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大学计算机基础

大学计算机基础. 西北工业大学出版社 www.nwpup.com. 第 １ 章 计算机基础知识. 本章内容. 1.1 计算机概述 1.2 认识微型计算机 1.3 微型计算机的硬件系统 1.4 计 算机中信息的表示. 教学目标 :. 了解计算机的发展史、计算机的分类、计算机的应用 熟悉计算机中的信息表示方法 掌握及认识微型计算机的组成、微型计算机基本性指标. 重点与难点 :. 计算机中的信息表示方法；微型计算机的组成结构、硬件 系统、软件系统、计算机基本性能指标. 1.1 计算机概述. 计算机发展 计算机的分类 计算机的应用.

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  1. 大学计算机基础 西北工业大学出版社 www.nwpup.com

  2. 第１章计算机基础知识

  3. 本章内容 • 1.1计算机概述 • 1.2认识微型计算机 • 1.3微型计算机的硬件系统 • 1.4计算机中信息的表示

  4. 教学目标: • 了解计算机的发展史、计算机的分类、计算机的应用 • 熟悉计算机中的信息表示方法 • 掌握及认识微型计算机的组成、微型计算机基本性指标 重点与难点: • 计算机中的信息表示方法；微型计算机的组成结构、硬件 系统、软件系统、计算机基本性能指标

  5. 1.1 计算机概述 • 计算机发展 • 计算机的分类 • 计算机的应用

  6. 电子计算机的问世——电子计算机时代的到来 1946年2月由宾夕大学研制成功的ENIAC • 重达30吨 • 占地170m2 • 18000个电子管 • 保存80个字节 电子数字积分计算机 Electronic Numerical Integrator And Calculator

  7. 计算机发展阶段

  8. 计算机发展趋势 1、光子计算机 光子计算机利用光子取代电子进行数据运算、传输和存储 2、生物计算机 生物计算机采用了生物芯片，它由生物工程技术产生的蛋白质分子构成 3、量子计算机 量子计算机是利用处于多现实态下的原子进行运算的计算机，这种多现实态是量子力学的标志

  9. 计算机的分类 • 依其用途及使用范围分类： • 1.通用计算机：能适用于一般科技运算、学术研究、工程设计和数据处理等广泛用途的计算机。 • 2.专用计算机：为适应某种特殊应用而设计的计算机，其运行程序不变，效率较高，速度较快，精度较高，但不宜于它用。

  10. 高性能计算机 • 微型机 • 工作站 • 服务器 • 嵌入式计算 台式机 便携机 个人数字助理 计算机的分类 • 依其运算速度、性能指标分类：

  11. 计算机的应用 • 科学计算：科学计算是计算机最重要的应用之一 • 数据处理：数据处理是指对大量的数据进行加工处理的过程 • 自动控制：自动控制是指用计算机对生产或其他过程中所采集到的数据按照一定的算法经过处理后反馈到执行机构去控制相应过程 • 计算机辅助系统：主要包括计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助教学 （CAI）和计算机辅助测试 • 办公自办化：主要特征是使用计算机进行文字处理、表格处理、语音处理、图形图像处理 、电子会议、文档管理等 • 人工智能方面的研究和应用：人工智能（Artificial Intelligence，AI）指计算机模拟人类某些智力行为的理论、技术和应用。 • 多媒体技术应用。随着电子技术特别是通信和计算机技术的发展，人们已经有能力把文本、音频、视频、动画、图形和图像等各种媒体综合起来，构成一种全新的概念——“多媒体”（Multimedia）

  12. 软 件 硬 件 系统软件 应用软件 计算级系统分为：硬件+软件 1.2认识微型计算机

  13. 操作 系统 计算机系统的层次 应用程序 硬件 用户

  14. 运算器 控制器 CPU 主机 随机存储器(RAM) 只读存储器(ROM) 内存 硬件 系统 计算机系统 输入设备：键盘、鼠标、扫描仪 输出设备：显示器、打印机 外存：软、硬盘、光盘、闪存 外部设备 操作系统：Windows、Unix、Linux 语言处理程序：C、Pascal、VB等 实用程序：诊断程序、排错程序等 系统软件 软件 系统 办公软件包、数据库管理系统 应用软件 计算机系统的组成

