1、計算機基礎知識§1 計算機概述1 1計算機的發展史（1）計算機發展可劃分：代別年代邏輯元件第一代19461958電子管第二代19591964晶體管第三代19651970集成電路第四代1971？大規模集成電路 （2）1946年2月，在美國賓夕法尼亞大學誕生了世界上第一臺電子計算機ENIAC（Electronic Numerical Integrator And Computer），這臺計算機占地170平方米，重30噸，用了18000多個電子管，每秒能進行5000次加法運算。（3）馮·諾依曼理論1944年，美籍匈牙利數學家 馮·諾依曼 提出計算機基本結構和工

2、作方式的設想，為計算機的誕生和發展提供了理論基礎。時至今日，盡管計算機軟硬件技術飛速發展，但計算機本身的體系結構并沒有明顯的突破，當今的計算機仍屬于馮·諾依曼架構。其理論要點如下：·計算機硬件設備由存儲器、運算器、控制器、輸入設備和輸出設備5部分組成。· 存儲程序思想把計算過程描述為由許多命令按一定順序組成的程序，然后把程序和數據一起輸入計算機，計算機對已存入的程序和數據處理后，輸出結果。（4）我國的計算機發展情況·我國從1956年開始計算機的科研和教學工作；·1960年我國第一臺自行設計的通用電子計算機107機誕生；1964年我國研制成大型通

3、用電子計算機119機；·1983年每秒運行一億次的銀河巨型計算機在國防科技大學誕生； 1992年研制成功每秒運行10億次的“銀河”巨型計算機；1997年又研制成功每秒運行130億次的“銀河”巨型計算機；·我國較有名的微型計算機品牌有：“聯想”、“長城”、“方正”等；（5）微機發展： ·1982年Intel公司發布80286個人計算機微處理器芯片； ·1985年80386·1989年80486 ·1993年，Pentium，主頻6066 MHz； ·1997年，Pentium，主頻233 MHz；·1999年，Pen

4、tium ，主頻 450MHz以上；·2000年，P4，主頻1.4G以上； 2 2計算機的特點：運算速度快，運算精度高，具有記憶能力，具有邏輯判斷能力，具有自動控制能力；計算機的應用： 科學計算、自動控制、信息處理、輔助設計（教學、制造）等；3 3分類    §2 計算機系統的基本組成計算機系統由硬件和軟件兩部分組成。（一）計算機硬件計算機硬件由五大部分組成：運算器、控制器、存儲器、輸入設備、輸出設備。1 1  中央處理器（CPUCentral Processing Unit）由運算器、控制器和一些寄存器組成；運算器進行各種

5、算術運算和邏輯運算；控制器是計算機的指揮系統；CPU的主要性能指標是主頻和字長。2 2存儲器（1）內部存儲器中央處理器能直接訪問的存儲器稱為內部存儲器，它包括快速緩沖存儲器和主存儲器，中央處理器不能直接訪問的存儲器稱為外部存儲器，外部存儲器中的信息必須調入內存后才能為中央處理器處理。主存儲器：內存也常泛稱主存，但嚴格上說，只有當內存中只有主存，而沒有快速緩沖存儲器時，才能稱為主存。主存儲器按讀寫功能，可分只讀存儲器（ROM）和隨機存儲器（RAM）兩種。（2）外部存儲器外存儲器：也稱為輔助存儲器，一般容量較大，速度比主存較慢。 ·硬盤（Hard disk）：目前的硬盤大多采用了溫徹斯特

6、技術，所以又稱為“溫盤”；* 溫氏技術的特點是：將盤片、讀寫磁頭及驅動裝置精密地組裝在一個密封盒里；采用接觸式起停，非接觸式讀寫的方式（磁盤不工作時，磁頭停在磁盤表面的起停區，一旦加電后，磁頭隨著盤片旋轉的氣流“飛”起來，懸浮在磁盤表面，進行讀寫）。 ·軟盤（Floppy Disk）：目前常見的是3.5英寸/1.44 MB的軟盤。 ·光盤存儲器（CD-ROM）：普通的CD-ROM，只能讀，不能寫； CD盤片的存儲量大約是650 MB。可讀寫光驅：能讀又能寫。3 3輸入設備·鍵盤（Keyboard）：目前大多使用104或108鍵盤·鼠標（Mouse）：主要

