定鍵【Space】：空格鍵【Backspace】：退格刪除鍵【Tab】：制表鍵【ESC】：返回鍵,63,編輯鍵區(qū) 【Insert】：插入改寫開關鍵【Delete】：刪除鍵【Print Screen】：屏幕硬拷貝鍵,數(shù)字鍵盤區(qū)： 【Num Lock】：

28、數(shù)字鎖定鍵,.,64,顯示器的主要技術參數(shù)：點距 、顯示分辨率、刷新頻率顯卡：將計算機系統(tǒng)所需顯示的二進制信息轉(zhuǎn)換成模擬信號，驅(qū)動顯示器并向顯示器提供行掃描信號，控制顯示器的正確顯示。即將主機的輸出信息轉(zhuǎn)換成字符、圖形和顏色等信息，傳送到顯示器上顯示。 打印機的主要技術指標打印分辨率、打印速度、噪聲,.,65,5、微機的主要技術指標,CPU的技術指標參數(shù)相當多，主要有以下幾個：(1) 字長：指CPU內(nèi)部運算單元通用寄存器一次能處理的二進制數(shù)據(jù)的位數(shù)。 (2) 主頻：即CPU內(nèi)核工作的時鐘頻率，單位是MHz或GHz。CPU的主頻表示在CPU內(nèi)數(shù)字脈沖信號震蕩的速度，與CPU實際的運算能力是沒有直

29、接關系的。 (3) 運算速度：這是衡量計算機性能的一項重要指標。單位是MIPS。 (4) 存儲容量：分內(nèi)存與外存兩大類。 (5) 存取周期,.,66,.,67,1.3.1 常用數(shù)制與相互轉(zhuǎn)換1.3.2 計算機中邏輯運算的實現(xiàn)1.3.3 計算機的信息單位1.3.4 計算機中信息的表示與編碼,67,1.3 計算機中信息的表示及編碼,.,68,（一）計算機中的數(shù)制 1. 數(shù)制的定義與表示 數(shù)制是以表示數(shù)值所用的數(shù)字符號的個數(shù)來命名的，并按一定進位規(guī)則進行計數(shù)的方法。,68,1.3.1 常用數(shù)制與轉(zhuǎn)換,.,69,69,R進制數(shù)用 r個基本符號（例如0，1，2，r-1）表示數(shù)值,N=an-1rn-1an

30、-2rn-2a0r0a-1r-1a-mr-m,r進制數(shù)N可表示 為：,.,70,2. 十進制(Decimal)的特點 數(shù)字符號：0，1，9 基數(shù)：10 進(借)位規(guī)則為：逢十進一(借一為十) 3. 二進制(Binary)的特點 數(shù)字符號：0，1 基數(shù)：2 進(借)位規(guī)則：逢二進一(借一為二),70,.,71,4. 八進制(Octonal)的特點 數(shù)字符號：0，1，2，3，4，5，6，7 基數(shù)：8 進(借)位規(guī)則為：逢八進一(借一為八) 5. 十六進制(Hexadecimal)的特點 數(shù)字符號：09及AF 基數(shù)：16 進(借)位規(guī)則為：逢十六進一 (借一為十六),71,.,72,72,表1 計算

31、機中幾種常用進位數(shù)制及表示,.,73,（二）常用數(shù)制間的轉(zhuǎn)換 1. R進制轉(zhuǎn)換為十進制 按位權展開即可。 例：將二進制1011.1轉(zhuǎn)換成等值的十進制。 (1011.1)2=123+121+120+12-1=(11.5)10,73,例如：將下列數(shù)轉(zhuǎn)換成十進制:10101(B)=24+22+1=21101.11(B)=22+1+2-1+2-2=5.75101(O)=82+1=6571(O)=78+1=5101A(H)=163+16+104106,例如：將下列數(shù)轉(zhuǎn)換成十進制:10101(B)= 101.11(B)= 101(O)= 71(O)= 101A(H)=,.,74,2. 十進制轉(zhuǎn)換為二進制整

