大学计算机基础 （十一五规划教材）

1. 大学计算机基础（十一五规划教材）  请用PowerPoint 2003播放

2. 说在课前：“3W”问题 • Why • What • how 为什么要学？ 基本理论 基本技能 学什么？ 1.掌握和了解计算机理论基础知识 2.具有网络环境下操作计算机的技能和信息处理的能力 3.掌握数据库和多媒体相关知识 怎么学？

3. How 学时安排：34（课堂讲授）＋18（上机） • 培养兴趣 • 提高自学、自控能力 • 积极参与 • 互帮互助 • 狠练基本功 • 善于应用 教学模式： 课堂 ＋ 网络 ＋ 实践 （210.43.191.224) 学习建议： • 示例 学会归纳、总结和提炼； 调整学习的最佳状态 注重动手能力，抵制网络诱惑

4. How 考核标准 • 资格认定 （作业、上机、出勤、提问、解答问题的情况）（20％） • 水平测试（机试）（80％） 注重学习的过程 要求 • 违纪三次 (包括旷课、迟到、上课睡觉、上机玩QQ和游戏等) ，取消考试资格。 • 作业按时上交。

5. 第 1 章 计算机系统基础 1.1 计算机的发展 1.2 计算机的类型 1.3 计算机的基本工作原理及结构 1.4 计算机硬件系统的组成 1.5 计算机软件系统 1.6 数据在计算机中的表示与存储

6. 本章重点 计算机的分代、发展方向、分类 计算机的基本工作原理和结构 计算机硬件基本知识：硬件系统的总线结构图;微机系统五大组成部分及功能;计算机的主要性能指标 计算机软件基本知识：语言的概念，系统软件、应用软件的概念，操作系统、汇编程序、编译程序和解释程序的功能

7. 什么是现代计算机？ 计算机是一种无须人工干预，能对各种信息进行存储和快速处理的电子设备。 现代计算机是电子驱动的，其本质特征是存储控制，即将事先编好的“程序”（指令和数据）存入“存储器”中，然后计算机就可以按照程序步骤自动连续执行。 ? 思考：计算器和计算机的区别。

8. 1.1 计算机的发展 • 早期计算工具的发展 • 早期计算机的发展 • 现代计算机的发展 • 微型计算机的发展 • 未来的新型计算机

9. 1.早期计算工具和计算机的发展 手指、石块、贝壳 算筹、算盘 加法计算器、差分机、分析机 电子计算机 现代计算机

10. 2.现代计算机的发展 世界上第一台计算机，1946年，美国 ENIAC（爱尼亚克） EDSAC（爱德沙克） 1949年，英国，宣告萌芽时期结束。 EDVAC（爱德瓦克） 1952年，美国，冯.诺依曼的“程序存储”设想首次体现。

11. 4 3.计算机发展的 个时代

12. 4.微型计算机的发展 第一台微型计算机 1975年，美国，爱德华.罗伯茨 中国研制的第一台微型计算机 1985年，长城0520

13. 5.未来的新型的计算机 “摩尔定律” 芯片发热 现代计算机发展迅速 面临的问题 影响芯片集成度，计算机运行速度 超导计算机 量子计算机 光子计算机 生物计算机 神经网络计算机 发展方向：超高速、超小型、并行 处理、智能化

14. 单 位 时 间 执 行 的 指 令 数 晶 体 管 数 百万条/每秒 摩尔定理 MIPS 每18个月芯片能力增长一倍。

15. 1.2 计算机的类型 按计算能力分：巨型机、大型机、中型机、小型机、计算机（微机、笔记本、掌上电脑等） 从市场分布情况看：

16. John von Neumann 冯诺依曼 1.3 计算机的基本工作原理及结构 存储程序工作原理 计算机的两个基本能力：一是能够存储程序，二是能够自动地执行程序。 计算机是利用“存储器”（内存）来存放所要执行的程序的，而称之为CPU的部件可以依次从存储器中取出程序中的每一条指令，并加以分析和执行，直至完成全部指令任务为止。 重点 计算机奠基人——冯诺依曼 冯·诺依曼结构： 硬件核心由五部分组成 采用二进制和程序存储

17. 运算器 输入 设备 输出 设备 （内）存储器 程序+ 数据 响应信号 请求信号 数据流 控制流 控制器 注意：其中5-10是个 重复的过程 冯·诺依曼计算机结构模型 10 操作命令 反馈信号 存数 8 9 取数 1 6 处理 结果 4 13 14 指令 响应信号 请求信号 7 地址 5 2 12 11 3

18. 指令格式 操作码 操作数 机器执行什么操作 执行对象（具体数、存放位置） 1.3.2 指令和指令系统 指令是对计算机进行程序控制的最小单位。 注意： (1)所有指令的集合称为计算机的指令系统。 (2)不同的计算机指令系统不同。 程序是为完成一项特定任务而用某种语言编写的一组指令序列

