大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)-課件概要

大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)——主講：鄭煜人生格言：有志者事竟成2022/10/111大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)——主講：鄭煜人生格言：有志者事竟成2022/第1章計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識1.1計(jì)算機(jī)概述1.2計(jì)算機(jī)中信息表示1.3計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成1.4計(jì)算機(jī)病毒2022/10/112第1章計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識1.1計(jì)算機(jī)概述2022/10/101.1計(jì)算機(jī)概述電子計(jì)算機(jī):是一種能夠根據(jù)程序指令的要求,高速、準(zhǔn)確、自動地進(jìn)行數(shù)值運(yùn)算和邏輯運(yùn)算,以完成對各種數(shù)字化信息的處理,并具有存儲記憶功能的電子設(shè)備。1.1.1計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生與發(fā)展1.計(jì)算工具的發(fā)展

遠(yuǎn)古時(shí)用手指,壘石,刻痕,結(jié)繩法計(jì)數(shù),運(yùn)算;春秋戰(zhàn)國時(shí)發(fā)明籌算法;唐宋時(shí)發(fā)明算盤.17世紀(jì),西方國家發(fā)明了計(jì)算尺,機(jī)械計(jì)算器.2022/10/113大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)1.1計(jì)算機(jī)概述電子計(jì)算機(jī):是一種能夠根據(jù)程序指令的要求1812年設(shè)計(jì)差分機(jī)查爾斯.巴貝奇1834年設(shè)計(jì)分析機(jī)

許多輪子組成能保存數(shù)據(jù)的存儲庫＋運(yùn)算裝置＋能對操作順序進(jìn)行控制,并選擇所需處理的數(shù)據(jù)以及輸出結(jié)果的機(jī)械裝置.近代計(jì)算機(jī)2022/10/114大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)1812年查爾斯.巴貝奇1834年設(shè)計(jì)許多輪子組成能保存數(shù)1946年2月美國賓州大學(xué)研制成功ENIAC電子計(jì)算機(jī)時(shí)代到來

重達(dá)30噸,占地170m2工耗150千瓦使用18000余個(gè)電子管保存80個(gè)字節(jié)電子數(shù)字積分計(jì)算機(jī)ENIAC(ElectronicNumericalIntegratorAndCalculator)2022/10/115大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)1946年2月美國賓州大學(xué)研制成功ENIAC重達(dá)30噸,英國科學(xué)家:

艾蘭.圖靈現(xiàn)代計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)奠基人馮·諾依曼機(jī):“存儲程序”的概念.六十多年來,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)沒變.美籍匈牙利數(shù)學(xué)家馮.諾依曼2.現(xiàn)代計(jì)算機(jī)建立圖靈機(jī)(Turingmachine)模型,奠定可計(jì)算理論的基礎(chǔ);

提出圖靈測試,闡述了機(jī)器智能的概念.2022/10/116大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)英國科學(xué)家:艾蘭.圖靈現(xiàn)代計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)奠基人美籍匈牙利數(shù)計(jì)算機(jī)發(fā)展史2022/10/117大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)發(fā)展史2022/10/107大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)⑴第一代①時(shí)間:從1946~1957年底;②物理器件:采用電子管;③內(nèi)存:水銀延遲線,僅幾個(gè)KB;④外存儲設(shè)備:紙帶、卡片等;⑤語言:使用機(jī)器語言和匯編語言;⑥運(yùn)算速度:僅每秒幾千次;⑦應(yīng)用:僅限于軍事和科研工作中的科學(xué)計(jì)算.2022/10/118大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)⑴第一代2022/10/108大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)⑵第二代①時(shí)間:從1958~1964年;②器件:半導(dǎo)體晶體管;③內(nèi)存:磁芯存儲器,容量達(dá)到幾十KB;④外存儲設(shè)備:磁帶、磁盤等;⑤語言:出現(xiàn)了Fortran,Algol等高級語言;⑥運(yùn)算速度:每秒幾十萬次;⑦應(yīng)用:除科學(xué)計(jì)算,已用于數(shù)據(jù)處理和事務(wù)處理等方面.2022/10/119大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)⑵第二代2022/10/109大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)⑶第三代①時(shí)間:從1964~1970年;②器件:半導(dǎo)體集成電路;③內(nèi)存:磁芯存儲器,容量達(dá)到幾千KB;④外存儲設(shè)備:磁帶、磁盤等;⑤語言:操作系統(tǒng),會話式語言(BASIC)

