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1、第一章第一章 计算机基础知识计算机基础知识n n计算机的基本概念n n计算机系统的组成n n信息编码n n微型计算机的硬件组成计算机的发展过程计算机的发展过程1 1世界上第一台电子计算机世界上第一台电子计算机ENIACENIAC美国宾夕法尼亚大学美国宾夕法尼亚大学物理学家约翰物理学家约翰 莫克利和工程师普雷斯伯莫克利和工程师普雷斯伯 埃克特埃克特19431943年开始研制，年开始研制，19461946年完成年完成冯冯 诺依曼诺依曼两大贡献：两大贡献：（Von NeumannVon Neumann，美籍匈牙利数学家），美籍匈牙利数学家）1 1、程序存储方式、程序存储方式2 2、计算机由五大部件组
2、成、计算机由五大部件组成EDVACEDVAC（19501950年），年），EDSACEDSAC（19491949年）年）2 计算机已经历了四代： 计算机的发展经历了四代，现在的计算机均属于第四代，目前计算机正向第五代智能计算机发展。 第一代：基本逻辑元件为电子管。 第二代：基本逻辑元件为晶体管。 第三代：基本逻辑元件为集成电路。 第四代：基本逻辑元件为大规模集成电路。计算机的分类计算机的分类从原理上可以分为两大类：从原理上可以分为两大类：模拟计算机模拟计算机数字计算机数字计算机模拟式模拟式通过电压的大小表示数，通过电的通过电压的大小表示数，通过电的物理变化过程来进行数值计算。物理变化过程来进行
3、数值计算。（信号连续，速度快，通用性弱）（信号连续，速度快，通用性弱）数字式数字式利用电信号的有无来进行运算。利用电信号的有无来进行运算。（信号间断，速度快，精度高，灵活性强）（信号间断，速度快，精度高，灵活性强）计算机的主要特点计算机的主要特点1 1、高速运算的能力、高速运算的能力例：巨型机的运算速度已达到千万亿次例：巨型机的运算速度已达到千万亿次/ /秒。秒。 海量运算：天气预报，大地测量、海量运算：天气预报，大地测量、 运载火箭参数的计算等运载火箭参数的计算等2 2、很高的计算精度、很高的计算精度 计算精度与机器字长有关，机器字越长，计算精度与机器字长有关，机器字越长， 精度越高。精度越
4、高。字：字：在计算机中作为一个整体进行运算或在计算机中作为一个整体进行运算或 数据处理的一组二进制数码。数据处理的一组二进制数码。计算机中每个字包含的二进制位数越长，计算机处计算机中每个字包含的二进制位数越长，计算机处理速度越快，因为字长是计算机并行处理数据的理速度越快，因为字长是计算机并行处理数据的位数。位数。目前计算机的字长有：目前计算机的字长有：8 8位、位、1616位、位、3232位、位、6464位位3 3、很强的记忆能力、很强的记忆能力依靠计算机的存储器完成，可以存储原始数据、依靠计算机的存储器完成，可以存储原始数据、中间结果、最终结果等。中间结果、最终结果等。存储容量存储容量是计算
5、机的一个重要的技术指标。是计算机的一个重要的技术指标。例：硬盘：例：硬盘：3.2GB3.2GB、4GB4GB、5GB5GB等等 内存：内存：16MB16MB、32MB32MB、64MB64MB等等4 4、具有逻辑判断能力、具有逻辑判断能力逻辑判断：对文字、符号进行判断和比较。逻辑判断：对文字、符号进行判断和比较。5 5、自动控制能力、自动控制能力计算机内部的操作运算全是根据人们事先编制好的计算机内部的操作运算全是根据人们事先编制好的程序自动控制进行的。程序自动控制进行的。6 6、通用性强、通用性强同一台计算机只要装上不同的软件或连接不同的设同一台计算机只要装上不同的软件或连接不同的设备上，就可
