大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ) 第1章

1、第1章 計(jì)算機(jī)概述目錄目錄上頁上頁下頁下頁結(jié)束結(jié)束2022-3-191第第1 1章章 計(jì)算機(jī)概述計(jì)算機(jī)概述1.11.1信息時(shí)代的計(jì)算機(jī)文化信息時(shí)代的計(jì)算機(jī)文化 教學(xué)目的 了解計(jì)算機(jī)的基本概念、發(fā)展及未來計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)了解數(shù)據(jù)與信息的基本關(guān)系及數(shù)據(jù)處理過程、計(jì)算機(jī)的應(yīng)用范圍掌握計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本概念和組成、計(jì)算機(jī)數(shù)制與編碼數(shù)制與編碼的表示掌握微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成、分類和應(yīng)用1.2 1.2 計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)概述概述1.3 1.3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)1.5 1.5 微型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)微型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)本本 章章 習(xí)習(xí) 題題1.4 1.4 計(jì)算機(jī)中的數(shù)制與編碼計(jì)算機(jī)中的數(shù)制與編碼1.6 1

2、.6 計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng) 第1章 計(jì)算機(jī)概述目錄目錄上頁上頁下頁下頁結(jié)束結(jié)束2022-3-192 隨著信息技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展，計(jì)算機(jī)應(yīng)用已經(jīng)滲透到人類社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，有力地推進(jìn)了社會(huì)信息化的發(fā)展，同時(shí)，給計(jì)算機(jī)文化也增添了新的內(nèi)涵，本章從信息時(shí)代的計(jì)算機(jī)文化出發(fā)，介紹計(jì)算機(jī)的基本概念及組成、計(jì)算機(jī)中的數(shù)制與編碼、微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成、計(jì)算機(jī)基本功能及計(jì)算機(jī)應(yīng)用等內(nèi)容，使讀者較為全面的地了解計(jì)算機(jī)基本知識(shí)及學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的作用和方法。第1章 計(jì)算機(jī)概述目錄目錄上頁上頁下頁下頁結(jié)束結(jié)束2022-3-1931.11.1信息時(shí)代的計(jì)算機(jī)文化信息時(shí)代的計(jì)算機(jī)文化 1.1.1 信息化社會(huì)信息化社

3、會(huì) 1.信息化概述 信息化是指在計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等信息技術(shù)快速發(fā)展的推動(dòng)下，信息技術(shù)、信息產(chǎn)業(yè)和信息網(wǎng)絡(luò)在社會(huì)經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域所發(fā)揮的作用，（日益突出，）并逐步主導(dǎo)國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的過程。信息資源已成為世界范圍的重要戰(zhàn)略資源，信息產(chǎn)業(yè)已成為世界各國新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)，信息技術(shù)正以其滲透性與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)廣泛地結(jié)合起來，成為推進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的助力器，大力推進(jìn)信息化是經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的大趨勢(shì)。第1章 計(jì)算機(jī)概述目錄目錄上頁上頁下頁下頁結(jié)束結(jié)束2022-3-1942.信息化對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的作用 信息化加速當(dāng)今世界經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型 信息化促進(jìn)經(jīng)濟(jì)迅速增長 信息化推動(dòng)經(jīng)濟(jì)全球化進(jìn)程 信息化促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)的崛起3.信

4、息化社會(huì)，亦既是社會(huì)的信息化。 信息化具有四化和四性的特點(diǎn)。 信息化的“四化”：智能化、電子化、全球化、非群體化。 信息化的“四性”：綜合性、競爭性、滲透性、開放性。第1章 計(jì)算機(jī)概述目錄目錄上頁上頁下頁下頁結(jié)束結(jié)束2022-3-195續(xù)續(xù)1.1.2 信息時(shí)代的計(jì)算機(jī)文化信息時(shí)代的計(jì)算機(jī)文化1.信息與數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)（Data） 數(shù)據(jù)是在計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)的基本對(duì)象，是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界中客觀事物的符號(hào)表示，可以是數(shù)值數(shù)據(jù)，如23.4、-666、6900、￥870929等；也可以是非數(shù)值數(shù)據(jù)，如文字、圖形、圖像聲音、語音等。單純的數(shù)據(jù)形式是不能完全表達(dá)其內(nèi)容，需要經(jīng)過解釋。因此，數(shù)據(jù)和關(guān)于數(shù)據(jù)的解釋是不可分割的。數(shù)

5、據(jù)的解釋是關(guān)于數(shù)據(jù)含義的說明。數(shù)據(jù)的含義稱為語義。信息(Information) 信息是一種已經(jīng)加工為特定形式的數(shù)據(jù)，這種數(shù)據(jù)形式對(duì)接收者來說是具有確定意義的，它不但會(huì)對(duì)人們當(dāng)前和未來活動(dòng)產(chǎn)生影響，而且會(huì)對(duì)接受者的決策具有實(shí)際價(jià)值。數(shù)據(jù)與信息有著不可分割的聯(lián)系，信息是由處理系統(tǒng)加工過的數(shù)據(jù)，它是一種原料和成品之間的關(guān)系。 信息的特性：事實(shí)性、等級(jí)性、精確性、完整性、可壓縮性、及時(shí)性、擴(kuò)散撒性、傳輸性、經(jīng)濟(jì)性、共享性。第1章 計(jì)算機(jī)概述目錄目錄上頁上頁下頁下頁結(jié)束結(jié)束2022-3-196信息與數(shù)據(jù)的聯(lián)系：（1）數(shù)據(jù)是信息的符號(hào)表示，或稱載體；（2）信息是數(shù)據(jù)的內(nèi)涵，是數(shù)據(jù)的語義解釋。；（3）數(shù)據(jù)

6、是符號(hào)化的信息。；（4）信息是語義化的數(shù)據(jù)。2.數(shù)據(jù)處理，也叫信息處理數(shù)據(jù)處理(data processing) 對(duì)數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)、檢索、加工、變換和傳輸?shù)目偤头Q為數(shù)據(jù)處理。數(shù)據(jù)可由人工或自動(dòng)化裝置進(jìn)行處理，經(jīng)過解釋并賦予一定的意義之后，便成為信息。對(duì)數(shù)據(jù)處理，包括數(shù)值的和非數(shù)值的。對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類、組織、編碼、存儲(chǔ)、檢索和維護(hù)，是通過使用軟件對(duì)數(shù)據(jù)處理的中心問題。數(shù)據(jù)處理應(yīng)用數(shù)據(jù)處理方式第1章 計(jì)算機(jī)概述目錄目錄上頁上頁下頁下頁結(jié)束結(jié)束2022-3-1971.1.3計(jì)算機(jī)方法論計(jì)算機(jī)方法論 當(dāng)今計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)日新月異的發(fā)展，計(jì)算機(jī)的應(yīng)用已滲透到社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，使用計(jì)算機(jī)的意識(shí)和利用計(jì)算機(jī)獲取

7、、表示、存儲(chǔ)、傳輸、處理、控制信息的基本技能，應(yīng)用信息、協(xié)同工作、解決實(shí)際問題等方面的能力，已成為衡量一個(gè)人文化素質(zhì)高低的重要標(biāo)志之一。 讀者在學(xué)習(xí)大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程時(shí)，注意，計(jì)算機(jī)不僅是一種工具，而且計(jì)算機(jī)學(xué)科還有一種獨(dú)特的分析問題、解決問題的思維方式和處理問題的方法。大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)是非計(jì)算機(jī)專業(yè)最先開設(shè)的計(jì)算機(jī)課程，主要任務(wù): 能揭示計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的特色及其歷史； 能充分展示計(jì)算機(jī)領(lǐng)域能做些什么，但不必去深究其原理； 使讀者了解計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域，產(chǎn)生學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)的興趣； 培養(yǎng)讀者學(xué)科全局觀，并且培養(yǎng)隨著學(xué)科的發(fā)展不斷更新知識(shí)的意識(shí)； 能讓讀者了解本專業(yè)畢業(yè)生應(yīng)具有的計(jì)算機(jī)基本知識(shí)和技能，用計(jì)算機(jī)解

