计算机导论

计算机导论本课程内容本课程考核方法本课程学习方法参考书答疑主讲教师:韩丽萍副教授本课程内容教学内容计算机的概念;分类;应用;计算机系统(冯氏硬件系统与软件系统)微型计算机系统(总线结构;装机常识等)二、八、十六进制无符号整数的相互转换有符号整数的补码表示法及加法/减法;逻辑运算字符编码(ASCII,汉字编码,UNICODE代码)操作系统常识与windows基本操作;输入法;字符文件DOS/WINDOWS文件管理计算机网络基本知识与Internet;计算机病毒常识课程特点是大学生进校后学习的第一门计算机基础课程；难度不高，但教学内容多，需要大量记忆；实践性强，需要课外大量上机练习；趣味性与枯燥性并存，分散性与系统性相交织。本课程学习方法与态度1.认真听讲，掌握基本理论；认真完成课程作业2.尊师、守纪、勤奋。3.勿自私而狭隘(以宽待人/以严待己)；4.勿贪玩而失志(自觉戒除“网瘾”);熟练实际操作:1.加强文字录入与编辑技术,最好能够盲打；2.熟练操作:Windows2000、Word2000、Internet考核方法习题集第8周前发给学生.第12周考试(考试时间45分钟,随堂开卷,50%为习题集原题)参考书《计算机应用基础教程》景红西南交通大学出版社《计算机导论》周荣辉郝晓枫等西南交通大学胶印《计算机文化基础》机械工业出版社《计算机文化基础》清华大学出版社《计算机应用基础》人民邮电出版社答疑时间：课间地点：本课程上课教室电话：[phone]辅导教师：第一章计算机系统基础知识计算机的概念计算机的发展史计算机的特点、应用及分类冯．诺依曼理论及其硬件结构软件、程序、指令的概念及计算机语言什么是计算机(computer)及其与一般计算工具的差异具有加、减、乘、除运算能力具有进行逻辑运算和对结果进行判断的能力具有数据存储能力计算机是一种能自动、高速、高效地完成信息处理的电子设备，它能按照人们编写的程序对原始输入数据进行加工、处理、存储或传送，以便获得所期望的输出信息。一、计算机的发展与划代1.发展(1)ENIAC1946年美国研制,重30吨,机房占地面积140平方米(2)EDVAC:1945～1951匈牙利出生美国数学家冯·诺依曼与莫尔小组合作制五个组成部分：输入器、输出器、运算器、存储器和控制器一、计算机的发展与划代物理器件的发展（四代计算机的特点）第一代：电子管机器语言、汇编语言（46年~56年）第二代：晶体管高级语言（57年~64年）第三代：集成电路操作系统（65年~70年）第四代：超大规模集成电路（71年~今）特点：1.运算速度每进一代提高一个数量级2.体积每进一代减少一个数量级3.平均无故障时间增长4.应用范围遍及各行各业计算机应用的发展（三个阶段）1946-1980超、大、中、小型计算机1981-1990微型计算机(PC机：PersonComputer)1991-----计算机网络计算机发展趋势-----巨型化、微型化、网络化、多媒体化和智能化计算机的特点运行速度快：每秒几十万――几亿次计算精度高：8位、16位、32位、64位、双倍字长、多倍字长存储容量大：主存几百KB――几十M、几百M、几个G，外存有几百GB判断能力强：逻辑推现判断、记忆。人工智能机具有学习、知识积累能力工作自动化计算机的应用科学计算－－人造卫星轨道、宇宙飞船制导、天文、水文、水利自动控制－－航天器、导弹、人造卫星姿势控制、交通信号、生产过程数据处理－－数据信息搜集、分类、排序、查找、计算、存储信息管理－－企业事业部门搜索特定数据→分析、处理→供决策人员使用（管理人事、档案、生产、物资）计算机辅助－－CAD(绘图)、CAT(测试)、CAM(制造)、CAI(教学)人工智能人类行为(感知、推理、学习、理解、联想)由计算机模拟实现自然语言的理解和生成专家系统图象处理数字通信技术与信息高速公路计算机分类按使用范围分通用计算机：通用计算处理、功能全、结构复杂、成本较高（市场销售的一般为通用机）专用计算机：专用控制、功能单一、结构简单、成本较低（为解决某一特定问题）按机器指令的复杂成度复杂指令计算机（CISC），一百－几百条指令简化指令计算机（RISC），一百条以下指令，是计算机发展方向冯．