大学计算机基础第一章计算机基础知识

1、陈念伟陈念伟cnw 计算机的定义和分类计算机的定义和分类2计算机软件系统计算机软件系统6计算机的特点和用途计算机的特点和用途3微型计算机的组成微型计算机的组成7计算机的发展趋势计算机的发展趋势8计算机的信息表示与存储计算机的信息表示与存储4微型计算机的基本操作微型计算机的基本操作9信息技术与计算机文化信息技术与计算机文化10计算机硬件系统计算机硬件系统5计算机的发展简史计算机的发展简史1计算机的发展简史计算机的发展简史1计算机的定义和分类计算机的定义和分类2计算机软件系统计算机软件系统6计算机的特点和用途计算机的特点和用途3微型计算机的组成微型计算机的组成7计算机的发展趋势计算机的发展趋势8计

2、算机的信息表示与存储计算机的信息表示与存储4微型计算机的基本操作微型计算机的基本操作9信息技术与计算机文化信息技术与计算机文化10计算机硬件系统计算机硬件系统5计算机的发展简史计算机的发展简史中国的算筹和算盘中国的算筹和算盘帕斯卡加法器帕斯卡加法器1822 差分机差分机1834 分析机分析机西方的对数计算尺西方的对数计算尺Z-3型计算机型计算机计算机的发展简史计算机的发展简史MARK I5000次加法次加法/秒秒体重体重30吨吨占地占地170m218800只电子管只电子管1500个继电器个继电器功率功率150KW计算机的发展简史计算机的发展简史第五代：具有人工智能的计算机第五代：具有人工智能的

3、计算机（1980至今至今计算机的发展简史计算机的发展简史第一代第一代（1946-19561946-1956）电子管电子管5 5千千-4-4万（次万（次/ /秒）秒）第二代第二代（1957-19641957-1964）晶体管晶体管几万几万几十万（次几十万（次/ /秒）秒）第三代第三代（1965-19701965-1970）集成电路集成电路几十万几十万-百万（次百万（次/ /秒）秒）第四代第四代（1971-19801971-1980）超大规模集成电路超大规模集成电路几百万几百万-百亿（次百亿（次/ /秒）秒）性能指标性能指标第一代第一代1946-1956第二代第二代1957-1964第三代第三代1

4、965-1970第四代第四代1971年年-1980逻辑元件逻辑元件电子管电子管晶体管晶体管中、小规模中、小规模集成电路集成电路大规模、超大规大规模、超大规模集成电路模集成电路存储器存储器磁芯，磁鼓磁芯，磁鼓（磁带）（磁带）磁芯存储器磁芯存储器（磁盘）（磁盘）半导体（磁半导体（磁盘为主）盘为主）高集成度半导体高集成度半导体（磁盘、光盘、（磁盘、光盘、移动存储器）移动存储器）运算速度运算速度（秒（秒/次）次）几千几千-几万几万几万几万-几十万几十万几十万几十万-几百几百万万几百万几百万-百亿百亿软软 件件机器语言机器语言汇编语言汇编语言编译语言编译语言高级编程语言高级编程语言操作系统操作系统交互式

5、语言交互式语言数据库系统数据库系统网络软件网络软件主要特点主要特点体积大，可靠体积大，可靠性差，耗电大，性差，耗电大，价格价格昂贵昂贵体积小，重量体积小，重量轻，耗电小，轻，耗电小，可靠性较高可靠性较高小型化，耗电小型化，耗电小，可靠性高小，可靠性高微型化，耗电极微型化，耗电极小，可靠性很高小，可靠性很高应用场合应用场合科学计算科学计算数据处理数据处理工业控制工业控制社会各个领域社会各个领域摩尔定律是指摩尔定律是指IC（半导体元件）上可容纳的（半导体元件）上可容纳的晶体管数目，约每隔晶体管数目，约每隔18个月便会增加一倍，性能个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。也将提升一倍。现在，摩尔定律主要

6、有以下现在，摩尔定律主要有以下版本版本：集成电路芯片上所集成的电路的数目，每隔集成电路芯片上所集成的电路的数目，每隔18个月就翻一番。个月就翻一番。微处理器的性能每隔微处理器的性能每隔18个月提高一倍，而价个月提高一倍，而价格下降一倍。格下降一倍。用一个美元所能买到的电脑性能，每隔用一个美元所能买到的电脑性能，每隔18个个月翻两番。月翻两番。1956年年 开始研制开始研制1958年年 完成第一台电子计算机完成第一台电子计算机1031959年年 完成大型电子计算机完成大型电子计算机1041965年年 中国开始研制第三代计算机（集成电路）中国开始研制第三代计算机（集成电路）1983年年 银河银河-

7、I巨型机，高速计算机巨型机，高速计算机 1999年年 研制成研制成“神威神威”并行计算机并行计算机2001年年 我国第一款通用我国第一款通用CPU“龙芯龙芯”2008年年 曙光曙光5000A百万亿次数据处理超级计百万亿次数据处理超级计算机算机计算机的发展简史计算机的发展简史曙光曙光5000A5000A龙芯龙芯：英国数学家，建立了布尔英国数学家，建立了布尔代数，构思了关于代数，构思了关于0和和1的代数系统，的代数系统，为今后数字计算机开关电路的设计提为今后数字计算机开关电路的设计提供了重要的数学方法。供了重要的数学方法。：是现代信息论的著名创始：是现代信息论的著名创始人。人。1938年，香侬在发

