计算机基础课件

计算机基础课件第一页，共六十页，2022年，8月28日1第一章计算机系统基础学习任务

了解发展历史

了解分类及应用

掌握结构及基本工作原理

理解并掌握数据在计算机中的表示与运算

了解目前计算机的应用环境第二页，共六十页，2022年，8月28日21.1计算机的发展历史

计算机史前史

现代计算机的发展

微型计算机的发展

未来新型计算机

第三页，共六十页，2022年，8月28日31.1发展史——计算机史前史算盘时代巴贝奇发明的差分机(1822年)机械时代

机电时代第四页，共六十页，2022年，8月28日41.1计算机的发展历史

计算机史前史

现代计算机的发展

微型计算机的发展

未来新型计算机

第五页，共六十页，2022年，8月28日51.1发展史——现代计算机的发展(1)

1、1946年2月，美国宾夕法尼亚大学研制成功了世界上第一台大型通用数字电子计算机ENIAC(爱尼亚克)。18000个电子管1500个继电器重30吨占地面积约170m2第六页，共六十页，2022年，8月28日6第1代1946—1957电子管1958—1964晶体管第2代1965—1971中小规模集成电路第3代1972—超大规模集成电路第4代2、计算机发展进程中的四个时代1.1发展史——现代计算机的发展(2)

第七页，共六十页，2022年，8月28日71.1计算机的发展历史

计算机史前史

现代计算机的发展微型计算机的发展

未来新型计算机

第八页，共六十页，2022年，8月28日81.1发展史——微型计算机的发展第九页，共六十页，2022年，8月28日91.1计算机的发展历史计算机史前史现代计算机的发展

微型计算机的发展

未来新型计算机

第十页，共六十页，2022年，8月28日101.1发展史——未来的新型计算机超导计算机量子计算机光子计算机超导计算机神经计算机新型计算机本节结束，请点击返回第十一页，共六十页，2022年，8月28日111.2计算机的分类及应用计算机的特点

计算机的分类

计算机的主要应用领域第十二页，共六十页，2022年，8月28日121.2.1计算机的特点处理速度高。运算精度高。记忆能力强。具有逻辑判断能力。具有友好的人机交互界面。计算机有哪些特点？着重理解其原因。第十三页，共六十页，2022年，8月28日131.2计算机的分类及应用计算机的特点

计算机的分类

计算机的主要应用领域

第十四页，共六十页，2022年，8月28日141.2.2计算机系统的分类(1)按计算能力进行分类，划分为巨型计算机，大型机、中型机、小型机、微机。按目前计算机的市场分布情况，大致可以分为：大型计算机、微机、嵌入式系统和工作站。第十五页，共六十页，2022年，8月28日15平板微机(2002年)

机柜式和刀片式PC服务器(2005年)1.2.2计算机系统的分类(2)微型计算机的类型第十六页，共六十页，2022年，8月28日16苹果iMac微机(2005年)

掌上微机PDA(个人数字助理)

1.2.2计算机系统的分类(3)第十七页，共六十页，2022年，8月28日171.2计算机的分类及应用计算机的特点

计算机的分类

计算机的主要应用领域

第十八页，共六十页，2022年，8月28日181.2.3计算机的主要应用领域

科学计算数据处理自动控制计算机辅助设计/计算机辅助制造(CAD/CAM)人工智能网络应用本节结束，请点击返回第十九页，共六十页，2022年，8月28日191.3计算机的基本工作原理及结构计算机的基本结构

计算机的基本工作原理

第二十页，共六十页，2022年，8月28日20引入：人是如何处理事务的呢？接收信息完成结果计算控制眼睛、手记忆数据计算机也是模仿人来处理事务的。1.3.1计算机的基本结构第二十一页，共六十页，2022年，8月28日211.3.1计算机的基本结构1冯·诺伊曼计算机结构模型2采用二进制形式表示数据和指令3存储程序第二十二页，共六十页，2022年，8月28日221.3.1计算机的基本结构

