第一章 计算机基础知识.ppt

第一章 计算机基础知识 授课人 罗萱 第一章计算机基础知识 计算机的产生和发展进制转换计算机原理和组成计算机硬件系统计算机软件系统 一 计算机的产生和发展 ENIAC ENIAC 长30 48米 宽1米 占地面积约63平方米 30个操作台 约相当于10间普通房间的大小 重达30吨 耗电量150千瓦 造价48万美元 它包含了17 468真空管7 200水晶二极管 1 500中转 70 000电阻器 10 000电容器 1500继电器 6000多个开关 每秒执行5000次加法或400次乘法 是继电器计算机的1000倍 手工计算的20万倍 电子管 晶体管 集成电路 集成电路 integratedcircuit 是一种微型电子器件或部件 采用一定的工艺 把一个电路中所需的晶体管 二极管 电阻 电容和电感等元件及布线互连一起 制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上 然后封装在一个管壳内 成为具有所需电路功能的微型结构 超大规模集成电路 英文名称 Acircuitcontainingonehundredthousandtoonemillionelectronicunitsonachip 简称 vlsi电路 指几毫米见方的硅片上集成上万至百万晶体管 线宽在1微米以下的集成电路 iphone iPhone是结合照相手机 个人数码助理 媒体播放器以及无线通信设备的掌上设备 ipad iPad定位介于苹果的智能手机iPhone和笔记本电脑产品之间 通体只有四个按键 与iPhone布局一样 提供浏览互联网 收发电子邮件 观看电子书 播放音频或视频等功能 参数和价格 计算机的基本特点 运算速度快计算精度高记忆能力强逻辑判断能力强 1 2 1 数制 进制基数位权字母后缀 数制及数制间的转换 1 二进制数 八进制数和十六进制数转换成十进制 按权展开求和2 十进制转换成二进制数 八进制数和十六进制数 整数部分的转换 除R取余 法 结束条件 商为0 小数部分的转换 乘R取整 法 结束条件 小数为0或达到精度要求的位数为止 数制及数制间的转换 3 二进制数与八进制数 十六进制数的相互转换 二进制数转换成八进制的方法 三位二进制数对应一个八进制数 二进制数转换成十六进制数的方法 四位二进制数对应一个十六进制数 3 信息的存储单位 b 比特 位 bit 内存中最小的单位 二进制序列中的一个 0 或一个 1 即为 1bit B 字节 Byte 计算机中最常用 最基本的存储单位 1Byte 8bit KB 千字节 KiloByte 1KB 1024Byte MB 兆字节 MegaByte GB 吉字节 GigaByte TB T字节 TeraByte 1 2微型计算机中数的编码和字符的表示 1 2 1带符号数的表示方法1 2 2计算机中的编码 1 2 1带符号数的表示方法 由于计算机只能识别0和1组成的数或代码 所以有符号数的符号也只能用0和1来表示 一般用0表示正 用1表示负 由于数值部分的表示方法不同 有符号数可有三种表示方法 分别叫做原码 反码和补码 无符号数与带符号数 原码表示的有符号数 最高位为符号位 数值位部分就是该数的绝对值 例如 假设某机器为8位机 即一个数据用8位 二进制 来表示 则 23的原码为00010111 23的原码为10010111其中最高位是符号位 后7位是数值位 真值 机器数 机器数 真值 问题 无符号数与带符号数的区别 反码表示的有符号数 把最高位规定为符号位 数值部分对于正数是其绝对值 而对于负数则是其绝对值按位取反 即1变0 0变1 得到的 例如 23的反码为00010111 23的反码为11101000数字 0 有2个编码表示 0 反 00000000 0 反 11111111 补码表示的有符号数 正数的补码表示与原码 反码相同 负数的补码则是原码的数值位按位取反再在后末位加1形成 例如 23的补码为00010111 23的补码为11101001 例1 求 97的原码 反码和补码 解 97 原 11100001 97 反 10011110 97 补 10011111 例2 已知 X 补 11101110B 求X的原码和真值 解 X为一负数 原码为数值部分求反加1 X 原 10010010真值X 18 1 2 3计算机中的编码 1 字符的编码2 汉字的编码 1 字符的编码在计算机中除了数值之外 还有一类非常重要的数据 那就是字符 如英文的大小写字母 A B C a b c 数字符号 0 1 2 9 以及其他常用符号 如 等 在计算机中 这些符号都是用二进制编码的形式表示 目前 一般都是采用美国标准信息交换码 它使用七位二进制编码来表示一个符号 通常把它称为ASCII码 由于用七位码来表示一个符号 故该编码方案中共有128个符号 27 128 2 汉字的编码计算机要处理汉字信息 就必须首先解决汉字的表示问题 同英文字符一样 汉字的表示也只能采用二进制编码形式 目前使用比较普遍的是我国制定的汉字编码标准GB2312 80 该标准共包含一 二级汉字6763个 其他符号682个 每个符号都是用14位 两个7位 二进制数进行编码 