第1章 计算机基础知识,第1章 计算机基础知识,1.1 计算机发展简介,第1章 计算机基础知识,1.1 计算机发展简介,1.1.1 第1 台电子计算机,【技术基础】 20世纪初，真空二极管、真空三极管的发明，为电子计算机的出现奠定了基础。 【历史背景】 1943年，正值第二次世界大战，计算火力表需要快速的计算工具。 【名字】 ENIAC（Electronic Numerical Integrator And Computer），意为“电子数值积分和计算机”。 【研制人】 莫奇里（J. W. Mauchly）和艾克特（W. J. Eckert）。 【诞生】 1945年底研制成功，1946年2月15日，举行了揭幕典礼。所以通常认为，世界上第一台电子计算机诞生于1946年。 【技术指标】重30吨，占地167平方米，用了18 000多个电子管、1 500多个继电器、70 000多个电阻、10 000多个电容，功率为150千瓦，ENIAC每秒可完成5 000次加减法运算。 【意义】宣布了电子计算机时代的到来。,第1章 计算机基础知识,1.1 计算机发展简介,1.1.1 电子计算机的发展,【动力】不断将最新的科学技术成果应用在计算机上；科学技术的发展也对计算机提出了更高的要求；各计算机制造公司之间的激烈竞争。 【方向】体积越来越小、功能越来越强、价格越来越低、应用越来越广。 【分代依据】计算机的主要元器件。 【分代】 第一代计算机（1945年1958年），电子管计算机。 第二代计算机（1959年1964年），晶体管计算机。 第三代计算机（1965年1970年），中小规模集成电路计算机。 第四代计算机（1971年至今），大规模或超大规模集成电路计算机。,第1章 计算机基础知识,1.1 计算机发展简介,1.1.1 微型计算机的发展,【定义】采用超大规模集成电路技术，将计算机的中央处理器（CPU）制作在一块集成电路芯片内，并将其称作微处理器。由微处理器、存储器和输入输出接口等部件构成的计算机称为微型计算机。 【产生时期】在第四代计算机的发展过程中。 【第一台微型计算机】1971年，美国英特尔（Intel）公司研制成功第一个微处理器Intel 4004，同年以这个微处理器构造了第一台微型计算机MSC-4。 【分代依据】微处理器的字长。 【摩尔定律】是指IC上可容纳的晶体管数目，约每隔18个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。摩尔定律是由英特尔(Intel)名誉董事长戈登摩尔（Gordon Moore）经过长期观察发现得之。,第1章 计算机基础知识,1.1 计算机发展简介,1.1.1 微型计算机的发展,【分代】 第一代微型计算机（1973年1977年）， 8位微处理器。代表性产品有Radio Shack公司的TRS-80和Apple公司的Apple II。特别是Apple II，被誉为微型计算机发展史上的第一个里程碑。 第二代微型计算机（1978年1983年），16位微处理器。代表性产品有DEC公司的LSI 11、IBM公司的IBM PC。特别是IBM PC，其性能优良、功能强大，被誉为微型计算机发展史上的第二个里程碑。 第三代微型计算机（1983年2003年）， 32位微处理器。80386、80486、Pentium，都是32位微处理器。 第四代微型计算机（2003年至今）， 64位微处理器。2003年AMD公司推出了64位的Athlon64 CPU，标志着64位微处理器时代的到来。,第1章 计算机基础知识,1.2 计算机的分类、特点及应用,第1章 计算机基础知识,1.2 计算机的分类、特点及应用,1.2.1 计算机的分类,【分类依据】计算机的性能。 【分类制订者】美国电气和电子工程师协会（IEEE）于1989年11月对计算机重新分类，把计算机分为巨型机、小巨型机、大型主机、小型机、工作站和个人计算机等6类。 【巨型机】 也称为超级计算机，其性能最强、价格最贵，运算速度一般都超过每秒几万亿次。 用于核武器的设计、空间技术、石油勘探、天气预报等领域。 巨型机已成为一个国家经济实力和科技水平的重要标志。 我国2008年9月16日诞生的“曙光5000A”巨型计算机，其运算速度已达到每秒2 300 000亿次。,第1章 计算机基础知识,1.2 计算机的分类、特点及应用,1.2.1 计算机的分类,【大型主机】 也称为桌上超级计算机，其性能略低于巨型机，运算速度一般都超过每秒几十亿次。主要用于计算量大、速度要求高的部门，如大银行、大公司和大科研部门。 【小型机】 性能低于大型主机，但其结构简单、可靠性高、价格相对便宜、使用维护费用低。广泛用于中小型公司和企业。 【工作站】 介于小型机和个人计算机之间的高档微型计算机。专长于处理某类特殊事务（如图像）。 【个人计算机】平常所说的微型计算机，也称为PC机。个人计算机软件丰富、价格便宜、功能齐全。主要用于办公、联网终端、家庭等。,第1章 计算机基础知识,1.2 计算机的分类、特点及应用,1.2.2 计算机的特点,【自动性】计算机是由程序控制其操作的，程序的运行是自动的、连续的，除了输入/输出操作外，无需人工干预。 【快速性】计算机采用电子器件为基本部件，这些电子器件通常工作在极高的速度下。 【通用性】最初设计的计算机仅能执行几百条非常初级、非常简单的指令，但人们可用这些指令来编写解决各种问题的程序，使计算机在各个领域都能发挥作用。 【可靠性】电子器件有相当高的可靠性。随着电子技术的发展，电子器件的可靠性会越来越高。在计算机的设计过程中，还可以通过采用新的结构使其具有更高的可靠性。,第1章 计算机基础知识,1.2 计算机的分类、特点及应用,1.2.3 计算机的应用,【科学计算】利用计算机可以解决科学技术和工程设计中大量繁杂并且用人力难以完成的计算问题。 