——冯·诺伊曼计算机结构模型控制器运算器存储器输入设备输出设备着重理解各部分的功能！第二十三页，共六十页，2022年，8月28日23运算器与控制器(1)运算器也称算术逻辑单元(ALU)，是计算机进行算术运算和逻辑运算的部件。控制器主要用来控制程序和数据的输入/输出，以及各个部件之间的协调运行。第二十四页，共六十页，2022年，8月28日24运算器与控制器(2)在现代计算机中，往往将运算器和控制器集成在一个集成电路芯片内，这个芯片称为CPU(中央控制单元)。CPU性能的高低，往往决定了一台计算机性能的高低。控制器CPU运算器第二十五页，共六十页，2022年，8月28日25

内存地址存储器存储器主要功能是存放运行中的程序和数据。注：在冯·诺伊曼计算机模型中，存储器是指内存单元。对存储器的基本操作是数据的写入或读出，这个过程称为“内存访问”。CPU如何找到对应的存储单元进行访问呢？第二十六页，共六十页，2022年，8月28日26输入和输出设备输入设备用来将现实世界中的数据输入到计算机，并且转换成为计算机熟悉的二进制码。常见的输入设备有：键盘、鼠标、数码相机等设备。输出设备将计算机处理的结果转换成为用户熟悉的形式。常见的输出设备有：显示器、打印机、硬盘、音箱、网卡等。第二十七页，共六十页，2022年，8月28日27输入设备输出设备运算器(内)存储器控制器程序+数据反馈信号响应信号地址指令取数存数操作指令响应信号请求信号请求信号处理结果各部分的协作流程第二十八页，共六十页，2022年，8月28日28在计算机中采用二进制，使信息数字化容易实现，并可以用二值逻辑元件进行表示和处理。思考：我们日常生活中的进制……

最常用的十进制星期：七进制小时：24进制，分钟：60进制，秒：60进制

1.3.1计算机的基本结构

——采用二进制形式表示数据和指令为什么要用二进制呢？第二十九页，共六十页，2022年，8月28日291.3.1计算机的基本结构

——存储程序

存储程序意味着事先将编制好的程序(包含指令和数据)存入计算机存储器中，计算机在运行程序时就能自动地、连续地从存储器中依次取出指令并执行。“指令”是什么呢?第三十页，共六十页，2022年，8月28日301.3计算机的基本工作原理及结构计算机的基本结构

计算机的基本工作原理

第三十一页，共六十页，2022年，8月28日311.3.2计算机的基本工作原理

——指令和程序指令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操作。

指令通常由两个部分组成：操作码操作数

程序由一系列指令组成，这些指令在内存中是有序存放的，而指令号表明了它的执行顺序。

程序、指令、指令号是什么呢?第三十二页，共六十页，2022年，8月28日321.3.2计算机的基本工作原理

——指令系统指令系统是指一台计算机的所有指令的集合。指令系统都应具有以下功能的指令：数据传送指令数据处理指令程序控制指令输入/输出指令其他指令第三十三页，共六十页，2022年，8月28日331.3.2计算机的基本工作原理

——计算机的工作原理(1) 计算机中一条指令的执行过程取指令译码分析指令执行指令第三十四页，共六十页，2022年，8月28日341.3.2计算机的基本工作原理

——计算机的工作原理(2)本节结束，请点击返回第三十五页，共六十页，2022年，8月28日351.4数据在计算机中的表示和运算数值数据的表示字符数据的表示多媒体数据的表示计算机的运算基础第三十六页，共六十页，2022年，8月28日361.4.1数值数据的表示二进制数二进制数在电子元件中容易实现、容易运算计算机内部使用的是什么数据?为什么?第三十七页，共六十页，2022年，8月28日371.4.1数值数据的表示

——数制及其转换(1)十进制；二进制；八进制；十六进制常用进制有哪些?各种进制数如何区别？ B表示二进制数制；O表示八进制数制；D或不带字母表示十进制数制；H表示十六进制数制。

第三十八页，共六十页，2022年，8月28日381.4.1数值数据的表示

——数制及其转换(2)r进制数的展开和式

an…a1a0a-1…a-m(r)

