计算机基础知识-网上办公系统课件.ppt
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1、信息技术基础信息技术基础第1章 计算机基础知识第第1章章本章教学意义v计算机是20世纪人类最伟大、最重要的发明之一,同时计算机技术也是信息技术的三大核心技术之一。计算机的出现促进了科学技术和生产的高速发展,成为人们生活和工作中必备的重要工具。因此,在人类步入信息化社会的今天,每个人都应该具备一定的计算机知识和应用能力。v本章主要介绍计算机的发展、分类、特点,计算机编码,计算机系统组成,计算机硬件系统和软件系统等方面的基础知识。第第1章章本章主要内容v1.1 信息技术与计算机v1.2 计算机编码基础知识v1.3 计算机系统的组成v1.4 计算机硬件系统v1.5 计算机软件系统第第1章章1.1 信
2、息技术与计算机v1.1.1 信息技术概论v1.1.2 计算机发展简史v1.1.3 计算机的分类v1.1.4 计算机的主要特点v1.1.5 计算机的主要应用领域v1.1.6 计算机的发展趋势第第1章章1.1.1 信息技术概论几个概念v信息v信息技术v信息化与信息化社会第第1章章信息v 信息(Information)目前为止,还没有一个比较统一或普遍适用的科学定义。介绍几种影响较大的定义:v 信息是不确定性的减少或消除v 1948年,信息论的创始人香农(Shannon)提出。v 信息是控制系统进行调节活动时,与外界相互作用、相互交换的内容v 1950年,控制论的创始人维纳(N.Wiener)提出。
3、v 信息是事物运动的状态和状态变化的方式v 我国信息论专家钟义信教授提出。v 几种解释均有道理。不同学科、不同角度给出不同解释。这说明信息概念已经渗透到许多学科领域。总的来说,信息是多元化、多层次、多功能的复杂综合体。第第1章章信息技术v信息技术(Information Technology),简称IT。v从技术的本质意义上考察,信息技术的天职就是提高或扩展人类的信息能力。v信息技术的定义就是能够提高或扩展人类信息能力的方法和手段的总称。v包括信息的产生、获取、检索、识别、变换、处理、控制、分析、显示及利用的技术等等。v信息技术三大核心技术:计算机技术 微电子技术 通信技术第第1章章信息技术的
4、发展v古代信息技术(远古-19世纪20年代)v近代信息技术(19世纪30年代-20世纪30年代)v现代信息技术(20世纪40年代-现在)第第1章章信息化与信息化社会v 信息化在国民经济各部门和社会活动各领域普遍地、大量地采用现代信息技术,从而大大提高社会劳动生产率、工作效率、学习效率、创造能力和生活质量的过程,也是培养和发展一代全新的高度发展的社会生产力的过程。v 信息化社会主要包括4个方面,即社会的信息化、工厂自动化、办公自动化和家庭自动化。v 信息化社会不是一种社会形态,它不是社会制度的划分,而是从生产技术上划分的社会类型,它与农业化社会、工业化社会对应。信息化社会的基本特征:信息、知识、
5、智力日益成为社会发展的决定力量。信息技术、信息产业、信息经济日益成为科技、经济、社会发展的主导因素。信息劳动者、脑力劳动者、知识分子的作用日益增大。信息网络成为社会发展的基础设施。第第1章章1.1.2 计算机发展简史第第1章章第一台电子计算机v 1946年2月,世界上第一台计算机诞生于美国宾州大学,取名“电子数值积分计算机”(Electronic Numerical Integrator And Calculator),简称ENIACENIAC。v 这台计算机使用了17468个真空电子管,耗电174千瓦,占地170平方米,重达30吨,价格40多万美元,是一个昂贵耗电的“庞然大物”。v 由于EN