7、有機械型鼠標和光電型鼠標兩種·手寫筆 ·觸摸屏 ·麥克風 ·掃描儀（Scanner）·視頻輸入設備·條形碼掃描器4 4輸出設備·顯示器（Monitor）：目前主要有CRT（陰極射線管）顯示器和LCD液晶顯示器。·打印機（Printer）：主要有針式打印機、噴墨打印機、激光打印機。·繪圖儀 ·音箱（二）計算機軟件計算機軟件可分為系統軟件和應用軟件兩大類。·系統軟件：用來支持應用軟件的開發和運行的，主要是操作系統軟件，如： DOS、Windows95/98/2000、Unix、Linux、

8、WindowsNT；·應用軟件：為了某個應用目的而編寫的軟件，主要有文字處理軟件、電子表格軟件、數據庫管理軟件等。§3 信息數字化§3.1無符號位數的表示（一）、四種常用的數制及它們之間的相互轉換：進制基數基數個數權進數規律十進制0、1、2、3、4、5、6、7、8、91010i逢十進一二進制0、122i逢二進一八進制0、1、2、3、4、5、6、788i逢八進一十六進制0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F1616i逢十六進一注意：在進行十六進制運算時，A、B、C、D、E、F六個字母要化成對應的十進制數：10、11、12、13、14、15，詳

9、見后面例題。十進制、二進制、八進制與十六進制數字對照表(要求熟記于心)十進制二進制八進制十六進制00000001000111200102230011334010044501015560110667011177810001089100111910101012A11101113B12110014C13110115D14111016E15111117F十進制數轉換為二進制數、八進制數、十六進制數的方法：整數轉換方法：除基反取余法小數轉換方法：乘基取整法二進制數、八進制數、十六進制數轉換為十進制數的方法：按權展開求和法1二進制與十進制間的相互轉換： （1）二進制轉十進制方法：“按權展開求和” 例： （

10、1011.01）2 （1×230×221×211×200×211×22 ）10（802100.25）10（11.25）10規律：個位上的數字的次數是0，十位上的數字的次數是1，.，依獎遞增，而十分位的數字的次數是-1，百分位上數字的次數是-2，.，依次遞減。 注意：不是任何一個十進制小數都能轉換成有限位的二進制數。（2）十進制轉二進制· 十進制整數轉二進制數：“除以2取余，逆序輸出”（短除反取余法） 例： （89）10 （1011001）22 892 44 12 22 02 11 02 5 12 2 12 1 00 1

11、83; 十進制小數轉二進制數：“乘以2取整，順序輸出”（乘2取整法） 例： (0625)10= (0101)2 0625 X 2 125 1 X 2 05 0X 2 10 12八進制與二進制的轉換：二進制數轉換成八進制數：從小數點開始，整數部分向左、小數部分向右，每3位為一組用一位八進制數的數字表示，不足3位的要用“0”補足3位，就得到一個八進制數。八進制數轉換成二進制數：把每一個八進制數轉換成3位的二進制數，就得到一個二進制數。例：將八進制的37.416轉換成二進制數：3 7 4 1 6011 111 100 001 110即：（37.416）8 （11111.10000111）2 例：將二

12、進制的10110.0011 轉換成八進制： 0 1 0 1 1 0 . 0 0 1 1 0 0 2 6 . 1 4 即：（10110.011）2 （26.14）83十六進制與二進制的轉換：二進制數轉換成十六進制數：從小數點開始，整數部分向左、小數部分向右，每4位為一組用一位十六進制數的數字表示，不足4位的要用“0”補足4位，就得到一個十六進制數。十六進制數轉換成二進制數：把每一個八進制數轉換成4位的二進制數，就得到一個二進制數。例：將十六進制數5DF.9 轉換成二進制： 5 D F 9 0101 1101 1111 1001 即：（5DF.9）16 （10111011111.1001）2 例：

