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1、 1.1 计算机发展与应用 1.1.1 计算机的发展历史 1946 年 2 月，美国宾夕法尼亚大学成功研制出世界上第一台计算机 ENIAC。它的诞生标志着计算机时代的到来。按采用的电子元器件不同，划分为四个时期。1第一代(19461957 年):电子管计算机时代。2第二代(19581964 年):晶体管计算机时代。3第三代(19651970 年):集成电路计算机时代。4第四代(1971 年以后):大规模和超大规模集成电路 计算机时代。集成电路是通过半导体集成技术把几十个、几百个电子元件集中在一块芯片上。1.1.2 计算机的分类 1按计算机处理数据的类型分类 数字计算机 数字计算机输入、处理、输
2、出和存储的数据都是数字数据。当今使用的计算机绝大多数都是数字计算机。模拟计算机 模拟计算机输入、处理、输出和存储的数据都是模拟数据。数字模拟混合计算机 兼有数字计算机和模拟计算机的功能，既能处理数字数据，又能处理模拟数据。2按计算机的用途分类 通用计算机 专用计算机 3按计算机的规模分类 巨型机 大型机 小型机 微型机 工作站 服务器 1.1.3 计算机的特点 1运算速度快 2计算精度高 3具有强大的记忆存储能力 4具有逻辑判断功能 5具有自动控制能力 1.1.4 计算机的应用领域 1科学计算 2数据处理 3过程控制 4计算机辅助系统 5人工智能 6多媒体技术应用 7电子商务 1.1.5 计算
3、机的发展趋势 1巨型化 2微型化 3网络化 4智能化 1.2 计算机中数据的表示方法 在计算机中数据都是以二进制形式表示的。计算机内部采用二进制表示数据，主要原因：易于实现 运算简单 逻辑性强 可靠性高 1.2.1 进位计数制 1数符 数符是数制中所使用的基本符号。例如，十进制有 10 个数符：0，1，2，3，4，5，6，7，8，9。2基数 基数是数制中的数符的个数。基数决定了所采用的进位计数制，例如，十进制共有 10 个数符，其基数为 10；而二进制有 2 个数符，则其基数为 2。3位权 不同数制表示数值时，处于不同位置的数符所代表的值不同，即数符在不同位置上代表不同的数值，我们将每一数位对
4、应的数值称为位权。4进位原则 对于任意 R 进制，其进位原则是逢 R 进 1。如，十进制是逢 10 进 1；二进制是逢 2 进 1。采用位权表示法可以将任意数制的一个数表示为它的各位数字与位权乘积之和。1.2.3 数制转换 1非十进制数转换为十进制数 2十进制数转换为非十进制数 3二进制数与八、十六进制数之间的转换 1 非十进制数转换为十进制数 转换规则：“位权法”。将非十进制数的各位数字按权展开相加，2 所得的和即为相应的十进制数。【例 1-10】将(164.125)10 转换成二进制数。解:(164)10(10100100)2 (0.125)10(0.001)2 所以 (164.125)1
5、0(10100100.001)2 一个十进制数既有整数部分，又包括小数部分，要将其转换成非十进制数，可将该十进制数的整数部分和小数部分分别进行转换，然后将两个转换结果合起来即可。【例 1-1】将二进制数(10101.11)2转换成十进制数。解：(1011.11)2124023+122021 120 12-112-2(21.75)10【例 1-2】将八进制数(237)8转换成十进制数。(237)8282+381+780(159)10【例 1-3】将十六进制数(2FA)16转换成十进制数。(2FA)162162+F161+A160 216215161+10160(762)10 2十进制数转换为非十
6、进制数（1）十进制整数转换为 R 进制整数 转换规则：“除 R 取余法”。用十进制数反复地除以 R，直到商为 0。将所得余数按由下而上排列。（2）十进制小数转换成 R 进制小数 转换规则：“乘 R 取整法”。用十进制小数乘以 R，取乘积的整数部分，将剩下的小数部分再乘以 R，重复以上过程，直至乘积的小数部分为 0 或满足转换精度要求为止，最后将取得的整数由上而下排列。十进制小数转换成 R 进制小数：“乘 R 取整法”。用十进制小数乘以 R，取乘积的整数部分，将剩下的小数部分再乘以 R，重复以上过程，直至乘积的小数部分为 0 或满足转换精度要求为止，最后将取得的整数由上而下排列。【例 1-7】将
