信息技術(shù)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)PPT課件

1、1總總 目目 錄錄第第1章計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)章計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)第第2章微機(jī)用戶界面及其使用章微機(jī)用戶界面及其使用第第3章章 Word字處理軟件字處理軟件第第4章章 Excel電子表格軟件電子表格軟件第第5章演示軟件章演示軟件第第6章多媒體技術(shù)應(yīng)用章多媒體技術(shù)應(yīng)用第第7章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用基礎(chǔ)章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用基礎(chǔ)第第8章網(wǎng)頁制作章網(wǎng)頁制作第1頁/共79頁2第第1章章 計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)1.1 計(jì)算計(jì)算機(jī)機(jī)的發(fā)展的發(fā)展1.2 計(jì)算計(jì)算機(jī)應(yīng)用機(jī)應(yīng)用1.3 計(jì)算計(jì)算機(jī)中機(jī)中的信息表示的信息表示1.4 計(jì)算機(jī)組成與工作原理計(jì)算機(jī)組成與工作原理1.5 計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)1.6 操作系統(tǒng)基本概念操

2、作系統(tǒng)基本概念第2頁/共79頁31.3 計(jì)算計(jì)算機(jī)中機(jī)中的信息表示的信息表示計(jì)算機(jī)采用二進(jìn)制編碼計(jì)算機(jī)中的信息單位計(jì)算機(jī)中的數(shù)字系統(tǒng)計(jì)算機(jī)中的非數(shù)值信息第3頁/共79頁4計(jì)算機(jī)采用二進(jìn)制編碼計(jì)算機(jī)采用二進(jìn)制編碼1.3 計(jì)算計(jì)算機(jī)中機(jī)中的信息表示的信息表示計(jì)算機(jī)內(nèi)部是二進(jìn)制數(shù)字世界。指令、數(shù)據(jù)、圖形、聲音二進(jìn)制具有以下優(yōu)勢: : 易于物理實(shí)現(xiàn) 因?yàn)榫哂卸N穩(wěn)定狀態(tài)的物理器件是很多的因?yàn)榫哂卸N穩(wěn)定狀態(tài)的物理器件是很多的, , 如如門電路門電路的導(dǎo)通與截止的導(dǎo)通與截止, ,電壓的高電壓的高與低與低, , 而它們恰好對應(yīng)表示而它們恰好對應(yīng)表示1 1和和0 0兩個(gè)符號(hào)。假如采用十進(jìn)制兩個(gè)符號(hào)。假如采用

3、十進(jìn)制, , 要制造具有十種穩(wěn)定狀要制造具有十種穩(wěn)定狀態(tài)的物理電路態(tài)的物理電路, , 那是非常困難的。那是非常困難的。 二進(jìn)制數(shù)運(yùn)算簡單 數(shù)學(xué)推導(dǎo)證明數(shù)學(xué)推導(dǎo)證明, , 對對R R進(jìn)制的算術(shù)求和、求積規(guī)則各有進(jìn)制的算術(shù)求和、求積規(guī)則各有 R(R+1)/2 R(R+1)/2 種。如采用十進(jìn)種。如采用十進(jìn)制制, , 就有就有5555種求和與求積的運(yùn)算規(guī)則種求和與求積的運(yùn)算規(guī)則; ; 而二進(jìn)制僅各有三種而二進(jìn)制僅各有三種, , 因而簡化了運(yùn)算器等因而簡化了運(yùn)算器等物物理器件理器件的設(shè)計(jì)。的設(shè)計(jì)。第4頁/共79頁5 機(jī)器可靠性高 由于電壓的高低由于電壓的高低, , 電流的有無等都是一種電流的有無等都是

4、一種質(zhì)質(zhì)的變化的變化, ,兩種狀態(tài)分明，所以基兩種狀態(tài)分明，所以基2 2碼的傳遞抗干擾能力強(qiáng)碼的傳遞抗干擾能力強(qiáng), , 鑒別信息的可靠性高。鑒別信息的可靠性高。 通用性強(qiáng) 基基2 2碼不僅成功地運(yùn)用于碼不僅成功地運(yùn)用于數(shù)值信息編碼數(shù)值信息編碼( (二進(jìn)制二進(jìn)制), ), 而且適用于各種而且適用于各種非數(shù)值信息非數(shù)值信息的數(shù)字化編碼的數(shù)字化編碼。特別是僅有的二個(gè)符號(hào)。特別是僅有的二個(gè)符號(hào)0 0和和1 1正好與邏輯命題的兩個(gè)值正好與邏輯命題的兩個(gè)值“ 真真 ”與與“ 假假 ”相對應(yīng)相對應(yīng), , 從而為計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算和邏輯判斷提供了方便。從而為計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算和邏輯判斷提供了方便。第5頁/共7

5、9頁6 計(jì)算機(jī)中的信息單位計(jì)算機(jī)中的信息單位（位、字節(jié)、字）（位、字節(jié)、字）位（位（BitBit）：度量數(shù)據(jù)的最小單位）：度量數(shù)據(jù)的最小單位, ,表示一位二進(jìn)制信息。表示一位二進(jìn)制信息。字節(jié)（字節(jié)（ByteByte）：最常用的基本單位）：最常用的基本單位, ,一個(gè)字節(jié)由八位二一個(gè)字節(jié)由八位二 進(jìn)制數(shù)字組成進(jìn)制數(shù)字組成(1byte = 8 bit)(1byte = 8 bit)K K 字節(jié)字節(jié)1K = 1024 byte1K = 1024 byteM M（兆）字節(jié)（兆）字節(jié)1M = 1024 K1M = 1024 KG G（吉）（吉） 字節(jié)字節(jié) 1G = 1024 M1G = 1024 M T

