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1、第第2 2章章 计算机基础知识计算机基础知识 知识目标了解计算机的发展、特点、分类及应用理解计算机中的信息表示方法和常用的编码方式理解计算机系统的组成和工作原理了解常用计算机操作系统了解计算机的使用和维护常识技能目标能够熟练完成数制间的相互转换能够识别微机的硬件设备，并说出它们的基本功用能够正确使用软驱、光驱和U盘能够正确开机和关机能够正确使用鼠标和键盘，并完成简单的中、英文输入2.1 计算机的发展与应用 计算机是计算机是2020世纪最卓越的科技发明之一。自世世纪最卓越的科技发明之一。自世界上第一台计算机诞生以来，在半个世纪的时间里，界上第一台计算机诞生以来，在半个世纪的时间里，计算机的发展与
2、应用取得了令人瞩目的成就，有力计算机的发展与应用取得了令人瞩目的成就，有力地推动了科学技术的发展。地推动了科学技术的发展。2.1.1 计算机的发展 1 1电子计算机的发展电子计算机的发展 根据计算机所采用的主要电子器件的不同，把计算机的发展根据计算机所采用的主要电子器件的不同，把计算机的发展划分为四个阶段。划分为四个阶段。（1 1）第一代）第一代电子管计算机（电子管计算机（1946194619571957年）。年）。（2 2）第二代）第二代晶体管计算机（晶体管计算机（1958195819641964年）。年）。（3 3）第三代）第三代集成电路计算机（集成电路计算机（19651965197019
3、70年）。年）。（4 4）第四代）第四代大规模和超大规模集成电路计算机大规模和超大规模集成电路计算机 2 2微型计算机的发展微型计算机的发展 微型计算机（微型计算机（MicrocomputerMicrocomputer），简称微机，），简称微机，是以微处理器是以微处理器中央处理器中央处理器CPUCPU（Central Central Processing UnitProcessing Unit）为核心部件，配以大规模集成）为核心部件，配以大规模集成电路制作的存储器、输入电路制作的存储器、输入/ /输出接口电路及系统总输出接口电路及系统总线所组成的计算机。线所组成的计算机。 19711971年，
4、以年，以IntelIntel公司研制成功的公司研制成功的4004 CPU4004 CPU和由它组成和由它组成的的MCS-4MCS-4微型计算为代表，第一代微型计算机诞生。微型计算为代表，第一代微型计算机诞生。 自自19731973至至19771977年间，先后出现了以年间，先后出现了以IntelIntel公司的公司的80808080、80858085和和MotorolaMotorola公司的公司的MC6800MC6800、ZILOGZILOG公司的公司的Z80Z80为代表的第为代表的第二代微型计算机。二代微型计算机。 1981 1981年，以年，以IBMIBM公司的公司的IBM-PC/XTIB
5、M-PC/XT为代表的微型计算机才为代表的微型计算机才真正被人们所了解、接受并使用。其真正被人们所了解、接受并使用。其CPUCPU采用采用IntelIntel的的80888088，并配备了软驱、硬盘、并配备了软驱、硬盘、512KB512KB的内存和专用的操作系统。从的内存和专用的操作系统。从各个性能指标评价，都比第二代微型机提高了一个数量级。各个性能指标评价，都比第二代微型机提高了一个数量级。 1985 1985年，年，IntelIntel公司的公司的3232位微处理器位微处理器8038680386的问世，标志的问世，标志着微型计算机发展进入了第四阶段。着微型计算机发展进入了第四阶段。 199
