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文本内容:
计算机基础学问§1计算机概述
1.
1.计算机的发展史1计算机发展可划分代别年头逻辑元件1946-1958第一代电子管1959-1964其次代晶体管1965-1970第三代集成电路1971-第四代大规模集成电路21946年2月,在美国宾夕法尼亚高校诞生了世界上第一台电子计算机ENIAC ElectronicNumericalIntegrator AndComputer,这台计算机占地170平方米,重30吨,用了18000多个电子管,每秒能进行5000次加法运算3冯•诺依曼理论1944年,美籍匈牙利数学家冯・诺依曼提出计算机基本结构和工作方式的设想,为计算机的诞生和发展供应了理论基础时至今日,尽管计算机软硬件技术飞速发展,但计算机本身的体系结构并没有明显的突破,当今的计算机仍属于冯•诺依曼架构其理论要点如下・计算机硬件设备由存储器、运算器、限制器、输入设备和输出设备5部分组成•存储程序思想一一把计算过程描述为由许多叮嘱按确定依次组成的程序,然后把程序和数据一起输入计算机,计算机对已存入的程序和数据处理后,输出结果4我国的计算机发展状况•我国从1956年起先计算机的科研和教学工作;•1960年我国第一台自行设计的通用电子计算机107机诞生;1964年我国研制成大型通用电子计算机119机;•1983年每秒运行一亿次的银河巨型计算机在国防科技高校诞生;1992年研制成功每秒运行10亿次的“银河H”巨型计算机;1997年又研制成功每秒运行130亿次的“银河HI”巨型计算机;・我国较出名的微型计算机品牌有“联想”、“长城”、“方正”等;5微机发展三Intel公司发布80286个人计算机微处理器芯片;三三三三三三,Pentium,主频60—66MHz;今年,PentiumII,主频233MHz;年今年,Pentium III,主频450MHz以上;年,P4,主频
1.4G以上;
2.
2.计算机的特点运算速度快,运算精度高,具有记忆实力,具有逻辑推断实力,具有自动限制实力;计算机的应用科学计算、自动限制、信息处理、帮助设计教学、制造等;
3.
3.分类型型大型小型微片LL1111110/^0999999011111159379088899942•DATE——显示和设置系统日期内部叮嘱•TIME——显示和设置系统时间•COPY——复制文件•DEL——删除文件•REN——文件重命名•TYPE——显示文本文件内容•FORMAT——磁盘格式化、•DISKCOPY——全盘复制外部叮嘱•BACKUP——文件备份卜•CHKDSK——检查磁盘§5网络
1.网络的定义所谓计算机网络,就是利用通信线路和设备,把分布在不同地理位置上的多台计算机连接起来O计算机网络是现代通信技术与计算机技术相结合的产物网络中计算机与计算机之间的通信依靠协议进行协议是计算机收、发数据的规则TCP/IP用于网络的一组通讯协议包括IP(Internet Protocol)和TCP(Transmission ControlProtocol)NetbeuiMICROSOFTIPXNOVELL
2.网络的发展计算机网络的发展过程大致可以分为三个阶段「远程终端联机阶段主机一终端计算机网络阶段计算机一计算机♦、Internet阶段Internet
3.网络的主要功能
(1)资源共享
(2)信息传输
(3)分布处理
(4)综合信息服务
4.网络的分类•按覆盖地域分局域网-》城域网-》广域网-》Internet•按(布线方式)拓扑结构分(网络拓扑结构是指网络中节点间的物理连接方式)总线形、环形、星形(树形)、混合形
5.网络的体系结构0SI的七层体系结构A应用层表示层会话层运输层网络层数据链路层物理层
6.局域网的工作方式通常有两种•客户机/服务器(Client/Server):供应资源并管理资源的计算机称为服务器;运用共享资源的计算机称客户机;•对等Peer-to-Peer:不运用服务器来管理网络共享资源,所以的计算机处于同等的地位
7.Internet的形成与发展又称国际互联网,规范的译名是“因特网”,指当前各国、各地区众多开发的网络连接在一起而形成的全球性网络•我国Internet的发展状况八十年头末,九十年头初才起步1989年我国第一个公用分组交换网CNPAC建成运行•我国已接连建成与Internet互联的四个全国范围的公用网络中国公用计算机互联网CHINANET,中国金桥信息网CHINAGBN中国教化和科研计算机网CERNET、中国科学技术网CSTNET
