信息技术基础导论幻灯片

1、信息技术基础,主讲 卓皓,现代教育技术中心,联系方式,电子邮件: 新浪微博：5052201128，答疑解惑、发布作业答案、教学通知、图文教程、新技术动态等,考试方式,期末考试以课堂考试或者大作业为主 主要考察实践技能、实际动手操作能力 期末总评成绩=期末考试成绩*0.7+平时成绩*0.3 其中，平时成绩包括考勤和日常作业 学习结束后需参加全国计算机等级（一级）考试，一般是第二学期第一个月 全国计算机等级考试证书在国内具有权威效力，公务员考试、教师招考、社会招聘等一般均需要该证书,2021/1/21,4,第章 计算机基础知识,2021/1/21,5,本章要求,基本知识点 了解计算机的发展、特点及

2、用途 掌握计算机中使用的数制及数制间的转换 弄清计算机的主要组成部件及其功能 重点及难点 计算机系统中数据的表示形式 数制之间的转换 原码、反码、补码的概念及计算 浮点数 码制 逻辑运算基础,2021/1/21,6,主要内容,1.1 计算机概论 1.2 计算机常用的数制及编码 1.3 常见的信息编码 1.4 计算机系统的组成,2021/1/21,7,1.1 计算机概述,什么是计算机,2021/1/21,8,1.1.1 计算机的发展概况,第一代 电子管计算机 第二代 晶体管计算机 第三代 中小规模集成电路计算机 第四代 大规模和超大规模集成电路计算机,1946年第一台计算机ENIAC在美国宾夕法

3、尼亚大学问世。人们常按制造计算机所用的主要元器件将计算机分为四代,体积庞大、速度低、成本高、可靠性差、内存容量小,体积大大减小、速度提高、可靠性和内存容量有较大提高,速度、可靠性和内存容量都进一步提高，外设种类繁多,人类追求的计算工具,Charles Babbage,1822 差分机,1833 分析机,MARK I,ENIAC,电子计算机时代,香侬是现代信息论的著名创始人。1938年，香侬在发表的论文中， 首次用布尔代数进行开关电路分析，并证明布尔代数的逻辑运算可 以通过继电器电路来实现。 阿塔纳索夫提出了计算机的三条原则： 1）以二进制的逻辑基础来实现数字运算，以保证 精度； 2）利用电子技

4、术来实现控制、逻辑运算和算术运 算，以保证计算速度； 3）采用把计算功能和二进制数更新存储功能相分 离的结构,奠定现代计算机发展的重要人物和思想,Claude Shannon,图灵与图灵机,为纪念图灵对计算机的贡献， 美国计算机博物馆于1966年 设立了“图灵奖,计算机是使用相应的程序来完成任何设定好的任务,图灵机是一种思想模型， 它由三部分组成： 一个控制器，一条可以无限延伸的 带子和一个在带子上左右移动的读 写头,John von Neumann 冯诺依曼,1949 EDSAC,冯诺依曼计算机,存储程序工作原理 计算机的两个基本能力：一是能够存储程序，二是能够自动地执行程序。 计算机是利用

5、“存储器”（内存）来存放所要执行的程序的，而称之为CPU的部件可以依次从存储器中取出程序中的每一条指令，并加以分析和执行，直至完成全部指令任务为止,第一台电子计算机（ENIAC,5000次加法/秒 体重28吨 占地170m2 18800只电子管 1500个继电器 功率150KW,2021/1/21,14,1.1.1 计算机的发展概况,1第一代（1946年1958年）：电子管阶段 基本特征采用电子管作为计算机的逻辑元器件，每秒运算速度仅为几千次，内存容量仅数KB。其数据表示主要是定点数，使用机器语言或汇编语言编写程序。第一代电子计算机体积庞大，造价昂贵，用于军事和科学研究工作。其代表机型有IBM

6、 650（小型机）、IBM 709（大型机,电子管,2021/1/21,15,1.1.1 计算机的发展概况,2第二代（1959年1964年）：晶体管阶段 基本特征是采用晶体管作为计算机的逻辑元器件，由于电子技术的发展，运算速度达每秒几十万次，内存容量增至几十KB。与此同时，计算机软件技术也有了较大发展，出现了FORTRAN、COBOL、ALGOL等高级语言。与第一代计算机相比，晶体管电子计算机体积小、成本低、功能强、可靠性大大提高。除了科学计算外，还用于数据处理和事务处理。其代表机型有IBM 7094、CDC 7600,晶体管,2021/1/21,16,1.1.1 计算机的发展概况,3第三代（

