《大学计算机基础教程》第1章.ppt

高等院校“十一五”规划教材,大学计算机基础教程,第一章计算机基础知识,本章主要内容,1了解计算机的发展及应用。2了解计算机中信息的表示与存储单位。3了解计算机系统组成与微机基本配置。,1.1计算机的发展与应用,1、计算机的产生世界上第一台电子计算机于1946年2月在美国的宾西法尼亚大学研制成功，取名ENIAC（埃尼阿克）,重达30吨启动电力140千瓦18800个电子管保存80个字节占地170平方米每秒可进行5000次运算,ENIAC,1.1.1计算机的产生和发展,2计算机的发展阶段,按主要采用的电子元器件来看：第一代电子管计算机第二代晶体管计算机第三代集成电路计算机第四代超大规模集成电路计算机,计算机发展简表,大规模、超大规模集成电路,微型计算机发展简表,3微型计算机的发展,4计算机的发展趋势,巨型化（或功能的巨型化）,微型化（或体积的微型化）,网络化（或资源的网络化）,智能化（或处理的智能化）,1.1.2计算机的特点和类型,1计算机的特点,运行高度自动化若干条有序指令的顺序执行，可使计算机高度自动化运行记忆能力强由计算机内各存储器支持运算速度快以计算机每秒运算多少次来表示，高性能计算机每秒超过10亿次计算精度高由于采用二进制数字进行运算，可以满足各种计算精度可靠性高随着工艺与技术以及集成度的提高，稳定性高的元器件，使得计算机可以无故障运行很长时间,2、计算机的类型,按表示信息的方式分类数模混合计算机模拟计算机数字计算机按用途可分为专用计算机通用计算机,巨型机微型机大型机工作站小型机服务器,（按计算机的规模分）,1.1.3计算机的应用领域,1.科学计算2.数据处理3.辅助技术计算机辅助设计(ComputerAidedDesign,简称CAD)计算机辅助制造(ComputerAidedManufacturing,简称CAM)计算机辅助教学(ComputerAidedInstruction,简称CAI)4.过程控制5.人工智能6.网络应用,1.1.4信息化社会,1信息高速公路2信息化社会3计算机文化,1.2计算机中信息的表示,1.2.1计算机中的数制,1进位计数制所谓进位计数，就是在该进位数制中，可以使用的数字符号个数。R进制数的基数为R，能用到的数字符号个数为R个，即0、1、2、R-1。,2二、八、十六进制计算机中常用到二、八、十和十六进制，它们的基本符号集如下表所示。,注：十六进制的数符AF分别对应十进制的1015。,1.2.2各计数制的相互转换,1、十进制数转换成二进制数（1）整数部分把十进制整数转换成二进制整数就是“除2取余”，即：将十进制数除以2，得到一个商数和余数；再将其商数除以2，又得到一个商数和余数；以此类推，直到商数等于零为止。每次所得的余数(0或1)就是对应二进制数的各位数字。在最后得到二进制数时，将第一次得到的余数作为二进制数的最低位，最后一次得到的余数作为二进制数的最高位。,例：将十进制整数45转换成二进制数。,十进制数45的二进制数是101101,（2）小数部分把十进制小数转换成二进制小数的方法是“乘2取整”。即对十进制小数乘2得到的数分为整数和小数两部分，取出整数就是转换的结果，再用2乘以去掉整数后的小数部分,又得到一个由整数和小数组成的新数，取其整数部分。如此不断重复，直到小数部分为0或达到精度要求为止。第一次所得到整数为最高位，最后一次得到为最低位。,例：将十进制数0.8125转换成二进制数。,（小数部分为0，转换结束）,十进制数0.8125转换成二进制数为0.1101,2十进制数转换成八进制数将十进制整数转换成八进制数则采用“除8取余”。八进制数计数的原则是“逢八进一”，因此在八进制数中不可能出现数字符号8和9。,例：将十进制数62转换成八进制数。,十进制数62转换成八进制数是76。,3十进制数转换成十六进制数将十进制整数转换成十六进制整数采用“除16取余”。十六进制数计数的原则是“逢十六进一”，在十六进制数中，用A表示10，B表示11，C表示12，D表示13，E表示14，F表示15。