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第一章计算机基础知识•计算机的基本概念•计算机系统的组成•信息的编码•微型计算机的硬件组成本章重点和难点一、计算机系统了解计算机发展历程掌握计算机系统基本结构和工作原理（重点）掌握微型计算机系统（难点）二、计算机常用的数制及其转换掌握进制的概念（重点）掌握不同进制间的转换（难点）三、信息在计算机中的表示了解信息的存储方法（重点）了解计算机常用信息编码（难点）第一章计算机基础知识•1.1计算机的基本概念•1.2计算机系统的组成•1.3信息的编码•1.4微型计算机的硬件组成第一章计算机基础知识•1.1计算机的基本概念•1.1.1计算机发展概况•1.1.2计算机的特点•1.1.3计算机的主要用途•1.1.4计算机的分类•1.1.5信息的基本概念计算机的定义电子计算机是按一系列指令，对数据进行处理的机器。现在的计算机往往是指微机（PC机：台式或笔记本）。相对于早期或专用计算机，现代电子计算机多为通用型电子计算机。指令在机器设计时确定，可达上百条。一条指令通常包括两方面：操作码和操作数，操作码是要完成的操作，操作数指参加运算的数据所在的单元地址。在计算机中运行时，指令以二进制编码存放在存储器中。譬如：110101001是一条加法指令。1.1计算机的基本概念计算机系统=+计算机硬件系统计算机软件系统1.1计算机的基本概念1.1.1计算机的发展历程最早的计算工具由于缺少足够的证据，算盘的起源问题直至今天仍是众说纷纭。最早可以追溯到汉末。1.1计算机的基本概念计算尺1620年，英国的数学家埃德蒙·甘特发明的，可执行加、减、乘、除、指数、三角函数等运算。1.1计算机的基本概念机械式计算机1642年法国物理学家帕斯卡发明，只能进行加减。1673年由德国数学家莱布尼兹改良，增加了乘除。基于齿轮技术构造的计算装置，被人们称作机械式计算机1.1计算机的基本概念1.英国科学家艾兰.图灵AlanMathisonTuring1912~1954建立图灵机（Turingmachine）模型，奠定了可计算理论的基础；提出图灵测试的论断，阐述了机器智能的概念。计算机发展史上的两位重要人物“论数字计算在决断难题中的应用”“机器能思考吗”“人工智能之父”发表的著名论文：1.1计算机的基本概念图灵的主要贡献1.1计算机的基本概念提出“冯·诺伊曼原理”,又称为“存贮程序控制”原理。这一原理在计算机的发展过程中，始终发挥着重要影响，确立了电子计算机的逻辑结构和工作方式。计算机：计算机之父．经济学：“博弈论之父”2.美籍匈牙利数学家冯.诺依曼计算机发展史上的两位重要人物JohnVonNouma1903~19571.1计算机的基本概念1946年ENIAC运行，1951年EDVAC运行。冯·诺依曼的主要贡献1944年，冯·诺依曼参加了ENIAC（埃尼阿克，ElectronicNumericalIntegratorAndComputer：电子数字积分计算机）和EDVAC（ElectronicDiscreteVariableAutomaticComputer：电子离散变量自动计算机）研制。1944年8月制定EDVAC的建造计划；1945年，冯·诺依曼及其研制小组，发表全新的“存储程序通用电子计算机方案”EDVAC。因此，称他为“现代计算机之父”。1.1计算机的基本概念第一台电子计算机•名字：ENIAC（埃尼阿克）•时间：1946.2.15.•研制：美国宾夕法尼亚大学•不足：冯·诺依曼在参与ENIAC的研制工作时，就发现ENIAC有两个致命的缺陷：一是采用十进制运算，逻辑元件多，结构复杂，可靠性低；二是没有内部存储器。•由于ENIAC的制造已接近尾声，直到EDVAC才采用冯·诺依曼的改进意见。1.1计算机的基本概念ENIAC有18000个电子管；占地170平方米；重达30吨；耗电150千瓦；由1500个继电器70000个电阻等组成；运算速度为5000次/s。