《计算机应用基础 第二版 教学课件 ppt 作者 杨有安 崔珂梅 第1章》由会员分享，可在线阅读，更多相关《计算机应用基础 第二版 教学课件 ppt 作者 杨有安 崔珂梅 第1章（62页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第1章 计算机概述,1.1 计算机的发展与应用 1.2 计算机系统的组成 1.3 计算机的基本工作原理 1.4 计算机中的数制和编码系统 1.5 计算机中正负数的表示法,1.1 计算机的发展与应用,计算机是一种能自动、高速地进行数据信息处理的机器，它是20世纪人类最伟大、最卓越的科学技术发明之一。随着计算机技术的发展，计算机已广泛应用于现代科学技术、国防、工业、农业、企业管理、办公自动化以及日常生活中的各个领域，并愈来愈产生出巨大的效益。,1.1.1 计算机的发展,1.计算机的发展过程 第一代是电子管计算机(约19461957)。 第二代是晶体管计算机(约19581964)。 第三代中、小规模
2、集成电路计算机。 第四代大规模、超大规模集成电路计算机。 第五代计算机正在研制。,微型计算机体积小、功耗低、成本低、其性能价格比优于其他类型计算机，因此得到了广泛应用和迅速普及，微型计算机的出现不仅深刻地影响着计算机技术本身的发展，同时也使计算机技术更迅速地渗透到社会与生活的各个领域。,2.计算机的发展趋势 未来计算机的发展趋势表现为四种趋向： （1）网络化 （2）多媒体信息处理 （3）智能化 （4）微型化、多样化,1.1.2 计算机的应用 ,目前计算机不仅已广泛进入科学技术和生产领域，而且已渗透到各行各业。天上的卫星、航天飞机；地上的火车、汽车；大海与江河中的轮船、舰艇；精密的科学仪器、通信
3、设备、医疗器械、教学设备；工厂中的生产控制和管理；银行、保险、仓库、商店、办公室，直到家庭中的各种电器，真是处处有计算机，时时有计算机。,当今的计算机已经名不符实，它不仅是用于计算，而且更重要的是进行信息处理，即进行信息的收集、存储、传递、分编、判断、书写。人们正试图让计算机能阅读、理解人类的自然语言，甚至可以与人进行对话和“思想”上的交流。随着计算机价格的降低，功能的增加，计算机应用仍然呈上升和扩展的趋势。,计算机应用从学科上划分，主要有以下几个方面： (1) 科学计算 (2) 信息管理 (3) 过程检测与控制,(4) 计算机辅助系统 如：辅助设计(CAD)、辅助制造(CAM)、 辅助测试(
4、CAT)、辅助教学(CAI) (5) 计算机网络 (6)人工智能研究和应用,1.2 计算机的基本工作原理,从1946年出现的第一台计算机到目前为止, 几乎所有计算机的工作过程都大致相同，称为冯.诺依曼原理。,例如，从存储单元中取出数据送往运算器，在运算器中进行指定的运算和逻辑操作等，再把运算结果送回存储器指定的单元中去。 接下来，再取第二条指令，在控制器的指挥下完成规定操作。依次进行下去，直至遇到停止指令后，才终止执行。,这就是基于冯诺依曼原理的计算机的基本工作过程，可以概括地说，是存储指令、取指令、分析指令、执行指令、再取下一条指令，依次周而复始地执行指令序列的过程，也就是说，是进行存储程序
5、和程序控制的过程。所以冯诺依曼原理也称为“存储程序程序控制”原理。,冯诺依曼的基本思想可以概括为三点： （1）计算机由五大部分组成，即计算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。 （2）程序和数据采用二进制表示。 （3）计算机的工作过程，是由存储程序控制。,1.3 计算机系统的组成,一个完整的计算机系统一般由计算机硬件和计算机软件两部分组成。,1.3.1 计算机系统硬件结构 ,根据冯诺依曼原理，计算机硬件由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备5个基本部分组成。下图所示为计算机这五部分的联系示意图，并描述了这五部分的职能关系。,计算机硬件各部分的联系可用下图表示:,输入输出设备,内存储器,
