第一單元計算機基礎知識

一、教學Fl標

1.熟悉計算機的誕生與發展。

2.了解計算機的特點及分類

3.掌握不同數制的表示方式。

4.熟悉計算機中數據的存儲單位及數據表示方式。

5.了解多媒體技術的基本概念。

6.熟悉多媒體技術的組成及應用。

7.了解信息安全的概念。

8.熟悉計算機病毒特征及分類。

9.學習計算機信息安全措施及網絡道德建設與軟件知識產權的內容。

二、課時分配

本單元5個任務，安排3個課時。

三、教學重點

1.計算機發展的四個階段。

2.進制數之間的轉換。

3.信息編碼（ASCH碼；區位碼、國標碼、機內碼的轉換）。

4.計算機硬件構成及計算機軟件的分類。

5.計算機病毒防治。

四、教學難點

1.進制數之間的轉換。

2.計算機病毒的防治。

五、教學內容

任務一計算機法扎概述

一、計算機的誕生與發展

自第一臺電子計算機問世以來，以計算機硬件邏輯元器件為標志，計算機的

發展大致經歷了電子管、晶體管、中小規模集成電路、大規模和超大規模集成電

路的等四個階段。

第一代計算機（1946?1957年）采用電子管作為基本電子原件有代表機型

ENIAGIBM650（小型機）和舊M709（大型機）。

第二代計算機(1958—1964年)采用晶體管作為基本電子元件。代表機型有

IBM709OIBM7094和GDG76003

第三代計算機(1965sl970年)采用中小規模集成電路作為基本電子元件。

代表機型有舊M360系列(如圖1-2所示)和富士通F23O系列。

四代計算機(1971年至今)采用大規模和超大規模集成電路作為主要功能部

件。

二、計算機的特點

(1)運算速度快

(2)計算精度高

(3)具有記憶和邏輯判斷能力

(4)自動化程度高

(5)可靠性高

三、計算機的分類

按計算機信息的表示形式和對信息的處理方式不同分為數字計算機

(digitalcomputer)模擬計算機(analoguecomputer)和混合計算機。

按計算機的用途不同分為通用計算機(generalpurposecomputer)和專

用計算機(specialpurposecomputer)。

計算機按其運算速度快慢、存儲數據量的大小、功能的強弱，以及軟硬件

的配套規模等不同又分為巨型機、大中型機、小型機、微型機、工作站與服務器

等。

四、計算機的應用

計算機的應用范圍歸納起來主要包括以下方面。

(1)科學計算

亦稱數值計算，是指用計算機完成科學研究和工程技術中所提出的數學問

題。

(2)數據處理

數據處理又稱信息處理，它是指信息的收集、分類、整理、加工、存儲等■

系列活動的總稱。

(3)計算機輔助

計算機輔助設計(ComputerAidedDesign,CAD是指使用計算機的計算、

邏輯判斷等功能，幫助人們進行產品和工程設計。

(4)過程控制

亦稱實時控制，是月計算機及時采集數據，按最佳值迅速對控制對象進行自

動控制或采用自動調節。

(5)人工智能

人工智能(ArtficialIntelligence,AI)是用計算機模擬人類的智能活動，如判斷、

理解、學習、圖像識別、問題求解等。

(6)計算機網絡

把計算機的超級處理能力與通信技術結合起來就形成了計算機網絡。人們熟

悉的全球信息查詢、郵件傳送、電子商務等都是依靠計算機網絡來實現的。

任務二進位計數制

計算機中的數據是以二進制的形式表現的，它不同于人們日常使用的十進

制。計算機存儲和處理數據采取二進制的原因在于：

電路簡單，易實現。

計算機由邏輯電路組成，邏輯電路通常只有兩種狀態，如開關的“通”、

“斷”，電壓的“高”、“低”，電容器的“充電”、“放電”，這兩種狀態正

