大學(xué)計算機基礎(chǔ) 第1章_概論

1、大學(xué)計算機基礎(chǔ)掛了掛了課程導(dǎo)言課程導(dǎo)言1、 計算機基礎(chǔ)知識計算機基礎(chǔ)知識(存儲、信息表示、系統(tǒng)組成）存儲、信息表示、系統(tǒng)組成）2、 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)3、數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)4、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ) 一、為什么要學(xué)習(xí)計算機？一、為什么要學(xué)習(xí)計算機？ 二、學(xué)什么？二、學(xué)什么？ 1、從我們生活方面、從我們生活方面計算機無所不在。計算機無所不在。 2、從專業(yè)角度來說、從專業(yè)角度來說計算機是必要的工具計算機是必要的工具第一章計算機基礎(chǔ)知識第一章計算機基礎(chǔ)知識u1.1 計算機概述計算機概述u1.2 計算機運算基礎(chǔ)計算機運算基礎(chǔ)u1.3 計算機系統(tǒng)組成計算機系統(tǒng)組成u1.4 計算機技術(shù)性能指標(biāo)計

2、算機技術(shù)性能指標(biāo)多媒體多媒體微型計算微型計算機機C R A YC R A Y- -C R A YC R A Y- -1.1 計算機概述計算機概述 是是“電子數(shù)字計算機電子數(shù)字計算機”的簡稱。它的簡稱。它是一種能夠是一種能夠存儲存儲程序和數(shù)據(jù)，并能通過程序和數(shù)據(jù)，并能通過自動、連續(xù)地自動、連續(xù)地運行運行程序來實現(xiàn)對數(shù)據(jù)處程序來實現(xiàn)對數(shù)據(jù)處理的理的電子設(shè)備電子設(shè)備。 它能夠代替人類完成各種復(fù)雜的計它能夠代替人類完成各種復(fù)雜的計算以及處理各類的信息。算以及處理各類的信息。它為什么它為什么能代替人能代替人類工作？類工作？一、計算機是什么一、計算機是什么?u1、自然和手工計算裝置階段、自然和手工計算裝置

3、階段 u2、機械計算機時代、機械計算機時代u3、電氣計算機時代、電氣計算機時代u4、電子計算機時代、電子計算機時代二、計算工具的發(fā)展二、計算工具的發(fā)展 1. 自然、手工階段自然、手工階段 算盤：六、七百年前算盤：六、七百年前最初的計算工具：手指、石子、打繩結(jié)最初的計算工具：手指、石子、打繩結(jié)算籌算籌:2000多年前，春秋戰(zhàn)國多年前，春秋戰(zhàn)國計算尺：計算尺：16211621年，英國人年，英國人 E.GunterE.Gunter機械計算機：齒輪為主要部件機械計算機：齒輪為主要部件1642 法國法國Blaise Pascal第第1 1臺臺機械計算機機械計算機18221822英國數(shù)學(xué)家英國數(shù)學(xué)家Bab

4、bage 差分機差分機1833 1833 分析機分析機2. 機械計算機時代機械計算機時代機電式計算機：繼電器為主要部件機電式計算機：繼電器為主要部件 3. 電氣計算機時代電氣計算機時代 4. 電子計算機時代電子計算機時代1946.2 美國費城大學(xué)美國費城大學(xué)“莫爾小組莫爾小組”第一臺通用數(shù)字電第一臺通用數(shù)字電子計算機子計算機-ENIACENIAC50005000次次/ /秒秒體重體重3030噸噸占地占地170m170m2 21746817468只電子管只電子管15001500個繼電器個繼電器功率功率150KW150KWu主頻僅為主頻僅為0.1MHz比炮彈還要快的計算機比炮彈還要快的計算機 25

5、702570萬億次萬億次/ /秒秒當(dāng)今速度最快的當(dāng)今速度最快的屬于：天河一號屬于：天河一號 第一代第一代（1946-19561946-1956）電子管電子管5 5千千-4-4萬（次萬（次/ /秒）秒）第二代第二代（1957-19641957-1964）晶體管晶體管幾十萬幾十萬- -百萬（次百萬（次/ /秒秒）第三代第三代（1965-19701965-1970）中小規(guī)模集成電路中小規(guī)模集成電路百萬百萬- -幾百萬（次幾百萬（次/ /秒）秒）第四代第四代（1971-901971-90年代）年代）大規(guī)模集成電路大規(guī)模集成電路和超大規(guī)模集成電路和超大規(guī)模集成電路幾百萬幾百萬- -幾億（次幾億（次/ /