32、數(shù)部分的轉(zhuǎn)換：除2取余，至商為零； 先取的余數(shù)在低位，后取 的余數(shù)在高位。小數(shù)部分的轉(zhuǎn)換：乘2取整，達到精度為 止；先取的整數(shù)在高位， 后取的整數(shù)在低位,74,.,75,75,例： (13)10=( )2,1 3,6,3,1,0,2,2,2,2,余數(shù),1,0,1,1,二進制數(shù)低位,二進制數(shù)高位,.,76,76,1 3,6,3,1,0,2,2,2,2,余數(shù),1,0,1,1,二進制數(shù)低位,二進制數(shù)高位,例： (13)10=( )2,1101,.,77,77,(0.6875)10 = ( )2,0. 6 8 7 5,2,3 7 5 0,1.,2,7 5 0,2,0.,5 0,1.,2,0,1.,整數(shù)

33、,1,0,1,1,二進制數(shù)高位,二進制數(shù)低位,例：,.,78,78,(0.6875)10 = ( )2,0. 6 8 7 5,2,3 7 5 0,1.,2,7 5 0,2,0.,5 0,1.,2,0,1.,整數(shù),1,0,1,1,二進制數(shù)高位,二進制數(shù)低位,例：,0.1011,.,79,79,.,80,80,練習：,1. 將十進制數(shù)26.8125轉(zhuǎn)換為等值的二進制數(shù)。,因此， ( 26.8125)10 = ( 11010.1101)2,.,81,3. 二進制和八進制間的轉(zhuǎn)換 二進制轉(zhuǎn)換為八進制：3位二進制數(shù)取代 1位八進制數(shù) 八進制轉(zhuǎn)換為二進制：1位八進制數(shù)用3位二進制數(shù)代替 4. 二進制和十六

34、進制之間的轉(zhuǎn)換 二進制轉(zhuǎn)換為十六進制：4位二進制數(shù)取代 1位十六進 制數(shù) 十六進制轉(zhuǎn)換為二進制：1位十六進制數(shù)用4位二進制 數(shù)代替,81,.,82,轉(zhuǎn)換原理:,82,3. 二進制和八十六進制之間的轉(zhuǎn)換,823 1624,二進制與八進制、十六進制存在著對應關系。,.,83,表2 二、八、十六進制對應關系表,83,3位二進制對應1位八進制,4位二進制對應1位十六進制,.,84,以小數(shù)點為基準，向左、右兩邊每3位（4位）劃分為一組，兩邊的最后一組若不足3位（4位），在其前或后補零。然后每組按對應關系用八進制（十六進制）數(shù)代替即可。,84,(1)二進制轉(zhuǎn)成八、十六進制,.,85,即 ( 1101011

35、.11001 )2( 153.62 )8,85,查看對應關系表,1,.,0,解：,1,2,6,3,5,.,例： 將二進制1101011.11001轉(zhuǎn)換成等值的八進制數(shù),.,86,解： . . 8 即 ( 1101011.1101 )2( 6B.C8 )16,86,例： 將二進制1101011.11001轉(zhuǎn)換成等值的十六進制數(shù)。,查看對應關系表,.,87,87,練習:,1 101 101 110.110 101(B)= (O)11 0110 1110.1101 01(B)= (H),001 101 101 110.110 101(B)= 1556.65(O) 1 5 5 6 6 50011 01

36、10 1110.1101 01(B)=36F.D4(H 3 6 F D 4,進制表示符號B 二進制O 八進制D 十進制H 十六進制,.,88,逆過程。將八進制數(shù)（或十六進制數(shù)）的每1位用3位 （或4位）二進制數(shù)代替即可。,88,(2)八進制、十六進制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進制數(shù),.,89,八進制數(shù)與十六進制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換 通過二進制數(shù)這座“橋梁”來實現(xiàn)。 八進制數(shù) 二進制數(shù) 十六進制數(shù) 例如： (117)8 (1 001 111)2 ( 8 F )16,89,.,90,1. r進制轉(zhuǎn)換為十進制權位展開法 2. 十進制轉(zhuǎn)換為r進制除r取余逆排法 乘r取整順排法 3. 二進制和八十六進制之間的轉(zhuǎn)換按位替換 4.