8、決本專業(yè)領(lǐng)域的問題。第1章 計(jì)算機(jī)概述目錄目錄上頁上頁下頁下頁結(jié)束結(jié)束2022-3-198在學(xué)習(xí)時(shí)注意：1.計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)需要體現(xiàn)基礎(chǔ)課教學(xué)的特征，對(duì)于一些相對(duì)穩(wěn)定的、基礎(chǔ)性的、能夠長期受益的內(nèi)容，要認(rèn)真學(xué)習(xí)，做到舉一反三；2.注重了解計(jì)算機(jī)知識(shí)的內(nèi)在統(tǒng)一性與外在差異性，了解計(jì)算機(jī)獨(dú)特的思維方式；3.計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)學(xué)習(xí)不能脫離應(yīng)用，要有意識(shí)培養(yǎng)自己更好地利用計(jì)算機(jī)去解決專業(yè)領(lǐng)域中的問題及日常事務(wù)問題；4. 借鑒該課程的特殊性，通過學(xué)習(xí)認(rèn)識(shí)到計(jì)算機(jī)發(fā)展迅速，知識(shí)更新快的特點(diǎn)，培養(yǎng)自己終生學(xué)習(xí)的能力。 第1章 計(jì)算機(jī)概述目錄目錄上頁上頁下頁下頁結(jié)束結(jié)束2022-3-1991.2 1.2 計(jì)算機(jī)概述計(jì)算機(jī)概

9、述1.2.1(1.2.1(電子數(shù)字電子數(shù)字) )計(jì)算機(jī)的基本概念的基本概念、類型及特點(diǎn)計(jì)算機(jī)的基本概念的基本概念、類型及特點(diǎn)1.概念 計(jì)算機(jī)是一種能按照事先存儲(chǔ)的程序，自動(dòng)、高速地進(jìn)行大量數(shù)值計(jì)算和各種信息處理的現(xiàn)代化智能電子設(shè)備，它具有運(yùn)算速度快、計(jì)算精確度高、記憶能力強(qiáng)、自動(dòng)控制、邏輯判斷等特點(diǎn)。 計(jì)算機(jī)有兩個(gè)突出的特點(diǎn)：數(shù)字化和通用性。 （1）數(shù)字化 指計(jì)算機(jī)在處理信息時(shí)完全采用數(shù)字方式，其他非數(shù)字形式的信息，要設(shè)法轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式才能由計(jì)算機(jī)來處理； （2）通用性 采用內(nèi)存程序控制原理的計(jì)算機(jī),能夠解決一切具有“可解算法”的問 題。第1章 計(jì)算機(jī)概述目錄目錄上頁上頁下頁下頁結(jié)束結(jié)束202

10、2-3-1910續(xù)續(xù)2. 2. 計(jì)算機(jī)的類型計(jì)算機(jī)的類型 按用途分類按用途分類 （1）專用計(jì)算機(jī) 大多是針對(duì)某種特殊的要求和應(yīng)用而設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)，有專用的硬件 和專用的軟件。 （2）通用計(jì)算機(jī) 為滿足大多數(shù)應(yīng)用場合而推出的計(jì)算機(jī)，可靈活應(yīng)用于多種。按處理數(shù)據(jù)的方式分類按處理數(shù)據(jù)的方式分類（1）數(shù)字計(jì)算機(jī) （2）模擬計(jì)算機(jī)（3）數(shù)字模擬混合計(jì)算機(jī) 第1章 計(jì)算機(jī)概述目錄目錄上頁上頁下頁下頁結(jié)束結(jié)束2022-3-1911續(xù)續(xù) 按計(jì)算機(jī)的規(guī)模和處理能力分類按計(jì)算機(jī)的規(guī)模和處理能力分類 （1）巨型機(jī)（超級(jí)計(jì)算機(jī)） 巨型機(jī)又稱超級(jí)計(jì)算機(jī)，它是目前運(yùn)算速度最高、存儲(chǔ)容量最大、處 理能力最強(qiáng)、工藝技術(shù)性能最先

11、進(jìn)的通用超級(jí)計(jì)算機(jī)，主要用于復(fù)雜的科 學(xué)計(jì)算和軍事等專用領(lǐng)域。我國研制的銀河機(jī)、曙光機(jī)均屬于巨型機(jī)。 （2）大/中型機(jī) 大/中型機(jī)又稱大/中型計(jì)算機(jī)。廣泛地應(yīng)用于科學(xué)和工程計(jì)算、信息的 加工處理、企事業(yè)單位的事務(wù)處理等方面。這類計(jì)算機(jī)具有極強(qiáng)的綜合處理 能力和極廣泛的性能覆蓋面，通用性強(qiáng)。 （3）小型機(jī) 小型機(jī)規(guī)模較小，結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格便宜、維修使用方便、易于操作維 護(hù)、設(shè)計(jì)試制周期短、軟件開發(fā)成本低、便于及時(shí)采用先進(jìn)工藝技術(shù)。它 們已廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)控制、大型分析儀器、測量設(shè)備、企業(yè)管理、大 學(xué)和科研機(jī)構(gòu)等，同時(shí)也可以作為大型與巨型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的輔助計(jì)算機(jī)。第1章 計(jì)算機(jī)概述目錄目錄上頁上頁下

12、頁下頁結(jié)束結(jié)束2022-3-1912續(xù)續(xù) （4）工作站 工作站是介于小型機(jī)與PC（Personal Computer，個(gè)人計(jì)算機(jī)）之間的 一種高檔的微型機(jī)。其運(yùn)算速度比微型機(jī)快，且有較強(qiáng)的聯(lián)網(wǎng)功能。主要 用于特殊的專業(yè)領(lǐng)域，如圖像處理、輔助設(shè)計(jì)等。 （5）微型計(jì)算機(jī) 微型計(jì)算機(jī)簡稱微機(jī)，是當(dāng)今最為普及的機(jī)型。它體積小、功耗低、 功能強(qiáng)、可靠性高、結(jié)構(gòu)靈活，對(duì)使用環(huán)境要求低，性能價(jià)格比明顯地優(yōu) 于其他類型的計(jì)算機(jī)。 （6）服務(wù)器 服務(wù)器是在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下為多用戶提供服務(wù)的共享設(shè)備，一般分為文件 服務(wù)器、計(jì)算服務(wù)器、通信服務(wù)器和打印服務(wù)器等，該設(shè)備連接在網(wǎng)絡(luò)上 網(wǎng)絡(luò)用在通信軟件的支持下遠(yuǎn)程登錄，共享各

13、種服務(wù)。 （7）網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī) 一種在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下使用的終端設(shè)備，內(nèi)存容量大、通信功能強(qiáng)，但本 機(jī)中不一定配置外存，所需要的程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)器中。 第1章 計(jì)算機(jī)概述目錄目錄上頁上頁下頁下頁結(jié)束結(jié)束2022-3-1913計(jì)算機(jī)的分類計(jì)算機(jī)的分類 按綜合性能按綜合性能指標(biāo)分類指標(biāo)分類巨型機(jī)：速度最快、處理能力最強(qiáng)巨型機(jī)：速度最快、處理能力最強(qiáng)例如：曙光例如：曙光4000L644GB4000L644GB內(nèi)存，浮點(diǎn)運(yùn)算達(dá)每秒內(nèi)存，浮點(diǎn)運(yùn)算達(dá)每秒3 3萬億次萬億次 大型、通用、較快、較強(qiáng)大型、通用、較快、較強(qiáng)大型機(jī)：大型機(jī)： 作作“客戶機(jī)客戶機(jī)/ /服務(wù)器服務(wù)器”的服務(wù)器的服務(wù)器 作作“終端終端/

14、 /主機(jī)主機(jī)”的主機(jī)的主機(jī) 小型機(jī)：小型機(jī)： 規(guī)模小，結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計(jì)試制周期短規(guī)模小，結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計(jì)試制周期短 工藝先進(jìn)、使用維護(hù)簡單工藝先進(jìn)、使用維護(hù)簡單 工作站：工作站： 介于介于PCPC與小型機(jī)之間與小型機(jī)之間 高分辨率、大容量內(nèi)外存，圖形功能較強(qiáng)高分辨率、大容量內(nèi)外存，圖形功能較強(qiáng)微型計(jì)算機(jī)：小、巧、輕、使用方便、價(jià)格便宜微型計(jì)算機(jī)：小、巧、輕、使用方便、價(jià)格便宜 中央處理器：一個(gè)芯片中央處理器：一個(gè)芯片網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)：基于網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)：基于JavaJava技術(shù)的客戶機(jī)系統(tǒng)技術(shù)的客戶機(jī)系統(tǒng) 第1章 計(jì)算機(jī)概述目錄目錄上頁上頁下頁下頁結(jié)束結(jié)束2022-3-1914續(xù)續(xù) 3.3.計(jì)算機(jī)主要特點(diǎn)計(jì)