8.IP地址我们把整个Internet看作一个单一的、抽象的网络,所谓IP地址,就是为Internet中的每一台主机支配一个在全球范围唯一地址IP v4地址是由32位二进数码表示的,为便利记记忆,把这32位二进制数每8个一段用”隔开,再把每一段的二进制数化成十进制数,也就得到我们现在所看到的IP地址形式IP地址是用隔开地四个十进制整数,每个数字取值为0—255IP地址分A、B、C、D;E五类,目前大量运用的是A、B、C三类,D类为Inte门iet体系结构委员会IAB专用,E类保留在今后运用
10.Internet译为因特网或国际互联网的服务与工具Internet的服务有电子邮件、远程登陆、文件传输、信息服务等;•电子邮件E-Mail电子邮件地址格式为收信人邮箱名@邮箱所在主机的域名例winner01@21cn,qf itl68@yahoo•远程登陆Telnet指通过Internet与其它主机连接登陆上另一主机,你就可以运用该主机对外开放的各种资源,如联机检索、数据查询•文件传输FTP用于在计算机间传输文件如下载软件等
11.全球信息网WWW-World WideWeb又称万维网,是一个全球规模的信息服务系统,由遍布于全世界的数以万计的Web站点组成巩固练习
1、求下列各数的基数1111J=273D J=2144J=644H J=
2、假如9X9=51是正确的,则8义4=;
3、1998年N0I下面四个不同进制的数中,最小的一个是oA11011001B75C37D A
721084、假如52-19=33是成立的,则
52、
19、33分别是A八进制、十进制、十六进制B十进制、十六进制、八进制C八进制、十六进制、十进制D十进制、八进制、十六进制
5、把下列二进制数分别化成八进制数、十六进制数和十进制数11110B2-101010B
310.0101B
4101101.11B
6、把下列十进制数转换成二进制数按0舍1入取6位二进制小数
1752102430.
2418.
6927、用8位二进制定点整数或定点小数写出下列真值的原码、补码形式,然后用2位十六进制数表示111001B2-10010B3100000B4-100000B
50.1B6-
0.1B
70.100111B8-
0.100111B9-15/
12808、已知x的补码,写出补码的十六进制表示,再求出x的原码1[x]补:01010011B2[x]补=10001001B3[x]补:n1nn IB4[x]补=HOOOOOOB
9、已知[x]原=10011011是定点纯小数,写出X的浮点数规格化形式设其阶码是4位补码,尾数是8位原码§2计算机系统的基本组成计算机系统由硬件和软件两部分组成(-)计算机硬件计算机硬件由五大部分组成运算器、限制器、存储器、输入设备、输出设备
1.
1.中心处理器(CPUCentral ProcessingUnit)由运算器、限制器和一些寄存器组成;运算器进行各种算术运算和逻辑运算;限制器是计算机的指挥系统;CPU的主要性能指标是主频和字长
2.
2.存储器
(1)内部存储器中心处理器能干脆访问的存储器称为内部存储器,它包括快速缓冲存储器和主存储器,中心处理器不能干脆访问的存储器称为外部存储器,外部存储器中的信息必需调入内存后才能为中心处理器处理主存储器内存也常泛称主存,但严格上说,只有当内存中只有主存,而没有快速缓冲存储器时,才能称为主存主存储器按读写功能,可分只读存储器(ROM)和随机存储器(RAM)两种
(2)外部存储器外存储器也称为帮助存储器,一般容量较大,速度比主存较慢・硬盘(Harddisk)目前的硬盘大多接受了温彻斯绝技术,所以又称为“温盘”;*温氏技术的特点是将盘片、读写磁头及驱动装置精密地组装在一个密封盒里;接受接触式起停,非接触式读写的方式(磁盘不工作时,磁头停在磁盘表面的起停区,一旦加电后,磁头随着盘片旋转的气流“飞”起来,悬浮在磁盘表面,进行读写)•软盘(Floppy Disk)目前常见的是
3.5英寸/L44MB的软盘・光盘存储器(CD-ROM)一般的CD-ROM,只能读,不能写;CD盘片的存储量大约是650MBo可读写光驱能读又能写
3.