6、秒秒）電子計算機的發(fā)展電子計算機的發(fā)展體積小體積小耗能低耗能低性能穩(wěn)定性能穩(wěn)定晶晶體體管管數(shù)數(shù)目目40044004奔騰奔騰4 4420,000,0002,300 將電腦濃縮在一顆芯片上將電腦濃縮在一顆芯片上0.180.18微米芯片微米芯片1010微米芯片微米芯片光蝕刻技術(shù)光蝕刻技術(shù)未來計算機未來計算機1、光計算機、光計算機2、生物計算機、生物計算機3、分子計算機、分子計算機4、量子計算機、量子計算機計算機的發(fā)展趨勢計算機的發(fā)展趨勢智智能能化化網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)化化巨巨型型化化微微型型化化多媒體化多媒體化中國計算機的發(fā)展中國計算機的發(fā)展 u 高性能計算機高性能計算機曙光、銀河、神威系列曙光、銀河、神威系列

7、u 微機：長城微機：長城0520CHu 芯片：龍芯芯片：龍芯三、計算機的特點三、計算機的特點u運算速度快運算速度快u計算精度高計算精度高u“記憶記憶”能力強能力強u邏輯判斷能力邏輯判斷能力u自動化程度高自動化程度高四、計算機的分類四、計算機的分類1按用途分類按用途分類u1) 通用計算機通用計算機u2) 專用計算機專用計算機2按規(guī)模和處理能力分類按規(guī)模和處理能力分類u1) 巨型計算機巨型計算機 2) 小巨型計算機小巨型計算機u3) 大型計算機大型計算機 4) 小型計算機小型計算機u5) 工作站工作站 6) 微型機（個人計算機）微型機（個人計算機）五、計算機主要應(yīng)用領(lǐng)域五、計算機主要應(yīng)用領(lǐng)域 u1

8、. 科學(xué)計算科學(xué)計算 u2. 數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理 u3. 過程控制過程控制 u4.網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用u5.計算機輔助系統(tǒng)計算機輔助系統(tǒng) u6.人工智能人工智能 1.2 計算機運算基礎(chǔ)計算機運算基礎(chǔ)1. 計算機內(nèi)部是一個二進制數(shù)字世界計算機內(nèi)部是一個二進制數(shù)字世界一、一、 數(shù)制及其轉(zhuǎn)換數(shù)制及其轉(zhuǎn)換數(shù)值數(shù)值文字文字聲音聲音 圖像等圖像等數(shù)值數(shù)值文字文字聲音聲音 圖像等圖像等 只有只有“0 0”、“1 1”兩個量兩個量二進制數(shù)運算逢二進制數(shù)運算逢2 2進進1 1機器可靠性高、通用性強機器可靠性高、通用性強加法：加法： 減法：減法： 1（借位）（借位） （進位）（進位） s 按進位的原則進行計數(shù)按進位的原

9、則進行計數(shù)s 逢逢N N進進1 1s 采用位權(quán)表示法采用位權(quán)表示法s十、二、八、十六進制十、二、八、十六進制特點特點 數(shù)制轉(zhuǎn)換數(shù)制轉(zhuǎn)換 常用常用276常用進位計數(shù)制表示方法常用進位計數(shù)制表示方法進位制進位制二進制二進制 八進制八進制 十進制十進制十六進制十六進制規(guī)則規(guī)則逢二進逢二進一一逢八進逢八進一一逢十進逢十進一一逢十六進一逢十六進一基數(shù)基數(shù)r=2r=2r=8r=8r=10r=10r=16r=16數(shù)符數(shù)符0,10,10,1,2,0,1,2,7,70,1,2,0,1,2,9,90,1,2,0,1,2,9,9,A,B,C,D,E,FA,B,C,D,E,F權(quán)權(quán)2 2i i8 8i i1010i i

10、1616i i表示符表示符號號B BO/QO/QD DH H十 進 制 (D) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 二 進 制 (B) 0 1 10 11 100 101 110 111 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111 10000 八 進 制 (O) 0 1 2 3 4 5 6 7 10 11 12 13 14 15 16 17 20 十 六 進 制 (H) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a b C d e f 10 常用進位計數(shù)制之間的關(guān)系常用進位計數(shù)制之間的關(guān)系 數(shù)制間的轉(zhuǎn)換數(shù)制間的轉(zhuǎn)換

