计算机原理演示文稿

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1、了解计算机的常识性知识； 掌握计算机的五大功能部件的基本功能及相互连 接方式； 掌握软件的基本概念及其与硬件之间的关系； 理解系统软件和应用软件的概念； 理解计算机系统的层次结构。第1章 绪论计算机(Computer)是一种能够按照指令对各种数据和信息进行自 动加工和处理的电子设备。 计算机又称电脑，都是电子计算机的简称。电子计算机诞生于20 世纪中叶，是人类最伟大的技术发明之一，是科学技术发展史上的 里程碑。它的出现和广泛应用把人类从繁重的脑力劳动中解放出来 ，提高了社会各个领域中信息的收集、处理和传播的速度与准确性 ，直接促进了人类向信息化社会的迈进。 经过短短几十年的发展，计算机技术的应

2、用已经十分普及，从国 民经济的各个领域到个人生活、工作的各个方面，可谓无所不在。 因此，计算机知识是每一个现代人所必须掌握的知识，而使用计算 机应该是人们必备的基本能力之一。1.1 计算机的特点 1. 运算速度快 2. 计算精度高 3. 具有记忆功能 4. 具有逻辑判断功能 5. 高度自动化1.2 计算机的发展概况世界上公认的第一台电子计算机ENIAC（Electronic Numerical Integrator And Computer电子数值积分计算 机）诞生于1946年的美国陆军阿伯丁弹道实验室。 ENIAC的问世，标志着人类计算工具的历史性变革。n第一代(1946-1958年)是电子

3、管计算机时代。这一代计 算机的逻辑元件采用电子管，并且使用机器语言编程 ，尔后又产生了汇编语言。n第二代(1959-1964年)是晶体管计算机时代。这一代计 算机逻辑元件采用晶体管.n第三代(1965-1970年)是集成电路计算机时代。n第四代(1971年-至今)是超大规模集成电路计算机时代 。n第五代（20世纪80年代以后）又称为智能计算机 (Intelligent Computer)。1.3 计算机的应用领域计算机之所以能够迅速发展，是因为它 得到了广泛的应用。目前，计算机的应 用已经渗透到人类社会的各个方面，从 国民经济各部门到家庭生活，从生产领 域到消费娱乐，到处都可见计算机应用 的成

4、果。总结起来，计算机的应用领域 可以归纳为五大类：科学计算、信息处 理、过程控制、计算机辅助设计辅助 教学、人工智能。1.4 计算机的分类 计算机的分类： 按功能和用途，可将计算机分为通用计算机(General Purpose Computer)和专用计算机(Special purpose Computer)两大类。专用计算机是为某种特殊用途而 设计的，在这种特殊的用途下，它显得高效、经济 。通用计算机则可用于多种用途，只要配备适当的 软件和硬件接口，便可胜任各种工作。 按工作原理，可将计算机分为数字计算机(Digital Computer)、模拟计算机(Analog Computer)和混合

5、计 算机(Hybrid Computer)三大类。按性能和规模，可 将计算机分为巨型计算机、大型计算机、中型计算 机、小型计算机、微型计算机(microcomputer)和单 片机(Computer On-Slice)六大类。1.5 计算机的发展趋势 计算机有四个发展趋向：巨型化、微型化、网络化和 智能化。n 巨型化是指为满足尖端科学领域的需要，发展高运 算速度、大存储容量和功能更加强大的巨型计算机。n微型化是指采用更高集成度的超大规模集成电路 (Very large Scale Integration缩写VLSI)技术将微型计 算机的体积做得更小，使其应用领域更加广泛。n网络化是对传统独立式

6、计算机概念的挑战，网络技 术将分布在不同地点的计算机互连起来，在计算机上 工作的人们可以共享资源。n智能化是指发展能够模拟人类智能的计算机，这种 计算机应该具有类似人的感觉、思维和自学习能力。 智能计算机就是我们期待早日出现的第五代计算机。1.6 计算机系统的组成一台完整的计算机应包括硬件部分和软件部分。硬件和 软件的结合，才能使计算机正常运行、发挥作用，因此 ，对计算机的理解不能仅局限于硬件部件，而应该将整 个计算机看作是一个系统，计算机系统中，硬件和软件 都有各自的组成体系，分别为硬件系统和软件系统。 计算机的硬件是指计算机中的电子线路和物理装置。它 们是看得见摸的着的实体,用集成电路芯片

7、、印刷线路板 、接插件、电子元件和导线等装配成的CPU、存储器及 外部设备等。它们组成了计算机的硬件系统，是计算机 的物质基础， 计算机有巨型、大型、中型、小型和微型之分，每种规 模的计算机又有很多种机型和型号，它们在硬件配置上 差别很大，但是绝大多数都是根据冯诺依曼计算机体系 结构来设计的。1.6.1计算机硬件系统计算机硬件(hardware)是指那些由电子元器件和机械装置组成的 “硬”设备，如键盘、显示器、主板等等，它们是计算机能够工 作的物质基础。计算机软件(software)是指那些能在硬件设备上 运行的各种程序、数据和有关的技术资料，如Windows系统， 数据库管理系统等等。在计算

8、机系统中，硬件和软件相互支持、协同工作。没有软件 的计算机硬件系统根本无法工作，没有完整的硬件系统或硬件 的性能不够，软件也发挥不了良好的作用。计算机的硬件系统至少包含五个基本部分，即：运算器、控制 器、存储器、输入设备和输出设备。按照功能组合，运算器和 控制器构成计算机的中央处理器（CPUCentral Processing Unit），中央处理器与内存储器构成计算机的主机，其它外存 储器、输入输出设备统称为外部设备。1.6.2 计算机的软件系统 计算机软件系统由系统软件(system software)和应用软件 (application software)两个部分构成。n 系统软件是计算