6、运算器,控制器,控制台,存取指令,输入输出指令,运算指令,源程序和 原始数据,运算结果,结果,取数,存数,指令,启动指令,1.运算器,运算器是计算机的核心部件，它对信息进行加工和运算，其速度几乎决定了计算机的计算速度。运算器的主要功能是对二进制编码进行算术运算和逻辑运算。参加运算的数(称之为操作数)由控制器指示，从存储器内取到运算器中。,2. 控制器 控制器是整个计算机的控制指挥中心，它的功能是识别翻译指令代码，安排操作次序，并向计算机各部件发出适当的控制信号，以指挥整个计算机有条不紊地工作，即控制输入设备把程序、数据输入内存，控制运算器、存储器有秩序地进行计算，并控制输出设备输出中间结果和最
7、后结果。,3.存储器,存储器是用来存放数据和程序信息的部件。数据信息存放的最基本单位称为“存储单元”或称为1个字节(byte)。每个字节的数据由8位(bit)二进制数(0或1)组成。,存储器中存储单元的总数称为“存储容量”，即存储器所具有的存储空间的大小。 存储器的基本功能是按照指令的要求向指定的存储单元存进(写入)或取出(读出)数据信息。 当存储单元中的数据信息被取出时，原有的信息并不消失；当存进新的信息时，存储单元中原来的数据信息将被更新。,存储器通常分为两大类： 一类是容量不够大(几百KB几拾MB)，其存取周期 (从存储器连续读出或写入一个信息所需的时间) 短的存储器，它能直接与中央处理
8、器交换信息，称为主存储器或内存储器。例如RAM和ROM。 另一类是存储容量大(几拾MB 几千MB)，其存取周期长的存储器，它不能直接与中央处理器交换信息，而是作为主存储器的补充、后援，称为外存储器。如软盘、 硬盘、光盘等。,4.输入设备,输入设备的任务是接受操作者给计算机提供的原始信息，如文字（数据和程序）、图形、图像、声音等，将其转变成计算机能识别和接受的信息方式（如电信号、二进制编码等），并顺序地把它们送入存储器中。目前常使用的输入设备有以下几种。,(1)穿孔信息输入设备：如光电输入机、卡片机等。 (2)键盘信息输入设备：如电传打字机、控制台打字机、键盘显示终端等。 (3) 图形信息识别与
9、输入装置：如光笔、图形板、数学化仪等。,(4) 字符信息的识别与输入装置：如光学字符识别设备(OCR)等。 (5) 语言信息的识别与输入装置：如单位语言识别装置等。 (6) 其他输入设备：如鼠标器、触屏、找描仪等。,5. 输出设备,输出设备的主要作用是把计算机处理的数据、计算结果等内部信息转换成人们习惯接受的信息形式(如字符、曲线、图像、表格、声音等)或能为其他机器所接受的形式输出。常用的输出设备有以下几种。, 打印设备：如小型简易打印机、宽行打印机、便于打印图形与汉字一类复杂字符的针式打印机、喷墨打印机和激光打印机等。 绘图设备：如绘图机。 显示器：显示器是将电信号转换成视觉信号的装置，如单
10、色显示器和彩色显示器。,运算器、控制器和主存储器合称为计算机的主机。其中运算器与控制器合称为中央处理器，也称为 CPU(Central Processing Unit)。,1.3.2 计算机软件 ,计算机软件是组成计算机系统的逻辑设 备，它包括系统软件和应用软件两部分。,系统软件是指管理、控制和维护计算机及外部设备，提供用户与计算机之间的界面，支持、开发各种应用软件的程序。系统软件主要包括以下几种： 操作系统： 操作系统是对计算机进行控制、 管理的核心，用户只有通过它才能使用计算机。, 监控和诊断程序：指出计算机出错时错误的性质。 计算机语言处理程序：如 BASIC、PASCAL、C语言等。
