大学计算机基础第1章计算机基础知识.ppt

1,大学计算机基础,重庆科技学院电气与信息工程学院计算机系,主讲教师：陈维 2019年7月,课件制作人：陈维,第1章 计算机基础知识,1.1 计算机概述 1.2 微型计算机系统,课件制作人：陈维,本章重点内容,数据在计算机中的表示与存储 计算机系统组成 计算机的基本工作原理 微型计算机硬件系统组成 各种进制数间的转换,课件制作人：陈维,1.1 计算机概述,1.1.1 计算机的发展 1.1.2 计算机的分类及应用领域 1.1.3 数据在计算机中的表示及存储 1.1.4 计算机系统组成,课件制作人：陈维,1.1.1 计算机的发展,1946年，世界上第一台电子计算机诞生ENIAC,Electronic Numerical Integrator And Calculator,电子数字积分计算机,重达30吨 占地170m2 耗电150千瓦 18000个电子管 每秒5000次加减法,课件制作人：陈维,1.1.1 计算机的发展,计算机的发展史，大概可分为四个阶段,课件制作人：陈维,第五代计算机是把信息采集、存储、处理、通信同人工智能结合在一起的智能计算机系统。,1.1.1 计算机的发展,未来计算机第五代计算机,课件制作人：陈维,按运行速度及处理能力分： 桌面计算机 服务器 超级计算机 嵌入式计算机,1.1.2 计算机的分类及应用领域,分类方法不同，得出的计算机分类结果也不同。,按用途分：通用计算机和专用计算机,课件制作人：陈维,1.1.2 计算机的分类及应用领域,超级计算机示意图,超级计算机是指由数百数千甚至更多的处理器（机）组成的,计算速度和能力远超过普通PC机和服务器的计算机。,课件制作人：陈维,1.1.2 计算机的分类及应用领域,科学计算 数据处理 计算机辅助技术，如CAD 过程控制 人工智能（或智能模拟） 办公自动化 网络应用,计算机的应用领域,大家能对这些应用领域举例吗？,课件制作人：陈维,1.1.3 数据在计算机中的表示与存储,进制的概念,十进制 R=10，可使用0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 二进制 R=2 ，可使用0,1 八进制 R=8 ，可使用0,1,2,3,4,5,6,7 十六进制 R=16 ，可使用0,9,A,B,C,D,E,F,“逢R进一，借一当R”,(165.32)10 = 1102+6101+5100+310-1+210-2,课件制作人：陈维,1.1.3 数据在计算机中的表示与存储,计算机内部存储信息采用 二进制,基数R为2，使用基本符号0、1来计数， 遵循“逢二进一，借一当二”的计数规则。 二进制数可以按权展开为多项式。 例如： (10110.101)2 = 124 + 023 + 122 + 121 + 020 + 12-1 + 02-2+ 12-3,课件制作人：陈维,1.1.3 数据在计算机中的表示与存储,二进制的电路比较简单 二进制的运算比十进制数简单 二进制可靠性高,为什么计算机内部要使用“二进制”？,课件制作人：陈维,1.1.3 数据在计算机中的表示与存储,R 进制转化成十进制,R 进制转化成十进制：数码乘以各自的权的累加 例: 10101(B)=24+22+1=21(D) 101.11(B)=22+1+2-1+2-2=5.75(D) 101(O)=82+1=(65)10 71(O)=78+1=(57)10 101A(H)=163+16+10(4122)10,进制表示符号 B 二进制 O 八进制 D 十进制 H 十六进制,课件制作人：陈维,1.1.3 数据在计算机中的表示与存储,十进制转化成 R进制,整数部分：除以 R取余数，直到商为0，余数从右到左排列。 小数部分：乘以 R取整数，整数从左到右排列。,315D =100111011B,0.375D=0.011B,课件制作人：陈维,1.1.3 数据在计算机中的表示与存储,二进制、八进制、十六进制数间的相互转换,一位八进制数对应三位二进制数 一位十六进制数对应四位二进制数 二进制转化成八(十六)进制) 整数部分：从右向左按三(四)位进行分组 小数部分：从左向右按三(四)位进行分组 不足补零,课件制作人：陈维,1.1.3 数据在计算机中的表示与存储,1 101 101 110.110 101(B)= 1556.65(O) 1 5 5 6 6 5 11 0110 1111.1101 01(B)=36F.D4(H) 3 6 F D 4,二进制、八进制、十六进制数间的相互转换,课件制作人：陈维,1.1.3 数据在计算机中的表示与存储,计算机存储信息的单位,字节（Byte）：由八个二进制位组成， 计算机中表示存储空间的最基本容量单位,KB 字节 1KB = 1024 B MB（兆）字节 1MB = 1024 KB GB（吉） 字节 1GB = 1024 MB TB（太）字节 1TB = 1024 GB,字（word）: 计算机进行信息处理时一次 存取、加工和传送的数据。,课件制作人：陈维,1.1.3 数据在计算机中的表示与存储,ACSII码(American Standard Code for Information Interchange)(见ASCII表） 128个常用字符，用7位二进制编码，从0到127 控制字符：032，127；普通字符：94个。