通常叫做国标码 如 啊 的国标码为1110000 1100001 新的国标汉字库已包括两万多个汉字和字符 1 4微型计算机的系统组成 计算机的硬件系统计算机的软件系统 一个完整的计算机系统由 硬件 和 软件 两大系统组成 硬件是指计算机系统中物理装置的总称 例如 显示器 主机等 是构成计算机的实体 软件系统是运行 管理和维护计算机的各类程序和文档的总和 它可以提高计算机的工作效率 扩大计算机的功能 软件是计算机的灵魂 软件和硬件相辅相承 缺一不可 运算器 寄存器只读存储器 ROM 随机读写存储器 RAM 高速缓冲存储器 Cache 硬件系统 计算机系统 主机 外部设备 软件系统 系统软件 DOS Windows UNIX等 应用软件 Office Photoshop等 中央处理器 CPU 主 内 存储器 控制器 外存储器 硬盘 软盘 光盘 输入设备 键盘 鼠标 扫描仪 输出设备 显示器 打印机 绘图仪等 第三节 计算机硬件系统 按照冯 诺依曼计算机体系结构 计算机硬件包括输入设备 运算器 控制器 存储器 输出设备五个部分 一 控制器 控制器是计算机的指挥中心 从存储器中取出指令 分析指令 确定指令类型并对指令进行译码 负责向其他各部件发出控制信号 二 运算器 运算器是计算机核心部件 用来进行算术运算和逻辑运算的元件 注意 运算器和控制器集中在一个芯片上 形成中央处理器 CentralProcessingUnit CPU CPU CentralProcessUnit 中央处理器 是计算机的心脏 也称为微处理器 主要由运算器和控制器组成 CPU 目前最具代表性的产品是Intel出产的微处理器系列 从1985年起已经陆续推出了80386 80486 Pentium 奔腾 PentiumPro 高能奔腾 Pentium Celeron 赛扬 Pentium Pentium4 PentiumD CPU CPU的主要参数 主频 表征运算速度的主要参数 如 P 的800MHz P4的2 4GHz等 频率越高 运算速度越快 字长 在计算机中 作为一个整体参与运算 处理和传送的一串二进制数 称为一个 字 组成该字的二进制数的位数 称为 字长 字长越大 处理信息的速度越快 如32位微处理器 64位微处理器 存储器是计算机的记忆部件 负责存储程序和数据 主存储器 内存 辅助存储器 外存 随机存储器RAM只读存储器ROM高速缓冲存储器Cache 介于内存和CPU之间 ROM存放固定不变的程序 数据和系统软件 其中的信息只能读出不能写入 断电后信息不会丢失 RAM是一种读写存储器 其内容可以随时根据需要读出或写入 断电后信息丢失 存储器 内存 三 存储器 常见的几种内存条 辅助存储器 外存 辅助存储器的特点 存储容量大 是内存容量的数十倍或数百倍 最显著特点 断电后也可以长久保存信息 辅助存储器包括软盘存储器 硬盘存储器 光盘存储器 移动存储器等几大类 1 软盘存储器 3 5寸软盘外形 3 5寸软盘内部结构示意图 2 硬盘存储器 3 光盘光盘是利用激光进行读写信息的圆盘 光盘驱动器 4 移动存储器分为移动硬盘和闪存两类闪存也称为USB移动存储器 俗称U盘 优盘 可存入 删除 反复使用 体积小 容量大 U盘读写不需要驱动器 只需把U盘插入USB总线接口 U盘 常用的输入设备 键盘 鼠标 扫描仪等 四 输入设备 键盘 鼠标 扫描仪 常用的输出设备 显示器 打印机和绘图仪 五 输出设备 1 显示器阴极射线管显示器 CRT 液晶显示器 LCD CRT显示器 LCD显示器 2 打印机针式打印机喷墨打印机激光打印机 针式打印机 喷墨打印机 激光打印机 3 绘图仪 其它设备 显示卡 声卡和网卡 其它设备 显示卡 声卡 网卡 主板 Mainboard 是安装在微型计算机主机箱中的印刷电路板 这是连接CPU 内存储器 外存储器 各种适配卡 外部设备的中心枢纽 主板与总线 主板与总线 总线 Bus 任何一个微处理器都要与一定数量的部件和外设相连接 但如果将各部件和每一种外设都分别用一组线路与CPU直接连接 那么连线将会错综复杂 甚至难以实现 为了简化硬件电路设计 简化系统结构 常用一组线路配置以适当的接口电路与各部件和外设连接 这组共用的连接线路被称为总线 总线是各种信号线的集合 是计算机各部件之间传输数据 地址和控制信息的公共通道 采用总线结构便于各部件和设备的扩充 尤其是制定统一的总线标准更易于使不同设备之间实现互连 总线分类 数据总线 地址总线和控制总线 地址总线 AB 用来传送地址信息 数据总线 DB 用来传送数据信息 控制总线 CB 用来传送各种控制信号 计算机软件系统 2 3微型计算机软件系统 计算机软件 就是指支持计算机运行或解决某些特定问题而需要的程序 数据以及相关的文档 计算机软件系统 系统软件是指维持计算机系统正常运行和支持用户运行的应用软件的基础软件 包括操作系统 语言处理程序 程序设计语言 数据库管理系统等 应用软件则是指为解决某个或某类给定的问题而设计的软件 如文字处理软件 绘图软件 数值计算软件以及用户针对各种应用而自行开发的软件等 应用软件 1 文字处理软件专门用于各种文字处理的应用软件 提供了文字的输入 编辑 格式处理 页面布置 图形插入