[经济学]第1章 计算机系统基础.ppt

大学计算机基础大学计算机基础 高峰 n说在课前：“3W” 问题 o o WhyWhy o o WhatWhat o o howhow 基本技能基本理论 1.培养本科学生计算机基本理论素 质和应用能力 2.熟练掌握计算机系统组成、 文字信息处理方法、数据信 息处理技术以及一些常用工 具软件的使用方法 为什么要 学？ 学什么 ？ 怎么学 ？ How n n 教学模式：教学模式： 课堂课堂 网络网络 实践实践 （24)24) n n 学习建议：学习建议： n n 学会归纳、总结和提炼；学会归纳、总结和提炼； 示例 n n 调整学习的最佳状态调整学习的最佳状态 n n 学时安排：学时安排：1616（课堂讲授）（课堂讲授）3030（上机）（上机） 培养兴趣培养兴趣 提高自学、提高自学、 自控能力自控能力 积极参与积极参与 互帮互助互帮互助 狠练基本功狠练基本功 善于应用善于应用 n n 注重动手能力，抵制网络诱惑注重动手能力，抵制网络诱惑 How n考试形式：闭卷考试 n考试时间：理论考试90分钟，上机技能考试60分钟 n2考试题型及比例 n单选题30%、多选题20%、判断题20%、填空题20% 、简答题10%。 n3认知层次及比例 n识记30%、理解30%、简单应用30%、综合应用10%。 n n 考核标准考核标准 n n 要求要求 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。 注重学习的过程注重学习的过程 How n理论成绩评定办法： n（1）理论综合成绩平时成绩(40%)期末理论 成绩(60%) n（2）平时成绩由考勤、作业两个部分组成： n考勤总计20分，考勤不少于5次：缺勤一次扣4 分，扣完为止。 n作业总计20分：作业不少于4次，每次作业分五 个等级：A为5分，B为4分，C为3分，D为2分，E 为0分（未交）。 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 第第 1 1 章章 计算机系统基础计算机系统基础 计算机的分代、发展方向、分类计算机的分代、发展方向、分类 计算机的基本工作原理和结构计算机的基本工作原理和结构 计算机硬件基本知识：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：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 本章本章重点重点 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 世界上第一台计算机， 1946年，美国 ENIACENIAC（爱尼亚克）（爱尼亚克） 2.2.现代计算机的发展现代计算机的发展 EDSACEDSAC（爱德沙克）（爱德沙克） 1949年，英国，宣告萌芽时期结束。 EDVACEDVAC（爱德瓦克）（爱德瓦克） 1952年，美国，冯.诺依曼的“程序存储”设想首次体现。 3.计算机发展的 个时代 时代年份电子器件特点 第一代19461953电子管 磁鼓、磁带； 机器语言和汇编语言 第二代19541963晶体管 磁芯存储器、 出现高级程序设计语言 第三代19641970 中小规模 集成电路 大型化，集中式计算，远程终 端 第四代1971至今 大、超大 规模集成 电路 超大型化，计算机化，嵌入式 ，图形用户界面，多媒体，网 络通信，网格计算 4 摩尔定理 晶 体 管 数 单 位 时 间 执 行 的 指 令 数 百万条/每秒 MIPS 每18个月芯片能力增长一倍。 1.2 计算机的类型 n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） n从市场分布情况看： John von Neumann 冯诺依曼 计算机奠基人计算机奠基人冯冯 诺依曼诺依曼 冯冯诺依曼结构：诺依曼结构： 硬件核心由五部分组成硬件核心由五部分组成 采用二进制和程序存储采用二进制和程序存储 存储程序工作原理存储程序工作原理 计算机的两个基本能力：一是能够计算机的两个基本能力：一是能够存储存储 程序程序，二是能够，二是能够自动自动地地执行执行程序。程序。 计算机是利用计算机是利用“存储器存储器”（内存）来存（内存）来存 放所要执行的程序的，而称之为放所要执行的程序的，而称之为CPUCPU的部的部 件可以依次从存储器中取出程序中的每一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，直至完成全条指令，并加以分析和执行，直至完成全 部指令任务为止。部指令任务为止。 1.3 计算机的基本工作原理及结构 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。 