好可以用二進制的兩個數碼“0”和“1”來表示。同時，兩種狀態代表的兩個數

據在數字傳輸和處理中不容易出錯，因而電路更加可靠，

簡化運算。

同其它進制相比，二進制的運算規則簡單，它的兩種基本運算類型算術運

算和邏輯運算都很容易進行。

邏輯運算方便。

二進制的數碼“0”和“1”正好與邏輯代數中的“真”和“假”相對應，從

而為計算機的邏輯運算提供方便。

一、進位計數制的表示

進位計數制是指用一組固定的數字(數碼符號)和一套統一的規則來表示數

值的方法。十進制(Decimalnotation)包含10個數碼:0、1、2、3、4、5、

6、

7、8、9,逢十進一；二進制(Binarynotation)包含2個數碼：0、1,逢二進

一；八進制(Ocialnolalion泡含8個數碼：0、1、2、3、4、5、6、7,逢八

進一；十六進制(Hexadecimalnotation)包含16個數碼：：0、1、2、3、

4、

5、6、7、8、9、AB、C、DE、F.逢十六進一。

為了區分4種進制的數據，可將數據用以下兩種方法表示：

下標法。

在數據符號序列的右下角以下標的形式表示進制，下標用進制的基表示，如

(1(X)1011)2,(B64E4)16。

后綴法。

在符號序列后加后綴表示進制，用字母D(Decimal)表示十進制(D可省略)，

用B(Binary)表示二進制，用Q(Octal,由于字母。容易與數字0混淆，所以用Q表示)

表示八進制，用H(Hexadecimal)表示十六進制，如209EH1075Q

二、不同進制之間的轉換

(1)R進制轉換成十進制

要將二進制、八進制、十六進制轉換成十進制，只要根據符號序列的組成

規則、按位權展開求和即可，如：

(1111)2=1X23+1X22+1X21+1X20=8+4+2+1=(15)10

(11010.11)2=1X24+1X23+0X22+1X21+0X20+1X2-1+1X2-2

=16+8+2+0.5+0.25=(26.75)10

(217.55)8=2X82+1X81+7X80+5X8-1+5X8-2

=128+8+7+0.625+0.078125

=(143.703125)10

(ABCD)16=10X163+11乂162+12X161+13X160=40960+2816+192+13

=(43981)10

(2)十進制轉換成二進制、八進制、十六進制

十進制轉換成其他3種進制時二整數和小數轉換的原則分別如下。

整數轉換規則

除基取余，倒讀余數，即轉換時除基，得到商如不為0,繼續用商除基，直

到商為0時為止，然后倒序取每次除的過程中的余數組成的序列即為轉換結果。

小數轉換規則

乘基取整，順讀整數，即用小數部分乘基，取其整數部分組成的序列，即為

轉換的結果。

將(64)10轉換成二進制的結果為：(64)10二(1000000)2。

將(64)10轉換成八進制的結果為：(64)10=(100)81,

將(64)10轉換成十六進制的結果為：(64)10=(40)16。

將(221.625)10轉換成二進制的結果為:(221.625)10=(11011101.101)2。

(3)二進制和八進制的相互轉換

3位的二進制數000~111所代表的數據恰好可以一一對應地表示一位的八進

制數0~7,因此兩者之間的轉換比較簡單。

二進制數轉換成八進制數

以小數點為準，整數部分從右向左，每3位一組，最高有效位不足3位，補

。湊足3位；小數部分從左向右，每3位一組，低位不足3位，補0湊足3位。

然后，寫出每3位二進制對應的一位八進制值，如此形成的序列即為轉換后的結

果。如:

