计算机文化基础PPT课件_第1章_计算机文化和信息技术.ppt

计算机文化基础,1、什么是计算机？计算机是一种能对各种信息进行存储和高速处理的工具或电子机器。对上述定义要强调两点：计算机不仅是一个计算工具，而且还是一个信息处理机。计算机不同于其它任何机器，它能存储程序，并按程序的引导自动存取和处理数据。,信息技术与计算机文化,第1章,1.1信息与信息技术的概念1.2计算机技术概述1.3计算机中信息的表示1.4计算机系统1.5微型计算机系统,1.1.1信息与数据,信息,信息是现代社会中广泛使用的一个概念，关于信息的定义众说纷纭。控制论创始人美国数学家维纳认为：信息是我们在适应外部世界、感知外部世界的过程中与外部世界交换的内容。信息论创始人美国数学家香农认为：信息能够用来消除不确定性的因素。一般认为：信息是在自然界、人类社会和人类思维活动中普遍存在的一切物质和事物的属性。,所谓数据，是指存储在某种媒体上可以加以鉴别的符号资料。这里所说的符号，不仅指文字、字母、数字，还包括了图形、图像、音频与视频等多媒体数据。由于描述事物的属性必须借助于一定的符号，所以这些符号就是数据的形式。,数据,1.1信息与信息技术,1.1.1信息与数据,1.1信息与信息技术,信息与数据的区别与联系：在一般用语中，信息与数据并没有严格的区分。但是，从信息科学的角度来看，它们是不等同的。数据是信息的具体表现形式，是信息的载体，而信息是对数据进行加工得到的结果，它可以影响到人们的行为、决策，或对客观事物的认知。信息的符号化就是数据，所以数据是信息的具体表示形式，信息是数据抽象出来的逻辑意义。,1.1.2信息技术,1.1信息与信息技术,信息技术是指自20世纪70年代以来，随着微电子技术、计算机技术和通信技术的发展，围绕着信息的产生、收集、存储、处理、检索和传递，形成的一个全新的、用以开发和利用信息资源的高技术群，包括微电子技术、新型元器件技术、通信技术、计算机技术、各类软件及系统集成技术、光盘技术、传感技术、机器人技术和高清晰度电视技术等，其中以微电子技术、计算机技术、软件技术和通信技术为主导。简单地讲，信息技术是指人们获取、存储、传递、处理、开发和利用信息资源的相关技术。,1.1.3信息社会,1.1信息与信息技术,信息社会也称信息化社会，是指以信息活动为社会发展的基本活动，以信息经济为主导经济，以信息技术为技术基础，以信息文化改变人类教育、生活和工作方式以及价值观念的新兴社会形态。在信息社会里，信息作为继物质和能源之后的第三资源，在社会发展中起着主导作用，当今社会的主导产业将从传统工业转向信息产业和知识产业。,1.1.4计算机文化的内涵,1.1信息与信息技术,文化的定义对于文化的定义，尽管众说纷纭，但有一点得到公认，即都认为文化是人类社会的特有现象。所谓文化，是人类在物质和精神两方面具有整体性的创造力的表现，是人类对客观世界整体性把握的一种能力，也是人类进步的一种标志。文化的核心是:观念和价值,1.1.4计算机文化的内涵,1.1信息与信息技术,文化具有的基本属性广泛性：既涉及全社会的每一个人、每一个家庭，又涉及全社会的每一个行业、每一个应用领域。传递性：这种事物应当具有传递信息和交流思想的功能。教育性：这种事物应能成为存储知识和获取知识的手段。深刻性：不是给社会某一方面带来变革，而是给整个社会带来全面、深刻的根本性变革。,1.1.4计算机文化的内涵,1.1信息与信息技术,计算机文化计算机文化的提法最早出现在20世纪80年代初，是在瑞士洛桑召开的第三届世界计算机教育大会上提出来的。所谓计算机文化就是以计算机为核心，集网络文化、信息文化、多媒体文化为一体，并对社会生活和人类行为产生广泛、深远影响的新型文化。计算机文化是人类文化发展的四个里程碑之一（前三个分别为：语言的产生、文字的使用与印刷术的发明）。计算机文化的真正内涵是具有计算机信息处理能力。,1.2.1计算机的起源与发展,1.2计算机技术概述,1.早期的计算方法或工具：结绳、垒石、枝条、算盘、计算尺、计算器。2.计算机诞生的理论基础：1854年，英国数学家布尔（提出了符号逻辑的思想；19世纪中期，英国数学家巴贝奇（被称为“计算机之父”）提出了通用数字计算机的基本设计思想。3.埃尼克ENIAC：第一台电子计算机在1946年2月14日问世了。它是由美国宾夕法尼亚大学的莫尔学院的莫尔小组承担研制的。这台计算机每秒只能运行5千次加法运算，或400次乘法。它没有键盘、鼠标等设备，人们只能通过搬动庞大面板上的无数开关向计算机输入信息。