1 / 81

第 1 章

计算机基础知识. 第 1 章. 计算机是一种能快速而高效地自动完成信息处理的数字化电子设备。 随着信息时代的到来，计算机已经成为人类活动中不可缺少的工具。. 计算机的发展与应用. 计算机中的数据及编码. 计算机系统. 软件系统. CPU. 存储器. 总线、主板与接口. 输入设备. 输出设备. 计算机安全. 讨论题. 第 1 章 计算机基础知识. 本章主要内容. 退出. 1.1 计算机的发展与应用. 1.1.1 计算机的发展 1. 计算机的分代 ●按电子器件来划分 电子管 → 晶体管 → 小规模集成电路

tomas
Download Presentation

第 1 章

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. 计算机基础知识 第 1 章 计算机是一种能快速而高效地自动完成信息处理的数字化电子设备。 随着信息时代的到来，计算机已经成为人类活动中不可缺少的工具。

  2. 计算机的发展与应用 计算机中的数据及编码 计算机系统 软件系统 CPU 存储器 总线、主板与接口 输入设备 输出设备 计算机安全 讨论题 第1章 计算机基础知识 本章主要内容 退出

  3. 1.1计算机的发展与应用 • 1.1.1 计算机的发展 • 1. 计算机的分代 • ●按电子器件来划分 电子管→晶体管→小规模集成电路 → 超大规模集成电路 器件集成度不断提高 • ●按应用发展划分 • 大型机 → 微型机 → 计算机网络 第一台电子计算机的诞生 从实验室少数人拥有到社会大普及，并进入千家万户 开创了以网络为中心、实现资源共享的新纪元 开创了使用机器代替脑力劳动的新纪元

  4. 2.冯·诺依曼设计思想和摩尔定律 英国科学家艾兰.图灵 美籍匈牙利数学家冯.诺依曼 • 1936发表论文“论可计算数及其在判定问题中的应用”，为计算机的理论和模型奠定了基础； • 提出图灵测试，阐述了机器智能的概念 。 冯·诺依曼提出“存储程序”的思想； 确立现代计算机体系结构； 五十多年来，虽然计算机技术突飞猛进，但计算机系统基本结构没有变。

  5. 冯·诺依曼的三个重要设计思想 ○五大基本部件; ○采用二进制数表示指令和数据; • ○将程序和数据存放在计算机的内存中，并让计算机自动执行 集成电路中的晶体管数平均每18个月翻一番，芯片的性能 也随之提高一倍 2003年2月摩尔发表讲话说，摩尔定律至少在未来10年中还能继续发挥作用 摩尔定律

  6. 3. 微型机的发展 微型机已从4位机、8位机、16位机、32位机发展到64位机。 微型机的核心是微处理器 • 微型机已经深入到社会生活的各个领域，并进入千家万户，真正成为大众化的信息处理工具

  7. 4. 计算机的发展趋向 三合一：三网合一（电信网、计算机网、广播电视网） 三线合一（数据线、声频线、视频线） 三机合一（电脑、电视、电话） 巨型化 微型化 网络化 计算机的发展趋向 多媒体化 智能化

  8. 96年前后微软董事会主席比尔.盖茨提出 未来计算机能与人对话，进入无线网络。具有看、听和说的能力。无论是在家里还是办公室，人们都能够通过对话操纵计算机

  9. 未来十年，人类将迎来一个既个性化又全球化的数字时代。未来的电脑，会像一张纸那么大，它可以识别每一个人的声音，无论在何时、何地，人们都可以自由地与世界交流，再没有在线与否的限制。未来十年，人类将迎来一个既个性化又全球化的数字时代。未来的电脑，会像一张纸那么大，它可以识别每一个人的声音，无论在何时、何地，人们都可以自由地与世界交流，再没有在线与否的限制。 2001年10月亚太会议上，盖茨提出

