《漂亮课件——计算机基础知识》由会员分享，可在线阅读，更多相关《漂亮课件——计算机基础知识（72页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、n n2.1 2.1 计算机的组成结构计算机的组成结构n n2.3 2.3 信息在计算机内的表示信息在计算机内的表示第第2 2章章 计算机基础知识计算机基础知识2.1 计算机系统的组成 n完整的计算机系统包括两大部分，即硬件系统和软 件系统。n硬件q构成计算机的物理设备，即由机械、光电 、磁器件构成，具有输入、存储、计算、控制 和输出功能的实体部件。n软件q指系统中的程序以及开发、使用和维护程 序所需的所有文档的集合 计算机系统的组成计算机系统的组成 计算机系统计算机硬件中央处理 器（CPU ）运算器、控制器、寄存器存储器内存随机存储器（RAM） 只读存储器（ROM）外存软盘 、硬盘、光盘、U
2、盘输入 设备键盘 、鼠标、扫描仪输出 设备显示器、打印机、投影仪计算 机软 件系统 软件操作系统、语言处理程序、数据库管理系 统、服务程序应用 软件应用软件包、用户程序主机外设输入设备输出设备外存设备网络设备2.1.1 2.1.1 计算机硬件系统的组成计算机硬件系统的组成 冯冯. .诺依曼体系结构诺依曼体系结构美籍匈牙利科学家冯.诺依曼确立了至今仍然沿用的计算机体系结构输入设备运算器控制器存储器输出设备CPU提出了存储的概念，将数据和指令一起存储这个概念被誉为计算 机发展史上的一个里程碑“标志着现代电子计算机时代的真正开始 。计算机内信息（数据和控制信息）用二进制表示 “逢二进一”：1+0=1
3、，1+1=10，0+0=0 特点：可行性、简易性、逻辑性、可靠性、不直观计算机硬件由五大部分组成 计算机的工作原理：存储程序的工作原理.将程序（指令序列）和数据事先存放在存储器中， 运行时顺序取出指令一条条地执行指令在存储器中按执行顺序存放,由PC指明要执行的指 令所在的单元地址机器以运算器为中心冯冯. .诺依曼计算机的特征诺依曼计算机的特征CPUCPUnCPU又叫中央处理器 ，是计算机核心部件。n1971年Intel推出4004的4位微处理器，掀开了微处理 器发展史的第一页。这个比大拇指指甲还小的硅片里有 2300个晶体管，相当于ENIAC的计算能力。n采用Intel8088芯片的第一台IB
4、M PC机主频为 4.77MHz。采用Intel奔腾4微处理器的的PC机运行速度 是2GHz，奔腾III问世时有950万晶体管，奔腾4则超过 4000万个 n“如果汽车行业象半导体行业一样迅猛发展，劳斯莱 斯将能用一加仑汽油跑50万英里，买新车比停车还划算 。”Intel公司的创始人(Gordon Moore)戈登摩尔将 微处理器的发展与汽车工业的发展作如此比较。n主要由运算器和控制器组成运算器运算器完成计算机内所有的数学和逻辑运算，即进行数据的 加工处理 其技术性能的高低直接影响着计算机的运算速度和整 机性能控制器控制器负责从内存中读取指令，进行解释、执行、并控制与 I/O设备的通信， 其工
5、作是不断地取指令、分析指令、执行指令 根据不同指令的功能发出各种控制信号，从而完成程 序的执行n存储器是计算机存储数据和程序的记忆单元集合n可读写其中的数据n通常分为内存储器和外存储器n每个记忆单元由8位二进制位组成n位,字节,字,字长存储器存储器1KB=21KB=21010B=1024BB=1024B1MB= 21MB= 21010KB= 1024KBKB= 1024KB1GB= 21GB= 21010MB= 1024MBMB= 1024MB1TB= 21TB= 21010GB= 1024GBGB= 1024GB字节字节BYTEBYTE7 6 5 4 3 2 1 07 6 5 4 3 2 1