6、T（太）字節(jié)（太）字節(jié)1T = 1024 G1T = 1024 Gb7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0=來歷？來歷？ IBMIBM的第一臺(tái)超級(jí)機(jī)：機(jī)器字的第一臺(tái)超級(jí)機(jī)：機(jī)器字長長6464位打印機(jī)位打印機(jī)120120字符，字符，7 7位夠但考慮發(fā)位夠但考慮發(fā)展用展用8 8位。位。第6頁/共79頁7 字(word)(word) 字是位的組合字是位的組合, , 并作為一個(gè)獨(dú)立的信息單位處理。并作為一個(gè)獨(dú)立的信息單位處理。字又稱為計(jì)算機(jī)字字又稱為計(jì)算機(jī)字, , 指指CPUCPU一次操作中能處理的最大一次操作中能處理的最大數(shù)據(jù)單位數(shù)據(jù)單位。它取決于。它取決于機(jī)器的類型、字長以及使用者的機(jī)器的類

7、型、字長以及使用者的要求要求。常用的固定字長有。常用的固定字長有8 8位、位、1616位、位、3232位等。位等。 機(jī)器字長 是一個(gè)與機(jī)器硬件指標(biāo)有關(guān)的單位是一個(gè)與機(jī)器硬件指標(biāo)有關(guān)的單位機(jī)器字長。機(jī)器字長。 機(jī)器字長一般是指參加運(yùn)算的機(jī)器字長一般是指參加運(yùn)算的寄存器所含有的二寄存器所含有的二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)進(jìn)制數(shù)的位數(shù), , 它代表了機(jī)器的精度。它代表了機(jī)器的精度。 機(jī)器的功能設(shè)計(jì)決定了機(jī)器的字長機(jī)器的功能設(shè)計(jì)決定了機(jī)器的字長, ,一般大型機(jī)用于數(shù)值計(jì)算一般大型機(jī)用于數(shù)值計(jì)算, , 為保為保證足夠的精度證足夠的精度, , 需要較長的字長需要較長的字長, , 如如3232位、位、6464位等。而小型

8、機(jī)、微機(jī)一般位等。而小型機(jī)、微機(jī)一般字長為字長為1616位、位、3232位等。位等。第7頁/共79頁8計(jì)算機(jī)中的數(shù)字系統(tǒng)計(jì)算機(jī)中的數(shù)字系統(tǒng) 數(shù)值信息在機(jī)器內(nèi)的表示方法是二進(jìn)制，編碼方法采用原碼與補(bǔ)碼。采用“定點(diǎn)數(shù)”和“浮點(diǎn)數(shù)”表示方式表示整型和實(shí)型數(shù)。 我們熟悉十進(jìn)制數(shù)據(jù)，但在與計(jì)算機(jī)打交道時(shí)，會(huì)接觸到二進(jìn)制、八進(jìn)制、十六進(jìn)制系統(tǒng)，但無論哪種數(shù)制,其共同之處都是進(jìn)位記數(shù)制。 第8頁/共79頁9（1）認(rèn)識(shí)進(jìn)位記數(shù)制 如果采用的數(shù)制有R個(gè)基本符號(hào)，則稱為基R數(shù)制,R稱為數(shù)制的 “ 基數(shù) ”,而數(shù)制中每一固定的位置對應(yīng)的單位值稱為“ 權(quán) ”。 進(jìn)位記數(shù)制的編碼符合“ 逢R進(jìn)位 ”的規(guī)則,各位的權(quán)是以

9、R為底的冪,一個(gè)數(shù)可按權(quán)展開成為多項(xiàng)式。 256.47=2*102+5*10+6* 100 +4* 10-1 +7* 10-21.進(jìn)位計(jì)數(shù)制及不同進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換第9頁/共79頁10十進(jìn)制十進(jìn)制=10，可使用，可使用0,1,2,3,4,5,6,7,8,9二進(jìn)制二進(jìn)制=2 ，可使用，可使用0,1八進(jìn)制八進(jìn)制=8 ，可使用，可使用0,1,2,3,4,5,6,7十六進(jìn)制十六進(jìn)制=16 ，可使用，可使用0,9,A,B,C,D,E,F“逢逢 進(jìn)進(jìn)，借，借當(dāng)當(dāng) ”第10頁/共79頁11幾種數(shù)制間轉(zhuǎn)換： (2)R進(jìn)制十進(jìn)制 將各位數(shù)字與它的權(quán)相乘，其積+，和即十進(jìn)制數(shù)。例：P14 (3)十進(jìn)制R進(jìn)制 用短除

10、法。除R取余法、乘R取整法：例： P14-15 (3)二、八、十六相互轉(zhuǎn)換例： P15第11頁/共79頁122、計(jì)算機(jī)中正、負(fù)數(shù)的表示符號(hào)位放最高位。1：負(fù) 0：正編碼方法：原、反、補(bǔ)碼（1）原碼原碼簡單直觀，但0的表示不唯一，四則運(yùn)算時(shí)，符號(hào)位單獨(dú)處理，復(fù)雜。（2）反碼符號(hào)位同，其余按位取反。（3）補(bǔ)碼反碼+1。 0的表示唯一： +0=-0=00000000正數(shù)原反補(bǔ)同，負(fù)數(shù)不同，用補(bǔ)碼。第12頁/共79頁133、計(jì)算機(jī)中實(shí)數(shù)的浮點(diǎn)表示X=+-M*2+-E尾數(shù)階碼0-11位尾數(shù)12-15位階數(shù)第13頁/共79頁14如：57.3125=111001.0101=0.1110010101*26(1