13、將二進制數1100001.111 轉換成十六進制： 0110 0001 1110 6 1 E 即：（1100001.111）2 （61.E）16注意：以上所說的二進制數均是無正、負符號的數。這些數的范圍如下表：無符號位二進制數位數數值范圍十六進制范圍表示法8位二進制數0255 （255=28-1）000FFH16位二進制數065535 （65535=216-1）0000H0FFFFH32位二進制數0232-100000000H0FFFFFFFFH §3.2符號數的表示一、符號數的機器碼表示方法1帶符號二進制數的表示方法：帶符號二進制數用最高位的一位數來表示符號：0表示正，1

14、表示負。含符號位二進制數位數數值范圍十六進制范圍表示法8位二進制數-128 +12780H7FH16位二進制數-32768 +32767 8000H7FFFH32位二進制數-2147483648 +214748364780000000H7FFFFFFFH2、符號位的機器碼表示：1）機器數和真值數在計算機中的表示形式統稱為機器數，它有兩上特點：其一，數的符號數值化；其二，二進制數的位數受計算機設備字長的限制。字長：機器內部一次能表示的二進制位數由機器的字長，字長8位叫一個字節（Byte)，一般機器字長都是字節的整數倍，如字長8位、16位、32位、64位等。機器數的真值：指帶符號位的機器數所對應的

15、十進制數值；如符號數01001B，11011B的真值分別是+9和-11。2）最常用的機器數的表示方法：原碼、反碼和補碼。（1）原碼表示法：一個機器數x由符號閏和有效數值兩部分組成，設符號位為x0，x真值的絕對值|x|=x1x2x3.xn，則x的機器數原碼可表示為：x原= ，當x>=0時，x0=0，當x<0時，x0=1。例如：已知：x1=-1011B，x2= +1001B，則x1，x2有原碼分別是x1 原=11011B，x2原=01001B規律：正數的原碼是它本身，負數的原碼是取絕對值后，在最高位（左端）補“1”。（2）反碼表示法：一個負數的原碼符號位不變，其余各位按位取反就是機器數

16、的反碼表示法。正數的反碼與原碼相同。按位取反的意思是該位上是1的，就變成0，該位上是0的就變成1。即1=0，0=1設x原=，則當x0=0時，x反=x原=，當x0=1時，x反=x原=。例：，求和。解：=，=（3）補碼表示法： 首先分析兩個十進制數年運算：79-38=41，79+62=141如果使用兩位數的運算器，做79+62時，多余的100因為超出了運算器兩位數的范圍而自動丟棄，這樣在做78-38的減法時，用79+62的加法同樣可以得到正確結果。模是批一個計量系統的測量范圍，其大小以計量進位制的基數為底數，位數為指數的冪。如兩位十進制數的測量范圍是19，溢出量是100，模就是102=100，上述

17、運算稱為模運算，可以寫作：79+（-38）=79+62 （mod 100)進一步寫為 -38=62，此時就說 38的補法（對模100而言）是62。計算機是一種有限字長的數字系統，因此它的運算都是有模運算，超出模的運算結果都將溢出。n位二進制的模是2n,一個數的補碼記作x補，設模是M，x是真值，則補碼的定義如下：例：設計算機字長n=8位，機器數真值x=-1011011B，求x補。解：因為 n=8，所以模 M=28=100000000B，x<0，所以x補=M+x=100000000B-1011011B=10100101B注意：這個x的補碼的最高位是“1”，表明它是一個負數。對于二進制數還有一

18、種更加簡單的方法由原碼求出補碼：（1）正數的補碼表示與原碼相同；（2）負數的補碼是將原碼符號位保持“1”之后，其余各位按位取反，末位再加1便得到補碼，即取其原碼的反碼再加“1”：x補=x反+1。下表列出的8位二進制原碼，反碼和補碼并將補碼用十六進制表示。真值原碼（B）反碼（B）補碼（B）補碼（H）+1270 111 11110 111 11110 111 11117F+390 010 01110 010 01110 010 011127+00 000 00000 000 00000 000 000000-01 000 00001 111 11110 000 000000-391 010 011