【信息管理】利用计算机来收集、加工和管理各种形式的数据资料，如库存管理、财务管理、成本核算、情报检索等。 【实时控制】利用计算机自动采集某应用系统的各种参数，监测并及时控制相应设备工作状态的一种控制方式。例如数控机床、自动化生产线、导弹控制等。 【办公自动化】利用现代通信技术、自动化设备和计算机系统来实现事务处理、信息管理和决策支持的一种现代办公方式。 【生产自动化】利用计算机完成产品生产的各个环节，包括计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）等。 【人工智能】利用计算机模拟人类的某些智能行为，使计算机具有“学习”、“联想”和“推理”等功能。 【网络通信】利用计算机网络实现信息的传递、交换和传播。随着Internet的快速发展，人们很容易实现地区间、国际间的通信与各种数据的传输与处理，从而改变了人们的时空概念。,第1章 计算机基础知识,1.3 计算机中信息的表示,1.3.3 计算机中数值信息的表示,3,1.3.3 计算机中字符信息的表示,4,第1章 计算机基础知识,1.3 计算机中信息的表示,1.3.1 常用数值及其转换,【常用数制】 日常使用的数制：十进制 计算机所采用的数制：二进制 为方便使用二进制采用的进制：八进制、十六进制 【十进制】 数码：09 计数规则：逢十进一、借一当十 位权： 从小数点往左：100、101、102 从小数点往右：10-1、10-2、10-3 示例： 1234.5 = 1103 + 2102 + 3101 + 4100 + 510-1,第1章 计算机基础知识,1.3 计算机中信息的表示,1.3.1 常用数值及其转换,【二进制】 数码：01 计数规则：逢二进一、借一当二 位权： 从小数点往左：20、21、22 从小数点往右：2-1、2-2、2-3 示例： （101.1)2 = 122 + 021 + 120 + 12-1=5.5,第1章 计算机基础知识,1.3 计算机中信息的表示,1.3.1 常用数值及其转换,【八进制】 数码：07 计数规则：逢八进一、借一当八 位权：从小数点往左：80、81、82 从小数点往右：8-1、8-2、8-3 示例：（12.3)8 = 181 + 280 + 38-1 =10.375 【十六进制】 数码：09、AF（A=10、B=11） 计数规则：逢十六进一 位权：从小数点往左：160、161、162 从小数点往右：16-1、16-2、16-3 示例：（1A.C)16 = 1161 + 10160 + 1216-126.75,第1章 计算机基础知识,1.3 计算机中信息的表示,1.3.1 常用数值及其转换,【其他进制转换为十进制】 方法：按权展开 例： （101.1)2 = 122 + 021 + 120 + 12-1=5.5 （12.3)8 = 181 + 280 + 38-1 =10.375 （1A.C)16 = 1161 + 10160 + 1216-1=26.75 【十进制转换为其他进制】 数制间的相互转换(续) 十进制转换为其他进制 方法：整数部分反复除，取余数，逆顺序排；小数部分反复乘，取整数，顺序排。 例：把13.6875转换为二进制,第1章 计算机基础知识,1.3 计算机中信息的表示,1.3.1 常用数值及其转换,第1章 计算机基础知识,1.3 计算机中信息的表示,1.3.1 常用数值及其转换,【二进制转换为八、十六进制】 方法：以小数点为中心，向两边按3位（或4位）分组，最后一组不足时用0补足，然后把3位（或4位）二进制数转换为1位八进制数（或十六进制数）。 例：（1010101010.1010101）2 001 010 101 010 . 101 010 100 1 2 5 2 . 5 2 4 即（1010101010.1010101）2=（1252.524）8 0010 1010 1010 . 1010 1010 2 A A . A A 即（1010101010.1010101）2=（2AA.AA）16,第1章 计算机基础知识,1.3 计算机中信息的表示,1.3.1 常用数值及其转换,【八、十六进制转换为二进制】 方法：把1位八（或十六）进制数转换为3位（或4位）二进制数，不够3位（或4位）用0补足。 例：（1357.246）8 1 3 5 7 . 2 4 6 001 011 101 111 . 010 100 110 即（1357.246）8=（1011101111.01010011）2 例： （147.9BD）16 1 4 7 . 9 B D 0001 0100 0111 . 1001 1011 1101 即（147.9BD）16=（101000111.100110111101）2,第1章 计算机基础知识,1.3 计算机中信息的表示,1.3.2 计算机中的信息单位,计算机中的信息单位都基于二进制 常用的信息单位有位和字节 位，也称比特，记为bit或b，是最小的信息单位，表示1个二进制数位。例如（10101101）2占有8位。 字节，记为Byte或B，是计算机中信息的基本单位，表示8个二进制数位。例如（10101101）2占有1个字节。 信息单位中的量：K、M、G、T 1K = 1024 = 210 1M = 1024K = 220 1G = 1024M = 230 1T = 1024G = 240 换算关系 1KB=1024B 1MB=1024KB 1GB=1024MB 1TB=1024GB,第1章 计算机基础知识,1.3 计算机中信息的表示,1.3.3 计算机中的数值信息的表示,将小数点的位置固定在数据的最高位之前，或者是固定在最低位之后。一般常称前者为定点小数，后者为定点整数。,第1章 计算机基础知识,1.3 计算机中信息的表示,1.3.3 计算机中的数值信息的表示,原码表示方法 符号位表示该数的符号，正用“0”表示，负用“1”表示；而数值部分仍保留着其真值的特征。 例如，x+0.1