,例：将十进制数94转换成十六进制数。,十进制数94转换成十六进制数是5E。,4将二进制数转换成十、八与十六进制数将二进制数转换成十进制数,例：将二进制数100101转换成十进制数。将二进制数100101转换成十进制数的方法如下：,二进制数100101转换成十进制数是37。,将二进制数转换成八进制数将一个二进制整数转换为八进制数的方法是：将该二进制数从右向左每三位分成一组，组间用逗号分隔。每一组代表一个07之间的数。下表表示二进制数与八进制数的对应关系。,例：将二进制数100101转换成八进制数。将二进制数100101转换成八进制数的方法如下：,二进制数100101转换成八进制数是45。,将二进制数转换成十六进制数将一个二进制数转换为十六进制数的方法是:将该二进制数从右向左每四位分成一组，组间用逗号分隔。每一组代表一个09、A、B、C、D、E、F之间的数。下表中列出了二进制数与十六进制数的对应关系。,例：将二进制数10101001001转换成十六进制数。,二进制数10101001001转换成十六进制数是549。,5八、十六进制数转换成十进制数将R进制数转换成十进制的方法是“按权位展开”。,例：将八进制数517转换成十进制数将八进制数517转换成十进制数的方法如下：,八进制数517的十进制数为335。,例：将十六进制数4B50转换成十进制数。将十六进制数4B50转换成十进制数的方法如下：,十六进制数4B50的十进制数为19280。,6、二进制数的逻辑运算逻辑运算是指对因果关系进行分析的一种运算。逻辑运算的结果并不表示数值大小，而是表示一种逻辑概念，若成立用真或1表示，若不成立用假或0表示。二进制数的逻辑运算有“与”、“或”、“非”、“异或”和“同或”等，常见的有前三种。,“与”运算（AND）“与”运算又称逻辑乘，用符号“?”或“”来表示。运算规则如下：00=001=010=011=1即当两个参与运算的数的对应码位中有一个数为0，则运算结果为0，只有两码位对应的数都为1结果才为1。,例：求二进制数101101与1010的逻辑与运算。,二进制数101101与1010的逻辑与运算结果为二进制数1000。,“或”运算（OR）“或”运算又称逻辑加，用符号“+”或“”表示。运算规则如下：00=001=110=111=1即当两个参与运算数的相应码位只要有一个数为1，则运算结果为1，只有两码位对应的数均为0，结果才为0。,例：求二进制数101101与1010的逻辑或运算,二进制数101101与1010的逻辑或运算结果为二进制数101111。,“非”运算（NOT）“非”运算实现逻辑否定，即进行求反运算，用符号“-”表示。“非”运算规则：-0=1，-1=0注意“非”运算只是针对一个数所进行的“运算”。,例：求二进制数101101的逻辑非运算,二进制数101101的逻辑非运算结果为二进制数10010。,1.2.3计算机中数据的存储单位,1位（bit）计算机中最小的数据单位是二进制的一个数位，简称为位(英文名称为bit)，它可以表示两种状态（0或1）2字节（Byte）字节是表示存储空间大小最基本的容量单位，也被认为是计算机中最小的信息单位。8个二进制位为一个字节。3字长在计算机中作为一个整体被存取、传送、处理的二进制数字符串叫做一个字或单元，每个字中二进制位数的长度，称为字长。,1B=8bits1KB=1024B1MB=1024KB1GB=1024MB1TB=1024GB,单位间的换算:,1.2.4数值的编码表示,原码最高位作为符号位来表示数的符号：最高位为0代表正数，最高位为1代表负数；其余各位代表数值本身的绝对值。反码正数的反码与原码相同，而负数的反码是：原码除符号位外（仍为1），各位取反。补码正数的补码与原码相同，而负数的补码是：除最高位仍为1外，原码的其余各位求反，最后再加1。,1.2.5信息数字化,1计算机中的二进制计算机内部是一个二进制的数字世界，一切信息的存取、处理和传送都是以二进制编码形式进行的。