7、1965年1970年）：集成电路阶段 基本特征是采用小规模集成电路作为计算机的逻辑元器件，随着固体物理技术的发展，集成电路工艺己可以在几平方毫米的单晶硅集成电路片上集成由十几个甚至上百个电子元器件组成的逻辑电路。它的运算速度每秒可达几十万次到几百万次，体积越来越小，价格越来越低，软件越来越完善，在监控程序的基础上发展形成了操作系统。其代表机型有IBM360,集成电路,2021/1/21,17,1.1.1 计算机的发展概况,4第四代（1971年现在）：大规模/超大规模集成电路阶段 基本特征是采用大规模集成电路和超大规模集成电路作为计算机的逻辑元器件，20世纪70年代以来，集成电路制作工艺取得了迅

8、猛的发展，在硅半导体上可集成更多的电子元器件，半导体存储器代替了磁芯存储器，目前，计算机的速度最高可以达到每秒几百万亿次浮点运算。操作系统不断完善，高级程序设计语言功能更加完善，人们的生活与计算机应用息息相关,超大规模集成电路,第一代 （19461956） 电子管 5千4万（次/秒,第二代 （19571964） 晶体管 几十万百万（次/秒,第三代 （19651970） 集成电路 百万几百万（次/秒,第四代 （197190年代） 集成电路 几百万几亿（次/秒,1964年911机,1966年112机,计算机发展的几个阶段,2021/1/21,19,计算机发展的几个阶段,2021/1/21,20,1

9、.1.2 计算机的特点,高速运算能力 计算精度高和可靠的判断能力 具有记忆和逻辑判断能力 具有自动控制能力,2021/1/21,21,1.1.3 计算机的应用,科学计算（数值计算） 如：天文、地质、气象、航天等涉及的大量计算 数据处理（信息处理） 对数据进行收集、分类、排序、存储、计算等操作 自动控制 无人驾驶飞机的控制 计算机辅助设计（CAD）和辅助教学（CAI） 人工智能（AI）方面的研究和应用 专家系统 (Expert system） 机器人 (Robert) 多媒体（Multimedia）技术应用,2021/1/21,22,1.1.3 计算机的应用（1,科学计算：解决科学技术和工程设计

10、中存在的大量的数学计算问题。例如，求解上千阶的微分方程组、几百个方程的线性方程组、大型矩阵运算等. 数据处理 ：数据处理泛指任何形式的计算机管理和操纵数据的过程，例如，企业管理、库存管理、帐目计算、信息情报检索等。 实时控制 ：计算机的速度不断提高，计算机的指令周期已降到几ns级，使得许多生产过程的实时控制成为可能。例如，化工生产过程中的压力、流量、温度等参数的控制,2021/1/21,23,1.1.3 计算机的应用（2,4. 计算机辅助设计和制造：CAD/CAM系统已发展成为更高级的计算机集成制造系统(CIMS)。 5. 人工智能：是探索和模拟人的感觉和思维过程的科学，它是在控制论、计算机科

11、学、仿生学、生理学等基础上发展起来的新兴边缘学科。 6. 通信和文字处理：包括文字信息的产生、修改、编辑、复制、保存、检索、传输等，通信和文字处理是实现办公自动化、电子邮件、计算机会议和计算机出版等新技术的必由之路。 7.多媒体技术：图形、声音、静态图像、动画、动态图像等多媒体技术,2021/1/21,24,1.1.3 计算机的应用（3,8. 网络技术与信息高速公路 ：把分布在不同地域的独立的计算机系统用通信设施连接起来，以实现数据通信和资源共享。网络从地域范围大小上分为局域网和广域网。 9. 教育：包括计算机辅助教学、知识信息系统、自然语言处理等。计算机辅助教学生动、形象、易于理解，是提高教