11、十進制數(shù)十進制數(shù)非十進制數(shù)非十進制數(shù)十進制數(shù)十進制數(shù)二、八、十六進制之間的轉(zhuǎn)換二、八、十六進制之間的轉(zhuǎn)換非十進制數(shù)非十進制數(shù) 數(shù)制間的轉(zhuǎn)換數(shù)制間的轉(zhuǎn)換-十進制十進制 非十進制非十進制 8 75 3 8 9 1 8 1 1 0結(jié)果為：113整整數(shù)數(shù)余數(shù)法：余數(shù)法：除基取余、由下而上排列。示例示例1：(75)10 ( ? )8 數(shù)制間的轉(zhuǎn)換數(shù)制間的轉(zhuǎn)換-十進制十進制 非十進制非十進制2 75 1 2 37 1 2 18 0 2 9 1 2 4 0 2 2 0 2 1 1 0示例示例2: (75)10 ( ? )2結(jié)果為：結(jié)果為：1001011整整數(shù)數(shù) 數(shù)制間的轉(zhuǎn)換數(shù)制間的轉(zhuǎn)換-十進制十進制 非十進

12、制非十進制小小數(shù)數(shù)結(jié)果為：結(jié)果為：0.101示例：示例： (0.625)10 ( ? )2 0.6250.625 2 2 1 1.250 .250 整數(shù)為整數(shù)為1 1 2 2 0 0.50 .50 整數(shù)為整數(shù)為0 0 2 2 1 1. .0 0 整數(shù)為整數(shù)為1 1 小數(shù)值為小數(shù)值為0 0進位法進位法：乘基取整，當(dāng)小數(shù)值為乘基取整，當(dāng)小數(shù)值為0或達到精度要或達到精度要 求時停止，將整數(shù)部分由上而下排。求時停止，將整數(shù)部分由上而下排。 數(shù)制間的轉(zhuǎn)換數(shù)制間的轉(zhuǎn)換-十進制十進制 非十進制非十進制保留保留3位：位：0.303示例：示例： (0.625)10 ( ? )5 0.6250.625 5 5 3

13、 3.125 .125 整數(shù)為整數(shù)為3 3 5 5 0.625 0.625 整數(shù)為整數(shù)為0 0 5 5 3.125 3.125 整數(shù)為整數(shù)為3 30.0. 數(shù)制間的轉(zhuǎn)換數(shù)制間的轉(zhuǎn)換-非十進制非十進制 十進制十進制l位權(quán)法位權(quán)法：把各非十進制數(shù)按權(quán)展開求和把各非十進制數(shù)按權(quán)展開求和l轉(zhuǎn)換公式轉(zhuǎn)換公式：(F)x =an-1xn-1 + an-2xn-2 + . + a1x1 + a0 x0 + a-1x-1 + .示例：示例： (1011.1) B = 123+022 + 121 + 1 20 +1 2-1 = 8 + 0 + 2 + 1 + 0.5 = (11.5)D (635) O =( ?

14、)D (a2f)H=( ? )D 數(shù)制間的轉(zhuǎn)換數(shù)制間的轉(zhuǎn)換-非十進制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換非十進制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換二進制二進制 十六進制十六進制 一位拆三位一位拆三位一位拆四位一位拆四位三位并一位三位并一位四位并一位四位并一位二進制二進制八進制八進制000001010011100101110111012345670000 00010010 0011 0100 0101 0110 0111012345671000 10011010 1011 1100 1101 1110111189abcdef整數(shù)整數(shù) 小數(shù)小數(shù) 1 1011 0111.010( 1 B 7 . )16示例：示例：100 110 110 111

15、 . 010 1( 4 6 6 7 . 2 )8 數(shù)制間的轉(zhuǎn)換數(shù)制間的轉(zhuǎn)換-非十進制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換非十進制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換00000044作業(yè)作業(yè): 寫到寫到1張紙上張紙上 : 1.數(shù)制數(shù)制: (345.25 )10 =( )2=( )8=( )16 (10110110.11)2=( )10=( )8=( )16 (127 ) 8=( )10=( )2 (10101011.11)2=( )16 =( )10=( )8 (1aa)16=( )10=( )2 (567)12=( )10 2. 書上習(xí)題答案書上習(xí)題答案(簡答題除外簡答題除外) 二、二、數(shù)據(jù)的存儲單位數(shù)據(jù)的存儲單位u數(shù)據(jù)表示：數(shù)據(jù)表示：一個