和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng);⑥運(yùn)算速度:每秒幾百萬次;⑦應(yīng)用:開始應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域.2022/10/1110大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)⑶第三代2022/10/1010大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)⑷第四代①時(shí)間:從1971年~至今;②器件:(超)大規(guī)模集成電路;③內(nèi)存:半導(dǎo)體存儲器,容量已達(dá)GB級;④外存儲設(shè)備:磁盤、磁帶、光盤等;⑤語言:結(jié)構(gòu)化(Pascal),面向?qū)ο?C++),可視化(VisualBasic)等多種高級語言,及微機(jī)操作系統(tǒng),GUI界面操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)等;⑥運(yùn)算速度:已達(dá)每秒百萬億次;⑦應(yīng)用:廣泛深入地應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域.2022/10/1111大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)⑷第四代2022/10/1011大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)③生物計(jì)算機(jī)(DNA分子計(jì)算機(jī))

生物計(jì)算機(jī)在20世紀(jì)80年代中期開始研制,其最大的特點(diǎn)是采用生物芯片.未來計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢:

巨型化、微型化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化、多媒體技術(shù)。⑸新一代計(jì)算機(jī)①光子計(jì)算機(jī)利用光作為信息的傳輸媒體.②量子計(jì)算機(jī)指利用處于多現(xiàn)實(shí)態(tài)下的原子進(jìn)行運(yùn)算的計(jì)算機(jī).

2022/10/1112大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)③生物計(jì)算機(jī)(DNA分子計(jì)算機(jī))⑸新一代計(jì)算機(jī)2021.運(yùn)算速度快:

已達(dá)百萬億次／秒;2.精確度高:

可達(dá)上百位有效數(shù)字;3.具有存儲能力:

可記憶(存儲)信息,4.邏輯判斷能力:

除了數(shù)值計(jì)算,還可進(jìn)行邏輯判斷運(yùn)算;5.運(yùn)行過程自動化:

在程序控制下,可自動運(yùn)行,完成各種工作任務(wù);6.可靠性高:

工作穩(wěn)定,差錯(cuò)率低;7.自動運(yùn)行、人機(jī)互交。1.1.2計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)特點(diǎn)2022/10/1113大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)1.運(yùn)算速度快:已達(dá)百萬億次／秒;1.1.2計(jì)算機(jī)的特2022/10/1114大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)2022/10/1014大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)1.1.5計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域1.科學(xué)計(jì)算2.數(shù)據(jù)處理3.輔助技術(shù)4.過程控制5.人工智能6.網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用2022/10/1115大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)1.1.5計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域1.科學(xué)計(jì)算2022/10/10按工作原理分:數(shù)字電子計(jì)算機(jī)；模擬電子計(jì)算機(jī).2.按用途分:通用計(jì)算機(jī)；專用計(jì)算機(jī).3.按運(yùn)行速度、內(nèi)存容量分:巨型機(jī)、大中型機(jī)、小型機(jī)、微型機(jī)、單片(板)機(jī).分類2022/10/1116大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)按工作原理分:分類2022/10/1016大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)1.1.7

主要性能指標(biāo)1．關(guān)于存儲的名詞術(shù)語⑴位（bit）：位（bit）用來表示兩個(gè)不同的狀態(tài)，是存儲在計(jì)算機(jī)中的最小的數(shù)據(jù)單位，也就是二進(jìn)制數(shù)的最小單位.2022/10/1117大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)1.1.7主要性能指標(biāo)1．關(guān)于存儲的名詞術(shù)語2022/10（2）字節(jié)（Byte）將長度為8的位模式稱之為字節(jié)（Byte）。即一個(gè)字節(jié)由8位二進(jìn)制數(shù)構(gòu)成：1Byte＝8bit。字節(jié)用大寫字母B表示。字節(jié)是用于表示、衡量內(nèi)存儲器或者其他存儲設(shè)備容量大小的基本單位，常用單位還有：KB、MB、GB、TB等。1KB＝B＝1024B1MB＝KB＝1024KB＝2

20B＝1024

2B＝1,048,576B1GB＝MB＝1024MB＝2

30B＝1024

3B＝1,073,741,824B1TB＝GB＝1024GB＝2

40B＝1024

4B＝1.0995116×

12B2022/10/1118大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)（2）字節(jié)（Byte）1KB＝B＝1024B202（3）字（Word）與字長（WordLength）字指的是CPU進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和運(yùn)算的單位。字長則是字的長度。字長取決于CPU中寄存器存儲單元的長度，即CPU一次能夠直接處理的二進(jìn)制數(shù)據(jù)的位數(shù)。它的長度直接關(guān)系到計(jì)算機(jī)的計(jì)算精度、運(yùn)算速度和功能的強(qiáng)弱，常用于衡量CPU的性能。一般情況下，字長越長，計(jì)算精度越高，處理能力越強(qiáng)。

