第一章 计算机基础知识.

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1 第一章 计算机基础知识

2 教 材 实验教材（微机操作） 凌传繁等. 大学计算机基础（第二版） . 北京: 中国铁道出版社， 2010.
教 材 凌传繁等. 大学计算机基础（第二版） . 北京: 中国铁道出版社， 2010. 实验教材（微机操作） 刘谦等. 大学计算机基础实验教程 . 北京: 中国铁道出版社， 2011. 计算机基础知识

3 第一章 计算机基础知识 1.1 信息化与数字化社会 1.2 计算机 中信息的数字化表示 1.3 计算机的发展及应用
1.1 信息化与数字化社会 1.2 计算机 中信息的数字化表示 1.3 计算机的发展及应用 1.4 计算机系统的组成和工作原理 1.5 微型计算机系统 计算机基础知识

4 1.1 信息化与数字化社会 当今社会， 一切都离不开计算机和数字化技术！ 数字化革命 数字社会 数字设备 计算机基础知识

5 信息化与数字化社会 数字化革命 什么是数字化：0、1 真正推动数字化革命的技术：Internet、Web 计算机基础知识

6 信息化与数字化社会 数字社会 政治文化方面 经济方面 知识产权方面 隐私保护方面 计算机基础知识

7 信息化与数字化社会 数字设备 计算机 PDA与掌上计算机 智能电话 便携式播放器 数字照相机与数字摄像机 数字电视 计算机基础知识

8 第一章 计算机基础知识 1.2 计算机中信息的数字化表示 计算机基础知识

9 1.2.1 计算机中的数据表示 1）进位计数制 2）不同进位计数制间的转换 3）数值数据的表示 二进制、十进制、八进制、十六进制
计算机中的数据表示 1）进位计数制 二进制、十进制、八进制、十六进制 2）不同进位计数制间的转换 3）数值数据的表示 定点表示、浮点表示 计算机基础知识

10 1.2.1 计算机中的数据表示 1)进位计数制 ⑴十进制数 两个主要特点： ①有十个不同的数字 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
计算机中的数据表示 1)进位计数制 ⑴十进制数 两个主要特点： ①有十个不同的数字 ②基本的运算规则：逢十进一。10是十进制的基数（进制中不同数字字符的个数）。在展开式中每一位上的系数只能取自0～9之间的数字。 (2011)10=2×103+0×102+1×101+1×100 (1995)D =1×103+9×102+9×101+5×100 称为按权展开式 计算机基础知识

11 1.3.1 计算机中的数据表示 1)进位计数制 ⑵二进制数 两个主要特点： ①有二个不同的数字 0 1
计算机中的数据表示 1)进位计数制 ⑵二进制数 两个主要特点： ①有二个不同的数字 0 1 ②基本的运算规则：逢二进一。2是二进制的基数 在按权展开式中每一位上的系数只能取自0和1数字。 (101011)2=1×25+0×24+1×23+0×22+1×21+1×100 (10010)B =1×24+0×23+0×22+1×21+0×20 计算机基础知识

12 1.3.1 计算机中的数据表示 1)进位计数制 ⑶八进制数 两个主要特点： ①有八个不同的数字 0 1 2 3 4 5 6 7
计算机中的数据表示 1)进位计数制 ⑶八进制数 两个主要特点： ①有八个不同的数字 ②基本的运算规则：逢八进一。8是八进制的基数 在按权展开式中每一位上的系数只能取自0～7数字。 (4506)8=4×83+5×82+0×81+6×80 (13667)O =1×84+3×83+6×82+6×82+7×80 计算机基础知识

13 1.3.1 计算机中的数据表示 1)进位计数制 ⑷十六进制数 两个主要特点：
计算机中的数据表示 1)进位计数制 ⑷十六进制数 两个主要特点： ①十六个不同的数字 A B C D E F ②基本的运算规则：逢十六进一。16是十六进制的基数 在按权展开式中每一位上的系数只能取自0～F数字。 (B56E)16=B×163+5×16+6×16+E×160 (A1B2C3)H =10×165+1×164+11×163+2×162+12×161+3 计算机基础知识

14 计算机中的数据表示 四种进制表示方式对照表 十进制 二进制 八进制 十六进制 十进制 二进制 八进制 十六进制 9 A B C D E F 计算机基础知识

15 1.3.1 计算机中的数据表示 2)不同进位计数制间的转换 [例1] (1995)D=(11111001011)B
计算机中的数据表示 2)不同进位计数制间的转换 1、 二进制数与十进制数之间的转换 ⑴二进制数转换成十进制数(按权展开) ⑵十进制数转换成二进制数(除基(2)取余法) ①十进制整数转换成二进制整数　 [例1] (1995)D=( )B ②十进制纯小数转换成二进制纯小数(乘基(2)取整法) [例2] (0.8125)D=(0.1101)B 计算机基础知识

16 1.3.1 计算机中的数据表示 ▲ 除基(2)取余法 [例1] (1995)D=(11111001011)B 2 1 997 1995 3
计算机中的数据表示 2 1 997 1995 3 2 1 2 1 498 2 249 1 62 2 124 31 15 7 ▲ [例1] (1995)D=( )B 除基(2)取余法 计算机基础知识