ENIAC的诞生奠定了电子计算机的发展基础，开辟了信息时代的新纪元，是人类第三次产业革命开始的标志。（参见下图）,ENIAC(ElectronicNumericalIntegratorAndCalculator)电子数值积分计算机,电子管:18800只电阻:70000个电容:10000只继电器:1500个耗电:140kW/h占地:170m2重量:30吨速度:5000次/秒,1.2.1计算机的起源与发展,1.2计算机技术概述,图1第一台电子管计算机（ENIAC）,1.2.1计算机的起源与发展,第一代：电子管计算机（19461956）,采用电子管为基本元件，体积巨大，运算速度较低耗电量大，存储容量小设计使用机器语言或汇编语言主要用于科学和工程计算,采用晶体管为基本元件体积缩小、功耗降低提高了运算速度和可靠性程序设计采用高级语言出现了操作系统应用到数据和事物处理及工业控制等领域,第二代：晶体管计算机（19561964）,1.2计算机技术概述,第三代：中小规模集成电路计算机（19641971）,采用集成电路为基本元件体积减小，功耗、价格等降低运算速度及可靠性有了更大的提高操作系统日臻完善应用到文字处理、企业管理和自动控制等领域,采用大规模集成电路为主要功能元件运算速度可达每秒几千万次至千百亿次广泛应用于社会生活的各个领域在办公自动化、电子编辑排版等领域大显身手,第四代：大规模、超大规模集成电路计算机（1971至今）,1.1计算机发展及应用,1.1.1计算机发展史,1.2.1计算机的起源与发展,1.2计算机技术概述,1.2.2计算机的特点及分类,运算速度是指计算机每秒能执行多少条指令。常用单位是MIPS。,Pentium4微机内部数据位数为32位（二进制），可精确到15位有效数字（十进制）。圆周率的计算，有人曾利用计算机算到小数点后200万位。,计算机的存储器（能把数据、程序存入，进行数据处理和计算，并把结果保存起来。,（1）运算速度快,（2）计算精度高,（3）记忆能力强,在程序执行过程中，计算机能够进行各种基本的逻辑判断，并根据判断结果来决定下一步执行哪条指令。,（4）逻辑判断能力强,1.计算机的特点,1.2.2计算机的特点及分类,计算机内部的操作运算是根据人们预先编制的程序自动控制执行的。,计算机应用于各种领域，任何复杂的任务都可以分解为大量的基本的算术运算和逻辑操作，计算机程序员可以把这些基本的运算和操作按照一定规则写成一系列操作指令，加上运算所需的数据，形成适当的程序就可以完成各种各样的任务。,（5）工作自动化,（6）通用性强,1.计算机的特点,按处理的对象（工作原理）划分按功能划分按性能划分,模拟式电子计算机数字式电子计算机模拟数字混合计算机,专用计算机通用计算机,巨型计算机大中型计算机小型计算机工作站微型计算机,1.2.2计算机的特点及分类,2.计算机的分类,（1）科学计算（2）信息管理（3）过程控制（4）计算机辅助系统（5）人工智能（6）计算机网络与通信,1.2.3计算机的应用领域及发展趋势,1.计算机的应用领域,1.2.3计算机的应用领域及发展趋势,信息管理,是指非数值形式的数据处理，是指以计算机技术为基础，对大量数据进行加工处理，形成有用的信息。被广泛应用于办公自动化、事务处理、情报检索、企业管理和知识系统等领域。信息管理是计算机应用最广泛的领域,科学计算,科学计算是指科学和工程中的数值计算。它与理论研究、科学实验一起成为当代科学研究的三种主要方法。主要应用在航天工程、气象、地震、核能技术、石油勘探和密码解译等涉及复杂数值计算的领域。,1.2.3计算机的应用领域及发展趋势,计算机辅助系统,指通过人机对话，使计算机辅助人们进行设计、加工、计划和学习等工作。如计算机辅助设计CAD、计算机辅助制造CAM、计算机辅助教育CBE、计算机辅助教学CAI、计算机辅助教学管理CMI。另外还有计算机辅助测试CAT和计算机集成制造系统CIMS等。,过程控制,又称实时控制，指用计算机及时采集检测数据，按最佳值迅速地对控制对象进行自动控制或自动调节。目前已在冶金、石油、化工、纺织、水电、机械和航天等部门得到广泛应用。,1.2.3计算机的应用领域及发展趋势,计算机网络与通信,利用通信技术，将不同地理位置的计算机互联，可以实现世界范围内的信息资源共享，并能交互式地交流信息。正所谓“一线联五洲”，Internet的建立和应用使世界变成了一个“地球村”，同时深刻地改变了我们的生活、学习和工作方式。