6、以完成不同的任务。备上，就可以完成不同的任务。计算机的主要用途计算机的主要用途1 1、科学计算、科学计算利用计算机的高速性，大存储容量和连续运算的能利用计算机的高速性，大存储容量和连续运算的能力可实现人工无法实现的各种科学计算问题。力可实现人工无法实现的各种科学计算问题。2 2、数据处理、数据处理目前计算机应用的一个主要方面目前计算机应用的一个主要方面数据处理、信息管理：指计算方法比较简单，数据处理、信息管理：指计算方法比较简单，数据量比较大的数据加工、合并、分类等操作。数据量比较大的数据加工、合并、分类等操作。例：高考统分、人口普查、工资管理等。例：高考统分、人口普查、工资管理等。3 3、自
7、动控制、自动控制利用计算机速度快，精度高的特点，把生产过程控制在最佳利用计算机速度快，精度高的特点，把生产过程控制在最佳状态，提高生产的自动化水平，提高产品质量，降低成本，状态，提高生产的自动化水平，提高产品质量，降低成本，减轻劳动强度。减轻劳动强度。4 4、计算机辅助系统、计算机辅助系统计算机辅助设计：计算机辅助设计：指计算机辅助工程技术人员进行设计工作。指计算机辅助工程技术人员进行设计工作。主要用于机械制造、建筑工程、航空、船舶、大规模集成电主要用于机械制造、建筑工程、航空、船舶、大规模集成电路、服装设计等。路、服装设计等。计算机辅助教学：计算机辅助教学：利用计算机辅助的课堂示范教学，自学
8、实利用计算机辅助的课堂示范教学，自学实习或教学管理等方面的应用系统。利用文字、图形和动画习或教学管理等方面的应用系统。利用文字、图形和动画的形式，使教学过程形象化。的形式，使教学过程形象化。计算机辅助工程：计算机辅助工程：利用计算机来辅助人们来完成各利用计算机来辅助人们来完成各种工作。种工作。它包括：它包括：CADCAD、CAMCAM、CATCAT等。等。5 5、计算机网络、计算机网络其主要功能有数据通信、资源共享、实现分布式的其主要功能有数据通信、资源共享、实现分布式的信息处理、提供系统的可靠性和可用性。信息处理、提供系统的可靠性和可用性。6 6、人工智能、人工智能利用计算机来利用计算机来“
9、 “模仿模仿” ”人的智能，使计算机具有识人的智能，使计算机具有识别语言、文字、图形和别语言、文字、图形和“ “推理推理” ”、“ “学习学习” ”及适及适应环境的能力。应环境的能力。7 7、多媒体计算机系统、多媒体计算机系统计算机系统的组成计算机系统的组成n n计算机系统计算机系统计算机系统计算机系统= =硬件系统硬件系统硬件系统硬件系统+ +软件系统软件系统软件系统软件系统n n硬件（硬件（硬件（硬件（hardwarehardware）( (名词解释）名词解释）名词解释）名词解释）n n 是构成计算机系统的物理实体或物理装置。是构成计算机系统的物理实体或物理装置。是构成计算机系统的物理实体
10、或物理装置。是构成计算机系统的物理实体或物理装置。n n软件（软件（软件（软件（softwaresoftware）（名词解释）名词解释）名词解释）名词解释）n n 是指为运行、维护、管理和应用计算机所编是指为运行、维护、管理和应用计算机所编是指为运行、维护、管理和应用计算机所编是指为运行、维护、管理和应用计算机所编制的所有程序的集合。制的所有程序的集合。制的所有程序的集合。制的所有程序的集合。n n没有配备软件的计算机称为没有配备软件的计算机称为没有配备软件的计算机称为没有配备软件的计算机称为“ “裸机裸机裸机裸机” ”计算机系统软件硬件主机外设中央处理器内存储器运算器控制器系统软件应用软件操
11、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 网络设备常 用 术 语n n在计算机五大部分中，运算器和控制器是最核心在计算机五大部分中，运算器和控制器是最核心的部分，通常做在一个器件上，称作的部分，通常做在一个器件上，称作CPUCPU（Center Center Processing UnitProcessing Unit） n n 【术语术语】 CPU= CPU=控制器控制器+ +运算器运算器n n只有主存（内存）可直接与只有主存（内存）可直接与CPUCPU交换信息，它与交换信息，它与