6、2 1992年年2 2月月CompaqCompaq公司推出了第一款公司推出了第一款6464位处理器位处理器AlphaAlpha，其主频突破了其主频突破了200MHz200MHz，成为第五代微机的代表。，成为第五代微机的代表。 2.1.2 计算机的特点（1 1）运算速度快。）运算速度快。 （2 2）计算精度高。）计算精度高。 （3 3）存储能力强。）存储能力强。 （4 4）具有逻辑判断能力。）具有逻辑判断能力。 （5 5）自动化程度高，通用性强。）自动化程度高，通用性强。 2.1.3 计算机的分类 计算机的种类很多，分类的方法也很多，当前沿用较多的是计算机的种类很多，分类的方法也很多，当前沿用较
7、多的是“电气与电子工程师协会于电气与电子工程师协会于19891989年提出的一种分类方法。该年提出的一种分类方法。该方法将计算机分为六种：方法将计算机分为六种：（1 1）超级计算机或称巨型机（）超级计算机或称巨型机（SupercomputerSupercomputer）。）。 （2 2）小超级机或称小巨型机（）小超级机或称小巨型机（MinisupercomputerMinisupercomputer）。）。 （3 3）大型主机（）大型主机（MainframMainfram）。）。 （4 4）小型机（）小型机（MinicomputerMinicomputer）。）。 （5 5）工作站（）工作站（
8、Work StationWork Station）。）。 （6 6）个人计算机（）个人计算机（Personal ComputerPersonal Computer）。）。 2.1.4 计算机的应用 根据应用领域，计算机的应用大致可分为以下几个根据应用领域，计算机的应用大致可分为以下几个方面。方面。（1 1）科学计算。）科学计算。 （2 2）数据处理。）数据处理。 （3 3）实时控制。）实时控制。 （4 4）计算机辅助系统。）计算机辅助系统。 （5 5）计算机网络。）计算机网络。 （6 6）人工智能。）人工智能。 2.1.5 新型计算机技术展望 现在问世的计算机，都是用硅芯片作为现在问世的计算机
9、，都是用硅芯片作为“心脏心脏”，因此，因此，无论是晶体管的密集程度，还是计算机的运算速度都有一定无论是晶体管的密集程度，还是计算机的运算速度都有一定的极限。目前，科学家正在研究包括生物计算机、光子计算的极限。目前，科学家正在研究包括生物计算机、光子计算机、量子计算机在内的各种新型计算机，而且已经取得了一机、量子计算机在内的各种新型计算机，而且已经取得了一些突破。些突破。 由于这些新型计算机都具有极高的实用价值，美国、日由于这些新型计算机都具有极高的实用价值，美国、日本、德国、俄罗斯等国都投入巨资资助相关研究。不久的将本、德国、俄罗斯等国都投入巨资资助相关研究。不久的将来，新型计算机的研究将会取
10、得突破性进展。来，新型计算机的研究将会取得突破性进展。 2.2 计算机中的信息表示与编码 计算机不仅能处理数值信息，还能处理诸如图计算机不仅能处理数值信息，还能处理诸如图形、图像、文字、音频、视频等非数值类信息。这形、图像、文字、音频、视频等非数值类信息。这些信息必须转换成二进制编码，才能被计算机识别、些信息必须转换成二进制编码，才能被计算机识别、处理和存储。也就是说计算机只能识别二进制形式处理和存储。也就是说计算机只能识别二进制形式的数据。的数据。2.2.1 数制数制又称计数法，是用一组固定的数字和一套统一的规则来表数制又称计数法，是用一组固定的数字和一套统一的规则来表示数目的方法。按照进位
11、方式计数的数制称为进位计数制。示数目的方法。按照进位方式计数的数制称为进位计数制。例如，逢十进一，即十进制；逢二进一，即二进制。例如，逢十进一，即十进制；逢二进一，即二进制。进位计数制包括基数与各数位的位权两个要素。进位计数制包括基数与各数位的位权两个要素。 1基数基数基数是指各种进制中允许选用的基本数码的个数。例如，十进制选用的数码有基数是指各种进制中允许选用的基本数码的个数。例如，十进制选用的数码有0、1、2、3、4、5、6、7、8、9，其基数为，其基数为10；二进制选用的数码只有；二进制选用的数码只有0和和1，其基，其基数为数为2。2位权位权同一个数码处在不同位置上所代表的值不同，每个数
