大学计算机基础课件完整版演示文稿

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2.1 计算机所使用的数制
2.1.2 二进制的运算 二进制的算术运算
加：
0+0=0
0+1=1
1+0=1 1+1=10
减： 0-0=0 0-1=1
1-0=1 1-1=0
乘：
0×0=0 0×1=0 1×0=0 1×1=1
本位为0， 向高位进位1
本位为1， 向高位借1当2
除：
0÷0=0 0÷1=0
按计算机规模分类
巨型机 大型机 小型机 微型机 工作站 服务器 嵌入式计算机
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1.1 计算机基础知识
1.1.4 计算机的特点及应用领域
计算机是一种能按照事先存储的程序，自动、高速 地进行大量数值计算和各种信息处理的现代化智能电子 设备。
运算速度快
计
计算精度高
算 机
存储容量大
特
具有逻辑判断能力
数据流
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1.2 计算机系统构成
1.2.2 计算机软件系统
系统软件位于计算机系统最靠近 硬件的一层，其他软件一般都通过系 统软件发挥作用，系统软件主要包括：
(1) 操作系统。 (2) 语言处理程序。 (3) 监控管理程序、调试程序、 故障检查和诊断程序等。
应用软件
其它系统软 件
操作系统
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1.1 计算机基础知识 1.1.1 计算机发展历史上的重要人物和 思想
人类从远古时代就产生了计算的需要。钟表业， 特别是齿轮传动装置技术的发展，诞生了最早的机械 式计算机。
下面介绍几位在电子计算机诞生前后对计算机发展有 过突出贡献的几位早期历史人物。
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1.1 计算机基础知识
1÷0(无意义) 1÷1=1
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2.1 计算机所使用的数制
二进制的逻辑运算
0表示“假、否”，1表示“真、是”
与AND：
0∧0=0 0∧1=0 1∧0=0 1∧1=1
或OR：
0∨0=0 0∨1=1 1∨0=1
1∨1=1
非(取反)： 0=1 1=0
∧表示串联， ∨表示并联
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2009年，我国成功研制出每秒1206万亿次的“天河一号”超级 计算机，成为继美国之后世界上第二个能够研制千万亿次计算机的 国家。
美洲豹(美国)
走鹃(美国)
海妖(美国)
尤金(欧洲)
2009年全球超级计算机排行榜
天河一号(中国)
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1.1 计算机基础知识 ② 微型化
计算机不再是单一的计算机器，而是个人的信息机器。
二进制 0 1 10 11
100 101 110 111 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111 10000
八进制 0 1 2 3 4 5 6 7 10 11 12 13 14 15 16 17 20
十六进制 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F 10
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1.1 计算机基础知识
德国数学家莱布尼茨：在1673年发明了机械式乘除 法器。基本原理继承于帕斯卡的加法机，也是由一系 列齿轮组成，但它能够连续重复地做加减法，从而实 现了乘除运算。据记载，莱布尼兹曾把自己的乘法机 复制品送给康熙皇帝。
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1.1 计算机基础知识
硬件
应用软件是指用户为解决各种实际问题而编写的程序。应用 软件可分为两类：一类是针对某个应用领域的具体问题开发的程 序；第二类是一些大型专业软件公司开发的通用型应用软件。
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1.3 信息技术基础知识
1.3.1 信息技术概念
信息、材料、能源是组成社会物质文明的三大要素。 信息是一种知识，是接受者事先不知道不了解的知 识。数据是信息的载体。数值、文字、语言、图形、图 像等都是不同形式的数据。
0.6875
×2
1 ………1.3750 ×2
0 ………0.7500 ×2
1 ………1.5000
×2 1 ………1.0000
结果为：0.1011
(75.6875)10=(1001011.1011)2
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2.1 计算机所使用的数制
