计算机基础知识教案Word文档格式.docx
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这种计算机除了具备现代计算机的功能之外，还要具有在某种程度上模仿人的推理、联想、学习等思维功能，并具有声音识别、图像识别能力。
3．计算机的特点和分类
计算机的主要特点
运算速度快——每秒几百亿次几千亿次
计算精度高——可使用足够多的二进制位数来获得所要求的数据精度
具有逻辑判断能力——这是区别于其它任何机器的一个特点
存储容量大——提供大容量的存储器来存储程序和数据
自动化程度高——可以按照人们事先编制好的程序自动连续地进行各种操作
4．计算机的分类
（1）.按信息的表示方式划分
a.模拟计算机
用连续变化的模拟量即电压来表示信息，其基本运算部件是由运算放大器构成的微分器、积分器、通用函数运算器等运算电路组成。
模拟计算机解题速度极快，但精度不高、信息不易存储、通用性差。
b.数字计算机
用不连续的数字量即“0”和“1”来表示信息，其基本运算部件是数字逻辑电路。
数字计算机的精度高、存储量大、通用性强，能胜任科学计算、信息处理、实时控制、智能模拟等方面的工作。
c.数模混合计算机
数字模拟混和式电子计算机是综合了数字和模拟两种计算机的长处设计出来的。
它既能处理数字量，又能处理模拟量。
（2）.按应用范围分类
a.专用计算机
专用计算机是为解决一个或一类特定问题而设计的计算机。
b.通用计算机
通用计算机是为能解决各种问题，具有较强的通用性而设计的计算机。
（3）.按计算机的规模和处理能力分类
a.巨型机：
也称为超级计算机，是指目前速度最快、处理能力最强的计算机。
目前其运算速度已达到每秒万亿次。
b.大型机：
也称主机，具有较快的处理速度和较强的处理能力。
主要用于大银行、大公司、规模较大的高等学校和科研院所。
c.小型机：
结构简单、规模较小、操作简单。
微型机：
体积小、价格低、功能全、操作方便。
d.工作站：
易于联网、有大量内存、配置大屏幕显示器和较强的数据处理能力与高性能的图形功能。
e.服务器：
是一种在网络环境中为所有用户提供服务的共享设备。
5.计算机的应用领域
计算机的传统应用领域：
a.科学计算（数值计算）。
计算机在处理计算量大、时间性强的数值计算中尤其表现出巨大威力。
b.数据处理（非数值计算）。
对大批量的信息进行收集、分类、排序、传送、存储以及打印报表和图形等。
在办公自动化、事务管理和情报检索等领域应用十分广泛。
c.过程控制。
在生产过程中对现场数据进行巡回检测并由计算机进行自动调节和控制。
（工业自动化及现代化的武器系统等）
计算机的现代化应用领域：
a．计算机辅助系统。
包括:
CAD（计算机辅助设计）ComputerAidedDesign）利用计算机的图形功能做各种设计工作。
CAM（计算机辅助制造）ComputerAidedManufacture利用计算机管理、控制生产设备及其操作。
CAI（计算机辅助教学）ComputerAidedInstruction利用多媒体计算机的图、文、声功能实施教学
CIMS（计算机集成制造系统）ComputerIntegratedManufacturingSystem
CAT（计算机辅助测试）ComputerAidedTest
CS（计算机模拟）ComputerSimulation
b.办公自动化OA
c.休闲娱乐
d.人工智能
用计算机来模拟人的智能，包括：
模式识别、景物分析、自然语言理解和生成、专家系统博弈、机器人。
二、信息在计算机中的存储形式
（一）.常用数制及编码
进位计数制
信息：
数值、文字、语音、图形和图象。
信息必须数字化编码，才能传送、存储和处理。
编码：
就是采用少量的基本符号，按一定的规则组合，以表示大量复杂多样的信息。
二进制编码：
0和1两个基本符号组成的
二进制在物理上最容易实现。
二进制的算术运算规则简单。
通用性强
（二）．数制及其转换