2022/10/1119大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)（3）字（Word）與字長（WordLength）2022．?dāng)?shù)據(jù)存儲數(shù)據(jù)在內(nèi)存儲器中是以字為單位存儲的。當(dāng)計(jì)算機(jī)CPU的字長與內(nèi)存儲器存儲單元的字長相同時(shí)，則每個(gè)存儲單元可以存儲一個(gè)數(shù)據(jù)（字）。當(dāng)CPU的字長大于存儲單元的字長時(shí)，則將一個(gè)字按存儲單元的字長拆分后順序存儲到連續(xù)的存儲單元中。2022/10/1120大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)2．?dāng)?shù)據(jù)存儲當(dāng)CPU的字長大于存儲單元的字長1.2計(jì)算機(jī)中信息的表示與存儲

1.2.1進(jìn)位計(jì)數(shù)制1.數(shù)制的概念數(shù)制又稱計(jì)數(shù)制,是指用一組固定的數(shù)碼（數(shù)字或符號）和一套統(tǒng)一的規(guī)則來表示數(shù)值大小的方法。根據(jù)計(jì)數(shù)規(guī)則和特點(diǎn)的不同,分為非進(jìn)位計(jì)數(shù)制和進(jìn)位計(jì)數(shù)制兩類。

2022/10/1121大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)1.2計(jì)算機(jī)中信息的表示與存儲

1.2.1進(jìn)位計(jì)數(shù)制1.⑴非進(jìn)位計(jì)數(shù)制：表示數(shù)值大小的數(shù)碼與它在數(shù)中的位置無關(guān)。例如：羅馬數(shù)字II=2,IV=4,VII=7,XII=12⑵進(jìn)位計(jì)數(shù)制表示數(shù)值大小的數(shù)碼與它在數(shù)中的位置有關(guān),并且按照進(jìn)位方式計(jì)數(shù)。⑴十進(jìn)制計(jì)數(shù)法:有0~9十個(gè)數(shù)碼（逢十進(jìn)一）⑵六十進(jìn)制:

計(jì)時(shí):時(shí)-分-秒;

角度:

度-分-秒（逢六十進(jìn)一）⑶十二進(jìn)制:

計(jì)時(shí):年-月;晝/夜-時(shí);（逢十二進(jìn)一）計(jì)量:打,籮;呎(英尺),吋(英寸).⑷二十四進(jìn)制:

計(jì)時(shí):

日-時(shí);（逢二十四進(jìn)一）⑸二進(jìn)制:

對,雙,副.（逢二進(jìn)一）2022/10/1122大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)⑴非進(jìn)位計(jì)數(shù)制：⑴十進(jìn)制計(jì)數(shù)法:有0~9十個(gè)數(shù)碼（逢十2.進(jìn)位計(jì)數(shù)制

構(gòu)成進(jìn)位計(jì)數(shù)制的三個(gè)要素:1.基數(shù)進(jìn)位計(jì)數(shù)制使用R個(gè)數(shù)碼,R稱為該計(jì)數(shù)制的基數(shù),逢R進(jìn)一。如:十進(jìn)制數(shù)有0~9十個(gè)數(shù)碼,逢十進(jìn)一;

二進(jìn)制數(shù)有0和1兩個(gè)數(shù)碼,逢二進(jìn)一.2.數(shù)位數(shù)碼在一個(gè)數(shù)中的位置.如十進(jìn)制數(shù)中的個(gè)位,十位,百位…;十分位,百份位…等等。2022/10/1123大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)2.進(jìn)位計(jì)數(shù)制構(gòu)成進(jìn)位計(jì)數(shù)制的三個(gè)要素:2022/10/3.位權(quán)進(jìn)位計(jì)數(shù)制中,處于不同位置的相同數(shù)碼所代表的數(shù)值不同（如十進(jìn)制666.66）。

某位數(shù)的數(shù)值大小等于該位的數(shù)碼乘以一個(gè)與所在位置相關(guān)的常數(shù)。這個(gè)常數(shù)稱為該數(shù)位的位權(quán)，其大小是以基數(shù)為底、數(shù)碼所在位置的序號為指數(shù)的整數(shù)次冪。2022/10/1124大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)3.位權(quán)某位數(shù)的數(shù)值大小等于該位的數(shù)碼十進(jìn)制數(shù)666.66可以表示為按位權(quán)展開表達(dá)式：位權(quán)小數(shù)點(diǎn)666.66=6×102+6×101+6×100.+6×10-1+6×10-2數(shù)碼基數(shù)2022/10/1125大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)十進(jìn)制數(shù)666.66可以表示為按位權(quán)展開表達(dá)式：位權(quán)小數(shù)點(diǎn)6對任意一個(gè)R進(jìn)制數(shù)M均可表示為按其權(quán)展開的多項(xiàng)式之和,即:M=an-1×Rn-1＋an-2×Rn-2＋…＋a0×R0.＋a-1×R-1＋…＋a-m×r-m

ai稱為系數(shù),是R個(gè)數(shù)碼符號中的某一個(gè)。系數(shù)與該位權(quán)值的乘積(ai·Ri

)稱為加權(quán)系數(shù)，則任意進(jìn)制的數(shù)值就是其基數(shù)的加權(quán)系數(shù)和。P122022/10/1126大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)對任意一個(gè)R進(jìn)制數(shù)M均可表示為按其權(quán)展開的多1.2.2不同進(jìn)位計(jì)數(shù)制間的轉(zhuǎn)換