15、算機(jī)主要特點(diǎn) 現(xiàn)代數(shù)字計(jì)算機(jī)與以往的計(jì)算工具有著本質(zhì)的區(qū)別。它不僅高速地進(jìn)行數(shù)字計(jì)算與信息處理，而且具有超強(qiáng)的記憶功能和高可靠性的邏輯判斷能力。主要特點(diǎn)可概括如下： 由基本電子器件構(gòu)成，采用二進(jìn)制計(jì)數(shù)方式。若按物理結(jié)構(gòu)，僅能進(jìn)行一般的算術(shù)邏輯運(yùn)算； 除了數(shù)值計(jì)算和邏輯運(yùn)算之外，計(jì)算機(jī)還能處理包括數(shù)字、文字、符號(hào)、圖形、圖像以及聲音在內(nèi)的所有可轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的信息。 采用“存儲(chǔ)程序”的方式進(jìn)行工作。它將待處理的數(shù)據(jù)和處理該數(shù)據(jù)的程序事先送輸入存儲(chǔ)器，然后自動(dòng)執(zhí)行。因此，計(jì)算機(jī)的全部工作過程是執(zhí)行程序的過程。 具有高速的運(yùn)算和超強(qiáng)的信息存儲(chǔ)與處理能力?，F(xiàn)代計(jì)算機(jī)都配有大容量的存儲(chǔ)器，僅微型計(jì)算機(jī)的

16、內(nèi)存器容量就有幾十MB幾GB；外存儲(chǔ)器采用可更換的磁盤、磁帶或光盤，可構(gòu)成海量存儲(chǔ)器，例如，一張英寸光盤即可存儲(chǔ)多部象紅樓夢(mèng)這樣的長篇小說或數(shù)十年人民日?qǐng)?bào)的內(nèi)容。計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度可達(dá)千萬億次/秒以上，數(shù)秒內(nèi)可完成數(shù)百人需要幾十甚至幾百年才能完成的工作。 與通信網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，構(gòu)成跨地區(qū)、跨國界乃至全球的計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)各種資源共享。為了充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)的工效，就需要聯(lián)網(wǎng)，因此可以說：“網(wǎng)絡(luò)就是計(jì)算機(jī)”。 總之，人們所進(jìn)行的任何復(fù)雜的腦力工作，只要能分解成計(jì)算機(jī)可執(zhí)行的基本操作，并以計(jì)算機(jī)所能識(shí)別的形式表示出來，存入計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)就能模仿人腦，按照人們的意愿自動(dòng)工作，所以有人把計(jì)算機(jī)稱為“電腦”。作為

17、電腦，它不能完全代替人腦，但有許多超越人腦的能力。它為人們所制造，為人們服務(wù)，以完成各種復(fù)雜又系統(tǒng)的工作。第1章 計(jì)算機(jī)概述目錄目錄上頁上頁下頁下頁結(jié)束結(jié)束2022-3-1915續(xù)續(xù)4.計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)主要性能指標(biāo)主要性能指標(biāo)字長字長是計(jì)算機(jī)一次直接處理二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)，一般與運(yùn)算器的位數(shù)一致。字長越長，精度越高，常見的字長有8位、16位、32位和64位等。運(yùn)算速度運(yùn)算速度是指計(jì)算機(jī)每秒執(zhí)行基本指令的條數(shù)。它反映計(jì)算機(jī)運(yùn)算和對(duì)數(shù)據(jù)信息處理的速度，其單位為次/秒、百萬次/秒、萬億次/秒等。主頻主頻是指計(jì)算機(jī)的主時(shí)鐘頻率，它在很大程度上反映了計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度，因此人們也常以主頻來衡量計(jì)算機(jī)的速度。其單位

18、是赫茲（Hz），常以MHz、GHz表示，比如Pentium/866、PentiumIV/3.2分別表示主時(shí)鐘頻率為866 MHz和3.2GHz。存儲(chǔ)器容量存儲(chǔ)器以字節(jié)為單位，其容量表示存儲(chǔ)二進(jìn)制數(shù)據(jù)的能力，也是計(jì)算機(jī)的一項(xiàng)重要的技術(shù)指標(biāo)。常以千字節(jié)（KB）、兆字節(jié)（MB）、千兆字節(jié)（KMB）或吉字節(jié)（GB）或者兆兆字節(jié)（MMB或TB）表示存儲(chǔ)器容量的單位。除此之外，還有功耗、無故障率、電源電壓以及軟件兼容性等性能。 第1章 計(jì)算機(jī)概述目錄目錄上頁上頁下頁下頁結(jié)束結(jié)束2022-3-1916馮馮諾伊曼對(duì)計(jì)算機(jī)的主要貢獻(xiàn)：提諾伊曼對(duì)計(jì)算機(jī)的主要貢獻(xiàn)：提出了以二進(jìn)制和存儲(chǔ)程序工作原理出了以二進(jìn)制和存儲(chǔ)

19、程序工作原理為基礎(chǔ)的現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)。為基礎(chǔ)的現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)。五十多年來，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)五十多年來，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)沒有變。沒有變。 英國科學(xué)家艾蘭英國科學(xué)家艾蘭. .圖靈圖靈（1912-19541912-1954） 19361936年建立著名的圖靈機(jī)（年建立著名的圖靈機(jī)（Turing Turing machinemachine）模型，奠定了可計(jì)算理）模型，奠定了可計(jì)算理論的基礎(chǔ)；論的基礎(chǔ)；提出圖靈測試，闡述了機(jī)器智能的提出圖靈測試，闡述了機(jī)器智能的概念概念 。美籍匈牙利數(shù)學(xué)家馮美籍匈牙利數(shù)學(xué)家馮. .諾依曼諾依曼（1903190319571957）1.2.2 1.2.2 計(jì)算

20、機(jī)產(chǎn)生與發(fā)展計(jì)算機(jī)產(chǎn)生與發(fā)展第1章 計(jì)算機(jī)概述目錄目錄上頁上頁下頁下頁結(jié)束結(jié)束2022-3-19171.2.2 1.2.2 計(jì)算機(jī)產(chǎn)生與發(fā)展計(jì)算機(jī)產(chǎn)生與發(fā)展1.2.1 計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷程計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷程1第一階段電子管計(jì)算機(jī)（第一階段電子管計(jì)算機(jī)（19461957年）年） 1946年2月14日在美國賓夕法尼亞大學(xué)莫爾學(xué)院正式通過驗(yàn)收的名ENIAC（Electronic Numerical Integrator And Computer）的電子數(shù)字積分式計(jì)算機(jī)，宣告了人類第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)的誕生。主要特點(diǎn)：l 采用電子管作為基本邏輯部件，體積大、用電量大、壽命短，可靠性差、 成本高；l 采用電子射線

21、管作為存儲(chǔ)部件，容量很小，后來外存儲(chǔ)器使用了磁鼓存儲(chǔ)信息，擴(kuò)充了容量；l 輸入輸出設(shè)備落后，主要使用穿孔卡片，速度慢，容易出錯(cuò)；l 沒有系統(tǒng)軟件，只能用機(jī)器語言和匯編語言編程。第1章 計(jì)算機(jī)概述目錄目錄上頁上頁下頁下頁結(jié)束結(jié)束2022-3-1918第一臺(tái)電子數(shù)字計(jì)算機(jī)第一臺(tái)電子數(shù)字計(jì)算機(jī)1946年年2月由賓州大學(xué)研制月由賓州大學(xué)研制成功的成功的ENIAC電子計(jì)算機(jī)時(shí)代的到來電子計(jì)算機(jī)時(shí)代的到來 Electronic Numerical Integrator And Calculator電子數(shù)字積分計(jì)算機(jī)電子數(shù)字積分計(jì)算機(jī)重達(dá)重達(dá)30噸噸占地占地250m2啟動(dòng)工耗啟動(dòng)工耗150000瓦瓦1800