16、邏輯量稱為一個位一個邏輯量稱為一個位( bit)。 多個位組合多個位組合-表示多個信息。表示多個信息。u3位二進制數(shù)有多少種不同的組合碼位二進制數(shù)有多少種不同的組合碼?u 8位邏輯量可以表示多少種信息？位邏輯量可以表示多少種信息？u字節(jié)字節(jié)Byte： 1個字節(jié)個字節(jié)= 8個位個位 1Byte = 8 bit 1B=8b10100101 b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b02n表示數(shù)據(jù)的單位表示數(shù)據(jù)的單位 1B (字節(jié)字節(jié)Byte） = 8b (位位bit) 1KB = 210B =1024B 1MB = 220B =1024KB 1GB = 230B=1024MB 1TB = 240

17、B=1024GB (PB EB) 字字：CPU通過數(shù)據(jù)總線一次存取數(shù)據(jù)長度稱為字。通過數(shù)據(jù)總線一次存取數(shù)據(jù)長度稱為字。 字長：字長：8位、位、16位、位、32位、位、64位位有1023個小球裝在10個盒內(nèi),我可以取11023任意個。為什么？11 1111 1111=29+28+27+26+25+24+23+22+21+20三、計算機中數(shù)據(jù)的表示三、計算機中數(shù)據(jù)的表示機機器器數(shù)數(shù)與與真真值值機器數(shù)機器數(shù)：符號及值均用二進制數(shù)表示的：符號及值均用二進制數(shù)表示的 數(shù)為機器數(shù)。數(shù)為機器數(shù)。 正號：正號：0 0 負(fù)號：負(fù)號：1 1示例：示例： -0111010 -0111010 +1011011 +10

18、11011 真值數(shù)：用正負(fù)號表示的數(shù)稱為真值真值數(shù)：用正負(fù)號表示的數(shù)稱為真值 數(shù)。（數(shù)。（D D，B B）示例：示例：-0111010 -0111010 、 -18 -18 、 +1011011+1011011 1 1011101001110100 010110111011011帶帶符符號號數(shù)數(shù)的的表表示示計算機中數(shù)據(jù)的表示計算機中數(shù)據(jù)的表示數(shù)值數(shù)據(jù)數(shù)值數(shù)據(jù)1 1 0 0 1 1 0 1-77-77 原碼原碼1 01 1 0 0 1 0反碼反碼1 01 1 0 0 1 1補碼補碼原碼原碼：符號位，：符號位，0表示正，表示正，1表示負(fù)；表示負(fù)； 數(shù)值部分，用二進制數(shù)形式。數(shù)值部分，用二進制數(shù)形式

19、。反碼：正數(shù)，反碼與原碼相同；反碼：正數(shù)，反碼與原碼相同； 負(fù)數(shù)，原碼負(fù)數(shù)，原碼不變，數(shù)值位按位不變，數(shù)值位按位取反取反。補碼補碼：正數(shù)，補碼與原碼相同；：正數(shù)，補碼與原碼相同； （0唯一）唯一） 負(fù)數(shù)，反碼負(fù)數(shù)，反碼不變，在數(shù)值位不變，在數(shù)值位末位加末位加1。2n-|x|0不唯一不唯一可實現(xiàn)可實現(xiàn)“-”變變“+”：(x-y)補補=x補補+(-y)補補計算機中數(shù)據(jù)的表示計算機中數(shù)據(jù)的表示數(shù)值數(shù)據(jù)數(shù)值數(shù)據(jù)定定點點數(shù)數(shù)0100000010000011定點小數(shù)：定點小數(shù)：定點整數(shù)：定點整數(shù)：符號位符號位隱含小數(shù)位（隱含小數(shù)位（+0.5)符號位符號位隱含小數(shù)位（隱含小數(shù)位（-125)31 30 24

20、23 22 31 30 24 23 22 0 0 如：如：-33=(-100001)B-33=(-100001)B = =1 1.1000010.1000010* *2 201100110 = =1 1.0111110.0111110* *2 201100110 ( (補補) )階符階符 階碼階碼 數(shù)符數(shù)符 尾數(shù)尾數(shù) 階碼部分階碼部分 尾數(shù)部分尾數(shù)部分 計算機中數(shù)據(jù)的表示計算機中數(shù)據(jù)的表示數(shù)值數(shù)據(jù)數(shù)值數(shù)據(jù)浮浮點點數(shù)數(shù)0 00001100 0000110 1 0111110 00000000 000000001 0111110 00000000 00000000四、計算機中信息編碼四、計算機中信