17 计算机中的数据表示 计算机基础知识

18 计算机中的数据表示 2、八进制数和十六进制数转换成二进制数 ①因为23 =8，所以1位八进制数相当于3位二进制数。即： a)八进制数转换成二进制数时，只要把每位八进制数用3位二进制数表示即可。 b)二进制数转换成八进制数时，从小数点开始自左向右以3位为一组进行转换。不足3位时，整数部分前面补0，小数部分后面补0。 计算机基础知识

19 计算机中的数据表示 (1)二进制数转换成八进制数(三位分组转换法，即合三为一法) [例]( )B =( ? )8=( ? )H 以小数点为基准，整数抽左，小数向右每3位分为一组 → →( )8 (2)八进制数转换成二进制数 (一位分为三位，即合三为一法) [例]( )8 →( )B 计算机基础知识

20 1.3.1 计算机中的数据表示 3、二进制数与十六进制数之间的转换 (1)二进制数转换成十六进制数(四位分组转换法,即合四为一法)
计算机中的数据表示 3、二进制数与十六进制数之间的转换 (1)二进制数转换成十六进制数(四位分组转换法,即合四为一法) (2)十六进制数转换成二进制数(四位分组转换法的逆方法,即一分为四法) [例] 5BE3.D78H=( )B 计算机基础知识

21 计算机中的数据表示 3、十六进制数与十进制数之间的转换和八进制数与十进制数之间的转换的方法完全相同，对基16操作起来也很容易，不再赘述。 附：八进制数与十进制数之间的转换 [例]十进制数 =( ？ )8 317 8 5 39 7 4 计算机基础知识

22 计算机中的数据表示(例题) 进位计数制 例题： (1101.11)2 = 1×23+1×22+0×21+1×20+1×2-1+1×2-2
(56.23)8 = 5×81+6×80+2×8-1+3×8-2 (2AC.3)16 = 2×162+A×161+C×160+3×16-1 计算机基础知识

23 计算机中的数据表示(例题) 1、二进制数与十进制数之间的转换 ⑴二进制数转换成十进制数(按权展开) (11010.101)2
不同进位计数制间的转换 1、二进制数与十进制数之间的转换 ⑴二进制数转换成十进制数(按权展开) ( )2 = 1×24+1×23+1×21+1×2-1+1×2-3 = (26.625)10 ⑵十进制数转换成二进制数(除基(2)取余法) ①十进制整数转换成二进制整数　 (1993)D=(?)B ②十进制纯小数转换成二进制纯小数(乘基(2)取整法) 　(0.8125)D=(0.1101)B 计算机基础知识

24 计算机中的数据表示 十进制转换成p进制 ① 整数部分不断除以p取余数，直到商为０，余数从右向左排列，即最后一个余数在最左边，第一个余数在最右边。 ② 小数部分不断乘以p取整数，所得的整数从小数点开始由左向右排列，取有效精度。 ③ 最后把转换的结果按整数小数组合起来。 计算机基础知识

25 计算机中的数据表示 3) 数值数据的表示 ①机器数：在计算机中，只有“0”和“1”两种形式，为了表示数的正、负号，也必须用“0” 和“1”来表示。通常把一个数的最高位定义为符号位，用0表示正，1表示负，称为数符；其余位仍表示数值。 若用8位(即 8 bit)字长为来表达一个带符号的二进制数( )B，其表示形式如下图。 计算机基础知识

26 计算机中的数据表示 在机器中存放的正负号数码化后的数称为机器数，也就是说,数在计算机内的表示称为机器数。机器数对应的数值称为机器数的真值。例：真值数( )B 和( )B，表示成机器数时则分别为 和 ，在机器中表示为如下的形式： 计算机基础知识

27 计算机中的数据表示 机器数总是与具体的计算机的硬件及型号相关联的。在早期的微型计算机，其机器数的字长为8位、16位，现在仍有一些是32位。在现代微机中，机器数的最大长度达到64位（在运算中一次指令可处理的数据长度）。 把数值数据送入计算机处理，仅转换为二进制还是不行的，除了解决数的符号表示问题，也要解决小数点位置以及用有限的设备表示的有效数值范围等问题。本课程重点介绍定点表示。 计算机基础知识

28 计算机中的数据表示 ⑵ 带符号数在机器中的编码表示 数值数据在计算机内采用符号数字化处理后，机器可以表示带符号的数据。为了改进运算方法、简化控制电路，人们研究出了多种符号数的编码方式，我们这里简单介绍原码、反码、补码三种数值数据的编码方式。 下面以整数为例，假定机器字长为8位。 计算机基础知识

29 计算机中的数据表示 ① 原码（最高位代表符号，其余各位给出数值的绝对值） [+2]原 = ， [-19]原 = [+85]原 = ， [-125]原 = 计算机基础知识

30 计算机中的数据表示 ② 反码 反码对于正数与原码相同；对于负数，数符位为1，其数值绝对值取反(又称为逻辑非运算，即1的反为0，0的反为1)。 例如： 计算机基础知识

31 1.2.1 计算机中的数据表示 在反码表示中，我们应注意： a) 机器数的最高位为符号位，正数为0，负数为1。
计算机中的数据表示 在反码表示中，我们应注意： a) 机器数的最高位为符号位，正数为0，负数为1。 b) 零的反码表示也有两种形式：[+0]反 = ， [-0]反 = 。 c) 正数的反码与原码相同，负数的反码是将其对应的原码按位求反（符号位不变）。 计算机基础知识

