第1章+计算机文化基础.ppt

1、计算机应用基础,第1章 计算机文化基础,下一页,退出,中央财经大学信息学院,第1章 计算机文化基础,1.1 计算机的发展历史 1.2 计算机中的数制和编码 1.3 计算机的工作原理 1.4 微型计算机系统构成概述 1.5 微型计算机硬件系统 1.6 微型计算机软件系统 1.7 计算机病毒及其防治,退出,下一页,上一页,中央财经大学信息学院,1.1 计算机的发展历史,计算机的发展简介 计算机的分类 计算机的主要应用,退出,下一页,上一页,章目录,中央财经大学信息学院,引子：计算工具的发展历史,手指和石头：远古时代 结绳计数：大约在新石器时代早期，即远古传说里伏羲、黄帝之前 算筹：“运筹策于帷幄之

2、中，决胜于千里之外”。南北朝时期的祖冲之（公元429500年），借助算筹作为计算工具， 成功地将圆周率值计算到小数点后的第7位 珠算盘：汉朝有有关珠算的记载，直到明代珠算才取代了算筹 计算尺和机械式计算工具：西方17世纪开始，先后出现了：对数计算尺、加法器、乘法器、提花编织机（纺织）、差分机、手摇式计算机、微分仪等,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,引子：数字化生存的源头,英国数学家布尔：逻辑代数又称布尔代数，数字计算机的数学基础；1847年被用于他的第一部著作逻辑的数学分析之中 美国数学家香农：“信息论之父”，1938年，他22岁时发表继电器和开关电路的分析，被认为

3、是通讯历史上最杰出的理论之一 数字计算机之父：电磁式数字计算机 美国AT&T贝尔实验室研究人员斯蒂比兹： 1937年11月，装配了 “Model-K”厨房里的计算机 德国人楚泽（K.Zuse） ： 1938年，28岁的楚泽完成了一台可编程数字计算机Z-1地窖里的计算机 维 纳（L.Wiener）教授：“控制论之父”，1940年指出，现代计算机应该是数字式，由电子元件构成，采用二进制，并在内部储存数据,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,世界上的第一台数字计算机,时间：1946年2月15日 地点：美国宾夕法尼亚大学莫尔学院 主要人物和单位： 约翰莫克利 美国陆军弹道研究所

4、 美国陆军阿伯丁弹道实验室 计算机名称：ENIAC (电子数字积分计算器) 英文名称：Electronic Numerical Integrator and Calculator,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,主要指标,占地170M2左右 重量30吨 6000个开关 7000个电阻 10000个电容 18000个电子管 50万条线 耗电140KW 运算速度：5000次加法/秒 ，3/1000秒时间内做完两个10位数乘法 主要用途：弹道计算的数值分析 特点：采用电子线路来执行运算、逻辑运算和储存信息 弱点： 存储容量小 靠外部开关继电器和插线来设置计算机程序，需要大

5、量的人工 电子管多，容易出故障，可靠性差,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,ENICA是什么样子？,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,ENICA是什么样子？,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,40年代的程序员在编程,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,冯诺依曼（John Von Neuman）理论,提出了全新的存储程序的通用计算机方案 ，即“电子离散变量计算机”（EDVAC，Electronic Discreate Variable Automatic Computer） 冯诺依曼的基本思想可

6、以概括为三点： 计算机由五大部分组成，即运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备 程序和数据采用二进制表示 将程序和数据存放在存储器中，让计算机自动地执行程序,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,电子计算机发展的四个阶段(从元器件上分),退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,微型计算机的发展（以微处理器为标准）,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,计算机发展历史上几次飞跃,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,计算机发展历史上几次飞跃,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,计算机