6、IAC采用了电子线路来执行算术运算、逻辑运算和存储信息,从而大大提高了运算速度,每秒可进行5000次加法运算。v 从1946年2月交付使用,到1955年10月最后切断电源,ENIAC服役长达9年。ENIAC的问世,标志着电子计算机时代的到来。v ENIAC存在着不能存储程序、使用的是十进制数且在机外用线路连接的方法来编排程序等明显的弱点。第第1章章计算机的发展历程v计算机发展按所采用逻辑器件的变革分为4个阶段:第第1章章1.1.3 计算机的分类计算机的分类方法很多,其中被广泛采用的分类方法是由美国电气和电子工程师协会(Institute of Electrical and Electronic
7、s Engineers,IEEEIEEE)提出的,它根据计算机的规模和处理能力规模和处理能力可以把计算机分为以下6类:v 巨型计算机v 小巨型计算机v 大型主机v 小型计算机v 工作站v 微型计算机目前,微型计算机与工作站、小型计算机乃至大型主机之间的界限已经愈来愈模糊,各类计算机之间的主要区别是运算速度、存储容量及机器体积等。第第1章章1.1.4 计算机的主要特点v处理(运算)速度快v计算精度高v具有超强的“记忆”功能v具有可靠的逻辑判断能力v高度的自动化及人-机交互功能第第1章章1.1.5 计算机的主要应用领域计算机的应用已经渗透到人类社会生活的各个领域。计算机的应用可归纳为如下几个主要的
8、方面:v科学计算v信息处理v过程控制v计算机辅助系统v人工智能v网络应用第第1章章1.1.6 计算机的发展趋势v巨型化v微型化v网络化v智能化v多媒体化第第1章章1.2 计算机编码基础知识v1.2.1 计算机中的数制v1.2.2 数据单位v1.2.3 数值型数据的编码v1.2.4 字符型数据的编码v1.2.5 汉字编码第第1章章1.2.1 计算机中的数制v几个概念 数制用一组固定的数码符号和一套统一的规则来叫做数制。数制的种类很多,例如,1斤等于10两为十进制,1天等于24小时为二十四进制,1小时等于60分为六十进制,1年等于12个月为十二进制等等。基数各种数制中数码符号的个数称为基数。例如,
9、十进制的数码符号共有十个,0、1、2、8、9,基数等于10;二进制的数码符号共有两个,0和1,基数等于2。位权在任何数制中,数码符号所处的数位不同,代表的数值不同,其代表的数值为数字乘以一个固定的数值,这个固定的数值称为位权,位权等于基数的若干次幂。第第1章章进位计数的特点v进位计数的特点有两个:第一,按基数进、借位。即:如果基数是R,在执行加、减法时,要遵循“逢R进一,借一当R”的规则。例如:十进制数的规则是“逢十进一,借一当十”;二进制数的规则是“逢二进一,借一当二”;八进制数的规则是“逢八进一,借一当八”等。第二,用位权值计数。第第1章章计算机中使用的数制v计算机中常用的数制为二进制、八
10、进制、二进制、八进制、十进制和十六进制。十进制和十六进制。v计算机只能直接识别二进制数。v但是当计算机输入/输出数据时,仍需要使用十进制数,以适应人们的习惯。v另外由于二进制数一般较长,书写和阅读均不方便。故常使用八进制数或十六进制数在汇编语言指令中表示地址码,在汇编语言程序中表示常数或显示存储单元的内容。第第1章章各进制数之间的简单对应关系第第1章章1.2.2 数据单位v 位(bit)计算机中的最小数据单位。一个二进制位有两种形态,即0或1。v 字节(Byte)计算机中用来表示存储空间大小的最基本单位,由8个二进制位组成一个字节,即1B=8bit。常用的单位还有KB(千字节)、MB(兆字节)
11、、GB(千兆字节)等。v 字(Word)计算机进行数据存储和数据处理的基本单位,由若干个字节组成(通常是字节的整数倍)。每个字所包含的二进制数码的位数叫字长,它代表了机器的精度。一般情况下,基本字长越长,容纳的位数越多,内存可配置的容量就越大,运算速度就越快,计算精度就越高,处理能力就越强。字长是衡量计算机性能的重要指标,不同档次的计算机有不同的字长。第第1章章1.2.3 数值型数据的编码v计算机所处理的数据包括数值型数据和非数值型数据两种。v在计算机中表示一个数值型数据,要解决三个问题:数的位数 数的符号 小数点的表示第第1章章数的位数数的位数v计算机采用二进制数,若字长为8位,则数的位数为
