《大學計算機基礎教程》課件第1章 計算機基礎知識

第1章計算機基礎知識計算機的發(fā)展及應用1數據表示及編碼2微型計算機的組成與工作原理3本章學習內容計算機的分代1進制轉換和編碼2微型計算機的組成與工作原理3本章重點和難點計算機的分代1進制轉換和編碼2微型計算機的組成與工作原理3計算機的分代1進制轉換和編碼2微機的主要性能指標4計算機的分代1計算機的發(fā)展計算機的分類計算機的特點計算機的應用

計算機的發(fā)展趨勢未來計算機中國計算機發(fā)展學習內容計算機的發(fā)展及應用什么是計算機？

計算機是一種能按照事先存儲的程序，自動、高速地進行大量數值計算和各種數據處理的現代化電子設備。認識計算機-定義帕斯卡的加法機古老的計算工具—算盤萊布尼茲的乘法機

巴貝奇差分機巴貝奇分析機早期的計算機器計算機誕生計算機誕生人工智能之父美國計算機學會ACM于1966年創(chuàng)立了“圖靈獎”姚期智阿蘭·圖靈建立圖靈機（Turingmachine）模型，奠定了可計算理論的基礎；提出圖靈測試，闡述了機器智能的概念。世界上的問題

可計算的：圖靈機可計算的就是可計算的

不可計算的

圖靈的貢獻

圖靈機模型：解決了可計算問題

計算機的理論問題圖靈測試：回答了什么樣的機器具有智能人工智能的理論基礎美國計算機學會ACM于1966年創(chuàng)立了“圖靈獎”計算機誕生姚期智JohnvonNeumann馮

諾伊曼現代電子計算機之父計算機誕生基于馮若依曼思想設計的計算機硬件核心由5部分組成采用二進制

程序存儲天才時代年份器件軟件應用一1946-1957電子管機器語言匯編語言科學計算二1958-1964晶體管高級語言數據處理工業(yè)控制三1965-1970集成電路操作系統(tǒng)文字處理圖形處理四1971年迄今大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路數據庫、網絡等社會的各個領域電子管晶體管集成電路計算機的分代超大規(guī)模集成電路分類方法分類結果分類方法分類結果按處理對象數字計算機按計算機性能或按規(guī)模巨型（高性能）計算機大/中型計算機模擬計算機小型計算機數模混合計算機服務器按使用范圍通用計算機工作站專用計算機個人計算機（微型計算機）計算機分類計算機的特點

計算機的應用類型

1.科學計算

2.數據處理

3.電子商務

4.過程控制

5.CAD/CAM/CAI

6.多媒體技術

7.虛擬現實

8.人工智能9.網絡應用計算機的應用

巨型化

微型化網絡化

智能化……計算機的發(fā)展趨勢光子計算機生物計算機量子計算機

……未來的計算機大數據云計算物聯網計算機新熱點計算機在中國假設每人每秒鐘進行一次運算，“天河二號”運算一小時，相當于13億人同時用計算器算上1000年。在計算機的發(fā)展過程中有哪些重要的人物和事件？我國計算機的發(fā)展史？計算機對你的生活有哪些影響？計算機在你所學專業(yè)中的應用？計算機會引發(fā)哪些社會問題？思考進制及其轉換2信息存儲單位3信息編碼4計算機內部的數字表示1數制與信息編碼信息的內部表示和外部顯示5

計算機要處理各種信息：數值信息和非數值信息。計算機內的信息都是以二進制數的形式表示。（1）電路設計簡單（2）工作可靠（3）運算簡單（4）通用性強計算機內部的數字表示計算機采用二進制表示數據的原因所謂進位計數制，就是按進位的方法進行計數。它包括三要素：數位基數位權進位計數制生活中有哪些計數制？876543210-1數位是指數碼在數中的位置。

例如：十進制數1234.561234.56

千百十個十百位位位位分分位位

3210-1-2數位如何表示數位？某種計數制中，每個數位上所能使用的數碼的個數，稱為這種計數制的基數。

1.十進制的基數基數為10，數碼為0，1，2，…，9十個。

2.二進制的基數基數為2，數碼為0，1兩個。

3.十六進制的基數基數為16，數碼為0—9，A，…，F十六個。

4.八進制的基數基數為8，數碼為0，1，…，7八個?；鶖祷鶖涤惺裁匆?guī)律？各位位權

……103102101100.

