1、计算机基础(技师)

主讲李启勋江苏省机关事业单位技术等级考核计算机发展概述计算机系统的组成微机的接口信息在计算机中的存储形式1.1计算机的发展概述第一台电子数字计算机ENIAC1946年2月•研制单位：美国宾夕法尼亚大学•用途：军事计算•运算速度：5000次/秒•体积价格：170平方米，30吨，140千瓦，40万美元什么是计算机计算机是一种能自动、高速、精确地完成信息处理、存储和加工的电子机器。1.11计算机发展简史发展阶段：第一代电子管计算机’46—’57第二代晶体管计算机’58—’64第三代集成电路计算机’65—’69第四代大、超大规模集成电路计算机’71—计算机的分代(按使用的元器件)第一代（’46-’57）电子管计算机●速度：几十～几万次/秒●内存：磁鼓，千字●外设：磁带●机器语言或汇编语言编程美国于20世纪50年代生产的IBM704型采用电子管的第一代电子计算机第一代电子计算机中使用的磁鼓存储器第二代（’58-’64）晶体管计算机●速度：几十万次/秒，●内存：磁芯，十万字●外设：磁盘●高级语言编程电子管晶体管计算机的分代(按使用的元器件)第三代（’65-’69）中小规模集成电路(SSI,MSI)计算机速度：几十万次～几百万次/秒内存：半导体存储器高级语言,OS,DBMS第四代（’71年起）大规模(LSI)和VLSI计算机速度：几百万次～亿次/秒内存：半导体存储器软件工程，分布式处理等计算机的发展过程代别年代使用的元器件使用的软件类型主要应用领域第1代40年代中期--50年代末期CPU：电子管内存：磁鼓机器语言汇编语言科学和工程计算第2代50年代中后期-60年代中期CPU：晶体管内存：磁芯FORTRAN等高级程序设计语言数据处理领域第3代60年代中期--70年代初期CPU：SSI，MSI内存：SSI，MSI的半导体存储器操作系统、数据库管理系统等开始使用科学计算、数据处理、工业控制第4代70年代中期以来CPU：LSI、VLSI内存：LSI、VLSI的半导体存储器软件开发工具和平台、分布式计算、网络软件等开始广泛使用深入到各行各业，家庭和个人开始使用计算机1.12计算机的特点1.运算速度快2.计算精度高3.具有记忆和逻辑判断能力4.具有存储和自动执行程序的能力，自动化程度高5.可靠性好，通用性强1.13计算机的应用1.科学计算2.数据处理3.计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机集成制造系统（CIMS）4.实时（过程）控制5.人工智能6.计算机网络1.14计算机的分类根据加工的信息分：数字计算机数字信息模拟计算机模拟量混合计算机根据规模分：巨型机、大型机、小型机、微型机和工作站根据用途分：通用机解决多种问题专用机解决某个特定问题软件：计算机系统中的程序、数据及其相关的文档集合。程序：完成特定任务所需的一个指令序列；文档：为了便于理解程序的结构、原理及操作所必需的阐明性的资料1.2计算机系统的组成1.21计算机系统概述计算机系统的组成：硬件系统和软件系统硬件：组成计算机的电子线路和元件一、计算机的硬件系统工作原理：存储程序和程序控制原理（冯·诺依曼原理）具体内容：计算机由五部分组成：运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备；以二进制形式表示数据和指令；程序预先存入存储器，工作中计算机自动取出执行。二、计算机的基本工作原理计算机的指令系统指令就是命令，规定CPU执行什么操作。指令是构成程序的基本单位，程序是由一连串指令组成指令采用二进位表示，通常指令由两个部分组成：操作码操作数（或地址）指出CPU应执行何种操作的一个命令词，例如加、减、乘、除、取数、存数等指出该指令所操作(处理)的数据或者数据所在位置举例:100206把02存储单元和06存储单元中的内容相加，和数保存在02单元指令的执行过程取指令：CPU的控制器从存储器读取一条指令并放入指令寄存器指令译码：指令寄存器中的指令经过译码，决定该指令应进行何种操作、操作数在哪里执行指令取操作数进行运算修改指令计数器，决定下一条指令的地址1取指令4修改指令计数器3执行指令2指令译码指令执行周期问题：CPU的时钟频率(主频)与指令执行速度是什么关系？