  15. （外）存储器 输入 设备 输出 设备 （内）存储器 中央处理器（CPU） 控制器 运算器 数据流 地 址 控制流 微型计算机硬件基本结构

  16. 中央处理器（CPU） 在微型计算机中将控制器和运算器集成一块芯片中，称为中央处理单元即CPU(Central Processing Unit)，它是计算机的核心，所有操作都受CPU控制。 1.运算器也称为算术逻辑单元ALU(Arithmetic Logic Unit)， 它的功能就是算术运算和逻辑运算。算术运算就是指加、减、乘、除(有些ALU还无乘、除功能)，而逻辑运算就是指“与”、“或”、“非”、“比较”、“移位”等操作。 在控制器的控制下，它对取自内存或内部寄存器的数据进行算术或逻辑运算。 中央处理器（CPU） 运算器 控制器

  17. 2. 控制器一般由指令寄存器、指令译码器、时序电路和控制电路组成。 控制器的作用是控制整个计算机的各个部件有条不紊地工作，它的基本功能就是从内存取指令和执行指令。 所谓执行指令就是，控制器首先按程序计数器所指出的指令地址从内存中取出一条指令，并对指令进行分析，然后根据指令的功能向有关部件发出控制命令，控制它们执行这条指令所规定的功能。这样逐一执行一系列指令，就使计算机能够按照这一系列指令组成的程序的要求自动完成各项任务。 在微型计算机中将控制器和运算器集成一块芯片中，称为中央处理单元即CPU(Central Processing Unit)，它是计算机的核心。 中央处理器（CPU） 在微型计算机中将控制器和运算器集成一块芯片中，称为中央处理单元即CPU(Central Processing Unit)，它是计算机的核心，所有操作都受CPU控制。 中央处理器（CPU） 运算器 控制器

  18. 微处理器（CPU） • 运算器、控制器和一组寄存器，合在一个芯片上称之为CPU (Central Processing Unit)

  19. 设在主机中，称主存储器或内存，用于存放当前运算的程序和程序所用的数据。内存一般由半导体器件构成。设在主机中，称主存储器或内存，用于存放当前运算的程序和程序所用的数据。内存一般由半导体器件构成。 内存又分为RAM和ROM。 RAM（Random Access Memory）读写存储器特点：既能从中读取数据，又能写入数据。 系统一旦断电或关机，其中存放的数　　　　据将全部自动消失，不会重现。 在计算机运行中，要执行的程序和数据存放在RAM中。 ROM（Read Only Memory）只读存储器特点： 只能从中读取数据，不能写入数据，　　　一般存放系统信息，如系统检测、设置等。 存储器 存储器分为内存储 器和外存储器两种。 （内）存储器

  20. RAM分类： • RAM可分为动态（Dynamic RAM）和静态（Static RAM）两大类。 • 动态随机存储器DRAM是用MOS电路和电容来作存储元件的，由于电容会放电，所以需要定时充电以维持存储内容的正确，称位刷新。 • 所谓静态随机存储器SRAM是用双极型电路或MOS电路的触发器来作存储元件的，没有电容造成的刷新问题。只要有电源正常供电，触发器就能稳定地存储数据。 • DRAM的特点是高密度，SRAM的特点是高速度。

  21. ROM分类： • PROM、 EPROM与E2PROM • PROM是可编程只读存储器（Programmable Read Only Memory）的缩写。它与ROM的性能一样，存储的程序在处理过程中不会丢失、也不会被替换。区别仅是厂家能针对用户对软件的专门需求来烧制其中的内容。因此，PROM大都固化某些在使用中不需变更的程序或数据，从结构上说它是根本无法擦除的。 • E2PROM是电擦除可编程只读存储器（Electrically Erasable Programmable ROM）的缩写，它包含了 EPROM的全部功能，而在擦除与编程方面更加方便。这就使E2PROM比EPROM有更大的灵活性和更广泛的适应性。

  22. 存储器分为内存储 器和外存储器两种。 外存储器（也称辅助存储器）在现实生活中要存储的数据很多，内存中无法存放更多的数据，另外，如上所述，系统一旦断电或关机，其中存放的数据将全部自动消失，因此，通常将数据保存在外存储器中，使用时调入内存。 常用的外存储器有：硬盘、软盘、光盘和数据备份设备(如磁带机、光磁驱动器和活动硬盘)等 （外）存储器

  23. 存储器分为内存储器和外存储器两种。 （外）存储器 （内）存储器 硬盘 磁带机 软盘 数据备份设备 ROM RAM 光盘 活动硬盘

  24. 磁盘存储器 硬盘 由一组盘片组成；主要特点是将盘片、磁头、电机驱动部件乃至读/写电路等做成一个不可随意拆卸的整体，并密封起来，所以防尘性能好、可靠性高，对环境要求不高。它有很大的容量，常以兆字节(MB)或以千兆 (GB)为单位。但是，硬盘多固定在机箱内部，不便携带。