21、息編碼三、數(shù)據(jù)分類及表示三、數(shù)據(jù)分類及表示 1、數(shù)值型數(shù)據(jù)、數(shù)值型數(shù)據(jù) 2、非數(shù)值型數(shù)據(jù)、非數(shù)值型數(shù)據(jù)字符編碼字符編碼數(shù)字編碼數(shù)字編碼漢字編碼漢字編碼聲音、聲音、圖形圖像圖形圖像、視頻視頻等等 字符編碼字符編碼- 字符的表示字符的表示字字符符數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)的的表表示示ASCII碼碼American Standard Code for Information Interchange編碼方式編碼方式：1 1個字節(jié)的后個字節(jié)的后7 7位二進制數(shù)的不同編位二進制數(shù)的不同編碼來表示碼來表示128128個不同的字符個不同的字符字符種類字符種類： 字母字母: A-Z, a-z: A-Z, a-z 數(shù)字?jǐn)?shù)字: 0-

22、9: 0-9標(biāo)點符號標(biāo)點符號 運算符號及控制符運算符號及控制符擴展擴展ASCIIASCII碼碼：用用8 8位二進制數(shù)的不同編碼來表位二進制數(shù)的不同編碼來表示不同的字符示不同的字符256256個個，前，前128128個個與非與非擴展擴展相同。相同。b6b5b4b3b2b1b0u統(tǒng)一碼、萬國碼、單一碼統(tǒng)一碼、萬國碼、單一碼u是在計算機上用的字符編碼。是在計算機上用的字符編碼。u為每種語言中的每個字符設(shè)定唯一的為每種語言中的每個字符設(shè)定唯一的二進制編碼，實現(xiàn)跨語言、跨平臺的二進制編碼，實現(xiàn)跨語言、跨平臺的文本轉(zhuǎn)換和處理。文本轉(zhuǎn)換和處理。 Unicode碼碼 BCDBCD碼（碼（84218421）：）

23、：用用4 4位二進制代碼來表示位二進制代碼來表示 1 1位十進制數(shù)。因為位權(quán)分別為位十進制數(shù)。因為位權(quán)分別為 2 23 3、2 22 2、2 21 1、2 20 0，所以也稱為，所以也稱為84218421。數(shù)數(shù)字字編編碼碼數(shù)字?jǐn)?shù)字0123456789BCD 0000 0001 0010 0011 0100 0101 01100111 1000 1001示例示例： （911)10 （100100010001)BCD 數(shù)字編碼數(shù)字編碼- 數(shù)值數(shù)據(jù)的表示數(shù)值數(shù)據(jù)的表示漢漢字字編編碼碼和和表表示示輸入碼輸入碼 常用方法：拼音、五筆、區(qū)位等輸入方法常用方法：拼音、五筆、區(qū)位等輸入方法字形碼字形碼 用點陣

24、表示漢字，用點陣表示漢字，一個點用一位二進制數(shù)表示一個點用一位二進制數(shù)表示機內(nèi)碼機內(nèi)碼如：如： “啊啊” 16區(qū)區(qū)01位位 1601 即即 0001000000000001 (1001H)。國標(biāo)碼國標(biāo)碼用用2 2個字節(jié)表示一個漢字。個字節(jié)表示一個漢字。1001000010000001 漢字編碼漢字編碼-漢字的表示漢字的表示 漢字字形碼漢字字形碼漢字輸出的字形編碼漢字輸出的字形編碼. .顯示輸出顯示輸出打印輸出打印輸出機內(nèi)碼向字形碼轉(zhuǎn)換機內(nèi)碼向字形碼轉(zhuǎn)換機內(nèi)碼機內(nèi)碼國標(biāo)碼向機內(nèi)碼轉(zhuǎn)換國標(biāo)碼向機內(nèi)碼轉(zhuǎn)換漢字漢字（輸入碼）（輸入碼）用“1”表示綠點、“0”表示白點 16*16=2B*16行行=32B

25、 32*32=4B*32行行=128B數(shù)字聲音數(shù)字聲音數(shù)字化過程數(shù)字化過程模擬模擬聲音聲音采樣采樣量化量化采樣值采樣值編碼值編碼值數(shù)字圖像數(shù)字圖像數(shù)數(shù)字字化化過過程程掃描掃描采樣采樣量化量化把一幅物理圖把一幅物理圖像在空間上分像在空間上分割成割成MN個網(wǎng)個網(wǎng)格。每個小格格。每個小格稱為一個像素稱為一個像素掃描分辨率：掃描分辨率：像素像素/英寸英寸 在一幅圖像的在一幅圖像的每個像素位置每個像素位置上測量該點的上測量該點的顏色或灰度值，顏色或灰度值，這個值稱為像這個值稱為像素值。素值。 將像素值的取將像素值的取值范圍分成若值范圍分成若干個級別，將干個級別，將每個像素值近每個像素值近似為一個整數(shù)似為