12、学质量的重要手段之一。 10.军事：包括军队自动化指挥系统、计算机作战模拟、军事信息处理武器的自动控制、精确制导武器、军用机器人、数字化部队、后勤保障等,2021/1/21,25,1.1.4 计算机的发展方向,未来的计算机以超大规模集成电路为基础，向 巨型化（不是体积大，而是速度高、容量大、功能强） 微型化（体积缩小、重量减轻） 网络化（分散的计算机联成网） 智能化（计算机将具有一定的“思维能力”） 方向发展,CRAY,计算机发展巨型化,运算速度可达每秒几百亿次运算的超级计算机 1975年世界上第一台超级计算机“Cray-I” 超级计算机应用：天气预报、地震机理研究、 石油和地质勘探，卫星图像

13、处理等大量科学计 算的高科技领域,中国超级计算机： 国防科技大学研制的 “银河1号”、 “银河2号”和“银河3号” 国家职能计算机中心推出的 “曙光1000” 、“曙光200I”和“曙光3000,银河,2021/1/21,27,计算机发展巨型化,社会在不断发展，人类对自然世界的认识活动也越来越多，很多情况要求计算机对数据进量的运算，如，数学命题的证明、行星轨迹的计算以及航天飞机、宇宙飞船的设计等等。这些应用对计算机速度的要求也越来越高。 “巨型化”在这里并不是通常意义上的大小，主要是指机器的性能运算速度等,Altair 8800,计算机发展微型化,计算机不再是单一的计算机器，而是一种 信息机器

14、，一种个人的信息机器,2021/1/21,29,计算机发展微型化,一方面，随着计算机的应用日益广泛，在一些特定场合，需要很小的计算机(如航天飞机，由于燃料的关系，设计原则是为了减少每一克而奋斗)，所以计算机的重量、体积都变得越来越小，但功能并不减少。 另一方面，随着计算机在世界上日益普及，个人电脑正逐步由办公设备变为电子消费品。人们要求电脑除了要保留原有的性能之外，还要有时尚的外观、轻便小巧、便于操作等特点，如平板电脑、手持电脑等。今后个人电脑在电脑中所占的比重将会越来越大，使用也将会越来越方便,计算机发展网络化,计算机网络： 计算机技术与通信技术结合 的产物。 计算机网络的发展动力： 使用远

15、程资源，共享程序、 数据和信息资源，网络用户 的通讯和合作,2021/1/21,31,计算机发展网络化,因特网的建立正在改变我们的世界，改变我们的生活。网络具有虚拟和真实两种特性，网上聊天和网络游戏等具有虚拟特性，而网络通信、电子商务、网络资源共享则具有真实的特性。 我们完全可以通过因特网购买生活必需品，交纳各种费用、教学、管理个人账务等等,计算机发展智能化,总有一天，人类会造出一些举止跟人一样的 没有灵魂的机械来”。 笛卡尔（1637,人类第一个“工业机器人”：一头在纺织机上挑纱的“驴”（1742年） 第一代机器人机械手（1962年出现） 第二代机器人具有“感觉”的机器人 第三代机器人装有启

16、发式计算机的“智能机器人,2021/1/21,33,计算机发展智能化,今后，计算机在我们的生活中扮演的角色将会更加重要。 计算机应用将具有更多的智能特性，能够帮助用户解决一些自己不熟悉或不愿意做的事。 如，智能家电、烹调等,2021/1/21,34,1.1.5 计算机的分类,2021/1/21,35,1.2 计算机常用的数制及编码,数制（计数制）指用一组固定的符号和统一的规则来表示数值的方法。 编码是采用少量的基本符号，选用一定的组合原则，以表示大量复杂多样的信息的技术。 计算机只认识“0”和“1”，任何信息必须转换成二进制形式数据后才能由计算机进行处理、存储和传输,2021/1/21,36,

17、二进制数的特点： 最多只有两个不同的数字符号，即 0 和 1 。 逢二进一。 (基数为二，逢二进一，借一为二。) 二进制优点： 0，1两个状态易物理实现； 运算规则简单。 算术运算与逻辑运算容易沟通,1.2.1 二进制数,2021/1/21,37,进位计数制的三要素： 数位：数码在一个数中所处的位置。 基数：每个数位上所能使用的数码的个数。 位权：处在某一位上的“1”所表示的数值的大小。（N进制数中，整数部分第i位的位权为Ni-1,小数部分第j位的位权为N-j 。 十进制(101.1)10110201011100110-1 二进制(101.1)212202112012-1 (5.5) 10 八