,人工智能,人工智能（AI，ArtificialIntelligence）是研究怎样让计算机做一些通常认为需要智能才能做的事情，又称机器智能，主要研究智能机器所执行的通常是人类智能的功能，如判断、推理、证明、识别、感知、理解、设计思考、规划、学习和问题求解等思维活动。,电子商务的概念电子商务代表着一种现代的商务模式，即通过Internet和WWW传输电子信息而进行的各种商务活动。电子商务的产生真正意义上对电子商务的研究和应用始于20世纪70年代末。电子商务的发展的两个阶段：20世纪80年代中期EDI电子商务90年代初期Internet电子商务,1.2.3计算机的应用领域及发展趋势,1.计算机的应用领域,电子商务的功能,1.2.3计算机的应用领域及发展趋势,1.计算机的应用领域,1.2.3计算机的应用领域及发展趋势,1.计算机的应用领域,电子商务的应用：网上购物,电子商务的特点,1.2.3计算机的应用领域及发展趋势,2.计算机的发展趋势,1.2.4计算机发展趋势,巨型化指研制速度更快的、存储量更大的和功能更强大的巨型计算机。主要应用于天文、气象、地质和核技术、航天飞机和卫星轨道计算等尖端科学技术领域，研制巨型计算机的技术水平是衡量一个国家科学技术和工业发展水平的重要标志。微型化指利用微电子技术和超大规模集成电路技术，把计算机的体积进一步缩小，价格进一步降低。计算机的微型化已成为计算机发展的重要方向，各种笔记本电脑和PDA的大量面世和使用，是计算机微型化的一个标志。,1.2.4计算机发展趋势,1.2计算机技术概述,网格化网格（Grid）技术可以更好地管理网上的资源，它把整个互联网虚拟成一台空前强大的一体化信息系统，犹如一台巨型机，在这个动态变化的网络环境中，实现计算资源、存储资源、数据资源、信息资源、知识资源、专家资源的全面共享，从而让用户从中享受可灵活控制的、智能的、协作式的信息服务，并获得前所未有的使用方便性和超强能力。,1.2.4计算机发展趋势,1.2计算机技术概述,智能化计算机智能化是指使计算机具有模拟人的感觉和思维过程的能力。智能化的研究包括模拟识别、物形分析、自然语言的生成和理解、博弈、定理自动证明、自动程序设计、专家系统、学习系统和智能机器人等等。目前已研制出多种具有人的部分智能的机器人，可以代替人在一些危险的工作岗位上工作。有人预测，家庭智能化的机器人将是继PC机之后下一个家庭普及的信息化产品。,1.3.1,数制的定义,1.3计算机中信息的表示,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。计算机中采用二进制数。进位计数制：用进位的方法进行计数的数制，简称进制。,一、基本概念数码：一组用来表示某种数制的符号。如：1、2、3、4、A、B、C、等。基数：数制所使用的数码个数。常用“R”表示，称R进制。如二进制的数码是：0、1，那么基数便为2。也可以认为是在一种数制中，一组固定不变的不重复数字的个数称为基数,1.3.1.数制及其转换,1.3计算机中的信息表示,一、基本概念位：从小数点开始，左边第一位为0位，每往左一位加1，小数点右边第一位为-1，往右一位减1位权：某个位置上的数代表的数量大小。指数码在不同位置上的权值。在进位计数制中，处于不同数位的数码代表的数值不同。例如十进制数111，个位数上的1权值为100，十位数上的1权值为101，百位数上的1权值为102。以此推理，第n位的权值便是10n-1,如果是小数点后面第m位，则其权值为10m。,1.3计算机中的信息表示,1.3.1.数制及其转换,1.3计算机中的信息表示,一般来说，如果数值只采用R个基本符号，则称为R进制。进位计数制的编码遵循“逢R进一”的原则。各位的权是以R为底的幂。对于任意一个具有n位整数和m位小数的R进制数N，按各位的权展开可表示为：(N)Ran-1Rn-1an-2Rn-2a1R1a0R0a-1R-1a-mR-m,1.3计算机中的信息表示,1.3.1.数制及其转换,1.3.1计算机中常用的数制,1十进制,有十个不同的数码符号：0，1，2，3，4，5，6，7，8，9R10。每一个数码根据它在这个数中所处的位置（数位），按照“逢十进一”的原则来决定其实际数值，即各数位的位权是10的若干次幂。除了使用脚码的形式表示十进制数，还可以使用字符“D”。在计算机中，数据的输入和输出一般采用十进制数。,2二进制,有两个不同的数码符号0和1。R2。