《大学计算机基础》课件1章计算机基础

课程名称：大学计算机基础

学分：2

主讲教师：陈世勋

联系信息:E-mail：csx823@163.com

Tel:5204573/p>

1.1豺售机壅础

1.1.1计算机发展导述

计算机是20世纪人类最重大的科学技术发明之一。

11计算机发展的几个阶段

・Moor—•*.

从1946年美国研制成功世界覆二台电

子数字计算机至今，按计算机所采用的电子

器件来划分，计算机的发展已经历了四个阶

表1-1-1计算机的发展的四个

阶段

计算机第一阶段第二阶段第三阶段第四阶段

发展阶段1946年一1958年1958年—1964年约为1964年一1971年从1971年起到现在

采用,枭体管。主

采用电子管存储;警采用磁芯

采用.了小规模不口中规

存储;器，外存储全面采用大规模集成电路

模集成电路

器开3治使用磁盘，(LargeScaleIntegratedCircuit,简称LSI)

计算机并配彳引了较多的和超大规模集成电路(VeryLargeScale

Integra姐葡称VLSI)

采用器件外部3殳备0

*on

体积十分庞大，体积缩小，重量减轻，计算机的体积大大缩小，成计算机的存储容量、运算速度和功能都有极大

计算机成札浪高，可靠成本降低，容量扩大，本进一步降低，耗电量更省，地提高，提供的硬件和软件更加丰富和完善。

特点性低，运算速度功能增强，可靠性大可靠性更高，功能更加强大在这个阶段，计算机向巨型和微型两极发展，

慢大提高出现了微型计算机

计算机每秒几千至几万每秒几万至几十万次每秒几十万至几百万次，且巨型计算机每秒上亿至1000万亿次；微型计算

运算速度次内存容量大幅增加机每秒几百万至几千万次

软件概念局限在出现了高级程序设计出现了多种高级语言，并开多种高级语言深入发展，操作系统多样化；各

程序设计上，尚语言。这类语言主要始使用操作系统，使计算机种系统软件和应用软件得到广泛开发；软件形

无系统软件可言。使用英文字母及人们的管理和使用更加方便。但成产业化。这一阶段软件发展的里程碑分别是：

软件系统软件主要使用机熟悉的数字符号，接开发软件的能力未能与硬件20世纪70年代的程序设计方法学、结构化分析

器语言，编写程近于自然语言，使用提供的机会保持同步和设计、抽象数据类型、软件工具；80年代的

序必须用二进制者能够方便地编写程软件开发方法学、软件工程环境(CASE)、

后

编码的机器语言面向对象技术；90年代的软件复用和软件构件

技术、软件过程、需求工程

应用领域扩大到数据广泛用于科学计算、文字处

仅限于科学计算处理、事务管理和工理、自动控制与信息管理等微型计算机与多媒体技术的结合，将计算机的

业控制等方面方面生产和应用推向了新的高潮。第四代计算机的

应用领域

应用领域已深入到社会、生产、军事和生活的

各个方面，并进入到以计算机网络为特征的新

时代

2）我国计算机发展历程简介

自1956年至今的50多年中，我国也经历了第一代

（电子管）、第二代（晶体管）、第三代（集成电路）

和第四代（大规模集成电路）计算机的研制过程。我

国在中文信息处理方面的研究与开发工作取得了一系

列重大成果，计算机应用已深入到经济建设和人民生

活的各个方面，其广度和深度仍在不断拓展和提高。

一台微型计算机通常由运算器、控制器、存储器、输

入设备和输出设备五大部分组成。其中运算器和控制器被

集成在一个芯片上，这样的芯片称为微处理器，或称为中

央处理器。

计算机的发展趋势

1964年，Intel公司创始人之一摩尔博士（G.

Moore）曾预言：集成电路上能被集成的晶体管数目,

将会以每18个月翻一番的速度稳定增长，并在今后数十

年内保持这种势头（1975年，他把翻一番的速度修改为

两年）。

]将来计算机的发展趋势将表现在以下几个工

智能化

5.未来的计算机

量子计算机

(2)神经网络计算机

(3)化学、生物计算机

光计算机

1.1.2计算机的应用

1.计算机的应用领』

⑴科学计算

⑵信息管理

.