18、进制(101.1)818208118018-1 (65.125)10 十六进制 (101.1)16116201611160116-1 (257.0625)10,1.2.2 二进制与其它数制,2021/1/21,38,二进制数与其它数制的对照表,二进制 十进制 八进制 十六进制 0000 0 0 0 0001 1 1 1 0010 2 2 2 0011 3 3 3 0100 4 4 4 0101 5 5 5 0110 6 6 6 0111 7 7 7 1000 8 10 8 1001 9 11 9 1010 10 12 A 1011 11 13 B 1100 12 14 C 1101 13 15

19、 D 1110 14 16 E 1111 15 17 F,2021/1/21,39,1.2.3 不同进制数之间的转换,2021/1/21,40,十进制整数转换为二进制整数,规则：除二取余，直到商为零为止，倒排。 例：将十进制数86转化为二进制 2 | 86 0 2 | 43 1 2 | 21 1 2 | 10 0 2 | 5 1 2 | 2 0 2 | 1 1 0 所以,(86)10=(1010110)2,2021/1/21,41,规则：乘二取整，直到小数部分为零或给定的精度为止，顺排。 例：将十进制数0.875转化为二进制数 0.875 2 1.75 0.75 2 1.5 0.5 2 1.0

20、 所以(0.875)10=(0.111)2,十进制小数转换为二进制小数,2021/1/21,42,例： (1999.8)10=1103+9 102+9 101+9 100+8 10-1,权,1101.1)2=123+1 22+0 21+1 20+1 2-1 =（8+2+1+0.5+0.25）10 =（11.75）10,二进制数转换为十进制数,规则：按“权”展开，求和,2021/1/21,43,二进制转换为八进制,方法三合一法 整数部分：自右向左，三个一组，不够补零，每组对应一个八进制数码。 小数部分：自左向右，三个一组，不够补零，每组对应一个八进制数码。 例如：将（10100101.10111

21、）2 转换成八进制数。 （10100101.10111）2 = (010 100 101 .101 110)2 =（ 2 4 5. 5 6）8,2021/1/21,44,方法一分为三法 八进制 0 1 2 3 4 5 6 7 二进制 000 001 010 011 100 101 110 111 例如：将（207.54）8转换成二进制： 2 0 7. 5 4 010 000 111.101 100 所以， （207.54）8=（010000111.101100）2 =（10000111.1011）2,八进制转换为二进制,2021/1/21,45,二进制转换为十六进制,方法四合一法 整数部分：自

22、右向左，四个一组，不够补零，每组对应一个十六进制数码。 小数部分：自左向右，四个一组，不够补零，每组对应一个十六进制数码。 例： (11001111.01111)2 = (1100 1111 .0111 1000)2 = ( C F . 7 8)16,2021/1/21,46,十六进制转换成二进制,方法一分为四法 十六进制 0 1 2 3 4 5 6 7 二进制 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 十六进制 8 9 A B C D E F 二进制 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111 例如（1E4.2A）16

23、=（0001 1110 0100. 0010 1010） 2 =（111100100.0010101） 2,2021/1/21,47,1.2.4 二进制数在计算机内的表示,计算机中整数一般用定点数表示。定点数指小数点在数中有固定的位置。 整数(不带符号的整数) 8位：0255，16位：065535 带符号整数 符号位（0：正；1：负） 最高位为符号位（原码表示法） 8位：-128127，16位：-32768+32767,2021/1/21,48,实数的表示,数符 尾数 阶符 阶码,计算机中实数一般用浮点数表示。浮点数指小数点在数中位置不固定。 一个浮点数由阶码（指数）和尾数两部分组成。 阶码：

24、尾数中的小数点应当向左或向右移动的位数。 尾数：表示数值的有效数字，其小数点约定在数符和尾数之间。例：100.101=2+30.100101,2021/1/21,49,1.3 常见的信息编码,十进制数的编码与表示 西文信息的编码与表示 中文信息的编码与表示,2021/1/21,50,1.3.1 BCD(二 - 十进制编码,BCD码 BCD(Binary Code Decimal)码是用若干个二进制表示一个十进制数的编码， BCD码有多种编码方法，常用的有8421码。 8421码是将十进制数码09中的每个数分别用4位二进制编码表示，对于多位数，只须将它的每一位数字用8421码直接列出即可。例如，