1.二進(jìn)制與十進(jìn)制間的轉(zhuǎn)換二進(jìn)制→十進(jìn)制

按權(quán)展開的多項(xiàng)式之和。即各位數(shù)碼乘以各自位權(quán)值的積，然后各項(xiàng)求和。(10101)B=？(11.11)B=？(10101)B=1×24＋0＋1×22＋0＋1×20=21(11.11)B=1×21＋1×20.＋1×2-1＋1×2-2=5.752022/10/1127大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)1.2.2不同進(jìn)位計(jì)數(shù)制間的轉(zhuǎn)換1.二進(jìn)制與十進(jìn)制間的轉(zhuǎn)例:(100.345)D

1.3800.34520.690220.760

21.520

2

1.04取余低高100250002521122062032112102取整高低十進(jìn)制→二進(jìn)制:

整數(shù)、小數(shù)分別轉(zhuǎn)換整數(shù):

除以2取余數(shù);小數(shù):

乘以2取整數(shù)≈(1100100.01011)B2022/10/1128大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)例:(100.345)D1.3800.34520.6903.十進(jìn)制與其他進(jìn)制間的轉(zhuǎn)換十進(jìn)制→八進(jìn)制(100)D=(144)O8881001210441(101)O=182+180=(65)D(71)O=781+180=(57)D八進(jìn)制→十進(jìn)制2022/10/1129大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)3.十進(jìn)制與其他進(jìn)制間的轉(zhuǎn)換十進(jìn)制→八進(jìn)制(100)D=(十進(jìn)制→十六進(jìn)制(100)D=(64)H(101A)H=163+161+10＝(4122)D

10061640616十六進(jìn)制→十進(jìn)制2022/10/1130大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)十進(jìn)制→十六進(jìn)制(100)D=(64)H(101A)H=14.計(jì)算機(jī)技術(shù)中使用的數(shù)制2022/10/1131大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)4.計(jì)算機(jī)技術(shù)中使用的數(shù)制2022/10/1031大學(xué)計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)中使用二進(jìn)制表示數(shù)據(jù)，其優(yōu)點(diǎn)在于：①表示方便②運(yùn)算簡單③邏輯運(yùn)算⑤轉(zhuǎn)換方便④可靠性高2022/10/1132大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)中使用二進(jìn)制表示數(shù)據(jù)，其優(yōu)點(diǎn)在于：2022/2.ASCII字符編碼(AmericanStandardCodeforInformationInterchange)采用7位二進(jìn)制編碼，表示27（128個(gè)）常用字符,對應(yīng)十進(jìn)制數(shù)從0~127?？刂谱址?33個(gè),從0~31,127

普通字符:95個(gè),從32~126如:“a”字符的編碼1100001,對應(yīng)十進(jìn)制數(shù)97;換行符→0AH→10;回車符→0DH→13;空格符→20H→32;

常用型：

‘0’~‘9’:→30H~39H→48~57‘A’~‘Z’:→41H~5AH→65~90‘a(chǎn)’~‘z’:→61H~7AH→97~1222022/10/1133大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)2.ASCII字符編碼如:“a”字符的編碼11000中文信息處理系統(tǒng)流程框圖輸入碼交換碼字形碼機(jī)內(nèi)碼漢字輸出漢字輸入3.中文字符編碼漢字處理系統(tǒng)中，輸入、內(nèi)部處理、輸出對漢字編碼要求不同，需要進(jìn)行一系列漢字編碼轉(zhuǎn)換。2022/10/1134大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)中文信息處理系統(tǒng)流程框圖輸入碼交換碼字形碼機(jī)內(nèi)碼漢字輸出漢字⑴交換碼(國標(biāo)碼)GB2312-80規(guī)定:每個(gè)漢字符用兩個(gè)字節(jié)表示,第一字節(jié)稱區(qū)碼,第二字節(jié)稱位碼。為了與ASCII碼兼容,各字節(jié)最高位為0。區(qū)碼位碼漢字分94區(qū)，每個(gè)區(qū)94個(gè)漢字。區(qū)號、位號構(gòu)成區(qū)位碼。區(qū)號和位號構(gòu)成區(qū)位碼，各加32構(gòu)成國標(biāo)碼。2022/10/1135大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)⑴交換碼(國標(biāo)碼)區(qū)碼位碼漢字分94區(qū)，每個(gè)區(qū)94個(gè)漢⑵機(jī)內(nèi)碼