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） 程序程序是为完成一项特定任务而用某种语言编写的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一组指令序列 注意：注意： (1)(1)所有指令的所有指令的集合集合称为计算机的称为计算机的指令系统指令系统。 (2)(2)不同的计算机指令系统不同。不同的计算机指令系统不同。 1.4.1 计算机系统的组成 硬件系统（设备）硬件系统（设备） 软件系统（程序、文档）软件系统（程序、文档） 计算机系统计算机系统 组成图 n硬件 n系统软件 n应用软件 层次图 1.4 计算机硬件系统的组成 (1) 计算机系统 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： (2) 微机硬件的基本组成 微 处 理 器 CPU 主存储 器 外存接口 输入输出接口其他I/O口 各种外 设 键盘、 显示器 等 软、硬 盘驱动 器 AB DB CB 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 1.4.2 CPU 插卡式Slot 针脚式Socket 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。 2.CPU可分为： 3.主流产品： nIntel公司的Pentium(奔腾）系列和 AMD公司的Athlon(速龙）系列 nP4 CPU:奔腾、赛扬、迅驰 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，MH 指 每秒执行百万条指令。目前流行的CPU的主频均已达GH 数量级 高速缓存（cache)（128KB2MB) 4. 主要性能指标： 高速CPU低速内存 高速高速CPUCPU和低速内存的速度不匹配，如何解决？和低速内存的速度不匹配，如何解决？ 高速缓存 1.4.3 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。 n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 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。 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。 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 存 储 器 主存储器 内 存 光盘存储器、优盘 外存储器 （辅助存储 器） 磁盘存储器：软磁盘、硬磁盘 1、内存 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，10241024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。 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)。 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kB，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。 外存储器之一：硬盘存储器 存存 储储 原原 理理 ： 电电 磁磁 原原 理理 2、外存 外存储器之二:软盘存储器 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。 读写窗口挡板塑料壳 轴盘连接孔 盘片 写保护孔 3.5英寸软盘示意图 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 。 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4.3GB17GB。 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。 外存储器之四、五：优盘与移动硬盘 优盘（又名闪存盘） 移动硬盘 特点：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：防潮、耐高低温、抗震、防电磁波、 容量大、携带方便等 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： CPU 外存内存 交换数据交换数据 不能直接交换 n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500600MB，有可擦写光盘。 