《大学计算机基础》第1章-计算机基础知识.ppt

大学计算机基础大学计算机基础 北京航空航天大学北京航空航天大学 教学课件教学课件 1 第1章 计算机基础知识 第2章 微机用户界面及其应用 第3章 常用Office办公软件 第4章 计算机网络基础 第5章 程序设计基础 第9章 网页设计与制作 第10章 常用工具软件 第11章 数学建模与MATLAB 第8章 数据库技术基础 第一层次 第二层次 第6章 信息安全与道德 内内 容容 提提 要要 第7章 多媒体技术基础 2 第第1 1章章 计算机基础知识计算机基础知识 1.31.3 计算机硬件的组成计算机硬件的组成 1.11.1 计算机的发展计算机的发展 1.21.2 数据在计算机中的表示数据在计算机中的表示 1.41.4 微型计算机的组成微型计算机的组成 1.51.5 软件系统软件系统 3 本章重点 n进位计数制及数制之间的转换； n原码、反码、补码的概念； n定点数、浮点数的表示方法； n字符编码； n计算机硬件组成及工作原理； n计算机软件系统。 4 1.1 计算机的发展 u1.1.1 电子计算机的产生和发展 u1.1.2 计算机发展的几个阶段 u1.1.3 中国计算机产业的发展大事记 u1.1.4 计算机的特点和用途 u1.1.5 计算机的类型 u1.1.6 计算机的新技术 u1.1.7 未来计算机的发展趋势 u1.1.8 信息技术的发展 5 1.1.1 电子计算机的产生和发展 1642 Blaise Pascal 加法器加法器 Charles BabbageCharles Babbage 1822 差分机 1833 分析机MARK IMARK IENIACENIAC 电子计算机时代 人类追求的计算工具 6 ENIAC 第一台电子计算机 5000次加法 /秒 体重30吨 占地170M2 18800只电 子管 1500个继电 器 耗电 150KW 耗资40万美 元 7 冯诺依曼思想 n 程序和数据用二进制表示 n 程序存储的概念 n 计算机由五个基本部分组成 输入、存储、运算、控制和输 出 8 电子恐龙的缩骨法晶体管 ENIACENIAC 划时代的实验装置 晶体管实质上是按显微比例的真空管建造的 电子管的缺点： 体积大； 耗能高、散热量大。 晶体管的优点： 体积小； 耗能低； 性能稳定。 9 采用中、小 规模集成电 路代替了独 立元件晶体 管。 第三代计算机 10 晶 体 管 数 目 4004奔腾4 750,000,000 2,300 将电脑浓缩在一颗芯片上 0.18微米芯片 10微米芯片 11 晶 体 管 数 单 位 时 间 执 行 的 指 令 数 百万条/每秒 计算机的CPU性能 每18个月，集成度将翻一番，速度 将提高一倍，而其价格将降低一半。 计算机第一定律摩尔定律 12 1.1.2 计算机发展的几个阶段 n根据计算机所采用的物理器件，将计算机的发展 分为四个阶段 第一代 (19461958) 电子管 5千几万（次/秒） 第二代 (19581964) 晶体管 几万几十万 （次/秒） 第三代 (19641970) 中、小集成电路 几十万几百万 （次/秒） 第四代 (1971至今) 大规模集成电路 上千万万亿 （次/秒） 13 1.1.3 中国计算机产业的发展大事记 n从1956年开始，我国完成了第一台电子计算机运算器和控 制器的设计工作，同时编写了中国第一本电子计算机原理 讲义。 n 1973年，我国第一台百万次集成电子计算机研制成功。 n 1977年，我国第一台微型计算机研制成功。 n 1983年，“银河”一号巨型机研制成功，运算速度达1亿次 秒。 n 1993年，我国第一台10亿次巨型“银河”型通过鉴定。 n 1995年，曙光1000大型机通过鉴定，峰值可达25亿次 秒。 n 2005年，联想完成并购IBM PC，一跃成为全球第三大 PC制造商。 