数制
按进位的原则进行计数，称为进位计数制，简称数制。
数制的特点：
①逢N进一②位权表示法
计数制由基本数码（通常称为基码）、基数和位权值3个要素组成。
基码：
组成该数的所有数字和字母。
基数：
基码的个数
位权：
某个固定位置上的计数单位
任何一个数的大小等于其各位数字与其对应位权值的乘积之和。
计算机中常使用二进制、十进制、八进制、十六进制等。
①十进制数
十进制数的特点
有10个数码:
0,1,2,3,…,8,9
逢十进一.借一当十
一个十进制数1357.89,它的展开式是:
1×
103+3×
102+5×
101+7×
100+8×
10-1+9×
10-2
权（Weight）：
10n-1,……,
基数（Radix）：
10
②二进制数
电子计算机中，数的表示采用二进制。
二进制有两个数字，即0和1，它们用具有两种稳定状态的电气元件很容易实现，如电压的高低，二极管的导通和截止等。
二进制数的特点
有2个数码:
0,1
逢2进1.（3）基数：
2
③八进制数
八进制数的数码为0、1、2、3、4、5、6、7共8个，进数规则为逢八进一，借一当八。
8
④十六进制数
十六进制数的数码为0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F共16个，其中数码A、B、C、D、E、F分别代表十进制数中的10、11、12、13、14、15，进数规则为逢十六进一，借一当十六。
16
各种进制用标识来区别：
B表示二进制
O表示八进制
D表示十进制
H表示十六进制
则10011100B＝（10011100）21254642O=（1254642）8354FA02H=（354FA02）16
数制转换
十进制数、二进制数、八进制数和十六进制数的对应关系如表所示。
数的展开式：
十进制数的展开式:
396.25=3×
102+9×
101+6×
100+2×
10-1+5×
10-2
二进制数的展开式:
1011.01=1×
23+1×
21+1×
20+0×
2-1+1×
2-2
非十进制数转换成十进制数
转换原则：
按权展开法
①二进制数转换成十进制数:
（11011.101）2=24+23+21+20+2-1+2-3
=16+8+2+1+0.5+0.125=（27.625）10
②八进制数转换成十进制数:
（143.65）8=1×
82+4×
81+3×
80+6×
8-1+5×
8-2
=64+32+3+0.75+0.078125=（99.828125）10
③十六进制数转换成十进制数:
（3F.4B）16=3×
161+15×
160+4×
16-1+11×
16-2
课堂练习：
1110111B=（）10
（FF）16=（）10
425O==（）10
十进制数转换成非十进制数
将一个十进制数转换为二进制、八进制、十六进制数时，其整数部分和小数部分分别用“除R取余法”和“乘R取整法”转换，然后将结果加小数点三部分合在一起（R为某进制的基数）。
方法：
整数：
除R取余（逆写）
小数：
乘R取整（顺写）
转换规则如下：
整数部分：
用除R取余法转换。
将十进制的整数部分除以R，得到一个商数和余数；
再将这个商数除以R，又得到一个商数和余数；
反复执行这个过程，直到商为0为止。
将每次所得的余数从后往前读（先得的余数为低位，后得的余数为高位）即为等值的二进制数。
小数部分：
用乘R取整法转换。
将小数部分乘以R，记下乘积的整数部分，再用余下的纯小数部分乘以R，记下乘积的整数部分；
不断重复此过程，直至乘积小数部分为0或已满足要求的精度为止。
将所得各乘积的整数部分顺序排列（先得的整数为高位，后得的整数为低位）即可。
例1:
（100）10=（1100100）2
整数：
除2取余法：
将整数除以2，所得余数为结果的最低位数，然后将所得商继续除以2，所得余数为结果的次低位....依此类推,直到商除不尽为止,最后的余数为结果的最高位数.