3.输入设备・键盘(Keyboard)目前大多运用104或108键盘•鼠标(Mouse)主要有机械型鼠标和光电型鼠标两种•手写笔•触摸屏•麦克风•扫描仪(Scanner)•视频输入设备•条形码扫描器
4.
4.输出设备•显示器(Monitor)目前主要有CRT(阴极射线管)显示器和LCD液晶显示器•打印机(Printer)主要有针式打印机、喷墨打印机、激光打印机•绘图仪•音箱
(二)计算机软件计算机软件可分为系统软件和应用软件两大类•系统软件用来支持应用软件的开发和运行的,主要是操作系统软件,如DOS、Windows95/98/2000Unix、Linux WindowsNT;・应用软件为了某个应用目的而编写的软件,主要有文字处理软件、电子表格软件、数据库管理软件等§3信息数字化§
3.1符号位数的表示
(一)、四种常用的数制及它们之间的相互转换进制基数基数个数权进数规律
0、
1、
2、
3、
4、
5、
6、
7、
8、十进制10逢十进一1019二进制
0、122,逢二进一八进制
0、
1、
2、
3、
4、
5、
6、7881逢八进一
0、
1、
2、
3、
4、
5、
6、
7、
8、十六进制1616,逢十六进一
9、留意在进行十A、六进B、制运C、算时D、,AE、、B、FC、D、E、F六个字母要化成对应的十进制数
10、
11、
12、
13、
14、15,详见后面例题十进制、二进制、八进制与十六进制数字比照表要求熟记于心十进制二进制八进制十六进制00000001000111200102230011334010044501015560110667011177810001089100111910101012A11101113B12110014C13110115D14111016E15111117F十进制数转换为二进制数、八进制数、十六进制数的方法整数转换方法除基反取余法小数转换方法乘基取整法二进制数、八进制数、十六进制数转换为十进制数的方法按权绽开求和法
1.二进制与十进制间的相互转换1二进制转十进制方法“按权绽开求和”例
1011.012=1X23+OX22+1X21+1X2°+OX2-1+1X2-2w=8+0+2+1+0+
0.25io=
11.25l0规律个位上的数字的次数是0,十位上的数字的次数是1,,依奖递增,而十分位的数字的次数是-1,百分位上数字的次数是-2,,依次递减留意不是任何一个十进制小数都能转换成有限位的二进制数2十进制转二进制例89io=10110012289•十进制整数转二进制数“除以2取余,逆序输出”短除反取余法斗442|22~21……00……1•十进制小数转二进制数“乘以2取整,依次输出”乘2取整法例
0.625io=
0.
10120.625X
21.251X
20.50X
21.
012.八进制与二进制的转换V二进制数转换成八进制数从小数点起先,整数部分向左、小数部分向右,每3位为一组用一位八进制数的数字表示,不足3位的要用“0”补足3位,就得到一个八进制数八进制数转换成二进制数把每一个八进制数转换成3位的二进制数,就得到一个二进制数例将八进制的
37.416转换成二进制数
37.
416011111.100001110即
37.4168=
11111.100001112例将二进制的
10110.0011转换成八进制
010110.
00110026.-1F即
10110.0112=
26.
1483.十六进制与二进制的转换二进制数转换成十六进制数从小数点起先,整数部分向左、小数部分向右,每4位为一组用一位十六进制数的数字表示,不足4位的要用“0”补足4位,就得到一个十六进制数十六进制数转换成二进制数把每一个八进制数转换成4位的二进制数,就得到一个二进制数例将十六进制数5DF.9转换成二进制5D F.
9010111011111.1001即5DF.916=10012例将二进制数110000L1H转换成十六进制:
01100001.