漢字在計(jì)算機(jī)內(nèi)部存儲,處理時(shí)的表示形式.為與ASCII碼區(qū)分,各字節(jié)最高位置為1.漢字符 國標(biāo)碼 機(jī)內(nèi)碼

中

(0101011001010000)B

(1101011011010000)B⑶輸入碼數(shù)字碼:區(qū)位碼,國標(biāo)碼,電報(bào)碼等.拼音碼:

全/雙拼,微軟拼音,自然碼,智能ABC等.字形碼:

五筆字型,鄭碼等.音形碼:

拼音碼與字形碼相結(jié)合,自然碼,太極碼等.(86)(80)2022/10/1136大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)⑵機(jī)內(nèi)碼漢字符 國標(biāo)碼 機(jī)內(nèi)碼⑶輸入⑷漢字字型碼點(diǎn)陣:漢字型點(diǎn)陣代碼.有16×16;24×24;32×32;48×48等點(diǎn)陣編碼。優(yōu)點(diǎn)：存儲方式簡單,無需轉(zhuǎn)換可直接輸出,但字型放大后效果較差。矢量:

存儲的是描述漢字字型的輪廓特征.

字型放大后的效果好.每個(gè)漢字占32B2022/10/1137大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)⑷漢字字型碼點(diǎn)陣:漢字型點(diǎn)陣代碼.矢量:存儲的是描述漢字1.3計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成2022/10/1138大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)1.3計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成2022/10/1038大學(xué)計(jì)算機(jī)基操作系統(tǒng):

Windows、Unix、Linux語言處理程序:

C,Pascal,VB,編譯程序

實(shí)用程序:診斷程序、排錯(cuò)程序等

辦公軟件包、管理信息系統(tǒng)等輸入設(shè)備:

鍵盤,鼠標(biāo),掃描儀

輸出設(shè)備:

顯示器,打印機(jī)外存儲器:

軟盤,硬盤,光盤,閃存盤(U盤)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備:

網(wǎng)卡,調(diào)制解調(diào)器等外部設(shè)備主機(jī)內(nèi)存CPU控制器運(yùn)算器(寄存器)隨機(jī)存儲器(RAM)只讀存儲器(ROM)(高速緩沖存儲器Cache)軟件硬件計(jì)算機(jī)系統(tǒng)系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件1.3計(jì)算機(jī)系統(tǒng)圖示2022/10/1139操作系統(tǒng):Windows、Unix、Linux辦公軟件包、1.3.1計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)

硬件組成:控制器,運(yùn)算器,內(nèi)存儲器,輸入設(shè)備,輸出設(shè)備五大功能部分.2022/10/1140大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)1.3.1計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)硬件組成:2022/10/1041.3.2計(jì)算機(jī)工作原理1.指令和指令系統(tǒng)與程序指令:能被計(jì)算機(jī)識別并執(zhí)行的二進(jìn)制代碼,規(guī)定了計(jì)算機(jī)能完成的某一種操作.指令系統(tǒng):

所有指令的集合(取決于CPU類型).程序:

是為完成一項(xiàng)特定任務(wù)而用某種語言編寫的一組指令序列.操作碼:

要完成的操作類型或性質(zhì).操作數(shù):

操作的內(nèi)容或其所在的內(nèi)存地址.

操作碼

操作數(shù)

指令構(gòu)成

2022/10/1141大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)1.3.2計(jì)算機(jī)工作原理1.指令和指令系統(tǒng)與程序操作碼:數(shù)據(jù)傳送指令數(shù)據(jù)處理指令程序控制指令輸入/輸出指令其它指令

IfGoto

……＋－×÷AndOr……CPU內(nèi)

存I/O設(shè)備主機(jī)對計(jì)算機(jī)的硬件進(jìn)行管理等2022/10/1142大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)傳送指令I(lǐng)fGoto……＋－×÷CPU2.計(jì)算機(jī)的工作原理計(jì)算機(jī)的工作過程實(shí)際上就是執(zhí)行指令的過程。計(jì)算機(jī)在執(zhí)行指令的過程中，數(shù)據(jù)流和控制流在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的各部件之間流動：

數(shù)據(jù)流指的是計(jì)算機(jī)處理的原始數(shù)據(jù)、中間結(jié)果和最終結(jié)果數(shù)據(jù)、源程序代碼等。控制流是控制器對指令代碼進(jìn)行分析、解釋后向計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的各部件發(fā)出的控制命令，指揮整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)協(xié)調(diào)地進(jìn)行工作。2022/10/1143大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)2.計(jì)算機(jī)的工作原理計(jì)算機(jī)的工作過程實(shí)際上就2.計(jì)算機(jī)的工作原理指令執(zhí)行的4個(gè)步驟：①取指令:按照指令計(jì)數(shù)器中的地址,從內(nèi)存儲器中取出指令,并送往指令寄存器.②分析指令:對指令寄存器中存放的指令進(jìn)行分析,由譯碼器對操作碼進(jìn)行譯碼,將指令的操作碼轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的控制電位信號;由地址碼確定操作數(shù)地址.③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.④一條指令執(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①.2022/10/1144大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)2.計(jì)算機(jī)的工作原理指令執(zhí)行的4個(gè)步驟：2022/10/12022/10/1145大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)2022/10/1045大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)1.3.3計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)是操作、運(yùn)行、管理、維護(hù)計(jì)算機(jī)所需要的各種應(yīng)用程序及其相關(guān)數(shù)據(jù)和技術(shù)文檔資料的集合.通常將軟件分為兩大類.1.系統(tǒng)軟件⑴操作系統(tǒng)(OperatingSystem,OS)