例2:
（0.345）10=（0.01011）2
课堂练习
（854）10=（1526）8=（356）16
（7.75）10=（）2
（15）10=（）2
（127）10=（）2
（5）10=（）2
二进制数与八进制、十六进制数间的转换
因为23=8，24=16，
所以，一位十六进制数可由四位二进制数来表示
一位八进制数可由三位二进制数来表示。
作反向转换：
三位二进制数可用一位八进制数表示
四位二进制数可用一位十六进制数来表示
二进制数转换为八进制、十六进制数
以小数点为中心，分别向前、后每三（或四）位一组，不足三（或四）位时以“0”补足，并将每组二进制数转换为相应的八（或十六）进制数即可。
例：
将二进制数11010111100.11011转换为八进制数和十六进制数。
（11010111100.11011）2=（011010111100.110110）2=（3274.66）8
（11010111100.11011）2=（011010111100.11011000）2=（6BC.D8）16
2==>
二进制数:
1110111101.100
八进制数为1675.4
11101111010101.1000
十六进制数为：
3BD58
八进制、十六进制数转换为二进制数
将每位八进制（或十六进制）数码用相应的三位（或四位）二进制数来代替，再去掉整数首部的零和小数尾部的零即可。
将八进制数214.74和十六进制数1C2.A4转换为二进制数。
（214.74）8=（010001100.111100）2=（10001100.1111）2
（1C2.A4）16=（000111000010.10100100）2=（111000010.101001）2
3124（O）=011001010100（B）
3124
2C1D（H）=0010110000011101（B）
2C1D
八进制和十六进制间的转换
可通过二进制来间接进行。
例.（457）8=（100101111）2=（12F）16
实现下列数制的转换：
（54.6）8=（）10
（3A）16=（）8
（10110.0011）2=（）16=（）8
（20）16=（）2
（345.75）10＝（）8
（三）二进制的算术运算和逻辑运算
二进制的算术运算
加法规则：
0＋0＝00＋1＝1
1＋0＝11＋1＝0（向高位进1）
减法规则：
0－0＝01－1＝0
1－0＝10－1＝1（向高位借1）
乘除法规则：
0×
0＝1×
0＝0×
1＝01×
1＝1
除法是乘法的逆运算
二进制的逻辑运算
①“与”运算（AND）
用符号“.”和“∧”表示，只有两个变量同时为“1”时，“与”运算的结果才为“1”。
0∧0=0
0∧1=0
1∧0=0
1∧1=1
②“或”运算（OR）
用符号“+”和“∨”表示，只有两个变量同时为“0”时，“或”运算的结果才为“0”。
0∨0=0
0∨1=1
1∨0=1
1∨1=1
③“非”运算（NOT）
取其相反的结果，用符号“￣”来表示。
（四）计算机中数据的表示方法
数据存储的组织形式
位：
是计算机中存储数据的最小单位。
指二进制数中的一个位数，其值为“0”或“1”，其英文名为“bit”。
字节：
是计算机存储容量的基本单位，计算机存储容量的大小是用字节的多少来衡量的。
其英文名为“byte”，通常用“B”表示。
字节经常使用的单位还有KB（千字节）、MB（兆字节）和GB（千兆字节）等，它们与字节的关系是：
1b
1B=8b
1KB=1024B（210B）
1MB=1024KB=（1024）2B（220B）
1GB=1024MB=（1024）3B（230B）
1TB=1024GB=（1024）4B（240B）
字：
是计算机内部作为一个整体参与运算、处理和传送的一串二进制数，一个字可以存储一条指令或一个数据，其英文名为“Word”。
字长：
是计算机CPU一次处理数据的实际位数，是衡量计算机性能的一个重要指标。
字长越长，一次可处理的数据二进制位越多，运算能力就越强，计算精度就越高。
存储单元：
若干个字节构成一个存储单元。
每一个存储单元都有一个唯一的编号,称为“地址”。
三、数据编码
规定用什么样的二进制码来表示字母、数字以及专门符号。