7、发展历史上几次飞跃,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,我国计算机的发展简介,著名数学家华罗庚是提倡在我国开展电子计算机科研的第一人。他于1950年回国后不久，就向中共中央提出开展电子计算机科学研究的建议。 1956年6月，我国制定了19561967年科学技术发展远景规划，将“计算技术的建立”列为紧急措施之一。6月14日，国家领导人接见参加制定规划的全体科学家，这一天被定为中国计算机事业创始日 1958年，中国第一台计算机103型通用数字电子计算机研制成功，运行速度每秒1500次。是根据前苏联提供的设计图制造的电子管计算机。,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财

8、经大学信息学院,我国计算机的发展简介,1960年，中国第一台自行设计的大型通用电子计算机107型通用电子数字计算机研制成功。 1963年，中国第一台大型晶体管电子计算机109机研制成功。 1974年以后，DJS系列13个机型先后研制成功。其中DJS-30是采用小规模集成电路、DJS-140是采用中规模集成电路、DJS-150是采用大、中规模集成电路（16位机）。 1977年，中国第一台微型计算机DJS-050机研制成功。,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,我国计算机的发展简介,1983年，“银河号”巨型计算机研制成功，运算速度达每秒亿次。 1996年，国产联想电脑在国

9、内微机市场销售量第一。2002年8月，联想集团研制成功了中国第一台万亿次巨型计算机“联想深腾1800大规模计算机系统”,浮点运算速度达到每秒1.027万亿次。在全世界按运算速度排序的前500台计算机中，这台“联想深腾”名列第24位（排名前23位的均出自美、日两国）。 2003年底，全球运算速度名列前茅的商品化高性能计算机10万亿次曙光4000A落户上海超算中心，负责网格计算的海量信息服务及数据交互等系列工作。,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,计算机的特点,运算速度快 计算精度高 存储容量大 具有逻辑判断能力 具有自动执行程序的能力,退出,下一页,上一页,章目录,节目

10、录,中央财经大学信息学院,未来计算机的发展趋势,巨型化 ：计算机的运算速度更高、存储容量更大、功能更强。 微型化 ：微型机可渗透到诸如仪表、家用电器、导弹弹头等中小型机无法进入的领地，同时作为工业控制过程的心脏，使仪器设备实现“智能化”。 多媒体化 ： 以数字技术为核心的图像、声音与计算机、通信等融为一体的信息环境。,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,未来计算机的发展趋势,网络化 ：以实现硬件资源和软件资源的共享 智能化 ：让计算机来模拟人的感觉、行为、思维过程的机理，使计算机具备视觉、听觉、语言、行为、思维、逻辑推理、学习、证明等能力，形成智能型、超智能型计算机。,

11、退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,发展“非冯诺依曼式”计算机,目前的计算机体系结构都是“冯诺依曼式” ： 采用存储程序方式进行工作； 发展方向： 创建新的程序设计语言，即所谓的“非冯诺依曼语言” 从计算机元件方面，提出了发明与人脑神经网络类似的新型超大规模集成电路的设想，即分子芯片。,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,发展“非冯诺依曼式”计算机,重要事件 1982年 日本宣布研制有人工智能的第五代计算机。采用Prolog等逻辑推理语言作为核心计算机语言；1991年宣布放弃“第五代计算机”计划，发展基于神经网络的“第六代计算机”。 1982年

12、美国组建了微电子和计算机技术公司，成立了高级计算机体系结构研究部（MCC），对人工智能、人机界面、系统技术和实验系统成套工具等课题进行研究。 1985年 欧洲共同体制定“欧洲信息技术研究的战略计划”。,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,发展“非冯诺依曼式”计算机,进展情况 生物计算机。原理：逻辑的真和假神经元的兴奋和抑制二进制的0和1 光子电脑 想法：用光束来代替电子，进行运算和存储。用不同波长的光来代表不同的数据，可快速完成复杂的计算工作。 难点：主要是需要开发出可用一条光束控制另一条光束变化的光学“晶体管”，目前的技术造出来的光学“晶体管”将使我们台式微机有汽车一