诺依曼理论我们现在所使用的各种计算机都是根据“冯·诺依曼”计算机理论设计和制造的“冯·诺依曼”理论有三个要点:1.电脑系统由运算器、控制器、存储器、输入和输出设备等五个基本单元组成2.电脑内部的运算指令和数据必须采用二进制数字(0和1)表示;3.电脑在运行时必须先将编制好的程序和数据调入主存储器(即通常所说的内存),然后自动地连续执行程序中所设置的全部指令。冯．诺依曼体系硬件结构图1运算器是对数据进行运算的部件,能进行算术运算和逻辑运算。存储器存储器:是用来存储大量信息的部件；存储器分为内存储器(简称“内存”)和外存储器(简称“外存”)；内存是存放当前求解问题的程序和数据的主要存储器,又称主存储器；由于多种因素限制,内存容量不太大,而常用容量大的外存储器作为辅助存储器；控制器统一指挥和控制计算机各部件进行工作的中央机构,使计算机能自动地执行程序。由运算器、存储器、输入、输出设备发回控制器的信息为“反馈信息”,控制器将根据反馈的信息来决定下一步计算机执行的操作命令。第二章计算机系统的组成计算机硬件系统(物理设备)计算机软件系统(逻辑设备)二者相互依存，软件依赖于硬件的物质条件，硬件需要在软件的支配下才能有效地工作。计算机系统的组成计算机硬件系统五大部件:运算器(ALU----ArithmeticLogicUnit)控制器(C----Controller)存储器(M----Memory)输入设备(I----InputDevice)输出设备(O----OutputDevice)少掉其中任何一个部件就不能叫计算机。硬件系统的名词术语(1)CPU(CenterProcessingUnit)–ALU+C内存（主存）CPU可以直接访问、速度快，基本能与CPU速度匹配–RAM(RandomAccessMemory)随机存储器可读写、掉电信息丢失、操作时注意保存文本–ROM(ReadOnlyMemory)只读存储器只能读、掉电信息不会丢失、通常存储操作系统的基本输入输出程序硬件系统的名词术语(2)外存(辅助存储设备)–外存中的程序或数据必须调入RAM才能被CPU执行和处理。内存是程序存储的基本要素，存取速度快，但价格较贵，容量不可能配置得非常大；外存响应速度相对较慢，但容量可以做得很大。价格便宜，可以长期保存大量程序和数据。硬件系统的名词术语(3)主机：–ALU+C+MM+连接输入输出装置的接口外部设备（I/O）–输入设备、输出设备、外存储器、数据通信设备（用于组成计算机网络）、过程控制设备（用于计算机自动控制）硬件系统的名词术语(4)I/O接口–外部设备品种多，物理性能相差大，不能直接与主机相连，必须在主机和外设之间通过特殊逻辑部件（I/O接口电路），才能实现主机与外设之间的信息交换。–主机与实际外设的工作速度相差极大。计算机软件系统软件：计算机程序及有关程序的技术文档资料。–系统软件–应用软件二者间无严格界限，随着应用软件向着标准化、商业化发展，将其纳入软件库中，也可视为系统软件。系统软件系统软件：管理、控制和维护计算机及外部设备，提供用户与计算机之间的界面，支持、开发各种应用软件的程序。–面向计算机本身的软件，如操作系统、诊断程序等。–面向用户的软件，如各种语言处理程序、实用程序、字处理程序等。应用软件应用软件：计算机用户利用计算机的系统软件编写解决某一专门问题的程序，供最终用户使用的软件。如财务报表软件、数据库应用软件等。这些程序可能是用机器语言、汇编语言、或高级语言编写。计算机的性能指标(一)１.基本字长：指参与一次运算数据基本位数，它决定运算精度。