12、8位,最大的无符号整数为11111111 B=255 D。第第1章章数的符号v数有正、负,通常将一个数的最高位设为符号位,若字长为8位,则D7为符号位,D6D0为数字位。符号位用0 0表示正,用表示正,用1 1表示负表示负。第第1章章小数点的表示v在计算机中表示数值型数据,小数点的位置总是隐含的,以节省存储空间。隐含的小数点位置可以是固定的,称为定点数,也可以是可变的,称为浮点数。v定点数表示法一般分为定点整数和定点小数两种:定点整数 小数点位置约定在最低数值位的后面,用于表示整数。定点小数 小数点位置约定在最高数值位的前面,符号位的后面,用于表示小于1的纯小数。v浮点数表示法将二进制数N用浮
13、点形式表示,可表示为一个纯小数与2的整数次幂的乘积形式。第第1章章定点数表示法第第1章章浮点数表示法v 将二进制数N用浮点形式表示,可表示为一个纯小数与2的整数次幂的乘积形式。v 其中,N、S、C均为二进制数。S称为N的尾数,即全部的有效数字(数值小于1)。S前面的正负号表示整个数值的正负,称为尾符。v C称为N的阶码,是指数的数值(通常是整数),它指明了小数点的实际位置。C前面的正负号是阶码的符号,称为阶符。v 在计算机中表示浮点数只需给出尾数、尾符、阶码和阶符即可确定数据。C2SN第第1章章1.2.4 字符型数据的编码vASCII码v计算机中的符号以“0”和“1”表示称为编码,微型计算机采
14、用的字符编码是ASCII码。ASCII码是英文American Standard Code For Information Interchange 的缩写,称为“美国标准信息交换代码”,国际标准化组织认定为国际标准。v一个字节为8位二进制数,一个ASCII码占一个字节的低低7 7位位,最高位是“0”,共表示27=128个字符。其中包括:32个控制字符和空格符;10个数字:0、1、2、9;26个英文大写字母、26个英文小写字母;33个专用符号,包括运算符、标点符号和其他符号。第第1章章字符型数据的编码vBCD码v二十进制编码“Binary Coded Decimals”,简写为BCD。vBCD编
15、码种类很多,其中8421码是最常用的一种BCD编码。v8421码是将每1位十进制数用4位二进制代码表达的一种编码方式,即一个十进制数采用一组4位二进制代码表达。选用00001001来表示09十个数字。第第1章章8421码第第1章章1.2.5 汉字编码v汉字国标码v汉字机内码v汉字输入码v汉字字形码v一般汉字信息处理系统的工作过程如图所示:第第1章章汉字国标码v1980年,我国颁布了信息交换用汉字编码字符集基本集,即国家标准GB2312-80,简称国标码,也叫汉字交换码。v在国标码中收入了6763个汉字和682个非汉字图形符号。其中:一级汉字3755个(按汉语拼音排序);二级汉字3008个(按偏
16、旁部首排序)。v国标码规定,每个符号由两个字节代码组成,每个字节占用7位信息,最高位恒为“0”。第第1章章汉字机内码v汉字机内码是汉字在计算机内部存储、处理和传输用的信息代码。v计算机既要处理汉字,又要处理西文。为了实现中、西文并存并且兼容,通常利用字节的最高位来区分某个码值是代表汉字还是ASCII码字符。v所以,汉字机内码是在国标码的基础上,把两个字节的最高位一律由“0”改为“1”。第第1章章汉字输入码v汉字输入码也叫外码,是一种为了将汉字通过键盘输入到计算机中而设计的代码,有数字编码、音码、形码、音形码等。如区位码为数字编码;如微软拼音、智能ABC等为常见的音码编码;五笔字型为典型的形码编