9、机生产厂提供的，为高效使用和 管理计算机而编制的软件。系统软件：操作系统 (DOS、Windows)、语言处理软件（QBASIC、C+ ）、数据库管理系统（FoxPro、Access）、服务程 序。n应用软件是指为解决计算机用户的特定问题而编 制的软件。它运行在系统软件之上，运用系统软件 提供的手段和方法，完成我们实际要做的工作。如 ：财务管理、文字处理、绘图等等。应用软件：应 用软件包、用户程序掌握各种进位计数制，十、二、八、十六进 制数的相互转换； 掌握二进制数的四则运算的规则； 掌握定点整数和定点小数的编码； 掌握浮点数的编码原理、表数范围和规格化 方法； 了解定点数与浮点数的优缺点；

10、掌握原码、反码和补码的概念、编码方法和 定义范围； 了解非数值数据的常用的编码方法。第2章 数据在计算机中的表示计算机的基本功能是对数据进行运算和加工 处理。计算机中的数据有两类：一类是数值 数据，另一类是非数值数据，无论是数值数 据还是非数值数据，在计算机中都是用二进 制代码表示的。本章重点讨论各种数制及数 制之间的转换方法，了解补码的概念和求补 码的方法，了解溢出的概念和判别有符号数 及无符号数的溢出方法。2.1 数制2.1.1 十进制数（Decimal number）2.1.2 二进制数(Binary number)主要特点是：1.它只有两个不同的数码，即“0”和“1”。2.它是逢2进位

11、的。如对十进制数112，而对二进制数1 110B。 2.1.3 八进制数（Octal number ）主要特点是： 1它有八个不同的数码，即07，它是逢“八”进位的。 2.1.4 十六进制数（Hexadecimal number） 主要特点是： 1.它有16个不同的数码，即09，AF。它与十、二、八进制 数之间的关系见表21. 2.它是逢“十六”进位的。2.1.2 二进制数(Binary number)主要特点是：1.它只有两个不同的数码，即“0”和“1”。2.它是逢2进位的。如对十进制数112，而对二进制数1110B 。二进制数可通过按权相加法，化为十进制数，如： 1111.11B=123+

12、122+121+120+12-1+12-2=8+4+2+1+0.5+0.25=15.75D 一般地说，任意一个二进制数N（正的，或负的），可以表示为： N=(Kn-12n-1+ Kn-22n-2+ K020+ K-12-1+ K-22-2+ K-m2-m)其中Kj只能取1或0，由是由具体的数N确定。m、n为正整数。“2” 是二进制的基数，表示“逢2进1”，故称二进制，见表112.2数制间的转换1.二进制数转换为十进制数这种转换十分简单，只要将二进制数按“权”展开相加即可。例如：11001.1001B=124+123+022+021+120+12-1+02-2+02- 3+12-4=16+8+1

13、+0.5+0.0625=25.5625D转换的规则就是要算出二进制数某一位为“1”时，该位权重 对应的十进制数，然后将这些数相加，即按“权”相加。2.十进制数转换为二进制数 十进制数转换为二进制数，要把整数部分和小数部分别转换， 然后再相加即可。3.八进制数和十进制数之间的相互转换4.十六进制数与十进制数之间的相互转换2.3 二进制数的运算规则 二进制数只有0、1两个数码，它的加、减、乘、除等运算规则要 比十进制数的运算规则简单得多。 2.3.1 加法规则 10+0=0 20+1=1 31+0=1 41+1=10 2.3.2 减法规则 10-0=0 20-1=1 （向相邻高位借位1当作2） 3

14、1-0=1 41-1=0 2.3.3 乘法规则 100=0 201=0 310=0 411=02.3.4 除法规则 除法是乘法的逆运算。与十进制相类似，可以从被除数的最高位 检查，并定出需要超过除数的位数。找到这个位数时，商记1 ，并且将选定的被除数去减除数。然后，将被除数的下一位下 移位到余数上；若余数够减，则商为1，余数减去除数，这们 反复进行，直至全部被除数的位都下移完为止。2.5 原码、补码和反码2.5.1 机器数与真值 通常，数的正负是用符号“+”、“-”来表示的。在微机中难以表 示正负号，常将符号数字化，即用0表示正，1表示负。我们 通常把符号数字化了的数，称为机器数。数，称为真值

15、。 机器数常用三种方法表示，即原码、补码和反码，下面对这三 码制进行讨 2.5.2 原码（true form） 在用二进制原码表示的数中，符号位为0表示正数，符号位为1 表示负数，其余各位表示尾数本身，称为原码表示法。 2.5.3 补码（twos complement ） 补码表示法，可以把负数转化为正数，使减法转换为加法， 从而可使正、负数的加减运算转化为单纯的正数相加运算。 2.5.4 反码（ones complement ） 2.5.5 利用模的概念可直接对字长表示范围八、十六进制的 负数直接 求补码2.6 常用编码2.6.1 二一十进制码（BCD码） 这种编码方式的特点是保留了十进制数的权，而数字则用二进 制数码0和1的组合来表示。常见的BCD码（8421码） 2.6.2 ASCII码码 ASCII码是美国信息交换标准委员会制定的7位字符编码，它 是目前常用的一种编码，见表2-4。ASCII码用7位二进制代 码表示一个字符。计算机中常用一个字节（八位二进制）来 存放一个字符的ASCII码，其中7位是ASCII码本身，最高位 可用来设校验码。从表中可以查出某一字符ASCII码值。 2.6.3 逻辑数据 逻辑数据是用一位二进制数来表示的，因为一位二进制数只 具有两种可能的值：0或1，可以直接表示事物相对立的两个 方面。 2.6.4 汉字编码 1.汉字输入编