13、样大。但目前的技术水平短期内光计算机达到实用很困难。 1984年5月，欧洲号称研制出世界上第一台光计算机。 最新进展是：IBM的研究人员一直在研究用仅为人类毛发5万分之一的微型碳分子制造芯片，目前已经可以让微型碳分子发光。,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,发展“非冯诺依曼式”计算机,量子计算机。理论：实验上也证明了量子逻辑门的存在；经典粒子在某一时刻的空间位置只有一个，而量子客体则可以存在空间的任何位置，具有波粒二象性，量子存储器可以以不同的概率同时存储0或1，具有量子叠加性。如果量子计算机的CPU中有N个量子比特，一次操作就可以同时处理2n个数据，而传统计算机一次

14、只能处理一个数据。具有强大的并行处理能力。,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,计算机分类（处理数据的方式）,数字计算机 数字计算机所处理的数据都是以“0”和“1”表示的二进制数字，是不连续的数字量。 模拟计算机 模拟计算机所处理的数据是连续的，称为模拟量。 混合计算机 它集数字计算机和模拟计算机的优点于一身。,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,计算机分类（使用范围）,通用计算机 能适用于一般科技运算、学术研究、工程设计和数据处理等广泛用途的计算。通常所说的计算机均指通用计算机。 专用计算机 这是为适应某种特殊应用而设计的计算机，其运行程序不变

15、，效率较高，速度较快，精度较好，但不宜作它用。如飞机的自动驾驶仪，坦克上的火控系统中用的计算机，都属专用计算机。,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,计算机分类（性能）,巨型机 主要用于大规模科学计算或数据处理。如数值天气预报、核爆炸模拟，大型结构的分析等。一般运算次数在 百亿次/秒，有些巨型机的峰值速度达 万亿次/秒。 如CRAY系列、银河III 大中型计算机 这类计算机通用性强，有很强的综合处理能力。可以用于科学计算，但更多的是用于商业应用，如大型事务处理、企业内部信息管理等。通常称之为“企业级”计算机。 如 IBM370, IBM390等。,退出,下一页,上一页,

16、章目录,节目录,中央财经大学信息学院,计算机分类（性能）,小型机 规模小、结构简单、设计试制周期短。体系结构上通常采用RISC技术（精简指令计算机）。对环境要求低、可靠性高，是巨型机和大中型机的辅助机。广泛应用于大学、研究机构的科学计算、企业管理等。 如：DEC公司的PDP系列、IBM、SUN、HP等公司也都有一系列的产品。 工作站 某种特殊用途的高档微型计算机，兼有大中小型机的多任务、多用户能力，又有微机的便利操作和良好的用户界面。目前多媒体技术普遍在工作站上使用。应用从计算机辅助设计（CAD）领域扩展到各领域，并充当服务器。 著名的产品：SGI、SUN、HP等,退出,下一页,上一页,章目录

17、,节目录,中央财经大学信息学院,计算机分类（性能）,微型机（PC机） 日常使用的电脑均为微型机，又称为个人计算机(Personal Computer)。 所以微机也称 PC机。 著名的Intel系列CPU和IBM PC及兼容机造就了微机今天繁荣的局面。 微机的出现使得计算机真正面向全人类，真正成为大众化的信息处理工具。,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,计算机的应用,科学计算 虽然科学计算在整个计算机的应用中所占的比重在逐步下降，已不足10%，但随着科学技术的不断发展，需要解决的问题的复杂性、计算量、精度和速度要求的不断提高，科学计算在现代科学研究中的地位在不断提高，

18、尤其在尖端科学领域中，显得更为重要。 信息管理 信息管理的核心是数据处理，就是对各种信息进行收集、整理、存储、分类、加工和利用的过程。数据处理是一切信息管理、辅助决策系统的基础。各类管理信息系统（MIS）、决策支持系统（DDS）、专家系统（ES）以及办公自动化系统（OAS）都需要数据处理支持，这已成为当代计算机的主要任务。,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,计算机的应用,过程控制 大型企业的生产过程自动控制，是计算机应用的又一重要领域。计算机能及时采集数据，按最佳方案实现自动控制。如数字化机床、电子仪表等。 计算机辅助系统 计算机辅助设计（CAD，Computer A