14 1.1.4 计算机的特点和用途 n计算机的特点 高速、精确的运算能力 准确的逻辑判断能力 强大的存储能力 自动功能 网络与通信功能 15 计算机在信息社会中的应用 计算机的应用十分广泛 工商：电子商务、AD/CAM 教育：多媒体教育、远程教育 医药：CAT、MRI、远程医疗 家庭：家庭信息化 政府：电子政府 娱乐：虚拟现实、影视特技 科研：数据采集、计算分析 16 计算机的主要应用领域 1.科学计算 3.实时控制 2.数据处理 其它领域： 电子商务 CAD/CAM/CIMS 多媒体技术 人工智能 网络与通信 17 1.1.5 计算机的类型 专用计算机 通用计算机 按用途及使用范围分类 巨型机 微型计算机 按速度等指标分类 工作站 服务器 大型通用机 18 1.1.6 计算机的新技术 充分利用成千上万个网络中 的闲置计算机共同参与计算。 将计算机作为信息处理 的部件， 嵌入到应用系统中的一种技 术。 中间件是介于应用软件和操 作系统之间的系统软件。 嵌入式技术 网格计算 中间件技术 19 高性能计算机的竞争 2002年，日本NEC公司开发成功“地球模拟器” 高性能计算机，每秒运算速度为35.86万亿次，曾长 时间保持世界计算机运算速度的最快纪录。 为了应对日本的“地球模拟器” ， 美国国防部 先进研究计划局（DARPA）专门拨出了1.5亿美元 进行高性能计算机的研究。 今年6月28日在德国德累斯顿市举行的国际超 级计算机大会上，IBM 蓝色基因/L超级计算机获得 排名第一。蓝色基因/L的运算速度达每秒钟280.6 万亿次浮点运算，其它没有一款计算机的运算速度 超过100万亿次浮点运算。 20 蓝色基因商业版服务器 八台蓝色基因服务器 21 装配中的蓝色基因 22 1.1.7 未来计算机的发展趋势 n发展趋势 巨型 化 微型 化 网络 化 智能 化 n 未来新的一代 模糊计算机 生物计算机 光子计算机 超导计算机 量子计算机 23 1.1.8 信息技术的发展 n数据与信息 数据是信息的载体。 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。 数据与信息的区别 应用在信息加工和处理中的科学、技术与工 程的训练方法和管理技巧；上述方面的技巧 和应用；计算机及其与人、机的相互作用； 与之相应的社会、经济和文化等诸种事物。 n信息技术 联合国教科文组织对信息技术的定义 24 现代信息技术的内容和特点 n现代信息技术的内容 信息基础技术 新材料、新能源、新器件的开发和制造技术 信息系统技术 感测技术、通信技术、计算机与智能技术和 控制技术 信息应用技术 工厂的自动化、办公自动化、家庭自动化、 人工智能和互联通信技术 n现代信息技术的特点 数字化 多媒体化 高速度、网络化、宽频带 智能化 25 1.2 数据在计算机中的表示 u1.2.1 计算机采用二进制编码 u1.2.2 进位计数制 u1.2.3 R进制转换为十进制 u1.2.4 十进制转换为R进制 u1.2.5 八进制转换为十六进制 u1.2.6 计算机中的信息单位 u1.2.7 数值 u1.2.8 字符 重点重点 26 基本概念 信息：数值、文字、语音、图形和图像。 信息必须数字化编码，才能传送、存储和处理。 27 1.2.1 计算机采用二进制编码 二进制的优点 物理上容易实现，信息的存储更加容易， 可靠性强，运算简单，通用性强 ENIAC采用十进制 冯诺依曼研制IAS时， 提出了二进制的表示方法 28 1.2.2 进位计数制 进位计数制 进位制中的三个要素: 数码：数制中固定的基本符号 基数：某种进位制所包含的的数字符号（或 数码）的个数。N进制的基数是N。 位权：在某种进位制中，各数码的位权是以 该进位制的基数为底的幂次方。 例：十进制数9788的基数、各数码的位权分别是多少？ 29 常用的进位制类型 不同进制数的表示方法 在该数的后面加上字母B（二进制）、O（八进制）、 D（十进制）、H（十六进制）来表示。 例：（10100101）B 表示二进制数。 