12、CPUCPU组合可实现计算机的基本功能。组合可实现计算机的基本功能。 n n 【术语术语】主机主机=CPU+=CPU+主（内）存储器主（内）存储器n n输入输入/ /输出输出(Input/Output)(Input/Output)设备和外存合称设备和外存合称“ “外部外部设备设备” ”。n n 【术语术语】外设外设=I/O+=I/O+辅助（外）存储器辅助（外）存储器硬件系统的组成硬件系统的组成计算机常用输入及输出设备计算机常用输入及输出设备输出设备：n n显示器n n打印机n n绘图仪n n磁盘存储器输入设备：n n键盘n n鼠标n n扫描仪n n磁盘存储器内存及外存内存及外存内存及其特点：n
13、 nRAM：可读、可写、断电信息消失。n nROM：可读、不可写、断电信息不消失。n n高速缓冲内存Cache:可读、可写、读写速度接近CPU。外存及特点：n n硬盘：存储容量大、读写速度快。n n软盘：存储容量较小、读写速度较慢。n n光盘：存储容量大、介质磨损小、光头损坏性小。软件的概念及分类软件的概念及分类n n软件软件 = 程序程序 + 数据数据+文档文档软件分类软件分类系统软件系统软件操作系统操作系统 Windows、UNIX。语言处理程序语言处理程序Turbo C 连接程序连接程序 LINK诊断程序诊断程序 QAPLUS、WINTEST。数据库系统数据库系统 FoxPro、Orac
14、le。应用软件应用软件文字处理软件文字处理软件 WPS、Word。表格处理软件表格处理软件 Excel辅助设计软件辅助设计软件 AutoCAD实时控制软件实时控制软件 FIX程序设计语言的种类程序设计语言的种类 机器语言：是一种二进制语言，每条语句都是二进制数码表示的指令。n n优点：计算机能直接识别，运行速度快。n n缺点：难懂、难写、难记，难以修改和维护。 汇编语言：是一种和机器语言一一对应的符号化的语言，由机器语言符号化而来，用助记符和符号地址来表示指令。n n如：ADD表示加法，MOVE表示传送。n n优点：较直观、易懂、易用、执行速度快，占用内存空间少。n n缺点：各种机器不通用。
15、高级语言：是一种与硬件结构及指令系统无关，表达方式较接近自然语言的程序设计语言。如FORTRAN 、PASCAL、C 、BASIC等n n优点：描述问题能力强，通用性、可读性、可维护性都较好。n n缺点：执行速度较慢，编制访问硬件资源的系统软件较难。数值在计算机中的表示形式数值在计算机中的表示形式一、信息和数据的概念有两类数据：n n1.数值数据：如+15、-17.6；n n2.非数值数据：如字母（A、B）、符号（+、&）、汉字，也叫字符数据。n n 存在计算机中信息都是采用二制编码形式二、计算机为什么采用二进制？n n由计算机电路所采用的器件所决定的。n n采用二进制的优点：运算简单、电路实
16、现方便、成本低廉。常用的各种进位制及表示常用的各种进位制及表示n n1 1、二进制：数码、二进制：数码 0 0，1 1 基基 2 2 表示形表示形式式 B Bn n2 2、八进制：数码、八进制：数码 0 0，1 1，7 7 基基 8 8 表示形表示形式式 OOn n3 3、十进制：数码、十进制：数码 0 0，1 1，9 9 基基 10 10 表示表示形式形式 DD n n4 4、十六进制：数码、十六进制：数码 0 0，1 1，9 9，A A，B B，C C，DD，E E，F F 基基 16 16 表示形式表示形式 H Hn n 如：如：100111O100111O，1011D1011D，101
17、1001BH1011001BH，1011DH1011DH，1011B1011B（100111100111）B B （780780）D D （1289ABC1289ABC）H Hr进制转换成十进制进制转换成十进制nnan .a1a0.a-1.a-m (r) = a*an .a1a0.a-1.a-m (r) = a*rnrn + + a*r1 + a*r0 +a*r- + + a*r1 + a*r0 +a*r-1+.a*1+.a*r-mr-m n n10101(B)=1 24+ 0 23+1 22+ 0 21 +1 20 10101(B)=1 24+ 0 23+1 22+ 0 21 +1 20 =