19、ided Design）和计算机辅助制造（CAM，Computer Aided Manufacturing） 。将CADCAM和数据库技术集成在一起，形成CIMS（计算机集成制造系统）技术，实现设计、制造和管理完全自动化。,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,计算机的应用,计算机辅助教学（CAI，Computer Assisted Instruction）：指利用计算机来辅助完成教学计划或模拟某个实验过程。 人工智能的研究和应用 人工智能（AI）是指将人脑进行的演绎推理的思维过程、规则和采取的策略、技巧等编制成程序，在计算机中存一些公理和规则，让计算机自动进行求解。这是

20、计算机技术与控制论学科发展起来的边缘学科，是计算机应用的重要领域和前沿学科，其目的是使计算机具有“推理”和“学习”的功能。人工智能将给计算机硬件和软件带来革命，最终导致智能计算机的出现。,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,计算机的应用,人工智能 “自然语言理解”是人工智能的一个分支。现代计算机技术已发展到通过语言方式命令计算机完成特定的操作。 “专家系统”是人工智能的另一个重要分支。它是使计算机具有某一方面的专门知识，利用这些知识来处理所遇到的问题，如人机对弈、模拟医生开处方等。甚至卓越的国际象棋大师也常常败在计算机的手下。 “机器人”是人工智能的前沿领域。它可以代替

21、人进行一些危险作业、流水线生产安装等工作。,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,计算机的应用,娱乐与游戏,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,1.2 计算机中的数制和编码,计算机中的常用数制 常用数制之间的转换 数据的单位与存储方式 字符编码,退出,下一页,上一页,章目录,中央财经大学信息学院,计算机中的常用数制,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,数制的基数和位权,基数 所谓某进位数制的基数是指该进制中允许选用的基本数字符号的个数。 位权 由于每个数位上的数字所表示的数值等于该数字乘以一个与数字所在位置有关的常数，这个常

22、数就是位权。位权的大小是以基数为底，以数字所在位置的序号为指数的整数幂。,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,十进制数（Decimal ）,特点： 有0、1、2、9十个数字 逢十进一，进位基数为10，位的权数是十的幂。 十进制数569.28可以表示为： 886.78=810281016100710-1810-2 任意一个十进制数可以表示为 (D)10 = dn10n-1 dn-110n-2 d2101 d1100 d-110-1 d-210-2 d-m10-m n m = di10i-1 dj10-j i=1 j=1 其中： di和 dj 为09中任一个数字；n为整数部

23、分位数；m为小数部分位数； 10i-1 和10-j分别为整数部分和小数部分位权。,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,二进制（Binary）,特点： 有0、1二个数字 逢二进一，进位基数为2 二进制数110.01可以表示为： (110.01)2=12212102002-112-2 任意二进制可以表示为： (B)2 = bn2n-1 bn-12n-2 b221 b120 b-12-1 b-22-2 b-m2-m n m = bi2i-1 bj2-j i=1 j=1 其中： bi和 bj 为0或1；n为整数部分位数；m为小数部分位数； 2i-1 和2-j分别为整数部分和小数

24、部分位权。,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,八进制（Octal）,特点： 0、1、2、3、4、5、6、7这八个数字符号 逢八进一，进位基数为8 八进制数234.56可以表示为： (234.56)8=28238148058-168-2 任意八进制数可表示为： (O)8 = On8n-1 On-18n-2 O281 O180 O-18-1 O-28-2 O-m8-m n m = Oi8i-1 Oj8-j i=1 j=1 其中： Oi和 Oj 为07中的一个数；n为整数部分位数；m为小数部分位数； 8i-1 和8-j分别为整数部分和小数部分位权。,退出,下一页,上一页,章

