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第1章计算机系统基础知识 1 1计算机概述 发展与应用 1 2计算机系统组成与工作原理1 3计算机中信息表示1 4微型机的组成1 5计算机病毒与计算机安全 计算机的诞生1946年在宾夕法尼亚大学诞生 名为ENIAC ElectronicNumericalIntegratorAndCalculator电子数字积分计算机 计算机的发展依据计算机所用的物理器件的不同及处理方式的不同 划分为五代 1 1 1计算机的发展 莫契利 左 和埃克特 右 每秒能进行5000次加减运算 由18800只电子管 1500个继电器 7万只电阻 1万只电容组成 重量为30吨 占地170平方米 耗电150千瓦 时 巨型机大型机小型机工作站微型机 1 1 2计算机的分类 1 1 3 4 计算机的应用领域与应用类型 应用领域商业企业医疗保健教育政府 计算机的应用类型科学计算数据处理人工智能自动控制计算机辅助类 教学 设计 制造 管理 计算机集成制造系统 课外学习资料 在http 202 117 179 110的 共享资源 中 计算机历史大事记 doc 计算机按所物理器年不同可以分为几个阶段及各阶段的主要特点 微型机的四个时代各有什么特点 二进制 是由谁在哪一年提出的 历史上第一个程序员是谁 为数字计算机的开关电路设计提供了重要的数学方法和理论基础的科学家是谁 人工智能之父 控制论之父 被世界公认的第一台计算机名及主要的两位研制者信息论的奠基人是 电子计算机之父 晶体管之父 了解摩尔定律相关知识 温彻斯特 Winchester 技术于哪一年提出 主要用于计算机哪个部件 intel AMD公司的创始人 Unix操作系统的编制者 intel4004是哪一年推出的 C语言的作者及公布时间 了解 牛郎星 的相关情况 第一位计算机病毒程序编制者 1 1计算机概述 发展与应用 1 2计算机系统组成与工作原理1 3计算机中信息表示1 4微型机的组成1 5计算机病毒与计算机安全 计算机系统的组成 软件系统 硬件系统 运算器 控制器 CPU 存储器 随机存储器 RAM 只读存储器 ROM 外存 输入设备 输出设备 外设 主机 操作系统 语言处理程序 系统软件 服务程序 通用应用软件 应用软件 专用应用软件 内存 计算机系统的组成 计算机硬件组成 输入设备 存储器 运算器 控制器 输出设备 1 2 1计算机硬件的基本组成 存储器 1 2 1计算机硬件的基本组成 存储器 输入设备 输出设备 外存储器 内存储器 运算器 控制器 与存储器有关的术语 位 Bit 二进制中的 0 或 1 就是一位 字节 Byte 8个二进制位为一个字节 简称 B 用于衡量存储器的大小 还有KB MB GB等 1B 8Bits1KB 1024B 210B1MB 1024KB 220B1GB 1024MB 230B1TB 1024GB 240B1PB 1024TB 250B地址内存被分成一个一个字节 每个字节都由一个惟一的地址来标识 如同旅馆中每个房间必须有惟一的房间号 1 2 1计算机硬件的基本组成 CPU 输入设备 输出设备 外存储器 内存储器 运算器 控制器 计算机的主要性能指标 字长CPU一次处理的二进制数据的位数 所以有8位 16位 32位及64位机等说法 运行速度每秒钟执行的指令数 一般用MIPS 百万次 秒 来表示 时针频率指CPU在单位时间发出的脉冲数 以MHz为单位 CPU 中央处理单元 1 2 1计算机硬件的基本组成 输入设备 输入设备 输出设备 外存储器 内存储器 运算器 控制器 输入设备 键盘 鼠标 扫描仪 光笔 数字化仪 麦克风等 1 2 1计算机硬件的基本组成 输出设备 输入设备 输出设备 外存储器 内存储器 运算器 控制器 输出设备 显示器 打印机 绘图仪 音响等 冯 诺依曼思想 计算机由五部分组成采用 程序存储 程序控制 方案程序存储 就是将程序以二进制形式存入计算机系统的存储器中 程序控制 指在计算机启动后 自动取出并执行存于存储器中的程序 完成预定的操作 计算机中的指令和数据均采用二进制码表示和运算存储在存储器中的指令顺序执行控制器控制整个计算机部件协调一致完成程序所描述的工作 1 2 2计算机的基本工作原理 指令和程序程序的执行过程计算机的启动过程 计算机完成某个基本操作的命令 一条指令控制计算机完成一种操作 不同的计算机指令系统也不同 1 2 2计算机的基本工作原理 指令和程序程序的执行过程计算机的启动过程 控制计算机工作的指令的集合 1 2 2计算机的基本工作原理 指令和程序程序的执行过程计算机的启动过程 先将程序载入计算机内存中 然后再按照顺序从内存中逐条取出指令送入控制器时行译码分析 