每个数码符号根据它在这个数中的数位，按“逢二进一”来决定其实际的数值。我们还可以使用字符“B”表示二进制数。计算机中数据存储采用二进制数。,1.4.2计算机中常用的数制,3八进制,有八个不同的数码符号0，1，2，3，4，5，6，7。R8。每个数码符号根据它在这个数中的数位，按“逢八进一”来决定其实际的数值。我们还可以使用字符“O”（Octal）表示八进制数。,1.4.2计算机中常用的数制,4十六进制,有十六个不同的数码符号0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，A，B，C，D，E，FR16。每个数码符号根据它在这个数中的数位，按“逢十六进一”来决定其实际的数值。我们还可以使用字符“H”表示十六进制数。,1.4.2计算机中常用的数制,1.3计算机中的信息表示,1.3.1.数制及其转换,1.二进制、八进制、十六进制数转化为十进制数对于任何一个二进制数、八进制数、十六进制数，均可以先写出它的位权展开式，然后再按十进制进行计算即可将其转换为十进制数。例如：（1111.11）2=123+122+121+120+12-1+12-2=15.75（A10B.8）16=10163+1162+0161+11160+816-1=41227.5注意：在不至于产生歧义时，可以不注明十进制数的进制，如上例。,1.3计算机中的信息表示,1.3.1.数制及其转换,2.十进制数转化为二进制数十进制数的整数部分和小数部分在转换时需作不同的计算，分别求值后再组合。整数部分采用除2取余法，即逐次除以2，直至商为0，得出的余数倒排，即为二进制各位的数码。小数部分采用乘2取整法，即逐次乘以2，从每次乘积的整数部分得到二进制数各位的数码。(参见下例),1.3计算机中的信息表示,1.3.1.数制及其转换,由上得出，100D=1100100B,1.3计算机中的信息表示,1.3.1.数制及其转换,例如：对十进制100.25转化成二进制：首先对100进行转换,2.对小数部分0.125进行转换：0.1252=0.250整数0a-10.252=0.5整数0a-20.52=1整数1a-3由上得出，0.125D=0.001B。将整数和小数部分组合，得出：100.125D=1100100.001B。,1.3计算机中的信息表示,1.3.1.数制及其转换,3.二进制数与八进制数的相互转换二进制数转换成八进制数的方法是：将二进制数从小数点开始，对二进制整数部分向左每3位分成一组，不足3位的向高位补0；对二进制小数部分向右每3位分成一组，不足3位的向低位补0凑成3位。每一组有3位二进制数，分别转换成八进制数码中的一个数字，全部连接起来即可。,1.3计算机中的信息表示,1.3.1.数制及其转换,所以，11111101.101B=375.5O。将八进制数转换成二进制数，只要将每一位八进制数转换成相应的3位二进制数，依次连接起来即可。,例：把二进制数11111101.101转化为八进制数。,1.3计算机中的信息表示,1.3.1.数制及其转换,4.二进制数与十六进制数的相互转换二进制数转换成十六进制数，只要把每4位分成一组，再分别转换成十六进制数码中的一个数字，不足4位的分别向高位或低位补0凑成4位，全部连接起来即可。十六进制数转换成二进制数，只要将每一位十六进制数转换成4位二进制数，然后依次连接起来即可。,1.3计算机中的信息表示,1.3.1.数制及其转换,所以，10110001.101B=B1.AH。将16进制数转换成二进制数，只要将每一位16进制数转换成相应的4位二进制数，依次连接起来即可。,例：将10110001.101B转换为十六进制数。,1.3计算机中的信息表示,1.3.1.数制及其转换,1.3.4,二进制的算术运算,1.3计算机中信息的表示方法,1二进制数的加法运算二进制数的加法运算法则是：0+0=00+1=11+0=11+1=0（被加数和加数为1，结果本位为0，按逢二进一向高位进位1）,1.4.4,二进制的算术运算,1.4计算机中信息的表示方法,2二进制数的减法运算二进制减法的法则是：0-0=01-0=10-1=1（被减数为0，减数为1，结果本位为1，向高位借位）1-1=0,1.4.4,二进制的算术运算,1.4计算机中信息的表示方法,3二进制数的乘法运算二进制数的乘法运算法则是：00=010=001=011=1,1.4.4,二进制的算术运算,1.4计算机中信息的表示方法,4二进制数的除法运算二进制数的除法运算法则是：00=001=0（10无意义）11=1,1.4.5,基本逻辑运算,1.4计算机中信息的表示方法,1逻辑信息的表示方法可以表示“真”与“假”、“对”与“错”、“是”与“非”等具有逻辑性质的信息称为逻辑量，二进制的1和0在逻辑上可以表示这种信息。