主要用于计算弹道和氢弹研制1.1计算机的基本概念根据所采用的主要元件，计算机分为四代代次起止年份所用电子元件典型软件运算速度应用领域第一代1946~1957电子管机器语言、汇编语言5千~3万次/秒国防及高科技第二代1958~1964晶体管高级程序设计语言数十万~几百万次/秒工业控制、数据处理第三代1965~1971中、小规模集成电路操作系统数百万~几千万次/秒文字处理、图形处理第四代1971~今大规模、超大规模集成电路多媒体、数据库、网络上亿条指令/秒社会各领域1.1计算机的基本概念•电子管晶体管集成电路1.1计算机的基本概念•1.1.2计算机的特点1.高速、精确的运算能力Jaguar：1750万亿次每秒。计算圆周率π特点2.准确的逻辑判断能力地图四色定理(Fourcolortheorem)的证明3.超强的存储能力气候模拟超级计算机“暴雪”（Blizzard）：20TB内存，3PB硬盘4.自动控制能力存储程序控制计算机能够自动、准确、快速地按照人们意图进行运行的最基本思想是存储程序和程序控制1.1计算机的基本概念•1.1.3计算机的主要用途1科学计算(数值计算)在尖端科学领域，显得尤为重要。•人造卫星轨迹的计算•人类基因序列分析计划•火箭、宇宙飞船的研究设计•中长期天气预测分析2数据处理(信息处理)对信息进行输入、分类、排序、存储、计算、统计、制表和检索等操作。是目前计算机应用最广泛的领域，已占计算机应用的80%以上。•人事管理、财务管理•图书资料管理•商业数据交流•情报检索,etc.3实时控制(过程控制)实时采集和检测数据、并进行处理和判断，按最佳值进行调节的过程。•钢铁企业、电力•石油化工业、医药工业等•国防和航空航天1.1计算机的基本概念•1.1.3计算机的主要用途4辅助系统•CAD计算机辅助设计：ComputerAidedDesign•CAM计算机辅助制造•CAT计算机辅助测试•CAE计算机辅助工程：使设计、制造、测试和管理有机地组成为一体，形成高度的自动化系统。•CBE计算机辅助教育5网络与通信以网络为特征的时代：•信息发布、资料检索•电子邮件、电子商务•IP电话、远程教育•网上出版、娱乐休闲•即时通信和虚拟社区6多媒体技术应用Multimedia—文本、音频、视频、动画、图形和图像等各种“媒体”的综合。1.1计算机的基本概念•1.1.3计算机的主要用途7嵌入式系统把处理器芯片嵌入不同的设备系统，完成特定的处理任务，这些系统称为嵌入式系统。•数码相机（摄像机）•高档电动玩具等。8人工智能（AI）-ArtificialIntelligence用计算机模仿人的感知能力、思维能力和行为能力等。•专家系统、模式识别•智能检索•智能机器人•定理证明、语言翻译…etc…1.1计算机的基本概念•1.1.4计算机的分类分类按规模和性能按信息表现和处理按用途巨型机、大型机、小型机、工作站、微机和服务器专用计算机、通用计算机模拟计算机、数字计算机1.1计算机的基本概念1.2计算机系统的组成1.2.1计算机系统基本组成输入设备：键盘、鼠标、扫描仪输出设备：显示器、打印机外存：软盘、硬盘、光盘等网络设备：网卡、调制解调器等计算机系统软件外部设备系统软件应用软件硬件运算器控制器主机内存CPU操作系统：Windows、Unix、Linux语言处理程序：C、Java、VB；DBMS实用程序：诊断程序、排错程序等办公软件包、数据库应用软件等按照用途，存储器分为内存与外存，似书桌与文件柜。似“小提琴”似“乐谱”为系统设计的程序为应用设计的程序计算机硬件系统硬件是组成计算机的物理部件。硬件是软件建立和依托的基础，软件是计算机系统的灵魂。1.2计算机系统的组成计算机软件系统计算机软件（ComputerSoftware）系统是相对于硬件而言的，是使用计算机的各种程序和数据。程序是计算机命令或指令的序列，譬如：Windows71.2计算机系统的组成1.2.2计算机工作原理和基本结构数据数据输入设备内存储器输出设备运算器控制器CPU程序数据指令运行结果数据控制信号数据信号数据外存可以用于输入或输出。