＝anrn＋…＋a1r＋a0＋a-1r-1＋…＋a-mr-m其中r为基数，整数为n＋1位，小数为m位

第三十九页，共六十页，2022年，8月28日391.4.1数值数据的表示

——数制及其转换(3)二、八、十六进制转换为十进制展开和式！怎样转换？(1101.01)2＝1×23＋1×22＋0×21＋1×20＋0×2-1＋1×2-2＝8＋4＋1＋0.25＝13.25(237.4)8＝2×82＋3×81＋7×80＋4×8-1＝128＋24＋7＋0.5＝159.5(A05.C)16＝10×162＋0×161＋5×160＋12×16-1＝2560＋5＋0.75＝2565.75第四十页，共六十页，2022年，8月28日401.4.1数值数据的表示

——数制及其转换(4)十进制转换为二、八、十六进制怎样转换？十进制整数r进制数：除以

r取余数，直到商为0时结束。所得余数序列，先余为低位，后余为高位。十进制小数

r进制数：乘以

r取整数，直到余数为0时结束。所得整数序列，先整为高位，后整为低位。第四十一页，共六十页，2022年，8月28日411.4.1数值数据的表示

——数制及其转换(5)实例：求(11.375)10＝(

)2。整数转换除2取余，小数转换乘2取整。 将转换后的整数与小数相拼，有：

(11.375)10＝(1011.011)2。

第四十二页，共六十页，2022年，8月28日421.4.1数值数据的表示

——数制及其转换(6)实例：求(93.4375)10＝(

)8

。 将转换后的整数与小数相拼，有：

(93.4375)10＝(135.34)8

。

第四十三页，共六十页，2022年，8月28日431.4.1数值数据的表示

——数制及其转换(7)二进制与八、十六进制间的转换二进制与八进制间的转换已小数点为中点，三位为一单位进行转换。不足三位补零。例:(101101.01)2=(101,101.010)=(55.2)8二进制与十六进制间的转换已小数点为中点，四位为一单位进行转换。不足四位补零。例:

(1111011011.100101011)2=(3DB.958)16第四十四页，共六十页，2022年，8月28日441.4.1数值数据的表示

——数值数据的表示(1)计算机中数的相关概念数的长度:在计算机中，数的长度按“比特”(bit)来计算。但因存储容量常以“字节”(byte，等于8bit)为计量单位，所以数据长度也常以字节为单位计算。

数的符号:一般总是用数的最高位(左边第一位)来表示数的正负号，并约定以“0”表示正，以“1”表示负

小数点的表示方法:在计算机中并不用某个二进制位来表示小数点，而是隐含规定小数点的位置第四十五页，共六十页，2022年，8月28日451.4.1数值数据的表示

——数值数据的表示(2)数的定点表示方法定点整数：小数点的位置约定在最低数值位的后面，用于表示整数

定点小数：小数点的位置约定在数符位和数值部分的最高位之间，用以表示小于1的纯小数。第四十六页，共六十页，2022年，8月28日461.4.1数值数据的表示

——数值数据的表示(3)浮点数的表示（1）为什么使用浮点数表示？浮点格式如何？浮点数的组成？浮点数的思想来源于数学中的指数表示形式： N＝M×RC第四十七页，共六十页，2022年，8月28日471.4.1数值数据的表示

——数值数据的表示(4)浮点数的表示（2）-对于一个R进制数，只要确定M与C的值(|M|＜1)，就可以确定该数的值，即N＝M×RC的值就惟一确定了-实例：－0.11011×2－011在机内的表示形式10000011111011000000000000000000阶码部分尾数部分第四十八页，共六十页，2022年，8月28日481.4.1数值数据的表示

——数值数据的表示(5)BCD码为什么使用BCD码？有何优点？-可以快速进行十进制数据与二进制数据的转换-采用“逢十进组”的原则亦容易实现-以4位二进制数表示1位十进制数。

例如：[123]10＝[000100100011]BCD

第四十九页，共六十页，2022年，8月28日491.4数据在计算机中的表示和运算数值数据的表示字符数据的表示多媒体数据的表示计算机的运算基础第五十页，共六十页，2022年，8月28日50

字符数据的表示英文字符的表示

ASCII码、EBCDIC码和Unicode码中文字符的表示

GB2312-80，即“国标码”

第五十一页，共六十页，2022年，8月28日511.4数据在计算