19. +1 PC 1.3.2 指令和指令系统 指令执行过程 冯氏原理：人们预先编好程序，利用输入设备把程序输入内存，计算机在控制器控制下，从内存中逐条取出程序交运算器执行。把结果回送入内存、或由输出设备输出。 执行步骤：取指令、分析指令、执行指令、程序计数器加1 （例：指令070740H的执行过程）

20. 内存储器 程序计数器PC（0100H） 控制器 指令寄存器 … … 操作码 地址码 程序区 译码器 …… 操作控制线路 … 数据区 …… 累加器 …… 算术、逻辑运算部件 运算器 自动加1 程序计数器PC （0101H） 07 0740

21. 1.3.3 微型计算机系统结构 1.早期的计算机系统结构 多总线设计，南北桥结构 2.目前的计算机系统结构 以CPU为核心的控制中心分层结构， 3.微机系统的“1-3-5-7”规则

22. 1.3.4 非冯·诺依曼计算机结构 非冯·诺依曼结构： 是由数据而不是由指令 来驱动程序执行 例： • 数据流计算机 • 归约计算机 • 基于面向对象程序设计语言的计算机 • 智能计算机

23. 小 结 • 计算机的分代、发展方向、分类 • 计算机的存储程序工作原理和结构

24. 1.4 计算机硬件系统的组成 应用软件 计算机系统 系统软件 软件系统（程序、文档） 硬件 硬件系统（设备） 1.4.1 计算机系统的组成 (1) 计算机系统 组成图 层次图

26. (2) 微机硬件的基本组成 从外观看，一台微机由主机（包括内存）和外部设备（包括外存）组成。在主机箱内有主板（包括CPU和内存、总线扩展槽）、外存、输入输出接口电路等，如下图所示：

27. 微 处 理 器 CPU AB DB CB 其他I/O口 外存接口 输入输出接口 主存储器 软、硬盘驱动器 键盘、显示器等 各种外设 计算机的硬件系统结构图（总线结构图）如下： 根据总线结构讲解计算机硬件各部分及功能

28. 1.4.2 CPU

29. 1. 中央处理器CPU（核心）：它执行对信息的处理与控制，是整个微型机的核心，它是一个大规模集成电路芯片。决定微机的档次。 ① 针脚式Socket 2.CPU可分为： ② 插卡式Slot 3.主流产品： Intel公司的Pentium(奔腾）系列和AMD公司的Athlon(速龙）系列 P4 CPU:奔腾、赛扬、至强、迅驰

30. 4. 主要性能指标： • 字长CPU一次所能处理的数据的二进制位数；CPU字长有8bit，16bit，32bit，64bit等，目前流行的微机主要采用32bit。 • 工作频率 即CPU每秒所能执行的指令条数，常用主频表示，CPU主频通常以MH（兆赫）和GH（千兆赫）为单位，１MH 指每秒执行１百万条指令。目前流行的CPU的主频均已达GH 数量级 • 高速缓存（cache)（128KB～2MB) 高速CPU和低速内存的速度不匹配，如何解决？ 高速缓存 高速CPU 低速内存

31. 5. CPU技术的新发展 • 多核CPU技术 • 64位CPU • 低功耗CPU • 嵌入式CPU

32. 1.4.3 主板

33. 主板是计算机中重要的部件。主要功能是传输电子信号。计算机的性能、功能、兼容性都取决于主板设计。目前主板的系统结构为控制中心结构。主流产品是ATX主板。主板是计算机中重要的部件。主要功能是传输电子信号。计算机的性能、功能、兼容性都取决于主板设计。目前主板的系统结构为控制中心结构。主流产品是ATX主板。 1-3-5-7 三大芯片 北桥芯片－决定主板性能高低 南桥芯片－决定主板功能多少 BIOS芯片－决定主板兼容性好坏

34. CPU插座 目前CPU均采用Socket插座，Socket插座根据CPU引脚的多少进行编号。 芯片组 生产芯片组的厂商有Intel、AMD、VIA、SIS等少数企业。

35. 随机存储器 RAM 只读存储器 ROM 可编程只读存储器 PROM 可改写只读存储器 EPROM 主存储器 （内 存） 存储器 磁盘存储器：软磁盘、硬磁盘 外存储器 （辅助存储器） 光盘存储器、优盘 1.4.4 存储器系统 计算机的存储器用来存放程序和数据，其容量的大小、存取数据速度的快慢将直接影响到微机系统的性能。 注意： 计算机运行时的程序和数据均放在RAM中，一旦掉电，其中的内容将全部丢失。

36. 1、内存

37. 短暂地保留数据、其特点是速度快。分为随机存取存储器（RAM,静态SRAM和动态DRAM）、只读存储器（ROM）、高速缓冲存储器（Cache)。短暂地保留数据、其特点是速度快。分为随机存取存储器（RAM,静态SRAM和动态DRAM）、只读存储器（ROM）、高速缓冲存储器（Cache)。 注意： 1.地址：存储单元的一个编号，数据的存取须通过该编号完成。 2.存储容量：内存单元的总数，通常一个单元为一个字节，1024个单元为1KB，1024×1024个单元为1兆节，记为1MB。通常为256MB。内存容量实质上指RAM的容量（因为ROM可存储容量为0 )。 3. RAM：随机存储器，可读写，断电后数据丢失。 4.ROM：只读存储器，不可写，预先存入数据，断电后数据不丢失。