有两种字符编码方式：
ASCII码和EBCDIC码。
1.ASCII码
目前，国际上使用的字母、数字和符号的信息编码系统是采用美国标准信息交换码（AmericanStandardCodeforInformationInterchange），简称为ASCII码。
它有7位码版本和8位码版本两种。
2.汉字编码
汉字编码比常用字符的编码要复杂得多，这是因为汉字的数量比较多，而且汉字的字形也是复杂多变。
①汉字输入码
汉字输入码是指用户从键盘上输入汉字时所使用的编码。
按照不同的设计思想，归纳为四大类，数字编码，拼音码，字型码和字型码。
②汉字交换码（国标码）
我国制定了“中华人民共和国国家标准信息交换汉字编码”，代号为“GB2312--80”，又称3.国标码。
国标码规定，每个汉字由一个2字节代码组成。
每个字节的最高位恒为0，其余7位用于组成各种不同的码值。
啊1601
区号位号
③汉字机内码
汉字机内码，也称汉字内码，是指汉字在计算机中存储、加工、处理时所用的代码。
汉字机内码以汉字交换码为基础，在得到汉字交换码后，将汉字交换码的每个最高位置加1，就得到了汉字机内码。
④汉字字形码
汉字字形码即汉字输出码，用于显示或打印汉字时产生字形。
汉字的字形称为字模，以一点阵表示。
点阵中的点对应存储器中的一位，对于1616点阵的汉字，其有256个点，即256位。
由于计算机中，8个二进制位作为一个字节，所以1616点阵汉字需要216=32字节表示一个汉字的点阵数字信息（字模）。
点阵数越大，分辨率越高，字形越美观，但占用的存储空间越多。
作业练习
课后习题：
P32-33页习题简答题1-3题
教学小结
对计算机的分类以及工作原理形成初步的认识,通过课后的观察和体会进一步深入理解课堂理论知识。
通过对进制的学习，了解计算机中信息的存储方法。
计算机系统的组成
掌握计算机的系统组成；
掌握计算机的硬件系统与软件系统；
计算机的硬件系统；
一．计算机系统的组成
1.计算机系统的硬件组成
1945年美籍匈牙利科学家冯·
诺依曼（VonNeumann）提出了一个“存储程序”的计算机方案。
这个方案包含3个要点：
⑴采用二进制数的形式表示数据和指令。
⑵将指令和数据存放在存储器中。
⑶计算机硬件由控制器、运算器、存储器、输入设备和输出设备5大部分组成。
其工作原理的核心是“程序存储”和“程序控制”，就是通常所说的“顺序存储程序”概念。
我们把按照这一原理设计的计算机称为“冯·
诺依曼型计算机”。
下面分别简述这五大部件的基本功能：
1．运算器
又名“算术逻辑部件”，简称“逻辑部件ALU（ArithmaticLogicUnit）”。
它是实现各种算术运算和逻辑运行的实际执行部件。
算术运算是指各种数值运算；
逻辑运算则是指因果关系判断的非数值运算。
运算器的核心部件就是加法器和高速寄存器，前者用于实施运算，后者用于存放参加运算的各类数据和运算结果。
2．控制器
控制器是分析和执行指令的部件，也是统一指挥和控制计算机各部件按时序协调操作的部件。
计算机之所以能自动、连续地工作就是依靠控制器的统一指挥。
控制器通常是由一套复杂的电子电路组成，现在普遍采用超大规模的集成电路。
控制器与运算器都集成在一块超大规模的芯片中，形成整个计算机系统的核心，这就是我们常说的中央处理器－CPU（CentralProcessingUnit）。
中央处理器是计算机硬件的核心，是计算机的心脏。
微型计算机的中央处理器又称为微处理器。
3．存储器
一般是指内部存储器，或称“主存储器”。
内部存储器是计算机的记忆部件，用于存放正在运行的程序及数据。
内部存储器通常由许许多多的记忆单元组成，各种数据存放在这一个个存储单元中，当需要存入或取出时，可通过该数据所在单元的地址对该数据进行访问。
内部存储器按其存储信息的方式可以分为只读存储器ROM（ReadOnlyMemory）、随机存储器RAM（RandomAccessMemory）和高速缓冲存储器Cache三种。
4．输入设备
输入设备是计算机用来接收外界信息的设备，人们利用它送入程序、数据和各种信息。
输入设备一般是由两部分组成，即：
输入接口电路和输入装置。
