计算机基础知识 教案.doc

第一部分 计算机基础知识 第一节? 计算机的起源 计算工具的发展： 远在古代，人们为了记数和计算发明了算筹、算盘，并不断地追求更好的计算工具。 一、计算机产生的基础 （1）技术基础 1621年，英国人威廉·奥特瑞发明了计算尺。 法国数学家布莱斯·帕斯卡于 1642 年发明了机械计算器。 机械计算器用纯粹机械代替了人的思考和记录，标志着人类已开始向自动计算工具领域迈进。 1822年英国人查尔斯设计了差分机和分析机。设计的理论非常的超前，类似于百年后的电子计算机。 机械计算机在程序自动控制、系统结构、输入输出和存贮等方面为现代计算机的产生奠定了技术基础。 制造电子计算机的关键性技术是采用电子元件代替机电式计算机中的继电元件和机械设备。 进入20世纪，电子技术有了飞速的进展，1906年，美国人弗斯特发明了电子管。电子三极管控制电流的开关速度，比电磁继电器快１万倍，而且可靠性高得多。可以用电子管取代继电器制作计算机。后来，把一对三极管用电路连接起来，制成电子触发器，为电子计算机的产生作了进一步的技术准备。 （2）理论基础 现代科学的发展，特别是数学的发展，为电子计算机的产生提供了理论基础。 1854年，英国逻辑学家、数学家乔治·布尔就设计了一套符号，表示逻辑理论中的基本概念，并规定了运算法则，把形式逻辑归结成一种代数运算，从而建立了逻辑代数。 应用逻辑代数可以从理论上具体解决具有两种电状态 的电子管作为计算机的逻辑元件问题。提前差不多一个世纪为现代二进制计算机铺平了道路。 1936年，英国数学家图林发表了论文《理想计算机》，给出了现代电子数字计算机的数学模型，从理论上论证了通用计算机产生的可能性。 1938年，现代信息论的著名创始人香侬(美国)在发表的论文中，首次用布尔代数进行开关电路分析，并证明布尔代数的逻辑运算可以通过继电器电路来实现。 二、第一台真正意义上的数字电子计算机（ENIAC） 1946年2月14日交付使用，运算速度：5000次加法/秒，体重28吨，占地170m2，使用了18800只电子管和1500个继电器，功率150KW。 三、计算机发展的几个阶段 第一代：（1946 — 1956）电子管，5千 — 4万（次/秒）。 ??? 电子管的缺点：体积大；耗能高、散热量大。 第二代：（1957 — 1964）晶体管，几十万 — 百万（次/秒）。 ??? 晶体管的优点：体积小；耗能低；性能稳定。 第三代：（1965 — 1970）集成电路，百万 — 几百万（次/秒）。 ??? 将电脑浓缩在一颗芯片上。 第四代：（1971 — 至今）大规模、超大规模集成电路，几百万 — 几亿（次/秒）。 ??? 摩尔定律：每18个月芯片能力增长一倍（计算机第一定律）。 四、计算机的商用化 Lyons公司参与部分投资，威尔克斯参考冯·诺依曼理论研制EDSAC，第一台程序存储式计算机于1949年交付使用，进入社会用于商业管理，开启办公自动化理念。 第二节? 计算机中数的表示方法 一、进位计数制 数制是人们为了处理数字所做的一种进位规定。 人们日常习惯使用十进制数，实际上也经常使用其它进制 数。如60秒为１分，60分为１小时；两只鞋为一双；中国 旧制秤16两为１斤等。 计算机中应用的逻辑电子器件具有通、断两种稳定状态， 与二进制数的１、０对应。因而在计算机中利用一系列的 0、1来表示数字、图形、符号、语音等信息，这种二进制 组合称为二进制编码。计算机识别处理代表信息的二进制 编码，相对来说就很容易了。 计算机中常用进位计数制的数码 数 制????? 数 码 二进制???? 0 1 八进制???? 0 1 2 3 4 5 6 7 十进制???? 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 十六进制?? 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F 基数：数码的个数 进位计数制：“逢基数进位”的计数制，称为进位计数制。 二、不同进制数的转换 助记符：B 代表二进制数? O 代表八进制数? D 代表十进制数? H 代表十六进制数 1、r 进制转化成十进制 方法：按位权展开，计算多项式之和。 2、十进制转化成 r 进制 整数部分：除以 r取余数，直到商为0，余数从下到上排列。 小数部分：乘以 r取整数，直到纯小数部分为0或达到一定精度，整数从上到下排列。 说明：十进制小数转化成 r 进制小数时，多数数无法使纯小数部分为零，只能根据要求某一精度。 3、二进制数与八进制数的转换 三位二进制数，最小值为0，最大值为7，即： ? 000 —— 0??? 001 —— 1??? 100 —— 4??? 010 —— 2 ? 101 —— 5??? 1