37、 八進制與十六進制之間的轉(zhuǎn)換二進制做“橋梁”,90,轉(zhuǎn)換規(guī)則總結:,.,91,91,進制轉(zhuǎn)換練習,（1011101.01）2=（ ）10 =（ ）8 =（ ）16（ 1D3 ）16 =（ ）10（ 160.2 ）8=（ ）2（ 136 ）10 =（ ）8,.,92,（1011101.01）2 =（ 93.25 ）10 （001 011 101.010）2 =（ 135 .2 ）8 （0101 1101.0100）2 =（ 5D.4 ）16（ 1D3 ）16=（ 1 1101 0011 ）10（ 160.2 ）8=（1 110 000.010 ）2（ 136 ）10 =（ 1001000 ）2,

38、92,.,93,93,1.3.2 計算機中邏輯運算的實現(xiàn),邏輯值只有兩個值：“真”和“假” “真”值：“TRUE”、“T”、“1”等； “假”值 ：“FALSE”、“F”、“0”等,2. 二進制的邏輯運算 邏輯與 ： 00=0，01=0，100，11=l 邏輯或： 00= 0，01= l，l0l，ll=l 邏輯非： 對l求“非” 結果為0，對0求“非” 結果為l 邏輯異或： 兩個邏輯變量的值不同時，異或的結果為1；否則為0,.,94,計算機中對信息的描述單位有：位、字節(jié)、字、字長等。（1）位（bit）（2）字節(jié)（byte） （3）字長,94,1.3.3 計算機的信息單位,.,95,計算機中的信

39、息采用二進制編碼。采用基2碼表示信息，有以下幾個優(yōu)點： 二進制數(shù)易于物理實現(xiàn)(2) 二進制數(shù)運算簡單(3) 二進制數(shù)能使機器可靠性高 (4) 基于二進制數(shù)的編碼通用性強,95,1.3.4 計算機中信息的表示與編碼,.,96,96,計算機中數(shù)據(jù)的表示,在計算機中，任何信息的存儲和處理都是以數(shù)據(jù)形式實現(xiàn)的。計算機內(nèi)部的數(shù)據(jù)分為數(shù)值型數(shù)據(jù)和非數(shù)值型數(shù)據(jù)。數(shù)值型數(shù)據(jù)：128，(32.56)8；非數(shù)值型數(shù)據(jù)：“學生”、“0730-8845139”。(如英文字母、數(shù)字、標點符號、運算符號、漢字、圖形、語言信息等等),.,97,（一） 數(shù)值型信息的表示與編碼,由數(shù)字0、1組成，主要進行算術運算。,通常將最高

40、位定義為符號位，0表示正，1表示負,機器數(shù)：計算機內(nèi)數(shù)的表示形式真值：實際表示的數(shù)值,機器數(shù) 真值01000011 100001111000011 -1000011,.,98,原碼 正數(shù)：符號位為0，其他位按一般的方法表示數(shù)的絕對值 負數(shù)：負數(shù)的符號為1，其他位按一般的方法表示數(shù)的絕對值 反碼 正數(shù)：與原碼相同 負數(shù)：原碼除符號位外的各位按位取反 補碼 正數(shù)：與原碼相同 負數(shù)：反碼在其最低位加1,98,.,99,原碼：N原= (0000 0011)2 M原= (1000 0011)2,N=3=(0000 0011)2 M=3,反碼：N反= (0000 0011)2 M反= (1111 1100

41、)2,補碼：N補= (0000 0011)2 M補= (1111 1101)2,.,100,例：（5）4？（5）原1000 0101（5）反1111 1010（5）補1111 1011,（4）原 （4）反 （4）補 0000 0100,1111 1011 0000 0100 1111 1111 補碼，再求一次補，可得原碼 1000 0001 原碼，1,.,101,例：（9）（5）？（9）原1000 1001（9）反1111 0110（9）補1111 0111,（5）補 1111 1011,1111 0111 1111 1011 11111 0010 補碼，再求一次補，得原碼 1000 1110

