第 1 章 认识和了解计算机

1. 第1章 认识和了解计算机 浙江工业大学软件学院 国家示范性软件职业技术学院 教师：张美玉 电话：13305716533，85290668，13588210019 Email:zmy@zjut.edu.cn

2. 课程内容 课程目标 参考资料 计算溯源 现代计算机的发展 计算机的分类 计算机是如何工作的 数制和码制 本章内容

3. 电子计算机（electronic computer）俗称电脑，是20世纪科学技术的卓越成就之一。计算机科学技术及其应用技术的高速发展，在世界范围内形成了一场信息革命。计算机的发展扩展了计算机的应用领域，而计算机的应用反过来又促进了计算机的发展。 本章内容－序言 通过本章的学习，使读者了解计算机的概念、发展、特点、应用领域、计算机中信息的表示。

4. 了解计算机的基本概念、计算机的基本工作原理了解计算机的基本概念、计算机的基本工作原理 掌握Windows XP操作系统的操作使用 掌握Office XP办公处理软件，达到字处理、电子表格、演示文稿软件操作使用初级水平。 了解Internet的基本知识，能够使用浏览器冲浪、能够申请和收发电子邮件。 课程目标

5. 《中文Office Xp案例教学》，中国铁道出版社，沈大林等，2004 《计算机基础及应用教程》，机械工业出版社，黄燕等，2002 中文Office XP三合一教程. 北京希望电子出版社.田岳, 甘露. 2002 参考资料

6. 1.1 计算溯源 • 中国人发明的算筹是世界上最早的计算工具 • 唐朝末期，中国发明算盘——世界上最早的数字计算机

7. 1.1 计算溯源 1642年，帕斯卡加法器； 1673年，德国数学家莱布尼兹 计算机，二进制运算法则； 1822年，巴贝奇 差分机

8. 1944年，美国人艾肯•霍华德才制造成功Mark I 计算机，使巴贝奇的梦想变成现实，国际计算机界称巴贝奇为“计算机之父”。 计算机追溯（续）

9. Intel 386SL Intel pentium IBM PC机 手提电脑

10. 现代计算机是一种能存储程序和数据、自动执行程序、快速而高效地完成各种数字化信息处理的电子设备，其通用的称呼是“电子计算机”。计算机有着严密的数学理论基础和紧密的体系结构，由于它能模拟人类的高级思维，因此也被称为“电脑”。现代计算机是一种能存储程序和数据、自动执行程序、快速而高效地完成各种数字化信息处理的电子设备，其通用的称呼是“电子计算机”。计算机有着严密的数学理论基础和紧密的体系结构，由于它能模拟人类的高级思维，因此也被称为“电脑”。 1.2 现代计算机发展

11. 1946年，在美国宾夕法尼亚大学，由John W.Mauchly博士和它的研究生J.Presper Eckert 领导的研制小组为精确测算炮弹的弹道特性而制成了ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Calculator)计算机，这是世界上第一台真正能自动运行的电子数字计算机。它占地面积约170m2 ,使用了18800只电子管，耗电量极大,其功能还比不上现在的一只掌上可编程计算器。但它毕竟是世界上第一台可以实际使用的电子计算机，为电子计算机的发展奠定了技术基础。它的问世，标志着电子计算机时代的到来。 1.2 现代计算机发展

12. 1.2 现代计算机的发展 自从第一台电子计算机诞生以来，它发展之迅速，普及之广泛，对整个社会和科学技术影响之深远，远非其他任何学科所能比拟。时至今日，计算机已经成为人们生产劳动和日常生活中必备的重要工具。 电子器件的发展推动了电子电路的发展，为研制计算机奠定了物质技术基础。可以说电子元器件的发展是推动计算机发展的主要动力，所以计算机界常以电子器件作为计算机发展年代划分的依据。此外，在计算机发展的各个阶段，所配置的软件和使用的方式也有不同的特点，成为划分代的标志之一。

13. 第一代计算机（1946年～1957年） 第一代计算机的逻辑元件是电子管，主存储器先采用延迟线，后采用磁鼓磁芯，外存储器使用磁带，并用机器语言和汇编语言编写程序。 1.2 现代计算机的发展 • 这一阶段计算机的主要特点是体积大、运算速度低、成本高、可靠性差、内存容量小。主要用于科学计算，从事军事和科学研究方面的工作。