17、码;自然码为典型的音形码。第第1章章汉字字形码v汉字字形码是一种使用点阵方法构造的汉字字形的字模数据,在显示或打印汉字时需要使用汉字字形码,也称为汉字字库。v汉字字形点阵有1616、2424、3232、6464、9696、128128、256256点阵等。第第1章章1.3 计算机系统的组成v1.3.1 冯诺依曼结构v1.3.2 计算机系统组成第第1章章1.3.1 冯诺依曼结构v冯诺依曼原理冯诺依曼原理奠定了现代计算机的基本结构,并开创了程序设计的时代。该原理最初是由匈牙利数学家冯诺依曼于1945年提出来的,故称为冯诺依曼原理,其核心是其核心是“存储程序存储程序”和和“程序控程序控制制”。v冯诺
18、依曼原理的基本思想如下:采用二进制形式表示数据和指令。将指令和数据同时存放在存储器中,使计算机在工作时能够自动高速地从存储器中取出指令加以执行。由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大基本部件组成计算机系统。第第1章章冯诺依曼结构计算机v基于冯诺依曼原理构成的计算机称为冯诺依曼结构计算机,直到目前,绝大多数计算机仍然遵循着冯诺依曼原理和结构。第第1章章冯诺依曼结构计算机v 控制器 控制器是计算机的神经中枢和指挥中心。控制器从内存储器中取出指令,然后分析指令,根据指令要求向相应部件发出控制信号,接受各部件反馈信号。v 运算器 运算器执行算术运算和逻辑运算的部件,主要完成对信息的加工和处理
19、。运算器由算术逻辑单元、累加器状态寄存器和通用寄存器组等组成。v 存储器 存储器是计算机的记忆装置,用来存储程序和数据,并根据指令向其它部件提供这些数据。按地址“写入”或“读出”信息。主存储器和辅助存储器v 输入设备 常见的输入设备有键盘、鼠标、光笔、扫描仪等。v 输出设备 常见的输出设备有显示器、打印机、绘图仪、音箱等。第第1章章1.3.2 计算机系统组成v一个完整的计算机系统由硬件系统和软件系统两大部分组成。v硬件系统硬件系统指由电子部件和机电装置组成的实体。v软件系统软件系统指装在硬件中的各种程序以及全部的应用技术资料。v硬件和软件是不可分割的整体:没有计算机硬件,软件的功能就无处实现;
20、没有软件的计算机,就是没有灵魂的“裸机”,不会做任何工作。软件要根据已有的硬件来安装,才能发挥作用。硬件要根据新软件设计的需要而加以改进,才具有发展潜力。目前的发展趋势是硬件集成度越来越高,软件应用的范围越来越宽,功能越来越强。第第1章章1.3.2 计算机系统组成第第1章章1.4 计算机硬件系统v1.4.1 总线结构v1.4.2 主机v1.4.3 外部设备第第1章章1.4.1 总线结构v总线的概念 总线(总线(BusBus)是连接多个设备的信息通道,实际上是一组信号线。每根信号线都可以传输二进制的信号。它是一种共享的传输通道,它所传输的信号可以被所有接入该总线的设备接收,但同一时刻只能有一个设
21、备发送数据到总线上。而且,只有CPU和主存储器是与总线相连,输入设备、输出设备、外存储取等外部设备则是通过接口电路与总线相连。第第1章章微型计算机的硬件组成第第1章章总线的分类与系统总线v总线的分类:内部总线芯片内部连接各元件的总线;系统总线指连接CPU、存储器和各种输入/输出接口(I/O接口)的总线;外部总线是微机和外部设备之间的总线。v系统总线 数据总线数据总线DBDB(Data BusData Bus)用于CPU与主存储器、CPU与I/O接口之间传送数据信息。数据总线的宽度(根数)决定每次能同时传输信息的位数,因此它是决定计算机性能的主要指标。地址总线地址总线ABAB(Address B
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