42、 原碼，14,.,102,在計算機中，數(shù)值型數(shù)據(jù)的表示主要有兩種形式，一種是純二進制數(shù)，另一種是壓縮十進制數(shù)形式，即BCD碼。,.,103,（二） 字符型信息的表示與編碼,從輸入設備向計算機中輸入的各種操作命令以及原始數(shù)據(jù)都是字符形式的。然而計算機只能存儲二進制數(shù)，這就需要對符號數(shù)據(jù)進行編碼，輸入的各種字符由計算機自動轉(zhuǎn)換為二進制編碼存入計算機。,103,.,104,ASCII碼是美國標準信息交換碼（American Standard Code for Information Interchage），已被國際標準化組織定為國際標準，是目前最普遍使用的字符編碼。用一個字節(jié)中的低7位(最高位為0)

43、來表示128個不同的字符，包括鍵盤上可敲入并顯示和打印的95個字符(包括大、小寫各26個英文字母，09共10個數(shù)字，還有33個通用運算符和標點符號等)及33個控制代碼。,104,.,105,105,ASCII表（二進制表示）,表中可看到，碼值0到31及127所對應的是控制字符，碼值32對應的是表中第一個可顯示符空格，數(shù)字符0的碼值為48，大寫字母的碼值為65(0100 0001)，小寫字母a的碼值為97(0110 0001)。,.,106,106,ASCII碼分配情況,128個常用字符，從0到127 控制字符：032，127；普通字符：94個。 空格 20H32 09 30H39H 4857

44、AZ 41H5AH 6590 az 61H7AH 97122,.,107,Unicode 編碼,ASCII碼只適合表示英文字符，世界上其他語言符號沒有辦法表示。 Unicode是一種字符編碼。它為每種語言中的每個字符設定了唯一的二進制編碼，以滿足跨語言和跨平臺進行文本轉(zhuǎn)換及處理的要求，采用16位編碼，每一個字符需要2個字節(jié)。 從原理上來說，Unicode可以表示現(xiàn)在正在使用的或者已經(jīng)沒有使用的任何語言中的字符。,.,108,漢字編碼計算機在處理漢字信息時也要將其轉(zhuǎn)化為二進制代碼，這就需要對漢字進行編碼。由于漢字種類繁多，而且在一個漢字處理系統(tǒng)中，輸入、內(nèi)部存儲和處理、輸出等各部分對漢字代碼的要

45、求不盡相同，使用的代碼也不盡相同。因此，漢字編碼的輸入、處理、輸出應分開處理。,108,.,109,109,輸入碼、機內(nèi)碼、字形碼之間的關系,.,110,國標碼：“國家標準信息交換用漢字編碼”（GB2312-80標準），簡稱國標碼。國標碼是指1980年中國制定的用于不同的具有漢字處理功能的計算機系統(tǒng)間交換漢字信息時使用的編碼。國際碼是二字節(jié)碼, 用兩個七位二進制數(shù)編碼表示一個漢字。（或說兩個字節(jié)，最高位均置0）,110,.,111,111,GB2312編碼局部表,按照GB2312-80的規(guī)定，所有收錄的漢字及圖形符號組成一個9494的矩陣，即有94行和94列。這里一行稱為一個區(qū)，一列稱為一個位

46、。區(qū)碼與位碼組合在一起稱為區(qū)位碼，它可準確確定某一漢字或圖形符號。如漢字“啊”的區(qū)位碼為1601，即它在16區(qū)的01位。,.,112,機內(nèi)碼：漢字在計算機內(nèi)部存儲，處理和傳輸用的信息編碼，是為了避免ASCII碼和國標碼同時使用時產(chǎn)生二義性問題。漢字機內(nèi)碼在設備或信息處理系統(tǒng)內(nèi)部最基本的表達形式。它由國標碼兩字節(jié)最高位均置1得來。即：漢字機內(nèi)碼=漢字國標碼+8080H 漢字 國標碼 漢字機內(nèi)碼 中 8680(01010110 01010000)B (11010110 11010000)B 華 5942(00111011 00101010)B (10111011 10101010)B,112,.,

47、113,漢字機內(nèi)碼、國標碼和區(qū)位碼的關系區(qū)位碼（十進制）的兩個字節(jié)分別轉(zhuǎn)換為十六進制后加20H得 到對應的國標碼；機內(nèi)碼是漢字交換碼（國標碼）兩個字節(jié)的最高位分別加1， 即漢字交換碼（國標碼）的兩個字節(jié)分別加80H得到對應的機內(nèi) 碼；區(qū)位碼（十進制）的兩個字節(jié)分別轉(zhuǎn)換為十六進制后加A0H得到 對應的機內(nèi)碼。 舉例：機內(nèi)碼為BEDF，求區(qū)位碼。有兩種解法：1.BEDFH-A0A0H=1E3FH=3063D；2.BEDFH-8080H=3E5FH,3E5FH-2020H=1E3FH=3063D.,113,.,114,輸入碼:也稱為“外碼”。指我們輸入漢字時使用的編碼，即平時所說的輸入法。常見的外碼