数制类型基数数 码权形式表示 二进制20，1 21 B 八进制80，1，2，3，4，5，6，7 81O 十进制100，1，2，3，4，5，6，7，8，9101D 十六进制16 0，1，2，3，4，5，6，7，8，9， A，B，C，D，E，F 161H 30 几种不同的进制数的基本符号 31 不同进制间的转换 n转换基本原则： 对整数部分和小数部分分别进行转换 R进制十进制 R进制十进制 八进制十六进制 32 R进制向十进制的转换 R进制十进制 方法 把各个R进制数按权展开求和 弄清进位制中三要素: 数码、基数、位权 33 十进制表示形式 任意一个十进制数D，可表示成如下形式： (D)10 = Dn-110n-1 + Dn-210n-2 + + D1101 + D0100 + D-110-1 + D-210-2 + + D-m+110-m+1 +D-m10-m 式中Di是数码，其取值范围为09；i为数码的编号（整数位 取n-10，小数位取-1-m)；10为基数。 例：(123.45)D=110 + 210 + 3100 + 410- + 510- =(123.45)D 34 二进制表示形式 任意一个二进制数B，可表示成如下形式： (B)2 = Bn-12n-1 + Bn-22n-2 + + B121 +B020 + B-12-1 + B-22-2 + + B-m+12-m+1 +B-m2-m 式中Bi是数码，其取值范围为01；i为数码的编号（整数 位取n-10，小数位取-1-m)；2为基数。 例：(110.01)B = 12 + 12 + 020 + 02- + 12- = (6.25)D 35 八进制表示形式 任意一个八进制数Q，可表示成如下形式： (Q)8 = Qn-18n-1 + Qn-28n-2 + + Q181 +Q080 + Q-18-1 +Q-28-2 + + Q-m+18-m+1 +Q-m8-m 式中Qi是数码，其取值范围为07；i为数码的编号（整数位 取n-10，小数位取-1-m)；8为基数。 例：八进制(123.45)O =18 + 28 + 380 + 48- + 58- = (83.578125)D 36 十六进制表示形式 任意一个十六进制数H，可表示成如下形式： (H)16 = Hn-116n-1 + Hn-216n-2 + + H1161+ H0160 + H-116-1 + H-216-2 + + H-m+116-m+1 + H-m16-m 式中Hi是数码，其取值范围为0F； i为数码的编号（整数位 取n-10，小数位取-1-m) ；16为基数。 例：十六进制(123.45)H =116 + 216 + 3160 + 416- + 516- = (291.26953125)D 37 1.2.3 R进制转换为十进制 方法 把各个R进制数按权展开求和 例 把下面的二进制数转换成十进制数 (1101.101)B = 123 + 122 + 021 + 120 + 12-1 + 02-2 + 12-3 = 8 + 4 + 0 + 1 + 0.5 + 0 + 0.125 = (13.625)D 38 1.2.3 R进制转换为十进制 例 把下面的八进制数转换成十进制数。 (456.124)O = 482 + 581 + 680 + 18-1 + 28-2 + 48-3 = 256 + 40 + 6 + 0.125 + 0.03125 + 0.0078125 = (302.1640625)D 例 把下面的十六进制数转换成十进制数。 （32CF.48)H = 3163 + 2162 + C161 + F160 + 416-1 + 816-2 = 12288 + 512 + 192 + 15 +0.25 + 0.03125 = (13007.28125)D 39 1.2.4 十进制转换为R进制 十进制R进制 方 法 （1）整数转换用“除基取余法”，直到商 为零；每次相除所得余数为对应的二进 制整数的各位数码。 （2）小数转换用“乘基取整法”，直到乘 积的小数部分为零，或达到所要求的位 数（当小数部分永不可能为零时）。 40 十进制转换为二进制 十进制二进制 方 法 （1）整数转换用“除2取余法”，直到商 为零；每次相除所得余数为对应的二 进制整数的各位数码。 （2）小数转换用“乘2取整法”，直到乘 积的小数部分为零，或达到所要求的 位数（当小数部分永不可能为零时） 。 41 十进制数 125.6875 转换成二进制数 310 15 1 7 1 3 1 1 1 01 二进制整数低位 二进制整数高位 2 余数125 162 结果 故整数部分(125)D =(1111101)B 2 2 2 2 2 2 商为零 42 小数部分的转换 取整 0.6875 1.3750 ) 2 1 二进制小数首位 二进制小数末位 0 0.3750 0.7500 ) 2 0.7500 1.5000 1 ) 2 0.5000 1.0000 1 ) 2 为零, 转换结束 0000 故小数部分（.6875)D =（.1011)B 结果 43 十进制转换为十六进制（例） 将十进制数（ 197.734375)D 转换成十六进制数 (197.734375)D=(C5.BC )H 结果结果 44 1.2.5 八进制转换为十六进制 二进制八进制 方 法 （1）二进制数转换成八进制数: 以小数点为 界，向左(小数点之前)或向右(小数点之后) 每3位二进制 数用相应的一位八进制数取代 （不足3位的二进制数先用0补足）。 （2）八进制数转换成二进制数: 以小数点为 界，向左或向右每一位八进制数用相应的3 位二进制数取代；如果不足3位，则用零补 足。 一位八进制数对应着3位二进制数 首先 45 二进制转换为八进制（例） 将二进制数1101101110.11011转换成八进制数 1 5 5 6 . 6 6 (001 101 101 110.110 110)B= ( ? )O 46 八进制转换为二进制（例） (135.23)O=(001 011 101. 010 011)B 1 3 5 . 2 3 (7123.56 )O =(111 001 010 011 . 101 110)B 7 1 2 3 . 5 6 将八进制数135.23和7123.56转换成二进制数 47 （1）二进制数转换成十六进制数: 以小数点为 界，向左(小数点之前)或向右(小数点之后)每4 位二进制数用相应的一位十六进制数取代（ 不足4位的二进制数先用0补足） 。 （2）十六进制数转换成二进制数: 以小数点为 界，向左或向右每一位十六进制数用相应的 4位二进制数取代；如果不足4位，则用零补 足。 一位十六进制数对应着4位二进制数 二进制与十六进制转换 二进制十六进制 方 法 48 二进制转换为十六进制（例） 将二进制数1101101110.11011转换成十六进制数 3 6 E . D 8 （0011 0110 1110.1101 1000）B=（ ?）H 49 十六进制转换为二进制（例） 将十六进制数6A.B1和2C1D.6转换成二进制数 (6A.B1)H=( 0110 1010 . 1011 0001)B 6 A . B 1 (2C1D.6 )H =(0010 1100 0001 1101 . 0110)B 2 C 1 D . 6 50 八进制与十六进制间的转换 n（2731.62）O =（010 111 011 001. 110 010）B 2 7 3 1 . 6 2 （0101 1101 1001. 1100 10）B=（5D9. C8）H n 借助于二进制 将八（十六）进制数转换成十六（八）进制 数 方法是：将1位转换为3（4）位二进制数 n（2D5C. 74）H =（0010 1101 0101 1100. 0111 0100）B 2 D 5 C . 7 4 （0 010 110 101 011 100. 011 101 00）B =（26534.35）O 51 1.2.6 计算机中的信息单位 位 度量数据的最小单位 字节 信息组织和存储的基本单位 1 Byte = 8 bit 1 KB = 1024 B 1 MB = 1024 KB 1 GB = 1024 MB 1 TB = 1024 GB 52 1.2.7 数值 用0或1表示正负号的数机器数 机器数对应的实际数值， 也称尾数。 真值数 例如： 真值数 （1001101） B 其机器数为11001101， 存放在计算机中。 