11、10)01100第14頁/共79頁15 計(jì)算機(jī)最主要的功能是處理各種各樣的信息，比如：數(shù)值、文字、聲音、圖形和圖象等。在計(jì)算機(jī)內(nèi)部，各種信息都必須經(jīng)過數(shù)字化編碼后才能被傳送、存儲(chǔ)和處理。非數(shù)值信息也用0 0、1 1來進(jìn)行編碼表示。因此，掌握信息編碼的概念與處理技術(shù)是至關(guān)重要的。 計(jì)算機(jī)中的非數(shù)值信息計(jì)算機(jī)中的非數(shù)值信息第15頁/共79頁16包括0 09 9十個(gè)數(shù)字，大小寫英文字母及專用符號(hào)等9595種可打印字符，3333種控制字符。 一個(gè)ASCIIASCII碼占1 1個(gè)字節(jié)，由7 7位二進(jìn)制編碼組成，最多表示128128個(gè)不同符號(hào)。Computer01000011 01101111 01101

12、10101110000 01110101 0111010001100101 011100107 6 5 4 3 2 1 ASCII 碼（美國國家標(biāo)準(zhǔn)信息交換碼）碼（美國國家標(biāo)準(zhǔn)信息交換碼）1.西文字符編碼西文字符編碼第16頁/共79頁17EBCDIC碼碼 是美國IBM公司在它的各類機(jī)器上廣泛使用的一種信息代碼。 一個(gè)碼占一個(gè)字節(jié)，用8位二進(jìn)制碼表示信息，最多表示256個(gè)不同代碼。 0=F0H(1111 0000), A=C1H(1100 0001)第17頁/共79頁182.中文信息編碼中文信息編碼 常用漢字幾千個(gè)，八位編碼不夠。編碼方案有二字節(jié)、三字節(jié)、四字常用漢字幾千個(gè)，八位編碼不夠。編碼方

13、案有二字節(jié)、三字節(jié)、四字節(jié)。節(jié)。 主要介紹主要介紹 “國家標(biāo)準(zhǔn)信息交換用漢字編碼國家標(biāo)準(zhǔn)信息交換用漢字編碼”=國標(biāo)碼國標(biāo)碼 國標(biāo)碼是二字節(jié)碼，用兩個(gè)國標(biāo)碼是二字節(jié)碼，用兩個(gè)7位二進(jìn)制編碼表示一個(gè)漢字。位二進(jìn)制編碼表示一個(gè)漢字。 目前國標(biāo)碼收入目前國標(biāo)碼收入6763個(gè)漢字，一級(jí)個(gè)漢字，一級(jí)3755個(gè)，二級(jí)個(gè)，二級(jí)3008個(gè)，還有個(gè)，還有682個(gè)西文字符和圖符。個(gè)西文字符和圖符。 如：如：“巧巧” 39H 41H 在機(jī)內(nèi)形式在機(jī)內(nèi)形式 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 第一字節(jié)第一字節(jié) 第二字節(jié)第二字節(jié)第18頁/共79頁193.多媒體信息編碼多媒體信息編碼圖形用圖形原語描述圖

14、象用象素矩陣第19頁/共79頁20信息的內(nèi)部表示與外部顯示信息多樣，都可用0，1表示，機(jī)器才能處理，就需要編碼實(shí)現(xiàn)。 計(jì)算機(jī)外部信息需經(jīng)轉(zhuǎn)換二進(jìn)制編碼后，才能處理； 計(jì)算機(jī)內(nèi)部信息需經(jīng)轉(zhuǎn)換，才能顯示；轉(zhuǎn)換由I/O設(shè)備實(shí)現(xiàn)，還需軟件參與。 如：輸入如：輸入1010，終端編碼電路變成對應(yīng)，終端編碼電路變成對應(yīng)ASCIIASCII碼碼31H31H和和30H30H，送往主機(jī)。，送往主機(jī)。 主機(jī)的終端接口程序，一方面將這兩個(gè)主機(jī)的終端接口程序，一方面將這兩個(gè)ASCIIASCII碼送給終端，另一方面碼送給終端，另一方面?zhèn)鹘o有關(guān)程序。傳給有關(guān)程序。 程序?qū)⒊绦驅(qū)?010轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制表示。轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制表示。第

15、20頁/共79頁21同理： 將結(jié)果送往終端顯示時(shí)，將結(jié)果送往終端顯示時(shí)， 數(shù)字轉(zhuǎn)換成數(shù)字轉(zhuǎn)換成ASCIIASCII碼，由主機(jī)碼，由主機(jī)終端。終端。 將將ASCIIASCII碼轉(zhuǎn)換成字符點(diǎn)陣信息，控制顯示器顯示。碼轉(zhuǎn)換成字符點(diǎn)陣信息，控制顯示器顯示。 將圖形、圖象、聲音等信息送入計(jì)算機(jī)，要靠專用外設(shè)。第21頁/共79頁22電子計(jì)算機(jī)是什么？電子計(jì)算機(jī)是什么？電子計(jì)算機(jī)（Electronic Computer），又稱電腦，是一種能存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)并能自動(dòng)執(zhí)行程序的機(jī)器，是一種能對各種數(shù)字化信息進(jìn)行處理的工具?？蓞f(xié)助人們獲取信息、處理信息、存儲(chǔ)信息和傳遞信息的信息處理機(jī)。1.4 計(jì)算機(jī)組成與工作原理計(jì)

