第一章 计算机基础知识教案

第一章计算机基础知识

一、课程的性质和任务

“计算机文化基础”是大学非计算机各专业学生必修的公共基础课。课程内容着重计算机的基础知识、基本概念和基本操作技能，强调常用系统软件和应用软件的使用，同时兼顾计算机应用领域的前沿知识，为学生进一步学习和应用计算机知识打下坚实的基础。

二、教学目标：通过本章的学习，了解计算机的发展简史、微型计算机系统的组成、计算机工作原理以及信息表示。

三、教学重点：微机系统构成。

四、教学难点：数制和信息编码。

五、教学步骤：

第一节  计算机的发展

一、计算机的概念：

 计算机是一种自动、快速进行大量算术运算和逻辑运算的现代化电子设备。

第一台电子计算机：1946年第一台计算机ENIAC（电子数值积分和计算机）宣制成功。

1、电子计算机的发展阶段（计算机发展的划分是按照逻辑元器件划分的）

第一代计算机（从ENIAC问世～20世纪50年代末），电子管时代计算机

主要特点：采用电子管作为基本的电子元件，体积大、功耗大、价格昂贵，而且可靠性不高、维修复杂，信息存储量小，运行速度为每秒执行加法运算一千次到一万次。程序设计使用机器语言和汇编语言。

第二代计算机（1958年～19年），晶体管计算机时代；

主要特点：这一时期的电子计算机采用晶体管作为基本电子元件。机器的体积减小、功耗减少、可靠性增高、价格降低、运算速度加快，每秒可执行加法运算达十万次到一百万次。程序设计主要使用高级语言。

第三代计算机（1965年～1972年）集成电路计算机时代；

主要特点：这时的电子计算机采用中、小规模集成电路作为基本电子元件。集成电路是利用光刻技术將许多逻辑电路集中在体积很小的半导体芯片上，每块芯片上可容纳成千上万个晶体管。采用集成电路不仅大大缩短了电子线路，减小了体积和质量，而且大大减少了功耗、增强了可靠性，节约了信息传递的时间，提高了运算速度，达到每秒可执行加法运算一百万次到一千万次。出现了操作系统，程序设计主要使用高级语言。

计算机（1972年～至今），大规模超大规模集成电路时代

主要特点：电子计算机的显著特点是大规模或超大规模集成电路技术的运用。一般来说，每个芯片的集成度达１０万个晶体管，为大规模集成电路；１０万到１０００万个晶体管，即为超大规模集成电路。计算机在语言和操作系统方面发展很快，形成了软件工程。在应用方面，全面建立计算机网络，将相互的计算机、终端群和外部设备，通过通信线路的联接，构成计算机网，实现了计算机之间的实时信息交流。

二、 计算机的分类

  1.按设计目的划分：（1）通用计算机：可以进行科学计算、工程计算和工业控制。

                   （2）专用计算机：用于数控机床、银行存款等为某种特定目的而设计的。

2、按用途划分：（1）科学计算与工程计算计算机。

              （2）工业控制计算机。

              （3）数据计算机。

3.按大小划分：巨型机、大型机、小型计算机、小巨型计算机、微型计算机、工作站、服务器、嵌入式计算机。（详见课本P6）

三、计算机的应用：    

(1)科学计算 (2)信息处理 (3)自动控制 (4)计算机辅助系统(5)人工智能(6)网络服务

这几点要强调计算机辅助系统，包括计算机辅助设计CAD(Computer Aided Design),计算机辅助制造CAM(Computer Aided Manufacturing),计算机辅助教学系统CAI(Computer Assisted Instruction),计算机辅助学习系统CAL(Computer Assisted Learning)。

第二节  数制和信息编码

一、数制 ：数制也称进位计数制，简称进制，是用一组固定的符号和统一的规则来表示数值的方法。（如十进制，钟表的60进制）

基数：在某种进位计数制中，表示每个数位上所能使用的数码的个数。如，二进制基数为2。十进制数基数为10。

位权：每个数码所代表的真正数值等于该数码乘以一个与数码所在位置相关的常数，这个常数就叫位权。

（如，对于N进制数，整数部分第i位的位权为Ni-1，小数部分第j位的位权为N-j。如十进制数12．3，1的位权是101，2的位权是100，3的位权是10-1。）

常用的几种进位计数制

    二进制、八进制、十进制与十六进制对照表

在书写时，一般用以下两种数制表示方法：

1）在括号外面加数字下标。

把一串数用括号括起来，再加这种数制的下标，其中十进制可以省略。如（11001）2、（56）8、（97）10、（A7）16。

2）在数字后面加写相应的英文字母作为标识。

用进位制的字母符号B（二进制）、O（八进制）、D（十进制）、H（十六进制）来表示，其中十进制可以省略。如是11001B、56O、97D、A7H。

二.计算机使用的计数制——二进制

三．不同数制的相互转换

1．二、八、十六进制转换为十进制

方法：按权展开求和。即每位数码乘以各自的权值并累加。

（1）二进制数          十进制数

【例】

（2）十六进制数         十进制数

【例】

2．十进制转换为二、八、十六进制

方法：整数部分和小数部分分别遵守不同的转换规则。假设将十进制数转换为R进制数，则：

    整数部分：除以R取余法，即整数部分不断除以R取余数，直到商为0为止，最先得到的余数为最低位，最后得到的余数为最高位。

    小数部分：乘R取整法，即小数部分不断乘以R取整数，直到积为0或达到有效精度为止，最先得到的整数为最高位（最靠近小数点），最后得到的整数为最低位。

（1）将十进制数转换为二进制数

【例】

（2）将十进制数转换为八进制数

【例】

（3）将十进制数转换为十六进制数

【例】

3.非十进制数之间的相互转换

（1）、二进制数转换为八进制、十六进制

因为2 =8，2 =16，所以3位二进制数对应1位八进制数，4位二进制数对应1位十六进制数。二进制数转换为八、十六进制数比转换为十进制数容易得多，因此常用八、十六进制数来表示二进制数。

方法：将二进制数以小数点为中心分别向两边分组，转换为八（十六）进制数，每3（4）位为一组，不够位数在两边加0补足，然后将每组二进制数化成八（十六）进制数即可。

【例】

（2）、八进制、十六进制转换为二进制

方法：将每位八（十六）进制数展开为3（4）位二进制数，不够位数在两边加0补足。

【例】