22、0個(gè)電子管個(gè)電子管保存保存80個(gè)字節(jié)個(gè)字節(jié)ENIACENIAC主機(jī)房主機(jī)房第1章 計(jì)算機(jī)概述目錄目錄上頁上頁下頁下頁結(jié)束結(jié)束2022-3-19192第二階段第二階段 晶體管計(jì)算機(jī)（晶體管計(jì)算機(jī)（19581964年）年） 1954年，貝爾實(shí)驗(yàn)室制成了第一臺(tái)晶體管計(jì)算機(jī) TRADIC。1958年，美國研制成功了全部使用晶體管的計(jì)算 機(jī)，從而誕生了第二代計(jì)算機(jī)。 主要特點(diǎn)：采用晶體管作為基本邏輯部件，體積減小、重量輕、能耗低、成本下降，計(jì)算機(jī)的可靠性和運(yùn)算速度均得到提高；普遍采用磁芯作為存儲(chǔ)器，采用磁盤/磁鼓作為外存儲(chǔ)器；開始有了系統(tǒng)軟件（監(jiān)控程序），提出了操作系統(tǒng)概念，出現(xiàn)了高級(jí)語言。例如，F(xiàn)OR

23、TRAN、COBOL、ALGOL等。第1章 計(jì)算機(jī)概述目錄目錄上頁上頁下頁下頁結(jié)束結(jié)束2022-3-1920續(xù)續(xù)3 3第三階段第三階段 集成電路計(jì)算機(jī)集成電路計(jì)算機(jī) (1965(196519691969年年) ) 集成電路是把多個(gè)電子元件集中在幾平方毫米的基片上形成的邏輯電路。 主要特點(diǎn)：l采用中、小規(guī)模集成電路制作各種邏輯部件，從而使計(jì)算機(jī)體積小、重量更輕、耗電更省、壽命更長、成本更低、運(yùn)算速度有了更大的提高；l采用半導(dǎo)體存儲(chǔ)器作為主存，取代了原來的磁芯存儲(chǔ)器，使存儲(chǔ)器的存取速度有了大幅度的提高，增加了系統(tǒng)的處理能力；l系統(tǒng)軟件有了很大發(fā)展， 出現(xiàn)了分時(shí)操作系統(tǒng)，多用戶可以共享計(jì)算機(jī)軟硬件資

24、源；l在程序設(shè)計(jì)方面上采用了結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)，為研制更加復(fù)雜的軟件提供了技術(shù)上的保證。第1章 計(jì)算機(jī)概述目錄目錄上頁上頁下頁下頁結(jié)束結(jié)束2022-3-1921續(xù)續(xù)4 4第四階段大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)（第四階段大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)（19701970年至今）年至今） 從20世紀(jì)70年代末期開始出現(xiàn)超大規(guī)模集成電路（Very Large Scale Integration，VLSI），在一個(gè)小硅片上容納相當(dāng)于幾萬個(gè)到幾十萬個(gè)晶體 管的電子元件。 主要特點(diǎn)：l 基本邏輯部件采用大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路，使計(jì)算機(jī)體積、重量、成本均大幅度降低，出現(xiàn)了微型機(jī)；l 作為主存的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，其集

25、成度越來越高，容量越來越大；l 外存儲(chǔ)器除廣泛使用軟、硬磁盤外，還引進(jìn)了光盤；l 各種使用方便的輸入輸出設(shè)備相繼出現(xiàn)；l 軟件產(chǎn)業(yè)高度發(fā)達(dá)，各種實(shí)用軟件層出不窮；l 計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)相結(jié)合，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)把世界緊密地聯(lián)系在一起；多媒體技術(shù)崛起，計(jì)算機(jī)集圖像、圖形、聲音、文字、處理于一體，在信息處理領(lǐng)域掀起了一場革命。綜述：綜述：從第一代到第四代，計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)都是相同的，即都由控制器、存儲(chǔ)器、運(yùn)算器和輸入輸出設(shè)備組成，稱為馮諾依曼體系結(jié)構(gòu)。第1章 計(jì)算機(jī)概述目錄目錄上頁上頁下頁下頁結(jié)束結(jié)束2022-3-1922時(shí)代時(shí)代年份年份器件器件軟件軟件應(yīng)用應(yīng)用一一 46-58電子管電子管機(jī)器語言匯編語

26、言機(jī)器語言匯編語言 科學(xué)計(jì)算科學(xué)計(jì)算二二58-64晶體管晶體管高級(jí)語言高級(jí)語言數(shù)據(jù)處理工業(yè)控制數(shù)據(jù)處理工業(yè)控制 三三64-71集成電路集成電路操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)文字處理圖形處理文字處理圖形處理四四71年迄今年迄今大規(guī)模集成電路大規(guī)模集成電路數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)等數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)等社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域第1章 計(jì)算機(jī)概述目錄目錄上頁上頁下頁下頁結(jié)束結(jié)束2022-3-1923續(xù)續(xù)2.2.微機(jī)的發(fā)展微機(jī)的發(fā)展 微機(jī)也稱為PC，是1971年出現(xiàn)的，它的誕生和迅速普及是計(jì)算機(jī)發(fā)展史中 最重大的事件。世界上第一臺(tái)微機(jī)是由美國Intel公司于1971年研制成功的。它 把計(jì)算機(jī)的全部電路做在4個(gè)芯片上，即一片4位微處

27、理器Intel 4004、一片320 位（40字節(jié)）的隨機(jī)存取存儲(chǔ)器、一片256字節(jié)的只讀存儲(chǔ)器和一片10位的寄存 器。它們通過總線連接起來，于是就組成了世界上第一臺(tái)4位微型電子計(jì)算機(jī)。 第一代微機(jī)第一代微機(jī) 1972年由Intel公司研制的8位微處理器Intel 8008，Intel 8008代表了第一 代微處理器。 第二代微機(jī)第二代微機(jī) 第二代微處理器是在1973年研制的，是主要采用速度較快的N溝道 MOS技術(shù)的8位微處理器。 第三代微機(jī)第三代微機(jī) 第1章 計(jì)算機(jī)概述目錄目錄上頁上頁下頁下頁結(jié)束結(jié)束2022-3-1924續(xù)續(xù) 第三代微處理器是在1978年研制的，是主要采用H-MOS（Hig

28、h- performance MOS）新工藝的16位微處理器。其典型產(chǎn)品是Intel公司的Intel 8086。 第四代微機(jī)第四代微機(jī) 從1985年起采用超大規(guī)模集成電路的32位微處理器，標(biāo)志著第四代微處 理器的誕生。1993年Intel公司推出第五代32位微處理器芯片Pentium（奔騰）， 它的外部數(shù)據(jù)總線為64位，工作頻率為66MHz200MHz。1998年Intel公司推 出Pentium、后來又推出Pentium 、Pentium。 3.3.計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì) 現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的發(fā)展表現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是向著巨型化、微型化、網(wǎng)絡(luò)化 和智能化5種趨向發(fā)展；二是朝著非馮諾依曼結(jié)構(gòu)模

29、式發(fā)展。 計(jì)算機(jī)發(fā)展的五種趨向計(jì)算機(jī)發(fā)展的五種趨向 第1章 計(jì)算機(jī)概述目錄目錄上頁上頁下頁下頁結(jié)束結(jié)束2022-3-1925續(xù)續(xù) （1）巨型化 巨型化是指計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度更高、存儲(chǔ)容量更大、功能更強(qiáng)。目前正 在研制的巨型計(jì)算機(jī)，其運(yùn)算速度可達(dá)每秒百億次。存儲(chǔ)容量超過百萬兆字 節(jié)。 （2）微型化 微型化就是指進(jìn)一步提高集成度。利用高性能的超大規(guī)模集成電路研制 性能更加優(yōu)良、價(jià)格更加低廉、整機(jī)更加小巧的微型計(jì)算機(jī)。 （3）多媒體化 多媒體是指以數(shù)字技術(shù)為核心的圖像、聲音與計(jì)算機(jī)、通信等融為一體 的信息環(huán)境。 （4）網(wǎng)絡(luò)化 網(wǎng)絡(luò)化就是用通信線路把各自獨(dú)立的計(jì)算機(jī)連接起來，形成各計(jì)算機(jī)用 戶之間可以相