111061.E即
1100001.1112=
61.E16留意以上所说的二进制数均是无正、负符号的数这些数的范围如下表无符号位二进制数位数数值范围十六进制范围表示法8位二进制数0~255255=2-1OO~OFFH32位二进制数0〜100000000H〜OFFFFFFFFH16位二进制数0〜6553565535=
2、1OOOOirOFFFFII§
3.2符号数的表示
一、符号数的机器码表示方法
1.带符号二进制数的表示方法带符号二进制数用最高位的一位数来表示符号0表示正,1表示负含符号位二进制数位数数值范围十六进制范围表示法8位二进制数-128+127801r7FH16位二进制数-32768+327678000H~7FFFH〜32位二进制数-2147483648~80000000H7FFFFFFFH+
21474836472、符号位的机器码表示1)机器数和真值数在计算机中的表示形式统称为机器数,它有两上特点其一,数的符号数值化;其二,二进制数的位数受计算机设备字长的限制字长机器内部一次能表示的二进制位数由机器的字长,字长8位叫一个字节(Byte),一般机器字长都是字节的整数倍,如字长8位、16位、32位、64位等机器数的真值指带符号位的机器数所对应的十进制数值;如符号数01001B,11011B的真值分别是+9和-112)最常用的机器数的表示方法原码、反码和补码
(1)原码表示法一个机器数x由符号闰和有效数值两部分组成,设符号位为xo,x真值的确定值|X|=X|X2X
3...x,则x的机器数原码可表示为n[x],当x=0时,x=O,当x0时,Xo=lo原=o例如已知Xi=-1011B,x=+1001B,则Xi,X2有原码分别是2Ex.]11011B,[x2]01001B原=原二规律正数的原码是它本身,负数的原码是取确定值后,在最高位(左端)补“1”
(2)反码表示法一个负数的原码符号位不变,其余各位按位取反就是机器数的反码表示法正数的反码与原码相同按位取反的意思是该位上是1的,就变成0,该位上是0的就变成1即上0,肚1设[x]%玉工2…%,则当X0时,[x][x]*2*2…Z,当Xo=l时,[x][x丁原二二反二原=反=_nO例%x=+1001B求[项]反和[冗2】反2解国1反」01006,[%]反二0100R
(3)补码表示法首先分析两个十进制数年运算79-38M1,79+62=141假如运用两位数的运算器,做79+62时,,多余的100因为超出了运算器两位数的范围而自动丢弃,这样在做78-38的减法时,用79+62的加法同样可以得到正确结果模是批一个计量系统的测量范围,其大小以计量进位制的基数为底数,位数为指数的累如两位十进制数的测量范围是1——9,溢出量是100,模就是102=100,上述运算称为模运算,可以写作79+(-38)=79+62(mod100)进一步写为-3862,此时就说-38的补法(对模100而言)是62计算机是一种有限字长的数字系二统,因此它的运算都是有模运算,超出模的运算结果都将溢出n位二进制的模是制一个数的补码记作[x]补,设模是M,x是真值,则补码的定义如下「]一(幻原(X〉)印补=1M+%(%0)例设计算机字长n=8位,机器数真值x=T011011B,求[x]补解因为n=8,所以模M=28=100000000B,X0,所以[x]|=M+x=100000000B-1011011B=10100101Bh留意这个x的补码的最高位是“1”,表明它是一个负数对于二进制数还有一种更加简洁的方法由原码求出补码
(1)正数的补码表示与原码相同;