8、表的论文中，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，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并证明布尔代数的逻辑运算可以通过继电器电路来实现。继电器电路来实现。计算机的发展简史计算机的发展简史G. BooleC. Shannon：人工智能之父，提出了：人工智能之父，提出了有限状态自动机有限状态自动机图灵机的概念。图灵机的概念。为纪念图灵对计算机的贡献，美国计为纪念图灵对计算机的贡献，美国计算机博物馆于算机博物馆于1966年设立了年设立了“图灵图灵奖奖”。“图灵奖图灵奖”是计算机领域的最是计算机领域的最高荣誉。高荣誉。：控制论之父。：控制论之父。1940年

9、，年，维纳提出现代计算机应该是数字式维纳提出现代计算机应该是数字式的，应由电子元件构成，采用二进的，应由电子元件构成，采用二进制，并在内部存储数据。制，并在内部存储数据。计算机的发展简史计算机的发展简史Alan TuringL. Wiener：提出了计算机的：提出了计算机的三条原则：三条原则：以二进制的逻辑基础来实现数字以二进制的逻辑基础来实现数字运算，以保证精度；运算，以保证精度；利用电子技术来实现控制、逻辑利用电子技术来实现控制、逻辑运算和算术运算，以保证计算速度；运算和算术运算，以保证计算速度；采用把计算功能和二进制数更新采用把计算功能和二进制数更新存储功能相分离的结构。存储功能相分离的

10、结构。计算机的发展简史计算机的发展简史Atanasoff：美籍匈牙：美籍匈牙利数学家，提出了著名的利数学家，提出了著名的“存存储程序储程序”设计思想。设计思想。计算机的两个基本能力：一是计算机的两个基本能力：一是能够存储程序，二是能够自动地执能够存储程序，二是能够自动地执行程序。行程序。计算机的发展简史计算机的发展简史1949 EDSACJohn Von Nouma计算机的定义和分类计算机的定义和分类2计算机的发展简史计算机的发展简史1计算机软件系统计算机软件系统6计算机的特点和用途计算机的特点和用途3微型计算机的组成微型计算机的组成7计算机的发展趋势计算机的发展趋势8计算机的信息表示与存储计

11、算机的信息表示与存储4微型计算机的基本操作微型计算机的基本操作9信息技术与计算机文化信息技术与计算机文化10计算机硬件系统计算机硬件系统5电子计算机是一种能根据程序要求快电子计算机是一种能根据程序要求快速而高效地自动完成信息处理并具有存储速而高效地自动完成信息处理并具有存储记忆功能的电子设备，俗称记忆功能的电子设备，俗称“电脑电脑”。计算机的定义和分类计算机的定义和分类输入设备输入设备输出设备输出设备电子数字计算机：电子数字计算机：所有信息以二进制数表示。所有信息以二进制数表示。电子模拟计算机：电子模拟计算机：内部信息形式为连续变化的模拟电压，基本内部信息形式为连续变化的模拟电压，基本运算部件

12、为运算放大器。运算部件为运算放大器。混合式电子计算机：混合式电子计算机：既有数字量又能表示模拟量，设计比较困难。既有数字量又能表示模拟量，设计比较困难。计算机的定义和分类计算机的定义和分类通用计算机：通用计算机：适用于各种应用场合，功能齐全、通用性好适用于各种应用场合，功能齐全、通用性好的计算机。的计算机。专用计算机：专用计算机：为解决某种特定问题专门设计的计算机，如为解决某种特定问题专门设计的计算机，如工业控制机、银行专用机、超级市场收银机工业控制机、银行专用机、超级市场收银机（POS）等。）等。计算机的定义和分类计算机的定义和分类大型机大型机巨型机巨型机中型机中型机小型机小型机单片机单片机

13、计算机的定义和分类计算机的定义和分类微型机微型机IAIA服务器服务器工作站工作站计算机的特点和用途计算机的特点和用途3计算机的定义和分类计算机的定义和分类2计算机软件系统计算机软件系统6计算机硬件系统计算机硬件系统5微型计算机的组成微型计算机的组成7计算机的发展趋势计算机的发展趋势8计算机的信息表示与存储计算机的信息表示与存储4微型计算机的基本操作微型计算机的基本操作9信息技术与计算机文化信息技术与计算机文化10计算机的发展简史计算机的发展简史1 运算速度快运算速度快 计算精度高计算精度高 存储能力强存储能力强 具有逻辑判断能力具有逻辑判断能力 具有自动运行能力具有自动运行能力计算机的特点计算

14、机的特点曙光曙光5000一天完成的一天完成的工作量，相当于全中国所工作量，相当于全中国所有人每天有人每天24小时、每年小时、每年365天利用手持计算机不天利用手持计算机不停地进行计算，停地进行计算，46年时间年时间工作量。工作量。 科学计算科学计算自动控制自动控制测量和测试测量和测试信息处理信息处理计算机辅助系统计算机辅助系统人工智能人工智能网络应用网络应用家用电器与智能设备家用电器与智能设备 计算机的用途计算机的用途北京第一机床厂立体北京第一机床厂立体仓库系统单机自动控制和仓库系统单机自动控制和计算机管理计算机管理 科学计算科学计算自动控制自动控制测量和测试测量和测试信息处理信息处理计算机辅

15、助系统计算机辅助系统人工智能人工智能网络应用网络应用家用电器与智能设备家用电器与智能设备 计算机的用途计算机的用途计算机辅助设计，最计算机辅助设计，最大程度地提高渲染性能可大程度地提高渲染性能可在生产效率方面提供巨大在生产效率方面提供巨大优势，从而缩短设计优势，从而缩短设计/分析分析周期和上市时间。周期和上市时间。科学计算科学计算自动控制自动控制测量和测试测量和测试信息处理信息处理计算机辅助系统计算机辅助系统人工智能人工智能网络应用网络应用家用电器与智能设备家用电器与智能设备 计算机的用途计算机的用途采用人工智能技术的下采用人工智能技术的下一代呼叫中心。欧洲顶尖人一代呼叫中心。欧洲顶尖人工智能