30、互通信并使用公共資源的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。 第1章 計(jì)算機(jī)概述目錄目錄上頁上頁下頁下頁結(jié)束結(jié)束2022-3-1926續(xù)續(xù) （5）智能化 計(jì)算機(jī)的智能化就是指使計(jì)算機(jī)具有人的智能。能夠像人一樣思 維，讓計(jì)算機(jī)能進(jìn)行圖像識(shí)別、研究學(xué)習(xí)、探索、聯(lián)想人的語言等。 發(fā)展非馮發(fā)展非馮諾依曼結(jié)構(gòu)模式諾依曼結(jié)構(gòu)模式 自20世紀(jì)60年代開始向兩個(gè)大方向努力，一是創(chuàng)造新的程序設(shè)計(jì)語 言，即所謂的“非馮諾依曼”語言；二是從計(jì)算機(jī)元件方面，比如提出發(fā)明 與人腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相類似的新型超大規(guī)模集成電路的設(shè)想，即分子芯片。 （1）生物計(jì)算機(jī) （2）光子計(jì)算機(jī) （3）量子計(jì)算機(jī)第1章 計(jì)算機(jī)概述目錄目錄上頁上頁下頁下頁結(jié)束結(jié)束2022-

31、3-19271.2.3 1.2.3 計(jì)算機(jī)的應(yīng)用計(jì)算機(jī)的應(yīng)用1. 1. 科學(xué)與工程計(jì)算（數(shù)值計(jì)算）科學(xué)與工程計(jì)算（數(shù)值計(jì)算） 科學(xué)與工程計(jì)算是指計(jì)算機(jī)應(yīng)用于解決科學(xué)研究和工程技術(shù)中所提出的數(shù)學(xué)問題（數(shù)值計(jì)算）。由于計(jì)算機(jī)具有高運(yùn)算速度和精度以及邏輯判斷能力，可以應(yīng)用于高能物理、工程設(shè)計(jì)、地震預(yù)測、氣象預(yù)報(bào)及航天技術(shù)等領(lǐng)域。2. 2. 數(shù)據(jù)處理（信息處理）數(shù)據(jù)處理（信息處理） 數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)：是符號(hào)化的信息，是信息的符號(hào)表示。 信息：信息：則是數(shù)據(jù)的內(nèi)涵，是語義化的數(shù)據(jù)，是數(shù)據(jù)的語義解釋。 數(shù)據(jù)處理：數(shù)據(jù)處理：數(shù)據(jù)處理也稱為信息處理，主要是指計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)資料的收集、存儲(chǔ)、加工、分類、排序、檢索和發(fā)布

32、等一系列工作。 3. 3. 計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng) 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Computer Aided DesignComputer Aided Design，CADCAD） CAD是利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)有力的計(jì)算功能和高效率的圖形處理能力，進(jìn)行工程和產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與分析，以達(dá)到預(yù)期的目的或取得創(chuàng)新成果的一種技術(shù)。應(yīng)用的第1章 計(jì)算機(jī)概述目錄目錄上頁上頁下頁下頁結(jié)束結(jié)束2022-3-1928續(xù)續(xù) 最為廣泛的是二、三維的幾何形體建模、繪圖，各種機(jī)械零部件的設(shè)計(jì)等。 計(jì)算機(jī)輔助制造（計(jì)算機(jī)輔助制造（Computer Aided ManufacturingComputer Aided Manuf

33、acturing，CAMCAM） CAM是應(yīng)用計(jì)算機(jī)來進(jìn)行產(chǎn)品制造的統(tǒng)稱，通過計(jì)算機(jī)分級(jí)控制和管理制造過程的多方面工作。它的目標(biāo)是開發(fā)一個(gè)集成的信息網(wǎng)絡(luò)來監(jiān)測一個(gè)廣闊的相互關(guān)聯(lián)的制造作業(yè)范圍，并根據(jù)一個(gè)總體的管理策略控制每項(xiàng)作業(yè)。 計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)（計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)（Computer Assisted InstructionComputer Assisted Instruction，CAICAI） CAI是把計(jì)算機(jī)作為一種新型教學(xué)媒體，將計(jì)算機(jī)技術(shù)運(yùn)用于課堂教學(xué)、實(shí)驗(yàn)課教學(xué)、學(xué)生個(gè)別化教學(xué)（人-機(jī)對(duì)話式）及教學(xué)管理等各教學(xué)環(huán)節(jié)，以提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效率的教學(xué)模式。4 .4 .數(shù)據(jù)庫應(yīng)用數(shù)據(jù)庫應(yīng)用

34、數(shù)據(jù)庫是長期存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)內(nèi)有組織的大量共享的數(shù)據(jù)集合。它可以供各種用戶共享，具有最小的冗余和較高的數(shù)據(jù)獨(dú)立性。數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用是計(jì)算機(jī)應(yīng)用的基本內(nèi)容之一。 第1章 計(jì)算機(jī)概述目錄目錄上頁上頁下頁下頁結(jié)束結(jié)束2022-3-1929續(xù)續(xù)5. 5. 人工智能人工智能 人工智能是一門研究如何構(gòu)造智能機(jī)器人（智能計(jì)算機(jī)）或智能系統(tǒng)，使 它能模擬、延伸和擴(kuò)張人類智能的學(xué)科。人工智能的研究領(lǐng)域包括知識(shí)工程、機(jī)器學(xué)習(xí)、模式識(shí)別、自然語言處理、智能機(jī)器人和神經(jīng)計(jì)算等多個(gè)方面。6.6.網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物?，F(xiàn)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是集文 本、聲音、圖像及視頻等多媒體信息于一身的全球信息資

35、源系統(tǒng)。 7.7.電子商務(wù)電子商務(wù) 電子商務(wù)（Electronic Commerce）是指通過計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行商務(wù)活動(dòng)， 主要為電子商戶提供服務(wù)，實(shí)現(xiàn)消費(fèi)者的網(wǎng)上購物、商戶之間的網(wǎng)上交易和在 線電子支付的一種新型的商業(yè)運(yùn)營模式。 8.8.電子政務(wù)電子政務(wù) 電子政務(wù)是指國家各級(jí)政府部門綜合運(yùn)用現(xiàn)代信息 網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)代數(shù)字技術(shù)，徹底轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)工作模式，實(shí)現(xiàn)公務(wù)、政務(wù)、商務(wù)、事務(wù)的一體化管理與運(yùn)行。 第1章 計(jì)算機(jī)概述目錄目錄上頁上頁下頁下頁結(jié)束結(jié)束2022-3-19301.3 1.3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí) 1.3.1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本概念計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本概念 一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)包含計(jì)算

36、機(jī)硬件系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)兩大部分。 1.1.硬件系統(tǒng)：硬件系統(tǒng)：組成一臺(tái)計(jì)算機(jī)的物理設(shè)備的全體稱作計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)，硬件是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的物質(zhì)基礎(chǔ)。 2.2.軟件系統(tǒng)：軟件系統(tǒng)：指揮計(jì)算機(jī)工作的各種程序的集合稱為計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)，軟件是控制和操作計(jì)算機(jī)工作的核心。 硬件是軟件工作的基礎(chǔ)，離開硬件，軟件無法工作；軟件又是硬件功能的擴(kuò)充和完善，有了軟件的支持，硬件功能才能得到充分的發(fā)揮。兩者相互滲透、相互促進(jìn)，可以說硬件是基礎(chǔ)，軟件是靈魂，只有將硬件和軟件結(jié)合成統(tǒng)一的整體，才能稱其為一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。 第1章 計(jì)算機(jī)概述目錄目錄上頁上頁下頁下頁結(jié)束結(jié)束2022-3-19311.3 1.3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

37、基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)1.3.2 系統(tǒng)的組成機(jī)計(jì)算系統(tǒng)的組成機(jī)計(jì)算1. 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成 第1章 計(jì)算機(jī)概述目錄目錄上頁上頁下頁下頁結(jié)束結(jié)束2022-3-19321.3 1.3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)2計(jì)算機(jī)硬件計(jì)算機(jī)硬件 計(jì)算機(jī)硬件主要由中央處理器、存儲(chǔ)器、輸入/輸出控制系統(tǒng)和各種輸入/輸出設(shè)備等功能部件組成。每個(gè)功能部件各盡其責(zé)，協(xié)調(diào)工作。3計(jì)算機(jī)軟件計(jì)算機(jī)軟件 計(jì)算機(jī)軟件是相對(duì)于硬件而言的，它包括計(jì)算機(jī)運(yùn)行所需的各種程序、數(shù)據(jù)及相關(guān)文檔資料。計(jì)算機(jī)軟件不僅為人們使用計(jì)算機(jī)提供方便，而且在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中起著指揮管理的作用。4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

