《计算机系统基础知识》课件

第1部分计算机系统基本知识计算机系统基础知识第1部分计算机系统基本知识1.1计算机概述(发展与应用)1.2计算机系统组成与工作原理1.3计算机中信息表示1.4微型机的组成1.5计算机病毒与计算机安全第1部分计算机系统基本知识计算机的诞生1946年在宾夕法尼亚大学诞生，名为ENIAC(ElectronicNumericalIntegratorAndCalculator电子数字积分计算机)计算机的发展依据计算机所用的物理器件的不同及处理方式的不同，划分为五代。1.1.1计算机的发展第1部分计算机系统基本知识莫契利（左）和埃克特（右）每秒能进行5000次加减运算，由18800只电子管,1500个继电器,7万只电阻,1万只电容组成。重量为30吨，占地170平方米，耗电150千瓦/时。第1部分计算机系统基本知识巨型机大型机小型机工作站微型机1.1.2计算机的分类第1部分计算机系统基本知识1.1.3(4)计算机的应用领域与应用类型1.应用领域商业企业医疗保健教育政府2.计算机的应用类型科学计算数据处理人工智能自动控制计算机辅助类（教学、设计、制造、管理）计算机集成制造系统第1部分计算机系统基本知识课外学习资料在的“共享资源”中（计算机历史大事记.doc）：1.计算机按所物理器年不同可以分为几个阶段及各阶段的主要特点？2.微型机的四个时代各有什么特点？3.“二进制”是由谁在哪一年提出的？4.历史上第一个程序员是谁？5.为数字计算机的开关电路设计提供了重要的数学方法和理论基础的科学家是谁？6.人工智能之父？7.控制论之父？8.被世界公认的第一台计算机名及主要的两位研制者9.信息论的奠基人是？第1部分计算机系统基本知识10.电子计算机之父？11.晶体管之父？12.了解摩尔定律相关知识13.“温彻斯特/Winchester”技术于哪一年提出，主要用于计算机哪个部件？14.intel、AMD公司的创始人？15.Unix操作系统的编制者？16.intel4004是哪一年推出的？17.C语言的作者及公布时间？18.了解“牛郎星”的相关情况？19.第一位计算机病毒程序编制者？第1部分计算机系统基本知识1.1计算机概述(发展与应用)1.2计算机系统组成与工作原理1.3计算机中信息表示1.4微型机的组成1.5计算机病毒与计算机安全第1部分计算机系统基本知识计算机系统的组成计算机系统软件系统硬件系统运算器控制器CPU存储器随机存储器（RAM）只读存储器（ROM）外存输入设备输出设备外设主机操作系统语言处理程序系统软件服务程序通用应用软件应用软件专用应用软件内存第1部分计算机系统基本知识计算机系统的组成计算机系统软件系统硬件系统运算器控制器CPU存储器随机存储器（RAM）只读存储器（ROM）外存输入设备输出设备外设主机操作系统语言处理程序系统软件实用程序通用应用软件应用软件专用应用软件内存计算机的基本结构第1部分计算机系统基本知识计算机硬件组成（输入设备、存储器、运算器、控制器、输出设备）1.2.1计算机硬件的基本组成输入设备输出设备外存储器内存储器运算器控制器数据流控制流第1部分计算机系统基本知识存储器1.2.1计算机硬件的基本组成(存储器)输入设备输出设备外存储器内存储器运算器控制器分为：只读存储器（ROM）随机存储器（RAM）与存储器有关的术语：位（Bit）二进制中的“0”或“1”就是一位。字节（Byte）8个二进制位为一个字节，简称（B），用于衡量存储器的大小，还有KB、MB、GB等。1B=8Bits1KB=1024B=210B1MB=1024KB=220B1GB=1024MB=230B1TB=1024GB=240B1PB=1024TB=250B地址内存被分成一个一个字节，每个字节都由一个惟一的地址来标识，如同旅馆中每个房间必须有惟一的房间号。