  25. 光盘存储器 定义：是一种利用激光技术存储信息的装置。 构成：由盘片、光盘驱动器和光盘控制适配器构成。分类：1）只读型光盘(CD-ROM)：数据是由生产厂家预先写入的，用户只能读取其中的数据而无法修改。 2）一次性写入型光盘(WORM)：用户只能写入一次，一旦写入，可以多次读取。 3）擦除型光盘：用户可多次对其进行读/写。 特点：存储容量大、不怕磁性干扰。存取速度高。

  26. 闪存盘（U盘） 大容量的USB移动存储设备，不仅具有RAM内存可擦、可写、可编程的优点，而且还具有ROM内存写入数据在断电后不会消失的优点。 采用USB接口，不需要驱动器及外接电源，体积小、重量轻、抗振性强，具有易扩展、可热擦拔和容量大等特点。

  27. 输入设备 • 输入的作用：输入（input）指利用某种设备将数据转换成计算机可以接受的编码的过程，所使用的设备称为输入设备。 • 分类： 1．键盘输入类（key-driven devices） • 2．鼠标输入类（pointing devices） • 3. 扫描输入类（scanner devices） • 4．传感输入类（sensor devices） • 5．语音输入类（voice input devices）

  28. 功能键 编辑键 指示灯 打字机键盘 光标移动键 数字小键盘 键盘输入类 键盘外观 104键盘按照功能和排列位置，可将键盘分为四个主要部分：打字机键盘、功能键、编辑键（光标移动键）和数字小键盘，如图2.9所示。

  29. 鼠标输入类 鼠标的分类： • 常用的鼠标器有两种：机械式和光电式。另外还有一些新型的鼠标，如红外线鼠标、智能鼠标，但价格比较昂贵，并没有普及应用。 • 如果按接头分类，鼠标可分为串口鼠标、PS/2鼠标、USB鼠标。

  30. 输出设备 • 输出设备的作用：用来输出结果的部件。 • 组成:由输出装置和输出接口电路两部分组成。 • 分类： 1．打印机 • 2．显示器 • 3．绘图机 • 4．影像输出系统 • 5．语音输出系统

  31. 显示器 • 组成：监视器和显示控制适配器（显示卡）。 • 分类：阴极射线管显示器（CRT）、液晶显示器（LED）、等离子显示器。 • 分辨率：是显示器的一个重要指标，它是指能显示像素的数目，像素是可显示的最小单位。

  32. 主板：又称母板。是安装在主机箱内的一块巨型的电路板。其上安装着CPU芯片、存储器芯片（内存条）、CMOS、BIOS、电池、扩展槽等。主板：又称母板。是安装在主机箱内的一块巨型的电路板。其上安装着CPU芯片、存储器芯片（内存条）、CMOS、BIOS、电池、扩展槽等。 主板与总线

  33. 微型机软件系统 • 微型机自动计算或处理的过程实际上就是执行预先存储在机器里的一段程序； • 程序是指令的有序序列； • 指令的执行是由硬件实现的；

  34. 软件：程序和数据的集合。 系统软件是由一组控制计算机系 统并管理其资源的 系统软件 应用软件针对某个应用领域的具 体问题而开发和设计的程序。 程序组成。 应用软件

  35. 基础知识 管家婆管理硬件资源协调后台工作 服务生提供用户与计算机的交互接口 应 用 DOS 种 程 作 系 序 各 操 统 操作系统 操作系统是最基本的系统软件，其他的所有软件 都是建立在操作系统的基础上。

  36. 其他的系统软件 语言处理系统 服务程序 数据库系统 应用软件 例如： 文字处理软件 财务软件 媒体播放软件等等

  37. 微型机的主要技术指标 • 字长：计算机运算部件一次能同时处理的二进制数据的位数。 • 主频：指CPU的时钟频率，在一定程度上决定了计算机的速度。 • 运算速度：每秒钟所能完成的加法指令条数。 • 存储容量：包括内存和外存的容量，但主要指内存的容量。 • 外设配置：现在也是衡量计算机的技术标准之一。