  10. 1. 桌面电脑从32位过渡到64位运算已经近在咫尺。微软将在第四季度推出Windows XP及Windows Server 2003的64位元版本。 预计到2005年年底，几乎全部芯片将支持64位运算。 2. 强调了“无缝运算（Seamless Computing）”的重要性，并表示不管在家或办公，重要的是无论在哪种环境都可随时使用电脑。在这方面，“家庭概念电脑（Windows Home Concept）”可算是无缝计算的典型一例。 在第13届Windows硬体设计会议（2004年5月4日至7日，华盛顿州的西雅图举行）上， 盖茨又指出

  11. 1.1.2 计算机的特点 (1) 运算速度快 (2) 计算精确度高 (3)存储容量大 (4)逻辑判断能力强 (5)自动化程度高

  12. 1.1.3 计算机的应用 (1) 科学计算 (2) 事务数据处理 (3) 过程控制 (4) 计算机辅助系统 CAI/CAD/CAM/CAT等 (5) 人工智能 机器人/专家系统/模式识别 (6) 计算机网络通信

  13. 1.1.4 计算机的新技术 嵌入式技术 网格技术 中间件技术

  14. 1.1.5 计算机与信息社会 1．信息 信息既是对各种事物的变化和特征的反映，又是事物之间相互作用和联系的表征。人通过信息认识各种事物，借助信息进行交流，相互协作，从而推动社会的进步。 人类三大重要资源：物质、能量、信息 数据是指能够输入计算机并由计算机处理的符号 例如：数值、文字、语言、图形、图像等。 信息的载体，是信息的具体表示形式。 信息 是数据所表达的含义 例如：病历卡上记载病人的体温39oC是数据。数据39oC本身是没有意义的。当数据以某种形式经过处理、描述或与其它数据比较时，才能成为信息。某个病人的体温是39oC，这才是信息，信息是有意义的。

  15. 2．信息技术（IT） 信息技术是关于信息的产生、发送、传输、接受、变换、识别、控制等应用技术的总称，是在信息科学的基础原理和方法的指导下扩展人类信息处理功能的技术。 其主要的支柱是“3C”技术（计算机、通讯和控制） 计算机技术是信息技术的核心。计算机作为信息处理工具，在信息存储、处理、交流传播等方面起着核心作用。 多媒体技术和网络技术是当前信息技术发展的热点。 信息科学、生命科学和材料科学一起构成了当代三种前沿科学。

  16. 3．信息高速公路 信息高速公路(ISH)是国家信息基础设施(NII)和全球信息基础设施(GII)的总称。前者常称为国家信息高速公路，后者常称为全球信息高速公路。 信息高速公路之“路”，实际上是以光纤为主干线，辅以微波和卫星通信，遍布全国各地的高速信息网络。 信息高速公路之“车”，是巨量的信息资源，包括电话通信的语音信息、计算机通信的数据信息、高清晰度电视和电影等的图像、视频信息。 信息高速公路以超高速、大容量和高精度传送各种信息，为人们提供交互式多媒体信息服务。

  17. 1.2 计算机中的数据及编码 • 1.2.1 进位计数制及它们之间的转换 • 1.数的进制 • 进位计数制三个基本特点:基数 某计数制中,数码的个数，如十进制的基数为10，数码为0，1，2，3，… 9 • 逢n进一 如十进制中逢10进1位权 某计数制中,数位中数码所代表数值的大小等于这数码乘上一个固定的值,该值称为位权的，如10，100，… • 计算机内部使用二进制数 • 一个二进制数可按位权展开成一个多项式，例如：(11.101)2＝21+1×20+1×2-1+0×2-2+1×2-3

  18. 十进制数与十六进制数之间的转换，以及十进制数与八进制数之间的转换，可以二进制数为媒介。即十进制数与十六进制数之间的转换，以及十进制数与八进制数之间的转换，可以二进制数为媒介。即 十六进制数 十进制数 二进制数 八进制数 (1)十进制数与二进制数之间的转换 十进制整数转换为二进制数的基本方法：除2取余 例1.1将117 转换成二进制数 结果为1110101，通常写成(117)10＝(1110101)2 2.数制之间的转换