16、算機(jī)組成與工作原理第22頁/共79頁23“存儲(chǔ)程序存儲(chǔ)程序”工作原理工作原理 程序計(jì)算機(jī)模擬人腦程序數(shù)據(jù)裝入大腦腦力勞動(dòng)。 用計(jì)算機(jī)完成工作制定解決方案分解成計(jì)算機(jī)能識(shí)別執(zhí)行基本操作命令命令排列程序。 計(jì)算機(jī)能識(shí)別執(zhí)行每一條操作命令機(jī)器指令。它規(guī)定了計(jì)算機(jī)所要執(zhí)行的一種操作。程序完成即定任務(wù)的一組指令序列，計(jì)算機(jī)照程序規(guī)定流程依次執(zhí)行一條條的指令，最終完成程序目標(biāo)。第23頁/共79頁24 存儲(chǔ)程序工作原理：存儲(chǔ)程序工作原理：計(jì)算機(jī)的兩個(gè)基本能力：計(jì)算機(jī)的兩個(gè)基本能力： 一是能夠存儲(chǔ)程序，二是能夠自動(dòng)地執(zhí)行程序。一是能夠存儲(chǔ)程序，二是能夠自動(dòng)地執(zhí)行程序。 計(jì)算機(jī)是利用計(jì)算機(jī)是利用“存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器”

17、（內(nèi)存）來存放所要執(zhí)行的程序的，用（內(nèi)存）來存放所要執(zhí)行的程序的，用CPU可以依次從存儲(chǔ)器中取出程序中的每一條指令，并加以分析和執(zhí)行，直至完可以依次從存儲(chǔ)器中取出程序中的每一條指令，并加以分析和執(zhí)行，直至完成全部指令任務(wù)。成全部指令任務(wù)。第24頁/共79頁25 存儲(chǔ)程序原理是由美籍匈牙利數(shù)學(xué)家馮諾依曼于1946年提出的。 把程序本身當(dāng)作數(shù)據(jù)來對待，程序和該程序處理的數(shù)據(jù)用同樣的方式儲(chǔ)存。馮諾依曼和同事們依據(jù)此原理設(shè)計(jì)出了一個(gè)完整的現(xiàn)代計(jì)算機(jī)雛形，并確定了存儲(chǔ)程序計(jì)算機(jī)的五大組成部分和基本工作方法。馮諾依曼的這一設(shè)計(jì)思想被譽(yù)為計(jì)算機(jī)發(fā)展史上的里程碑，標(biāo)志著計(jì)算機(jī)時(shí)代的真正開始。John von

18、Neumann馮馮 諾依曼諾依曼第25頁/共79頁26二進(jìn)制編碼表示數(shù)據(jù)和指令程序和數(shù)據(jù)預(yù)先入內(nèi)存，計(jì)算機(jī)自動(dòng)從內(nèi)存中取指令執(zhí)行。五大部件（分別解釋）第26頁/共79頁27 雖然計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展很快，但“存儲(chǔ)程序原理”至今仍然是計(jì)算機(jī)內(nèi)在的基本工作原理。自計(jì)算機(jī)誕生的那一天起，這一原理就決定了人們使用計(jì)算機(jī)的主要方式編寫程序和運(yùn)行程序。 科學(xué)家們一直致力于提高程序設(shè)計(jì)的自動(dòng)化水平，改進(jìn)用戶的操作界面，提供各種開發(fā)工具、環(huán)境與平臺(tái)，其目的都是為了讓人們更加方便地使用計(jì)算機(jī)，可以少編程甚至不編程來使用計(jì)算機(jī)。但不管用戶的開發(fā)與使用界面如何演變，“存儲(chǔ)程序原理”沒有變，它仍然是我們理解計(jì)算機(jī)系統(tǒng)功能與

19、特征的基礎(chǔ)。1949 第27頁/共79頁28計(jì)算機(jī)組成計(jì)算機(jī)組成硬件系統(tǒng)硬件系統(tǒng) 計(jì)算機(jī)硬件由5 5個(gè)部分組成：（控制器控制器輸入輸入設(shè)備設(shè)備輸出輸出設(shè)備設(shè)備數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù)流地地 址址控制流控制流運(yùn)算器運(yùn)算器主機(jī)第28頁/共79頁29是包含、和的機(jī)箱，其中電路板上有計(jì)算機(jī)的和。是計(jì)算機(jī)的主要輸出設(shè)備，它將來自計(jì)算機(jī)的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為屏幕上的彩色亮點(diǎn)，從而形成圖像。一般安裝在系統(tǒng)單元內(nèi)，當(dāng)其工作時(shí)，機(jī)箱上的指示燈會(huì)亮。將數(shù)據(jù)寫到上，當(dāng)其工作時(shí)，其指示燈就亮，警告用戶此時(shí)不要取出軟盤。采用激光技術(shù)從上讀取數(shù)據(jù)。是一種輸入指示設(shè)備，幫助用戶操作對象并選擇菜單項(xiàng)。作為多數(shù)計(jì)算機(jī)的主要輸入設(shè)備。位于系統(tǒng)單元內(nèi)，