一般来说，在计算机中，逻辑量用于判断某一事件是否成立，成立为1（真），事件发生；不成立为0（假），事件不发生。,1.4.5,基本逻辑运算,1.4计算机中信息的表示方法,2基本逻辑运算“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中有一个数为0，则运算结果为0，都为1结果为1。,1.4.5,基本逻辑运算,1.4计算机中信息的表示方法,2基本逻辑运算“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即当两个参与运算的数中有一个数为1，则运算结果为1，都为0结果为0。,1.4.5,基本逻辑运算,1.4计算机中信息的表示方法,2基本逻辑运算“非”运算（NOT）如果变量为A，则它的非运算结果用A表示。运算规则如下：0=11=0,1.4.5,基本逻辑运算,1.4计算机中信息的表示方法,2基本逻辑运算“异或”运算（XOR）“异或”运算用符号“”来表示。其运算规则如下：00=001=110=111=0即当两个参与运算的数取值相异时，运算结果为1，否则为0。,1.4.6,字符的编码,1.4计算机中信息的表示方法,1.计算机中数据的单位1）位（bit）简记为b，也称为比特，是计算机存储数据的最小单位。一个二进制位只能表示0或1。2）字节（Byte）字节来自英文Byte，简记为B。规定1B=8bit。1KB=210B，1MB=220B，1GB=230B，1TB=240B3）字（Word）一个字通常由一个字节或若干个字节组成。字长是计算机一次所能处理的实际位数长度，字长是衡量计算性能的一个重要指标。,1.4.6,字符的编码,1.4计算机中信息的表示方法,ASCII码是美国信息交换用标准代码，已经被国际标准化组织（ISO）认定为国际标准，为世界公认，并在世界范围内通用。ASCII码是用一个8位二进制数（1个字节）表示，每个字节只占用了7位，基本ASCII码最高位恒为0。7位ASCII码可以表示27128种字符。当编码最高位为0时，称为基本ASCII码，当最高位为1时，形成扩充的ASCII码，它表示范围为128255，可表示128种字符。,1.ASC,2.汉字编码,3.BCD码,1.5.5,字符的编码,1.5计算机中信息的表示方法,汉字信息交换码（国标码）1981年我国颁布了GB2312国家标准信息交换用汉字编码字符集.基本集。该标准选出6763个常用汉字和683个非常用汉字字符，并为每个字符规定了标准代码。GB2312字符集构成一个94行、94列的二维表，行号为区号，列号为位号，每个汉字或符号在ASCII码表中的位置用它所在的区号和位号来表示。为了处理与存储方便，每个汉字在计算机内部分别用一个字节来表示。,1.ASC,2.汉字编码,3.BCD码,1.5.5,字符的编码,1.5计算机中信息的表示方法,汉字机内码汉字机内码是供计算机系统内部进行存储、加工处理、传输统一使用的代码，又叫汉字内部码。由于文本中通常混合使用汉字和西文字符，汉字信息如果特别标识，就会与单字节的ASCII码混淆。因此将一个汉字看成是两个扩展的ASCII码，使表示GB2312汉字的两个字节的最高位都为1，并且汉字的区码和位码都加上A0H，保证把两个字节的最高位一律由“0”变成“1”，其余7位不变。,1.ASC,2.汉字编码,3.BCD码,1.5.5,字符的编码,1.5计算机中信息的表示方法,汉字输入码（外码）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。汉字输入编码方案很多，综合起来可分为流水码、拼音类输入码、字形类输入码和音形结合输入码。汉字的输入编码和汉字的机内码是不同范畴的概念。对同一个字，不管采用什么样的输入法，其机内码都是相同的。,1.ASC,2.汉字编码,3.BCD码,1.5.5,字符的编码,1.5计算机中信息的表示方法,汉字字形码汉字字形码主要是指汉字字形点阵的代码，是汉字字库中存储的汉字字形的数字化信息，用于汉字的显示和打印。目前汉字字形的产生方式大多是点阵方式，汉字字形点阵中每个点的信息要用一位二进制码表示。