计算机基础课件

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1、大学计算机基础大学计算机基础第一章第一章 计算机基础知识计算机基础知识 1.1计算机的发展和应用 1.2计算机中的数据与编码 1.3计算机系统的基本结构与组成 1.4多媒体技术 1.5嵌入式系统简介1.1 计算机的发展和应用1.1.1计算机的产生1.1.2电子计算机1.1.3微型计算机的发展1.1.4计算机的特点 1.1.1计算机的产生1、计算机的诞生1946年，美国宾西法尼亚大学研 制了世界上第一台电子计算机ENIAC ， 从此拉开了世界信息时代的帷幕。承担开 发任务的“莫尔小组” 总工程师埃克特当时 年仅24岁。ENIAC：长30.48米，宽1米，占 地面积约63平方米，30个操作台，约相

2、 当于10间普通房间的大小，重达30吨， 耗电量150千瓦，造价48万美元。ENIAC外观图科研人员在工作发明者莫奇来和埃克特2、计算机的发展历程第一代计算机（1946年1957年） 电子管计算机。它的主要特点是：以电子管作为逻辑电路的主要器件；外存储器采用磁鼓或磁带 ；主要应用在科学计算方面。此时的计算机还只是掌握在计算机专家手中的工具。第二代计算机(19581964) 晶体管计算机它的主要特点是：采用晶体管作 为主要逻辑元件；内存采用磁芯；外存 采用磁鼓；总体结构改为以存储器为中 心应用上主要用于科学计算、数据处理 和事务管理。第三代计算机（1965年197年）集成电路计算机第三代计算机的

3、主要特点是：用中 、小规模集成电路作为逻辑元件。计算速 度可达数百万数千万次每秒，可靠性进一 步提高，价格明显下降。第四代计算机（1971年-现在） 大规模、超大规模集成电路计算机。1971年以后，大规模、超大规模集成电路设备成为计算机的主要部件，以子 系统为基础组件。1971年Intel公司推出 全球第一款微处理器-Intel4004，从 此以后，INTEL便与微处理器结下不解之缘。3，微型计算机的发展 微型机：简称微机或PC机。体积小、价格低、功能全面、操作方便 工作站：是介于微机和小型机之间的 一 种高档微机系统。独特之处在于易于联 网、有大量内存、配置屏幕显示器和较 强的网络通信功能。

4、 第一代微处理器 第二代微处理器 第三代微处理器 第四代微处理器4. 计算机的特点 运算速度快 ：计算机的运算速度（也 称处理速度）用MIPS来衡量。（MIPS百万条指令/每秒） 计算精度高 ：目前普通计算机的计算 精度就已经达到32位二进制。 存储量大，记忆力强 ： 具有逻辑判断能力和部分人脑智能5. 计算机的应用领域科学计算：科研中航海航天地质勘探中的复 杂运算 信息处理：数据的收集、存储、加工、分析 和传送 过程自动控制：生产、管理自动化 计算机辅助系统： 计算机辅助设计（CAD） 计算机辅助教学（CAI）计算机辅助制造（CAM） 计算机辅助测试（CAT） 计算机辅助工程（CAE）IBM

5、公司与美国能源部国家核安全(NNSA)联合 开发的蓝色基因/L ，速度全球最快，如今安装 在加州美国能源部劳伦斯-利弗莫尔国家实验室蓝色基因/L机箱内部示意图英国超级计算机HECToR 中国的巨型计算机银河银河系列计算机的内部结构中国巨型计算机之父-金怡濂 被清华同窗朱镕基称赞为“干大事的人”。人工智能：模拟人脑进行演绎推理 并进行决策过程 多媒体技术：将图像、声音和视频 信息等多种媒体数字化综合处理如 视频会议，远程教学等。 网络通信：计算机技术和通信技术 结合的产物，也是未来计算机发展 的方向之一。6 未来计算机的发展方向 巨型化：反映计算机发展水平 微型化：反映计算机应用水平 网络化：将

6、地理位置分散的计算机 通 过专用的电缆或通信线路互相 连接，就组成了计算机网络。人们 常说的因特网 智能化：目前的计算机已能够部分 地代替人的脑力劳动，因此也常称 为“电脑”。但是人们希望计算机具 有更多的类似人的智能，比如：能 听懂人类的语言，能识别图形，会 自行学习等1.2计算机中的数据与编码在计算机中所有的数据都是由二 进制表示的，二进制、八进制，十进制 和十六进制之间可以相互转换。1、数制十进制（D）：符号：1，2，3。9，0共10个规则：逢十进一八进制（O）：符号：1，2，3。7，0共8个规则：逢八进一十六进制（H）：符号： 1,2,39,A(10),B(11),C(12), D(1

7、3),E(14),F(15),0,共16个规则：逢十六进一2、不同进制之间的转换1）R进制到十进制的转换规则：基数乘以各自的权值累 加例1：(1101.1)2 = (13.5)10解:123+122+021+120+12-1例2：(371.2)8 =(249.25)10解:382+781+180+28-1例3：(4E.8)16 =(78.5)10 解:4161+14160+816-12）十进制转换为R进制规则：整数部分和小数分开转换，然后拼 接起来。 整数部分：除以R 取余数，直到商 为0，余数从右到左排列。 小数部分：乘以 r取整数，整数从 左到右排列。例 ( 100.345) D= ( 1

8、100100.01011)B0.345 20.690 220.76021.5202 10025022521226232100010011高位低位1.38( 100) D= ( 144) O= ( 64) H14八进制10081288044 11001660616十六进制低位低位高位高位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(144) O =(001 100 100)B1 4 4一位十六进制数对应四位二进制数(64)H=(0110 0100)B6 43、二进制数在计算机中的表示计算机进行信息处理，所有需要计算机 处理的数据，就必须首先实现数字化表达。 这些数据既