32 计算机中的数据表示 ③ 补码 对于正数与原码相同；对于负数，数符位为 1 ，其数值位的绝对值取反后加1，即负数的补码等于其反码加1。例如： 计算机基础知识

33 计算机中的数据表示 简捷方法求负数的补码：在原码基础上，首先符号位不变。然后从右边开始，当遇到第一个1不变，其它位依次分别取反 (除符号外) 即可。 注意：补码的补码回到原码。 计算机内部的加减运算采用补码，补码的运算方便，特别地：二进制的减法运算可用补码的加法来完成，所以在计算机中被广泛应用。 计算机基础知识

34 计算机中的数据表示 [-18]原 = ， [-125]原 = [-18]补 = ， [-125]补 = [+85]原 = = ( )B- ( ) B = ( )B+ ( )补=( )B= = ( )B- ( )补=( )补 =( ) B=40 计算机基础知识

35 1.2.1 计算机中的数据表示 机器数可以用原码、反码、补码表示。
计算机中的数据表示 机器数可以用原码、反码、补码表示。 之前的例子中，所表示的都是整数，小数点位置是固定的。称为定点表示法，这种机器数叫定点数。 相应的，小数点的位置也可以不固定，称为浮点表示法，这种机器数叫浮点数。 计算机基础知识

36 1.2.1 计算机中的数据表示 (1) 定点表示 由于采用进位计数制，任何一个二进制数Ｎ都可表示为：N = 2±j×S
计算机中的数据表示 (1) 定点表示 由于采用进位计数制，任何一个二进制数Ｎ都可表示为：N = 2±j×S 其中：j是一个二进制整数，称为数Ｎ的阶码；２为底数，S是二进制尾数，它表示该数的全部有效数字；而阶码j则指明小数点的位置，表明数值范围。 计算机基础知识

37 计算机中的数据表示 定点表示 对任一个数N = 2±j×S，若阶码j固定不变，则小数点的位置也就是固定的，这种表示称为数的定点表示，该数称为定点数。 计算机中的定点数的有两种约定： ① 取j=0，把小数点固定在尾数最高位之前，这种表示称为定点小数； ②取j=n（n为尾数的位数），把小数点位置约定在尾数的最末位之后，这种表示称为定点整数 。 2018年11月7日星期三 计算机应用基础

38 1.3.1 计算机中的数据表示 数值数据的定点表示 注意：
计算机中的数据表示 数值数据的定点表示 注意： ① 小数点的位置为假想的位置，当计算机设计时将表示形式约定好，则各种部件及运算线路均按约定形式进行设计。 ② 采用定点表示法的计算机称为定点机，定点机要求所有参加运算的数都是定点数。 2018年11月7日星期三 计算机应用基础

39 计算机中的数据表示 定点整数 可以认为它是小数点定在数值最低位右边的一种数据。 整数分为带符号和不带符号两类。 带符号整数，符号位被放在最高位。 无符号整数： 符号整数： 计算机基础知识

40 计算机中的数据表示 一般来看，8位字长的定点机器数最大者为 ,最小者为 ，但 与 是不同的，规定 为-128，故8位字长的定点机器数中带符号整数数值范围是 -128～+127，共计256个。 8 bit宽的无符号数的表达范围为：0 ～+255 定点小数 是指小数点固定在最高数据位的左边，小数点前边再设一位符号位。 计算机基础知识

41 计算机中的数据表示 N= ±.a-1a-2a-3a-4...a-m 例如，m＝７ 最大的小数为： 最小的小数为： 计算机基础知识

42 1.3.1 计算机中的数据表示 (2) 浮点表示 这里，阶码为2位，尾数为6位，阶符和数符各占1位。
计算机中的数据表示 (2) 浮点表示 当阶码的值不固定时，数中小数点的实际位置将根据阶码相对浮动，这就构成数的浮点表示。浮点表示要把机器数分成两部分，一部分表示阶码，另一部分表示尾数，阶码和尾数均有各自的符号位。 例如，二进制数 的浮点表示形式: 2-1× 其中，二进制数-1是阶码， 是尾数。 这里，阶码为2位，尾数为6位，阶符和数符各占1位。 2018年11月7日星期三 计算机应用基础

43 信息编码 信息编码 计算机既能处理数值数据，也可以处理如字符、汉字、图形、图像、声音等各种类型的数据。 前面已经强调：计算机只能识别二进制形式的数，所以要计算机进行处理的任何类型的数据都必须用二进制的形式存储在计算机内。 1) 二--十进制的数字编码 2) 西文字符编码 3) 汉字编码 计算机基础知识

44 信息编码 1) 二--十进制的数字编码（8421码,又称BCD码）
由于人们习惯十进制，而计算机采用二进制，为了便于人机交互，常常用一组四位二进制编码表示一个十进制数字符号，称为二进制编码的十进制数。最常用的是8421码，又称为BCD码。 例如，397的BCD码是 计算机基础知识

45 信息编码 2) 西文字符编码 字符是计算机中使用最多的信息形式之一，是人与计算机进行通信、交互的重要媒介。同样，要计算机识别字符也必须对字符进行二进制编码。字符的编码有各种规定（标准），我国颁布的字符编码标准与国际上较普遍使用的ASCII码基本相同。 计算机基础知识