对于1616点阵的字形码，需要用32个字节（1616/832）表示。,1.ASC,2.汉字编码,3.BCD码,1.5.5,字符的编码,1.5计算机中信息的表示方法,BCD(8421码)通常规定一个数的最高位作为符号位，“0”表示正，“1”表示负。把在机器内存放的正负号数码化后的数称为机器数；把在机器外存放的由正负号表示的数称作真值。例如真值+127的机器数是011111111，真值-127的机器数是111111111。为了在计算机的输入输出操作中能直观迅速地与常用的十进制数相对应，习惯上用二进制代码表示十进制数，这种编码方法简称BCD码或8421编码。例如，对于(239)10的编码如下：,1.ASC,2.汉字编码,3.BCD码,1.5.5,字符的编码,1.5计算机中信息的表示方法,1.ASC,2.汉字编码,3.BCD码,1.4.1计算机的工作原理,当我们需要计算机完成某项任务的时候，首先要将任务分解为若干各基本操作的集合，计算机所要执行的基本操作命令就是指令。指令是对计算机进行程序控制的最小单元，是一种采用二进制表示的命令语言。一条指令通常由两个部分组成，即操作码和操作数。,1.2.2计算机的工作原理,整个计算机工作过程的实质就是指令的执行过程。因为控制器对各个部件的控制都是通过指令实现的。指令的执行过程可以分为四步。,取指令,分析指令,执行指令,形成下一条指令地址,1.4.1计算机的工作原理,根据以上总述，我们必须首先根据该任务要求编写相应的程序，然后通过输入设备向控制器发出输入信息的请求，得到控制器许可的情况下，输入设备把程序和数据送到存储器中并保存起来。随后，计算机系统就会在控制器的控制协调下，自动地运行程序，并把程序运行结果存入存储器。最后，在控制器的控制下输出设备把存储器中的运行结果输出，显示为用户容易识别的形式。,1.4.1,计算机的组成,1.4计算机系统,一个完整的计算机系统由硬件系统和软件系统两大部分组成。计算机硬件系统计算机软件系统,1.4.1计算机的组成（硬件）,1.4计算机系统,硬件指的是计算机系统中由电子、机械和光电元件等组成的各种计算机部件和计算机设备。这些部件和设备依据计算机系统结构的要求，构成一个有机整体，称为计算机硬件系统。未配置任何软件的计算机叫裸机，它是计算机完成工作的物质基础。,1.4.1计算机硬件系统,1.4计算机系统的组成,冯诺依曼（VonNeumann）提出的存储程序工作原理决定了计算机硬件系统由以下五个基本部分组成。计算机硬件系统包括计算机的主机和外部设备。它由五大功能部件组成，即：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。,图2硬件系统五大组成部分框图,返回,运算器,运算器是计算机对数据进行加工处理的部件，包括算术运算和逻辑运算。,控制器,控制器负责从存储器中取出指令，并对指令进行译码；根据指令的要求，按时间的先后顺序，负责向其他各部件发出控制信号，保证各部件协调一致地工作，一步一步地完成各种操作。,1.4.1计算机硬件系统,1.4.1,计算机硬件系统,存储器,存储器的主要功能是存放程序和数据，是计算机记忆或暂存数据的部件。计算机中的全部信息，都存放在存储器中。而且，指挥计算机运行的各种程序也存放在存储器中。,1.4.1计算机的组成（硬件）,1.4计算机系统,存储器分为两大类：内存储器和外存储器，简称内存和外存。内存储器又称为主存储器，外存储器又称为辅助存储器。,1.4.1存储器的分类,1.4计算机系统,1.4.1,计算机硬件系统,输出设备,输出设备是输出计算机处理结果的设备。在大多数情况下，它将这些结果转换成便于人们识别的形式。,输入设备,输入设备用于接受用户输入的原始程序和数据，它是重要的人机接口，负责将输入的程序和数据转换成计算机能识别的二进制代码，并放入内存中。,1.4.1计算机的组成（硬件）,1.4计算机系统,从信息的输入输出角度来说，磁盘驱动器和磁带机既可以看作输入设备，又可以看作输出设备。,1.4.2计算机软件系统,相对于计算机硬件而言，软件是计算机的无形部分，是计算机的灵魂。是指使计算机运行所需的程序、数据和有关文档的总和.软件可以对硬件进行管理、控制和维护。根据软件的用途可将其分为：系统软件应用软件系统软件一般由软件厂商提供，应用软件是为解决某一问题而由用户或软件公司开发的。,操作系统对计算机资源进行控制与管理的系统化程序集合，它是用户和计算机硬件系统之间的接口，为用户和应用软件提供了访问和控制计算机硬件的桥梁。