十进制整数 八进制整数 十进制整数
十六进制整数
8 75 3 89 1 81 1
点
按照程序自动运行
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1.1 计算机基础知识
科学计算
计
数据处理
算 机
过程与实时控制
应
人工智能
用
计算机辅助设计与制造
领
远程通信与网络应用
域 多媒体与虚拟现实
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微机的发展(1975-1995)
• 1975年第一台个人电脑问世。
• 1981年第一台IBM-PC问世。
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2.1 计算机所使用的数制
2.1.1 数制的概念
常用数制 数字符号
基数
十进制 0～9 10
二进制 0，1
2
八进制 0～7
8
十六进制 0～9,A,B,C,D,E,F
16
基数：R进制的基数=R
位权：是一个与数字位置有关的常数，位权=Rn
其中n取值：以小数点为界，向左 0，1，2，3……， 向右-1，-2，-3……
• 2006年，Windows Vista 32位/64位操作系统发布。 • 2009年， Windows7操作系统发布。
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1.1 计算机基础知识
1.1.5 计算机发展趋势
计算机正向巨型化、微型化、网络化和智能化方向发展。
① 巨型化
存储容量大、运算速度达每秒百万亿、千万亿次的巨型机是衡量一个 国家科技实力的指标之一。
可在纸带上左右移动的读写头， 可无限延伸的纸带。用于
用于读写数据(输入输出设备)
存储程序和数据（存储器）
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1.1 计算机基础知识
美籍匈牙利数学家 冯诺依曼
(计算机鼻祖)
• 计算机应由运算器、控制器、存储器、 输入设备和输出设备五大部件组成；
• 应采用二进制简化机器的电路设计；
• 采用“存储程序”技术,以便计算机能保存和 自动依次执行指令。
英国数学家巴贝奇：1822年，在历经10年努力 终于发明了“差分机”。它有3个齿轮式寄存器，可 以保存3个5位数字，计算精度可以达到6位小数。
巴贝奇试图发明功能更好的通用计算机 ——分析机，但最终失败。
英国女数学家爱达 (1815-1852)：巴贝奇 的合作伙伴。她用穿孔卡片设计了世界上 “第一件计算机程序”。她还建议分析机用 二进制存储。预言分析机能唱歌、绘画。
例：(275.8)10=2×102＋7×101＋5×100＋8×10-1
(1011.1)2 = 1×23 + 0×22 + 1×21 + 1×20 + 1×2-1
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2.1 计算机所使用的数制
常用数制的对应关系
十进制 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
• 1985年386；1989年486；1993年奔腾出现。CPU进入 32位时代。
• 1989年多媒体声卡问世。
• 1995年个人电脑出现CD-ROM光驱。
• 1995年Win 95问世，操作系统进入Windows 时代。 多媒体和图形界面的出现使电脑真正进入家庭。
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微机的发展(1995- )
重30吨，占地167m2，耗电150千瓦 主要元件为电子管、继电器，可保 存80个字节，每秒钟做5000次加减 法或400次乘法运算。
致命缺陷：没有存储程序。
电子数字积分计算机
Electronic Numerical Integrator And Calculator
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1.1 计算机基础知识
大学计算机基础课件完整版演 示文稿
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第一章 计算机及信息技术概述
本章主要介绍计算机的发展史和特点、类型及 应用，以及计算机的未来发展趋势；计算机系统的 硬件和软件系统构成；最后介绍信息技术的基本概 念。
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1.1 计算机基础知识
这是一幅很著名的人类进化幽默图
20世纪以来人类最重大的科技发明当数电 子数字计算机，计算机改变了人们传统的工 作和生活方式。
第四代计算机
▪ 1971年至今 ▪ 以大规模/超大集成电路为主要元件 ▪ 巨型机、大型机、小型机、微型机以及便携机
采用集成 电路的第 一台电子 计算机 IBM360型
未来的第五代计算机是智能计算机
电子技术的发展促进了电子计算机的更新换代。