38、次結(jié)構(gòu) 作為一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，硬件和軟件是按一定的層次關(guān)系組織起來的。最內(nèi)層是硬件（也被稱為裸機(jī)），然后是系統(tǒng)軟件中的操作系統(tǒng)，而操作系統(tǒng)的外層是其他軟件，最外層是用戶程序或文檔。第1章 計(jì)算機(jī)概述目錄目錄上頁上頁下頁下頁結(jié)束結(jié)束2022-3-1933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)第1章 計(jì)算機(jī)概述目錄目錄上頁上頁下頁下頁結(jié)束結(jié)束2022-3-19341.3 1.3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)1.3.3 計(jì)算機(jī)的基本工作原理計(jì)算機(jī)的基本工作原理1工作原理工作原理 馮諾依曼提出的設(shè)計(jì)思想概括起來有如下三個(gè)要點(diǎn)：（1）采用二進(jìn)制形式表示數(shù)據(jù)和指令。（2）采用程序存儲(chǔ)方式。（

39、3）由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入和輸出設(shè)備五大基本部件組 成計(jì)算機(jī)。 2指令的執(zhí)行過程指令的執(zhí)行過程 指令是能夠被計(jì)算機(jī)識(shí)別并執(zhí)行的命令，是程序設(shè)計(jì)的最小單位。通常，一條指令的執(zhí)行分為取指令、分析指令和執(zhí)行指令三個(gè)階段。第1章 計(jì)算機(jī)概述目錄目錄上頁上頁下頁下頁結(jié)束結(jié)束2022-3-1935補(bǔ)充：補(bǔ)充： 計(jì)算機(jī)的基本工作原理計(jì)算機(jī)的基本工作原理1 1工作原理工作原理 馮諾依曼提出了以二進(jìn)制和存儲(chǔ)程序工作原理為基礎(chǔ)的現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)。其設(shè)計(jì)思想概括起來有如下三個(gè)要點(diǎn)：（1）采用二進(jìn)制形式表示數(shù)據(jù)和指令。（2）采用程序存儲(chǔ)方式。即謂存儲(chǔ)程序工作原理，就是在計(jì)算機(jī)中設(shè)置存儲(chǔ)器，將二進(jìn)制編碼表示

40、的計(jì)算步驟與數(shù)據(jù)一起存放在存儲(chǔ)器中，機(jī)器一經(jīng)啟動(dòng)，就能按照程序指定的邏輯順序依次取出存儲(chǔ)內(nèi)容進(jìn)行譯碼和處理，自動(dòng)完成由程序所描述的處理工作。（3）由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入和輸出設(shè)備五大基本部件組成計(jì)算機(jī)。 2 2指令指令 指令是能夠被計(jì)算機(jī)識(shí)別并執(zhí)行的命令，是程序設(shè)計(jì)的最小單位。第1章 計(jì)算機(jī)概述目錄目錄上頁上頁下頁下頁結(jié)束結(jié)束2022-3-1936指令指令是能被計(jì)算機(jī)識(shí)別并執(zhí)行的的二進(jìn)制代碼，完成一種操作。是能被計(jì)算機(jī)識(shí)別并執(zhí)行的的二進(jìn)制代碼，完成一種操作。If Goto結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)分分類類操作碼操作碼 操作數(shù)操作數(shù) 數(shù)據(jù)傳送指令數(shù)據(jù)傳送指令數(shù)據(jù)處理指令數(shù)據(jù)處理指令程序控制指令程序控制指令

41、輸入輸出指令輸入輸出指令 其它指令其它指令 And OrCPU內(nèi)存I/O設(shè)備主機(jī)對(duì)計(jì)算機(jī)的硬件進(jìn)行管理等對(duì)計(jì)算機(jī)的硬件進(jìn)行管理等指令指令 操作碼操作碼 要完成的操作類型或性質(zhì)要完成的操作類型或性質(zhì)操作數(shù)操作數(shù) 操作的內(nèi)容或所在的地址操作的內(nèi)容或所在的地址 指令指令第1章 計(jì)算機(jī)概述目錄目錄上頁上頁下頁下頁結(jié)束結(jié)束2022-3-1937 通常，一條指令的執(zhí)行分為取指令、分析指令和執(zhí)行指令三個(gè)階段。 指令的執(zhí)行過程分為以下4個(gè)步驟： 取指令 按照指令計(jì)數(shù)器中的地址，從內(nèi)存儲(chǔ)器中取出指令，并送往指令寄存器。 分析指令 對(duì)指令寄存器中存放的指令進(jìn)行分析，由譯碼器對(duì)操作碼進(jìn)行譯碼，將指令的操作碼轉(zhuǎn)換成相

42、應(yīng)的控制電位信號(hào)；由地址碼確定操作數(shù)地址。 執(zhí)行指令 由操作控制線路發(fā)出完成該操作所需要的一系列控制信息，去完成該指令所要求的操作。 一條指令執(zhí)行完成，指令計(jì)數(shù)器加1 或?qū)⑥D(zhuǎn)移地址碼送入程序計(jì)數(shù)器，然后回到。3 3指令的執(zhí)行過程指令的執(zhí)行過程第1章 計(jì)算機(jī)概述目錄目錄上頁上頁下頁下頁結(jié)束結(jié)束2022-3-1938指令的執(zhí)行過程示意圖指令的執(zhí)行過程示意圖第1章 計(jì)算機(jī)概述目錄目錄上頁上頁下頁下頁結(jié)束結(jié)束2022-3-19391.4 1.4 計(jì)算機(jī)中的數(shù)制與編碼計(jì)算機(jī)中的數(shù)制與編碼1.4.1 數(shù)制與編碼數(shù)制與編碼1數(shù)制和數(shù)制間轉(zhuǎn)換數(shù)制和數(shù)制間轉(zhuǎn)換 按進(jìn)位的原則進(jìn)行計(jì)數(shù)叫進(jìn)位計(jì)數(shù)制，簡稱數(shù)制。任何數(shù)

43、制都有兩個(gè)基本要素： 基數(shù)：基數(shù)：是指在某種數(shù)制中所允許的數(shù)碼的個(gè)數(shù)。 位權(quán)：位權(quán)：是指在某種數(shù)制中，每個(gè)數(shù)碼所表示的數(shù)值等于該數(shù)碼乘以一個(gè)與數(shù)碼所在位置有關(guān)的常數(shù)，這個(gè)固定的常數(shù)稱作位權(quán)。（1 1）十進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制整數(shù)）十進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制整數(shù) 將十進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)采用“除2取余法”。（2 2）十進(jìn)制小數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制小數(shù)）十進(jìn)制小數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制小數(shù) 將十進(jìn)制小數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)采用“乘2取整法”。 （3 3）二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)）二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù) 二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)是將二進(jìn)制數(shù)的各位按位權(quán)展開相加。 第1章 計(jì)算機(jī)概述目錄目錄上頁上頁下頁下頁結(jié)束結(jié)束2022-3-19

44、401.4 1.4 計(jì)算機(jī)中的數(shù)制與編碼計(jì)算機(jī)中的數(shù)制與編碼（4 4）二進(jìn)制數(shù)與十六進(jìn)制數(shù)相互轉(zhuǎn)換）二進(jìn)制數(shù)與十六進(jìn)制數(shù)相互轉(zhuǎn)換 十六進(jìn)制采用“逢十六進(jìn)一”的進(jìn)位計(jì)數(shù)制，因此，十六進(jìn)制數(shù)的基數(shù)為16，用數(shù)字0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F表示數(shù)碼。二進(jìn)制二進(jìn)制 十六進(jìn)制十六進(jìn)制 二進(jìn)制二進(jìn)制 十六進(jìn)制十六進(jìn)制 00000100080001110019001021010A001131011B010041100C010151101D011061110E011171111F第1章 計(jì)算機(jī)概述目錄目錄上頁上頁下頁下頁結(jié)束結(jié)束2022-3-19411.4 1.4 計(jì)算機(jī)中的