(2)负数的补码是将原码符号位保持“1”之后,其余各位按位取反,末位再加1便得到补码,即取其原码的反码再加“1[x][x]+1补二反下表列出±°,±39,±127及-128的位二进制原码,反码和补码并将补码用十六进制8表示真值原码(B)反码(B)补码(B)补码(H)+1270111111101111111011111117F+3900100111001001110010011127+000000000000000000000000000-010000000111111110000000000-39101001111101100011011001D9-12711111111100000001000000181-1281000000080无法表不无法表示从上可看出,真值+0和-0的补码表示是一样的,但在原码和反码表示中具有不同形式8位补码机器数可以表示-128,但不存在+128的补码与之对应,由此可知,8位二进制补码能表示数的范围是T28——+127还要留意,不存在-128的8位原码和反码形式
二、定点数和浮点数
(一)定点数(Fixed-Point Number}计算机处理的数据不仅有符号,而且大量的数据带有小数,小数点不占有二进制一位而是隐含在机器数里某个固定位置上通常实行两种简洁的约定一种是约定全部机器数的小数的小数点位置隐含在机器数的最低位之后,叫定点纯整机器数,简称定点整数如01011001小数点位置若有符号位,符号位仍在最高位因小数点隐含在数的最低位之后,所以上数表示4-lOHOOlBo另一种约定全部机器数的小数点隐含在符号位之后、有效部分最高位之前,叫定点纯小数机器数,简称定点小数,例如10010011小数点位置最高位是符号,小数点在符号位之后,所以上数表示-
0.0101101B无论是定点整数,还是定点小数,都可以有原码、反码和补码三种形式例如定点小数11110000假如这是个原码表示的定点小数,[x]原=IHIOOOOB,则x=-O.111B=-O.875D,如这是补码表示的定点小数,[x]补=11H0000B,则示]原=100小000B,则x=-
0.001B=-
0.125D(想一想,如何由补码求原码?)
(二)浮点数(Floating-Point Number)计算机多数状况下采作浮点数表示数值,它与科学计数法相像,把一个二进制数通过移动小数点位置表示成阶码和尾数两部分N=2EXS其中E——N的阶码Expoent,是有符号的整数S——N的尾数Mantissa,是数值的有效数字部分,一般规定取二进制定点纯小数形式例1011101B=2+7*
0.11101,
101.1101B=2+3*
0.1011101,
0.01011101B=2-1*1011101EEo E1E2n EoE1E2E n__浮点数的格式如下阶符浮点数由阶码和尾数两部分组成,底数2在机器数中不出现,是隐含的阶码的正负符号E,在最前位,阶反映了数N小数点的位置,常用补码表示二进制数N小数点每左移一位,阶增加1尾数是这点小数,常取补码或原码,码制不愿定与阶码相同,数N的小数点右移一位,在浮点数中表现为尾数左移一位尾数的长度确定了数N的精度尾数符号叫尾符,是数N的符号,也占一位例写出二进制数T0L1101B的浮点数形式,设阶码取4位补码,尾数是8位原码-
101.1101=-
0.1011101*2+3浮点形式为阶码0011尾数11011101补充说明阶码0011中的最高位“0”表示指数的符号是正号,后面的“011”表示指数是“3;尾数nouioi的最高位“1”表明整个小数是负数,余下的loiiioi是真正的尾数O浮点数运算后结果必需化成规格化形式,所谓规格化,是指对于原码尾数来说,应使最高位数字SL1,假如不是1且尾数不是全0时就要移动尾数直到S]=l,阶码相应变更,保证N值不变例计算机浮点数格式如下,写出x=o.ooonoiB的规格化形式,阶码是补码,尾数是原码x=
0.0001101=
0.1101*10-3又[-3]补=[-001B]补=E1011Lb=1101B所以规格化浮点数形式是110101101000
三、ASCH码American StandardCode forInformation Interchange美国标准信息交换代码将每个字符用7位的二进制数来表示,共有128种状态大小限制符0Aa48§
3.3汉字信息编码
651.