46 信息编码 西文字符编码 —— ASCII码 ASCII（American Standard Code for Information Interchange，美国信息交换标准代码）采用七位二进制编码d6d5d4d3d2d1d0） ，故可以表示128个字符，其中包括10个十进制数（0～9），52个英文大写和小写字母（A～Z，a～z），32个通用控制字符，34个专用字符。它的排列顺序见教材上表1-3所示，其中d3d2d1d0表示字符所在行， d6d5d4表示字符所在列。 要求能正确查找西文字符的ASCII编码！ 计算机基础知识

47 信息编码 d6d5d4 d3d2d1d0 000 001 010 011 100 101 110 111 0000 NUL DLE SP @ P 、 p 0001 SOH DC1 ! 1 A Q a q 0010 STX DC2 ” 2 B R b r 0011 ETX DC3 # 3 C S c s 0100 EOT DC4 $ 4 D T d t 0101 ENQ NAK % 5 E U e u 0110 ACK SYN & 6 F V f v 0111 BEL ETB ， 7 G W g w 1000 BS CAN ( 8 H X h x 1001 HT EM ) 9 I Y i y 1010 LF SUB * ： J Z j z 1011 VT ESC + ； K [ k { 1100 FF FS ‘ < L \ l | 1101 CR GS - = M ] m } 1110 SO RS . > N ↑ n ~ 1111 SI US / ? O ↓ o DEL 计算机基础知识

48 信息编码 ASCII码的记忆 0~9 A~Z a~z “0”: 480110000 “A”: 651000001
计算其他字符与0、A、a之间的间隔，得出字符的十进制值，再转换为二进制即可。 计算机基础知识

49 信息编码 西文字符编码 —— ASCII码 通常计算机中用一个字节（8位二进制码）来表示一个字符，右边七位对应字符的ASCII码，最左边的一位通常用作奇偶校验，用来发现错误。所谓“奇校验”是指在校验位上设置0或1，以保证一个字节中“1”的个数为奇数（或偶数）。 奇偶校验码是一种最简单的校验码，如果数码在存储、传送过程中，由于某种原因使得字符编码的某一位发生变化（由1变为0或由0变为1），在接收到的字节中，“1”的个数不是原规定的偶（或奇）数，于是就能发现错误。 计算机基础知识

50 信息编码 3) 汉字编码 汉字比西文字符数量要多且复杂，这给计算机的汉字编码带来了一定的困难。汉字是象形文字，在一个汉字处理系统中，输入、内部处理、输出对汉字有不同的编码要求。汉字信息处理系统在处理汉字时要进行一系列的汉字代码转换。汉字编码有四类：汉字输入码、汉字交换码、汉字内码和汉字字型码。 计算机基础知识

51 信息编码 汉字编码 为适应计算机处理汉字信息的需要，我国于1980年发布了《信息处理交换用汉字编码字符集 基本集》GB 。 GB2312将代码表分为94个区，对应第一字节；每个区94个位，对应第二字节，两个字节的值分别为区号值和位号值加32（2OH）,因此也称为区位码。01-09区为符号、数字区，16-87区为汉字区，10-15区、88-94区是有待进一步标准化的空白区。GB2312将收录的汉字分成两级：第一级是常用汉字计 3755个，置于16-55区；第二级汉字是次常用汉字计3008个，置于56-87区。GB2312最多能表示6763个汉字 。 计算机基础知识

52 信息编码 汉字编码 汉字系统对每个汉字规定了输入计算机的代码，即汉字的外部码（也称输入码），键盘输入汉字是输入汉字的外部码。计算机为了识别汉字，要把汉字的外部码转换成汉字的内部码，以便进行处理和存储。为了将汉字以点阵的形式输出，还要将汉字的内部码转换为汉字的字形码，确定一个汉字的点阵。并且，在计算机和其它系统或设备需要信息、数据交流时还必须采用交换码。 计算机基础知识

53 信息编码 (1) 外部码（输入码） 外部码是计算机输入汉字的代码，代表某一个汉字的一组键盘符号。外部码也叫汉字输入码。目前汉字输入编码的方案很多，常见的就有几十种，如汉语拼音码、五笔字型、区位码等。各种输入编码法大致可以分为四类： A、数字编码：国标码、区位码 B、字音编码：全拼、微软拼音、智能拼音 C、字形编码：五笔字型、郑码、太极码 D、音形编码：自然码 计算机基础知识

54 信息编码 (2) 内部码 汉字内部码简称机内码或内码。计算机处理汉字，实际上是处理汉字的代码。当计算机输入外部码时，通常要转成内部码，才能进行存储、运算、传送。 一般用二个字节表示一个汉字的内码。汉字的内部码不能与西文字符编码(ACSII码等)发生冲突，要容易区分汉字与西文字符；尽可能用少的字节表示尽可能多的汉字；与标准交换码兼容。 汉字机内代码的最高位均为“1”。即将GB 中规定的汉字的最高位置“1”，作为汉字的机内码。 计算机基础知识

55 信息编码 (3) 交换码 （国家标准交换码） 当计算机之间或与终端之间进行信息交换时，要求它们之间传送的汉字代码信息完全一致，国家规定了信息交换用的标准汉字交换码“GB312-80信息交换用汉字编码字符集(基本集)”，即国标码。交换码是用于不同的汉字信息系统间进行汉字交换时使用的编码，简称国标码。 国标码共收集了7445个图形字符，其中汉字6763个，符号、数字、拉丁字母、希腊字母等709个。 计算机基础知识