20、提供到、和的連接。第29頁/共79頁30中央處理器CPUP4AMD第30頁/共79頁311 1、運(yùn)算器 用來算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算。叫算邏部件ALUALU。2 2、控制器 硬件系統(tǒng)的指揮和控制中心。3 3、存儲(chǔ)器 用來存放程序、原始數(shù)據(jù)和運(yùn)算結(jié)果。計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)信息的記憶部件。內(nèi)部存儲(chǔ)器訪問速度快暫時(shí)性價(jià)高外部存儲(chǔ)器訪問速度慢永久性價(jià)低有內(nèi)（主）、外（輔）存之分。第31頁/共79頁32內(nèi)存：存執(zhí)行的程序和待處理的數(shù)據(jù)，直接與CPU交換信息。外存：保存程序和數(shù)據(jù)。內(nèi)存以半導(dǎo)體存儲(chǔ)器為主，為外（輔）存（磁存儲(chǔ)器、光存儲(chǔ)器、半導(dǎo)體集成電路存儲(chǔ)器）（磁存儲(chǔ)器、光存儲(chǔ)器、半導(dǎo)體集成電路存儲(chǔ)器）1、內(nèi)存隨機(jī)存儲(chǔ)器

21、（RAM） 所指內(nèi)存。微機(jī)一般所指內(nèi)存。微機(jī)一般52M52M512M512M。第32頁/共79頁33內(nèi)存地址讀寫控制電路地址譯碼器地址總線數(shù)據(jù)總線內(nèi)存儲(chǔ)器內(nèi)存是易失性存儲(chǔ)器，斷電信息失。外存是倉庫，可長期保存。第33頁/共79頁34特殊存儲(chǔ)器芯片：ROM，CMOS只讀存儲(chǔ)器（ROM） ROM中保存一個(gè)BIOS小型指令集合，是固化程序，ROM又叫固件。 BIOS非常小。但有用，它告訴OS如何訪問磁盤驅(qū)動(dòng)器。 當(dāng)開機(jī)時(shí)，CPU執(zhí)行ROM中的BIOS指令，搜索并加載磁盤上的OS，然后計(jì)算機(jī)開始運(yùn)行。 CMOS小內(nèi)存 保存機(jī)器當(dāng)前配置信息。這也是計(jì)算機(jī)調(diào)入OS之前必須知道的信息。 保存信息時(shí)間要比RA

22、M長、但不象ROM那樣不能修改。第34頁/共79頁35虛擬存儲(chǔ)器 為運(yùn)行大程序，為同時(shí)運(yùn)行多道程序，需配大內(nèi)存或擴(kuò)大內(nèi)存，但內(nèi)存數(shù)量有限。解決小內(nèi)存運(yùn)行大程序。用虛擬存儲(chǔ)技術(shù)=通過軟件方法，將主存及一部分外存構(gòu)成一個(gè)整體，提供比物理內(nèi)存大的多的存儲(chǔ)器=虛擬存儲(chǔ)器。第35頁/共79頁36CPU主存儲(chǔ)器高速緩存外存頁進(jìn)頁出I/O虛擬存儲(chǔ)器虛擬存儲(chǔ)器第36頁/共79頁37存儲(chǔ)單位：(bit)(bit)，存儲(chǔ)信息的最小單位 (byte)(byte)，存儲(chǔ)器的一個(gè)存儲(chǔ)單元，最常用單位 (word)(word)，有若干個(gè)字節(jié)組成KB 1KB=2KB 1KB=21010Byte=1024ByteByte=1

23、024ByteMB 1MB=2MB 1MB=21010KB=1024KBKB=1024KBGB 1GB=2GB 1GB=21010MB=1024MBMB=1024MBTB 1TB=2TB 1TB=21010GB=1024GBGB=1024GB第37頁/共79頁388 存儲(chǔ)器是一種具有保存和存取信息（程序、數(shù)存儲(chǔ)器是一種具有保存和存取信息（程序、數(shù)據(jù)）的設(shè)備據(jù)）的設(shè)備/ /器件，是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)不可或缺的器件，是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)不可或缺的資源資源。8 現(xiàn)代微型計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：現(xiàn)代微型計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)： 高速緩存高速緩存-主存主存-外存外存 為什么采用這種結(jié)構(gòu)？為什么采用這種結(jié)構(gòu)？指令執(zhí)行速度依賴

24、于內(nèi)存讀寫速度指令執(zhí)行速度依賴于內(nèi)存讀寫速度高速高速CPUCPU需配置高速內(nèi)存需配置高速內(nèi)存大軟件需配置大容量內(nèi)存大軟件需配置大容量內(nèi)存 高速度高速度 低成本低成本 大容量大容量 存儲(chǔ)器與存儲(chǔ)系統(tǒng)矛盾矛盾CPU高速緩存高速緩存M1M2.Mn外存外存2外存外存1.外存外存n主存主存外存外存寄存器寄存器SRAMDRAM硬盤、光盤、硬盤、光盤、U盤等盤等計(jì)算機(jī)工作原理計(jì)算機(jī)工作原理第38頁/共79頁394、輸入輸出設(shè)備輸入設(shè)備：把原始數(shù)據(jù)和處理這些數(shù)據(jù)的程序通過輸入接口輸入到計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器中。常用的有：、掃描儀、數(shù)碼相機(jī)等輸出設(shè)備：輸出計(jì)算機(jī)處理結(jié)果。常用的有：、繪圖儀等輸入輸出設(shè)備又稱，屬外部設(shè)備