1.汉字输入码97汉字输入方法大体可分为区位码数字码、音码、形码、音形码•区位码优点是无重码或重码率低,缺点是难于记忆;•音码优点是大多数人都易于驾驭,但同音字多,重码率高,影响输入的速度;•形码依据汉字的字型进行编码,编码的规则较多,难于记忆,必需经过训练才能较好地驾驭;重码率低音形码将音码和形码结合起来,输入汉字,削减重码率,提高汉字输入速度;
2.汉字交换码汉字交换码是指不同的具有汉字处理功能的计算机系统之间在交换汉字信息时所运用的代码标准自国家标准GB2312—80公布以来,我国始终延用该标准所规定的国标码作为统一的汉字信息交换码GB2312-80标准包括了6763个汉字,按其运用频度分为一级汉字3755个和二级汉字3008个一级汉字按拼音排序,二级汉字按部首排序止匕外,该标准还包括标点符号、数种西文字母、图形、数码等符号682个区位码的区码和位码均接受从01到94的十进制,国标码接受十六进制的21H到73H(数字后加H表示其为十六进制数)区位码和国标码的换算关系是区码和位码分别加上十进制数32如“国”字在表中的25行90列,其区位码为2590,国标码是397AH*由于GB2312—80是80年头制定的标准,在实际应用时常常感到不够,所以,建议处理文字信息的产品接受新颁布的GB18030信息交换用汉字编码字符集,这个标准繁、简字均处同一平台,可解决两岸三地间GB码与BIG5码间的字码转换不便的问题
3.字形存储码字形存储码是指供计算机输出汉字(显示或打印)用的二进制信息,也称字模通常,8bit为1字节,所以,需32字节的存储空间在相同点阵中,不管其笔划繁简,每个汉字所占的字节数相等为了节约存储空间,普遍接受了字形数据压缩技术所谓的矢量汉字是指用矢量方法将汉字点阵字模进行压缩后得到的汉字字形的数字化信息
(四)其它信息的数字化
1.
1.图像信息的数字化一幅图像可以看作是由一个个像素点构成,图像的信息化,就是对每个像素用若干个二进制数码进行编码图像信息化后,往往还要进行压缩图像文件的后缀名有bmp、gif、jpg等;
2.
2.声音信息的数字化自然界的声音是一种连续变更的模拟信息,可以接受A/D转换器对声音信息进行数字化声音文件的后缀名有wav、mp
3、mid等;
3.
3.视频信息的数字化视频信息可以看成连续变换的多幅图像构成,播放视频信息,每秒需传输和处理25幅以上的图像视频信息数字化后的存储量相当大,所以须要进行压缩处理视频文件后缀名有avi、mpg等;§4操作系统(OSOperating System)操作系统是限制与管理计算机系统资源的软件,是硬件的第一层扩充,任何应用软件的运行都必需依靠操作系统的支持(-)(-)微机的OS r单任务DOS-单用户”多任务Windows
3.0v单用户多任务Window9x.多用户r WindowNTWindow2000L UnixLinux多用户多任务Windows XP
(二)
(二)Windows系列操作系统Windows是Microsoft公司开发的图形化界面的操作系统•基本概念图标、任务栏、标题栏、菜单栏、滚动条、工具栏、对话框、起先菜单……•基本操作
(1)鼠标单击、双击、拖动,左键、右键功能;
(2)窗口操作最大(小)化、大小调整、拖动、关闭、排列、切换;
(3)菜单操作激活、选择;★叮嘱项的约定一一正常显示和灰色显示;叮嘱后带“…”执行叮嘱则弹出对话框;带快捷键某些菜单叮嘱的后面标有对应的键盘叮嘱,称为该叮嘱的快捷键或热键;选中标记某些叮嘱选项的左侧有用打勾表示的选中标记,说明此叮嘱功能正在起作用;叮嘱后带“A”级联此叮嘱后会有下一级的子叮嘱菜单弹出供用户作进一步选择;★快捷菜单一一当鼠标位于某个对象上,单击鼠标右键,可打开有关对象的快捷菜单;
(4)剪贴板复制(Ctrl—C)、粘贴(Ctrl-V)、剪切(Ctrl-X)复制屏幕图像可将当前屏幕图形以BMP格式传送到剪贴板……
3、swf.......
(三)DOS(Disk OperatingSystem)操作系统由美国Microsoft公司发行的DOS称为MS-DOS,主要由
10.sys、MSDOS.sys、COMMAND三个基本文件和几十个内、外部叮嘱文件组成*主要叮嘱•DIR——显示磁盘文件书目•CD——变更当前书目•MD——建立书目•RD——删除书目。
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