11、程序库：各种标准子程序。 其他服务程序： 如编辑程序、工具软件等。,应用软件是计算机用户利用计算机的系统软件编写解决某一专门问题的程序。这些程序可能是用机器语言、汇编语言、数据库语言或BASIC、FORTRAN 、C等高级语言编写的。,1.3.3 计算机语言 ,在用计算机解题时，要让计算机处理一些数据，必须使计算机懂得人的意图，接受人向它发出的命令和信息。人和计算机交流信息需要使用语言，这种语言称为计算机语言或称为程序设计语言。 计算机语言通常分为： 机器语言 汇编语言 高级语言,(1) 机器语言,机器语言是一种用二进制代码“0”和“1”来表示的，能被计算机直接识别和执行的语言。 例如：机器语
12、言中的指令 1011011000000000进行一次加法运算 1011010100000000进行一次减法运算,要处理一个问题，需要很多条类似的指令组合，这种组合称为用机器语言编写的程序。这种程序计算机能够直接执行，而且速度快。但是，用机器语言编写程序是一项十分繁琐的工作，要记住各种代码和它的含义是不容易的，而且编出来的程序直观性差，检查和调试都比较困难。,(2) 汇编语言及汇编程序,汇编语言是一种用助记符表示的面向机器的程序设计语言。例如，要完成 x+y = k 的加法运算，用汇编语言编程如下： LD x (取x) ADD y (加y) STA k (送到k),用汇编语言书写的符号程序叫做源
13、程序，计算机不能直接运行这种源程序，必须要用专门设计的汇编程序对其加工和转换，把源程序转换成机器指令组成的目标程序，再去执行，这一过程又称为汇编程序。 汇编语言有两个缺点： 一是不同型号的计算机，对同一问题编的汇编语言程序是互不相通的；二是与自然语言差别较大，难于普及。,(3) 高级语言及编译或解释程序,不论是机器语言还是汇编语言，都不利于计算机的推广和使用。20世纪50年代末诞生了第一个主要用于科学计算的高级语言FORTRAN语言，随后各种高级语言犹如雨后春笋般涌现出来，发展速度极快。现在世界上使用的高级语言有几百种之多，最常用的主要有以下几种：,BASIC简单易学的会话式语言； FORTR
14、AN面向科学计算的语言； COBOL面向商业数据处理的语言； PASCAL结构程序设计语言；,LISP符号处理语言； C既具有高级数据结构，又具有低级语言特色的通用语言； PROLOG逻辑型语言； ADA美国国防部的标准高级语言。,高级语言的共同特点是脱离特定的机器，是一种类似于自然语言和数学描述语言的程序设计语言。在用高级语言设计程序时，程序包含的不再是一条条指令序列，而是各种各样的语句，每种语句的功能隐含一串指令。,但是计算机只能识别机器语言程序，不能识别和执行高级语言编写的程序，因此必须要有翻译，即把用高级语言编写的程序（称为源程序）翻译成机器语言形式的目标程序后，计算机才能执行。这种翻
15、译通常有两种方式：编译方式和解释方式。, 编译方式, 解释方式,1.4 计算机中的数制和编码系,1.4.1 计算机中的数制 1. 二进制数 由两个不同的数字符号组成，即0和1； 逢二进位。 例：十进制的5，用二进制表示为0101 二进制加法运算 0101+0011=1000,2. 十六进制数 具有16个数字符号，采用09和AF； 逢16进位。 例：十进制的27，用十六进制表示为1B 十六进制加法运算 1B+0A=25,3. 八进制数 具有8个数字符号组成，即0 7； 逢8进位。 例：十进制的10，用八进制表示为 12 八进制加法运算 12+11=23,4. 不同数制的相互转换 二进制、八进制、
16、十六进制转换为十进制数 (10110101)2=127+026+125+124+023+122+021+120=(181)10 (265)8=282+681+580=(181)10 (B5)16=11161+5160=(181)10,十进制数转换成二进制数 a.对于十进制整数，可用除2取余法将其转换为二进制数。 例：(21)10=( ? )2 解： 2 21 2 10 1 低位 2 5 0 2 2 1 2 10 01 高位 (21)10=(10101)2,b.对于十进制纯小数，用乘2取整法将其转换为二进制数。 例: (0.375)10=( ? )2 乘2 纯小数部分 整数部分 20.375=0