18、24+22+1=21 =24+22+1=21n n101.11(B)=22+1+2-1+2-2=5.75101.11(B)=22+1+2-1+2-2=5.75n n101(O)=82+1=65101(O)=82+1=65n n71(O)=771(O)=78+1=578+1=57n n101A(H)=163+16+10101A(H)=163+16+1041064106十进制转换成十进制转换成r进制进制n n 整数部分：整数部分：除以除以 r r取余数，直到商为取余数，直到商为0 0，余数从右到左排列。，余数从右到左排列。n n 小数部分：小数部分：乘以乘以 r r取整数，整数从左到右排列。取整数
19、，整数从左到右排列。例如，将一个十进制整数例如，将一个十进制整数108.375108.375转换为二进制整数。转换为二进制整数。 108.375=1101100.011108.375=1101100.011二进制数转换成八进制数二进制数转换成八进制数n n二进制数转换成八进制数的方法是：将二进制数二进制数转换成八进制数的方法是：将二进制数从小数点开始，整数部分从右向左从小数点开始，整数部分从右向左3 3位一组，小数位一组，小数部分从左向右部分从左向右3 3位一组，若不足三位用位一组，若不足三位用0 0补足即可。补足即可。n n例如，将例如，将1100101110.1101B1100101110
20、.1101B转换为八进制数的方法转换为八进制数的方法如下：如下：八进制数转换成二进制数八进制数转换成二进制数n n方法是：以小数点为界，向左或向右每一位八进方法是：以小数点为界，向左或向右每一位八进制数用相应的三位二进制数取代，然后将其连在制数用相应的三位二进制数取代，然后将其连在一起即可。若中间位不足一起即可。若中间位不足3 3位在前面用位在前面用0 0补足。补足。n n例如，将例如，将3216.423216.42转换为二进制数的方法如下：转换为二进制数的方法如下： 则：则： (3216.43)8(3216.43)811010001110.100011B11010001110.100011B
21、二进制数转换成十六进制数二进制数转换成十六进制数n n方法：从小数点开始，整数部分从右向左方法：从小数点开始，整数部分从右向左4 4位一组；位一组；小数部分从左向右小数部分从左向右4 4位一组，不足四位用位一组，不足四位用0 0补足，补足，每组对应一位十六进制数即可得到十六进制数。每组对应一位十六进制数即可得到十六进制数。n n 例如，将二进制数例如，将二进制数1101101110.110101B1101101110.110101B转换为十六转换为十六进制数。进制数。 1101101110.110101B1101101110.110101B36E.D4H36E.D4H十六进制数转换成二进制数十
22、六进制数转换成二进制数n n方法：以小数点为界，向左或向右每一位十六进方法：以小数点为界，向左或向右每一位十六进制数用相应的四位二进制数取代，然后将其连在制数用相应的四位二进制数取代，然后将其连在一起即可。一起即可。 36E.D4H 36E.D4H 1101101110.110101B1101101110.110101B八进制数与十六进制数之间的相八进制数与十六进制数之间的相互转换互转换n n 八进制数与十六进制数之间的转换，一般通过八进制数与十六进制数之间的转换，一般通过二二进制数作为桥梁进制数作为桥梁，即先将八进制或十六进制数转，即先将八进制或十六进制数转换为二进制数，再将二进制数转换成十