计算机工作过程实际上是执行指令的过程三、软件系统概述软件系统：计算机所运行的全部程序的总称硬件和软件之间没有一条明确的界线，任何由硬件执行的指令也能用软件来完成，反之亦然。软件：计算机系统中的程序、数据及其相关的文档集合。程序：完成特定任务所需的一个指令序列；文档：为了便于理解程序的结构、原理及操作所必需的阐明性的资料1.22硬件系统的组成主机：CPU、内存、主板外设：输入设备、外存、输出设备⒈运算器：算术运算逻辑运算的执行部件(ALU)⒉控制器：翻译、解释、执行指令，控制部件运行运算器、控制器组成中央处理器（CPU）⒊存储器：用以存放数据和程序信息的部件⑵外存（辅存）：存放未参加系统运行的程序和数据，系统需要时再成批读入内存中。性能特点：容量大、速度慢、价格低磁表面存储器光存储器地址：每个存储单元有一个唯一编号，以便访问⑴内存（主存）：直接与CPU进行信息交换的存储器。RAM读写（随机）存储器动态随机存储器(DRAM)静态随机存储器(SRAM)ROM只读存储器性能特点：容量小、速度快、价格高⒋输入/输出（I/O）设备1.23软件系统组成计算机软件分为：系统软件和应用软件一)系统软件：是用来管理、控制和维护计算机各种资源，并使其充分发挥作用、提高功效、方便用户的各种程序的集合。组成：操作系统、语言处理程序、公用服务程序计算机软件与硬件系软件统硬件高级语言编译程序数据库管理系统网络通信软件等各种应用软件用户⒈操作系统操作系统是控制和管理计算机软硬件资源、合理组织工作流程以及为用户提供友好界面的软件。功能：处理器管理、存储管理、设备管理、文件管理和作业管理DOS操作系统单用户、单任务、字符界面、16位磁盘操作系统Windows操作系统单用户（NT多用户）、多任务、图形界面、32位磁盘操作系统⒈操作系统Unix系统多用户系统，用于小型机，系统开销小、运行速度快OS/2系统多任务、图形界面、32位操作系统MacOS图形操作系统专用于苹果机⒉语言处理系统机器语言：一种二进制语言，计算机中所有的指令集合称为计算机指令系统，这些指令就是机器语言汇编语言：用助于记忆与阅读的符号来代替机器语言，即符号语言，也称汇编语言。高级语言：用自然语言、数学语言设计程序。除机器语言外，用其他语言编写的程序都不能直接由计算机执行。编译高级语言源程序程序目标程序（机器语言程序）解释⒊数据库管理系统数据库(DB)是将具有相互关联的数据以一定的组织方式存储起来，形成相关系列数据的集合。数据库管理系统(DBMS)是管理数据的一组软件。即是用来对数据进行查询、维护和分析的特殊软件，是用户或应用程序与数据库间的接口，便于各类用户使用。应用软件:为解决用户的具体问题而编制的各种程序•用户程序•应用软件包⒈办公自动化软件：文字处理软件WPS、Word,电子表格软件CCED、Excel，网络通信软件通信协议软件、网络应用软件⒉电子商务软件：用友财务管理软件、企业管理软件⒊辅助类软件：教学软件、工程软件⒋图形图象处理软件：画笔、Photoshoop、AutoCAD⒌多媒体软件：Authorware、方正奥思二)应用软件1.3微机的接口1.31微机接口概述接口：是微处理器与外部设备的连接部件(电路)，使信息能够在计算机和外部设备之间有效地、高速地传递。如：PS/2、VGA、LPT、COM、USB总线：是连接计算机各个部件的一组物理信号线及相关控制电路，是计算机中传输各部件信息的公共通道。地址总线：传送地址信息16根216＝6553564Kb数据总线：传送数据和代码控制总线：传送控制器发出的各种控制信号1.32标准接口标准接口不需安装驱动，即插即用显示器接口：提供给显示器标准接口VGA、DVI、HDMI并行接口：同时传递多位数据LPT打印机接口串行接口：每次传递一位数据COM1、COM2降低通信成本、速度慢USB接口：通用串行总线1.33扩展槽接口计算机主板提供多(个)种扩充槽接口，使设备通过总线与CPU相连。