14. 第一代计算机

15. 第二代计算机（1958年～1964年） 第二代计算机是晶体管计算机时代，这一代计算机使用的主要逻辑元件是晶体管。晶体管较之电子管有体积小、耗电低、可靠性高、功能强、价格低等优点。主存储器采用磁芯，外存储器使用磁带和磁盘。并开始使用管理程序，后期使用操作系统并出现了一批高级程序设计语言。 1.2 现代计算机的发展 • 这个时期计算机的应用扩展到数据处理、自动控制等方面。运行速度已提高到每秒几十万次，体积大大减小，可靠性和内存容量也有较大的提高。

16. 1.2 现代计算机的发展 第三代计算机（1965年～1970年） 第三代计算机逻辑元件采用小规模或中小规模集成电路来代替晶体管，这种器件把几十个或几百个分立的电子元件集中做在一块几平方毫米的硅片上（一般称为集成电路芯片），使计算机的体积和耗电大大减小，运算速度却大大提高，每秒钟可以执行几十万次到几百万次的加法运算，性能和稳定性进一步提高。 在这个时期，系统软件有了很大发展，出现了分时操作系统，在程序设计方法上采用结构化程序设计，为研制更加复杂的软件提供了技术上的保证。在应用方面，已被广泛地应用到科学计算、数据处理、事务管理和工业控制等领域。

17. 1.2 现代计算机的发展 第四代计算机（1970年至今） 第四计算机最为显著的特征就是使用了大规模和超大规模集成电路。大规模集成电路（Large Scale Integration，简记为LSI）每个芯片上的元件数为1000~10000个；而超大规模集成电路(Very Large Scale Integration，简记为VLSI)每个芯片上则可以集成10000个以上的元件。此外，使用了大容量的半导体存储器作为内存储器；在体系结构方面进一步发展了并行处理、多机系统、分布式计算机系统和计算机网络系统；在软件方面推出了数据库系统、分布式计算机系统以及软件工程标准等。 速度可达到每秒上千万次到万亿次，存储容量和可靠性有了很大提高，功能更加完备，价格越来越低。开始向巨型机和微型机两个方面发展，计算机逐渐进入了办公室、学校和普通家庭。

19. 1.2 现代计算机的发展 第五代计算机 目前使用的计算机都属于第四代计算机，第五代计算机尚处在研制之中，而且进展比较缓慢。第五代计算机的研究目标是试图打破计算机现有的体系，即以二进制数和存储程序控制为基础的结构，使得计算机能够具有像人那样的思维、推理和判断能力。也就是说，第五代计算机的主要特征是人工智能，它具有一些人类智能的属性，例如自然语言理解能力、模式识别能力和推理判断能力。 第五代计算机由于采用一系列的高新技术，所以这一代计算机已经很难再以器件来作为划分年代的依据了。大体上说，第五代计算机是采用更大规模集成电路、非冯.若依曼体系结构、人工神经网络的智能计算机系统。 现代计算机的发展正朝着巨型化、微型化的方向发展，计算机的传输和应用正朝着网络化、智能化的方向发展，并越来越广泛地应用于我们的工作、生活和学习中，对社会生活起到不可估量的影响。

20. 有多种分类方法 按用途分类 按照计算机的用途及使用的范围可分为通用计算机(General Purpose Computer) 和专用计算机(Special Purpose Computer)两类。 (1) 通用计算机。该类计算机具有广泛的用途和使用范围，可以用于科学计算、数据处理和过程控制等。 (2) 专用计算机。该类计算机适用于某一特殊的应用领域，如智能仪表、生产过程控制、军事装备的自动控制等。 1.3 计算机的分类

21. 从实际应用出发、结合计算能力分类： 桌面式与便携式个人计算机 个人计算机（Personal Computer PC），尤其是便携式PC机的销售量每年都在增加，它们通常包括键盘和指点设备、显示器、打印机、硬盘、软盘驱动器（随着USB可启动移动存储设备的普及，软盘驱动器的作用越来越小）、CD-ROM/DVD-ROM、麦克风和音箱等设备。 1.3 计算机的分类

22. 可佩戴式个人计算机 可佩戴式（或称为可穿戴式）计算机是为移动工作人员设计的，可佩戴在头上、腰中、腕上，以把他们的双手解放出来做其它事情。有人预言可佩戴式计算机会不断增加。 1.3 计算机的分类