26、一個整數(shù)(四舍五入四舍五入)。 像素像素數(shù)字圖像數(shù)字圖像u圖像的掃描分辨率影響圖像的質(zhì)量圖像的掃描分辨率影響圖像的質(zhì)量265x180133x9066x4533x22動態(tài)圖像動態(tài)圖像數(shù)字視頻數(shù)字視頻將模擬信號的視頻轉(zhuǎn)換將模擬信號的視頻轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號表示，從而為數(shù)字信號表示，從而能夠在計算機中對其進能夠在計算機中對其進行操作。行操作。 數(shù)字視頻數(shù)字視頻 時間采樣時間采樣 ： 每隔一定時間獲取一每隔一定時間獲取一幀圖像幀圖像 ?？臻g采樣空間采樣 同靜態(tài)圖像的數(shù)字化同靜態(tài)圖像的數(shù)字化過程。過程。模擬視頻數(shù)字化模擬視頻數(shù)字化 數(shù)字視頻：數(shù)字視頻：是數(shù)字圖是數(shù)字圖像的集合像的集合計算機系統(tǒng)的組成計算機系統(tǒng)

27、的組成硬件系統(tǒng)硬件系統(tǒng)（設(shè)備）（設(shè)備）軟件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)（程序、文檔）（程序、文檔） 計算機系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)應(yīng)用軟件應(yīng)用軟件系統(tǒng)應(yīng)用程序系統(tǒng)應(yīng)用程序操操 作作 系系 統(tǒng)統(tǒng)機機 器器 語語 言言硬硬 件件 系系 統(tǒng)統(tǒng)各種應(yīng)用程序各種應(yīng)用程序用戶用戶1.3 計算機組成及工作原理計算機組成及工作原理微處理器微處理器內(nèi)存儲器內(nèi)存儲器I/OI/O接口接口總線總線 硬件系統(tǒng)硬件系統(tǒng)微 型 計微 型 計算 機 系算 機 系統(tǒng)統(tǒng)微 型 計微 型 計算機算機( (主機主機) )外外 設(shè)設(shè)運算器運算器控制器控制器外存儲器（軟驅(qū)、硬盤等）外存儲器（軟驅(qū)、硬盤等） 輸入設(shè)備（鍵盤、鼠標(biāo)等）輸入設(shè)備（鍵盤、鼠標(biāo)等）輸出設(shè)備

28、（顯示器、打印機等）輸出設(shè)備（顯示器、打印機等）其他（網(wǎng)卡、顯卡等）其他（網(wǎng)卡、顯卡等）系統(tǒng)軟件（操作系統(tǒng)、系統(tǒng)應(yīng)用程序）系統(tǒng)軟件（操作系統(tǒng)、系統(tǒng)應(yīng)用程序）應(yīng)用軟件應(yīng)用軟件軟件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)計算機結(jié)構(gòu)計算機結(jié)構(gòu)u馮馮 諾依曼計算機結(jié)構(gòu)特點：諾依曼計算機結(jié)構(gòu)特點：硬件由五大部件組成硬件由五大部件組成 （運算器、存儲器、控制器、輸入（運算器、存儲器、控制器、輸入輸出設(shè)備）輸出設(shè)備）CPU控制命令控制命令指令流指令流數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù)流運算器運算器輸出設(shè)備輸出設(shè)備控制器控制器輸入設(shè)備輸入設(shè)備存儲器存儲器 采用二進制數(shù)來表示指令和數(shù)據(jù)。采用二進制數(shù)來表示指令和數(shù)據(jù)。 00101100 00001010 ADD

29、A，10 采用采用“存儲程序存儲程序”的方式的方式主機系統(tǒng)主機系統(tǒng)內(nèi)存（ROM / /Cache）I/OI/O接口CPU運算器控制器總線系統(tǒng)的核心系統(tǒng)的核心記憶設(shè)備記憶設(shè)備信息的信息的傳輸設(shè)備傳輸設(shè)備與外設(shè)進行與外設(shè)進行信息交換的信息交換的“橋梁橋梁”一、主機系統(tǒng)一、主機系統(tǒng)系統(tǒng)主板系統(tǒng)主板內(nèi)存內(nèi)存總線插槽總線插槽接口卡接口卡CPU串行接口串行接口USB接口接口芯片組芯片組六十四微處理器六十四微處理器 Intel Conroe(2006) 雙核雙核前端總線頻率前端總線頻率(MHz) ： 106664位技術(shù)：位技術(shù)：EM64T雙核心：支持雙核心：支持 二、存儲系統(tǒng)二、存儲系統(tǒng)脫脫 機機 外外 存