56 每个汉字 用两个字节 的空间存储 汉字国家标准交换码与机内码 区位码、国标码和机内码之间的关系： 国标码=(区位码的十六进制表示)+2020H 机内码=国标码+8080H 编码的转换举例 汉字 区位码 16进制 国标码 机内码 文 E24H 4E44H CEC4H 以汉字“大”为例，“大”字的区位码为2083，将其转换为十六进制表示为1453H，加上2020H得到国标码3473H，再加上8080H得到机内码为B4F3H。 计算机基础知识 56 2018/11/7

57 信息编码 (4) 汉字输出码 又称汉字字形码。为输出汉字，需要对汉字字形经过点阵的数字化后形成一串二进制数。 汉字字形码是表示汉字字形的字模数据，是用在显示或打印汉字时产生字形，包括点阵、矢量等表示方式。 用点阵表示字形时，有多种点阵码。例如，16*16点阵码，每个汉字占32个字节，其中每个字节的一位(Bit)代表一个点，当该位为“0”时，对应的点为“白”，为“1”时，对应的点为“黑”。 还有24*24点阵、32*32点阵、48*48点阵等。 每个24*24点阵汉字占用72字节，每个1占用32字节。 计算机基础知识

58 信息编码 汉字“干”的点阵表示 计算机基础知识

59 例：汉字“次”的16×16点阵字形码 计算机基础知识 59 2018/11/7

60 信息编码 汉字“春”的点阵表示 计算机基础知识

61 信息编码 ⑸ 汉字编码之间的关系 例如，键盘输入一个汉字“计”，并在屏幕上显示，其编码的转换过程如下： ① 键盘输入其“输入码”：ji（拼音输入法）。 ② 通过输入法控制程序，依据“交换码”（国标码 ），把输入码（ji）转换成机内码（ ），并保存在计算机内。 ③ 显示驱动程序根据机内码计算出“计”的字形码所在字库的地址，取出字形码，存入显示内存单元。 ④ 在显示驱动程序的控制下，根据显示内存中的字形码，在屏幕的相应位置显示汉字“计”的字形。 输入码 交换码（国标码） 机内码 字形码 计算机基础知识

62 ⑹ 其他编码 ① UCS编码(通用多八位编码字符集)
① UCS编码 ② Unicode码 ③ GBK码 ④ BIG5编码 ① UCS编码(通用多八位编码字符集) 1993年，也国际标准化组织公布了UCS(Universal Code Set)。整个字符集由(组、面、行、字共4维)组成，每维用一个8位二进制来编码，组（最高位不用，剩下7位），能表示128个组；可容纳字符数128组×256面×256行×256个字位；一个字符就被安排在这个编码空间上。这巨大的空间足以容纳世界上的各种文字，同时符合现代处理系统的体系结构。 计算机基础知识

63 ⑹ 其他编码 ① UCS编码 ② Unicode码 ③ GBK码 ④ BIG5编码 ② Unicode码。 全世界正在使用的各种文字中，经常使用的只是其中的一部分，其数量不足65536（216）个，将他们放在UCS字符集中的最前面第0号组、第0号平面，该平面被称为“基本多文种平面”。在使用UCS编码时每个字需要4个字节表示，这样消耗的空间非常多，但我们可以看到组号、平面号都是0，为了节省存储空间，把基本多文种平面中的所有字符编码的后两个字节组成一个编码集，就形成了Unicode代码。 计算机基础知识

64 信息编码 ⑹ 其他编码 ① UCS编码 ② Unicode码 ③ GBK码 由信息产业部和国家质量技术监督局在2000年联合 发布了 GB 编码标准，是GB 的扩展， 共收录2.7万多个汉字，总编码空间超过150万个码位。 中文Windows 2000/2003全面支持GBK内码，能统一 地表示20902个汉字。 ④ BIG5编码 计算机基础知识

65 计算机中信息的数字化表示（重点） （1）十进制转换成二进制 （2）ASCII码 （3）汉字编码 计算机基础知识

66 第一章 计算机基础知识 1.3 计算机发展及应用 计算机基础知识

67 计算机的产生与发展 计算机的发展阶段 我国电子计算机的发展 计算机的发展趋势 计算机的分类 计算机基础知识

68 计算机的产生 世界上第一台计算机“科洛萨斯”诞生于英国，“科洛萨斯”计算机是1943年3月开始研制的，当时研制“科洛萨斯”计算机的主要目的是破译经德国“洛伦茨”加密机加密过的密码。使用其他手段破译这种密码需要6至8个星期，而使用‘科洛萨斯’计算机则仅需6至8小时。1944年1月10日，“科洛萨斯”计算机开始运行。自它投入使用后，德军大量高级军事机密很快被破译，盟军如虎添翼。

69 计算机的产生 “科洛萨斯”比美国的ENIAC计算机问世早两年多，在二战期间破译了大量德军机密，战争结束后，它被秘密销毁了，故不为人所了解。 尽管第一台电子计算机诞生于英国，但英国没有抓住由计算机引发的技术和产业革命的机遇。相比之下，美国抓住了这一历史机遇，鼓励发展计算机技术和产业，从而崛起了一大批计算机产业巨头，大大促进了美国综合国力的发展。