(110100101010.00111101)2=(110100101010.001111010)2=(6452.172)8

八進制數轉換成二進

按八進制序列，每位八進制碼拆分為3位二進制碼形成的序列，即為其對應

二進制數據。如:(2435.567)8=(11100011101.10111011l)2o

(4)二進制數與十六進制數的轉換

二進制數與十六進制數之間的轉換與二進制同八進制之間的轉換類似，每4

位二進制表示一位十六進制數，從0000到1111表示從0到F。

二進制數轉換成十六進制數

以小數點為準，整數部分從右向左，每4位一組，最高有效位不足4位，補

0湊足4位小數部分從左向右，每4位一組，低位不足4位，補。湊足4位。然

后寫出每4位二進制對應的一位十六進制值，形成的序列即為轉換后的結果。如：

(110100101011.10101001)2=(110100101011.10101001)2=(D2B.A9)16o

十六進制數轉換成二進制數

按十六進制序列，每位十六進制碼拆分為4位二進制碼形成的序列，即為其

對應的二進制數據。如：(5B6A.2F)16=(0101101101101010.00101111)2.

至于十進制與八進制以及十六進制之間的轉換通常不需要直接進行，可用二

進制作為中間數制進行轉換。

三、二進制數據的運算

（1）二進制數據的算術運算

二進制數據的算術運算與十進制數據類似，可進行加、減、乘、除運算，且

運算規則比十進制簡單、直觀，并容易實現。二進制數據的運算規則下。

加減乘除

0+0=00-0=00X0=00+0=0

0+1=11-0=10Xl=00+1=0

1+0=10-1=1(借1X0=01+0(無意義)

位)

1Xl=ll+l=l

1+1=10(進位)1-1=0

計算機不但可以對數值型數據進行算術運算,也能夠對邏輯數據進行邏輯運

算，從而實現計算機的邏輯判斷。人們常用“是”和

“否”、“真”和“假”、

2種可能的情況。這種只

具

有2種狀態的關系就是一種邏輯關系，可以用二進制的0和1簡單地表示，

如用

1代表“真”，用（）代表“假

在二進制的邏輯運算中，邏輯數據只有2個。若干位二進制的序列，其

各位

之間沒有“位權”的關系。對2個邏輯數據進行運~表示，運算規則如下。

非(not)與（and）或（or）

~0=1A0=0V0=0

算時，應孤立對待，按位進

行，

不存在借位和進位問題，運算結果也只有2種可能：1或0。邏輯運算有3

種基本運算：與、或、非，

VI=1

-1=0A0=0V0=l

Ai=iVI=1

任務三計算機中的信息編碼

一、計算機中數據的存儲單位

計算機內的所有數據都是以二進制的形式存儲的，為了衡量計算機中的數據

容量，需要使用一些常用單位：

位（bit）：是二進制中的一個數位，可以是“1”或“0”。它是計算機中

數據的最小單位，又稱為比特。

字節（byte）:分寫為B,通常每8個二進制位組成一個字節。字節的容量一般用KB

MBGBTB來表示，其換算關系如下：1K氏1024B,1M氏1024KB1G氏1024MB

1TB=1024GB

字（word）：在計算機中作為一個整體被存取、傳送、處理的二進制數字用

叫做一個字或單元，每人字中二進制位數的長度稱為字長。一個字由若干字節組

成，不同的計算機系統字長是不同的，常見的有8位、16位、32位、64位等，

字長越長，存放數的范圍越大，精度越高。字長是計算機性能的重要指標。

二、計算機中的數據表示

（1）原碼、反碼和補碼

原碼

數x的原碼是指：其符號位用0或1表示x的正或負，數值部分即x絕對值

得二進制表示，記為岡原。如［—17］原=10010001;