7、十进制数(0.125)10转换成二进制数。解:0.12520.25 取整 0 (最高位)0.2520.5 取整 0 0.521.0 取整 1 (最低位)结果：(0.125)10(0.001)2。【例 1-8】将十进制数(0.3125)10转换成八进制数。0.312582.5 取整 2 (最高位)0.584.0 取整 4 (最低位)结果：(0.3125)10(0.24)8。3二进制数与八、十六进制数转换 每一位八进制数与三位二进制数相对应。每一位十六进制数与四位二进制数相对应。二进制数的分组位置：以小数点为界分别向左向右三位（或四位）一组，不足三位（或四位）用 0 补足。1.2.4 计算机中数的
8、表示方法 计算机中数的正负用高位字节的最高位来表示，正数用“0”表示，负数用“1”表示，称为符号位。这种把符号数值化了的数，其符号和数字都用二进制的机内表示形式，称为机器数。例如，二进制数1101001 在机器内的表示形式 机器数：0 1 1 0 1 0 0 1 符号位 数的表示方法有原码、反码和补码三种方式。在计算机中，数据是以补码的形式存储并进行运算的。(1)原码：符号位正数用 0 表示用 1 表示，数值部分用二进制形式表示，这种表示法称为原码。(2)反码：负数的反码是按位取反。(3)补码：负数的补码是该数的反码加 1。数的表示方法有原码、反码和补码三种方式。在计算机中，数据是以补码的形式
9、存储并进行运算的。(1)原码：符号位正数用 0 表示用 1 表示，数值部分用二进制形式表示，这种表示法称为原码。(2)反码：负数的反码是按位取反。(3)补码：负数的补码是该数的反码加 1。1.2.5 编码 1BCD 码(二十进制编码)用若干个二进制数表示一个十进制数的编码 2西文字符的编码ASCII 码 用来表示字符的二进制编码 3汉字编码 输入码、国标码、机内码、字形码 1.3.1 计算机的工作原理 冯诺依曼结构 计算机硬件系统由运算器、存储器、控制器、输入设备、输出设备五大部件组成并规定了它们的基本功能；计算机内部采用二进制形式表示数据和指令。指令由操作码和地址码构成，其中操作码表示操作类
10、型，地址码指出操作数在存储器中的地址巧妙地提出了“存储程序”的基本原理。程序也被当作数据存进了计算机内部，以便电脑能自动一条接着一条地依次执行指令，再也不必去接通什么线路。即把数据和程序装入内存中，计算机无需操作人员干预，能自动在程序的控制下一步一步进行处理，直到完成。计算机的工作过程是运行程序的过按照冯诺依曼思想，计算机的基本工作原理是“存储程序”和“程序控制”。“存储程序”是先编好程序，通过输入设备送到存储器中存储。接着该执行程序了，即“程序控制”。计算机能自动执行程序，而执行程序又归结为逐条执行指令，步骤是：取一条指令、分析指令、执行指令、再取下一条指令。具体地，执行程序时 C P U
11、先从内存中取出第一条指令，通过译码器译出该指令对应的操作，然后在控制器的指挥下完成规定操作，再取出下一条指 程序2 程序N。程序3 程序排队队列 程序1 CPU时间片 2.文件逻辑结构 文件存在以下两种形式的结构：(1)文件的逻辑结构(File Logical Structure)(2)文件的物理结构，又称为文件的存储结构，是指文件在外存上的存储组织形式。1.3.2 计算机的基本结构 1运算器 负责算术运算、逻辑运算和其他操作 2控制器 控制着计算机各部件按照指令的要求工作。3存储器 内存储器：临时存储数据 外存储器：长期存储数据 4输入设备：模拟-数字 5.输出设备：数字-模拟 存储器的存储
12、容量 最小单位：位（b:一个 0 或 1）基本单位:字节（B:一个存储单元）地址：存储单元(字节)在内存中的编号 1B8b 1KB=1024B=210B 1MB=1024KB 1GB=1024MB 1TB=1024GB 1.操作系统:控制和管理计算机硬件和软件资源 2.语言处理程序(1)机器语言:由 0和 1组成指令和数据,可直接执行(2)汇编语言:面向机器，使用直观易记的助记符 (3)高级语言:面向应用，面向问题求解过程 翻译(汇编语言、高级语言)编译方式:将源程序翻译成目标程序连接运行 解释方式:翻译一句执行一句 3支撑服务软件 4数据库管理系统 是在计算机系统支持下，为了解决各类实际问题
13、而编制的应用程序及其相关文档的总称。1办公软件 2数据处理软件 3实时处理软件 4计算机辅助工程应用 5多媒体编辑工具 1指令与指令系统 指令：计算机完成某个基本操作的命令,用一串二进制代码表示的。组成：操作码和地址码 指令系统：一台计算机所能执行的全部指令的集合 2程序 指一组计算机能识别的指令，这组指令为解决某一个问题而设计。微机系统的三个层次 1微处理器 CPU 具有控制器和运算器功能的中央处理器 2微机 CPU+存储器+I/O 接口+系统总线 3微机系统 微机+外部设备+软件 图 2-1 计算机系统的层次图 为什么要有操作系统？从用户角度来看，计算机系统应该是一个稳定的、对用户友好、便于操作的平台。