70 1.3.1 计算机的产生与发展 计算机的发展阶段 主存储器
计算机的产生与发展 计算机的发展阶段 从1946年ENIAC诞生到现在60多年的时间里，电子计算机的发展已经历了四代。这是按照构成电子计算机的基础硬件（基本逻辑元件）来划分的： 电子管 晶体管 中小规模集成电路 (超)大规模集成电路 VLSI 主存储器 磁芯 → 半导体存储器 → 集成电路记忆元件 计算机基础知识

71 史前时代：1623—1895 1623年：德国科学家契克卡德（W. Schickard）制造了人类有史以来第一台机械计算机，这台机器能够进行六位数的加减乘除运算。 计算机基础知识

72 史前时代 1642年：法国科学家B. Pascal发明了著名的帕斯卡机械计算机，首次确立了计算机器的概念。 计算机基础知识

73 史前时代 1674年：莱布尼茨改进了帕斯卡的计算机，使之成为一种能够进行连续运算的机器，并且提出了“二进制”数的概念。 计算机基础知识

74 史前时代 1822年：英国科学家巴贝奇（C.Babbage）制造出了第一台差分机，它可以处理3个不同的5位数，计算精度达到6位小数。
计算机基础知识

75 史前时代 1834年：巴贝奇提出了分析机的概念，他的助手， 英国著名诗人拜伦的独生女阿达.奥古斯塔（Ada Augusta）为分析机编制了人类历史上第一批计算机程序。 计算机基础知识

76 史前时代 1886年：美国人Dorr E. Felt ( ), 制造了第一台用按键操作的计算器。 计算机基础知识

77 史前时代 （H.Hollerith）博士发明“穿孔卡”制表机，并用于人口普查。此后霍列瑞斯成立了制表机公司，该公司就是IBM公司的前身。
计算机基础知识

78 史前时代 1895年： 英国青年工程师弗莱明 J.Fleming通过“爱迪生效应”发明了人类第一只电子管。 计算机基础知识

79 电子管时代：1911—1946 1912年：美国青年发明家德.福雷斯特（L.De Forest）在帕洛阿托小镇首次发现了电子管的放大作用，为电子工业奠定了基础。 1913年：美国麻省理工学院教授万.布什（V.Bush）领导制造了模拟计算机“微分分析仪”。机器采用一系列电机驱动，利用齿轮转动的角度来模拟计算结果。 计算机基础知识

80 电子管时代 1937年：11月，美国AT&T贝尔实验室研究人员斯蒂比兹（G. Stibitz）制造了电磁式数字计算机“Model-K”。
计算机基础知识

81 电子管时代 1943年：10月，绰号为“巨人”的用来破译德军密码的计算机在英国布雷契莱庄园制造成功，此后又制造多台，为第二次世界大战的胜利立下了汗马功劳。 第一台大型的、快速的电子计算机 计算机基础知识

82 计算机诞生的标志！！ 计算机诞生的标志！！ 电子管时代 第一台大型、快速、通用的电子计算机
1946年：2月14日，美国宾西法尼亚大学研制成功ENIAC计算机，包含18 000只电子管，70000多电阻器，10000多只电容器和6000只继电器，占地面积为170m2，重30吨，5000次加法/s，可在3/1000秒时间内完成两个10位数乘法。 计算机诞生的标志！！ 计算机诞生的标志！！ 第一台大型、快速、通用的电子计算机 计算机基础知识

83 晶体管时代：1947—1958 1947年：12月23号，贝尔实验室的肖克利，布拉顿，巴丁创造出了世界上第一只半导体放大器件，他们将这种器件重新命名为“晶体管” 。 注意：这里所说的“晶体管时代”是指新的器件“晶体管”的研究成功，以及开始研究使用新的器件的计算机。这期间的计算机仍然以电子管为主！所以，一般仍称之为第一代的计算机（电子管计算机）。 肖克利 布拉顿 巴丁 计算机基础知识

84 晶体管图示 计算机基础知识

85 晶体管时代 1952年：1月，由计算机之父，冯.诺伊曼（Von Neumann）设计的IAS电子计算机EDVAC问世。这台IAS计算机总共采用了2300个电子管，运算速度却比拥有18000个电子管的“埃尼阿克”提高了10倍。 冯.诺伊曼体系结构 计算机基础知识

86 冯·诺依曼 1944年美国国防部门组织了有莫奇利和埃克脱领导的ENIAC计算机的研究小组，当时在普林斯顿大学工作的现代计算机的奠基者美籍匈牙利数学家冯·诺依曼也参加了研究工作。1946年研究工作获得成功，制成了世界上第一台电子数字计算机ENIAC。

87 冯.诺依曼=天才 语言学家：会7种语言；记忆专家：过目不忘 数学家、计算机学家、物理学家、化学家、经济学家
数学博士(22岁获得)，普林斯顿大学终身教授(不到30岁)，普林斯顿大学、宾夕法尼亚大学、哈佛大学、伊斯坦堡大学、马里兰大学、哥伦比亚大学和慕尼黑高等技术学院等校的荣誉博士 美国国家科学院院士 计算机基础知识