扩充槽接口需要安装相应的外设驱动程序显示卡插槽：PCI、AGP、PCI-E连接显示卡适配器（显卡）存储器(内存)插槽：DDM1、DDM2多功能卡：软盘、硬盘适配器、LPT、COM、游戏口现已集成于主板上1.4信息在计算机中的存储形式1.41计算机中的数据一、计算机中数据的单位：1.位（b）一个二进制位存取数据的最小单位2.字节（B）八个二进制位信息的最小单位3.字数据存取、处理时的数据长度4.数据的换算关系字节（B）1B=8b(bit)千字节（KB）1KB=1024B兆字节（MB）1MB=1024KB吉字节（GB）1GB=1024MBT字节（TB）1TB=1024GB硬盘80GB＝80×1024×1024×1024B＝85899345920B二、进位计数制计算机中各种信息都是以二进制数的形式表示二进制特点：电路简单两种状态工作可靠状态稳定简化运算运算法则简单逻辑性强与逻辑运算匹配1.42计算机中常用的几种计数制一、进位计数制•数码表示基本数值大小的不同符号•基数使用数码的个数•位权某一位上的1所表示数值的大小任何数可化为数码与位权乘积之和如:（456.24)10=4×102+5×101+6×100+2×10-1+4×10-2各进位制十进制数数码：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9基数：10进位关系：逢十进一，借一当十（456.24)10=4×102+5×101+6×100+2×10-1+4×10-2各进位制二进制数数码：0、1基数：2进位关系：逢二进一，借一当二(11001.101)2=1×24+1×23+0×22+0×21+1×20+1×2-1+0×2-2+1×2-3=25.625各进位制八进制数数码：0、1、2、3、4、5、6、7基数：8进位关系：逢八进一，借一当八(5346.7)8=5×83+3×82+4×81+6×80+7×8－1=2790.875各进位制十六进制数数码：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F基数：16进位关系：逢十六进一，借一当十六(4C5D.B)16=4×163+C×162+5×161+D×160+B×16-1=4×163+12×162+5×161+13×160+11×16-1=19549.68758421码1.43常用计数制间的转换①二、八、十六十进制数字与位权乘积之和(101.11)2=1×22+0×21+1×20+1×2-1+1×2-2=5.75(2576.2)8=2×83+5×82+7×81+6×80+2×8-1=1406.25(5EA.11)16=5×162+14×161+10×160+1×16-1+1×16-2=1514.066406210(O)A(H)11(O)B(H)12(O)C(H)13(O)D(H)14(O)E(H)15(O)F(H)②十进制二、八、十六整数部分和小数部分分别转换整数部分：除以基数、取其余数、倒排列小数部分：乘以基数、取其整数、顺排列213261230211010.534×21.068×20.136×20.272×20.544×21.08810001(13.534)10=(1101.10001)2③二、八、十六进制间互化23=8每3位二进制数等于1位八进制数24=16每4位二进制数等于1位十六进制数以小数点为中心，分别向左右每三位或四位分一组，不足部分补“0”1.44字符的表示数据：数值型数据非数值型数据（符号数据）1、字符数据的表示：ASCⅡ码：美国标准信息交换码94个可见字符（10个数字符号、26个大小写字母、32个符号）34个控制符7位二进制数(27)表示128个元素采用1个字节表示1个ASCⅡ字符，最高位取02、汉字的存储与编码：GB2312-80：中华人民共和国国家标准信息交换汉字编码67