  19. 1100001 • 另一简便方法：从高位到低位确定每一位为1或0 • 举例 (97)10 = ( ____？____ )2 • 97 • - 64 √ 分解数 • 33 • - 32 √ 分解数 • 1 √ 分解数 • (217)10 = ( ____？____ )2 110111001 思考题

  20. 例1.3将十进制小数0.6875转换成二进制数 方法：乘2取整 (0.6875)10=(0.1011) 2 例1.4将十进制数117.6875转换成二进制数 方法：将整数部分和小数部分分别转换 (117.6875)10=(117)10 + (0.6875) 10 =(1110101)2 + (0.1011) 2 = (1110101.1011) 2

  21. (2) 二进制数与十六进制数之间的转换 “四位一并法” “一分为四” 例1.6将二进制数11001011.01011转换为十六进制数  1100 1011 . 0101 1000 ↓ ↓ ↓ ↓ C B . 5 8 因此 (11001011.01011)2＝(CB.58)16

  22. (3)二进制数与八进制数之间的转换 想一想 “三位一并法” • “一分为三” • 例如：(11001011.01011)2=(313.26)8 下列各数中，最大的一个数是 ___?___。 A. (11011001)2 B. (75)10 C. (37)8 D. (A7)16 A 思考题

  23. 1.2.2计算机的数据单位 在计算机内部，数据是以二进制形式存储和运算的。 数据采用的单位有位、字节和字。 ●位(bit)是指二进制数的一个位 ●8个二进制位作为一个字节，即 1B=8 bit ●字是由一个或若干个字节组成的存储单元 ●组成一个字的二进制位数叫做该字的字长 存储器的容量：B，KB，MB，GB，TB

  24. 1.2.3ASCII码 两类字符：键盘字符和汉字字符 键盘字符编码是ASCII码 常用的汉字编码是国标码 例如：字母A的ASCII码为1000001(十进制为65) 每个ASCII码用一个字节表示 最高二进制位为0

  25. 1.2.4汉字的编码 1. 区位码和国标码 　 例如，汉字“啊”的区位码为1601，转换成16进制数为1001H，则国标码3021H。 2. 汉字内码(机内码) 例如，汉字“啊”的区位码为1601，转换成16进制数为1001H，则机内码B0A1H 每个汉字内码采用两个字节表示，最高二进制位均为1 3. 汉字外码(汉字输入码)

  26. 4. 汉字字形码 每个汉字是由特定点阵构成的图形 汉字处理大致可分为三个步骤：(1)汉字信息输入(键盘输入、语音输入或字形输入) (2)汉字信息的加工处理(从某种意义上说，汉字处理过程实际上就是对汉字代码的转换过程) (3)汉字信息的输出 (显示输出、打印输出和语音输出等)

  27. 汉字编码之间的关系 其他系统的汉字编码 两个字节 最高二进制位均为1 交换码 （国标码） 机内 码 字形 码 外码 (输入码) 显示 打印 汉字 信息 汉字 信息 输入 汉字库

  28. 5. 其他汉字编码 其他汉字编码有BIG5、GBK、UCS等。 BIG5码俗称“大五码”，是通行于台湾、香港地区的一个繁体字编码方案。 GBK(汉字扩展内码规范)是中华人民共和国全国信息技术标准化技术委员会于1995年12月制定的一个汉字编码标准，它向下与GB编码兼容，向上支持ISO/IEC10646国际标准。一共收录了20902个汉字和图形符号，简、繁体字融于一库。 ISO/IEC10646 (通用多8位编码字符集)是国际标准化组织于1993年公布的一个编码标准，简称UCS。它用于对世界各国文字进行统一编码。

  29. 字符代码 区位码。 如”啊”为: 1601 国标码交换码。 机内码。占2个字节 高位字节=(区号)16+(A0)16 =(10)16+(A0)16 低位字节=(区号)16+(A0)16 =(01)16+(A0)16 如“啊”为：B0A1H 高位字节=(B0)16 低位字节=(A1)16 字形码： 每个汉字是由特定点阵构成的图形 汉字库： 所有汉字字形码的集合 除了国标码（表示7445个汉字字 符）外，还引入GBK（20902个） 等字符集。 ASCII码 如”A”为01000001 “0”为00110000 两类字符： 键盘字符和汉字字符 编码 16为区号 01为位号 示例：存储“A啊0” 01000001 (41H) 10110000 (B0H) 10100001 (A1H) 00110000 (30H)