CPU不能像访问内存那样，直接访问外存，外存要与CPU或I/O设备进行数据传输，必须通过内存进行。主机=内存+CPU1.2计算机系统的组成27★运算器：进行各种算术和逻辑运算。★控制器：发布控制指令，指挥计算机各部分协调运作。★存储器：临时或长期存放各种数据、程序及运算结果。★输入设备：将人们需要用计算机处理的程序和数据输入计算机内，并转换为可处理的信号。★输出设备：将计算机处理的信息和响应输出。计算机硬件组成的另一种划分：主机和外设两部分1.2计算机系统的组成计算机工作流程计算机按照程序编写的指令顺序，自动地逐条取出指令、分析指令、完成指令规定的操作。计算机工作过程如下所述：第一步：将程序和数据通过输入设备送入存储器。第二步：启动运行后，计算机从存储器中取出程序指令送到控制器去识别，分析该指令要做什么事。第三步：控制器根据指令的含义发出相应的命令（如加法、减法），将存储单元中存放的操作数取出送往运算器进行运算，再把运算结果送回存储器指定的单元中。第四步：当运算任务完成后，就根据指令将结果通过输出设备输出。1.2计算机系统的组成数值十／二进制转换西文ASCII码汉字输入码／机内码转换声音、图像模／数转换二／十进制转换西文字形码汉字字形码数／模转换内存输入设备输出设备数值西文汉字声音、图像二进制1.2计算机系统的组成1.2.3计算机中的数据存储为什么在计算机中使用二进制数？•电路简单，技术操作可行，逻辑电路只有两种状态，可靠性高。•二进制的运算规则简单；二进制中的“1”和“0”与逻辑值“真”和“假”对应，易于逻辑运算。加法运算法则0+0=00+1=1+0=11+1=0(有进位)减法运算法则0-0=1-1=01-0=10-1=1(有借位)乘法运算法则0×0=00×1=1×0=01×1=1除法运算法则0÷1=01÷1=11.2计算机系统的组成1.2.3计算机中的数据存储字节Byte76543210位bit二进制数中的一位0或1，是最小数据单位1KB=1024B=210B1MB=1024KB=220B1GB=1024MB=230B1TB=1024GB=240B1PB=1024TB=250BKiloMegaGigaTeraPeta字（Word）：计算机中作为一个整体被存取、传送、处理的二进制数字串。（字长是字节的整数倍）1.2计算机系统的组成1.2.3计算机中的数据存储1.2.4计算机软件系统计算机硬件是基础（裸机）。计算机软件丰富，可分为三层：操作系统、公用程序和应用程序，外层可以利用内层提供的功能。首先安装操作系统，再选装其他软件。硬件操作系统实用程序网络软件数据库管理系统语言处理程序应用程序一个安全的系统=Win7操作系统+启用防火墙+关闭自动更新+360安全卫士+其他常用软件+onekey一键还原+备份系统安全“6+1”1.2计算机系统的组成SQA：软件质量保证1.2计算机系统的组成（1）操作系统操作系统是最基本最重要的系统软件，有四大管理功能：文件管理、存储管理、任务管理和设备管理。它管理计算机系统的全部软件资源和硬件资源，协调计算机各部分工作，为用户提供友好的操作界面。1.2计算机系统的组成根据操作系统的功能和使用环境，分类如下：单/多用户操作系统批处理操作系统分时操作系统实时操作系统网络操作系统分布式操作系统单用户操作系统多用户操作系统服务器1.2计算机系统的组成微机常用操作系统多用户操作系统(如WindowsServer、Linux、Unix)单用户单任务（如DOS）单用户多任务(如WindowsXP/7)单用户操作系统1.2计算机系统的组成（2）语言处理程序语言处理程序是指汇编、解释或编译程序。用于编写计算机程序的语言叫做程序设计语言。计算机程序设计语言按发展过程分为：汇编语言ADDR1符号操作码操作数转成机器语言再执行高级语言s=b*b-4*a*c英文语句翻译成机器语