88 晶体管时代 1953年：4月7日，IBM正式对外发布自己的第一台电子计算机 IBM701。 计算机基础知识

89 晶体管时代 1953年：8月，贝尔实验室使用800只晶体管组装了世界上第一台晶体管计算机TRADIC。 计算机基础知识

90 集成电路时代：1959—1970 1959年：2月6日， 来自曾开发出第一台晶体管收音机的TI公司的基尔比（J.Kilby） 向美国专利局申报专利“半导体集成电路”。 7月30日，仙童公司向美国专利局申请专利“半导体集成电路”。 注意：这时还未进入“集成电路计算机时代”！ 计算机基础知识

91 集成电路时代 1964年： 4月7日，在IBM成立50周年之际，由年仅40岁的吉恩.阿姆达尔（G. Amdahl）担任主设计师，历时四年研发的IBM360计算机问世，标志着集成电路计算机的全面登场。 计算机基础知识

92 集成电路时代 1965年：7月18日，从仙童公司辞职的戈登.摩尔，罗伯特.诺伊斯，威廉.肖克利共同创立了Intel公司，从此为计算机的发展和普及做出了不可磨灭的贡献。 1971年：1月，INTEL研制成功微处理器4004，在面积约12平方毫米的芯片上集成了2250个晶体管，运算能力足以超过ENIAC。 计算机基础知识

93 摩尔定律 摩尔定律是由英特尔（Intel）创始人之一戈登·摩尔（Gordon Moore）提出来的。其内容为：当价格不变时，集成电路上可容纳的晶体管数目，约每隔18个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。换言之，每一美元所能买到的电脑性能，将每隔18个月翻两倍以上。这一定律揭示了信息技术进步的速度。（1965年） 计算机基础知识

94 集成电路时代 1975年：7月，比尔.盖茨与好友保罗.艾伦创办微软。
1976年：4月，斯蒂夫.沃兹尼亚克和斯蒂夫.乔布斯共同创立了苹果公司，并推出了自己的第一款计算机：Apple-I。 计算机基础知识

95 PC时代 ：1980— 1981年：8月12日，IBM的唐.埃斯特奇领导的开发团队完成了IBM个人电脑的研发，IBM-PC的诞生掀开了改变世界历史的一页。 计算机基础知识

96 PC时代 1982年：11月，康柏公司推出了便携式PC机Portable。
1983年：1月，苹果公司推出Lisa电脑，这是第一台商品化图形用户界面的PC。 以上文字和图片均来自互联网 ——三百八十年 计算机编年史 计算机基础知识

97 计算机的产生与发展 我国电子计算机的发展 1956年，第一台电子计算机 (1946) 60年代中期，晶体管计算机 (1953)
60年代中期，晶体管计算机 (1953) 70年代，集成电路计算机 (1964) 1983年，银河 1997年，银河III 2010年，天河1号 超大规模集成电路的微型计算机? 计算机基础知识

98 计算机的产生与发展 计算机的发展趋势 巨型化、大型化 微型化 网络化、系统化 人工智能 计算机基础知识

99 计算机的产生与发展 计算机的分类 巨型机：速度最快、能力最强 大型机：多个用户使用终端进行控制 小型机：规模较小，用途较广泛
工作站：介于小型机和微型机之间 微型计算机：个人电脑PC机 网络计算机：访问远程服务器的客户端 体积越来越小，价格越来越低，使用者越来越多！ 终端=显示器+键盘 计算机基础知识

100 巨型机 银河I 银河II 计算机基础知识

101 大型机 IBM 计算机基础知识

102 小型机 曙光第二代 计算机基础知识

103 微型计算机的发展 1971年美国Intel公司研制出了世界上的第一个单片微处理器Intel 4004，它的出现为微型计算机的发展开辟了一条崭新的途径。在其后的30多年中，发展经历了六个时代。 计算机基础知识

104 微型计算机的发展 第一代（1971～1973年）： 4位低档处理器 第二代（1974～1977年）： 8位处理器
第三代（1978～1981年）： 16位处理器 第四代（1982～1992年）： 32位处理器 第五代（1993～1995年）：奔腾处理器 第六代（1995年至今）：加强型奔腾处理器 集成度越来越高，性能越来越强，价格越来越低！ 计算机基础知识

105 微型计算计的发展简况 第一阶段（1971～1973年）是 4 位和 8 位低档微 处理器时代。通常称为第一代，其典型产品是 Intel4004 和Intel8008 微处理器和分别由它们组成的 MCS-4 和 MCS-8 微机。基本特点是采用 PMOS 工艺， 集成度低（￡4000个晶体管 / 片），系统结构和指令 系统都比较简单，主要采用机器语言或简单的汇编语言， 指令数目较少（ 20 多条指令），基本指令周期为 20～50μs ，用于家电和简单的控制场合。

106 微型计算计的发展简况 第二阶段（1974～1977年）是 8 位中高档微处理器 时代。通常称为第二代，其典型产品是 Intel8080 /8085 、Motorola公司的 MC6800 、Zilog 公司的 Z80 等，以及各种 8 位单片机，如Intel 公司的 8048 、 Motorola公司的 MC6801 、Zilog 公司的 Z8等。它们的 特点是采用 NMOS 工艺，集成度提高约4倍，运算速度提 高约10~15倍（基本指令执行时间1～2μs），指令系统 比较完善，具有典型的计算机体系结构和中断、 DMA 等 控制功能。软件方面除了汇编语言外，还有 BASIC 、 FORTRAN等高级语言和相应的解释程序和编译程序。