48、分為拼音編碼（如智能ABC）和字形編碼(如五筆)。選中何種輸入法與漢字在計算機內(nèi)的存儲是沒有關系的。,114,.,115,字形碼:漢字在顯示器上顯示或在打印機上打印時用來區(qū)分各種字體的編碼。漢字的外形不在內(nèi)碼中，為了最終顯示和打印漢字，還要由漢字的機內(nèi)碼來換取漢字的字形碼。 漢字一般按圖形符號設計成點陣圖，這就是漢字字模。,115,.,116,1616點陣字模,1616256 bit32 B,.,117,圖形、圖像、音頻、視頻等多媒體信息雖然表現(xiàn)形式不同，但在計算機中的表示方式都是0、1二進制代碼。,(4)多媒體數(shù)據(jù)的編碼,.,118,118,圖形圖像的編碼圖形圖像的表示有位圖圖像編碼和矢量圖

49、形編碼兩種方式。 位圖圖像是通過圖像掃描儀或數(shù)碼攝像機采集并輸入到計算機的圖像，是由離散行列組成的圖像點陣，稱為數(shù)字圖像。 矢量圖形是用一組描述構成該圖形的所有圖形單元(如點、直線、圓、矩形、曲線等)的位置、形狀等參數(shù)的指令來表示該圖形。計算機中常用位圖來表示圖像，而用矢量圖來表示圖形。,.,119,圖形圖像的編碼 圖像的組成元素是一個個的點，稱為像素（pixel）。每個像素用若干個二進制位來指定該像素的顏色、亮度。每個像素所占用的二進制位越多則圖像越逼真。,.,120,聲音的編碼 聲音是通過一定介質(zhì)（如空氣，水等）傳播的連續(xù)的波，在物理學中稱聲波。聲音的強弱體現(xiàn)在聲波的振幅上，音調(diào)的高低體現(xiàn)

50、在聲音的周期或頻率上。 把模擬聲音信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字聲音信號的過程稱為聲音的數(shù)字化，通過對聲音信號進行采樣、量化和編碼來實現(xiàn)。,.,121,.,122,1 普適計算 2 網(wǎng)格計算 3 云計算 4 物聯(lián)網(wǎng) 5 人工智能等,122,1.4 計算機新技術概述,.,123,云計算（Cloud Computing），分布式計算技術的一種，其最基本的概念，是透過網(wǎng)絡將龐大的計算處理程序自動分拆成無數(shù)個較小的子程序，再交由多部服務器所組成的龐大系統(tǒng)經(jīng)搜尋、計算分析之后將處理結果回傳給用戶。 云計算技術未來發(fā)展方向: 手機上的云計算。 云計算時代資源的融合。 云計算的商業(yè)發(fā)展。,123,云計算,.,124,物聯(lián)網(wǎng)

51、（Internet of Things，簡稱IOT）是一個通過信息技術將各種物體與網(wǎng)絡相連，以幫助人們獲取所需物體相關信息的巨大網(wǎng)絡。物聯(lián)網(wǎng)通過使用射頻識別RFID、傳感器、紅外感應器、視頻監(jiān)控、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息采集設備，通過無線傳感網(wǎng)、無線通信網(wǎng)絡（如Wi-Fi、WLAN等）把物體與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，實現(xiàn)物與物、人與物之間實時的信息交換和通訊，以達到智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的目的。,124,物聯(lián)網(wǎng),.,125,移動計算的特點 移動性、網(wǎng)絡條件多樣性、頻繁斷接性 、網(wǎng)絡通信的非對稱性 、移動計算機的電源能力有限 、可靠性低移動計算的應用領域 智能手機 、穿戴式計算機 、傳感器網(wǎng)絡,125,移動計算技術,