23. 手持式计算机 手持式计算机是移动计算技术的一种产品。移动计算的目标是使得用户无论身在何处，都具有与在办公室一样的工作能力。手持式计算机不同的物理形状和大小决定了它拥有不同的功能。掌上型PC、PDA、web电话等都是手持计算机的一部分。 1.3 计算机的分类

24. 工作站 工作站被一些人称为“加速马力”的PC机，工作站使用大型、彩色、高分辨率显示器，拥有高精度的定位标尺，键盘上也有许多特殊的功能键。工作站大多是工程技术人员用于设计、科研工作，或设计人员用于创建电影的特殊效果等。 1.3 计算机的分类

25. 瘦客户机 瘦客户机是组织内部网络中与服务器相连的一种计算机，类似PC，但有很多不同，如处理器和内存较小、没有硬盘等，其所需的软件和数据都在服务器上，维护成本很低，但对服务器要求高。 1.3 计算机的分类

26. 服务器 服务器在计算机网络中为客户机执行各种功能，包括数据与应用软件的存储，网络中的用户共享服务器的处理能力和计算资源。服务器可以是从PC机到超级计算机中的任何一种。 1.3 计算机的分类

27. 超级计算机 超级计算机是指能够进行大规模、超速运算的计算机。超级计算机在宇航、医疗、纳米技术、生物技术等诸多领域广泛应用。 1.3 计算机的分类

28. 1.4.1 计算机的系统组成 1.4.2 二进制 计算机语言 1.4.3 程序、编程 、软件 1.4 计算机是如何工作的？

29. 1.4.1 计算机系统

30. 二进制使用数字0、1来表示数值，且采用“逢二进一”的进位计数制。二进制数中处于不同位置上的数字代表不同的值。每一个数字的权由2的幂次决定，二进制数的基数为2。二进制数也具有以下与十进制数相类似的3个特点：二进制使用数字0、1来表示数值，且采用“逢二进一”的进位计数制。二进制数中处于不同位置上的数字代表不同的值。每一个数字的权由2的幂次决定，二进制数的基数为2。二进制数也具有以下与十进制数相类似的3个特点： 数值的总个数等于基数，即二进制数仅使用0和1两个数字。 最大的数字比基数小1,即二进制中最大的数字为1，最小的数字为0。 每个数字都要乘以基数的幂次，该幂次由每个数字所在的位置决定。例如，二进制数(1101.1011)2可表示为 (1101.1011)2= 1×23 + 1×22 + 0×21 + 1×20 + 1×2-1 + 0×2-2 + 1×2-3+ 1×2-4 1.4.2 二进制与计算机语言

31. 二进制的表示方式是“逢二进一”，即每位计数满2时向高位进1,对于二进制数，小数点向右移一位，数就扩大2倍，反之，小数点左移一位，数就缩小2倍。例如：二进制的表示方式是“逢二进一”，即每位计数满2时向高位进1,对于二进制数，小数点向右移一位，数就扩大2倍，反之，小数点左移一位，数就缩小2倍。例如： 1101.1011=110.11011×10 1011.011=10110.11×1/10 注意：式中等号右边的10是二进制数，等于十进制数的2，而不是十进制数的10。 这个性质与十进制类似，只不过在十进制中，小数点右移一位，数就扩大10倍；反之小数点左移一位，数就缩小10倍。 1.4.2 二进制与计算机语言

33. 二进制的加法和乘法运算规则如下： 加法运算规则： 0＋0＝0 1＋0＝1 0＋1＝1 1＋1＝10 乘法运算规则： 0×0＝0 1×0＝0 0×1＝0 1×1＝1 1.4.2 二进制与计算机语言

35. 1 0 1 1 0 22 + + 0 1 1 0 1 13 35 1 1 2 1 2 0 0 2 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 二进制的运算

36. 机器语言是第一代编程语言 第二代编程语言是汇编语言（Assembler language，ASM），采用助记符来表示每一条机器指令，是一种符号化了的机器语言，20世纪50年代就开始使用，它更接近机器语言而不是人的自然语言。 第三代 “高级语言”。 BASIC（适合初学者应用）、FOPTRAN（用于数据计算）、COBOL（用于商业管理）、PASCAL（用于教学）、C（用于编写系统软件）、Ada（用于编写大型软件）、LISP（用于人工智能）等。各种语言有各自的优势和主要的应用领域，人们可根据不同领域的需要选用不同的语言。 1.4.2 二进制与计算机语言