25、第39頁/共79頁40顯示系統(tǒng)顯示器顯示卡第40頁/共79頁41顯示器 有陰極射線管（CRT）和液晶（LCD） 顯示器如圖，是計(jì)算機(jī)中最重要的輸出設(shè)備，它直接將計(jì)算機(jī)的信息反饋給我們，是人機(jī)對話的重要工具。 顯示器的主要指標(biāo)包括顯示器的屏幕大小、顯示分辨率、掃描頻率、象素色彩等。屏幕越大，顯示的信息越多；顯示分辨率越高，顯示圖像就越清晰。第41頁/共79頁42 輸入/輸出設(shè)備（外部設(shè)備）信號(hào)轉(zhuǎn)換（模擬信號(hào)/數(shù)字信號(hào)、電信號(hào)/非電信號(hào)等）數(shù)據(jù)采樣接口信號(hào)，電平標(biāo)準(zhǔn)等通信協(xié)議工作時(shí)序第42頁/共79頁43 總 線是微機(jī)中各功能部件之間通信的信息通路，主要由是微機(jī)中各功能部件之間通信的信息通路，主要

26、由、和和三大總線組成，每種總線都由若干根信號(hào)線（總線寬度）構(gòu)成。三大總線組成，每種總線都由若干根信號(hào)線（總線寬度）構(gòu)成。存儲(chǔ)器I/O接口輸入設(shè)備I/O接口數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線 DB控制總線控制總線 CB輸出設(shè)備CPU第43頁/共79頁44三總線 硬件的5個(gè)部分通過三總線連接?？偩€是信息通道。數(shù)據(jù)、地址、控制總線。1、數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)是廣義的。指令代碼、狀態(tài)、控制信息。 是雙向的總線。 數(shù)據(jù)總線位數(shù)是計(jì)算機(jī)重要指標(biāo)。體現(xiàn)傳輸數(shù)據(jù)能力，與CPU位數(shù)對應(yīng)，32位微處理器采用32位數(shù)據(jù)總線。32位奔騰，內(nèi)部總線32位，與存儲(chǔ)器相連的外部總線是64位，提高數(shù)據(jù)傳輸能力。第44頁/共79頁452、地址總線 傳輸?shù)?/p>

27、址信息，如：訪問內(nèi)存、某外設(shè)地址等。地址由CPU提供，是單向的總線。 地址總線傳輸內(nèi)存地址，所以，總線位數(shù)決定CPU可直接尋址的內(nèi)存范圍。 32位=232個(gè)內(nèi)存地址=4GB第45頁/共79頁463、控制總線 傳輸控制信號(hào)。CPU向內(nèi)存或I/O接口電路發(fā)出的讀寫信號(hào)； I/O接口電路向CPU發(fā)送的同步工作的聯(lián)絡(luò)信號(hào)。I/O接口 實(shí)現(xiàn)CPU和外設(shè)信息交換。端口地址對I/O接口中寄存器統(tǒng)一編址，便于訪問，同內(nèi)存。外設(shè)通過接口同CPU相連？ 數(shù)字/模擬 并行/串行 速度 接口技術(shù)CPU和外設(shè)數(shù)據(jù)傳遞方式。第46頁/共79頁47Inter8048單片機(jī)譯碼器鍵盤工作原理：鍵盤接口8042CPU應(yīng)用程序鍵

28、盤緩沖區(qū)內(nèi)存主板掃描和識(shí)別發(fā)中斷請求調(diào)中斷處理程序鍵盤子系統(tǒng)：鍵盤和接口第47頁/共79頁48程序的自動(dòng)執(zhí)行 程序執(zhí)行在控制器控制下自動(dòng)完成。 計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)最終只能執(zhí)行由機(jī)器指令組成的程序。 程序在執(zhí)行前必須首先裝入內(nèi)存, , 程序執(zhí)行時(shí)CPUCPU負(fù)責(zé)從內(nèi)存中逐條取出指令分析識(shí)別（譯碼）最后執(zhí)行指令，從而完成了一條指令的執(zhí)行周期。CPUCPU就是這樣周而復(fù)始地工作，直至程序的完成。啟動(dòng)一個(gè)程序的執(zhí)行只需將程序的第一條指令地址置入程序計(jì)數(shù)器（PCPC）中即可。第48頁/共79頁491.取指從內(nèi)存中取出要執(zhí)行的指令。IP地址內(nèi)存IR（指令寄存）2.譯碼IR（指令寄存）控制器控制信號(hào)序列3.執(zhí)行

29、但程序并不總是順序執(zhí)行，有時(shí)要轉(zhuǎn)移，指令分2種類型： 操作類指令：算邏運(yùn)算、數(shù)據(jù)存取和傳送等。 轉(zhuǎn)移類指令：實(shí)現(xiàn)程序分支、轉(zhuǎn)移（有無條件）等。 機(jī)器指令格式機(jī)器指令格式操作碼操作碼地址碼地址碼/操作數(shù)操作數(shù)第49頁/共79頁50例如：P251、IP取指IR，IP+1 IP2、譯碼器識(shí)別指令，生成控制信號(hào)序列3、IP AR， IP+1 IP4、根據(jù)AR地址取出數(shù)10 數(shù)據(jù)總線AX存上5、IP IR， IP+1 IP6、譯碼器識(shí)別指令，生成控制信號(hào)序列7、 IP AR，根據(jù)AR地址取出數(shù)15 數(shù)據(jù)總線DR存上8、 DR中數(shù)與AX中數(shù)運(yùn)算器+ AX寄存器9、 IP IR， IP+1 IP10、譯碼，