10-110-2……位權是以基數為底、數碼所在位置的序號為指數的整數次冪。位權的兩要素：基數和位置序號。位置序號……3210-1-2……十進制位權其它進制數的位權如何表示？進位制二進制八進制十進制十六進制規(guī)則逢2進1逢8進1逢10進1逢16進1基數281016數碼0,10,…,70,…,90,…,9A,…,F位權2i8i10i16i形式表示B、()2O、()8D、()10H、()16常用四種進制數的表示十進制二進制八進制十六進制00000001000111200102230011334010044501015560110667011177810001089100111910101012A11101113B12110014C13110115D14111016E15111117F常用進制的對應關系二進制八進制十進制十六進制數制及其轉換重點問題位權法：把非十進制數按權展開求和。示例：

(1110.1)2=1×23+1×22+1×21+0×20+1

×2-1=8+4+2+0+0.5 =(14.5)10

非十進制數十進制數數制及其轉換（18）8=（）10（2A）16=（）10

810048124811

0結果：144余數法：除基數取余法。連續(xù)除以基數，取余數，直到商為零，余數倒序排列。示例：十進制整數非十進制整數數制及其轉換結果是？2971248022402120260231211

0例：97轉為二進制等于多少？結果為：1100001數制及其轉換十進制小數如何轉為二進制？（32767）10=（）2進位法：連續(xù)乘以基數，取整數，直到積為零或達到所要求的精度時，將所得整數正序排列。示例：

結果：101十進制小數非十進制小數0.625×2

1.250取整數0.25×2

0.500.5×2

1.0數制及其轉換（0.37）10=（）2二進制八進制二與八進制之間的轉換一位拆三位整數部分從右向左三位并一位小數部分從左向右三位并一位100 101 110 111 .011100

(4 5 6 7 .34)8示例：數制及其轉換以小數點為界不足3位補0以小數點為界整數部分從右向左四位并一位小數部分從左向右四位并一位一位拆四位二進制十六進制

示例：100010100101.1111

(8 A 5.F)16數制及其轉換二與十六進制之間的轉換不足4位補0例:

將（741.566）8轉換成為二進制數解:

（741.566）8=（111100001.101110110）2例:

將（5A.B8）16

轉換成為二進制數解:（5A.B8）16=（01011010.10111000）2數制及其轉換(0.1)8

=()16?信息編碼ASCII（AmericanStandardCodeforInformationInterchange）碼，即美國標準信息交換代碼。在這種編碼方案中，用八位二進制（一個字節(jié)）來存放一個字符。——西文字符

常用字符有128個，編碼從0到127。

字符數據的編碼信息編碼——西文字符每一個字符有一個唯一的編碼。漢字輸入的難度漢字數量大、字形復雜、異體字多、同音字多。漢字信息的處理相對較復雜，漢字信息的處理一般包括漢字的編碼、輸入、輸出、存儲、處理與傳輸。信息編碼——漢字鍵盤鍵盤處理程序代碼轉換程序存儲、加工字形檢索程序輸出碼表字模庫輸入碼機內碼字形碼GB2312碼Unicode碼

GBK碼BIG5編碼信息編碼——漢字漢字進入計算機還有什么辦法？微機系統(tǒng)硬件基礎1軟件系統(tǒng)2學習內容硬件系統(tǒng)3硬件系統(tǒng)