反碼

正數的反碼與原碼相同。負數的反碼是把原碼出符號位以外，其余各位取反

而得到的，記為岡反。如［—17］反=11101110

補碼

正數的補碼與原碼相同。負數的補碼是把原碼除符號為以外，其余各位取反，

然后最低位加1得到的，記為岡補。如［—17］#=11101111

（2）定點數和浮點數

于計算機中數的表示，還需考慮數的長度。在計算機中為了使其表示的數能

夠符合實際需要，采取了固定小數點的方式。

在計算機中，任意一個二進制數Y都可以表示成Y=2j?S。其中S為數Y的

尾數，j為數Y的階碼，2為階碼的底。尾數S表示數Y的全部有效數字，階碼

j則指出了小數點的位置。S和j的值可正可負。計算機中的數有兩種常用的表

示形式：定點和浮點。

、計算機中的信息編碼

(1)BC則

十進制數8421碼十進制數8421碼

0000050101

1000160110

2()0107()111

3001181000

4010091001

(2)ASCII編碼

英文是符號文字,是一個用少量的基本元素通過詞法和句法組合

成的文字系統。因此,只要用二進制編碼表示其基本元素，即可實現英文文字的

數字化表示。英文編碼標準是美國信息交換標準代碼(AmericanStandardCode

forInformationInterchange,ASCII),如表1-4所示。該編碼采用一個字節、

8位一進制。標準的ASCII碼只用了其中7位，最高一位為0。

字符對應編碼十進制

H0100100072

e01100101101

I01101100108

101101100108

o01101111111

!001()000133

3)漢字編碼

漢字是由各種圖形逐漸演化而來的象形文字系統，不是由字母這樣簡單的元

素構成的，因此其編碼要比英文復雜。而漢字的輸入輸巴必須利用現有的設備，

所以漢字在輸入、輸出、存儲和處理過程中必須采用不同的編碼。

漢字信息交換碼

我國于1980年頒布的《信息交換用漢字編碼字符集？基本集》（代號GB2312

—80）是漢字交換碼的國家標準，又稱“國標碼”。

漢字輸入碼

目前，漢字的輸入主要利用現有的輸入設備［如鍵盤）來實現。種類繁多的

漢

字輸入方法主要可分為音碼和型碼。

漢字機內碼

計算機內部使用的漢字編碼成為漢字機內碼，是在信息處理系統內部存儲、

處理和傳輸用。

漢字字形碼

漢字的顯示、打印輸出的是漢字的字形，是將漢字的字形分解成由點陣組成

的圖形，也稱為字形碼。

任務四計算機多媒體技術

一、多媒體技術的基本概念

媒體是指載有信息的文本、圖像、聲音、動畫等，多種媒體的組合稱之為多

媒體。目前，被國際社會廣泛認可和應用的通用壓縮編碼標準大致有H.261、

JPEGMPEG口DVI四種。

二、多媒體技術的應用

多媒體系統的應用范圍廣泛，包括信息管理、宣傳廣告、教育與訓練、演示

系統、咨詢服務、電子出版物、視像會議、家庭、通信等。

三、多媒體計算機的組成

多媒體計算機系統一般由支持多媒體應用的計算機硬件系統和多媒體計算機軟件系統

組成。

1.多媒體計算機硬件系統

多媒體硬件系統主要包括如下一些設備。

1）多媒體主機

2）多媒體輸入設備。如：攝象機、麥克風、錄像機、錄音機、掃描儀、

CD-ROIWo

(3)多媒體輸出設備。如：打印機、繪圖儀、音箱、錄音機、錄像機、高

分辨率屏幕等。

(4)多媒體存儲設備。如：硬盤、光盤、聲像磁帶等。

(5)多媒體功能卡,如：視頻卡、聲音卡、壓縮卡、通信卡等。

(6)操縱控制設備,如：鼠標、操縱桿、犍盤、觸摸屏等。

2.多媒體計算機軟件系統

多媒體軟件系統以操作系統為基礎，還包括在不同領域的應用中開發出來的

實現多媒體信息處理、傳遞的所有軟件。

多媒體軟件的作用是對文字、圖形、聲音、動畫、圖象及各種媒體進行處理。

如：

動畫制作軟件Flash

網頁制作軟件Frontpage

圖形處理軟件PhotoshopCAD、Coredrow等,

多媒體計算機處理的主要是聲音、