25、十进制数转换成BCD码如下： (1209.56)10 (0001 0010 0000 1001.0101 0110 )BCD,2021/1/21,51,1.3.1 十进制数的编码与表示,2021/1/21,52,1.3.2 西文信息的编码与表示,字符编码(Character Code)就是用二进制编码来表示字母、数字以及专门的符号。 在计算机系统中有两种重要的字符编码方式：ASCII和EBCDIC。EBCDIC(扩展的二十进制交换码)是西文字符的一种编码。采用8位二进制表示，共有256种不同的编码，可表示256个字符。 目前计算机中普遍采用的是ASCII(American Standard C

26、ode for Information Interchange)码，即美国信息交换标准代码,2021/1/21,53,西文信息的编码与表示,数字二进制数 字符 二进制编码 字符编码：每个字符对应一个整数值 字符编码标准： ASCII码：美国标准信息交换代码(American Standard Code for Information Interchange) 规定：字节(位)最高位为,位给出128个编码,2021/1/21,54,西文信息的编码与表示,128种字符：95个可见字符，33个控制字符; 制码,2021/1/21,55,1.3.3 汉字编码,汉字字符集与编码 1981年，GB2312

27、-80国家标准，其中有6763个汉字和682个非汉字字符，其字符及编码称为国标码又叫国际交换码。 GB2312字符集的构成： 一级常用汉字3755个，按汉语拼音排列 二级常用汉字3008个，按偏旁部首排列 非汉字字符682个,2021/1/21,56,1.3.3 中文信息的编码与表示(1,汉字也是字符，是中文的基本组成单位。 汉字数量大(目前汉字的总数已超过6万个)、字形复杂、异体字多、同音字多。 汉字信息的处理相对较复杂，汉字信息的处理一般包括汉字的编码、输入、输出、存储、处理与传输,2021/1/21,57,1.3.3 中文信息的编码与表示(2,汉字字符集与编码：1981年我国颁布了信息交

28、换用汉字编码字符集基本集(GB2312-80) 。 汉字的输入：(1)数字编码、(2)拼音编码、(3)字形编码 汉字的机内码：是指计算机系统内部为存储、处理和传输汉字而使用的代码，简称内码，是汉字在设备或信息处理系统内部最基本的表达形式,2021/1/21,58,汉字编码,4、汉字的输出：如要显示或打印出来，必须把汉字的机内码转换成人们可以阅读的方块字形式。 5、汉字信息处理的工作过程,2021/1/21,59,汉字编码（续,输入码 数码：由数字组成的编码，代码和汉字一一对应，无重码，但编码规则较难记忆，如区位码，电报码。 音码：用汉字拼音字母组成的编码，容易学，但重码多，输入速度不高，如拼音

29、码等。 形码：把汉字的基本构件偏旁、部首和字根等分类，和不同的键相对应，如五笔字型码、表形码、首尾码等。 音形码：根据汉字的读音并兼顾汉字字型而设计的编码，如自然码、声韵部形码、快速输入码等,2021/1/21,60,汉字编码,汉字国标码(GB231280) 每个汉字占两个字节。 一级汉字：3755个；二级汉字：3008个。 汉字分区，每个区94个汉字。 机内码 计算机系统内部处理和存储汉字时所用的代码，简称内码。 汉字 国标码 汉字内码 中 8680(01010110 01010000)B (11010110 11010000)B 华 5942(00111011 00101010)B (10

30、111011 10101010)B,2021/1/21,61,汉字编码（续,输出码：又称字型码或字模点阵码。 点阵字形（“1”表示对应位置是黑点、“0”表示是空白） 轮廓字形（用曲线描述，精度高、字形可变，如：Windows中的TrueType,2021/1/21,62,汉字编码（续,汉字字形码 点阵：汉字字形点阵的代码 有1616、2424、3232、4848等编码、存储方式简单、无需转换直接输出，放大后产生的效果差 矢量：存储的是描述汉字字形的轮廓特征 矢量方式特点正好与点阵相反,2021/1/21,63,1.4 计算机系统的组成,计算机系统包括：硬件系统和软件系统。 硬件：指构成计算机的

31、物理设备，即具有输入、存储、计算、控制和输出功能的实体部分。 软件：指系统中的程序以及开发、使用和维护程序所需的所有文档的集合,2021/1/21,64,计算机系统的组成,计算机系统,计算机基础知识,现代计算机模型,2021/1/21,67,1.4.1 计算机的基本结构,计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五个基本部分组成,2021/1/21,68,运算器和控制器,运算器又称算术逻辑单元（ALU），是计算机对数据进行加工处理的部件。 功能：对二进制数码进行加、减、乘、除等算术运算和与、或、非等基本逻辑运算，实现逻辑判断。 控制器用来控制计算机各部件协调工作。 功能：从内存中取指令