cachecache RAMRAM 外存：硬外存：硬、光、光、U U、软、软 n速度 n容量 慢 快 大 小 各种存储器特点比较 cpucpu 1.4.5 总线与接口 总线 扩展槽 I/O接口 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： 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）。 1. 1. 总线总线 3939 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）。 控制总线（CB）：双向传送控制器的各种控 制信息。 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。 2. I/O2. I/O接口接口 1.4.6 输入输出设备 显示器 打印机 绘图仪 键盘 鼠标 扫描仪 输入设备 输出设备 1. 1. 键盘键盘 键盘(101键)由4个部分组成（主键盘区、功 能键区、编辑键区、小键盘区）。 无线光电鼠标器 2. 2. 鼠标器鼠标器 主要用于视窗界面的操作环境中，通过在桌面上移 动鼠标器带动光标移动来实现各种需要的操作。 鼠标器通过串行通讯接口与主机相连，有机械式和 光电式两种。 3. 3. 显示器显示器 如同一台电视机，能及时显示计算机的 提示信息和程序的运行结果，是向用户提供 信息的重要设备。主要由显示监视器和显示 适配器（显卡）两部分组成： （VGAVGA是一种显示标准）是一种显示标准） (1) 显示器的分类（按器件分）： 有阴极射线管显示器(CRT)(模拟显示方式，显示效果好 ）、液晶（LCD)（数字显示方式，显示效果稍差）显 示器。 (2) 显示器的主要技术参数 a. 屏幕尺寸：主要有14英寸、15英寸、17英寸、20英寸 等规格。 b. 点距：屏幕上荧光点间的距离。越小越好，现有的规 格0.20,0.25,0.26,0.28,0.31,0.39(毫米)等。 c. 显示分辨率(最主要参数）：通常写成(水平点数)( 垂直点数)的形式，点数越多越好，目前1024 768 较普及。 d. 刷新频率：每分钟屏幕画面更新的次数，频率越高越 好， 一般是75Hz200Hz。 4 4打印机打印机 打印机的主要技术指标： 打印速度：CPS（字符/秒）表示； 打印分辨率：DPI（点/英寸）表示； 最大打印尺寸：A4或A3。 可以对数据进行永久性保存，有击打式（针式打印机） 和非击打式（激光打印机和喷墨打印机）等。 1.4.7 1.4.7 微型计算机的主要技术指标微型计算机的主要技术指标 字长：计算机一次可并行处理的二进制数码的位数 （分32位、64位等几种字长） 主（内）存贮器的容量：128MB/256MB/512MB/1GB等 运算速度（或时钟频率）MIPS（每秒百万条指令） 主频，即主时钟频率。 80486：33MHZ66MHZ之间 Pentium 4：2.4GHZ 频率越高，速度越快。 外部设备配置 n性能指标 1.5 计算机软件系统的组成 一种用来管理计算机系统软硬件资源、提高计算机工 作效率的系统软件。 5大功能： 1.进程与处理器(CPU)管理 2.作业管理 3.存储管理 4.设备管理 5.文件管理 单用户操作系统：DOS 多用户多任务： windows XP/2000/98 网络操作系统：Unix, NetWare, Windows NT, Linux 1.5.1 1.5.1 系统软件系统软件 系统软件主要有：操作系统、语言处理程序 （如VB、C、VFP等）、工具软件等 1 1. .操作系统操作系统(OS, Operating System)(OS, Operating System) 机器语言 以二进制的指令码编程，最早的一种编程工具。 特点：机器容易接受、执行程序效率高，但编程复杂，极 易出错，可移值性差，现在已不采用。 汇编语言 二进制指令的简单符号化。如加法指令用ADD表示等 。 特点：比机器语言编程进了一大步，且机器也易于接受 ，执行效率较高，但编程仍然复杂，较易出错，目前主要 用于计算机控制方面的编程。 （Z80、Intel8088、 Intel80486汇编语言等） 2 2. . 程序设计语言和语言处理程序程序设计语言和语言处理程序 （1）程序设计语言 编写程序的工具，经历了3个阶段： 源程序：由高级语言或汇编语言编写的程序。 目标程序：由源程序翻译成的机器语言程序。 可执行程序：由机器语言组成的程序。 高级语言 一种接近人类语言的计算机程序设计语言。 特点：编程容易，程序设计能力较强，可移植性好，是 目前广泛采用的一种编程语言，如BASIC、FORTRAN、C 、FoxPro、VB、VC、VF、Java语言等。 编写的程序分为3类：源程序、目标程序、可执行程序 包括汇编程序、编译程序、解释程序： 汇编程序：将汇编语言源程序翻译成目标语言程序。 编译程序：将源程序一次性翻译成目标语言程序。如 Fortran、Pascal、C。 解释程序：对源程序逐条解释，解释一条，执行一条， 直至执行完整个程序。无目标程序生成。如Basic. 