并由控制器要据指令的功能向有关部件发出控制信号 控制它们执行规定的操作 1 2 2计算机的基本工作原理 指令和程序程序的执行过程计算机的启动过程 1 2 3计算机的软件系统 软件系统指为计算机运行工作服务的全部技术 有关文档和各种程序 即计算机软件应由程序 数据和文档所组成 分系统软件和应用软件两大部分 一 系统软件 系统软件由一组控制计算机系统并管理其资源的程序组成 为应用程序提供控制 访问硬件的手段 包括操作系统 语言处理程序 服务程序等 系统软件 操作系统 操作系统是管理和控制计算机系统软件 硬件和系统资源的大型程序 是用户和计算机之间的接口 计算机如果在没有安装任何软件之前 则被称为 裸机 裸机是无法工作的 操作系统是直接运行在 裸机 上的最基本的系统软件 是系统软件的核心 系统软件 语言处理程序 1 计算机语言是人与计算机之间交流信息的工具 人们将自已的意图编制成程序 交给计算机执行 计算机语言是人们根据实际需要而设计的 随着计算机的软硬件的不断发展 计算机语言也经历了不同的发展阶段 即 机器语言 汇编语言和高级语言 课本17页 19页 系统软件 语言处理程序 2 机器语言 由全部的机器指令构成的二进制代码语言 汇编语言 使用助记符来表示指令 与机器指令相对应 用汇编语言编写的程序必须将其翻译成机器语言程序才能被计算机所理解并执行 高级语言 是同自然语言和数学语言比较接近的计算机程序设计语言 用高级语言编写的程序必须将其翻译成机器语言程序才能被计算机所理解并执行 翻译过程有编译和解释两种方式 系统软件 服务程序 服务程序能够提供一些常用的服务性功能 给用户开发应用软件和使用计算机提供方便 如 诊断程序 调试程序 编辑程序 连接程序及工具软件等 二 应用软件 为解决各类实际问题而设计的程序系统称为应用软件 分为通用软件与专用软件 应用软件 通用软件 为解决某一类问题而设计的软件 1 文字处理软件 用于文档的编辑和排版 2 电子表格 用于表格的制作和统计 3 专家系统 由一组规则组成 用于某一专业领域内知识特长的咨询 4 软件包 针对不同专业的需要所编制的大量应用软件 并将其标准化 模块化所形成的应用软件的组合 应用软件 专用软件 为解决某些特殊问题而组织人力开发的软件 1 1计算机概述 发展与应用 1 2计算机系统组成与工作原理1 3计算机中信息表示1 4微型机的组成1 5计算机病毒与计算机安全 1 3 1信息的存储方式 在计算机内部 不论是指令还是数据 数值 文字 图形图像 音频视频等 都以二进制形式存储 采有二制表示的原因 容易实现 硬件 运算简单可靠性高 1 3 2数制及数制转换 数制也称计数制 是指用一组固定的符号和统一的规则来表示数值的方法 按进位的方法进行计数 称为进位计数制 简称进制 在进位计数制中有数位 基数和位权三个要素 一 进位计数制 数位 是指数码在一个数中所处的位置基数 是指在某种进位计数制中 每个数位上所能使用的数码的个数 位权 是指在某种进位计数制中 每个数位上的单位数码所代表的数值的大小 1 3 2数制及数制转换 十进位计数制 一 十进位计数制 简称十进制 特点 1 有十个不同的数码符号0 9 2 每一个数码符号根据它在这个数中所处的位置 数位 按 逢十进一 来决定其实际数值 即各数位的位权是以10为底的幂次方 二进位计数制 二 二进位计数制 简称二进制 特点 1 有两个不同的数码符号0 1 2 每个数码符号根据它在这个数中的数位 按 逢二进一 来决定其实际数值 计算机中数的存储和运算都使用二进制数 十六进位计数制 三 十六进位计数制 简称十六进制 特点 1 有十六个不同的数码符号0 9 A F 2 每一个数码符号根据它在这个数中所处的位置 数位 按 逢十六进一 来决定其实际数值 即各数位的位权是以16为底的幂次方 八进位计数制 四 八进位计数制 简称八进制 特点 1 有八个不同的数码符号0 7 2 每一个数码符号根据它在这个数中所处的位置 数位 按 逢八进一 来决定其实际数值 即各数位的位权是以8为底的幂次方 各种进制数之间的关系 二 数值转换 1 十进制 N进制整数部分除N取余 小数部分乘N取整2 N进制 十进制按权展开再相加即可3 二 八 十六进制互换二八 每三位二进制码对应一位八进制码二十六 每四位二进制对应一位十六进制码 例 将475 8125化成二进制 111011011 1101 2 例 将475 8125化成八进制 733 64 8 例 将475 8125化成十六进制 1DB D 16 例 将1DB D转换成十进制 1DB D 1 16 2 D 16 1 B 16 0 D 16 1 256 13 16 11 13 16 475 8125 例 将111011011 1101转换成十进制 111011011 1101 1 2 8 1 2 7 