53 问题的提出 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 1 0 01 0 0 0 1 0 0 1 + =-9错误的结果 为解决此类问题，提出了： 原码、反码和补码 符号位参加运算，-5+4 = ？ 54 原码表示 原码表示相当于： 1. 正数的符号位是0，负数的符号位是1。 2. 数值位就是这个数的绝对值的二进制表示。 原码表示法简单、易懂，与真值的转换方便。 缺点：加减法运算复杂。 55 原码表示（例） 以8位原码表示下列各数：(0.25)D、 (-0.8125)D、 (228)D、 (-12)D (0.25)D= (0.01)B = (-0.8125)D = (-0.1101)B = (228)D = (11100100)B = (-12)D = (-1100)B = 0 1 8位原码表示范围： -127=X=+127 1 0100000 1101 000 1100000 56 原码表示的说明 原码0的表示有两种： （以4位带符号定点整数为例） 正0：0000 负0：1000 n位带符号定点整数表示范围：-2 n-1+1=X=2 n-1-1 4位带符号定点整数的原码表示范围： 1111 0111，即 -77 也就是 -2 4-1+1=X=2 4-1-1 57 反码表示 反码表示相当于： 1. 正数的符号位是0，负数的符号位是1； 2. 正数的数值位同原码相同， 负数的数值位将原码的数值位各位取反。 58 反码表示（例） 以8位反码表示下列各数：(0.25)D、 (-0.8125)D、 (228)D、 (-12)D (0.25)D= (0.01)B = (-0.8125)D = (-0.1101)B = (228)D = (11100100)B = (-12)D = (-1100)B = (0 0100000)原 (1 1101000 )原 8位反码表示范围： -127=X=+127 (10001100 )原 (0 0100000)反 (1 0010111 )反 (11110011)反 59 反码表示的说明 反码0的表示有两种： （以4位带符号定点整数为例） 正0：0000 负0：1111 n位带符号定点整数表示范围：-2 n-1+1=X=2 n-1-1 4位带符号定点整数的反码表示范围： 1000 0111，即 -77 也就是 -2 4-1+1=X=2 4-1-1 60 补码表示 补码表示相当于： 1. 正数的符号位是0，负数的符号位是1； 2. 正数的数值位同原码相同，负数的数值 位将反码的数值位+1（末位）。 补码表示适于加减法运算。 61 补码表示（例） 以8位补码表示下列各数：(0.25)D (-0.8125)D (228)D (-12)D (0.25)D= (0.01)B = (-0.8125)D = (-0.1101)B = (228)D = (11100100)B = (-12)D = (-1100)B = 8位补码表示范围： -128=X=+127 (0 0100000)反 (1 0010111 )反 (11110011)反 (0 0100000)补 (1 0011000 )补 (11110100)补 62 补码表示的说明 补码0的表示只有一种： 以4位带符号定点整数为例 0000 n 位带符号定点整数表示范围：-2 n-1=X=2 n-1-1 4位带符号定点整数的补码表示范围： 1000 0111，即 -87 也就是 -2 4-1=X=2 4-1-1 63 用补码进行运算（例） 1 0 0 0 0 1 0 10 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 + = 1 1 1 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 -5 的补码 -1 的补码 利用补码，可方便地实现正负数的加法运算 符号位如同数值一样参加运算 允许产生最高位的进位（被丢失），使用较广泛。 -5+4 = ？ 4 的补码 原码 除符号位外末位减1再取反，则得到原 码 10000001 X 64 几种表示的比较 0 X X=01|X|+1 0=X+127： 01111111 0：00000000 127：10000001 （3）补码 X补= 128：10000000 0 X 1|X| 0=X X=0 +127： 01111111 +0：00000000 127：10000000 0：11111111 （2）反码 X反= 0=X 0 X 1|X| +127：01111111 +0：00000000 127：11111111 0：10000000 X原= （1） 原码 X=0 （+0）补 = （-0）补 = 00000000 65 小 结 符号位 数值位 原码 该数绝对值的二进制表示 反码 正数同原码，负数为原码的各位取反 补码 正数同原码，负数为反码末位1 原码、反码、补码优缺点 整数表示范围 0 的表示 1表负数 0表正数 66 定点数 定点小数： 定点整数： 定点数：在计算机中用固定长度表示，小数点固定在某一个位置。 67 浮点表示 阶符阶符 阶码阶码 数符数符尾尾 数数 X=(X=(11.0111.01) )B B =0.11012 =0.1101210 10 10 1101 阶和尾数均为原码 010 1101 阶为补码，尾数为原码 000 浮点表示法：小数点的位置是浮动的。一个浮点数分为阶码和尾数 两部分。 68 浮点表示（续） 阶符 阶码 数符尾 数 X1 =(- 0.00011) B = -0.11 2 -11 11 1100 阶和尾数均为原码 101 1100 阶为补码，尾数为原码 111 69 计算机中数的表示 正负号 和小数点 数 定点数 浮点数（阶码尾数） 定点小数（原码、反码、补码） 定点整数 不带符号 带符号（原码、反码、补码） 70 1.2.8 字符 ASCII (American Standard Code for Information Interchange，美国信息交换标准代码 ) 7位ASCII码用7位二进制数表示一个字符的编码 常用字符有128个，编码从0到127。 字符 十六进制表示 十进制表示 空格 20H 32 09 30H39H 4857 AZ 41H5AH 6590 az 61H7AH 97122 控制字符：34个， 032，127； 普通字符：94个。 例：“a”字符的编码为 1100001， 对应的十进制数是 97 71 ASCII 码 72 中文字符汉字编码 国标码（GB2312-80） 一级汉字：3755个，按汉语拼音排列 二级汉字：3008个，按偏旁部首排列 区位码 由94个区号和94个位号构成 每个汉字占两个字节 73 区位码转换为国标码 例 “中” 区位码：（5448）D （3630）H （0011 0110 0011 0000）B （5448）D +区位分别加32 =（8680）D （3630）H （2020）H =（5650）H （0011 0110 0011 0000）+（0010 0000 0010 0000）B =（0101 0110 0101 0000）B 区、位分别加32 国标码 “华”字的区位码是2710 ，那么国标码是什么？ 思考 ASCII表中的控制码 （32）D =（0010 0000）B 74 汉字的处理过程 汉字输入码 五笔字型法、郑码输入法等 形码类 其它语音、手写输入或扫描输入等 全拼、双拼、微软拼音、自然码和智能ABC等 音码类 75 国标码转换为机内码 国标码（GB2312-80）及其机内码 汉字在计算机内部进行存储、处理的代码 汉字内码 汉字内码：2个字节存储 机内码：每个字节最高位置“1” 目地：区分于ASCII码 方法：汉字的国标码 8080H “中”字的内码是： 国标码 （5650）H（8080）H（D6D0）H 0101 0110 0101 0000 +1000 0000 1000 0000 = 1101 0110 1101 0000 例 76 汉字字形码 用于汉字在显示屏或打印机输出。 