(3).过程控制与检测

(4)计算机辅助工程应用

⑸计算机网络通信

(6)电子商务

⑺电子政府

信息高速公路是把一个地方的人与任何地方

的人联系起来，并提供几乎是任何种类的可视化

的电子通信网。

它把各类数据资源库充分连接起来，形成互

相交叉的网络，达到最大限度的资源共享，以提

高国家的综合实力和人民的生活质量。

我国信息化建设正式起步于1993年,

启动了金桥、金卡、金关“三金”工程,

拉开了国民经济信息化的序幕。

金桥工程

金关工程

金卡工程

113计算机的特点、分类和系统组成

1.计算机的特点

计算机具有以下一些基本特点:

具有超强的记忆（存储）功能，能存储

程序，由程序来控制运算和处理操作；

②具有强大的数据处理能力，能完成各种

复杂的处理任务；

③具有自动运行和自动控制的能力;

具有高速的运算速度、极高的计算精度

和灵敏准确的判断能力。

运算速度快是计算机从出现到现在人们

利用它的主要目的。现代的计算机已达到每

秒几百亿次至几万亿次的运算速度。

计算机采用二进制数字运算，计算精度可用增加表示二

进制数的位数来获得，从程序设计方面也可使用某些技巧,

使计算精度达到人们所需的要求。

计算机的存储器不仅能存放原始数据和计算结果，

更重要的是能存放用户编制好的程序。它的容量都是以

兆字节计算的，可以存放几十万至几千万个数据或文档

资料，当需要时，又可快速、准确、无误地取出来。计

算机运行时，它从存储器高速地取出程序和数据，按照

程序的要求自动执行。

计算机还具有逻辑判断能力算机

能解决各种不同的问题。

2.计算机的分类

巨型机

具有很高的速度及巨大的容量

能对高品质动画进行实时处理

目前的许多巨型机都是采用多处理机结构，用大

规模并行处理来提高整机的处理能力。

巨型机大多用于空间技术、中长期

天气预报、石油勘探、战略武器的实时

控制等领域。

(2)小巨型机

小巨型机的发展一是将高性能的微处理器

组成并行多处理机系统，二是将部分巨型机的

技术引入超小型机使其功能巨型化。

I，王机系统

主机系统实际上包括了我们常说

的大型机和中型机。这类计算机的特

点是具有大容量的内、外存储器和多

种类型的I/O通道，能同时支持批处理

和分时处理等多种工作方式。

(4)।小型机

小型机的特征有两类：一类

是采用多处理机结构和多级存储

系统，另一类是采用精减指令系

统。前者是使用多处理机来提高

其运算速度，后者是在指令系统

中，只将比较常用的指令集用硬

件实现，很少使用的、复杂的指

令留给软件去完成，这样既提高

了运算速度，又降低了成本。

（号/工作站

\"硬件系统”是指计算机系统中由

/各种电子的、机械的、磁性的、光的器

/件或装置组成的看得见、摸得着的物理

—实体部分。

运算器

控制器

冲央处理器CPU

主机

厂

随机存储器(RAM)

内存Y只读存储器(ROM)