  30. 1.3 计算机系统 计算机系统的基本组成及工作原理 硬件系统 软件系统

  31. 1.3.1计算机系统的基本组成及工作原理 对应的汇编语言指令是： MOV A,5 1．指令和指令系统 指令是能被计算机识别并执行的二进制代码，它规定了计算机能完成的某一种基本操作。 指令通常包括两部分：操作码和操作数。 例如： 10110000 00000101 这是一条2字节指令，第1个字节（即10110000）表示操作码，第2个字节（即00000101）表示操作数。其含义是把数5送入累加器A。 一台计算机所有指令的集合称为指令系统，指令系统体现了计算机的基本功能。指令系统是依赖于计算机的，即不同类型的计算机的指令系统各不相同。

  32. 2.计算机基本系统 运算器 中央处理器 控制器 主机 只读存储器(ROM) 内存储器 随机存取存储器(RAM) 硬件 外存储器 外部设备 输入设备 输出设备 微型机 操作系统 系统 系统软件 语言处理程序 数据库管理系统 软件 服务程序 应用软件 通用应用软件 专用应用软件(用户程序)

  33. 外存储器 输入设备 输出设备 处理 结果 内存储器 程序 数据 运算器 控制器 数据流 控制流 3. 计算机的工作原理 硬件系统是指所有构成计算机的物理实体 计算机的基本组成：控制器、运算器、存储器、输入设备、输出设备 计算机的工作原理: 存储程序及程序控制

  34. 1.3.2中央处理器（CPU） CPU包括运算器和控制器，是计算机的运算和控制中心。单CPU及多CPU 　 控制器组成：程序计数器(PC)、指令寄存器、译码器、操作控制部件等 控制器的主要任务是从内存储器中读取指令，经过译码分析，再向各部件发出执行指令的控制信号 取指→分析→执行 自动执行程序中的指令 运算器由ALU(算术逻辑单元)、累加器及若干通用寄存器组成，主要完成各种算术运算和逻辑运算

  35. 内存储器 CPU 地址 开始/转移地址 ┇ 程序计数器 指令 自动加“1” ××××× 程 序 区 ┇ 指令寄存器 地址码 操作码 译码器 操作控制部件 ┇ 数 据 区 操作控制信号 数据 ××××× 寄存器 累加器 ┇ ALU 运算结果

  36. CPU主要技术性能指标：字长及主频率 主频率= 外频率* 倍频 两项新技术：64位处理器技术和双核处理器技术。 • Intel公司2000年推出64位安腾微处理器（见本幻灯片备注），安腾的运算速度比早期巨型机快40倍。而AMD公司于2003年4月推出能从32位平滑过渡的64位微处理器“铁锤”(Opteron)。如“电话升位”，开创新纪元。 • 2006年6月Intel推出全新双核至强处理器5100系列（代码为Woodcrest），与前一代产品相比，新产品实现了高达135%的性能提升和40%的能耗节省。与此同时，AMD公司推出了拥有双内核的Opteron处理器

  37. 容 量 越 来 越 大 ， 价 格 越 来 越 便 宜 CPU 内部 寄存器 访 问 速 度 越 来 越 快 Cache （静态随机存储器SRAM） 主存 （动态随机存储器DRAM） 外存储器 （硬盘、光盘、优盘等） 1.3.3存储器 存储器是计算机记忆信息的装置 可分为内存储器和外存储器

  38. 1.内存储器(内存) 可以直接和中央处理器进行数据交换，因此存取速度快 内存主要用来存放当前运行所需的程序和数据 地址：一般按字节分配地址 分类: (1)只读存储器(ROM) 如 BIOS（基本输入输出系统）ROM (2)随机存取存储器(RAM) (3)Cache（高速缓冲存储器) (4)CMOS（存放机器系统的基本设置信息) 内存储器主要性能指标：内存容量、存取周期