通常有两种表示方式：点阵和矢量表示方式。 汉字字形码汉字字形点阵的代码 1616点阵显示汉字， 需要多少存储空间？ 计算 16168 = 32字节 77 汉字地址码 n汉字库中存储汉字字形信息的逻辑地址码 n输出设备输出汉字时，必须通过地址码 n字形信息是按一定顺序连续存放在存储介质 上，所以汉字地址码也大多是连续有序的， 与汉字内码间有着简单的对应关系，以简化 汉字内码到汉字地址码的转换。 78 1.3 计算机硬件的组成 u 1.3.1 运算器 u 1.3.2 控制器 u 1.3.3 存储器 u 1.3.4 输入输出设备 u 1.3.5 计算机的结构 重点重点 79 1.3.1 运算器 实现数据处理的 核心部件，相关 的性能指标包括 计算机的字长和 速度。 运算器 存储器 控制器 输入设备 输出设备 简单运算器的结构示意图 冯诺依曼机：计算机由输入、存储、运算、控制和输出5个部分组成。 80 1.3.2 控制器 控制计算机各部 件协调工作，并 使整个处理过程 有条不紊地进行 。 控制器结构简图 运算器 存储器 控制器 输入设备 输出设备 81 1.3.2 控制器 机器指令 操作 码 源操作数（或 地址） 目的操作数 地址 指令的执行过 程 是计算机硬件真正可以“执行”的命令。基本格式 : 从存储单元中读指令，并存放到指令寄存器IR中。 指令译码器分析该指令（称为译码）。 控制器根据译码结果，按顺序产生控制信号。 控制计算机完成相应的操作，实现数据处理和结果保存。 控制器和运算器两部分合称中央处理器，简称CPU。 CPU 82 计算1+2=? 运算器 控制器 输 入 设 备 输 出 设 备 程序和数据01 存储器 01 存储器 01 存储器 10 10 add 01 10 01 +10 =11 11 11 01 存储器 10 11 83 1.3.3 存储器 容量指一个存储器包含的 存储单元数。 1KB=1024B 1MB=1024KB 1GB=1024MB 1TB=1024GB 运算器 存储器 控制器 输入设备 输出设备 内存储器的结构简图 存储器是存储程 序和数据的部件 。存储器的主要 性能指标有两个 ：容量和速度。 84 1.3.4 输入/输出设备 输入/输出设备 是计算机与外部 世界进行信息交 换的中介，是人 与计算机联系的 桥梁。 输入/输出系统 输入/输出接口输入/输出设备 运算器 存储器 控制器 输入设备 输出设备 85 1.3.5 计算机的结构 计算机的结构 直接连接总线结构 IAS计算机的结构 基于总线结构的计算机的示意图 86 微型计算机 87 总线的类型 数据总线：一组用来在存储器、运算器、控制 器和I/O部件之间传输数据信号的公共通路。 地址总线：一组用来在存储器、运算器、控制 器和I/O部件之间传输地址信号的公共通路，地 址信号可能是存储器的地址，也可能是I/O接口 的地址。 控制总线：一组用来在存储器、运算器、控制 器和I/O部件之间传输控制信号的公共通路。 连接各个部件的公共通信线-总线 88 1.4 微型计算机的组成 u 1.4.1 微型计算机 u 1.4.2 输入设备 u 1.4.3 输出设备 89 简 介 90 微型计算机 发展方向 分 类 高速化、超小型化、 多媒体化、网络化、隐形化 按组成结构分类： 单片机、 单板机、多板机 按用途分类： 台式机、便携式PC机 91 1.4.1 微型计算机 硬件（Hardware） 计算机的实体部分（看得见摸得着的物理装置） ，可以实现计算机最基本的操作行为。 92 微型计算机的结构 CPU 内存条 软盘驱动器 光盘驱 动器 硬盘 显示卡 其他外部 设备 93 系统主板 内存条 芯片组 BIOS芯片 CPU插座 串行接口 AGP扩展槽 PCI扩展槽 电池 主板：AT结构和ATX结构 ATX新型主板结构规范： 优化板上元件布局 配合ATX电源，实现软关机 MODEM远程遥控开关机 需要配合专门的ATX机箱使用 PC99规范要求主板各接口必须采用有色识别标识，方便识别 94 CPU 运算器 CPUCPU 微处理器微处理器 控制器 运算器和数据线的位数反映了CPU的档次。 