6、 0位位BitBit位、字节、字位、字节、字n位(Bit)：即数位，是计算机中最小的数据单位。n字节(Byte)：8位为1个字节，即1个字节由8个二进 制数位组成。字节是计算机中用来表示存储空间大小 的最基本的容量单位。存储空间容量的单位除用字节 (Byte,简记为B)表示外，还可以用千字节(KB)、兆字节 (MB)及十亿字节(GB)等表示。1KB21010241MB210KB1024KB220 1TB1024GB240 1GB210MB1024MB230Bn字(Word)：字由若干字节构成(一般为字节的整数倍) ，如16位、32位、64位等。内存储器内存储器的访问过程的访问过程1110110
7、1 110011011000110111101101111010011110110111101101 1110110111101101 111011011110110111101101100011011100110110001101 1110110100000000 00010001 00100010 00110011 01000100 01010101 01100110 0111011110001000 10011001 10101010 10111011 11001100 11011101 11101110 11111111地址0001控制控制: :写写数据数据10000000100000
8、00存储器的访问过程：向存储器的访问过程：向00010001单元写数据单元写数据n内存（主存）q随机存储器，可读出或写入数据，掉电后数据 无法保存q内存中存放的是正在执行的程序和正在使用的正在执行的程序和正在使用的 数据数据q程序运行时，若从内存中取出的是数据，则送 运算器计算，若取出的是指令，则送控制器翻译 ，并执行该指令n其它存储设备: 外存，寄存器，高速缓存等内存与外存内存与外存内存与硬盘都是存储介质原材料不同内存中存放的是当前正在运行的程序和数据硬盘中存放的是大量的没有使用的程序和数据硬盘容量大，速度慢、可长期保存数据、价格低内存容量小，速度快、数据易失、价格高与CPU直接打交道的是内
9、存内存与外存内存与外存外部设备外部设备常用输入设备把数据和程序转换成计算机中用以表示二进 制的电信号，输入到计算机的内存中。 键盘、鼠标、扫描仪、光笔、数字化仪等。常用输出设备把运算处理结果按照人们所要求的形式输出 显示器、打印机、绘图仪等。IEEEIEEE（Institute of electrical and electronic Institute of electrical and electronic EngineersEngineers美国电气及电子工程师协会组织美国电气及电子工程师协会组织）在）在19831983年明确给软件下了一个定义：年明确给软件下了一个定义：软件是软件是计算
10、机程序计算机程序，方法、规则、相关的文档方法、规则、相关的文档以及以及在计算机上运行时所必须的数据。在计算机上运行时所必须的数据。通常把软件系统分为系统软件和应用软件。通常把软件系统分为系统软件和应用软件。2.1.2 2.1.2 计算机软件系统计算机软件系统 系统软件系统软件 管理、控制和维护计算机软、硬件系统的软件管理、控制和维护计算机软、硬件系统的软件 为计算机系统与用户之间提供良好界面为计算机系统与用户之间提供良好界面 支持应用软件的开发和运行支持应用软件的开发和运行 操作系统操作系统 统管计算机的所有资源，如处理器、存储器、输统管计算机的所有资源，如处理器、存储器、输 入入/ /输出设
11、备等硬件设施输出设备等硬件设施管理其他系统软件和应用软件管理其他系统软件和应用软件 确保整个计算机系统有效地运转，并为用户提供确保整个计算机系统有效地运转，并为用户提供 良好的使用环境。良好的使用环境。系统软件系统软件计算机解题的一般过程用高级语言 编写程序翻译成机 器语言执行程序源程序目标程序输出结果计算机解题的过程用高级语言编程程序输入计算机，由计算机将程序翻译成机器语言机器语言 程序程序，保存在存储器中执行机器语言程序执行机器语言程序，输出结果n问题1：高级语言与 机器语言的区别n问题2：程序是如何 执行的？例如：C语言的d=b*b-4*a*c；需要五条指令实现： 设：A-a, B-b,