  39. 高速缓冲存储器(Cache) 内存储器 (RAM) 在CPU和内存之间设置一种高速缓冲存储器(Cache)，以此弥补内存的运行速度与CPU之间的差距，减少CPU直接访问内存的次数，提高处理速度。 CPU对Cache的访问速度比一般内存快数倍。 目前在常用微机中,Cache分为二级。 CPU Cache 采用 SRAM 容量小，价格高 速度快 速度比DRAM高出数倍 采用 DRAM 体积小，容量大， 价格低，但速度慢

  40. 2. 外存储器 外存储器简称外存。它通常是一种与主机相对独立的存储器部件。与内存比较，外存容量一般都比较大，但存取速度慢 外存不能直接与CPU交换信息 微机常用的外存储器有三种：软盘存储器、硬盘存储器和光盘存储器

  41. (1) 软盘存储器 存储格式 ：磁道（同心圆信息记录道,编号由0开始） 扇区（sector) 磁面 软盘的容量=磁面数×磁道数×扇区数×512B 写保护/保养 写保 护口

  42. 0 磁道 扇区 末磁道

  43. ( 2)硬盘 微机上用的硬盘片、硬盘驱动电机和读写磁头等组装并封装在一起成为温彻斯特驱动器，硬盘作为微机系统的外存储器成为微机的主要配置之一。

  44. 由多个金属盘片组成，并有多个磁头同时读写 目前常用60～200GB硬盘，主流硬盘转速有5400转/分和7200转/分 硬盘存储器

  45. (3) CD光盘存储器 CD光盘具有容量大、寿命长、价格低等特点 一个CD光盘的容量为650 MB 类型：只读/一次写入型/可擦写型 光盘刻录机 (4) DVD光盘存储器 一个DVD光盘的容量为17GB 目前流行16倍速DVD

  46. (5)移动存储器 常用的移动存储器还有活动硬盘、Zip盘、USB硬盘、USB闪存盘、CD-RW光盘等 主流产品：闪存盘（也称优盘、U盘、时代盘、电子盘等)。闪存盘逐步取代软盘。容量16MB~2GB不等。体积小，重量少于20克 可擦写100万次以上，数据至少保存10年 优盘

  47. 1.3.4 基本输入/输出设备 1. 输入设备 (1) 键盘 键盘是最常用、最基本的一种输入设备（见附录2） (2) 鼠标(Mouse) 在图形界面的环境下，鼠标可以取代键盘进行光标定位或完成某些特定的输入 (3) 扫描仪 图像输入设备

  48. 2. 输出设备 1. 显示器 显示器的种类很多，目前常用的是以阴极射线管(CRT)为核心的显示器，笔记本式微机基本上采用液晶显示器。 几个重要概念：显示器的点距、像素和分辨率，刷新率，显示卡，显存(VRAM)，真彩色 2. 液晶显示器 3. 打印机 三类具有图形功能的打印机: ·针式打印机 ·喷墨打印机 ·激光打印机 显示器 CPU VRAM

  49. 1.3.5 总线、主板与接口 1. 总线地址总线 / 数据总线 / 控制总线 采用总线结构，不但大大简化了结构，提高了系统的可靠性和标准化，还促进了微机系统的开放性和可扩性 2. 主板及其结构 由多层印刷电路板组成(常见4层) 主板安装了CPU芯片、内存条、CMOS、BIOS、时钟芯片、电池、扩展槽、电源、总线等 (1)主板结构 主流机型：基于CPU及内存 一体化型：配置了各种标准接口电路 提供插槽（扩展槽），可扩充设备

  50. 主板 充电电池 AGP插槽 4个内存条插槽 CPU插座 4个ISA扩展槽 2个IDE接口 3个PCI扩展槽 1个软驱接口 并行接口 电源连接 串行接口 键盘接口

More Related