30、存聯(lián)聯(lián) 機機 外外 存存主主 存存 儲儲 器器高高 速速 緩緩 存存通用寄存器通用寄存器內(nèi)存儲器內(nèi)存儲器高速緩沖存儲器技術(shù)高速緩沖存儲器技術(shù)CacheuCache的基本概念的基本概念:由于由于CPU與主存之間與主存之間在執(zhí)行速度上存在較大的差異，為提高在執(zhí)行速度上存在較大的差異，為提高CPU的效率，在的效率，在CPU與主存之間增加的高速緩沖與主存之間增加的高速緩沖存儲器存儲器 Cache技術(shù)。技術(shù)。Cache解決什么問題？解決什么問題？Cache放在什么地方？放在什么地方？Cache與內(nèi)存的區(qū)別？與內(nèi)存的區(qū)別？Cache的工作原理CPUCache主主 存存DB 虛擬存儲器技術(shù)u虛擬存儲器技術(shù)概

31、念虛擬存儲器技術(shù)概念:是在外存開辟一塊空間,來彌補內(nèi)存的不足，它好像在內(nèi)存與外存之間，CPU看到的是速度接近內(nèi)存、外存容量的假想存儲器。虛地址空間是程序可用空間，而實地址空虛地址空間是程序可用空間，而實地址空間是處理器間是處理器CPU可訪問空間，前者比后者可訪問空間，前者比后者大得多。虛擬存儲器解決什么問題？大得多。虛擬存儲器解決什么問題？內(nèi)存內(nèi)存CPU外存外存DB12345虛擬存儲器虛擬存儲器硬盤的磁道、硬盤的磁道、扇區(qū)、柱面扇區(qū)、柱面柱面柱面扇區(qū)扇區(qū)磁道磁道硬盤片是由涂有磁性材料的鋁合金構(gòu)成硬盤片是由涂有磁性材料的鋁合金構(gòu)成讀寫硬盤時，磁性圓盤高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的托力使磁讀寫硬盤時，磁性圓盤高速

32、旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的托力使磁頭懸浮在盤面上而不接觸盤面頭懸浮在盤面上而不接觸盤面硬盤容量視具體類型而定硬盤容量視具體類型而定硬盤片硬盤片讀寫磁頭讀寫磁頭 三、外存三、外存u硬磁盤存儲容量計算公式：硬磁盤存儲容量計算公式：扇區(qū)容量扇區(qū)數(shù)柱面數(shù)磁頭數(shù)扇區(qū)容量扇區(qū)數(shù)柱面數(shù)磁頭數(shù)u例：已知某硬盤磁頭數(shù)為例：已知某硬盤磁頭數(shù)為1616，柱面數(shù)為，柱面數(shù)為40964096，扇區(qū)數(shù)為，扇區(qū)數(shù)為6363，扇區(qū)容量為，扇區(qū)容量為512512字節(jié)字節(jié)硬盤容量硬盤容量= 51263409616 = 1.97GB光盤光盤u1. 1. 光盤的種類光盤的種類(1) CD-ROM: (1) CD-ROM: 只讀光盤只讀光盤(650M

33、B(650MB左右左右) )(2) CD-R: (2) CD-R: 一次性刻錄光盤一次性刻錄光盤(3) CD-RW:(3) CD-RW:可擦寫光盤可擦寫光盤(4) DVD:(4) DVD:數(shù)字視盤數(shù)字視盤(4.7GB17.7GB)(4.7GB17.7GB)u2. 2. 主要技術(shù)指標(biāo)主要技術(shù)指標(biāo)容量、傳輸率、讀寫時間容量、傳輸率、讀寫時間可移動外存儲器可移動外存儲器u1. 1. 分類分類1) 1) 優(yōu)盤優(yōu)盤2) USB2) USB硬盤硬盤u2. 2. 通過通過USBUSB接口使用接口使用四、設(shè)備驅(qū)動程序四、設(shè)備驅(qū)動程序u1.1.概念：概念：對連接到計算機系統(tǒng)的設(shè)備進對連接到計算機系統(tǒng)的設(shè)備進行控