２.主存容量：决定计算机的存贮处理能力，规定1024字节＝1k1024×1024＝1M1024×1024×1024＝1G系统内存大小（我的电脑—属性—系统属性—常规）计算机的性能指标(二)３.运算速度（含主频）–早期用每秒执行加法指令次数，现在用等效速度或平均速度，还有直接用主频fm表征，巨型机几亿、几十亿次／秒，微机20MHz－233、266、333、450、733、1G……MHz４.外围设备能力（人机界面）–指计算机允许配置的外围设备能力（键盘、鼠标、显示器、打印机、绘图仪、数字化仪、网络通讯设备、多媒体设备。）以上为“四大硬件技术指标”中央处理单元、主机、外部设备中央处理单元(CPUCenterProcessingUnit)----控制器和运算器是集成在一块芯片上主机(处理机)--------------运算器、内存储器、控制器及联接它们的相关电路器件,合在一起称为计算机的主机外部设备(“外设”)--------把各种输入输出设备和外存储器统称为计算机的外部设备。软件、程序、指令的概念及计算机语言--------指令指令：计算机用以控制各种部件协调动作的二进制代码命令。是计算机能够直接执行的基本操作。一条指令相当于人对计算机发出的一道工作命令。每种机器都有自己的一套指令系统,它为用户提供了该计算机能够直接执行的全部基本操作.如:数据传送、算术和逻辑运算、输入输出、控制管理等。不同机器的指令系统所具有的指令种类和数目不完全相同。软件、程序、指令的概念及计算机语言--------程序程序：是为完成某个特定任务的一系列指令的集合。按一定的要求和规定安排一系列指令叫做编程序。任何复杂的任务,在计算机中都是被分解为一系列的基本操作〈指令〉来完成的。一个复杂的题目----首先确定解题的算法----编制运算步骤----从指令系统中选取能实现其操作的指令----组成“程序。软件、程序、指令的概念及计算机语言--------软件软件:是为发挥计算机效率和方便用户而设计的各种系统程序、应用程序以及文档资料的总称。软件、程序、指令的概念及计算机语言--------计算机语言计算机语言--------人们用来让计算机解题而为之编制程序（下达命令）所用的与计算机交换信息的语言；分为机器、汇编、高级语言。计算机语言----机器语言（最低级语言）机器指令:由0和1组成的二进制编码如：11000101表示“＋”;1110100表示停机不用翻译、解释（二进制代码）计算机可直接识别、理解、执行,执行效率高难记，难编，不直观，难检查、难移植（没有通用法）计算机语言----汇编语言（初级语言）是一种助记符语言，本质上是面向机器的初级语言，用易于记忆的英文符号来表示指令如ADD,SUB,MOV例如求135+22-1的值MOVAX，135MOVBX，22ADDAX，BXSUBAX，1HLT特点:1.可读性好，容易查错、方便2.机器不能直接识别、需翻译3.可移植性差运行结果（目标程序）（源程序）执行目标程序汇编语言程序机器语言程序图1.1汇编语言程序的汇编与执行汇编图1.3高级语言程序编译工作方式（源程序）（目标程序）执行目标程序高级语言程序机器语言程序目标程序编译计算机语言----高级语言更接近自然语言,脱离具体机器,与指令系统无关Fortran、Basic、PAScal、C、Lisp、COBOL、proLog高级语言处理程序:翻译程序翻译程序的工作方式：解释方式和编译方式图1.2解释执行工作方式解释，执行高级语言程序（源程序）运行结果特点:易编写、易读、易查错、不依赖具体机器，需要配合使用翻译程序40第二章微型计算机系统简介作为第四代计算机的一个重要分支，微型计算机诞生于20世纪70年代，并于1981年由IBM公司推出了以Intel8086CPU为机芯的PC(PersonComputer)机，由此开创了个人电脑及微型计算机开放式结构体