将高级语言编写的源程序翻译成 机器程序有两种方式：编译和解释 （2）语言处理程序 应用软件是针对某一具体应用目的而编制的软件。 如：财 务软件、工资管理软件、文字处理软件、CAD软件以及各种 游戏软件等。分专用和通用型。 特点：运行于操作系统之上，通过一些编程工具开发实现。 分类：办公自动化软件、多媒体应用、辅助设计、企业应用 、网络应用、安全防护、系统工具、娱乐休闲等。 .2 应用软件应用软件 进位计数制及其转换 数据在计算机中的表示 计算机的运算 1.6 数据在计算机中的表示与存储 1.6.1 进位计数制及其转换 进位计数制 不同数制间的转换 进位计数制 十进制R R=10，可使用0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 二进制R R=2 ，可使用0,1 八进制R R=8 ，可使用0,1,2,3,4,5,6,7 十六进制R R=16 ，可使用0,9,A,B,C,D,E,F “逢R R进一一，借一一当R R” 基数的概念 数码 ：表示数的符号 基 ：数码的个数 权 ：每一位所具有的值 数制十进进制二进进制八进进制十六进进制 数码码09010709ABCDEF 基102816 权权10，10，10， 2，2，2， 8，8，8， 16，16，16 ， 特点逢十进进一逢二进进一逢八进进一逢十六进进一 十进进制4956 = 4*10+9*10+5*10+6*10 = (4956)10 二进进制1011 = 1*2+0*2+1*2+1*2 = (11)10 八进进制4275 = 4*8+2*8+7*8+5*8 = (2232)10 十六进进制81AE = 8*16+1*16+10*16+14*16 = (33184)10 位权值的概念位权值的概念 每个位置上的数据所表示的数值等于该数字符号乘 以该位置上的位权值。 例：666.66 = 610261016100610-1610-2 例：(101101.11) 2 = 125124123122021 12012-112-2 = 32 + 0 + 8 + 4 + 0 +1 + 0.5 + 0.25 = (45.75)10 数制相互转换 不同数制之间的转换 二、八、十六进制转换为十进制 对任意一个二、八、十六进制数，均可按 照前述R进制数的展开和式方便地转成相应 的十进制数 例如：（ 1101.01)2=1X23+1X22+0X21+1X20+0X2-1+1X2-2 十进制数换为R进制数 (1)十进制整数转换为R进制 规则：采用除以R取余数，直到商为零时结束 。所得余数序列，先余为低位，后余为高 位。 (2)十进制小数转换为R进制 规则：采用乘以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。 1101例1：(13)10 = ( )2 13 6 3 1 0 2 2 2 2 余数 1 0 1 1 二进制数 低位 二进制数 高位 (0.6875)10 = ( )2 0. 6 8 7 5 2 3 7 5 0 1. 2 7 5 0 2 0. 5 01. 2 0 1. 整数 1 0 1 1 二进制数 高位 二进制数 低位 例2： n 1000 8 n 1001 9 n 1010 A n 1011 B n 1100 C n 1101 D n 1110 E n 1111 F n 0000 0 n 0001 1 n 0010 2 n 0011 3 n 0100 4 n 0101 5 n 0110 6 n 0111 7 二进制与八进制、十六进制之间的相互转 换 (1) 二进制数转换成八进制数：以小数点为分 界点，左右三位一节，不足三位以零补足三位 。 例: (101101.01) 2=(101,101.010)=(55.2)8 (2)八进制数转换成二进制数：将每位八进制 数码以三位二进制数表示。 例: (76.42) 8=(111110.100010)2=(111110.10001)2 二进制与八进制、十六进制之间的相互转换 (3)二进制数转换成十六进制数：以小数点为分界 点，左右每四位一节，不足四位以零补足四位。 (1111011011.100101011)2 = (0011,1101,1011.1001,0101,1000)2 = (3DB.958)16 (4)十六进制数转换成二进制数：将每位十六进制 数码以四位二进制数表示。 例: (A3B.C) 16 = (101000111011.1100)2 = (101000111011.11)2 数值数据的表示 1. 计算机中数的有关概念 数的长度 1字节（byte)=8比特（bit） 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”为计量单位，所以数据长度也常以 字节为单位计算。 字符数据的表示 （1）西文字符的ASCII编码 ASCII码（American Standard Code for Information Interchange，美国 标准信息