16、企业工智能企业cognosense为为欧洲青少年组织建立的人工欧洲青少年组织建立的人工智 能 网 络 售 后 系 统智 能 网 络 售 后 系 统 www.ciao.ch科学计算科学计算自动控制自动控制测量和测试测量和测试信息处理信息处理计算机辅助系统计算机辅助系统人工智能人工智能网络应用网络应用家用电器与智能设备家用电器与智能设备 计算机的用途计算机的用途工地或矿区在车辆出、入工地或矿区在车辆出、入口安装远距离读卡系统，当载口安装远距离读卡系统，当载有防拆电子标签的车辆进、出有防拆电子标签的车辆进、出通道时，系统自动判断和记录通道时，系统自动判断和记录车辆进出时间和次数，并自动车辆进出时间和

17、次数，并自动生成报表供查询和打印。生成报表供查询和打印。计算机的信息表示与存储计算机的信息表示与存储4计算机的定义和分类计算机的定义和分类2计算机软件系统计算机软件系统6计算机的特点和用途计算机的特点和用途3微型计算机的组成微型计算机的组成7计算机的发展趋势计算机的发展趋势8计算机硬件系统计算机硬件系统5微型计算机的基本操作微型计算机的基本操作9信息技术与计算机文化信息技术与计算机文化10计算机的发展简史计算机的发展简史1在冯在冯诺依曼型计算机中，所有的信息都是采诺依曼型计算机中，所有的信息都是采用二进制编码。用二进制编码。包括：数据、指令；图形、声音、视频等。包括：数据、指令；图形、声音、视

18、频等。二进制系统仅有两个数二进制系统仅有两个数0和和1二进制表示信息的优点：二进制表示信息的优点：易于物理实现易于物理实现二进制数运算简单二进制数运算简单机器可靠性机器可靠性高通用性强高通用性强计算机的信息表示与存储计算机的信息表示与存储 位（位（bit）度量数据的最小单位，表示度量数据的最小单位，表示1位二进制数字。位二进制数字。 字节（字节（Byte）信息组织和存储的基本单位，也是计算机体信息组织和存储的基本单位，也是计算机体系结构的基本单位。简写为系结构的基本单位。简写为B。1 B = 8 bitb7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0K（千）字节（千）字节1KB = 1024 B

19、M（兆）字节（兆）字节1MB = 1024 KBG（吉）字节（吉）字节1GB = 1024 MB T（太）字节（太）字节1TB = 1024 GB计算机的信息表示与存储计算机的信息表示与存储思考十进制数的特点：思考十进制数的特点：一个十进制数的每一位可以出现哪些符号？一个十进制数的每一位可以出现哪些符号？两个十进制数进行加法运算的时候如何进位，两个十进制数进行加法运算的时候如何进位，那减法运算呢？那减法运算呢？R进制：采用进制：采用R个基本符号；遵循个基本符号；遵循“逢逢R进一，进一，退一当退一当R”。基数：一种计数制允许选用基本数字符号的基数：一种计数制允许选用基本数字符号的个数。如：十进制

20、基数为个数。如：十进制基数为10。计算机的信息表示与存储计算机的信息表示与存储十进制十进制基数基数10，可使用，可使用0,1,2,3,4,5,6,7,8,9二进制二进制基数基数2，可使用可使用0,1八进制八进制基数基数8，可使用可使用0,1,2,3,4,5,6,7十六进制十六进制基数基数16，可使用可使用0,9,A,B,C,D,E,F计算机的信息表示与存储计算机的信息表示与存储思考：计算机能不能直接读懂十、八、十思考：计算机能不能直接读懂十、八、十六进制数？六进制数？ 采用括号外面加下标。采用括号外面加下标。如：如：(1011)2 ：表示二进制数：表示二进制数1011。(9981)10 ：表示

21、十进制数：表示十进制数9981。 采用字母后缀：采用字母后缀：B：表示二进制数，如：表示二进制数，如：101B。O：表示八进制数，如：表示八进制数，如：101O。D：表示十进制数，可省略，如：表示十进制数，可省略，如：101D或或101。H：表示十六进制数，如：表示十六进制数，如：101H。计算机的信息表示与存储计算机的信息表示与存储思考：十进制数思考：十进制数15，是个两位数。那么将，是个两位数。那么将它表示成二、八、十六进制，值为多少，分别它表示成二、八、十六进制，值为多少，分别是几位数？是几位数？计算机的信息表示与存储计算机的信息表示与存储二进制二进制运算法则：运算法则：“逢逢2进进1，

22、借，借1当当2”。例如：例如：计算机的信息表示与存储计算机的信息表示与存储八进制八进制“逢逢8进进1，借，借1当当8”。十六进制十六进制“逢逢16进进1，借，借1当当16”计算机的信息表示与存储计算机的信息表示与存储思考思考： (10010101)2 = (？)10 = (？)8 = (？)16 计算机的信息表示与存储计算机的信息表示与存储二进制二进制八进制八进制十进制十进制十六进制十六进制数制中每一固定位置对应的单位值称为数制中每一固定位置对应的单位值称为“权权”。=1532 91 5 3 . 2 9b2 b1 b0 b-1 b-210:基数；基数；10-1是是b-1位的位权位的位权R进制按

23、权展开式的一般形式为：进制按权展开式的一般形式为：N=dn-1bn-1+dn-2bn-2+d1b1+d0b0+d-1b-1+d-mb-m十进制数十进制数153.29的按权展开式，如下：的按权展开式，如下：式中：式中：n 整数部分的总位数；整数部分的总位数；m 小数部分的总位数；小数部分的总位数；d下标下标 该位的数码；该位的数码；b 基数。基数。b上标上标 位权。位权。方法：按权展开，再求和。方法：按权展开，再求和。=1010 1001b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0=写出按权写出按权展开式展开式按十进制规按十进制规则计算求和则计算求和2:进制的基数；进制的基数；23=8是是b3