,西文字符编码ASCII码,课件制作人：陈维,例如：“a”字符的编码为01100001，对应的十进制数是97； 换行 0AH 10 回车 0DH 13 空格 20H 32 09 30H39H 4857 AZ 41H5AH 6590 az 61H7AH 97122,西文字符编码ASCII码,课件制作人：陈维,1.1.3 数据在计算机中的表示与存储,汉字编码,汉字输入码(外码） 区位码、拼音码、五笔字形码等 。 汉字国标码（每个汉字占两个字节的低7位） GB231280:信息交换用汉字编码字符集基本集 GBK:GB2312的扩展,主要扩展了繁体中文字,课件制作人：陈维,1.1.3 数据在计算机中的表示与存储,汉字编码,机内码：每个汉字占两个字节 汉字在设备或系统内部最基本的表达形式。 汉字 国标码 汉字内码 中 8680(01010110 01010000)B (11010110 11010000)B 华 5942(00111011 00101010)B (10111011 10101010)B 字形码:汉字点阵 其它编码 Unicode：每种字符占用空间相同（汉字和字符均占用2个字节）,课件制作人：陈维,1.1.4 计算机系统组成,课件制作人：陈维,1.1.4 计算机系统组成,计算机硬件包括主机和外设,课件制作人：陈维,1.1.4 计算机系统组成,硬件组成,运算器 控制器 存储器 输入设备 输出设备,课件制作人：陈维,1.1.4 计算机系统组成,处理器,课件制作人：陈维,1.1.4 计算机系统组成,存储器,存储器是计算机存储数据和程序的记忆单元集合， 每个记忆单元由8位二进制位组成，可读写其中的数据。,存储器,存储器通常分为内存储器和外存储器,存放大量信息 的外存储器,信息交流中心 内存储器,课件制作人：陈维,1.1.4 计算机系统组成,输入/输出设备,常用输入设备：键盘、鼠标、扫描仪、光笔、数字化仪等。 常用输出设备：显示器、打印机、绘图仪等。,课件制作人：陈维,1.1.4 计算机系统组成,系统软件 操作系统、语言处理系统、数据库系统等 应用软件 办公软件、杀毒软件、媒体播放、网络通信工具等,软件系统,课件制作人：陈维,1.2 微型计算机系统,1.2.1 计算机的基本工作原理及结构 1.2.2 微型计算机硬件系统组成,课件制作人：陈维,1.2.1 计算机基本工作原理及结构,世界上第一台电子数字计算机ENIAC诞生后，美籍匈牙利数学家冯诺依曼提出了新的设计思想，主要有三点： 计算机应该以二进制为运算基础 计算机应该采用“存储程序和程序控制”方式工作 计算机的结构应该由5个部分组成：运算器、控制器、存储器和输入设备、输出设备。,冯诺依曼的设计思想,冯诺依曼设计思想至今仍然是计算机内在的基本工作原理,课件制作人：陈维,1.2.1 计算机基本工作原理及结构,常用的几个基本概念, 指令：是一种采用二进制表示的、并让计算机执行的一种基本操作的编码。 指令通常由两部分组成：操作码 和 操作数。 程序：就是完成既定任务的一组指令序列，计算机按照程序规定的流程依次执行一条条的指令，最终完成程序所要实现的目标。 “存储程序和程序控制”工作原理：计算机利用存储器来存放所要执行的程序，中央处理器依次从存储器中取出程序的每一条指令，并加以分析和执行，直至完成全部指令任务为止。,课件制作人：陈维,计算机指令系统：是指所有指令的集合。一台计算机可以有许多指令，指令的作用也各不相同。,程序的自动执行,一条指令的执行过程大致如下：,常用的几个基本概念,1.2.1 计算机基本工作原理及结构,课件制作人：陈维,1.2.1 计算机基本工作原理及结构,计算机工作原理示意图,课件制作人：陈维,1.2.2 微型计算机硬件系统组成,常见微型计算机,平板电脑,家庭网络计算机,移动计算机,课件制作人：陈维,1.2.2 微型计算机硬件系统组成,CPU主要性能指标, CPU字长：内部各寄存器之间一次能够传递的数据位 位宽 与外部设备之间一次能够传递的数据位 x位CPU 通常用CPU字长和位宽来称呼CPU。例如，Pentium CPU字长是32位，位宽是64位，称为超32位CPU。 CPU外频：CPU总线频率 CPU主频：CPU内核电路的实际工作频率 生产工艺技术：通常用微米数字来描述,课件制作人：陈维,例如：Intel 酷睿i3 530 64位 2.93GHz =133MHz 22 L3=4M 双核 1.15V LGA-1156 32纳米,CPU主要性能指标,课件制作人：陈维,主板示意图,课件制作人：陈维,1.2.2 微型计算机硬件系统组成,内部存储器,随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM) 只读存储器(Read only Memory，简称ROM) 高速缓冲存储器Cache 是介于CPU和内存之间的一种可高速存取信息的芯片，用于解决它们之间的速度冲突问题。,课件制作人：陈维,1.2.2 微型计算机硬件系统组成,硬盘,硬盘的磁道、扇区、柱面,课件制作人：陈维,1.2.2 微型计算机硬件系统组成,固态硬盘（Solid State Disk或Solid State Drive），也称作电子硬盘或者固态电子盘，是由控制单元和固态存储单元（DRAM或FLASH芯片）组成的硬盘。由于固态硬盘没有普通硬盘的旋转介质，因而抗震性极佳。,固态硬盘,课件制作人：陈维,显卡全称显示接口卡（Video card，Graphics card），又称为显示适配器（Video adapter）。 显卡的用途是将计算机系统所需要的显示信息进行转换驱动，并向显示器提供行扫描