30、HLT，暫停。第50頁/共79頁51 機(jī)器指令計(jì)算機(jī)執(zhí)行某種操作的命令，由計(jì)算機(jī)直接識(shí)別執(zhí)行。是對計(jì)算機(jī)進(jìn)行程序控制的。 所有指令的稱為計(jì)算機(jī)的計(jì)算機(jī)指令系統(tǒng)第51頁/共79頁52 機(jī)器指令格式機(jī)器指令格式操作碼操作碼地址碼地址碼/操作數(shù)操作數(shù)指令按功能分：操作類：命令計(jì)算機(jī)各部件完成基本的算術(shù)邏 輯運(yùn)算、數(shù)據(jù)存取、數(shù)據(jù)傳送等操作。 控制轉(zhuǎn)移類：控制程序執(zhí)行順序、實(shí)現(xiàn)程序分 支、轉(zhuǎn)移等。指令系統(tǒng)的指令數(shù)目和種類決定計(jì)算機(jī)能力和體系結(jié)構(gòu)。第52頁/共79頁53指令種類：P26-27算術(shù)邏輯運(yùn)算類移位數(shù)據(jù)傳送轉(zhuǎn)移類系統(tǒng)特權(quán)指令其他指令指令發(fā)展： P27第53頁/共79頁54微處理器CPUCPU與C

31、PU性能相關(guān)的問題： 1、CPU的速度與主頻 由高速電子線路組成。奔騰達(dá)億次/S。 CPU執(zhí)行指令的速度與系統(tǒng)時(shí)鐘密切相關(guān)。系統(tǒng)時(shí)鐘：是計(jì)算機(jī)的特殊器件，它周期發(fā)出脈沖式電信號(hào)，控制和同步各個(gè)器件的工作節(jié)拍。時(shí)鐘頻率越高，機(jī)器工作速度越快。 CPU主頻CPU能夠適應(yīng)的時(shí)鐘頻率（標(biāo)準(zhǔn)工作頻率）=1秒內(nèi)CPU能完成的工作周期數(shù)。單位： 1 第54頁/共79頁55 2、CPU的字長 CPU在一次操作中能處理的最大數(shù)據(jù)單位，它體現(xiàn)了一條指令所能處理數(shù)據(jù)的能力。決定運(yùn)算精度。 如：一個(gè)CPU字長為16位，每執(zhí)行一條指令可處理16位二進(jìn)制數(shù)據(jù)。若處理多位數(shù)據(jù)，則需要幾條指令才能完成。 奔騰是64位。第55

32、頁/共79頁563、高速緩存 解決 ：CPU速度內(nèi)存存取速度 一般，在一定時(shí)間，程序執(zhí)行總集中于程序代碼的一個(gè)小范圍內(nèi)，將此范圍代碼由內(nèi)存調(diào)入緩存，所以，加快CPU訪問內(nèi)存速度，加快指令執(zhí)行速度。 如：有512K緩存，與CPU封裝在一塊芯片上，不能隨意選擇。第56頁/共79頁574. 指令的流水線控制技術(shù) 原指令執(zhí)行是串行的。為加快指令執(zhí)行速度途徑： 提高單條指令執(zhí)行速度（提高主頻） 指令并行執(zhí)行 （如圖P28） 如：奔騰CPU結(jié)構(gòu)圖： 64位數(shù)據(jù)總線，32位地址和控制總線第57頁/共79頁58中央處理器（CPUCPU）總線接口單元指令代碼高速緩存數(shù)據(jù)高速緩存指令預(yù)取緩沖器譯碼部件整數(shù)部件轉(zhuǎn)移

33、預(yù)測部件浮點(diǎn)部件接內(nèi)存RAMALU ALU第58頁/共79頁59 中央處理器CPU是計(jì)算機(jī)的心臟，是計(jì)算機(jī)的心臟，用來實(shí)現(xiàn)程序控制功能用來實(shí)現(xiàn)程序控制功能（自動(dòng)從內(nèi)存中讀入指（自動(dòng)從內(nèi)存中讀入指令和自動(dòng)執(zhí)行指令）令和自動(dòng)執(zhí)行指令）。CPU結(jié)構(gòu)示意圖結(jié)構(gòu)示意圖地址總線地址總線標(biāo)標(biāo) 志志寄存器寄存器指令寄存器指令寄存器數(shù)據(jù)暫存器數(shù)據(jù)暫存器控制電路控制電路指令譯碼器指令譯碼器地地址址寄存寄存器器指指 令令指指 針針寄存器寄存器R1R2R3R4寄存器組寄存器組運(yùn)運(yùn)算算器器PC數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線控制總線控制總線ALU計(jì)算機(jī)工作原理計(jì)算機(jī)工作原理第59頁/共79頁60主板主板中央處理單元中央處理單元CPUC

34、PU主存主存MEMORYMEMORY主板主板接口卡接口卡總線插槽總線插槽第60頁/共79頁611.5 計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)軟件概述計(jì)算機(jī)軟件概述 硬件 裸機(jī)第61頁/共79頁62計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成硬件軟件運(yùn)算器：執(zhí)行各種算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算控制器：控制程序運(yùn)行，協(xié)調(diào)各部件動(dòng)作存儲(chǔ)器：存儲(chǔ)指令和數(shù)據(jù)輸入設(shè)備：接受用戶的指令和數(shù)據(jù)輸出設(shè)備：呈現(xiàn)程序運(yùn)行結(jié)果系統(tǒng)軟件：面向系統(tǒng)應(yīng)用軟件：面向應(yīng)用 CPU（微處理器） 內(nèi)存：RAM、ROM 外存：硬盤、軟盤、CD-ROM鍵盤、鼠標(biāo)、掃描儀顯示器（屏幕）、打印機(jī)Windows、Unix、CMS Office、Photoshop、WPS 主機(jī) 外