24、位的位的权值权值计算机的信息表示与存储计算机的信息表示与存储例例1：将：将(101.1)2转换成十进制数。转换成十进制数。 (101.1)2122 + 021 + 120 + 12-1 4+0+1+1/2 (5.5) 10例例2：将：将(113.6)8转换成十进制数。转换成十进制数。 (113.6)8 182 + 181 + 380 + 68-1 64+8+3+6/8 (75.75) 10例例3：将：将(2B.C)16转换成十进制数。转换成十进制数。 (2B.C)16 2161 + 11160 + 1216-1 32+11+12/16 (43.75) 10计算机的信息表示与存储计算机的信息表示

25、与存储方法：整数部分和小数部分分别转换，方法：整数部分和小数部分分别转换，两部分再求和。两部分再求和。 整数部分：除以基数，取余数；当商为整数部分：除以基数，取余数；当商为零时，零时，余数倒排序余数倒排序。 小数部分：乘以基数，取整数；当小数小数部分：乘以基数，取整数；当小数部分为零时，整数顺排序。部分为零时，整数顺排序。计算机的信息表示与存储计算机的信息表示与存储例例1：将：将 (48.375)10转换成二进制数。转换成二进制数。解：整数部分、小数部分解：整数部分、小数部分 分别进行。分别进行。整数部分转换过程如下：整数部分转换过程如下：整数部分结果：整数部分结果：(48)10= (1100

26、00)2 计算机的信息表示与存储计算机的信息表示与存储2482242122623210b b0 0=0=0b b1 1=0=0b b2 2=0=0b b3 3=0=0b b4 4=1=1b b5 5=1=1先计算出的先计算出的数靠近小数数靠近小数点。点。小数部分转换过程如下：小数部分转换过程如下：0.3752=0.75 b-1=00.752=1.5 b-2=10.52=1.0b-3=1小数部分结果：小数部分结果：(0.375)10= (0.011)2 计算机的信息表示与存储计算机的信息表示与存储整数部分结果：整数部分结果： (48)10= (110000)2小数部分结果：小数部分结果： (0.

27、375)10= (0.011)2整数部分整数部分 + 小数部分：小数部分：(48.375)10= (110000.011)2例例2：将：将 (47.39)10转换成二进制数。转换成二进制数。解：整数部分、小数部分解：整数部分、小数部分 分别进行。分别进行。整数部分转换过程如下：整数部分转换过程如下：2472232112522210b b0 0= =1 1b b1 1= =1 1b b2 2= =1 1b b3 3= =1 1b b4 4= =0 0b b5 5= =1 1整数部分结果：整数部分结果：(47)10= (101111)2 计算机的信息表示与存储计算机的信息表示与存储小数部分转换过程

28、如下：小数部分转换过程如下：0.392=0.78 b-1=00.782=1.56 b-2=10.562=1.12 b-3=1小数部分结果：小数部分结果：(0.39)10 (0.011)2 小数部分转换时，小数部分转换时，乘乘2的过程一直继续下的过程一直继续下去，直到达到小数部去，直到达到小数部分为零或者达到所需分为零或者达到所需要的位数（例如本例要的位数（例如本例中取了中取了3位）。位）。计算机的信息表示与存储计算机的信息表示与存储小数部分不小数部分不一定精确一定精确整数部分结果：整数部分结果：(47)10 = (101111)2 小数部分结果：小数部分结果：(0.39)10 (0.011)2

29、整数部分整数部分 + 小数部分：小数部分：(47.39)10 = (101111.011)2计算机的信息表示与存储计算机的信息表示与存储方法：方法：“三位合一三位合一”。先分组：先分组：以小数点为界，整数部分从右向左，以小数点为界，整数部分从右向左，每三位为一组，最后不足三位时，用零从左边补每三位为一组，最后不足三位时，用零从左边补齐三位；小数部分从左向右，每三位为一组，最齐三位；小数部分从左向右，每三位为一组，最后不足三位时，用零从右边补齐三位。后不足三位时，用零从右边补齐三位。再转换：再转换：每一组二进制数转换成相应的一位每一组二进制数转换成相应的一位八进制数。八进制数。计算机的信息表示与

30、存储计算机的信息表示与存储例：将二进制数例：将二进制数(1110111.11)2转化成八进制数。转化成八进制数。 二进制和八进制对照表二进制和八进制对照表计算机的信息表示与存储计算机的信息表示与存储方法：方法：“一位分三一位分三”。将八进制数的每一将八进制数的每一位数码转换成三位二进制数即可。位数码转换成三位二进制数即可。例：将八进制数例：将八进制数(34.57)8转化成二进制数。转化成二进制数。计算机的信息表示与存储计算机的信息表示与存储方法：方法： “四位合一四位合一”。先分组：先分组：以小数点为界，整数部分从右向左，以小数点为界，整数部分从右向左，每四位为一组，最后不足四位时，用零从左边

31、补每四位为一组，最后不足四位时，用零从左边补齐四位；小数部分从左向右，每四位为一组，最齐四位；小数部分从左向右，每四位为一组，最后不足四位时，用零从右边补齐四位。后不足四位时，用零从右边补齐四位。再转换：再转换：每一组二进制数转换成相应的一位每一组二进制数转换成相应的一位十六进制数。十六进制数。计算机的信息表示与存储计算机的信息表示与存储例：将例：将(1110111.11)2转化成十六进制数。转化成十六进制数。二进制和十六进制对照表二进制和十六进制对照表计算机的信息表示与存储计算机的信息表示与存储方法：方法： “一位分四一位分四”。将十六进制数将十六进制数的每一位数码转换成四位二进制数即可。的