34、制驅(qū)動，以使其正常工作的一種軟行控制驅(qū)動，以使其正常工作的一種軟件。件。(1) (1) 通過一組預(yù)先定義好的軟件接口為操作通過一組預(yù)先定義好的軟件接口為操作系統(tǒng)或應(yīng)用程序提供控制硬件的能力；系統(tǒng)或應(yīng)用程序提供控制硬件的能力；(2) (2) 對連接到計算機系統(tǒng)的設(shè)備進行控制驅(qū)對連接到計算機系統(tǒng)的設(shè)備進行控制驅(qū)動、以使其能正常工作。動、以使其能正常工作。u2.2.即插即用即插即用(PnP)(PnP)(1) (1) 概念概念: : 自動處理硬件設(shè)備安裝的工自動處理硬件設(shè)備安裝的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn) (2) (2) 要求以下各項都支持要求以下各項都支持“即插即用即插即用” 1) BIOS 1) BIOS 2

35、) 2) 操作系統(tǒng)操作系統(tǒng) 3) 3) 硬件硬件 4) 4) 設(shè)備驅(qū)動程序設(shè)備驅(qū)動程序 五、總線與接口電路五、總線與接口電路處理器處理器存儲子存儲子系統(tǒng)系統(tǒng)I/O子子系統(tǒng)系統(tǒng)總線：微處理器與各部件和外圍設(shè)備共用總線：微處理器與各部件和外圍設(shè)備共用的連接線路的連接線路按用途分三類：按用途分三類： 數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線 DB DB 地址總線地址總線 AB AB 控制總線控制總線 CBCBu按層次結(jié)構(gòu)分三個：按層次結(jié)構(gòu)分三個： 1) CPU1) CPU總線總線2) 2) 系統(tǒng)總線：系統(tǒng)總線：I/OI/O通道（通道（ISAISA、PCIPCI、AGPAGP）3 3）外部總線：）外部總線： IDEIDE、U

36、SBUSB、SCSISCSI總線總線接口要解決的問題接口要解決的問題(作用作用)u速度速度匹配匹配(Buffer)(Buffer)u信號信號的驅(qū)動能力的驅(qū)動能力( (電平轉(zhuǎn)換器、驅(qū)動器電平轉(zhuǎn)換器、驅(qū)動器) ) u信號信號形式和電平的匹配形式和電平的匹配(A/D(A/D、D/A)D/A) u時序時序匹配匹配( (定時關(guān)系定時關(guān)系) )u信息格式問題（位流、數(shù)據(jù)塊、并行等）信息格式問題（位流、數(shù)據(jù)塊、并行等）輸入輸入/ /輸出接口輸出接口輸入輸入/ /輸出接口輸出接口CPUI/OI/O接口接口外設(shè)外設(shè)輸入輸入/ /輸出接口輸出接口PS2PS2鍵盤、鍵盤、鼠標(biāo)接口鼠標(biāo)接口并行接口并行接口串行接串行接

37、口口四個四個USBUSB接口接口RJ45LANRJ45LAN接口接口接口的分類接口的分類u(1) (1) 按傳送信息方式按傳送信息方式 并行接口（按數(shù)據(jù)總線位數(shù)傳送）并行接口（按數(shù)據(jù)總線位數(shù)傳送） 串行接口（按位傳送）串行接口（按位傳送）u(2)(2)按充當(dāng)?shù)慕巧闯洚?dāng)?shù)慕巧?輸入接口和輸出接口輸入接口和輸出接口u(3) (3) 按傳送信息類型按傳送信息類型 數(shù)字接口和模擬接口數(shù)字接口和模擬接口u指令：u指令系統(tǒng)：u程序：u計算機的一般工作過程： 就是執(zhí)行程序的過就是執(zhí)行程序的過程，而程序則是有程，而程序則是有一條條指令組成的。一條條指令組成的。計算機能夠識別的計算機能夠識別的“命令命令”。所有指令的集合。所有指令的集合。為解決某一問題，為解決某一問題，按一定順序組織在一按一定順序組織在一起的指令序列。起的指令序列。指令的一般格式u例: (1) ADD AH,BHu (2) MOV CH,8AHu (3) PUSH AXu (4) RET指令碼指令碼目標(biāo)操作數(shù)目標(biāo)操作數(shù)源操作數(shù)源操作數(shù)說明指令說明指令的功能的功能說明指令操說明指令操作的對象作的對象指令執(zhí)行過程u(1) 指令執(zhí)行過程指令執(zhí)行過程 取指令取指令分析指令分析指令讀取