32、和执行指令。 运算器和控制器两部分组成CPU，又称微处理器。 表征微机运算速度的指标是微机CPU的主频,2021/1/21,69,存储器,存储器是有记忆能力的部件，用来存储程序和数据。 存储器分为内存储器和外存储器。内存储器直接和CPU相连，存放当前要运行的程序和数据，故也称主存储器。外存储器又称辅助存储器，主要用于保存暂时不用但又需长期保留的程序或数据，存储容量大。 存放在外存的程序必须调入内存才能运行。内存处理速度快，但价格昂贵,2021/1/21,70,内存储器,简称内存或主存 按功能分：随机存储器和只读存储器。 随机存储器（RAM）： 静态RAM，通常小容量存储器采用这种RAM，由触发

33、器构成存储单元，每个单元存储1bit二进制信息。 动态RAM，大容量的存储器采用。以电荷形式来存储信息，具有高度集成、功耗低、速度快、价格便宜等优点。但是，存储的信息在几豪秒后会衰减甚至消失，因此需要周期性的进行刷新（再生），在电路中就必须配备刷新逻辑电路。 特点：可以读出，也可以改写，断电后信息丢失,2021/1/21,71,内存储器（续,只读存储器（ROM）： 与RAM相比，具有集成度高、成本低的优点，而且其中的信息不受断电的影响能始终保存，因此常用来存储固定的程序，如系统软件、引导程序、监控程序等。 掩模ROM，在芯片生产时就将信息写入其中，一次写入后就不能改变。 可擦写ROM，通常指E

34、PROM，可用紫外线擦去里面的程序，然后用专门的编程器写入新的程序。 特点：只能读出，不能改写，断电后信息不丢失,2021/1/21,72,外存储器,软盘：表面沉涂有磁性介质，被封装在方形的硬质保护套中。 磁道：存储表面被划分的许多的同心圆。每个磁道的编号叫道号；从外到内越来越大，最外边叫0磁道。每一磁道分为许多扇区。 扇区：软盘读写的基本单位。 存储容量：面数*磁道数*扇区数*字节/扇区 优点：存取方便、携带方便、价格便宜,2021/1/21,73,外存储器（续,硬盘：由若干个盘片置于同一轴上组成。 磁道：格式化使系统把硬盘的磁表面划分成若干的同心圆。 柱面：每片盘的同一垂直面上所有的磁道构

35、成的一个磁道组。柱面从外向内越来越大。 硬盘的读写时有柱面号、磁头号和扇区号来确定读写信息的具体位置,2021/1/21,74,外存储器（续,光盘存储器 只读光盘：CD-ROM,光盘上的信息由厂家制作写入，写好后就永久保留在磁盘上，用户只能读出信息。 一次写入性光盘：WORM,允许用户写入一次数据，一旦写入就不能修改和删除，但可以多次读出使用。 可读写光盘：E-R/W,可多次写、多次读，可对已记录的信息进行修改,2021/1/21,75,外存储器（续,磁带存储器：使用历史相对比较久的一类辅助存储设备。工作原理十分类似于录音磁带。优点是具有多条磁道可同时记录信息，便于携带，易保存。缺点是传输速率

36、低,2021/1/21,76,ALU寄存器 Cache存储器 主存储器（DRAM） 辅助存储器（软盘、硬盘、光盘） 后援存储器（磁带库、光盘库,存储器的层次结构,2021/1/21,77,输入/输出设备,输入设备是向计算机输入信息的装置，用于向计算机输入原始数据和处理数据的程序。 输入设备：键盘、鼠标器、扫描仪、数字化仪等,输出设备主要用于将计算机处理过的信息保存起来，或以人们能接受的数字、文字、符号、图形和图像等形式显示或打印出来。 输出设备：显示器、打印机、绘图仪等,2021/1/21,78,2021/1/21,80,主 机,外部设备,计算机硬件系统结构图,运算器,控制器,内存储器,外存储