输入接口电路是输入设备中将输入装置（外设的一类）与主机相连的部件，如键盘、鼠标接口，通常集成于计算机主板上。
也就是说输入装置一般必须通过输入接口电路挂接在计算机上才能使用。
最常见的输入设备当然就是键盘和鼠标了，扫描仪也是输入设备，现在还有一种用于手写输入的手写光电笔也属于输入设备。
5．输出设备
输出设备的功能与上面所介绍的“输入设备”相反，它是将计算机处理后的信息或中间结果以某种人们可以识别的形式表示出来。
输出设备与输入设备一样，也包括两个部分，即输出接口电路和输出装置。
输出接口电路是用来连接计算机系统与外部输出设备的，如显卡是用来连接显示器这样一种输出设备的，声卡可以连接主机与音箱之类的输出设备；
打印机接口则是用来连接打印机与主机系统的。
输出装置就是上面所说的显示器、音箱、打印机、绘图仪等。
6．总线：
所谓总线，是指微型计算机各部件之间传送信息的通道。
CPU内部的总线为内部总线，连接微型计算机系统各部件的总线称为外部总线。
微型计算机的系统总线从功能上分为地址总线、数据总线和控制总线。
a.地址总线
地址总线是单向的。
CPU通过地址总线把需要访问的内存单元地址或外部设备的地址传送出去，地址总线的位数决定了CPU的寻址能力。
b.数据总线
数据总线用于传输数据。
数据总线的传输方向是双向的，是CPU与存储器、CPU与I/O接口之间的双向传输。
c.控制总线
控制总线是CPU对外围芯片和I/O接口的控制以及这些接口芯片对CPU的应答、请求等信号组成的总线。
二．微型计算机的基本硬件组成
微型计算机的硬件系统分为两大部分，即主机和外设。
主机是微机的主体，微机的运算、存储过程都是在这里完成的。
主机以外的设备称为外设。
从外观上看，一台微型计算机的硬件主要包括主机箱、显示器、常用I/O设备（如鼠标、键盘等）。
主机箱里包含着微型计算机的大部分重要硬件设备，如CPU、主板、内存、硬盘、光驱、软驱、各种板卡、电源及各种连线。
系统主板（简称主板）是微型计算机中最大的一块集成电路板。
主板
系统主板（简称主板）是微型计算机中最大的一块集成电路板，从结构上，主板可分为AT和ATX两种。
主板上有许多插槽和接口，这些接口和插槽可以连接外部设备，如图所示
主板的中心任务是维系CPU与外部设备之间能协同工作，不出差错。
中央处理器（CPU）
CPU（CentralProcessingUnit）的中文名称是中央处理器，微型计算机中的CPU又称为微处理器（Micro-Processor），是利用大规模集成电路技术，把整个运算器、控制器集成在一块芯片上的集成电路。
CPU内部可分为控制单元、逻辑单元和存储单元三大部分。
这三大部分相互协调，进行分析、判断、运算并控制计算机各部分协调工作。
如图为intel公司生产的CPU。
内部存储器
内存储器又称为主存储器，也简称主存。
内存用于存放计算机当前正在运行的程序和数据，它可被CPU访问，直接与CPU交换信息。
其特点是：
读写速度快，但容量较小，价格也较高。
内存储器目前大多采用半导体存储器，按功能分为RAM（RandomAccessMemory，随机存储器）和ROM（readonlyMemory，只读存储器）两类。
（1）只读存储器：
用于存放内容不变的信息，在机器出厂时就已装入。
ROM的特点是其内容只能读出不能写入，断电后，ROM中的内容仍存在。
一般固化在ROM中的是机器的自检程序、初始化程序、基本输入输出设备的驱动程序等。
（2）随机存储器
随机存储器RAM（RandomAccessMemory：
就是我们经常所说的内存，RAM中的信息可以通过指令随时读取和写入，在工作时存放运行的程序和使用的数据，断电后RAM中的内容自行消失。
外部存储器
外存储器又称为辅助存储器，也简称外存、辅存。
用于存放暂时不用的程序和数据，它不能直接被CPU访问，但它可以与内存成批交换信息，即外存中的信息只有被调入内存才能被CPU访问。
外存相对于内存而言，其特点是：
存取速度较慢，但存储容量大，价格较低，信息不会因掉电而
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