32、每一位数码转换成四位二进制数即可。例：将例：将 (AB.C)16转化成二进制数。转化成二进制数。计算机的信息表示与存储计算机的信息表示与存储以上判读的结果只能是以上判读的结果只能是“真真”或或“假假”其一。其一。逻辑数据逻辑数据：只有两个值：只有两个值真、假。真、假。二进制数也只有二进制数也只有2个数值：个数值：0、1。因此可以用。因此可以用1来表示真，用来表示真，用0 来表示假。来表示假。2008年年8月月8日是星期五。日是星期五。真真2008年年8月月9日是星期五。日是星期五。假假2008年年8月月8日是星期五并且日是星期五并且2008年年8月月9日日是星期五。是星期五。假假计算机的信息表

33、示与存储计算机的信息表示与存储条件条件a条件条件b条件条件a非运算结果非运算结果与运算与运算结果结果或运算或运算结果结果真真1真真1假假0真真1真真1真真1假假0假假0假假0真真1假假0真真1真真1假假0真真1假假0假假0真真1假假0假假0计算机的信息表示与存储计算机的信息表示与存储逻辑运算的符号：逻辑运算的符号：与：与：AND，或：，或： OR，非：，非：NOT逻辑运算规则：逻辑运算规则：与运算：与运算：0 AND 0=0， 0 AND 1=0， 1 AND 0=0， 1 AND 1=1或运算：或运算： 0 OR 0=0， 0 OR 1=1， 1 OR 0=1， 1 OR 1=1，非运算：非

34、运算：NOT 0=1，NOT 1=0计算机的信息表示与存储计算机的信息表示与存储按位进行逻辑运算。按位进行逻辑运算。举例举例计算机的信息表示与存储计算机的信息表示与存储数值有大小及符号（正数，负数）。数值有大小及符号（正数，负数）。数在计算机的表示统称为数在计算机的表示统称为机器数机器数。计算机中数的符号怎么表示呢？计算机中数的符号怎么表示呢？将符号数值化将符号数值化正数正数负数负数数符数符有符号数：最高位为数符。有符号数：最高位为数符。无符号数：无数符，每位都表示数值。无符号数：无数符，每位都表示数值。计算机的信息表示与存储计算机的信息表示与存储1个字节可表个字节可表示无符号数的范示无符号数

35、的范围：围：0255+1个字节能表示个字节能表示256吗？吗？溢出溢出：运 算 结运 算 结果超出表示数的范围。果超出表示数的范围。溢出时，机器产生错溢出时，机器产生错误结果。误结果。计算机的信息表示与存储计算机的信息表示与存储028-1思考思考： 1个字节可表示个字节可表示有符号数有符号数的范围是多少？的范围是多少？计算机只计算机只“认识认识”两个字两个字“0”和和“1”。计算机在进行数字计算、处理字母符号、汉计算机在进行数字计算、处理字母符号、汉字、图形、图像、声音都必须按一定的规则将其字、图形、图像、声音都必须按一定的规则将其转换成二进制。这个规则就是编码。转换成二进制。这个规则就是编码

36、。计算机的信息表示与存储计算机的信息表示与存储字符输入时由机器将数据转换字符输入时由机器将数据转换成二进制编码；输出时由机器自成二进制编码；输出时由机器自动转换成对应符号。动转换成对应符号。外部信息先转换成二进制编码后才能被计算外部信息先转换成二进制编码后才能被计算机处理。信息表示方式的转换由计算机的输入输机处理。信息表示方式的转换由计算机的输入输出设备来完成。出设备来完成。计算机的信息表示与存储计算机的信息表示与存储十进制数十进制数8421编码编码十进制数十进制数8421编码编码012345670000000100100011010001010110011189101112131415100

37、010010001 00000001 00010001 00100001 00110001 01000001 0101用用4位二进制数码来表示位二进制数码来表示1位十进制数。位十进制数。8421码是常用的一种码是常用的一种BCD编码。编码。计算机的信息表示与存储计算机的信息表示与存储每一个字符有一个唯一的编码。每一个字符有一个唯一的编码。American Standard Code For Information Interchange（美国标准信息交换码）（美国标准信息交换码）每个字符占每个字符占1B，用，用7位，最高位不用，一般位，最高位不用，一般为为0。字符字符 ASCIIASCII码值

38、码值空格空格32 32 0 0 48 48 A A6565 a a 9797ASCII码中，常用码中，常用字符字符128个，编码从个，编码从0到到127，包含控制字符和，包含控制字符和普通字符。普通字符。计算机的信息表示与存储计算机的信息表示与存储计算机的信息表示与存储计算机的信息表示与存储计算机处理汉字信息的前提条件是对每个汉计算机处理汉字信息的前提条件是对每个汉字进行编码，称汉字编码。归纳起来可分为以下字进行编码，称汉字编码。归纳起来可分为以下四类：汉字输入码、汉字交换码、汉字内码和汉四类：汉字输入码、汉字交换码、汉字内码和汉字字形码。字字形码。通过通过汉字输入码汉字输入码将汉字信息输入到