37、器,存储器,输出设备,硬 件,输入设备,2021/1/21,81,I/O接口,外存储器,输入设备,输出设备,总线,2021/1/21,82,1.4.2 微型计算机概述,1微型计算机基本结构,系统主板（又称母板） CPU 硬盘驱动器 DVD-ROM驱动器 软盘驱动器 显示器适配器 内存 电源,2021/1/21,83,微型计算机概述,2微型计算机的主要性能指标 CPU指标 CPU字长、时钟频率。 运算速度 每秒钟所能执行的指令条数。 内存容量 内存储器存储数据的能力。 3微型计算机的分类 按用途分类 微型计算机按用途可分为台式、便携式、手持式等,2021/1/21,84,常见微机系统,计算机、电

38、视、影音三模式,平板电脑,家庭网络计算机,2021/1/21,85,主机箱,立式机箱,卧式机箱内部构造,2021/1/21,86,系统主板,内存,总线插槽,接口卡,CPU,串行接口,USB接口,2021/1/21,87,系统主板,系统板，微机最重要部件。安装了组成计算机的主要电路，具有扩展槽和各种接插件。微机质量很大程度上取决于主板质量。通常针对某种CPU设计制造,2021/1/21,88,微机主板示例,2021/1/21,89,CPU,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，Penti

39、um 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,2021/1/21,90,内部存储器 访问速度快 信息暂时性 相对价格高,外部存储器 访问速度慢 信息永久性 相对价格低,存储器,微型计算机存储器分内部存储器和外部存储器,2021/1/21,91,1）随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM) RAM通常指计算机主存，使用动态随机存储器，制作成内存条形式出现。 CPU对它们既可读出又可写入数据。 （2）只读存储器(Read only Memory，简称ROM) CPU对它们只取不存，其

40、信息用户无法修改。断电时信息不会丢失。ROM中一般存放计算机系统管理程序。 （3）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,内部存储器,2021/1/21,92,内存储器：和CPU一起构成微机主机，按地址访问.。 性能指标：存储容量和工作速度,2021/1/21,93,位,字，字长,位、字节、字及字长,字节（8位,数 据 存 储 的 组 织 形 式,2021/1/21,94,0000H 0001H 0002H FFFFH,存储体结构图,存储位,存储单元 （字节,存储体,2021/1/21,95,1）软盘,用表面涂有磁性材料柔软的

41、聚酯材料制成 读写软盘时，磁头直接接触盘面。常用软盘容量为1.44MB 新型磁盘具有100MB250MB容量,2）光盘,衡量光盘驱动器传输数据速率的指标叫做倍速，一倍速率= 150KB/秒 常用： 只读型光盘CD-ROM 一次性可写入光盘CD-R，需要光盘刻录机完成数据的写入 后继产品DVD-ROM，DVD-ROM一倍速率是1.3MB/秒,外部存储器,2021/1/21,96,硬盘的磁道、扇区、柱面,硬盘片是由涂有磁性材料的铝合金构成 读写硬盘时，磁性圆盘高速旋转产生的托力使磁头悬浮在盘面上而不接触盘面 硬盘容量视具体类型而定,硬盘,2021/1/21,97,移动存储产品,磁光技术移动存储产品

42、 磁盘技术与光技术结合,Flash存储设备 闪存芯片为存储介质 采用USB的接口 可擦写100万次以上,2021/1/21,98,总线与接口,总线：微处理器与各部件和外围设备共用的连接线路,2021/1/21,99,总线分类,地址总线:传输地址信息 数据总线:传输数据信息 控制总线:传输控制信息,内部总线：连接CPU的各个组成部件（芯片内部） 系统总线：连接计算机中各大部件 外部总线：连接计算机和外部设备,连接对象,传输对象,并行总线:通信速度快、实时性好 串行总线:简易、方便、灵活,通信方式,2021/1/21,100,总线,微处理器,微处理器、总线、存储器、接口电路和外设逻辑关系,2021

43、/1/21,101,键盘,键盘是主要的输入设备。标准键盘由101个键组成，是当前我国使用最多的键盘。 键盘上的按键可以分为四类： 数字键 英文字母键 各类符号键 各种控制键,2021/1/21,102,键盘的使用,字符键 功能键 控制键,2021/1/21,103,鼠标,鼠标：是控制显示器上光标移动位置并向主机输入用户所选中的某个操作命令或对象的一种输入设备. 机械式鼠标器 光电式鼠标器 光机式鼠标器,2021/1/21,104,显示器,CRT（阴极射线管）的功能是将计算机中的信息转换成各种直观的字符和图象，并在屏幕上显示出来。 显示器屏幕上用光点来构成输出内容。像素越多，分辨率越高。像素的深