,2英文字符编码ASCII码,美国标准信息交换码将各种英文字母，数字，标点符号以及一些特殊符号用一个特别规定（ASCII码表）的二进制数来表示7位2进制编码，共有128个编码表示128个不同的字符每个编码高位补0凑齐1个字节保存在计算机内其中控制字符34个，94个非控制字符,7位ASCII码表,非控制字符（可打印字符）,阿拉伯数字10个，0的ASCII编码为0110000，码值为48大写英文字母26个，A的ASCII编码为1000001，码值为65小写英文字母26个，a的ASCII编码为1100001，码值为97注：比较码值大小的规律符号数字大写字母a1高级语言：用接近人类自然语言形成的一种面向问题的语言程序常见的高级语言有：VC,C,VB,DELPHI等其中机器语言和汇编语言统称为低级语言,解释和编译,由于只有机器语言能直接被计算机所识别，那么汇编语言和高级语言要能被计算机所识别就必须转化为机器语言。而这种转化有两种方法即为解释和编译。解释：将程序语句解释一条再执行一条，执行速度较慢编译：是将高级语言书写的源程序一起翻译成与之等价的机器语言的目标程序，并将其优化执行。编译的速度优于解释，但不利于人机交互和发现程序错误。通常BASIC采用解释方式，而C语言等采用编译方式,操作系统操作系统（OperationSystem，简写OS）是直接运行在“裸机”上的最基本的系统软件，其他软件都必须在操作系统的支持下才能运行。它具有下列主要功能：进程管理作业管理文件管理设备管理存储管理,主板CPU主存储器辅助存储器输入设备输出设备,1.4微型计算机基本配置,主板主板，又叫主机板(mainboard)、系统板(systemboard)和母板(motherboard)；它安装在机箱内，是微机最基本的也是最重要的部件之一。主板一般为矩形电路板，上面安装了组成计算机的主要电路系统，一般有BIOS芯片、I/O控制芯片、键盘和面板控制开关接口、指示灯插接件、扩充插槽、主板及插卡的直流电源供电接插件等元件。,主板：其他部件的载体,CPU插槽,内存插槽,北桥芯片,PS/2,并口,串口,USB,USB,声卡输入输出,IEEE1394,RJ-45网线接口,AGP,PCI,南桥,IDE接口,SATA硬盘串口,电源接口,并行ATA接口,CPU,CPU的主要技术指标：字长：CPU能够同时处理的二进制数据的位数.目前多为64位主频：CPU正常工作时的时间频率外频：CPU的基准频率，主频=外频*倍频（一般外频固定不变，调整倍频可提升计算机主频）缓冲存储器（Cache）：用于CPU与内存之间能高速存取的存储器（缓存越大，CPU性能就越好）目前主要的CPU厂商：Pentium和AMD,主存储器,随机存储器可分为动态存储器（DRAM）即内存条：常见有SDRAM（168线）和DDRRAM（184线）和DDRII（240线）三种静态存储器（SRAM）用于Cache(高速缓冲存储器)，成本高，容量小，但读写速度最快，稳定性高,SDRAM,DDR1,DDR2,辅助存储器（外部）,常见的辅助存储器有：软盘现常见的软盘为双面双密度1.44MB，体积小便于携带，但速度慢，容量小存储格式：双面磁道（0-79）每一面分为80个磁道(由外到内)扇区（SECTOR):每一磁道分18个扇区，每个扇区512个字节。容量：磁道扇区面数512B=801825121440K1.44M,软盘正面,软盘背面,读写口,写保护口,索引孔,硬盘,硬盘：容量大，读写速度快，常见有80GB，160GB，200GB。转速可达7200rpm，15000rpm.硬盘接口分为：SCSI接口，EIDE接口，SATA串口接口,光盘,只读型光盘：厂家将信息在制造时冲压写入到光盘上，只能读出，不能修改和写入一次写入光盘：由用户写入数据，但一次写入后就不能再修改可擦写光盘：可重复写入DVD光盘容量可达4.7GB,U盘,优盘（U盘）：采用闪存介质（flashmemory）存储信息，通过USB接口与计算机连接。速度快，便携。,U盘,输入设备鼠标,机械式鼠标：通过鼠标底部一个橡胶滚动球把位置的移动转换成0/1信号光电式鼠标：通过底部的一个光电检测器来进