管理、控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的所有軟、硬件資源,提供用戶與計(jì)算機(jī)交流信息的界面,方便用戶操作,使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的各種資源和功能,以最大限度的發(fā)揮計(jì)算機(jī)的作用和效能的一組龐大的管理控制程序.2022/10/1146大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)1.3.3計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)是操作、運(yùn)行功能完善的操作系統(tǒng),通常包括五個(gè)方面的管理功能:①處理機(jī)管理（處理機(jī)的分配和運(yùn)行）②作業(yè)管理（用戶程序、數(shù)據(jù)及作業(yè)控制信息。包括：作業(yè)調(diào)度、作業(yè)控制。）③存儲管理（主存的分配和回收、提高主存的利用率、“擴(kuò)充”主存容量和存儲保護(hù)）④設(shè)備管理（I/0設(shè)備。緩沖管理、設(shè)備調(diào)度、設(shè)備驅(qū)動等）⑤文件管理（管理文件存儲空間、現(xiàn)對文件的各種控制操作、文件信息的共享）(詳細(xì)介紹見第2章操作系統(tǒng)基礎(chǔ))2022/10/1147大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)功能完善的操作系統(tǒng),通常包括五個(gè)方面的管理功能:2

計(jì)算機(jī)語言可分為三大類：①機(jī)器語言計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能夠識別，能直接接收并執(zhí)行的程序設(shè)計(jì)語言。每一條語句就是一條由若干位二進(jìn)制數(shù)構(gòu)成的指令代碼或數(shù)據(jù)代碼。例如:

在某種16位的計(jì)算機(jī)中,機(jī)器指令:

1011011000000000

的功能是做加法運(yùn)算;

1011010100000000

的功能是做減法運(yùn)算.

不同計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的機(jī)器語言程序不能通用,稱為面向機(jī)器的語言.⑵語言處理系統(tǒng)(程序設(shè)計(jì)語言)2022/10/1148大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)語言可分為三大類：⑵語言處理系統(tǒng)(程序設(shè)計(jì)語言)

采用一些符號（稱助記符）來表示機(jī)器語言中的指令和數(shù)據(jù).如ADD（加）、MOV（傳送）等.

用匯編語言編寫的程序（源程序）需要用匯編程序?qū)⑵浞g成機(jī)器指令（目標(biāo)程序）才能執(zhí)行.②匯編語言2022/10/1149大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)采用一些符號（稱助記符）來表示機(jī)器語言中的指令和面向解題過程,易寫、易讀、易記、易改,且通用性強(qiáng).需翻譯成機(jī)器指令(目標(biāo)程序)才能執(zhí)行.翻譯方式可分為兩類:a.編譯方式:將源程序完整地翻譯成等價(jià)的目標(biāo)程序后,再執(zhí)行該目標(biāo)程序.大部分高級語言都是(或都具有)編譯方式,如:Fortran、Pascal、C/C++、VisualBasic等.③

高級語言2022/10/1150大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)面向解題過程,易寫、易讀、易記、易改,b.解釋方式:將源程序逐句翻譯并執(zhí)行,邊翻邊執(zhí)行,不產(chǎn)生目標(biāo)程序.如:Basic,Foxbase,開發(fā)階段的Foxpro,VisualBasic等.輸入高級語言源程序解釋程序進(jìn)行解釋執(zhí)行程序⑶數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)

提供用戶按一定的結(jié)構(gòu)組織、管理、加工、處理各類數(shù)據(jù)的能力.如:Dbase,FoxPro,Access,SQLServer,Oracle,Sybase,DB2等.2022/10/1151大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)b.解釋方式:將源程序逐句翻譯并執(zhí)行,邊翻邊執(zhí)行,不產(chǎn)⑷服務(wù)程序用于調(diào)試、檢測、診斷、維護(hù)計(jì)算機(jī)軟/硬件的程序.例如:QAplus,Pcbench,Winbench,Wintest等.2.應(yīng)用軟件為某種專門應(yīng)用目的,利用系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)編制的程序及相關(guān)文檔.如:字處理軟件、電子表格軟件、CAD軟件包、各類管理信息系統(tǒng)、圖像處理軟件、防/殺病毒軟件等.2022/10/1152大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)⑷服務(wù)程序2.應(yīng)用軟件2022/10/1052大學(xué)計(jì)算機(jī)基1.3計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成1.3.4微型計(jì)算機(jī)的構(gòu)成主板