45、數(shù)制與編碼計(jì)算機(jī)中的數(shù)制與編碼2二進(jìn)制的邏輯運(yùn)算二進(jìn)制的邏輯運(yùn)算 邏輯值只有兩個(gè)，邏輯“真真”（用1表示）和邏輯“假假”（用0表示）。 （1）邏輯與運(yùn)算邏輯與運(yùn)算邏輯與運(yùn)算，也稱邏輯乘運(yùn)算。其運(yùn)算規(guī)則如下：11=1 10=0 01=0 00=0式中“”是邏輯與的運(yùn)算符。例：1100101011000101=11000000 （2）邏輯或運(yùn)算邏輯或運(yùn)算邏輯或運(yùn)算，也稱邏輯加運(yùn)算。其運(yùn)算規(guī)則如下：11=1 10=1 01=1 00=0式中“”是邏輯或的運(yùn)算符。例：1100101011000101=11001111 （3）邏輯非運(yùn)算邏輯非運(yùn)算邏輯非運(yùn)算，其運(yùn)算規(guī)則如下： 式中“”是邏輯非的運(yùn)算符。

46、01 01 010110 第1章 計(jì)算機(jī)概述目錄目錄上頁上頁下頁下頁結(jié)束結(jié)束2022-3-19421.4 1.4 計(jì)算機(jī)中的數(shù)制與編碼計(jì)算機(jī)中的數(shù)制與編碼3編碼編碼 計(jì)算機(jī)中所有的數(shù)據(jù)都是以二進(jìn)制方式組織和存放的。編碼就是指對(duì)輸入到計(jì)算機(jī)中的各種數(shù)值和非數(shù)值型數(shù)據(jù)，按一定規(guī)則組合而成若干位二進(jìn)制碼來表示數(shù)或字符（字母、符號(hào)、漢字等）。（1 1）ASCIIASCII碼碼 ASCII碼（American Standard Code for Information Interchange，美國標(biāo)準(zhǔn)信息交換碼）是由美國國家標(biāo)準(zhǔn)局提出的一種信息交換標(biāo)準(zhǔn)代碼。這種編碼應(yīng)用非常普遍，它使用7個(gè)二進(jìn)制位來表示

47、字符，在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)中占一個(gè)字節(jié)（8個(gè)二進(jìn)制位）。共有128個(gè)編碼，可以表示128個(gè)不同字符的編碼。（2 2）漢字編碼）漢字編碼 計(jì)算機(jī)在處理漢字信息時(shí)也要將其轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制代碼，因此也需要對(duì)漢字進(jìn)行編碼。計(jì)算機(jī)的漢字信息處理系統(tǒng)在處理漢字時(shí)，不同環(huán)節(jié)使用不同的編碼。第1章 計(jì)算機(jī)概述目錄目錄上頁上頁下頁下頁結(jié)束結(jié)束2022-3-19431.4 1.4 計(jì)算機(jī)中的數(shù)制與編碼計(jì)算機(jī)中的數(shù)制與編碼 國標(biāo)交換碼：國標(biāo)交換碼：計(jì)算機(jī)處理漢字所用標(biāo)準(zhǔn)是我國于1981年頒布的國家標(biāo)準(zhǔn)GB2312-80，即中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)信息交換漢字編碼，簡稱國標(biāo)碼。共收錄漢字和圖形符號(hào)7445個(gè)。 輸入碼：輸入碼：為輸

48、入漢字而設(shè)計(jì)的代碼，簡稱外碼。按輸入設(shè)備的不同，可分為鍵盤輸入、手寫輸入和語音輸入三大類。 漢字機(jī)內(nèi)碼：漢字機(jī)內(nèi)碼：是供計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)行漢字存儲(chǔ)、加工處理和傳輸統(tǒng)一使用的二進(jìn)制代碼，簡稱內(nèi)碼。 漢字字形碼：漢字字形碼：是指漢字字庫中存儲(chǔ)的漢字字形的數(shù)字化信息碼。它主要用于漢字輸出時(shí)產(chǎn)生漢字字形。 漢字地址碼：漢字地址碼：是指漢字字形碼在漢字字庫中存放位置的代碼，即字形信息的地址。 第1章 計(jì)算機(jī)概述目錄目錄上頁上頁下頁下頁結(jié)束結(jié)束2022-3-1944 計(jì)算機(jī)所能處理的數(shù)據(jù)、信息在計(jì)算機(jī)中都是以數(shù)字編碼形式表示的。那么這些數(shù)字編碼是以什么形式表示的？與日常表示的數(shù)有何區(qū)別？字母、漢字與符號(hào)又

49、如何表示等等。本節(jié)將重點(diǎn)討論這些問題。也就是計(jì)算機(jī)中信息是如何表示的。補(bǔ)充：補(bǔ)充：1.4.1 1.4.1 數(shù)制與編碼數(shù)制與編碼第1章 計(jì)算機(jī)概述目錄目錄上頁上頁下頁下頁結(jié)束結(jié)束2022-3-1945數(shù)制的基礎(chǔ)知識(shí)數(shù)制的基礎(chǔ)知識(shí) 這里所說的數(shù)制，也稱為進(jìn)位計(jì)數(shù)制。所謂進(jìn)位計(jì)數(shù)制是指按進(jìn)位的原則進(jìn)行計(jì)數(shù)。任何數(shù)制都有兩個(gè)任何數(shù)制都有兩個(gè)基本要素基本要素： 1、基數(shù)：是指在某種數(shù)制中所允許的數(shù)字符號(hào)（簡稱數(shù)符）的個(gè)數(shù)。 2、位權(quán)：是指在某種數(shù)制中，處在不同位置上的數(shù)符所代表的值不同，一個(gè)數(shù)字在某個(gè)固定位置上所代表的值是確定的，這個(gè)固定位上的值稱為位權(quán)。位權(quán)與基數(shù)的關(guān)系是各進(jìn)位制中位權(quán)的值恰好是基數(shù)的

50、若干次冪。 第1章 計(jì)算機(jī)概述目錄目錄上頁上頁下頁下頁結(jié)束結(jié)束2022-3-1946 進(jìn)位計(jì)數(shù)制有兩個(gè)進(jìn)位計(jì)數(shù)制有兩個(gè)基本特點(diǎn)基本特點(diǎn)： 1、逢逢N進(jìn)一進(jìn)一。N是指進(jìn)位計(jì)數(shù)制表示一位所需要的符號(hào)數(shù)目，稱為基數(shù)。例如十進(jìn)制數(shù)是由0、1、2、3、4、5、6、7、8、9十個(gè)數(shù)字符號(hào)組成，基數(shù)為10，逢十進(jìn)一。二進(jìn)制數(shù)由0、1兩個(gè)數(shù)字符號(hào)組成，基數(shù)為2，逢二進(jìn)一。 2、采用位權(quán)表示采用位權(quán)表示一個(gè)數(shù)。任何一種數(shù)制表示的數(shù)都可以寫成按位權(quán)展開按位權(quán)展開的多項(xiàng)式之和多項(xiàng)式之和。第1章 計(jì)算機(jī)概述目錄目錄上頁上頁下頁下頁結(jié)束結(jié)束2022-3-1947inmiirS 1N=N=Sn-1r rn-1n-1Sn-

51、2n-2r rn-2n-2S0 0r r0 0S-1-1r r-1-1S-m-mr r-m-mr進(jìn)制數(shù)進(jìn)制數(shù)N可表示可表示 為：為：R進(jìn)制數(shù)用進(jìn)制數(shù)用 r個(gè)基本符號(hào)（例如個(gè)基本符號(hào)（例如0，1，2，r-1）表示數(shù)值）表示數(shù)值基數(shù)基數(shù)權(quán)權(quán)數(shù)碼數(shù)碼678.34=6102+7101+8100 +310-1+410-2第1章 計(jì)算機(jī)概述目錄目錄上頁上頁下頁下頁結(jié)束結(jié)束2022-3-1948計(jì)算機(jī)領(lǐng)域中通常所使用的數(shù)制有四種： 二進(jìn)制（Binary）、八進(jìn)制（Octal）、十進(jìn)制（Decimal）和十六進(jìn)制（Hexadecimal）。約定約定：在幾種數(shù)制混合使用的場合，為了避免混淆，通常我們?cè)跀?shù)字后面加