12、C-c, D-d, E-4，程序如下：MUL B B ;MUL A E ;MUL A C ;SUB B A ;MOV D B ；高级语言与机器语言的区别？程序是如何执行的？源程序机器语 言程序ALU控制器载入内存运算结果控制信号I/0XXXXXXXX XXXXXXXX XXXXXXXX 系统软件程序设计语言 第一代语言：机器语言 在设计某一类型计算机时，首先为它设计一套“指令系统”， 即规定好用指定的一个二进制代码代表一种操作。例如由16位二进制数据组成：1011011000000000：作为加法指令；1011010100000000：作为减法指令 这种由0和1组成的指令，称为“机器指令”。在
13、计算机诞生初期，必须用机器语言编写程序。其特 点是：难学、难记、难写，依赖于机器，可移植性差 ，易出错第二代语言 汇编语言，用符号代替二进制，与机器语言一一对应， 较直观，不易出错，不能通用汇编语 言程序汇编程序 系统软件机器语言目 标程序结果汇编执 行第三代语言:高级语言不依赖于具体的计算机、只关心程序的实现方法。 必须将源程序翻译成机器语言程序机器语言程序才能执行。 这一过程由“编译系统”软件来完成。 在一台计算机上能运行某种高级语言程序的条件：此计算机 上必须配有该语言的编译系统。 例如在一台微机上运行c语言程序，必须先将为该微机 设计的c编译系统软件装入计算机内。 特点：简单、直观、不
14、易出错，不依赖机器，可移植 性强算法语言 源程序编译程序 系统软件机器语言 目标程序结果编译 执行第四代语言: 特点：开发速度快，易维护，易调试 非过程的。过程化语言，即是对于一个任务怎么完成，加减 乘除都需要一步一步地写清楚。非过程语言只用说做什么， 具体做由语言来完成。如数据库查询语言SQL第五代语言：智能化语言查询年纪为12岁的学生姓名：SELECT STUDENT.NAME FROM STUDENT WHERE AGE=12SELECT STUDENT.NAME FROM STUDENT WHERE AGE=12n n服务程序服务程序qq通常包括监控管理程序，调试程序，故障检查和通常包
15、括监控管理程序，调试程序，故障检查和 诊断程序、连接编译程序等诊断程序、连接编译程序等n n数据库管理程序数据库管理程序qq用于管理数据库中数据的软件用于管理数据库中数据的软件qq对数据库运行描述，管理，查询，操作及维护等对数据库运行描述，管理，查询，操作及维护等n n网络通信管理程序网络通信管理程序qq主要用于计算机网络系统中信息的传递和接受主要用于计算机网络系统中信息的传递和接受系统软件n n应用软件应用软件是专业人员为各种应用目的而开发的软件是专业人员为各种应用目的而开发的软件n n是为解决各类实际问题而设计的程序是为解决各类实际问题而设计的程序n n如文字处理软件如文字处理软件WPSW
16、PS、WordWord、ExcelExcel、CADCAD、 SPSSSPSS（统计软件）等都属于应用软件。（统计软件）等都属于应用软件。应用软件应 用 程 序用层次的观点看到的计算机软件开发工具用户操 作 系 统硬件n n字符、数字、声音、图像等信息都必须经过某种方字符、数字、声音、图像等信息都必须经过某种方 式转换成二进制的形式，才能提供给计算机进行处理式转换成二进制的形式，才能提供给计算机进行处理 。qq可行性：可行性：二进制只需要表示和二进制只需要表示和1 1两种状态，两种状态， 这在技术（物理）上很容易实现。这在技术（物理）上很容易实现。 qq可靠性：由于仅有二种状态，处理起来简单，并且可靠性：由于仅有二种状态，处理起来简单，并且 抗干扰能力强，鉴别信息的可靠性高抗干扰能力强，鉴别信息的可靠性高qq适用于各种数值型和非数值型信息的数字编码适用于各种数值型和非数值型信息的数字编码qq逻辑性：与