44、浅程度称为灰度（允许有256级灰度）。彩色有红绿蓝三色组合而成，因此每个像素用24位表示时；真彩可以有224种不同的颜色。 分辨率、彩色数及屏幕尺寸是衡量显示器性能的主要指标,2021/1/21,105,打印机,打印机主要分为针式、激光、喷墨三种。 针式打印机又称点阵打印机，属于击打式打印机。特点：价格便宜，速度慢，噪音大。 喷墨打印机：噪声低、速度快、打印效果较好。 激光打印机：速度快、无噪声、分辨率高但价格稍高,2021/1/21,106,用于交流稳压及停电保护 (如：UPS,向主板、软盘驱动器、硬盘驱 动器或光盘驱动器等提供电源 (位于机箱内,电源,直流稳压电源,不间断电源,2021/1

45、/21,107,计算机工作原理,1计算机采用二进制形式来表示数据和指令 数据：以器件的两种物理状态，如晶体管的“通”和“断”等来表示，这种器件只能表示二进制代码。因此，计算机处理的所有数据都要转换成二进制代码。 指令：计算机中另一种重要信息，计算机的所有动作都按一条条指令的规定来进行。指令也用二进制代码表示操作码：指出操作的性质操作数：操作的对象,2021/1/21,108,计算机工作原理,2存储程序是计算机自动工作的基础 在计算机上算题前，先把解题方法分解成一个个步骤，都用计算机能够执行的指令表示出来，这些指令就构成了解题程序。 把程序通过输入设备送入计算机，以二进制代码形式存入存储器。 “

46、启动”程序，计算机就逐个分析执行程序中一条条指令，从而一步一步地自动算完题目,2021/1/21,109,计算机工作原理,3计算机由五大部件组成,运算器：数据的算术、逻辑运算，比较、移位等操作。 存储器：存储程序和数据：运算之前接受输入设备送来的信息。运算过程中为其它部件提供信息。保存中间结果和最终结果。 控制器：计算机的控制中心，实现“程序控制”的主要部件。它从存储器中逐条取指令，分析指令规定的操作、所需数据等，再按分析结果向各部分发控制信号，统一指挥计算机完成操作。 输入设备：将数字、文字、图像等转换为计算机能识别的二进制编码， 并输入到计算机内存储起来，以便加工处理。常用的有键盘、鼠标器

47、、扫描仪等。 输出设备：将计算机内数字形式的编码转换成人或其它设备所能接收和识别的信息形式。常用的有显示器、打印机、绘图仪等,2021/1/21,111,程序的执行过程,N,Y,2021/1/21,112,计算机的性能指标,内存容量,字长,主频,其它,运算速度,2021/1/21,113,系统软件,应用软件,1.4. 3 计算机软件系统,2021/1/21,114,1.4.3 微型计算机的软件配置,微型计算机系统的软件分为系统软件和应用软件两类。 系统软件：管理、控制和维护计算机及其外设、计算机网络，提供用户与计算机界面等的软件。一般包括操作系统、语言编译程序、数据库管理系统。 应用软件是指计

48、算机用户为某一特定应用而开发的软件。例如文字处理软件、表格处理软件、绘图软件、财务软件、过程控制软件等,2021/1/21,115,硬 件,计算机系统层次结构,2021/1/21,116,用户与硬件/软件之间的关系,计算机硬件,用 户,应用软件,系统软件,2021/1/21,117,操作系统,操作系统是最基本，最重要的系统软件。它负责管理计算机系统的全部软件资源和硬件资源，合理地组织计算机各部分协调工作，为用户提供操作和编程界面。 功能：处理机管理、存储器管理、设备管理、文件管理、作业管理。 分类：单用户操作系统 、批处理操作系统 、分时操作系统 、实时操作系统 、网络操作系统 、分布式操作系统,2021/1/21,118,操作系统基础,操作系统的定义 操作系统的功能 操作系统用户界面,Windows,DOS,UNIX,2021/1/21,119,什么是操作系统,用来控制和管理系统资源、方便用户使用计算机的程序的集合，是人机交互的接口,操作系统基础,Word,Windows,KV300,2021/1/21,12