中央處理器

存儲器鼠標(biāo)與鍵盤顯示器打印機(jī)2022/10/1153大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)1.3計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成1.3.4微型計(jì)算機(jī)的構(gòu)成主板201主機(jī)內(nèi)存槽總線插槽接口卡CPU并行接口USB接口芯片組

主板2022/10/1154大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)1主機(jī)內(nèi)存槽總線插槽接口卡CPU并行USB接口芯片組主板所謂主板結(jié)構(gòu)就是根據(jù)主板上各元器件的布局排列方式，尺寸大小，形狀，所使用的電源規(guī)格等制定出的通用標(biāo)準(zhǔn)，所有的主板廠商都必須遵循。

主板(MotherBoard，也叫MainBoard或SystemBoard)是一臺PC的主體所在，是微型計(jì)算機(jī)中各種設(shè)備的連接載體。主板完成電腦系統(tǒng)的管理和協(xié)調(diào)，支持各種CPU、功能卡和各總線接口的正常運(yùn)行。

2022/10/1155大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)所謂主板結(jié)構(gòu)就是根據(jù)主板上各元器件的布局排列控制芯片又稱芯片組（Chipset），是系統(tǒng)主板的靈魂，決定了主板的結(jié)構(gòu)和性能。芯片組用于實(shí)現(xiàn)CPU與系統(tǒng)中所有設(shè)備的互相聯(lián)系，在CPU和外設(shè)之間架起了一座橋梁。它就像人類的中樞神經(jīng)系統(tǒng)一樣，控制著整個(gè)主板的運(yùn)作。芯片組一般由兩個(gè)超大規(guī)模集成電路組成，分別稱作北橋（NorthBridge）芯片和南橋（SouthBridge）芯片。2022/10/1156大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)控制芯片又稱芯片組（Chipset），是系統(tǒng)

北橋芯片是位于主板上離CPU最近的一塊芯片，負(fù)責(zé)與CPU的聯(lián)系并控制內(nèi)存、AGP、PCI數(shù)據(jù)在北橋內(nèi)部的傳輸。其作用是在CPU與PCI總線、DRAM、AGP和L2高速緩存之間建立通信接口。因北橋芯片在主板中起著主導(dǎo)作用，所以人們習(xí)慣的將北橋芯片稱之為主橋（HostBridge）。南橋芯片也是主板芯片組的重要組成部分，一般位于主板上離CPU插座較遠(yuǎn)的地方。南橋芯片不與處理器直接相連，而是通過一定的方式與北橋芯片相連。南橋芯片主要負(fù)責(zé)I/O總線之間的通信。2022/10/1157大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)北橋芯片是位于主板上離CPU最近的一塊芯片，2.CPU

中央處理器（CenterProcessingUnitCPU），又稱微處理器（MicroProcessingUnit），是微型計(jì)算機(jī)的核心部件。CPU中集成了控制器和運(yùn)算器兩大部件，它的性能決定了整個(gè)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的各項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)的高低。通常習(xí)慣使用CPU的型號表征微型計(jì)算機(jī)的檔次

。圖1.17酷睿2代四核微處理器2022/10/1158大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)2.CPU中央處理器（CenterProc衡量CPU性能的主要技術(shù)指標(biāo)

⑴CPU字長。⑵總線寬度①數(shù)據(jù)總線寬度②地址總線寬度⑶工作頻率與速度①主頻、倍頻和外頻②總線速度⑷工作電壓⑹超標(biāo)量⑸數(shù)學(xué)協(xié)處理器2022/10/1159大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)衡量CPU性能的主要技術(shù)指標(biāo)⑴CPU字長。2022/13.存儲器