19、11 101 10001 101 1001D9-1271 111 11111 000 00001 000 000181-128無法表示無法表示1 000 000080從上可看出，真值+0和-0的補碼表示是一致的，但在原碼和反碼表示中具有不同形式。8位補碼機器數可以表示-128，但不存在+128的補碼與之對應，由此可知，8位二進制補碼能表示數的范圍是-128+127。還要注意，不存在-128的8位原碼和反碼形式。 二、定點數和浮點數（一）定點數（Fixed-Point Number）計算機處理的數據不僅有符號，而且大量的數據帶有小數，小數點不占有二進制一位而是隱含在機器數里某個固定位置

20、上。通常采取兩種簡單的約定：一種是約定所有機器數的小數的小數點位置隱含在機器數的最低位之后，叫定點純整機器數，簡稱定點整數。如01011001 小數點位置若有符號位，符號位仍在最高位。因小數點隱含在數的最低位之后，所以上數表示+1011001B。另一種約定所有機器數的小數點隱含在符號位之后、有效部分最高位之前，叫定點純小數機器數，簡稱定點小數，例如10011001小數點位置最高位是符號，小數點在符號位之后，所以上數表示 -0.0101101B。無論是定點整數，還是定點小數，都可以有原碼、反碼和補碼三種形式。例如定點小數11110000如果這是個原碼表示的定點小數，x原=1111000

21、0B，則x= -0.111B=-0.875D，如這是補碼表示的定點小數，x補=11110000B，則x原=10010000B，則x= -0.001B=-0.125D。(想一想，如何由補碼求原碼？)（二）浮點數（Floating-Point Number）計算機多數情況下采作浮點數表示數值，它與科學計數法相似，把一個二進制數通過移動小數點位置表示成階碼和尾數兩部分：其中：EN的階碼（Expoent），是有符號的整數 SN的尾數（Mantissa），是數值的有效數字部分，一般規定取二進制定點純小數形式。例：1011101B=2+7*0.11101，101.1101B=2+3*0.1011101，0

22、.01011101B=2-1*1011101浮點數的格式如下：E0E1E2En E0E1E2En 階符 階 尾符 尾數 浮點數由階碼和尾數兩部分組成，底數2在機器數中不出現，是隱含的。階碼的正負符號E0，在最前位，階反映了數N小數點的位置，常用補碼表示。二進制數N小數點每左移一位，階增加1。尾數是這點小數，常取補碼或原碼，碼制不一定與階碼相同，數N的小數點右移一位，在浮點數中表現為尾數左移一位。尾數的長度決定了數N的精度。尾數符號叫尾符，是數N的符號，也占一位。例：寫出二進制數-101.1101B的浮點數形式，設階碼取4位補碼，尾數是8位原碼。-101.1101=-0.1011101

23、*2+3浮點形式為： 階碼0011 尾數11011101補充解釋：階碼0011中的最高位“0”表示指數的符號是正號，后面的“011”表示指數是“3”；尾數11011101的最高位“1”表明整個小數是負數，余下的1011101是真正的尾數。浮點數運算后結果必須化成規格化形式，所謂規格化，是指對于原碼尾數來說，應使最高位數字S1=1，如果不是1且尾數不是全0時就要移動尾數直到S1=1，階碼相應變化，保證N值不變。例：計算機浮點數格式如下，寫出x=0.0001101B的規格化形式，階碼是補碼，尾數是原碼。x=0.0001101=0.1101*10-3又-3補=-001B補=1011補=1101B所以

24、 規格化浮點數形式是 110101101000三、ASCII碼 ( American Standard Code for Information Interchange )美國標準信息交換代碼 將每個字符用7位的二進制數來表示，共有128種狀態 大小字母、09、其它符號、控制符 0 48 A 65 a 97§3.3漢字信息編碼1 1  漢字輸入碼漢字輸入方法大體可分為：區位碼（數字碼）、音碼、形碼、音形碼。· 區位碼：優點是無重碼或重碼率低，缺點是難于記憶；· 音碼：優點是大多數人都易于掌握，但同音字多，重碼率高，影響輸入的速度；· 形碼：根據