操作系统是最基本最重要的系统软件，用来管理和控制计算机系统中硬件和软件资源的大型程序，是其他软件运行的基础。,1.系统软件,1.4.2计算机软件系统,操作系统负责对计算机系统的全部软、硬件和数据资源进行统一控制、调度和管理。主要作用：提高系统的资源利用率、提供友好的用户界面，从而使用户能够灵活、方便地使用计算机。,1.系统软件,1.4.2计算机软件系统,操作系统操作系统是一个庞大的管理控制程序，它包括五个管理功能：处理器管理、存储管理、设备管理、文件管理和作业管理。操作系统按其运行的环境可分为实时操作系统、分时操作系统和批处理操作系统。按其管理用户的数量可分为单用户操作系统和多用户操作系统。按同时管理的作业数可分为单用户单任务操作系统、单用户多任务操作系统和多用户多任务操作系统。,1.系统软件,1.4.2计算机软件系统,语言处理程序人与人交流需要语言，人与计算机之间交流同样需要语言。人与计算机之间交流信息使用的语言叫做程序设计语言。按照其对硬件的依赖程度通常把程序设计语言分为三类：机器语言汇编语言高级语言,1.系统软件,1.2.3计算机软件系统,机器语言机器语言是一种用二进制代码“1”和“0”组成的一组代码指令，是唯一可以被计算机硬件识别和执行的面向机器的语言。优点：占用内存小、执行速度快缺点：编写程序工作量大、程序阅读性差、调试困难,1.系统软件,1.4.2计算机软件系统,1.系统软件,汇编语言汇编语言是使用一些能反映指令功能的助记符来代替机器指令的符号语言。汇编语言的指令与机器语言的指令基本上是一一对应的。这些助记符一般是人们容易记忆和理解的英文缩写，优点：汇编语言在编写、阅读和调试方面有很大进步，运行速度快。缺点：是面向机器的语言，编程复杂，可移植性差。,1.4.2计算机软件系统,高级语言高级语言是一种独立于机器的算法语言。高级语言的表达方式接近于人们日常使用的自然语言和数学表达式，并且有一定的语法规则。缺点：编写的程序运行要慢一些优点：编程简单易学、可移植性好、可读性强、调试容易,1.系统软件,1.4.2计算机软件系统,数据库管理系统数据库管理系统主要面向解决数据处理的非数值计算问题，对计算机中存放的大量数据进行组织、管理、查询。目前，常用的数据库管理系统有SQLServer、Oracle、Mysql和VisualFoxPro等。,1.系统软件,1.4.3计算机软件系统,系统支撑和服务程序:该类程序又称工具软件，如系统诊断程序、调试程序、排错程序、编辑程序、查杀病毒程序等等，都是为维护计算机系统的正常运行或支持系统开发所配置的软件系统。,1.系统软件,1.4.3计算机软件系统,应用软件是用户为解决各种实际问题而编制的计算机应用程序及其有关资料。应用软件具有很强的实用性。随着计算机应用领域的不断拓展和计算机应用的广泛普及，各种各样的应用软件与日俱增，如MicrosoftOffice、WPSOffice、Photoshop等。专用软件是只为完成某一特定专业的任务而设计的软件，它往往是针对某行业、某用户的特定需求而专门开发的，如某个公司的管理系统、医院信息系统（HIS）、办公自动化系统（OA）等。,2.应用软件,1.4.2计算机软件系统,计算机系统的完整组成,输入计算机的信息一般有两类，一类称为数据，一类称为程序。计算机是通过执行程序所规定的各种指令来处理各种数据的。,1.4.2程序设计语言,1.指令是指示计算机执行某种操作的命令，它由一串二进制数码组成，这串二进制数码包括操作码和地址码两部分。操作码规定了操作的类型，即进行什么样的操作；地址码规定了要操作的数据（操作对象）存放在什么地址中，以及操作结果存放到哪个地址中去。一台计算机有许多指令，作用也各不相同。所有指令的集合称为计算机指令系统。计算机系统不同，指令系统也不同，目前常见的指令系统有复杂指令系统（CISC）和精简指令系统（RISC）。,1.4.2程序设计语言,2.程序是由一系列指令组成的，它是为解决某一问题而设计的一系列排列有序的指令的集合。程序送入计算机，存放在存储器中，计算机运行某一个程序，就是按照为解决该问题而设计的一系列排好顺序的指令进行工作。软件是指使计算机运行所需的程序、数据和有关的文档的总和。数据是程序的处理对象，文档是与程序的研制、维护和使用有关的资料。