37. 指令（Instruction）：计算机所能识别并能执行某种操作的命令称为指令指令（Instruction）：计算机所能识别并能执行某种操作的命令称为指令 程序（Program）：是人们为完成某项特定任务而编写的、按一定次序排列和执行的命令和数据的集合。编制程序的工作通常简称为编程。 软件（Software）：是各种程序及其文档的总称。计算机软件由系统软件和应用软件组成 1.4.3 程序 编程 软件

40. 按进位的原则进行计数称为进位计数制，简称数制。在日常生活中最常用的数制是十进制。此外，也使用许多非十进制的计数方法。例如计时采用60进制，即60秒为1分，60分为1小时；1星期有7天，是7进制；1年有12个月，是12进制。由于在计算机中是使用电子器件的不同状态来表示数的，而电信号一般只有两种状态，如导通与截止，通路与断路等。因此在计算机采用的是二进制。由于二进数书写起来不方便，因此常常根据需要使用八进制和十六进制数。按进位的原则进行计数称为进位计数制，简称数制。在日常生活中最常用的数制是十进制。此外，也使用许多非十进制的计数方法。例如计时采用60进制，即60秒为1分，60分为1小时；1星期有7天，是7进制；1年有12个月，是12进制。由于在计算机中是使用电子器件的不同状态来表示数的，而电信号一般只有两种状态，如导通与截止，通路与断路等。因此在计算机采用的是二进制。由于二进数书写起来不方便，因此常常根据需要使用八进制和十六进制数。 1.5 数制和码制

41. 数制 十进制数 1. 十进制数用十个数来表示：0，1，2，3，4，5，6，7，8，9; 2. 逢十进一； 3. 相同数字所在位置不同，表示的数值不同。 十进制的基数是10，各位的权值数部分从右至左分别是100,101,102,…,例如，数值76543.82用公式表示为： 7×104+6 ×103+5 ×102+4 ×101+3×100+8×10-1+2×10-2

42. 数制 事实上，无论哪一种数制，其计数和运算都具有共同的规律与特点。采用位权表示的数制具有以下3个特点： (1)数字的总个数等于基数。如十进制数使用10个数字（0-9）。 (2)最大的数字比基数小1。如十进制中最大的数字为9 (3)每个数字都要乘以基数的幂次，该幂次由每个数字所在的位置决定。

43. 数制 对任何一种进位计数制表示的数都可以写出按其权展开的多项式之和，任意一个r进制数N可表示为：

45. 数制 八进制数 八进制使用数字0、1、2、3、4、5、6、7来表示数值，且采用“逢八进一”的进位计数制。八进制数中处于不同位置上的数值代表不同的值。每一个数字的权由8的幂次决定，八进制数的基数为8。例如，八进制数( 6320.127 )8可表示为：( 6320.127 )8=6×83+3×82+2×81+0×80 +1×8-1+2×8-2+7×8-3

46. 数制 十六进制数 十六进制数使用数字0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F来表示数值，其中A、B、C、D、E、F分别表示数字10、11、12、13、14、15。十六进制数的计数方法为“逢十六进一”十六进制数中处于不同位置上的数值代表不同的值。每一个数字的权由16的幂次决定，十六进制数的基数为16。 例如十六进制数的（37B5）16可表示为： ( 37B5 )16=3×163+7×162+11×161+5×160

47. 十进制 二进制 八进制 十六进制 基数 10 2 8 16 数字符号 0~9 0、1 0~7 0~9、A、B、C、D、E、F 数制 常用数制的基数和数字符号

48. 数制间的转换 将数由一种数制转换为另一种数制称为数制之间的转换。由于日常生活中通常使用的是十进制数，而计算机中使用的是二进制数，所以，在使用计算机时必须将输入的十进制数转换成计算机所能接受的二进制数，计算机在运行结束后，再将二进制数转换为人们所习惯的十进制数输出，不过，这两个转换过程完全由计算机系统自行完成而不需要人的参与。而在计算机中引入八进制和十六进制的目的是为了书写和表示上的方便，在计算机内部信息的存储和处理仍然采用二进制数。

49. 1. 十进制数转换为非十进制数 将十进制数转换为非十进制数分为整数和小数两部分进行转换： (1)十进制整数转换为非十进制整数 将十进制整数转换为非十进制整数采用“除基取余法”，即将十进进制数逐次除以需转换为数制的基数，直到商为0为止，然后将所得的余数由下而上排列即可。

50. 换算方法： 1、除二 2、取余 3、倒序