25、漢字的字型進行編碼，編碼的規則較多，難于記憶，必須經過訓練才能較好地掌握；重碼率低· 音形碼：將音碼和形碼結合起來，輸入漢字，減少重碼率，提高漢字輸入速度；2漢字交換碼漢字交換碼是指不同的具有漢字處理功能的計算機系統之間在交換漢字信息時所使用的代碼標準。自國家標準GB231280公布以來，我國一直延用該標準所規定的國標碼作為統一的漢字信息交換碼。GB231280標準包括了6763個漢字，按其使用頻度分為一級漢字3755個和二級漢字3008個。一級漢字按拼音排序，二級漢字按部首排序。此外，該標準還包括標點符號、數種西文字母、圖形、數碼等符號682個。區位碼的區碼和位碼均采用從01到94

26、的十進制，國標碼采用十六進制的21H到73H（數字后加H表示其為十六進制數）。區位碼和國標碼的換算關系是：區碼和位碼分別加上十進制數32。如“國”字在表中的25行90列，其區位碼為2590，國標碼是397AH。* 由于GB231280是80年代制定的標準，在實際應用時常常感到不夠，所以，建議處理文字信息的產品采用新頒布的GB18030信息交換用漢字編碼字符集，這個標準繁、簡字均處同一平臺，可解決兩岸三地間GB碼與BIG5碼間的字碼轉換不便的問題。3字形存儲碼字形存儲碼是指供計算機輸出漢字（顯示或打印）用的二進制信息，也稱字模。通常，采用的是數字化點陣字模。如下圖： 123456789

27、101112131415161                2                3               &

28、#160;4                5                6                7

29、60;               8                9               16×16點表示10

30、0;               11                12                13 

31、0;              14                15                16  

32、0;             一般的點陣規模有16×16，24×24，32×32，64×64等，每一個點在存儲器中用一個二進制位（bit）存儲。例如，在16×16的點陣中，需16×16=8×32 bit 的存儲空間，每8 bit為1字節，所以，需32字節的存儲空間。在相同點陣中，不管其筆劃繁簡，每個漢字所占的字節數相等。為了節省存儲空間，普遍采用了字形數據壓縮技術。所謂的矢量漢字是指用矢量方法將漢

33、字點陣字模進行壓縮后得到的漢字字形的數字化信息。（四）其它信息的數字化1 1  圖像信息的數字化一幅圖像可以看作是由一個個像素點構成，圖像的信息化，就是對每個像素用若干個二進制數碼進行編碼。圖像信息化后，往往還要進行壓縮。圖像文件的后綴名有：bmp、gif、jpg等；2 2  聲音信息的數字化 自然界的聲音是一種連續變化的模擬信息，可以采用A/D轉換器對聲音信息進行數字化。 聲音文件的后綴名有：wav、mp3、mid等；3 3  視頻信息的數字化視頻信息可以看成連續變換的多幅圖像構成，播放視頻信息，每秒需傳輸和處理25幅以上的圖像。視頻信息數字化后的存儲量相當大，

34、所以需要進行壓縮處理。視頻文件后綴名有：avi、mpg等；§4 操作系統（OSOperating System）操作系統是控制與管理計算機系統資源的軟件，是硬件的第一層擴充，任何應用軟件的運行都必須依靠操作系統的支持。（一） （一）   微機的OS 單任務：DOS 單用戶 多任務：Windows3.0 單用戶多任務：Window9x 多用戶 WindowNT、Window2000 Unix、Linux 多用戶多任務：Windows XP（二） （二）   Windows系列操作系統Windows是Microsoft公司開發的圖形化界面的操作系統