,1.4.2程序设计语言,程序的组成,程序=算法+数据结构DS算法：告诉计算机怎么去做DS:把操作对象进行规范化处理，就是数据之间的关系理清楚，让程序更有效率,堆栈：先进后出结构线性表：随机读取结构队列：先进先出结构,1.2.4常见的DS,1.2.4算法,程序的特点,有穷性确定性可行性,微型计算机按其性能、结构、技术特点等可分为,1.5.1微型计算机的分类,1.5微型计算机系统,单片机：将微处理器（CPU）、一定容量的存储器以及I/O接口电路等集成在一个芯片上，就构成了单片机。,1.5.1微型计算机的分类,1.5微型计算机系统,单板机：将微处理器、存储器、I/O接口电路安装在一块印刷电路板上，就成为单板机。,1.5.1微型计算机的分类,1.5微型计算机系统,PC（PersonalComputer，个人计算机）：供单个用户使用的微机一般称为PC，是目前使用最多的一种微机。,1.5.1微型计算机的分类,1.5微型计算机系统,便携式微机：便携式微机大体包括笔记本计算机和个人数字助理(PDA）等。,1.5.1微型计算机的分类,1.5微型计算机系统,1.2.4衡量计算机性能的主要指标,1.运算速度,衡量一台微型计算机的主要性能指标包括：,2.主频,3.字长,运算速度单位时间内执行的计算机指令数。单位有MIPS（MillionInstructionsPerSecond，每秒106条指令）和BIPS（BillionInstructionsPerSecond，每秒109条指令）。,4.内核,5.内存容量,1.2.4衡量计算机性能的主要指标,1.运算速度,衡量一台微型计算机的主要性能指标包括：,2.主频,3.字长,主频即时钟频率，是指计算机CPU在单位时间内发出的脉冲数，它在很大程度上决定了计算机的运算速度，主频的单位是赫兹（Hz）。,4.内核,5.内存容量,1.2.4衡量计算机性能的主要指标,1.运算速度,衡量一台微型计算机的主要性能指标包括：,2.主频,3.字长,字长是指计算机的运算部件能同时处理的二进制数据的位数，它与计算机的功能和用途有很大的关系。,4.内核,5.内存容量,1.2.4衡量计算机性能的主要指标,1.运算速度,衡量一台微型计算机的主要性能指标包括：,2.主频,3.字长,内核数CPU内核数指CPU内执行指令的运算器和控制器的数量。目前有2个、4个和8个等。Intel和AMD分别推出了双核心处理器PentiumD和Athlon64X2。,4.内核,5.内存容量,1.2.4衡量计算机性能的主要指标,1.运算速度,衡量一台微型计算机的主要性能指标包括：,2.主频,3.字长,内存容量是指内存储器中能存储信息的总字节数。,4.内核,5.内存容量,1.2.4衡量计算机性能的主要指标,衡量一台微型计算机的其他性能指标包括：,其他性能指标机器的兼容性（包括数据和文件的兼容、程序兼容、系统兼容和设备兼容），系统的可靠性（平均无故障工作时间MTBF），系统的可维护性（平均修复时间MTTR），机器允许配置的外部设备的最大数目，数据库管理系统及网络功能等，另外，性能价格比也是一项综合性的评价计算机性能的指标。,1.5.3常见微型计算机的硬件设备,1.5.3常见微型计算机的硬件设备,微处理器是将运算器、控制器、高速内部缓存集成在一起的超大规模集成电路芯片，是计算机中最重要的核心部件。图5中上面是p4，下面是一种汽车用微处理器RS1000。,1.微处理器,1.5.3常见微型计算机的硬件设备,微机中的内存一般指指随机存储器(RAM)。目前常用的内存有SDRAM和DDRSDRAM，以及DDRSDRAM等。,2.内存,1.5.3常见微型计算机的硬件设备,主板是微型计算机系统中最大的一块电路板，有时又称为母板或系统板，是一块带有各种插口的大型印刷电路板（PCB）。它将主机的CPU芯片、存贮器芯片、控制芯片、ROMBIOS芯片等结合在一起。,3主板,1.5.3常见微型计算机的硬件设备,输入设备是将原始信息转化为计算机能接受的二进制数，以便计算机能够处理的设备,3.输入设备,1.5.3常见微型计算机的硬件设备,输出设备有显示器、打印机、绘图仪和音箱等。1）显示系统:包括显示器和显示适配器（又称显示卡）,3.输出设备,1.5.3常见微型计算机的硬件设备,输出设备2）打印机点阵打印机又称针式打印机，是利用打印头内的点阵撞针撞击打印色带，在打印纸上产生打印效果。喷墨打印机的打印头由细小的喷墨口组成，当打印头横向移动时，喷墨口可以按一定的方式喷射出墨水，打到打印纸上，形成字符、图形等。激光打印机是一种高速度、高精度、低噪声的非击打式打印机。它是激光扫描技术与电子照相技术相结合的产物，利用了激光的定向