35、設(shè)關(guān)系：軟件和硬件有機(jī)結(jié)合整體，之間關(guān)系說明。第62頁/共79頁63計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)用 系 統(tǒng)戶應(yīng)其操 裸機(jī) 統(tǒng) 件 件用軟他作 系軟第63頁/共79頁64計(jì)算機(jī)語言概述計(jì)算機(jī)語言概述 無論是操作系統(tǒng)還是應(yīng)用軟件，都需要使用相應(yīng)的程序設(shè)計(jì)語言編寫程序。 程序設(shè)計(jì)是指編寫一系列能為計(jì)算機(jī)所識(shí)別并執(zhí)行的指令。這些指令用程序設(shè)計(jì)語言編寫。 程序設(shè)計(jì)語言是一組專門設(shè)計(jì)的用來生成一系列可被計(jì)算機(jī)處理和執(zhí)行的指令的符號(hào)集合。隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展，程序設(shè)計(jì)語言經(jīng)歷了不同的發(fā)展過程。人們開發(fā)各種編程語言以適應(yīng)不同時(shí)期的編程需要。第64頁/共79頁651第一代語言機(jī)器語言 計(jì)算機(jī)編程最先使用

36、的就是機(jī)器語言。由于計(jì)算機(jī)只識(shí)別二進(jìn)制0和1代表的電子數(shù)字信號(hào)，機(jī)器語言就直接用0和1編寫程序，它不需要任何翻譯就能被計(jì)算機(jī)硬件理解和執(zhí)行，所以程序執(zhí)行的效率高。 但是用二進(jìn)制代碼表示的機(jī)器語言編寫程序十分困難，而且編寫出來的程序也難以閱讀。另外，由于機(jī)器語言只能為特定的計(jì)算機(jī)所識(shí)別，因此，對于不同的計(jì)算機(jī)編程，就要使用不同的二進(jìn)制編碼。第65頁/共79頁662 第二代語言匯編語言 為使編程人員從煩瑣的、難以理解的機(jī)器語言中解放出來，人們研制了用字母、數(shù)字和符號(hào)組成的匯編語言來表示0和1組成的機(jī)器語言。 例如，在機(jī)器語言中，乘表示為001011，而用匯編語言只需用M表示。由于計(jì)算機(jī)只能識(shí)別0和

37、1組成的指令，因此，用匯編語言編寫的源程序不能直接被計(jì)算機(jī)所識(shí)別，必須由翻譯程序?qū)⑵渚幾g成機(jī)器語言的目標(biāo)程序才能被計(jì)算機(jī)識(shí)別。 匯編語言與機(jī)器語言一樣，都是面向機(jī)器的語言，它與機(jī)器語言的指令是一一對應(yīng)的，因此，用匯編語言編寫的程序執(zhí)行速度快，占用內(nèi)存小，運(yùn)行效率也較高，所以經(jīng)常用匯編語言編寫系統(tǒng)軟件、實(shí)時(shí)控制程序、外部設(shè)備或端口數(shù)據(jù)的輸入輸出程序。 用匯編語言編寫程序與用機(jī)器語言編寫程序一樣，都需要了解CPU結(jié)構(gòu)，依賴于具體的機(jī)器，都是面向機(jī)器的低級(jí)語言，用它們編寫程序的工作量較大而且無通用性。第66頁/共79頁673 第三代語言 高級(jí)語言（過程語言） 為了使程序設(shè)計(jì)語言獨(dú)立于機(jī)器，并且提高編

38、程效率，人們研究出了高級(jí)語言。高級(jí)語言采用類似英語單詞的字符來表達(dá)指令，它能夠?qū)讞l機(jī)器語言指令合并為一條高級(jí)指令，并與具體的計(jì)算機(jī)指令系統(tǒng)無關(guān)。使用高級(jí)語言的好處是無需了解計(jì)算機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。用高級(jí)語言編寫程序不僅可以提高工作效率，并且易于移植。 目前常用的高級(jí)語言有：用于編程初學(xué)者和非專用人員的BASIC 以及后來發(fā)展的Quick BASIC、QBASIC和True BASIC；用于商業(yè)賬務(wù)管理的COBOL；用于科學(xué)、數(shù)學(xué)和工程的FORTRAN；用于教學(xué)和開發(fā)的Pascal； 20世紀(jì)60年代十年內(nèi)，人們至少發(fā)明了200多種高級(jí)語言。LISP、SNOBOL、BASIC。20世紀(jì)70年代，結(jié)構(gòu)

39、化程序設(shè)計(jì)。PASCAL、C、Ada第67頁/共79頁684 面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)語言20世紀(jì)80年代，提出面向?qū)ο蟾拍?。C+、Java（網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用開發(fā)語言）可運(yùn)行于所有操作系統(tǒng)平臺(tái)。用于程序設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫、多媒體應(yīng)用等。用類與對象、封裝性等第68頁/共79頁695. 面向?qū)ο笈c可視化程序設(shè)計(jì)語言VB、Delphi、VC+等。 提供可視化集成開發(fā)環(huán)境，以組件形式提供可視化類庫，程序開發(fā)是可視化的。即編程工作通過可視化的操作實(shí)現(xiàn)，對應(yīng)的代碼系統(tǒng)自動(dòng)生成。 適合開發(fā)圖形用戶界面，做到所見即所得。降低編程復(fù)雜度，提高編程效率。第69頁/共79頁706 非過程化的語言告訴計(jì)算機(jī)做什么只需說明要完成工作的目標(biāo)