  38. 1.4 计算机中信息的表示 • 数制 • 数制转换 • 计算机中信息的表示方法

  39. 数制 　 所谓进位计数制是指按进位的原则进行计数。进位计数制有两个基本特点： • 逢R进一 • 采用位权表示法

  40. 数制：数的表示规则就称为数制。如：十进制；钟表计时；一年等于12个月的十二进制；计算机中使用的二进制等。数制：数的表示规则就称为数制。如：十进制；钟表计时；一年等于12个月的十二进制；计算机中使用的二进制等。 基数R:一个计数制所包含的数字符号的个数称为该数制的基数，用R表示。 位值(权)：数制中每一固定的位置对应的单位值称为“ 权 ”。单位值用基数R的i次幂Ri表示。 数值的按权展开：任一R进制数都可以表示为各位数码本身的值与其权的乘积之和。 任意一个r进制数N可表示为: (an…a1a0.a-1…a-m)r =anrn+…+ a0r0+a-1r-1 +…+a-mr-m 式中的ai为该数制采用的基本数符，ri是权，r是基数，不同的基数，表示不同的进制数。

  41. 　　因此，任何一种数制表示的数都可以写成按位权展开的多项式之和。( 按权值展开 ) • [例1]在十进制数中，3058.72 可表示为： 3058.72==3×103+0×102+5×101+8×100+ • 7×10-1+2×10-2 • [例2]在二进制数中，10111.01 可表示为： 10111.01==1×24+0×23+1×22+1×21+1×20+ • 0×2-1+1×2-2

  42. 常用计数制的基数、位权和所用的数字符号 注：其中i为小数点前后的位序号

  43. 十进制 二进制 八进制 十六进制 十进制 二进制 八进制 十六进制 0 0000 0 0 10 1010 12 A 1 0001 1 1 11 1011 13 B 2 0010 2 2 12 1100 14 C 3 0011 3 3 13 1101 15 D 4 0100 4 4 14 1110 16 E 5 0101 5 5 15 1111 17 F 6 0110 6 6 16 10000 20 10 7 0111 7 7 8 1000 10 8 9 1001 11 9 十进制、二进制、八进制、十六进制数的常用表示方法

  44. R进制数转换为十进制数 数制转换 • 使用按权展开相加法：即各位R进制系数乘以与其对应的权相加求和即为与之相对应的十进制数。 • 步骤：1)确定权值 2)系数乘以所在位相应权 3)相加求和

  45. 几种进制之间的转换 ： (10101)2=24+22+1=21 1、r 进制转换成十进制(按权展开法) (101.11)2=22+1+2-1+2-2=5.75 (101)8=82+1=65 (71)8=7 8+1=57 (101A)16=163+16+10=4122

  46. 2 100 2 500 2 250 2 121 2 60 2 30 2 11 01 0.345 2 0.690  2 1.380  2 0.760  2 1.520  2 1.040 2、十进制转换成r进制 整数部分：除以r取余数，直到商为0， 余数从下到上排列。 小数部分：乘以r取整数， 整数从上到下排列。 几种进制之间的转换 ： 1、r 进制转换成十进制(按权展开法) 2、十进制转换成r 进制 例 (100.345)10( )2 (1100100.01011)2 ** 先得到的数总是紧靠小数点。 ** 不一定能精确转换

  47. 3、二进制转换成八进制和十六进制 转换成八进制时三位一组。（3合1） 转换成十六进制时四位一组。（4合1） 分组方法： 从小数点向两边三（四）位一组， 位数不足整数前补0，小数后补0。 几种进制之间的转换 ： 1、r 进制转换成十进制(按权展开法) 2、十进制转换成r 进制 3、二进制转换成八进制和十六进制 (1 101 101 110. 110 101)2=(1556.65)8 1 5 5 6 6 5 (11 0110 1110. 1101 01)2=(36E.D4)16 3 6 E D 4

  48. 4、八进制和十六进制转换成二进制 每一位八进制数对应三位二进制数 每一位十六进制数对应四位二进制数 几种进制之间的转换 ： 1、r 进制转换成十进制(按权展开法) 2、十进制转换成r 进制 3、二进制转换成八进制和十六进制 4、八进制和十六进制转换成二进制

  49. 练习题 十进制转换成二、八以及十六进制 1、（100）10=（ ）2=（ ）8=（ ）16 2、（0.345）10=（）2=（ ）8=（ ）16 答案：1、=（144）8=（64）16 2、=（0.26）8=（0.58）16

  50. 1、（11010101）2=（）8 八进制数转换成二进制数，是上面的一个逆过程。 练习： 1、（156.364）8=（ ）2 2、 （725.364）8=（ ）2 3、（6324）8=（ ）2 4、（3256、521）8=（ ）2

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