1 2 6 0 2 5 1 2 4 1 2 3 0 2 2 1 2 1 1 2 0 1 2 1 1 2 2 0 2 3 1 2 4 256 128 64 0 16 8 0 2 1 0 5 0 25 0 0 0625 475 8125 二进制转八 十六进制 将111011011 1101转换成十六进制 111011011 1101 000 1 D B D 将111011011 1101转换成八进制 111011011 1101 00 7 3 3 6 4 从小数点开始向左向右每四位一组 不足四位用0补足四位 每四位对应一位十六进制数码 从小数点开始向左向右每三位一组 不足三位用0补足三位 每三位对应一位八进制数码 1 3 3英文字符的编码 ASCII码 由于计算机是以二进制形式存储 运算 识别与处理数据的 因此 字母等字符也必须按特定的规则变为二制编码才能进行入计算机处理 字符编码实际就是为每一个字符确定一个相对应的二制编码 实际上 由于字符与数值之间没有什么必然的联系 某一个字符究竟对应什么数 完全由人为规定 因此 为个交换信息 人们已经建立了一些字符的编码标准 ASCII AmericanStandardCodeforInformation美国信息交换标准代码 是最常用的一种字符编码方案 包括所有的键盘符号及各种控制字符 0000000 0 0011111 31 各种控制字符 见教材P10 0100000 32 空格0110000 48 0111001 57 0 9 1000001 65 1011010 90 A Z 1100001 97 1111010 122 a z 括号中的数字为字符在表格中的位置序号 在ASCII码中 规定一个字符用7位二进制编码 8位二进制 一个字节 存储 最高位为0 1 3 3英文字符的编码 ASCII码 1 3 4汉字编码 一 汉字国标码 GB2312 80 也称汉字交换码 将汉字分为两级 一级汉字3755个 以拼音为序 二级汉字3008个 以偏旁为序 放在一个94 94的表格中 每个汉字的行号和列号组成一个编码 叫区位码 如 中 在第54行48列 区位码为5448 为了与ASCII码兼容 在行号和列号上各加32 十进制 就构成了国标码 8680 将两个部分分别化为二进制即可得到汉字的14位二进制编码 1100111011010010101100001010111011000100111000111010001110100001 I l o v e y o u 1100111011010010101100001010111011000100111000111010001110100001 我 是 一 个 教 ASCII码用七位二进制表示 汉字用14位二进制表示 单独表示时没有任何问题 但如果中英文混在一起时会发生歧义 如何解决这个问题呢 1 3 4汉字编码 汉字机内码是汉字在计算机内部存储 处理的代码 计算机既要处理汉字 又要处理英文 因此计算机必须能区别汉字字符和英文字符 英文字符的机内码是最高为0的8位ASCII码 为了不与7位ASCII码发生冲突 把14位二进制的国标码分成两个部分 每个部分前面加1 其余位不变的编码作为汉字字符两个字节的机内码 二 汉字机内码 1 3 4汉字编码 以汉字 中 为例 区位码 5448 01101100110000国标码 8680 10101101010000 共14位 机内码 1101011011010000 共16位 1 3 4汉字编码 三 输入码 汉字输入码是为了将汉字通过键盘输入计算机而设计的代码 常用输入编码方案 1 数字码 区位码 电报码等 2 音码类 全拼 双拼 智能ABC 3 形码类 五笔字型 4 音形类 自然码 1 3 4汉字编码 四 字形码 汉字字形码是汉字字形的数字化信息 用于汉字的显示和打印 汉字字库 是汉字字形数字化后 以二进制文件形式存储在存储器中而形成的汉字字模库 汉字字模库亦称汉字字形库 简称汉字字库 1 3 4汉字编码 汉字地址码是指汉字库中存储汉字字形信息的逻辑地址 在汉字库中 字形信息都是按一定顺序 大多数按标准汉字交换码中汉字的排列顺序 连续存放在存储介质上的 所以汉字地址码也大多是连续有序的 而且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 五 地址码 1 3 4汉字编码 其它编码 UCS码 用4个字节表示各种符号 232Unicode码 用2个字节表示各种符号216BIG5码 目前台湾 香港等地区普遍使用的一种繁体汉字的编码标准 GBK码 1995年制订了GBK码 中文名叫 汉字内码扩展规范1 0版 向下兼容GB2312码 每个GBK码由2Bytes组成 共23940个字 1 1计算机概述 发展与应用