25、目录,节目录,中央财经大学信息学院,十六进制（Hexadecimal）,特点： 有09、A、B、C、D、E、F十六个数码 逢十六进一，进位基数为16 十六进制数4E.24F可表示为： (4E.2F)H=416114160216-11516-2 任意十六进制数可表示为： (H)16 = Hn16n-1 Hn-116n-2 H2161 H1160 H-116-1 H-216-2 H-m16-m n m = Hi16i-1 Hj16-j i=1 j=1 其中： Hi和 16j 为0F中的一个数；n为整数部分位数；m为小数部分位数； 16i-1 和16-j分别为整数部分和小数部分位权。,退出,下一页,

26、上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,常用数制之间的相互转换,二进制数转换成十进制数 (1001)2=123+022+021+120=(9)10 (11.101)2=121+120+12-1+02-2+12-3 =(3.625)10 八进制数转换成十进制数 (35)8=381+580=24+5=(29)10 (1276)8=183+282+781+680=512+128+56+6=(702)10,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,常用数制之间的相互转换,十六进制数转换成十进制(32CF)16=3163+2162+12161+15160 =12288+512+1

27、92+15=(13007)10 (2B4E)16=2163+11162+4161+14160 =8192+2816+64+14=(11086)10,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,十进制数转换成其他进制数,如果将十进制数转换为R进制的数，可将十进制的整数部分和小数部分分离开来，然后按下列规则转换 十进制整数化为R进制数: 除R取余法，得R进制整数 十进制纯小数化为R进制数: 乘R取整法，得R进制纯小数,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,十进制数转换为二进制数,整数部分除2取余数到排方法 将十进制数237.25转换为二进制数 2 237 余数

28、为1，即b0=1，注意：此为最低位 2 118 余数为0，即b1=0 2 59 余数为1，即b2=1 2 29 余数为1，即b3=1 2 14 余数为0，即b4=0 2 7 余数为1，即b5=1 2 3 余数为1，即b6=1 1 余数为1，即b7=1，注意：此为最高位,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,十进制数转换为二进制数,小数部分转换如下： 0.25 2 0.50 整数部分为0，即b-1=0。此为最高位 2 1.00 整数部分为1，即b-2=1。此为最低位 0.00 余下的纯小数为零，结束 最后结果为：(237.25)10=(11101101.01)2。,退出,下

29、一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,问题,十进制数如何转换成八进制数和十六进制数？ 提示：与十进制数转换为二进制数相似,返回,中央财经大学信息学院,二进制数转换为十六进制数,将给定的二进制数以小数点为界，分别向左、向右每4位分成一组，若不足4位，要分别前补0（整数部分）或后补0（小数部分）。然后将每4位一组的数分别用对应的十六进制数来书写。 将二进制数101101011.01101转换成十六进制数 二进制数： 0001 0110 1011 . 0110 1000 十六进制数： 1 6 B . 6 8,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,十六进制转换为二进

30、制,将每一位十六进制数用对应的4位二进制数来表示，其最左侧和最右侧的0可以省去。 将十六进制数2AF.C5转换成二进制数 十六进制数： 2 A F . C 5 二进制数： 0010 1010 1111 . 1100 0101 最后结果：(2AF.C5)16=(1010101111.11000101)2,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,问题,八进制与二进制之间如何进行转换？ 提示：八进制数对应的是3位二进制数，从小数点位置开始向左、右每3位分成一组，不足3位，整数在前补0，小数在后补0 十六进制与八进制之间如何转换？ 提示：可通过二进制进行转换,返回,中央财经大学信息

31、学院,数据单位,【位】bit : 二进制位，是计算机中数据最小的单位。 【字节】Byte : 8位二进制数组成1个字节，是衡量信息数量或存储设备容量的基本单位。1 Byte = 8 bit 【字】Word : 一个存储单元所存放的内容称为一个字。常用来表示数据或信息的长度。 【字长】： 一个存储单元（或一个字）所包含的二进制位数称为字长，它是衡量计算机精度和运算速度的主要技术指标。同常说计算机是8位机、16位机或32位机，就是指计算机的字长是8位的、16位的或32位的。,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,数据的存储方式,一个字=1个字节=8位二进制 MSB LSB 1