9、包含数值，又包含文字、符号和 图像，甚至声音、视频等信息。1）机器数：用二进制表示的数据（数值型和非数 值型），只有0、1两个符号。也称为0、1 代码流。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)位进行分组不足部分补零例：(1101101111.1101 01)B =( )O=( )H ( 001 101 101 111.110 101)B= (1557.65)O1 5 5 7 6 5 (0011 0110 1111.1101 0100) B=(36F.D4)H3 6 F D 42）数值编码整数：整数一般用定点数表示（定点数指小数点在数中有固定

10、的位置） 不带符号的整数 8位：0255，16位：065535 带符号整数 符号位（0：正；1：负） 最高位为符号位 8位：-128127，16位：-32768+327671.3计算机系统的基本结构与 组成 1.3.1计算机系统的基本硬件结构 1.3.2操作系统 1.3.3微型计算机系统的基本组成 1.3.4微型计算机的总线结构和基本结构 部件 1.3.5微型计算机系统的基本软件组成 1.3.6微型计算机的基本配置及性能指标计算机系统组成及工作原理1、系统：为实现某一功能构成的相互关联的集合 2、 一个完整的计算机系统是硬件 系统和软件系统的有机组合，没有加 载软件系统的计算机称为裸机。硬件系

11、统的功能：构成计算机 系统的物理实体软件系统的功能：运行、维护 、管理和应用计算机的所有程序的集 合1.3.1计算机系统的基本硬件 结构计算机硬件五大功能部分 计算机硬件主要由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五部分组成。 1）运算器（ALU） 运算器又名算术逻辑部件ALU，它是实现各种算术运算和逻辑运算的实际执行部 件。 2）控制器（CU）控制器是分析和执行指令的部件，也是统一指挥和控制计算机各个 部件按时序协调操作的部件。 3)存储器（Memory） （1）主存储器 （2）辅助存储器 4）输入设备（Input device） 5)输出设备（Output device） 计算机简单工

12、作原理 现代计算机都是根据冯诺伊曼的“程序存储”和“程序控制”工作原理，把需要解决的问 题用计算机所能识别并能执行的每一条操作命令称为一条“机器指令”，这些操作 命令按一定的顺序排列起来，就组成了“程序”输入 设备输出 设备存储器运算器控制器控制流数据 流计算机硬件系统运算器 算术 运算 逻辑 运算 是按算术规则进 行的运算，如加 、减、乘、除等 。一般指非算术 性质的运算， 如比较大小、 移位、逻辑“ 与”、逻辑“ 或”、逻辑“ 非”等。 运算器是计算机的运算部件，它的技术 指标高低直接影响着计算机的速度和性能。 控制器 ：控制器是计算机的神经中 枢，由它统一指挥计算机各部件协 调高效地工作

13、运算器和控制器共同组成了计算机的 中央处理单元CPU-Central Processing Unit 。CPU是计算机的 核心部件，也称为中央处理器或者微处 理器。Intel 和 AMD CPU 实物图返回 存储器 :储器是用来存储程序和数据的 部件存储器 内存储器（主存储器）：用来暂存要执行 的程序和数据以及中间结果和最终结果 ROM：随机存取存储器，可读可写，但断电 后内容消失RAM：只读存储器，只可读不可写，内容可 长久保存外存储器（辅助存储器） ：外存用来存放 大量暂时不参与运算的数据和程序。如硬 盘，光盘，U盘等 输入设备 ：输入设备是将用户的程序 、数据和命令输入到计算机的内存的设

14、 备。最常用的输入设备是键盘，常用的 输入设备还有鼠标、扫描仪、手写板等 。 输出设备输出设备 ：是显示输出计算 机运算和处理结果的设备。最常用的输 出设备是显示器、打印机和绘图仪等。1.3.2操作系统1）系统软件 主要负责管理、控制、维护、开发计算机的软硬件资源，提供给用户一个便 利的操作界面和提供编制应用软件的资源环境。 （2）应用软件 由计算机用户在各自的业务领域内开发和使用的、用于解决各种实际问题。 2操作系统的功能 操作系统一般具有CPU管理、存储器管理、设备管理、文件管理、提供用 户接口和网络管理等功能。 3操作系统的分类 （1）单用户操作系统 （2）批处理操作系统 （3）分时操作

15、系统 （4）实时操作系 （5）网络操作系统 （6）分布式操作系统中央处理器内存储器随机存储器RAM只读存储器ROM计 算 机 系 统软件 系统硬件 系统主机外设运算器控制器系统软件应用软件操作系统、语言处理程序、数 据库管理系统、设备驱动程序计算机辅助设计、系统仿真办公自动化等各种应用软件包人工智能、用户开发的软件外存储器输入设备输出设备其他 网络设备存储器寄存器计算机的软件系统软件：是提高计算机使用效率、扩大 计算机功能的各类程序、数据和有关 文档的总称程序：是为了解决某一问题而设计的 一系列指令或语句的有序集合数据：是程序处理的对象结果文档：是描述程序操作及使用的有关 文字资料计算机软件的分类软件系统软件应用软件操作系统语言处理系统数据库系统工具软件软件包用户程序1）系统软件操作系统 直接运行在裸机上的最基本的系统软件 ，任何其他的软件都必须在操作系统支持下 才能运行 对计算机系统的各类资源进行统一控制 、管理、调度和监督，合理地组织计算机工 作流程 为其他软件开发提供必要的服务和相应 的接口常见的操作系统： DOS，Windows ,UNIX工具软件工具软件主要包括机器的调试、故障监测和诊断及各种开发调试工具类软件等 语言处理系统用于编写程序的计算机编程语言2）应用软件在计算机硬件和