軟件系統(tǒng)計算機系統(tǒng)分為：硬件系統(tǒng)+軟件系統(tǒng)計算機系統(tǒng)的組成硬件系統(tǒng)：構成計算機的各種物理設備的總稱，是看得到、摸得著的實實在在存在的東西。硬件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)計算機系統(tǒng)的組成硬件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)：計算機上除硬件之外的所有東西，是為運行、管理和維護計算機而編制的程序和文檔的總和。計算機系統(tǒng)的組成計算機軟件=程序+文檔。通常分為系統(tǒng)軟件和應用軟件兩大類。微機硬件設備輸入設備存儲器輸出設備運算器控制器硬件系統(tǒng)的邏輯組成計算機硬件組成和原理硬件系統(tǒng)分為主機和外設。數據信息控制信息馮·諾依曼型計算機結構圖計算機工作原理與組成計算機的軟件系統(tǒng)系統(tǒng)軟件操作系統(tǒng)語言處理程序數據庫管理系統(tǒng)網絡管理軟件應用軟件通信工具辦公軟件媒體播放器圖像處理……操作系統(tǒng)語言處理程序數據庫管理系統(tǒng)網絡管理軟件計算機的軟件系統(tǒng)——系統(tǒng)軟件計算機的軟件系統(tǒng)-應用軟件通信工具下載軟件辦公軟件媒體播放器圖像處理動畫制作……計算機系統(tǒng)硬件主機中央處理器(CPU)運算器控制器內存儲器只讀存儲器(ROM)隨機存儲器(RAM)外存儲器——硬盤、光盤外部設備輸入設備——鍵盤、鼠標、光筆、掃描儀輸出設備——顯示器、打印機、繪圖儀軟件系統(tǒng)軟件操作系統(tǒng)數據庫管理系統(tǒng)應用軟件文字處理軟件圖形軟件各種程序包計算機系統(tǒng)的組成框架微機的硬件組成你了解機箱內部結構嗎？換個角度再看看機箱內部逐一認識運算器寄存器控制器數據路徑控制路徑CPU內部總線中央處理器結構主要功能：控制計算機的操作和處理數據。組成：由控制器、運算器、寄存器、及實現它們之間聯系的CPU總線組成。微型計算機的硬件組成-CPU運算器：進行加、減、乘、除運算?？刂破鳎喊ㄈ≈噶?、取數、運算順序的控制。寄存器：暫時存放中間的運算結果。

微型計算機的硬件組成-CPU手機的cpu生產廠商有哪些？CPU主要生產商：Intel和AMD。高通、三星、蘋果、華為、英偉達微型計算機的硬件組成-CPU有沒有國產的CPU？GodsonLongstandingCPU的主要性能指標：主頻：指每秒執(zhí)行指令的條數或每秒主頻振蕩的次數。字長：指CPU一次所能處理的數據的二進制的位數。微型計算機的硬件組成-CPU什么是主板主板的主要功能主板主要部件主板也稱主機板（MainBoard）、系統(tǒng)板（SystemBoard）或母板（MotherBoard），是微機硬件系統(tǒng)中最大的一塊電路版。主板是維系CPU與外部設備之間協同工作的重要部件，是支撐并連接主機內其它部件的一個平臺。提供安裝CPU、內存和各種功能卡的插座；為各種常用外部設備提供通用接口。芯片組擴展槽輸入/輸出接口（I/O接口）基本輸入輸出BIOS和CMOS微型計算機的硬件組成-主板外設接口CPU插座內存插槽芯片組(北橋)總線擴展槽硬盤接口芯片組(南橋)微型計算機的硬件組成-主板鍵盤鼠標USB并行口串行口網絡接口1394接口音頻接口微型計算機的硬件組成-主板總線是連接計算機各部件的一簇公共信號線，它是計算機中各個部件之間傳送地址、數據和控制信息的公共通道。微型計算機的硬件組成-總線I/O接口是CPU與外部設備間的橋梁和通道。不同的外設要與主機相連都要配備不同的接口。CPU和外存儲器以及輸入／輸出設備之間不能直接交換數據，必須通過“接口”設備來轉接。微型計算機的硬件組成-接口IDE接口STAT接口PS2接口串行接口總線性能的改善對提高計算機的總體性能有極大地影響?，F常見有PCI、AGP、USB等。微型計算機的硬件組成-總線存儲器是計算機存儲數據和程序的設備由一系列的存儲單元組成。存儲器存放暫時不用的數據或處理結果外存儲器CPU可直接存取數據內存儲器微型計算機的硬件組成-存儲系統(tǒng)信息的存儲單位:……位字，字長位(bit)、字節(jié)(B)、字(w)字節(jié)（8位）微型計算機的硬件組成-存儲系統(tǒng)信息的存儲單位1KB=1024B=210BlMB=l024KB=210KB=220B1GB=l024MB=210MB=220KB=230B1TB=1024GB=210GB=220MB=230KB=240B1PB=1024TB=210TB=220GB=230MB=240KB微型計算機的硬件組成-存儲系統(tǒng)如何表示更大容量？Megabyte(MB)=1024KB相當于一則短篇小說的文字內容。Gigabyte(GB)=1024MB相當于貝多芬第五樂章交響曲的樂譜內容。Terabyte(TB)=1024GB相當于一家大型醫(yī)院中所有的X光圖片資訊量。Petabyte(PB)=1024TB相當于50%的全美學術研究圖書館藏書資訊內容。Exabyte(EB)=1024PB;5EB相當于至今全世界人類所講過的話語。Zettabyte(ZB)=1024EB如同全世界海灘上的沙子數量總和。Yottabyte(YB)=1024ZB相當于7000位人類體內的微細胞總和。分類標準常用類型按存儲的介質類型半導體存儲器（如內存）、磁介質存儲器（如硬盤）、光存儲器（如光盤）按存儲器與CPU的耦合程度內存儲器、外存儲器按存儲器的讀寫功能隨機存取存儲器（RAM）只讀存儲器（ROM)按半導體存儲器的信息存儲方法靜態(tài)存儲器（SRAM）（如Cache）動態(tài)存儲器（DRAM）（如主存）常用存儲器分類計算機采用多種形式的存儲器構成一個存儲系統(tǒng)，來進行數據的存儲。微型計算機的硬件組成-存儲系統(tǒng)寄存器組外部存儲器（硬盤、光盤、U盤等）Cache（靜態(tài)隨機存取存儲器SRAM）CPU內部容量越來越大，價格越來越便宜，速度越來越慢訪問速度越來越快主存儲器（動態(tài)隨機存取存儲器DRAM）存儲系統(tǒng)中各存儲器的層次關系微型計算機的硬件組成-存儲系統(tǒng)分類常用類型隨機存儲器⑴