32、个字=2个字节=16位二进制 MSB LSB 一个字长最右边的一位称最低有效位，最左边的一位称最高有效位。在8位字长中，自右而左，依次为b0b7，为一个字节。在16位字长中，自右而左，依次为b0b15，为两个字节，左边8位为高位字节，右边8位为低位字节。,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,字符编码,字符编码（Character Code）就是规定用怎样的二进制码来表示字母、数字以及一些专用符号。 在计算机系统中，有两种重要的字符编码方式，一种是美国国际商业机器公司（IBM）的扩充二进制码EBCDIC，主要用于IBM的大型主机，还有一种就是微型计算机系统中用得最多最普遍

33、的美国标准信息交换码ASCII码（American Standard Code for Information Interchange）。 ASCII码有7位ASCII码和8位ASCII码两种。7位ASCII码称为基本ASCII码，是国际通用的。它包含10个阿拉伯数字、52个英文大小写字母、32个字符和运算符以及34个控制码，一共128个字符。,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,7位ASCII码表,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,7位ASCII码表（续前表）,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,1.3 计算机的工作原

34、理,指令系统和程序的概念 指令和程序在计算机中的执行过程,退出,下一页,上一页,章目录,中央财经大学信息学院,指令系统和程序的概念,指令：指令是计算机硬件可执行的、完成一个基本操作所发出的命令。 指令系统 ：全部指令的集合就称为该计算机的指令系统。 计算机指令由操作码和操作数组成 。 程序：计算机为完成一个完整的任务必须执行的一系列指令的集合，称为程序。 用高级程序语言编写的程序称为源程序。 能被计算机识别并执行的程序称为目标程序。,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,指令的执行过程,计算机一条指令的执行过程一般分为三个步骤： 取指令 分析指令 执行指令 取指令分析指令

35、执行指令取下一条指令，周而复始地执行指令序列的过程就是进行程序控制的过程。程序的执行就是程序中所有指令执行的全过程。,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,1.4 微型计算机系统构成,退出,下一页,上一页,章目录,中央财经大学信息学院,1.5 微型计算机硬件系统,微型计算机硬件构成 中央处理器 存储器 总线与接口 输入设备 输出设备 其他设备 微型计算机的主要性能指标,退出,下一页,上一页,章目录,中央财经大学信息学院,计算机硬件组成,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,计算机硬件组成,输入设备（Input Unit） 输入设备的主要作用是把准备好

36、的数据、程序等信息转变为计算机能接受的电信号送入计算机。例如，用键盘输入信息时，敲击它的每个键位都能产生相应的电信号并送入计算机；又如模数转换装置，把控制现场采集到的温度、压力、流量、电压、电流等模拟量转换成计算机能接受的数字信号，然后再传入计算机。目前常用的输入设备有键盘、鼠标、扫描仪等。,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,计算机硬件组成,输出设备（Output Unit） 输出设备的主要功能是把计算机处理后的数据、计算结果或工作过程等内部信息转换成人们习惯接受的信息形式（如字符、曲线、图像、表格、声音等）或能为其他机器所接受的形式输出。例如，在纸上打印出印刷符号或

37、在屏幕上显示字符、图形等。常见的输出设备有显示器、打印机、绘图仪等，它们分别能把信息直观地显示在屏幕上或打印出来。,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,计算机硬件组成,存储器（Memory Unit） 存储器是计算机的记忆装置，其基本功能就是存储二进制形式的数据和程序，所以存储器应该具备存数和取数功能。存数是指往存储器里“写入”数据；取数是指从存储器里“读取”数据。读写操作统称为对存储器的访问。存储器分为内存储器和外存储器两类。 中央处理器（CPU）只能直接访问存储在内存中的数据，而外存中的数据只有先调入内存后才能被中央处理器访问、处理。,退出,下一页,上一页,章目录,