23、六进制数换为二进制数，再将二进制数转换成十六进制数或八进制数。或八进制数。 常见的信息编码常见的信息编码n n1. 1. 西文字符编码西文字符编码ACSIIACSII码码 n n每一个字符有一个编码。每一个字符有一个编码。n n 常用字符有常用字符有128128个，编码从个，编码从0 0到到127127。n n 空格空格 20H20H3232n n 0 0 9 9 30H30H39H 39H 48485757n n A A Z Z 41H41H5AH 5AH 65659090n n a a z z 61H61H7AH 7AH 9797122122n n控制字符：控制字符：0 03232，127
24、127；普通字符：；普通字符：9494个。个。n n 每个字符占一个字节，用每个字符占一个字节，用7 7位，最高位为位，最高位为0 0。2. 2. 汉字编码汉字编码n n汉字输入码（即汉字的汉字输入码（即汉字的外部码外部码）；）；n n汉字信息在计算机内部处理时，统一使用汉字信息在计算机内部处理时，统一使用机内码机内码；n n汉字信息在输出时使用汉字信息在输出时使用字形码字形码以确定一个汉字的以确定一个汉字的点阵点阵微型计算机的硬件组成微型计算机的硬件组成1.主板微机的微机的ROM微机的微机的RAM内内存插槽存插槽2. 中央处理机（CPU）n n （1） 控制器：控制整个计算机的各个部件有条不
25、紊地工作， 它 的基本功能是从内存取指令和执行指令。n n （2）运算器： 其功能是算术运算和逻辑运算。CPU3、内存储器：（简称内存或主存）半导体存储器。n n RAM（随机存储器）是用户程序和数据使用的存储器，断电后，RAM中的信息随之丢失。n n ROM（只读存储器）是用来存放固定的程序（如:BIOS）和信息，断电后，ROM中的信息保持不变。4、外存储器：（又称辅助存储器）常用的外存储器：软盘、硬盘、磁盘和光盘n n（1）软盘：3.5 英寸(容量有:720K,1.44M)n n（2）硬 盘：由若干个涂有磁性材料的铝合金圆盘组成。它的特点是把磁头、盘片及执行机构都密封在一个腔体内，与外界环
26、境隔绝。采用这种技术的硬盘称为温彻斯特盘。 硬磁盘的两个主要性能指标： 平均寻道时间（ms)和内部传输速率(转/分）n n（3 3）磁带）磁带顺序存取设备。顺序存取设备。n n（4 4）光盘）光盘是利用光学方式进行读写信息的园盘。是利用光学方式进行读写信息的园盘。常用的光盘存储器可分成以下几种类型常用的光盘存储器可分成以下几种类型n n CDROMCDROM（只读光盘，容量可达（只读光盘，容量可达650M650M）n n MOMO（磁光盘）（磁光盘）是一种具有磁盘性质的可擦写光盘是一种具有磁盘性质的可擦写光盘 n n PD/CDROMPD/CDROM（Phase Change Rewritab
27、le Phase Change Rewritable OptialOptial Disk Drive Disk Drive。相变式可重复擦写光盘驱动器相变式可重复擦写光盘驱动器n n CDRCDR（一次性可写入光盘）（一次性可写入光盘）n nCDRW CDRW 是一种可以随时删除和写入的光盘。是一种可以随时删除和写入的光盘。n n DVDROMDVDROM通用数字光盘，比通用数字光盘，比CDROMCDROM采用较短采用较短的激光波长，的激光波长，DVDROMDVDROM标准向下兼容，容量比标准向下兼容，容量比CDCDROMROM大，单面容量为大，单面容量为4.7G4.7G。存储单位术语：n n位（bit）是二进制数的最小单位，通常用“b”表示。n n字节（byte）以八位二进制数组成一个字节，通常用“B”表示。n n字（word）由若干字节组成。存储容量：用字节（B）来计算和表示。 B（字节） 1B= 8b KB（千字节） 1KB=1024B MB（兆字节） 1MB=1024KB GB（吉字节） 1GB=1024MB微型计算机的主要性能指标微型计算机的主要性能指标n n运算速度n n字长n n主存容量n n输入输出数据传输速率n n可靠性n n兼容性