動態(tài)RAM（DRAM：DynamicRAM）⑵

靜態(tài)RAM（SRAM：StaticRAM）只讀存儲器⑴

掩膜ROM⑵（一次）可擦除只讀存儲器（PROM：ProgrammableROM）⑶

可擦除可編程只讀存儲器（EPROM：ErasablePROM）⑷

電可擦除可編程只讀存儲器（EEPROM：ElectricallyEPROM）⑸

閃存（FlashMemory）主機系統(tǒng)里，內存儲器是非常重要的部件，也稱為主存儲器。它大多采用半導體存儲器芯片，用來存放當前運行的程序和數據。內存儲器微型計算機的硬件組成-存儲系統(tǒng)既能讀又能寫數據的存儲器，是計算機工作的存儲區(qū)，一切要執(zhí)行的程序和數據都要裝入該存儲器中。

主要特點

存儲器中的數據可以反復使用，只有向存儲器寫入新數據時存儲器中的內容才被更新；

存儲器中的信息會隨著計算機的斷電自然消失。實現RAM有兩種技術：動態(tài)RAM（DRAM），適合用做內存；靜態(tài)RAM（SRAM），適合做高速緩存。內存儲器：隨機存取存儲器（RAM）微型計算機的硬件組成-存儲系統(tǒng)

只能讀數據不能寫數據的存儲器，主要用于檢

查計算機系統(tǒng)的配置情況并提供最基本的輸入/

輸出控制程序。

特點是計算機斷電后存儲器中的數據仍然存在。內存儲器：只讀存儲器（ROM）微型計算機的硬件組成-存儲系統(tǒng)常用外存儲器:硬盤、光盤、移動存儲器（U盤或活動硬盤）等。硬盤：最主要的外存儲器，存儲容量大、讀寫速度快、密封性好、可靠性高、使用方便。U盤：即插即用、價格低廉、性能好，是目前微機最常用的移動存儲設備。光盤：隨著多媒體技術的推廣，光盤以其壽命長、成本低的特點受到人們的歡迎。外存儲器微型計算機的硬件組成-存儲系統(tǒng)內存儲器(簡稱內存或主存)存取速度快成本高、容量相對較小直接與CPU連接，CPU(指令)可以對內存中的指令及數據進行讀、寫操作用于臨時存放正在運行的程序和數據內存儲器外存儲器CPU指令1指令2指令k指令n程序數據1數據2數據m數據①任務啟動時，執(zhí)行該任務的程序和數據將從外存成批傳送到內存②CPU從內存中逐條讀取該程序的指令及相關的數據④將指令的運算處理結果送回內存保存⑤任務完成后，將處理得到的全部結果成批傳送