38、节目录,中央财经大学信息学院,计算机硬件组成,运算器（Arithmetic Unit） 运算器是计算机的核心部件，是对信息进行加工和处理的部件，其速度几乎决定了计算机的计算速度。 运算器主要由一个加法器、若干个寄存器和一些控制线路组成。,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,计算机硬件组成,控制器（Control Unit） 控制器是指挥和协调计算机各部件有条不紊工作的核心部件，它控制计算机的全部动作。控制器主要由指令寄存器、译码器、时序节拍发生器、程序计数器和操作控制部件等组成。它的基本功能就是从存储器中取出指令、分析指令、确定指令类型并对指令进行译码，产生控制信号去控

39、制各个部件完成各种操作。,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,计算机硬件组成,控制器的功能: 指令寄存器：存放由存储器取得的指令。 译码器：将指令中的操作码翻译成相应的控制信号。 时序节拍发生器：产生一定的时序脉冲和节拍电位，使得计算机有节奏、有次序地工作。 操作控制部件：将脉冲、电位和译码器的控制信号组合起来，有时间性地、有顺序地去控制各个部件完成相应的操作。 指令计数器：指出下一条指令的地址。当顺序执行程序中的指令时，每取出一条指令，指令计数器就自动加“1”得到下一条指令的地址,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,微型计算机的硬件构成,常用台

40、式PC硬件系统的基本配置有14大配件：CPU、主板、内存、硬盘、光驱、显示器、显卡、声卡、音箱、键盘、鼠标、机箱、电源和打印机，还有扫描仪、绘图仪等。 主机箱是微机的主要设备的封装设备，有卧式和立式两种。,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,微型计算机的机箱,在主机箱内安装有CPU、内存储器、主板、硬盘及硬盘驱动器、光盘驱动器、软盘驱动器、机箱电源和各种接口卡等部件,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,微型计算机的主板,主板也称系统板，是一块多层印刷信号电路，外表两层印刷信号电路，内层印刷电源和地线。 主板上插有中央处理器（CPU），它是微机的核

41、心部分，还有用于插内存条的插槽等。另外还有68个长条形插槽，它们是扩展槽，是主机通过系统总线与外围设备联系的通道，用来扩展系统功能的各种接口卡都插在扩展槽上，如显示卡、声卡、网卡、防病毒卡等等,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,微机主板,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,微型计算机的硬件结构,微机目前多采用总线结构 微机硬件系统由中央处理器、内存、外存、输入输出设备组成。 其中核心部件CPU通过总线连接內存构成微型计算机的主机。 主机通过接口电路配上输入/输出设备就构成了微机系统的基本硬件结构。,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经

42、大学信息学院,微型计算机系统结构,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,中央处理器（CPU）,中央处理器简称CPU（Central Processing Unit），它是计算机系统的核心，在微机中也称微处理器，主要由运算器、控制器组成。 运算器：主要功能是对数据进行算术和逻辑加工。 控制器：是计算机的神经中枢和指挥中心。它从存储器取指令，进行译码，分析指令，再根据指令功能发出控制命令，控制各部件去执行指令中规定的任务。它由指令寄存器、译码器、程序计数器、操作控制器等组成。,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,CPU,赛扬-CPU,K6III-CPU

43、,PIII-CPU,P4-CPU,Pentium-CPU,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,CPU的性能指标,字长 CPU一次可以同时处理的二进制数据的位数是其最重要的一个性能标志。 对CPU在单位时间内（同一时间）能一次处理的二进制数的位数叫字长，它取决于CPU中寄存器、加法器和数据总线的位数。字长的长短，直接影响计算机的计算精度、功能和速度。字长越长，CPU性能越好、速度越快。 目前常用的微机CPU多为32位和64位,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,CPU主频,CPU主频也叫时钟频率，是CPU内核运行时的时钟频率，主频的高低直接影响CP