38. 内存地址 RAM在实际存储的时候被分成为许多等长的存储单元，在微机中一般按照字节存储，即按字节来分存储单元。比如，如果有内存１kB，则被分为1024个存储单元。每个存储单元将被赋予一个编号即内存地址。 FFFFH 0002H 0001H 0000H 注意区分内存地址和内存地址中的内容。

39. 外存储器之一：硬盘存储器 2、外存 存 储 原 理 ： 电 磁 原 理

40. 外存储器之二:软盘存储器 3.5英寸软盘示意图 软盘一般有5寸盘(5.25“)和3寸盘(3.5”)，高密3寸盘的存储容量为1.44M，高密5寸盘容量为1.2M，现在一般采用3寸盘。在DOS中用“A：”、或“B：”来表示软盘的盘符。 塑料壳 挡板 读写窗口 写保护孔 盘片 轴盘连接孔

41. 外存储器之三：光盘存储器 • 原理：运用光盘盘面的凸凹不平，表示“0”和“1”的信息，光驱利用激光头产生激光扫描光盘盘面，读取“0”和“1”的信息。 • 特点：记录密度高，存储容量大，数据保存时间长。

42. 类型： 只读型光盘(CD-ROM、DVD-ROM)，数据采用专用设备一次性写入到光盘中。只能读取信息，不能再写入。CD­ROM的存储容量为650MB，DVD­ROM的存储容量为4.3GB～17GB。 一次写入型光盘(CD-R、DVD-R)，只能写一次，写后不能修改。 可擦写型光盘(CD-RW、 DVD-RW)，可以反复读写，但需要专用软件进行操作。

43. 外存储器之四、五：优盘与移动硬盘 ①优盘（又名闪存盘） 特点：防潮、耐高低温、抗震、防电磁波、 容量大、携带方便等 ②移动硬盘 • 容量大，单位存储成本低； • 速度快； • 兼容性好，即插即用； • 具有良好的抗震性能。 特点：

44. 内存 外存 CPU 交换数据 交换数据 不能直接交换 外存是一种长期保留数据的装置，属外部设备。既是输入设备，又是输出设备，主要用于和内存储器交换信息。有硬盘、软盘、光盘、U盘、移动硬盘。 CPU、内存、外存间的关系： 外存和内存的比较：速度较内存慢、容量一般较内存大，且价格比内存便宜。软盘容量为1.44M，常见硬盘达GB级以上，光盘容量有500~600MB，有可擦写光盘。

45. 注意: 1.软盘写保护孔打开时，处于写保护状态，只能读取信息，不能写信息。 2.软盘正在工作时（指示灯亮时），不能将软盘取出，否则丢失数据或损坏磁盘。 3.磁道、柱面由外到内编号，从0开始，磁道数一般为40或80 。 4.磁盘容量的计算公式（每个扇区存储512个字节）： 软盘容量=面数×磁道数×每道扇区数×每扇区字节数 硬盘容量=柱面数×面数×每道扇区数×每扇区字节数 如：3.5英寸双面软盘，有80个磁道，18扇区/磁道，其格式容量为： 512 × 18 × 80 × 2＝1440KB≈1.44MB，简称1.44MB。

46. 各种存储器特点比较 cpu 速度 容量 小 快 cache RAM 外存：硬、光、U、软 慢 大

47. 1.4.5 总线与接口 • 总线 • 扩展槽 • I/O接口

48. 1. 总线 总线（BUS):是指计算机系统中能够为多个部件共享的一组公共信息传输线路。 按照其功能及传输信息的种类可分为： ① 数据总线（DB）：用于CPU与内存或I/O接口之间的数据传递，它的条数取决于CPU的字长，信息传送是双向的（可送入到CPU也可由CPU送出）。

49. ② 地址总线（AB）：用于传送存储单元或I/O接口的地址信息，信息传送是单向的,它的条数决定了计算机内存的大小：若一台计算机中有16条地址总线，则它的内存大小为216（64KB）。 ③ 控制总线（CB）：双向传送控制器的各种控制信息。 总线性能：总线宽度、总线频率 7大总线（前端总线FSB、内存总线MB、Hub总线IHA、图形显示接口总线PCI­E、外部设备总线PCI、通用串行总线USB和少针脚总线LPC）的功能

50. 2. I/O接口 主板外部接口是用来连接键盘、鼠标（串行接口）、音箱、麦克风、显示器、打印机（并行接口）、电话线等其它外部设备，实现数据交换的功能。 USB接口， 通用串行 总线接口 标准。