第1部分计算机系统基本知识1.2.1计算机硬件的基本组成(CPU)输入设备输出设备外存储器内存储器运算器控制器计算机的主要性能指标：字长CPU一次处理的二进制数据的位数。所以有8位、16位、32位及64位机等说法。运行速度每秒钟执行的指令数，一般用MIPS(百万次/秒)来表示。时针频率指CPU在单位时间发出的脉冲数，以MHz为单位。CPU(中央处理单元)第1部分计算机系统基本知识1.2.1计算机硬件的基本组成(输入设备)输入设备输出设备外存储器内存储器运算器控制器输入设备键盘、鼠标、扫描仪、光笔、数字化仪、麦克风等第1部分计算机系统基本知识1.2.1计算机硬件的基本组成(输出设备)输入设备输出设备外存储器内存储器运算器控制器输出设备显示器、打印机、绘图仪、音响等第1部分计算机系统基本知识冯·诺依曼思想计算机由五部分组成采用“程序存储，程序控制”方案程序存储：就是将程序以二进制形式存入计算机系统的存储器中。程序控制：指在计算机启动后，自动取出并执行存于存储器中的程序，完成预定的操作。计算机中的指令和数据均采用二进制码表示和运算存储在存储器中的指令顺序执行控制器控制整个计算机部件协调一致完成程序所描述的工作第1部分计算机系统基本知识1.2.2计算机的基本工作原理指令和程序程序的执行过程计算机的启动过程计算机完成某个基本操作的命令，一条指令控制计算机完成一种操作。不同的计算机指令系统也不同。第1部分计算机系统基本知识1.2.2计算机的基本工作原理指令和程序程序的执行过程计算机的启动过程控制计算机工作的指令的集合。第1部分计算机系统基本知识1.2.2计算机的基本工作原理指令和程序程序的执行过程计算机的启动过程先将程序载入计算机内存中，然后再按照顺序从内存中逐条取出指令送入控制器时行译码分析，并由控制器要据指令的功能向有关部件发出控制信号，控制它们执行规定的操作。第1部分计算机系统基本知识1.2.2计算机的基本工作原理指令和程序程序的执行过程计算机的启动过程通电ROM中的程序(如：PC中的BIOS)外存中程序(MBR和操作系统文件)第1部分计算机系统基本知识1.2.3计算机的软件系统软件系统操作系统语言处理程序系统软件服务程序通用应用软件应用软件专用应用软件软件系统指为计算机运行工作服务的全部技术、有关文档和各种程序，即计算机软件应由程序、数据和文档所组成。分系统软件和应用软件两大部分。第1部分计算机系统基本知识(一)系统软件系统软件由一组控制计算机系统并管理其资源的程序组成，为应用程序提供控制、访问硬件的手段。包括操作系统、语言处理程序、服务程序等。第1部分计算机系统基本知识系统软件-操作系统操作系统是管理和控制计算机系统软件、硬件和系统资源的大型程序，是用户和计算机之间的接口。计算机如果在没有安装任何软件之前，则被称为“裸机”，裸机是无法工作的。操作系统是直接运行在“裸机”上的最基本的系统软件，是系统软件的核心。第1部分计算机系统基本知识系统软件-语言处理程序（1）计算机语言是人与计算机之间交流信息的工具，人们将自已的意图编制成程序，交给计算机执行。计算机语言是人们根据实际需要而设计的，随着计算机的软硬件的不断发展，计算机语言也经历了不同的发展阶段，即：机器语言、汇编语言和高级语言。课本17页-19页第1部分计算机系统基本知识系统软件-语言处理程序(2)机器语言：由全部的机器指令构成的二进制代码语言。汇编语言：使用助记符来表示指令，与机器指令相对应。用汇编语言编写的程序必须将其翻译成机器语言程序才能被计算机所理解并执行。高级语言：是同自然语言和数学语言比较接近的计算机程序设计语言。用高级语言编写的程序必须将其翻译成机器语言程序才能被计算机所理解并执行。翻译过程有编译和解释两种方式第1部分计算机系统基本知识系统软件-服务程序服务程序能够提供一些常用的服务性功能，给用户开发应用软件和使用计算机提供方便。如：诊断程序、调试程序、编辑程序、连接程序及工具软件等。第1部分计算机系统基本知识(二)应用软件为解决各类实际问题而设计的程序系统称为应用软件。