52、上： 字母B或2表示一個(gè)二進(jìn)制數(shù) 字母O或8表示八進(jìn)制數(shù) 字母D或10或不加任何字母來表示十進(jìn)制數(shù) 字母H或16表示十六進(jìn)制數(shù)第1章 計(jì)算機(jī)概述目錄目錄上頁上頁下頁下頁結(jié)束結(jié)束2022-3-1949例1 在十進(jìn)制數(shù)中，3058.72 按權(quán)值展開： (3058.72)103103+ 0102+ 5101+ 8100+ 710-1+ 210-2例2 在二進(jìn)制數(shù)中，10111.01按權(quán)值展開為： (10111.01)2124+ 023+ 122+ 121+ 120+ 02-1+ 12-2第1章 計(jì)算機(jī)概述目錄目錄上頁上頁下頁下頁結(jié)束結(jié)束2022-3-1950表：表： 十進(jìn)制、二進(jìn)制、八進(jìn)制、十六進(jìn)制

53、數(shù)的位權(quán)十進(jìn)制、二進(jìn)制、八進(jìn)制、十六進(jìn)制數(shù)的位權(quán)數(shù)數(shù) 位位十進(jìn)制權(quán)十進(jìn)制權(quán)二進(jìn)制權(quán)二進(jìn)制權(quán)八進(jìn)制權(quán)八進(jìn)制權(quán)十六進(jìn)制權(quán)十六進(jìn)制權(quán)S01=1001=201=801=160S110=1012=218=8116=161S2100=1024=2264=82256=162S31000=1038=23512=834096=163S410000=10416=244096=8465536=164Sn-110n-12n-18n-116n-1第1章 計(jì)算機(jī)概述目錄目錄上頁上頁下頁下頁結(jié)束結(jié)束2022-3-1951常用進(jìn)位數(shù)制常用進(jìn)位數(shù)制010 - 1610之間整數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系之間整數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系第1章 計(jì)算機(jī)概述目錄目

54、錄上頁上頁下頁下頁結(jié)束結(jié)束2022-3-1952 計(jì)算機(jī)采用二進(jìn)制代碼作為計(jì)算機(jī)內(nèi)部基本代碼主要有以下原因： 1、二進(jìn)制表示數(shù)字容易實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)用電子器件表示數(shù)字信息。顯然，制造具有二種穩(wěn)定狀態(tài)的電子器件比制造具有十個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)的電子器件容易得多。另外，任何物理狀態(tài)均有其對(duì)立面，如有脈沖與無脈沖，晶體管的導(dǎo)通與截止等。用0、1兩個(gè)數(shù)字符號(hào)來表示它們是很容易實(shí)現(xiàn)的。 2、二進(jìn)制運(yùn)算規(guī)則簡單第1章 計(jì)算機(jī)概述目錄目錄上頁上頁下頁下頁結(jié)束結(jié)束2022-3-1953一、二進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算法則一、二進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算法則 1. 二進(jìn)制的特征 兩個(gè)符號(hào)：0、1； 逢2進(jìn)一 2. 算術(shù)運(yùn)算規(guī)則： 加法運(yùn)算 0 + 0 =

55、 0, 0 + 1 = 1, 1 + 0 = 1, 1 + 1 = 10 減法運(yùn)算 0 0 = 0， 1 0=1，1 1=0 , 10 1=1 乘法運(yùn)算 0 0 = 0, 0 1 = 0, 1 0 = 0, 1 1 = 1 除法運(yùn)算 01=0, 11=1 第1章 計(jì)算機(jī)概述目錄目錄上頁上頁下頁下頁結(jié)束結(jié)束2022-3-19543. 邏輯運(yùn)算邏輯“真真”（用1表示）和邏輯“假假”（用0表示）邏輯或：使用的運(yùn)算符有 “” 00=0，01=1，10=1，11=1 例如：1100 10101110邏輯與（邏輯乘）：運(yùn)算符有“ ” 00=0，01=0，10=0，11=1 例如：110010101000邏

56、輯非：運(yùn)算符為“ ” 1的非為0，0的非為1例如： 1101=0010第1章 計(jì)算機(jī)概述目錄目錄上頁上頁下頁下頁結(jié)束結(jié)束2022-3-19551、任意進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制數(shù)原則：、任意進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制數(shù)原則： 任意進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制數(shù)只要寫出該進(jìn)制數(shù)的按權(quán)展開式，進(jìn)行乘法和加法運(yùn)算，得出結(jié)果即可。例：100128)456(08448081878)710(120212120212)101101(012345210)45(10480321001216)438(61762566161116116)6B1 (二、不同數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換二、不同數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換第1章 計(jì)算機(jī)概述目錄目錄上頁上頁下頁下頁結(jié)束結(jié)束

57、2022-3-1956例： 求（1100101.101）2 的等值十進(jìn)制數(shù)(1100101.101)2=126+125+024+023+122+ 021+120+12-1 +02-2+12-3= 64+32+0+0+4+0+1+0.5+0.125=（101.625）10 即 (1100101.101)2 = (101.625)10第1章 計(jì)算機(jī)概述目錄目錄上頁上頁下頁下頁結(jié)束結(jié)束2022-3-19572 2、十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為任意進(jìn)制數(shù)、十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為任意進(jìn)制數(shù) 將十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化為任意進(jìn)制數(shù)需對(duì)整數(shù)部分和小數(shù)部分分別進(jìn)行轉(zhuǎn)化第1章 計(jì)算機(jī)概述目錄目錄上頁上頁下頁下頁結(jié)束結(jié)束2022-3-1958 十

58、進(jìn)制小數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制小數(shù)采用乘2取整法。即：將十進(jìn)制小數(shù)乘以2，然后取出所得乘積的整數(shù)部分，再將純小數(shù)部分乘以2，又取出所得乘積的整數(shù)部分，直到小數(shù)部分為零或滿足精度為止，最后將所得各次乘積的整數(shù)部分按正序排列就是對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制小數(shù)。 注意有時(shí)所得乘積的整數(shù)部分為零，取出的整數(shù)也是零。 第1章 計(jì)算機(jī)概述目錄目錄上頁上頁下頁下頁結(jié)束結(jié)束2022-3-1959十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)為二進(jìn)制數(shù)舉例十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)為二進(jìn)制數(shù)舉例（185）10 =（？）（？）2（185）10 =（10111001）224 6 022 3 021 1 125 122 121 020 11 8 5 29 2 1余數(shù)余數(shù)第1章 計(jì)算機(jī)概述目錄

59、目錄上頁上頁下頁下頁結(jié)束結(jié)束2022-3-1960（0.8125）10 = ( ? )20.812521.6250 10.625021.2500 10. 250020. 5000 00. 500021. 0000 1（0.8125）10 = (0.1101)2整數(shù)整數(shù)第1章 計(jì)算機(jī)概述目錄目錄上頁上頁下頁下頁結(jié)束結(jié)束2022-3-1961例： 把把0.5773轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)（轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)（保留到小數(shù)點(diǎn)后保留到小數(shù)點(diǎn)后7位位）。）。 積的整數(shù)部分積的整數(shù)部分 0.57732=1.1546 1 0.15462=0.3092 0 0.30922=0.6184 0 0.61842=1.2368 1

60、0.23682=0.4736 0 0.47362=0.9472 0 0.94722=1.8944 1 所以，（所以，（0.5773）10 (0.1001001)2 第1章 計(jì)算機(jī)概述目錄目錄上頁上頁下頁下頁結(jié)束結(jié)束2022-3-1962例 求（66.625）10 的等值二進(jìn)制數(shù)結(jié)果（66.625）10=（1000010.101）2 正確嗎?第1章 計(jì)算機(jī)概述目錄目錄上頁上頁下頁下頁結(jié)束結(jié)束2022-3-19632）十進(jìn)制轉(zhuǎn)為八進(jìn)制）十進(jìn)制轉(zhuǎn)為八進(jìn)制 (1) 十進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制整數(shù)十進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制整數(shù) 十進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制整數(shù)采用“除8取余”法。具體方法為：將十進(jìn)制數(shù)除以8，得到一個(gè)