39、计算机内将汉字信息输入到计算机内部，再用部，再用汉字交换码汉字交换码和和汉字内码汉字内码对汉字信息进行对汉字信息进行加工、转换、处理，最后使用加工、转换、处理，最后使用汉字字形码汉字字形码将汉字将汉字从显示器上显示出来或用打印机打印出来。从显示器上显示出来或用打印机打印出来。计算机的信息表示与存储计算机的信息表示与存储输入输入设备设备输入管输入管理模块理模块输入字典输入字典输入码输入码机内码机内码内部处理内部处理汉字字库汉字字库内存内存通信通信机内码机内码国标码国标码地址码地址码字形码字形码字形码字形码汉字汉字汉字汉字输出输出设备设备国标码国标码是为从计算机外部输入汉字而编制的汉字编是为从计算

40、机外部输入汉字而编制的汉字编码，也称汉字外部码，简称外码。码，也称汉字外部码，简称外码。编码方法有百种之多，可归并为下列几种：编码方法有百种之多，可归并为下列几种：顺序码，如区位码；音码，如微软拼音和智能顺序码，如区位码；音码，如微软拼音和智能ABC输入法；形码，如五笔字型；输入法；形码，如五笔字型； 音形码。音形码。为提高输入速度，输入方法逐步智能化是目为提高输入速度，输入方法逐步智能化是目前的发展趋势。例如，基于模式识别的语音识别前的发展趋势。例如，基于模式识别的语音识别输入、手写板输入或扫描输入等。输入、手写板输入或扫描输入等。计算机的信息表示与存储计算机的信息表示与存储汉字交换码是指在

41、不同汉字信息系统之间进汉字交换码是指在不同汉字信息系统之间进行汉字交换时所使用的编码。我国行汉字交换时所使用的编码。我国1981年制定的年制定的“中华人民共和国国家标准信息交换汉字编中华人民共和国国家标准信息交换汉字编码码”(代号代号GB 231280)中规定的汉字交换码为中规定的汉字交换码为标准汉字编码，简称标准汉字编码，简称GB231280编码或国标码。编码或国标码。汉字内码是汉字在信息处理系统内部最基本汉字内码是汉字在信息处理系统内部最基本的表现形式，是信息处理系统内部存储、处理、的表现形式，是信息处理系统内部存储、处理、传输汉字而使用的编码，简称内码。传输汉字而使用的编码，简称内码。计

42、算机的信息表示与存储计算机的信息表示与存储汉字字形码是表示汉字字形信息的编码，在汉字字形码是表示汉字字形信息的编码，在显示或打印时使用。显示或打印时使用。点阵方式点阵方式矢量方式矢量方式点阵：汉字字形点阵的代码点阵：汉字字形点阵的代码1616 , 2424,3232,4848矢量：存储的是描述汉字字形的轮廓特征。矢量：存储的是描述汉字字形的轮廓特征。= 1616 bit = 256 bit = 32 B思考思考:存储右边的这存储右边的这个汉字需要多少字节？个汉字需要多少字节？计算机的信息表示与存储计算机的信息表示与存储计算机硬件系统计算机硬件系统5计算机的定义和分类计算机的定义和分类2计算机软

43、件系统计算机软件系统6计算机的特点和用途计算机的特点和用途3微型计算机的组成微型计算机的组成7计算机的发展趋势计算机的发展趋势8计算机的信息表示与存储计算机的信息表示与存储4微型计算机的基本操作微型计算机的基本操作9信息技术与计算机文化信息技术与计算机文化10计算机的发展简史计算机的发展简史1硬件硬件系统系统计算机计算机系统系统软件软件系统系统主机主机外部外部设备设备输入设备输入设备输出设备输出设备计算机硬件系统计算机硬件系统中央处理器中央处理器（CPU）内存储器内存储器系统软件系统软件应用软件应用软件RAMROM运算器运算器控制器控制器指令指令是能被计算机识别并执行的二进制代码，是能被计算机

44、识别并执行的二进制代码，它规定了计算机能完成的某一种操作。是对计算它规定了计算机能完成的某一种操作。是对计算机进行程序控制的最小单位。机进行程序控制的最小单位。程序程序是为完成一项特定任务而用某种语言编是为完成一项特定任务而用某种语言编写的一组指令序列。写的一组指令序列。指令系统指令系统是一台计算机的所有指令的集合。是一台计算机的所有指令的集合。计算机硬件系统计算机硬件系统机器指令格式机器指令格式操作码操作码 操作数操作数机器执行什么操作机器执行什么操作执行对象（具体数、存放位置）执行对象（具体数、存放位置）控制器控制器输入输入设备设备输出输出设备设备数据流数据流地地 址址控制流控制流运算器运

45、算器计算机硬件系统计算机硬件系统运算器运算器：对数据进行算术运算和逻辑运算的对数据进行算术运算和逻辑运算的部件。部件。控制器控制器：电子计算机的指挥部，负责协调指电子计算机的指挥部，负责协调指挥各部件的工作。挥各部件的工作。存储器存储器： 计算机记忆或暂存数据的部件。计算机记忆或暂存数据的部件。输入设备输入设备：输入是指利用某种设备将数据输入是指利用某种设备将数据转换成计算机可以接收的编码的过程，所使用的转换成计算机可以接收的编码的过程，所使用的设备称为输入设备。设备称为输入设备。输出设备输出设备：用来输出处理结果的设备。用来输出处理结果的设备。计算机硬件系统计算机硬件系统计算机的两个基计算机

46、的两个基本能力：本能力：存储程序存储程序自动执行程序自动执行程序运算（处理）运算（处理）存储（记录）存储（记录）控制（协调）控制（协调）计算机硬件系统计算机硬件系统执行步骤：执行步骤：第一步：输入指令（将数据和程序输入到存储器中）第一步：输入指令（将数据和程序输入到存储器中）第二步：取数指令（从存储器取数第二步：取数指令（从存储器取数2）第三步：取数指令（从存储器取数第三步：取数指令（从存储器取数3）第四步：加法指令（执行第四步：加法指令（执行2+3的运算）的运算）第五步：存数指令（将计算结果第五步：存数指令（将计算结果5送到存储器保存）送到存储器保存）第六步：输出指令（输出计算结果）第六步：