80386以下的CPU为16位，80386及以上的 CPU为32位的CPU。 CPU的功能是计算机主要技术指标之一，人 们习惯用CPU的档次来大体表示微机的规格。 95 存储器的性能比较 Cache存储器 ALU寄存器 主存储器（DRAM） 辅存（软盘、硬盘、光盘） 后援存储器（磁带库、光盘库） 内存储器 访问速度快 信息暂时性 相对价格高 外存储器 访问速度慢 信息永久性 相对价格低 存储器的层次结构 96 内存储器 随机存取存储器(RAM) DDRAM、RDRAM、 SDRAM II 只读存储器(ROM) 高速缓冲存储器Cache 存放程序和数据的重要部件 按功能分为三类 97 外存储器软盘 写保护窗口 读写窗口 软盘表面的信息 记录格式 软盘驱动器 98 外存储器硬盘 硬盘片 读写磁头 IDE接口，电缆的另一端 连接到主板的IDE接口上 电源接口 99 外存储器-硬盘（续） 柱面柱面 扇区扇区 磁道磁道 硬盘的总容量磁头数（H）柱面数（C）磁道 扇区数（S）每扇区字节数（B） 100 外存储器光盘 CD-ROM的记录方式 光盘驱动器 101 外存储器光盘（续） 光盘的类型 CD-ROM、CD-R 、CD-RW和DVD-ROM。 衡量光盘驱动器传输数据速率的指标倍速 一倍速率= 150KB/秒 DVD-ROM一倍速率= 1.3MB/秒 102 外存储器移动存储产品 n随着信息技术的不断发展，几十MB甚至几百MB的信息交 换很普遍。近几年来，更多小巧、轻便、价格低廉的移动存 储产品正在不断涌现和普及。 SD卡 Mini SD卡 移动硬盘 移动硬盘 3.5寸硬盘 USB2.0 数据传输率: 480MB秒 U盘 103 I/O 总线与扩展槽 I I/ /OO总线总线 扩展槽扩展槽 扩展槽的作用 接口电路 微处理器 外部设备 存储器 输入/输出 数据总线 控制总线 地址总线 104 输入/输出设备 输入设备 数字 、字 符、 图像 、声 音 二进制内存 处理结果 数字、字符、 图像、声音 输出设备 并行端口 串行端口 鼠标接口 键盘接口 105 输入设备101键盘 数字小键盘 状态指示灯 主键区 光标 方向键 功能键 106 输入设备 104键盘 “应用程序”键 Windows 徽标键 107 104 键盘快捷操作 108 输入设备鼠标 接口 按键 功能 109 其它输入设备 110 输出设备显示器 电源 开关 尺寸 14、15、17和21英寸或者更大 类型 CRT(Cathode Ray Tube，阴 极射线管)显示器 LCD(Liquid Crystal Display) 显示器 性能指标 分辨率越分辨率越？越好，点距越越好，点距越？越好。越好。 111 输出设备显示器的适配器 接收CPU的显示 数据，控制显示 器显示出来。 包含显示存储器 分辨率： 640 x 480 1024 x 768 1600 x1200 VGA接口 ，显示器数据电 缆连接到此接口 上 112 输出设备打印机 点阵式 喷墨 激光 113 1.5 软件系统 u 1.5.1 进程与线程 u 1.5.2 软件系统及其组成 u 1.5.3 计算机语言 u 1.5.4 应用软件 重点重点 114 什么是软件？ 指令 程序 基本操作 指令的序列 软件 程序、数据 、文档 软件系统: 为运行、管理和维护 计算机而编制的各种程序、数据 和文档的总称。 115 计算机系统层次结构 软件是硬件与用户之间的接口，用户 通过软件使用计算机的硬件。 116 1.5.1 进程与线程 作业：是程序被选中到运行结束并再次成为程序的 整个过程。 进程管理：“程序”成为“作业”进而成为“进程” ，按 照一定规则进行调度。 进程（Process）：程序的一次执行过程，是系统 进行调度和资源分配的一个独立单位。又称“任务”。 线程：被分解的不同进程。 117 1.5.2 软件系统及其组成 118 系统软件操作系统 操作系统的功能 进程与处理机管理 内存管