001第一章计算机基础知识课件

PANXIAONAN计算机基础PANXIAONAN第1章计算机基础知识PANXIAONAN《大学计算机基础》第1章目录1.1计算机概述1.2计算机的系统结构1.3信息在计算机中的存储形式PANXIAONAN《大学计算机基础》第1章1.1计算机概述1.1.1计算机(computer)的定义一种能够存储程序和数据、自动执行程序、快速而高效地完成对各种数字化信息处理的电子设备。§1.1PANXIAONAN《大学计算机基础》第1章1.1.2计算机的发展简史计算机发展的四代（依计算机构成中的主要电子元器件来划分）：第一代：电子管时代(1946年～20世纪50年代末期)第二代：晶体管时代(20世纪50年代中期～60年代末期)第三代：中、小规模集成电路时代(20世纪60年代中期～70年代初期)第四代：大规模和超大规模集成电路时代(20世纪70年代初期至今)发展到今的四代计算机均依照冯·诺依曼程序内储工作原理，习惯统称为“冯·诺依曼式计算机”。§1.1PANXIAONAN《大学计算机基础》第1章第一台电子计算机的诞生（美国，1946年2月14日，ENIAC）第一台程序内储工作原理的电子计算机的实现（英国，1949年5月，EDSAC，根据冯·诺依曼的构想制造）PANXIAONAN《大学计算机基础》第1章1.1.3计算机的特点计算机的基本特点运算速度快计算精确度高可靠性好记忆和逻辑判断能力强存储容量大而且不易损失具有多媒体以及网络功能等高度自动化和灵活性PANXIAONAN《大学计算机基础》第1章1.1.4计算机的分类巨型机大型机小型机微型机服务器电子模拟电子数字混合通用计算机专用计算机性能规模处理对象功能和用途PANXIAONAN《大学计算机基础》第1章1.1.5计算机的主要应用领域科学计算（也称数值运算）数据处理（也称信息处理）自动控制（也称实时控制或过程控制）人工智能（也称智能模拟）数据库应用网络应用计算机辅助设计和制造（CAD、CAM、CAI等)计算机辅助教学等（CAI、CAE、CAT等)§1.1PANXIAONAN《大学计算机基础》第1章1.1.6计算机的发展趋向计算机发展的5种趋向巨型化微型化多媒体化网络化智能化发展非冯·诺依曼结构模式§1.1ENDOF§1.1PANXIAONAN《大学计算机基础》第1章1.2计算机系统构成概述一个完整的计算机系统是由硬件系统和软件系统两大部分组成的。硬件（hardware）是软件建立和依托的基础，软件（software）是指所有应用计算机的技术，是计算机系统的灵魂。广义的说法，认为计算机系统是由人员（people）、数据（data）、设备（equipment）、程序（program）和规程（procedure）5部分组成。本书只对狭义的计算机系统予以介绍。PANXIAONAN《大学计算机基础》第1章计算机系统结构电子计算机系统结构硬件系统软件系统主机外设系统软件应用软件中央处理单元（CPU）主（内）存储器控制器输入设备（键盘、鼠标、光笔、图形扫描仪、触摸屏、数字化仪、条形码读入器、摄像机等)运算器、寄存器等只读存储器（ROM）随机存储器（RAM）高速缓冲存储器(Cache)输出设备（显示器、打印机、绘图仪等）辅助（外）设备（软盘、硬盘、光盘、磁带、数码相机等）其它：网络设备（网卡、调制解调器等）、声卡、显示卡等操作系统（DOS,Unix,OS/2,Windows,Linux,Macintosh等）数据库管理系统网络软件系统服务程序（界面工具程序、编辑程序、连接装配程序、诊断程序等）字处理、电子表格、绘图、课件制作、网络通信等软件及用户程序，如Word,Excel,PowerPoint,OutlookExpress等程序设计语言（及其语言、汇编语言、高级语言----BASIC语言、C语言、JAVA语言……）和语言处理程序（语言便已和解释系统）PANXIAONAN《大学计算机基础》第1章1.2.1计算机的工作原理以美籍匈牙利数学家冯·诺依曼（JohnVonNcumann）为首的研制小组提出了“存储程序控制”的计算机结构。（1）存储程序、逐条执行（2）采用二进制来表示指令和数据。（3）计算机（指硬件）由运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备5大部件组成。设计思想PANXIAONAN《大学计算机基础》第1章输入设备输出设备辅助存储器主存储器运算器控制器CPU存储器控制流数据流外设主机PANXIAONAN《大学计算机基础》第1章1.2.2计算机的硬件系统§1.4打印机鼠标显示器键盘音响软盘驱动器光盘驱动器机箱PANXIAONAN《大学计算机基础》第1章计算机的硬件系统结构由以下5大基本部件组成：输入设备（inputunit）输出设备（outputunit）存储器（memoryunit）主存储器（mainmemory）辅助存储器（auxiliarymemory）运算器（arithmeticunit）控制器（controlunit）运算器和控制器一起称为中央处理器（CPU：CentralProcessingUnit）PANXIAONAN《大学计算机基础》第1章1.2.3微型机的硬件构成常用台式PC机硬件系统的基本配置有：CPU：也称微处理器，由运算器、控制器、寄存器等组成，其主频决定PC的基本性能。