47、输出指令（输出计算结果）计算机硬件系统计算机硬件系统停机指令停机指令停止执行停止执行执行指令执行指令解释指令解释指令从存储器取出指令从存储器取出指令Y YN N计算机硬件系统计算机硬件系统运算器运算器的任务是对信息进行加工处理。的任务是对信息进行加工处理。功能：主要完成各种算术运算和逻辑运算。功能：主要完成各种算术运算和逻辑运算。控制器控制器是计算机的指挥控制中心。是计算机的指挥控制中心。功能：读取指令，分析指令，并作出相应的功能：读取指令，分析指令，并作出相应的控制。控制。控制器按照计算机的工作节拍（主频）产生控制器按照计算机的工作节拍（主频）产生各种控制信号，以指挥整个计算机有条不紊地自各

48、种控制信号，以指挥整个计算机有条不紊地自动执行程序。动执行程序。运算器运算器控制器控制器计算机硬件系统计算机硬件系统存储器是计算机的记忆装置。存储器是计算机的记忆装置。我记住了！我记住了！计算机硬件系统计算机硬件系统访问速度快访问速度快*暂时性暂时性价高价高容量小容量小外存储器外存储器访问速度慢访问速度慢永久性永久性价低价低容量大容量大内存储器内存储器内部存储器（主存）内部存储器（主存）外部存储器（辅存）外部存储器（辅存）ROM (Read Only Memory)：只能读出信息，：只能读出信息，不能写入新的信息；存放在不能写入新的信息；存放在ROM中的信息能长期中的信息能长期保存而不受停电的

49、影响，关机后再开机，又可从保存而不受停电的影响，关机后再开机，又可从中读出信息。其中常存放一些不能改写的管理机中读出信息。其中常存放一些不能改写的管理机器本身的监控程序和其他服务程序。器本身的监控程序和其他服务程序。RAM (Random Access Memory)：可读可：可读可写，关机后写，关机后RAM中的信息自动消失。一般用来存中的信息自动消失。一般用来存储计算机运行的程序、数据以及支持用户程序运储计算机运行的程序、数据以及支持用户程序运行的系统程序。行的系统程序。注意：计算机内存容量是指注意：计算机内存容量是指RAM的大小。的大小。计算机硬件系统计算机硬件系统存储容量大，便于计算机之

50、间的数据交换。存储容量大，便于计算机之间的数据交换。断电后，数据不丢失。断电后，数据不丢失。常见的外存储器有：常见的外存储器有： 硬盘：固定在机箱内，容量大。硬盘：固定在机箱内，容量大。 优盘：优盘：USB接口，体积小，携带方便。接口，体积小，携带方便。 光盘：方便存储永久性数据。光盘：方便存储永久性数据。 软盘：基本被淘汰，容量小，软盘：基本被淘汰，容量小，1.44MB，易损坏。易损坏。计算机硬件系统计算机硬件系统磁道磁道：每个盘片的每一面要划分成若干形如：每个盘片的每一面要划分成若干形如同心圆的磁道，这些磁道就是磁头读写数据的路同心圆的磁道，这些磁道就是磁头读写数据的路径。径。柱面柱面：一

51、个硬盘由几个盘片组成，所有盘片：一个硬盘由几个盘片组成，所有盘片上相同半径的磁道组合在一起，叫一个柱面。上相同半径的磁道组合在一起，叫一个柱面。扇区扇区：每一个磁道又分为许多称之为扇区的：每一个磁道又分为许多称之为扇区的小区段，每个磁道上的扇区数是一样的。小区段，每个磁道上的扇区数是一样的。计算机硬件系统计算机硬件系统柱面柱面扇区扇区磁道磁道硬盘片由涂有磁性硬盘片由涂有磁性材料的铝合金构成。材料的铝合金构成。读写硬盘时，磁性读写硬盘时，磁性圆盘高速旋转产生的圆盘高速旋转产生的托力使磁头悬浮在盘托力使磁头悬浮在盘面上而不接触盘面。面上而不接触盘面。硬盘容量视具体类硬盘容量视具体类型而定。型而定。

52、硬盘片硬盘片读写磁头读写磁头计算机硬件系统计算机硬件系统增加磁盘存取速度？防止数据因磁盘的故障增加磁盘存取速度？防止数据因磁盘的故障而丢失？而丢失？磁盘阵列磁盘阵列（Disk Array）是由一个硬盘控制）是由一个硬盘控制器来控制多个硬盘的相互连接，使多个硬盘的读器来控制多个硬盘的相互连接，使多个硬盘的读写同步，减少错误，增加效率和可靠度的技术。写同步，减少错误，增加效率和可靠度的技术。RAID技术是一种工业标准。技术是一种工业标准。目前广泛认同的有目前广泛认同的有4种，种，RAID 0、RAID 1、RAID 01和和RAID 5计算机硬件系统计算机硬件系统运算器中寄存器与运算单元电路，整数

53、运算运算器中寄存器与运算单元电路，整数运算与浮点数运算、专用的数学协处理器部件，运算与浮点数运算、专用的数学协处理器部件，运算器的长度。器的长度。7类指令，类指令，RISC和和CISC，指令的数据化，指，指令的数据化，指令流和数据流。令流和数据流。控制器的基本组成：程序计数器、指令寄存控制器的基本组成：程序计数器、指令寄存器、指令译码器、时序控制电路已及微操作控制器、指令译码器、时序控制电路已及微操作控制电路。电路。计算机硬件系统计算机硬件系统寄存器、高速缓存，存储容量。寄存器、高速缓存，存储容量。存储器的发展简史：汞延迟线、阴极射线管、存储器的发展简史：汞延迟线、阴极射线管、磁鼓、磁芯、磁带