计

算

输入设备：键盘、鼠标器、光笔、扫描仪等

机输出设备：显示器、打印机、绘图仪等

外存储器：磁带、磁盘(U盘、硬盘)、光盘等

系V通信设备：网卡、调制解调器等

统

软件系统软件：操作系统、程序设计语言、数据库管理系统等

国统应用软件：各种应用程序包等

图计算机系统的组成

n与，二

r软件系统是指控制、管理和指挥计算机工作和

,解决各类应用问题的所有程序和技术资料的总和。

通常把没装备任何软件的计算机称为

“裸机”，这样的计算机仅有一堆硬件。

在裸机上只能运行机器语言程序。

计算机的硬件和软件相互依存、相互支持，

都是整个计算机系统中不可缺少的组成部分。

1.2材算机硬件多饯

1.2.1计算机系统的硬件组成

一个计算机系统的硬件一般是由

运算器、控制器、存储器、输入设备

和输出设备五大部分组成，其基本功

能是在计算机程序的控制下，完成数

据的输入、运算、输出等一系列操作

运算器

图1・2・1计算机的基本结构

c1.运算器

运算器又称算术及逻辑部件，简称ALU。它是对

信息或数据进行处理和运算的部件，经常做的工作是

算术运算和逻辑运算。

算术运算是按照算术规则进行的运算，如加、

减、乘、除等。上

逻辑运算一般是指非算术性质的运算,

如与、或、非、异或、比较、移位等。

2.控制器

控制器主要由指令寄存器、译码器、

程序计数器和操作控制器等部件组成。

它是计算机的神经中枢和指挥中心，负

责从存储器中读取程序指令并进行分析,

然后按时间先后顺序向计算机的各部件

发出相应的控制信号，以协调、控制输

入输出操作和对内存的访问。

■控制器从存储器中顺序取出指令，并

■对指令代码进行翻译，然后向各部件发出

g相应的控制命令，使指令规定的操作得以

■执行。

控制器主要由指令寄存器、指令译码器、指令

计数器以及其他的一些电路组成。

指令计数器它的功能是指示程序的执行过程，

指令计数器可以自动修改其自身的内容，这使得计

算机能够自动执行程序。

指令计数器内容的修改方式

1—1

一种是指令计数器本身自动加1,即以指令计数

器的内容为地址，对内存储器进行一次读操作后，,

指令计数器就自动加1,为取得下一条指令做好准，

另一种方式是通过某些指令的操

作来修改指令计数器的内容，以实现

程序本身对执行顺序的调整。

位(Bit)

1位二进制信息称为1位，位是二进制数的基本

单位。

字节（Byte）

字（Word

作为一个整体被传送和运算的一串二进制数称为一个字O

字长

一个字所包含的二进制位数称为字长

字长一般是字节的整数倍

I

3.存储器

存储器是计算机的记忆部件，用来存储程序和数据。

（1）内存储器

在计算机内部设有一个存储器直接与CPU交

换信息，简称内存。

关于内存的几个重要概念：

■•

①地址。

内存由许多存储单元组成，每一个存储单

元可以存放若干位数据代码，该代码可以是指

令，也可以是数据。.