内存：有只读存储器（ROM），随机存储器（RAM），高速缓存（cache），广义还有虚拟存储器和“小内存”CMOS存储器外存：磁盘存储器、光盘存储器和U盘等输入设备：键盘、鼠标、扫描仪、光笔、数码相机、数码摄像机等输出设备：显示器、打印机、绘图仪、音箱等还有机箱、电源和非常重要的主板（CPU、内存条插其上，显卡、声卡插或集成其上……）§1.4PANXIAONAN《大学计算机基础》第1章1.2.4计算机的软件系统计算机软件系统包括：系统软件操作系统程序设计语言（机器语言，汇编语言，高级语言，非过程化语言，智能性语言）语言处理程序数据库管理系统网络软件系统服务程序应用软件：用户为解决某些具体问题而开发和研制或外购的各种程序§1.4PANXIAONAN《大学计算机基础》第1章语言处理程序的有关概念：源程序：用汇编语言或高级语言各自规定的符号和语法规则编写的程序目标程序：将计算机不能直接读懂的源程序翻译成的相应的机器语言程序源程序翻译成机器指令有解释方式和编译方式两种：编译程序高级语言源程序高级语言源程序执行结果编译程序高级语言源程序执行结果（编译）（运行）（运行）（事先装入计算机）（事先装入计算机）（解释并执行）(a)编译过程示意图(ｂ)解释过程示意图§1.4PANXIAONAN《大学计算机基础》第1章指令：计算机能识别并能执行某种基本操作的命令，是一系列二进制代码。指令系统：计算机能执行的所有指令的集合。程序（program）：计算机为完成一个既定任务必须执行的一组指令序列。PANXIAONAN《大学计算机基础》第1章1.3计算机信息的表示、存储及其它1.3.1信息（information）与数据（data）数据的存储单位位，指一位二进制数，用bit表示，简记为b。是计算机中最小的数据单位。字节，用byte表示，记为B。是计算机中用来表示存储空间大小的最基本单位。字，记为word或w字长：为字所包含的二进制数码的位数，代表了机器的精度1B=8bit。1KB=210B=1024B1MB=210KB=210*210B=220B1GB=210MB=210*210KB=210*210*210B=230B1TB=210GB=210*230=240B§1.3PANXIAONAN《大学计算机基础》第1章1.3.2计算机的数据和编码数制数制的定义：指用一组固定的数码符号和一套统一的规则来表示数值的方法十进制二进制八进制十六进制基数102816数码0~90，10~70~9，A~F权10i2i8i16iPANXIAONAN《大学计算机基础》第1章任何数制都是采用进位计数制，即按进位方式计算的数制。不同的进制，进位的方式不同，但它们有共同的特点：1.逢R进一2.每种进制都有固定的数码3.不同位置的数码，其值不同PANXIAONAN《大学计算机基础》第1章数制：用一组固定的符号和统一的规则来表示数值的方法。基数：数制所能使用的数码的个数。数码：用来表示一种数制的数值的不同数字符号。位权：某数制每一位所具有的值。2101210410310810710634.678基数权数码PANXIAONAN《大学计算机基础》第1章容易表示节约设备运算简单、运行可靠计算机采用二进制的优点：PANXIAONAN《大学计算机基础》第1章进位计数制十进制（D）二进制（B）八进制（O）十六进制（H）0123456789101112131415011011100101110111100010011010101111001101111011110123456710111213141516170123456789abcdefPANXIAONAN《大学计算机基础》第1章二进制数的算术运算加法运算法则0+0=00+1=1+0=11+1=01101+111011011实例PANXIAONAN《大学计算机基础》第1章二进制数的算术运算减法运算法则实例0-0=1-1=01-0=10-1=111011-11101101PANXIAONAN《大学计算机基础》第1章不同进位计数制间的转换数码乘以各自的权的累加。10101.01(B)=24+22+10+2-2=21.2573(O)=781+3=59490A(H)=4163+9162+10＝4106例子1、R进制转换为十进制PANXIAONAN《大学计算机基础》第1章2.十进制转化成r进制整数：除r取余，直到商为0，余数从下到上排列。小数：乘r取整数，整数从上到下排列。PANXIAONAN《大学计算机基础》第1章~例100.345(D)=1100100.01011(B)1.040.34510021.38020.690220.76021.52025022521226232100010011PANXIAONAN《大学计算机基础》第1章3.二进制、八进制、十六进制数间的相互转换一位八进制数对应三位二进制数一位十六进制数对应四位二进制数方法实例144(O)=001100100(B)14464(H)=01100100(B)64PANXIAONAN《大学计算机基础》第1章二进制转化成八(十六)进制整数部分：从右向左按三(四)位进行分组小数部分：从左向右按三(四)位进行分组不足补零方法实例1101101110.110101(B)=1556.65(O)1556651101101111.110101(B)=36F.D4(H)36FD4PANXIAONAN《大学计算机基础》第1章1.3.3二进制的逻辑运算或只有0和0的或运算才为0，其他为1。与只有1和1的与运算才为1，其他为0。非非0等于1，非1等于0。异或只有不相同才为1，否则为0。PANXIAONAN《大学计算机基础》第1章1.3.4常用的信息编码（1）原码符号位用0表示正数，用1表示负数，数值部分用二进制数的绝对值表示。•如：[+57]原=00111001B[-57]原=10111001B1、数值数据的编码机器数把其符号位数字化，符号为是最高位，用0表示正，1表示负。PANXIAONAN《大学计算机基础》第1章（2）反码正数反码与原码相同，负数反码是把其原码除符号位以外的各位取反。如：[+57]反=00111001B[-57]反=11000110BPANXIAONAN《大学计算机基础》第1章（3）补码正数补码与原码相同，负数补码在其反码的最低有效位上加1。如：[+57]补=00111001B[-57]补=11000111BPANXIAONAN《大学计算机基础》第1章2、字符的编码在微型计算机中，常用的编码是ASCII（美国标准信息交换码），占用一个字节，用7位二进制编码，最高位为0，总共128个字符。ASCII码的编码规律：控制字符算术运算符