分为通用软件与专用软件第1部分计算机系统基本知识应用软件-通用软件为解决某一类问题而设计的软件。1)文字处理软件。用于文档的编辑和排版。2)电子表格。用于表格的制作和统计。3)专家系统。由一组规则组成，用于某一专业领域内知识特长的咨询。4)软件包。针对不同专业的需要所编制的大量应用软件，并将其标准化、模块化所形成的应用软件的组合。第1部分计算机系统基本知识应用软件-专用软件为解决某些特殊问题而组织人力开发的软件。第1部分计算机系统基本知识1.1计算机概述(发展与应用)1.2计算机系统组成与工作原理1.3计算机中信息表示1.4微型机的组成1.5计算机病毒与计算机安全第1部分计算机系统基本知识1.3.1信息的存储方式在计算机内部，不论是指令还是数据（数值、文字、图形图像、音频视频等）都以二进制形式存储。采有二制表示的原因：容易实现（硬件）运算简单可靠性高第1部分计算机系统基本知识1.3.2数制及数制转换数制也称计数制，是指用一组固定的符号和统一的规则来表示数值的方法。按进位的方法进行计数，称为进位计数制(简称进制)。在进位计数制中有数位、基数和位权三个要素。一、进位计数制第1部分计算机系统基本知识数位：是指数码在一个数中所处的位置基数：是指在某种进位计数制中，每个数位上所能使用的数码的个数；位权：是指在某种进位计数制中，每个数位上的单位数码所代表的数值的大小。第1部分计算机系统基本知识十进位计数制（一）十进位计数制(简称十进制)特点：(1)有十个不同的数码符号0-9。(2)每一个数码符号根据它在这个数中所处的位置(数位)，按“逢十进一”来决定其实际数值，即各数位的位权是以10为底的幂次方。第1部分计算机系统基本知识二进位计数制（二）二进位计数制(简称二进制)特点：(1)有两个不同的数码符号0、1。(2)每个数码符号根据它在这个数中的数位，按“逢二进一”来决定其实际数值。计算机中数的存储和运算都使用二进制数。第1部分计算机系统基本知识十六进位计数制（三）十六进位计数制(简称十六进制)特点：(1)有十六个不同的数码符号0-9、A-F。(2)每一个数码符号根据它在这个数中所处的位置(数位)，按“逢十六进一”来决定其实际数值，即各数位的位权是以16为底的幂次方。第1部分计算机系统基本知识八进位计数制（四）八进位计数制(简称八进制)特点：(1)有八个不同的数码符号0-7。(2)每一个数码符号根据它在这个数中所处的位置(数位)，按“逢八进一”来决定其实际数值，即各数位的位权是以8为底的幂次方。第1部分计算机系统基本知识十进制(D)二进制(B)八进制(O)十六进制(H)0123456789101112131415011011100101110111100010011010101111001101111011110123456710111213141516170123456789abcdef各种进制数之间的关系第1部分计算机系统基本知识二、数值转换1.十进制—N进制整数部分除N取余，小数部分乘N取整2.N进制—十进制按权展开再相加即可3.二、八、十六进制互换二-八：每三位二进制码对应一位八进制码二-十六：每四位二进制对应一位十六进制码第1部分计算机系统基本知识例：将475.8125化成二进制47523711181590291141703111010.81250.62510.2510.5001(111011011.1101)2第1部分计算机系统基本知识例：将475.8125化成八进制47559373070.81250.5604(733.64)8第1部分计算机系统基本知识例：将475.8125化成十六进制4752911113010.8125013(1DB.D)16第1部分计算机系统基本知识例：将1DB.D转换成十进制1DB.D=1*16^2+D*16^1+B*16^0+D*16^(-1)=256+13*16+11+13/