35、。·基本概念： 圖標、任務欄、標題欄、菜單欄、滾動條、工具欄、對話框、開始菜單·基本操作： （1）鼠標單擊、雙擊、拖動，左鍵、右鍵功能； （2）窗口操作：最大（小）化、大小調整、拖動、關閉、排列、切換； （3）菜單操作：激活、選擇； 命令項的約定 正常顯示和灰色顯示；命令后帶“”：執行命令則彈出對話框；帶快捷鍵：某些菜單命令的后面標有對應的鍵盤命令，稱為該命令的快捷鍵或熱鍵； 選中標志：某些命令選項的左側有用打勾表示的選中標志，說明此命令功能正在起作用；命令后帶“”：級聯：此命令后會有下一級的子命令菜單彈出供用戶作進一步選擇； 快捷菜單當鼠標位于某個對象上，單擊鼠標右鍵，可

36、打開有關對象的快捷菜單； （4）剪貼板：復制（CtrlC）、粘貼（CtrlV）、剪切（CtrlX）復制屏幕圖像：可將當前屏幕圖形以BMP格式傳送到剪貼板 （5）其它：查找、運行、切換Windows、進入DOS環境、文件夾選項 輸入法切換，中、英文切換，半角/全角切換軟鍵盤：是在屏幕上顯示的一個鍵盤圖形，用戶可用鼠標點擊其中某個鍵以替代實際的按鍵；·各種文件的后綴名： bat、com、exe、sys、tmp、zip、doc、xls、txt、htm、 bmp、gif、jpg、psd、 wav、avi、mp3、swf （三）DOS（Disk Operating System）操作系統由美國

37、Microsoft公司發行的DOS稱為MSDOS，主要由IO.sys、MSDOS.sys、COMMAND.COM 三個基本文件和幾十個內、外部命令文件組成。* 主要命令： · DIR顯示磁盤文件目錄 · CD改變當前目錄· MD建立目錄· RD刪除目錄 · DATE顯示和設置系統日期 內部命令 · TIME顯示和設置系統時間 · COPY復制文件· DEL刪除文件· REN文件重命名· TYPE顯示文本文件內容· FORMAT磁盤格式化· DISKCOPY全盤復制 外部命令&

38、#183; BACKUP文件備份· CHKDSK檢查磁盤§5 網絡1網絡的定義：所謂計算機網絡，就是利用通信線路和設備，把分布在不同地理位置上的多臺計算機連接起來。計算機網絡是現代通信技術與計算機技術相結合的產物。網絡中計算機與計算機之間的通信依靠協議進行。協議是計算機收、發數據的規則。TCP/IP：用于網絡的一組通訊協議。包括IP(Internet Protocol)和TCP(Transmission Control Protocol)Netbeui：MICROSOFT IPX：NOVELL2網絡的發展計算機網絡的發展過程大致可以分為三個階段： 遠程終端聯機階段：主機終端

39、 計算機網絡階段：計算機計算機Internet階段： Internet3網絡的主要功能： （1）資源共享 （2）信息傳輸 （3）分布處理（4）綜合信息服務4網絡的分類·按覆蓋地域分：局域網-城域網-廣域網-Internet ·按（布線方式）拓撲結構分：（網絡拓撲結構是指網絡中節點間的物理連接方式）總線形、環形、星形（樹形）、混合形：5網絡的體系結構OSI 的七層體系結構：應用層表示層會話層運輸層網絡層數據鏈路層物理層6局域網的工作方式 通常有兩種： 客戶機/服務器(Client/Server): 提供資源并管理資源的計算機稱為服務器；使用共享資源的計算機稱客戶機； 對等(P

40、eer-to-Peer): 不使用服務器來管理網絡共享資源，所以的計算機處于平等的地位。7Internet的形成與發展 又稱國際互聯網，規范的譯名是“因特網”，指當前各國、各地區眾多開發的網絡連接在一起而形成的全球性網絡。· 我國Internet的發展情況： 八十年代末，九十年代初才起步。1989年我國第一個公用分組交換網CNPAC建成運行。· 我國已陸續建成與Internet互聯的四個全國范圍的公用網絡： 中國公用計算機互聯網（CHINANET）、中國金橋信息網（CHINAGBN） 中國教育和科研計算機網（CERNET）、中國科學技術網（CSTNET）8IP地址： 我們把整個Internet看作一個單一的、抽象的網絡，所謂IP地址，就是為Internet中的每一臺