存儲器外存儲器存儲大量數(shù)據(jù)(軟、硬磁盤,光盤)內(nèi)存儲器信息交流中心(ROM,RAM)計(jì)算機(jī)存儲

數(shù)據(jù)和程序

的記憶單元的集合.數(shù)據(jù)可從中讀出/寫入.存儲器可分為內(nèi)存儲器(主存)和外存儲器(輔存).2022/10/1160大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)3.存儲器存儲器外存儲器內(nèi)存儲器計(jì)算機(jī)存儲⑴內(nèi)存儲器只讀存儲器(ROM)信息只能讀出,通常情況下不能寫入,斷電不丟失所保存的信息.隨機(jī)存取存儲器(RAM)信息可隨意地讀出或?qū)懭?斷電其中保存的信息即丟失,是內(nèi)存儲器的主體.2022/10/1161大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)⑴內(nèi)存儲器只讀存儲器(ROM)2022/10/1061大學(xué)內(nèi)存儲器內(nèi)存儲器中存放著控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行的程序和需要計(jì)算機(jī)處理的數(shù)據(jù)。CPU只從內(nèi)存儲器中讀取程序指令和數(shù)據(jù)。⑴隨機(jī)存取存儲器內(nèi)存條⑵只讀存儲器ROM中通常保存的是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本輸入/輸出系統(tǒng)BIOSBIOS芯片2022/10/1162大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)內(nèi)存儲器內(nèi)存條⑵只讀存儲器BIOS芯片2022/10/10高速緩沖存儲器在CPU和內(nèi)存儲器之間設(shè)置高速緩沖存儲器（Cache），以提高CPU和內(nèi)存儲器之間數(shù)據(jù)交換的速度。CPUCacheRAMCache與CPU和RAM的關(guān)系Cache的工作原理是根據(jù)程序的局部性原理而設(shè)計(jì)的。局部性原理指的是”一個(gè)程序90%的時(shí)間執(zhí)行著10%的代碼”，即在一段時(shí)間內(nèi)，整個(gè)程序的執(zhí)行僅局限于程序中的某一部分，相應(yīng)地，CPU所訪問的存儲空間也局限于某個(gè)內(nèi)存區(qū)域。2022/10/1163大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)高速緩沖存儲器CPUCacheRAMCache與CPU和RA高速緩沖存儲器(Cache)介于CPU和RAM之間的一種高速存儲器,用于解決CPU(幾ns)和內(nèi)存(>50ns)之間工作速度的匹配問題,以提高整個(gè)系統(tǒng)的效率.CPUCacheRAMCPU和內(nèi)存儲器構(gòu)成計(jì)算機(jī)的主機(jī)。2022/10/1164大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)高速緩沖存儲器(Cache)CPUCacheRAMCPU和內(nèi)（2）外存儲器一個(gè)扇區(qū)磁道扇區(qū)2022/10/1165大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)（2）外存儲器一個(gè)扇區(qū)磁道扇區(qū)2022/10/1065大學(xué)計(jì)(2)外存儲器外存儲器又稱輔助存儲器（AuxiliaryMemory），是內(nèi)存儲器的補(bǔ)充和后援，主要用于存放計(jì)算機(jī)當(dāng)前不處理的程序和大量的數(shù)據(jù)。保存在外存儲器中的程序和數(shù)據(jù)只在需要時(shí)，才會調(diào)入到內(nèi)存中。外存儲器不與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的其它部件直接交換數(shù)據(jù)，只和內(nèi)存交換數(shù)據(jù)，并且不是按單個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行存取，而是成批地進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。2022/10/1166大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)(2)外存儲器外存儲器又稱輔助存儲器（Au硬盤磁道,扇區(qū),柱面.a.硬盤:涂有磁性材料的鋁合金。讀寫硬盤時(shí),磁性圓盤高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生托力使磁頭懸浮在盤面上而不接觸盤面.硬盤容量視具體類型而定。硬盤片讀寫磁頭扇區(qū)磁頭柱面磁道2022/10/1167大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)硬盤磁道,扇區(qū),柱面.a.硬盤:涂有磁性材料的鋁b.光盤CD-ROM(RW),DVD-ROM(RW):倍速:衡量光盤驅(qū)動器傳輸數(shù)據(jù)速率的指標(biāo).CD-ROM:一倍速率=150KB/秒常用光盤:只讀型光盤CD-ROM;一次性寫入光盤CD-R;可擦寫光盤CD-RW,用光盤刻錄機(jī)完成數(shù)據(jù)的寫入.DVD-ROM一倍速率=1.3MB/秒導(dǎo)出區(qū)數(shù)據(jù)區(qū)目錄區(qū)導(dǎo)入?yún)^(qū)2022/10/1168大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)b.光盤CD-ROM(RW),DVD-ROM(RW):導(dǎo)出2常用外部設(shè)備及其接口1.輸入設(shè)備⑴鍵盤:

輸入文字和控制命令的設(shè)備.⑵鼠標(biāo):

定點(diǎn)輸入設(shè)備(光電式和機(jī)械式).⑶掃描儀:

利用光電轉(zhuǎn)換,實(shí)現(xiàn)文字,圖像輸入的設(shè)備.⑷手寫板:

筆輸入設(shè)備.⑸條形碼閱讀器:

利用光電轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)信息的輸入.⑹光筆:

與相應(yīng)軟硬件配合,實(shí)現(xiàn)在顯示屏上作圖,修改等操作的輸入設(shè)備.⑺觸摸屏:

直接在屏幕上觸摸實(shí)現(xiàn)輸入的設(shè)備.分電容式,電阻式和紅外式等.2022/10/1169大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)2常用外部設(shè)備及其接口1.輸入設(shè)備2022/10/1062