12、码所表示的数值等于该数码乘同一个数码处在不同位置上所代表的值不同，每个数码所表示的数值等于该数码乘以一个与数码所在位置相关的常数，这个常数叫做位权。例如，十进制数以一个与数码所在位置相关的常数，这个常数叫做位权。例如，十进制数34958.34的值为：的值为： (34958.34)10=3104+4103+9102+5101+8100+310-1+410-2小数点左边：从右向左，每一位对应权值分别为小数点左边：从右向左，每一位对应权值分别为100、101、102、103、104小数点右边：从左向右，每一位对应的权值分别为小数点右边：从左向右，每一位对应的权值分别为10-1、10-23常用进制及特
13、点常用进制及特点（1）十进制（）十进制（Decimal System）。十进制由）。十进制由0、1、2、9十个数码组成，逢十十个数码组成，逢十进一，借一当十，其位权是以进一，借一当十，其位权是以10 为底的幂，在数字后面加写英文字母为底的幂，在数字后面加写英文字母D或在括或在括号外面加数字下标号外面加数字下标10进行标识，如进行标识，如269D或或(269)10。（2）二进制（）二进制（Binary System）。）。 二进制由二进制由0和和1两个数码组成，逢二进一，借两个数码组成，逢二进一，借一当二，其位权是以一当二，其位权是以2为底的幂，在数字后面加写英文字母为底的幂，在数字后面加写英文
14、字母B或在括号外面加数或在括号外面加数字下标字下标2进行标识，如进行标识，如1011B或或(1011)2。（3）八进制（）八进制（Octave System）。八进制由）。八进制由0、1、2、7八个数码组成，逢八八个数码组成，逢八进一，借一当八，其位权是以进一，借一当八，其位权是以8为底的幂，在数字后面加写英文字母为底的幂，在数字后面加写英文字母O或在括号或在括号外面加数字下标外面加数字下标8进行标识，如进行标识，如607O或或(607)8。（4）十六进制（）十六进制（Hexadecimal System）。十六进制由）。十六进制由0、1、2、9、A、B、C、D、E、F十六个数码组成，逢十六进
15、一，借一当十六，其位权是以十六个数码组成，逢十六进一，借一当十六，其位权是以16为底为底的幂，在数字后面加写英文字母的幂，在数字后面加写英文字母H或在括号外面加数字下标或在括号外面加数字下标16进行标识，如进行标识，如3EF7H或或(3EF7)16。2.2.2 二进制1二进制的特点二进制的特点自自1946年第一台电子计算机诞生以来，计算机中的信息一直年第一台电子计算机诞生以来，计算机中的信息一直采用二进制编码形式表示，这主要是由二进制在技术操作采用二进制编码形式表示，这主要是由二进制在技术操作上的上的可行性可行性可靠性可靠性简易性简易性逻辑性逻辑性等特点所决定的。等特点所决定的。2二进制数的运
16、算二进制数的运算（1）二进制数的算术运算）二进制数的算术运算（2）二进制数的逻辑运算）二进制数的逻辑运算（1）二进制数的算术运算）二进制数的算术运算（2）二进制数的逻辑运算）二进制数的逻辑运算2.2.3 数制间的转换 1 1R R进制数转换成十进制数进制数转换成十进制数 由于不同进制的基数不同，其权值也不相同。对于任意的由于不同进制的基数不同，其权值也不相同。对于任意的R R进制数值都可表示为各位数码本身的值与其权值的乘积之和，进制数值都可表示为各位数码本身的值与其权值的乘积之和，即数值的按权展开：即数值的按权展开：2 2十进制数转换成十进制数转换成R R进制数进制数在将十进制数转换成在将十进制数转换成R R进制数时，整数部分和小数部进制数时，整数部分和小数部分须分别遵循不同的转换规则：分须分别遵循不同的转换规则：（1 1）对整数部分采用）对整数部分采用“除除R R取余法取余法”，即整数部分不，即整数部分不断除以断除以R R取其余数，直到商为取其余数，直到商为0 0为止，最先得到的余为止，最先得到的余数为最低位，最后得到的余数为最高位。数为最低位，最后得到的余数为最高位。（2 2）对小