为了区分不同的存储单元，所有存储单元

均按一定的顺序编号，称为存储单元的地址。

若一个存储单元存放一个字节，相应的地址称为

字节地址；若一个存储单元存放一个字，则相应的地

址称为字地址。

存储容量

一个存储器中存储单元的总数称为该存储器

的存储容量。表示存储容量的单位一般用字节。

1K=1024

1M=1024K,1G=1024Mo

存储器从接到读出命令到指定的信息

被读出，并稳定在数据总线上的时间称为

读取时间。

把数据总线上的信息写入存储

器的时间，称为写入时间。

从存储器存取一个字到能够再

存取下一个字所需要的时间叫做存

取周期。

在内存中，有一小部分

用于存放特殊的专用数据，

对它们只取不存，这部分称

为只读存储器，简称ROM

(ReadOnlyMemory)。

计算机中大部分对信息可存可取的内存称为随

机存储器，简称RAM。

随机存储器RAM是易失性存储器，其中存

放的信息是临时性的，可随时读出和写入信息。

当计算机工作时，RAM用于存放系统程

序和用户的程序及数据。

⑵外存储器

辅助存储器。它们设置在主机外部，又称外存。

外存用来存放“暂时不用”的程序或

数据。

外存不和计算机内其他装置直接交换

数据，它只和内存交换数据，并且不是按

单个数据进行存取，而是以成批数据进行

交换。

4

用来把计算机外部的程序、数据等信息送

入到计算机内部的设备。

负责将计算机的内部信息传递出来（称为

输出），或在屏幕上显示，或在打印机上打

印，或在外部存储器上存放。

6I微型计算机的总线结构

微型计算机通常简称

为微型机或微机。一台微

型计算机的硬件系统主要

由中央处理器（CPU）、

存储器、输入设备和输出

设备组成。

系统总线

工

其

输

入

/他

设通信线路

输

出

备

接

口

接

口接口

U

打印机各种外设通信线路

键盘

显示器

图1-2-2微型计算机的系统结构图

所谓总线(Bus)是

指连接微机系统中各部件

的一簇公共信号线，这些

信号线构成了微机各部件

之间相互传送信息的公用

通道。

CPU(包括内存)与外设、外设与外设

之间的数据交换都是通过总线来进行的。

总线通常由地址总线、数据总线和控制总线三部分组成。

地址总线用于传送地址信号，地址总线的数目决定微机

系统存储空间的大小。

数据总线用于传送数据信号，数据总线的数目反映

TCPU一次可接收数据的能力。

控制总线用于传送控制器的各种控制信号。

1.2.2微型计算机的硬件配置

）主板

连接主机箱内其他硬件的主板，它是

其他硬件的载体，因此又称“母板”。

口中央处理器

CPU称之为中央处理器。

CPU主要由运算器和控制器组成。

运算器

控制器

图1-2-3微型机内部组成

帝储器

CD-ROM“高密度光盘只读存储器”，简称只读光

盘。

）输入设备

输入设备是用来把计算机外部的程序、数

据等信息送入到计算机内部的设备。

r(D键盘

通过键盘向计算机输入命令、程序以及

数据等信息，或使用一些操作键和组合控制

键来控制信息的输入、修改和编辑，或对系

统的运行进行一定程度的干预和控制。

(2)鼠标器

鼠标使用的重要规则——点左键是定位，拨中间

的滚轮是移位，点右键是弹出功能菜单。

(1)显示器

计算机的显示系统主要是由显示器

.示卡（又称显示适配器）构成的。

显示卡用于控制字符与图形在显示器屏幕

上的输出，而显示器只是将显示卡输出的信号

表现出来。

显示器的显示内容和显示质量(如分辨率)的

高低主要是由显示卡的功能决定的。

ICGA-----彩色图形适配器(ColorGraphicsAdapter)I

I它属于第一代显示标准。]

EGA增强型图形适配器(Enhanced

GraphicsAdapter),为第二代显示标准。

VGA-----视频图形阵列(VideoGraphicsArray)

是显示器的第三代显示标准。

打印机

‘声与

打印机(又称印字输出设备)是计算机系

A的主要输出设备

k

1.3.1软件的概念

计算机软件系统指在计算机硬件设备

上运行的程序及相关的文档和数据。

软件用来扩大计算机系统的功能和提高钎算机

系统的效率，通常承担着计算机运行服务的全部技

计算机的硬件和软

件结合成一个整体才是

完整的计算机系统

13.2计算机软件与程序

计算机软件是与计算机系统操作有关的程序、规程、

规则及任何与之有关的文档及数据。它由两部分组成：

一是机器可执行的程序及有关数据；二是机器不可执行

的，与软件开发运行、维护、使用和培训有关的文档。

计算机程序是指“为了得到某种结果而由计算机

执行的代码化指令序列。

计算机文档指的是：用自然语言或者形式化语

言所编写的文字资料和图表，用来描述程序的内容、

组成、设计、功能规格、开发情况、测试结果及使

用方法。

1.3.3软件的分类

系统软件

系统软件是指负责管理、监控和维护计H

算机硬件和软件资源的一种软件。

2应用软件

应用软件是指利用计算机和系统软件为解

决各种实际问题而编制的程序。

系操作系统（如DOS、Windows>UNIX、OS/2等）

统语言编译和解释系统

律《程序设计语言（如汇编语言、BASIC、C>Delphi等）

网络软件、数据库管理系统（如FoxBASE、Oracle等）

软系统服务程序（如诊断程序等）

件

系

统

信息管理软件（如工资管理软件、人事管理软件等）

应

税科学计算程序

彳文字与表格处理软件（如WPS、Word、Excel等）

软

件图形与图像处理软件（Photoshop、3DMax等）

辅助设计软件（如CAD、CAM、CALCAT等）

图1-3-1计算机软件系统

134计算机系统软a

►件I

1〉操作系统

操作系统（OperationSystem,简写0S）4

是

»直接运行在“裸机”上的最基本的系统软件，其

r软件都必须在操作系统的支持下才能运彳一,

H

进程管理（即处理机管理）——在多用户、多任务的

环境下，主要解决对CPU进行资源的分配调度，有效地组

织多个作业同时运行。

存储管理——主要是管理内存资源，合理地为

程序的运行分配内存空间。

文件管理—有效支持文件的存储、检索和修改

等操作，解决文件的共享、保密与保护。

设备管理—负责外部设备的分配、启动和故障处

理，让用户方便地使用外设。

作业管理—提供使用系统的良好环境，使用户能

有效地组织自己的工作流程。

2＞语言处理程序

为了让计算机解决实际问题，使计算机

按人的意图进行工作，人们主要通过用计算

机能够“懂得”的语言和语法格式编写程序

并提交计算机执行来实现。编写程序所采用

的语言就是程序设计语言。

机器语

、J

r机器语言的每一条指令都是由0和1组成

的二进制代码序列。机器语言是最底层的面

向机器硬件的计算机语言，用机器语言编写

的程序不需要任何翻译和解释就能被计算机

直接执行。

汇编语

一

不同的计算机CPU芯片，其指

令集是不一样的，所以其相应的汇

编语言也不一样。

机器语言——由0和1组成的二进制代码序列，计算机可直接执行。

程汇编语言——将二进制形式的机器指令代码序列用符号（助记符）

序表示。

设

计

语

面向对象：C++、VisualBASICo

言---

高级语言

面向过程：BASIC、PASCAL、

—FORTRAN、Co