54、、电荷耦合器件、磁泡存储器、磁鼓、磁芯、磁带、电荷耦合器件、磁泡存储器、半导体存储器、磁盘、光盘、铁电存储、纳米存半导体存储器、磁盘、光盘、铁电存储、纳米存储。储。半 导 体 存 储 器 ：半 导 体 存 储 器 ： P R O M 、 E P R O M 、EEPROM、Flash RAM(闪存闪存)。磁盘存取技术：磁盘存取技术：DAS、NAS、SAN、iSCSI，硬盘防震要求。硬盘防震要求。计算机硬件系统计算机硬件系统光存取技术：激光视频唱片和数字音频唱片、光存取技术：激光视频唱片和数字音频唱片、CD-ROM、CD-R/CD-RW、DVD-ROM、DVD-R/DVD-RW/DVD RAM/

55、DVD+RW，倍速定义与读写速度。，倍速定义与读写速度。存储器的存取方式：顺序存取存储器存储器的存取方式：顺序存取存储器SAM、直接存、直接存取存储器取存储器DAM。存储连接技术：存储连接技术：IDE与与ATA、SCSI、USB、IEEE 1394、Infiniband、Fibre Channel存储器的主要技术指标：存储容量与存储密度、存存储器的主要技术指标：存储容量与存储密度、存取时间和存取速度、存取周期与数据传送率、误码率、可取时间和存取速度、存取周期与数据传送率、误码率、可靠性、功耗、性价比。靠性、功耗、性价比。穿孔卡与穿孔带的存储作用。穿孔卡与穿孔带的存储作用。计算机硬件系统计算机硬

56、件系统计算机软件系统计算机软件系统6计算机的定义和分类计算机的定义和分类2计算机的发展趋势计算机的发展趋势8计算机的特点和用途计算机的特点和用途3微型计算机的组成微型计算机的组成7信息技术与计算机文化信息技术与计算机文化10计算机的信息表示与存储计算机的信息表示与存储4微型计算机的基本操作微型计算机的基本操作9计算机硬件系统计算机硬件系统5计算机的发展简史计算机的发展简史1存储程序工作原理的计算机决定了它的使用存储程序工作原理的计算机决定了它的使用方式：编写程序和运行程序。方式：编写程序和运行程序。计算机软件系统计算机软件系统硬件硬件软件软件软件史上的重要人物软件史上的重要人物阿黛阿黛拜伦拜伦

57、格雷斯格雷斯霍普霍普威尔克斯威尔克斯戴维戴维韦勒韦勒软件软件 = 程序程序 + 数据数据+文档文档“吃软不吃硬吃软不吃硬”的的EDSAC系统软件系统软件软件软件应用软件应用软件操作系统操作系统语言处理程序语言处理程序诊断程序诊断程序系统程序库系统程序库数据库管理系统数据库管理系统办公软件办公软件浏览器浏览器图形图像处理软件图形图像处理软件其他应用软件其他应用软件计算机软件系统计算机软件系统裸机裸机操作系统操作系统其他系统软件其他系统软件应用软件应用软件用户用户 系统软件系统软件通常是负责管理、控制和维护计通常是负责管理、控制和维护计算机的各种软硬件资源，并为用户提供一个友好算机的各种软硬件资源

58、，并为用户提供一个友好的操作界面。的操作界面。应用软件应用软件是专业人员为各种应用目的而开发是专业人员为各种应用目的而开发的程序，这些程序通常是利用高级语言编程或使的程序，这些程序通常是利用高级语言编程或使用应用程序的生成工具生成的。用应用程序的生成工具生成的。计算机软件系统计算机软件系统操作系统是最底层、最核心的系统软件，是其操作系统是最底层、最核心的系统软件，是其他系统软件和应用软件能够在计算机上运行的基础。他系统软件和应用软件能够在计算机上运行的基础。计算机软件系统计算机软件系统操作系统是用于统一管理和操作系统是用于统一管理和控制计算机系统硬件和软件资源，控制计算机系统硬件和软件资源，合

59、理地组织计算机的工作流程，合理地组织计算机的工作流程，协调计算机系统的各部分之间、协调计算机系统的各部分之间、系统与用户之间关系的一种系统与用户之间关系的一种系统软件。它是由许多功能模块组成的一组程序。系统软件。它是由许多功能模块组成的一组程序。基本功能：基本功能：有效地管理计算机系统，实现计算机自己管理有效地管理计算机系统，实现计算机自己管理自己。如内存管理、设备管理、文件管理等。自己。如内存管理、设备管理、文件管理等。为用户创造良好的工作环境和使用条件，使之为用户创造良好的工作环境和使用条件，使之能方便灵活、安全可靠地在计算机上解决用户的能方便灵活、安全可靠地在计算机上解决用户的问题。问题

60、。计算机软件系统计算机软件系统类型：类型：DOS、 LINUX 、UNIX、Windows等。等。 计算机软件系统计算机软件系统多道批处理多道批处理系统系统实时操作实时操作系统系统网络操作网络操作系统系统分布式操作分布式操作系统系统单用户操作单用户操作系统系统嵌入式操作嵌入式操作系统系统多用户操作多用户操作系统系统分时操作分时操作系统系统程序设计语言是指用来编制和设计程序程序设计语言是指用来编制和设计程序所使用的计算机语言，是人和计算机之间所使用的计算机语言，是人和计算机之间交换信息所用的一种工具，通常分为机器交换信息所用的一种工具，通常分为机器语言、汇编语言和高级语言。语言、汇编语言和高级语