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1.1 计算机基础知识
1.1.3 计算机类型
2.1 计算机所使用的数制
由一种数制转换成另一种数制
十进制数
①
②
二、八、十六进制的转换
③
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2.1 计算机所使用的数制
2.1.3 二进制和其它进制的转 换
十进制 二进制、八进制、十六进制
十进制转二进制：整数部分除以2取余，直至商为0； 小数部分乘以2取整，直至小数部分为0或达到所需精 度为止。
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1.2 计算机系统构成
中央处理器
硬件
存储器
运算器 控制器 内存 外存
计算机系统
输入/输出设备
软件
系统软件 应用软件
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1.2 计算机系统构成
1.2.1 计算机硬件系 计算机由统运算器、控制器、存储器、输入设备、
输出设备五大部分组成。
冯•诺依曼计算机结构
控制信号流
法 国 物 理 学 家 帕 斯 卡 (1623-1662) ： 在 1642 年 发 明 了 第 一 台 机 械 式 加 法 机 。 该 机 由 齿轮组成，靠发条驱动，用专用的铁笔来拨 动转轮以输入数字。
当时，19岁的帕斯卡为了帮 助父亲计算税款，开始研究机械 计算装置，最后制成了手摇驱动 的齿轮进位式计算器，可完成六 位数字的加减法。
英国诗人拜伦的女儿
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1.1 计算机基础知识
图灵机：这个在当时看来是纸上谈兵的简单
机器，隐含了现代计算机中“存储程序”的
基本思想。半个世纪以来，数学家们提出的
各种各样的计算模型都被证明是和图灵机等
价的。
英国科学家阿兰图灵
控制器（含运算功能）
(理论计算机的奠基人
1912-1954)
姚期智：2000年 首位获奖图灵奖 的华裔学者
第一代计算机
▪ 1946－1958年 ▪ 以电子管为主要元件 ▪ 代表机型：ENIAC
第二代计算机
▪ 1958－1964年 ▪ 以晶体管为主要元件
采用晶体管的第二代 电子计算机IBM7090型
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1.1 计算机基础知识
第三代计算机
▪ 1964－1971年
▪ 以集成电路为主要元件
十进制转八进制：方法同上。整数部分除以8， 小数部分乘以8。
十进制转十六进制：方法同上。整数部分除以16， 小数部分乘以16。
第31页，共192页。Fra bibliotek2.1 计算机所使用的数制
十进制整数 二进制整数
2 75
1
2 37
1
2 18 0 29 1 24 0
22 0
211 0
结果为：1001011
十进制小数 二进制小数
信息≠数据
现代信息技术：
计算机技术＋微电子技术＋通信技术
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第二章 计算机信息基础
计算机加工处理的对象是数据。除了数学 上的数值以外，象字符、汉字、符号、声音、 图形、图像等在进行数字编码后都可称之为数 据。不同类型的数据在计算机内部有着不同的 存储和处理方式。
本章主要介绍计算机中采用的二进制及其运 算规则，二进制与其它进制之间的转换；计算机 中度量信息的数据单位；不同类型的数据采用的 信息编码等。
七十多年来，现代计算机基本结构仍然是 “冯·诺依曼计算机”。
冯·诺依曼： “如果不考虑巴贝奇、爱达和其他人早先提出的 有关思想，计算机基本概念只能属于阿兰·图灵”
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1.1 计算机基础知识
1.1.2 电子计算机发展历 程
1946年由美国宾夕法尼亚大学研制 出世界上第一台电子数字计算机， 取名ENIAC。由此 诞生了“第一个电子的大脑”
• 1995年以来，Intel的CPU频率（2000年P4，2GHz； 2004年P4，3.8GHz）。
• 2001年Windows XP，集成大量应用程序，例如IE、 Media Player、图像浏览等。
• 2005年4月，64位Windows XP操作系统问世。 • 2005年4月，CPU进入双核和多核时代。
0
结果为：113
16 75 B 16 4 4
③ 网络化
通过计算机网络可共享远程资源， 实现通信和合作。
④ 智能化
智能计算机将是一种具有类似于人的思维能力， 能听会说，能想会做，能代替人的体力劳动以及脑力 劳动的智能机器人。
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1.1 计算机基础知识
Deepblue
Garry Kasparov
1996年2月10日，卡斯帕罗夫战胜“深蓝” 1997年5月12日，卡斯帕罗夫负于“更深的蓝”