107 微型计算计的发展简况 第三阶段（1978～1984年）是 16 微处理器时代。 通常称为第三代，其典型产品是 Intel 公司的 8086/8088 、80286，Motorola公司的 M68000 ， Zilog公司的Z8000 等微处理器。其特点是采用 HMOS 工艺，集成度（20000~70000 晶体管 / 片）和运算速 度（基本指令执行时间是 0.5μs）都比第二代提高了 一个数量级。指令系统更加丰富、完善，采用多级中断、 多种寻址方式、段式存储机构、硬件乘除部件，并配置 了软件系统。 计算机基础知识

108 微型计算计的发展简况 第三阶段（1978～1984年）这一时期的著名微机产品有 IBM 公司的个人计算机 PC（Personal Computer）。1981 年推出的 IBM PC 机采用8088 CPU。紧接着 1982 年又推出了扩展型的个人计算机 IBM PC/XT ，它对内存进行了扩充，并增加了一个硬磁盘驱动器。 1984 年 IBM 推出了以 处理器为核心组成的 16 位增强型个人计算机 IBM PC/AT 。由于IBM公司在发展 PC 机时采用了技术开放的策略，使 PC 机风靡世界。

109 微型计算计的发展简况 第四阶段（1985～1992年）是 32 位微处理器时代，又称为第四代。其典型产品是 Intel 公司的 80386/80486 ，Motorola 公司的M68030/68040 等。其特点是采用 HMOS 或 CMOS 工艺，集成度高达 100万晶体管/片，具有32 位地址线和 32 位数据总线。每秒钟可完成 600 万条指令（MIPS，Million Instructions Per Second）。微机的功能已经达到甚至超过超级小型计算机，完全可以胜任多任务、多用户的作业。同期，其他一些微处理器生产厂商（如 AMD 、TEXAS 等）也推出了 80386/80486 系列的芯片。

110 微型计算计的发展简况 第五阶段（1993～1995年）是奔腾处理器时代，其代表产品是Intel公司的Pentiun等微处理器。Pentium微处理器集成了310万个晶体管，主频为66MHz，指令执行速度为110MIPS（Millions of Instruction Per Second）。自从Pentium微处理器推出以来，微处理器无论在集成度、性能上，还是在执行速度上都发生了“日新月异”的变化。

111 微型计算计的发展简况 第六阶段（1995年～现今）是加强型奔腾处理器时代，1995年，Intel公司的Pentiun Pro，含有550万个晶体管，包括3个整数处理单元，能同时执行3条指令，还有一个浮点运算单元，时钟频率可达200MHz。其后，又相继推出了Pentium MMX、Pentium 2、Pentium 3、Pentium 4、Core和core 2等微处理器。这些处理器的集成度、性能、结构、指令系统、主频都得到了进一步提高。Pentium 4的主频超过3G、集成了1000多万个晶体管。

112 微处理器 微处理器（CPU，Central Processing Unit）是微机最主要的器件，它决定微机的档次。
微处理器不断地向更高性能（功能更强、速度更快、能耗更低）发展。 计算机基础知识

113 微处理器 英特尔(Intel) AMD 微处理器的发展趋势 (摩尔定律) Pentium IV(奔腾), Celeron D(赛扬)
酷睿I, 酷睿II AMD Athlon(速龙), Sempron(闪龙 Athlon 四核 4200+ 我国在微处理器设计和生产方面的进展情况 台湾威盛(VIA)的Cyrix系列及其他，性能、兼容性差 中国科学院，龙芯、龙芯2号(64位，500MHz)，不支持Windows，未产业化，没有得到广泛测试和使用 微处理器的发展趋势 (摩尔定律) 64位 多核 双CPU、多CPU 计算机基础知识

114 计算机的特点及应用领域 计算机的特点 计算机的应用 计算机基础知识

115 计算机的特点 计算机的特点 自动控制 运算速度快 精确度高 具有记忆能力和逻辑判断能力 支持人机交互 通用性强 计算机基础知识

116 计算机的应用 计算机的应用 科学计算 数据处理 过程控制 计算机辅助系统 人工智能 电子商务 计算机基础知识

117 第１讲 结束语 1、计算机的发展及发展趋势 2、区别计算机分代与微型计算机的分代 3、计算机的发展趋势 ① 大型化、巨型化 ② 微型化
第１讲　结束语 1、计算机的发展及发展趋势 2、区别计算机分代与微型计算机的分代 3、计算机的发展趋势 ① 大型化、巨型化 ② 微型化 ③ 网络化、系统化 ④ 人工智能 4、计算机的分类 ① 巨型机 ②大型机 ③小型机 ④工作站 ⑤微型计算机 ⑥网络计算机

118 第１讲 结束语 5、计算机的特点 ① 自动控制 ② 运算速度快 ③ 精确度高 ④ 具有记忆能力和逻辑判断能力 ⑤ 支持人机交互
第１讲　结束语 5、计算机的特点 ① 自动控制 ② 运算速度快 ③ 精确度高 ④ 具有记忆能力和逻辑判断能力 ⑤ 支持人机交互 6、计算机的应用 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 电子商务