44、U的运算速度。 目前的微处理器芯片的时钟频率已经达到2G以上。例如，Pentium IV/2G表示CPU芯片型号为Pentium IV，其主频为2GMHz。 主频=外频*倍频 主频是指CPU的工作时钟频率 外频是输入CPU的时钟（总线频率） 设置外频和倍频的目的是为了将高主频的CPU与较低时钟频率的主板相匹配。,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,存储器,按存储器在计算机结构中所处的位置不同，可分为内存和外存。内存也称为主存，它与CPU组装在一起构成主机，用于存放当前执行的程序和数据，是CPU可以直接访问的存储器。而外存也称辅存，属于计算机外部设备，是永久性存储设备。它

45、通过内存与CPU进行数据交换，如软盘、硬盘等。 内存与外存相比，其读写速度快，直接影响主机执行指令的速度。但它有两个不足：一是存储容量总嫌不够大，二是关机后内存中的程序和数据就会丢失。,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,存储器的单位,存储器的最小存储单位是字节（Byte，简称B），描述存储器容量通常用的单位有KB、MB、GB、TB，它们的关系如下： 1TB=1024GB=10241024MB=102410241024KB=1024102410241024B,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,存储器的构成,内存（主存储器） 外存（辅助存储器）,

46、随机存储器RAM-内存 只读存储器ROM-BIOS 软盘 硬盘 光盘 磁带,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,内存储器,只读存储器(ROM)：关电后存储器里的信息不会消失,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,只读存储器（ROM）,只读存储器ROM中的内容只能读出、不能写入，它的内容是由芯片厂家在生产过程中写入的，并且断电后ROM中的信息也不会丢失，因此常用ROM来存放重要的、固定的并且反复使用的程序和数据。 PROM（Programmable ROM）是允许用户一次性写入的只读存储器 EPROM是一种通过EPROM编程器进行信息写入，通过紫外线

47、照射可进行信息擦除的ROM，因此可以多次写入、多次擦除 EEPROM也是一种可以多次反复更换其中信息的ROM ，可用电进行擦除。,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,内存储器,随机存储器(RAM)：关电后存储器里的信息会马上消失,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,随机存储器（RAM）,随机存储器RAM中的信息可以随时读出和写入，是计算机对信息进行操作的工作区域。 当计算机掉电时，RAM中的信息会丢失，并不可恢复。目前计算机中使用的内存均为半导体存储器。 RAM分为： 静态随机存储器（Static RAM，SRAM） 动态随机存储器（Dynami

48、c RAM，DRAM）,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,CMOS存储器,除了ROM之外，在计算机中还有一个称之为CMOS（互补金属氧化物半导体）的“小内存”，它保存着计算机当前的配置信息，如日期和时间、硬盘的格式和容量、内存容量等。 保存的时间要比RAM长，但又不像ROM那样不能修改。当机器系统设置发生变化时，可以在启动时按Del键进入CMOS Setup程序来修改其中的信息。这就是CMOS存储器的功能。,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,高速缓冲存储器（Cache）,内存速度的提高赶不上逻辑电路速度的提高，CPU执行指令的速度远远高于内存

49、的读写速度。为解决这个矛盾，目前在微机中均采用高速缓冲存储器技术 。 由于Cache中的信息只是RAM中部分内容的副本，因此，增加高速缓冲存储器，只是提高CPU的读写速度，而不会改变内存的容量。,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,虚拟存储器,目前广泛采用的“虚拟存储技术”可以通过软件方法，将内存和一部分外存空间构成一个整体，为用户提供一个比实际物理存储器大得多的存储器，这称之为“虚拟存储器”。,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,外存储器,外存属于外部设备。它既是输入设备，又是输出设备，是内存的后备与补充。与内存相比，外存容量较大，关机后信息不

50、会丢失，但存取速度较慢，一般用来存放暂时不用的程序和数据。它只能与内存交换信息，不能被计算机系统中的其他部件直接访问。当CPU需要访问外存的数据时，需要先将数据读入到内存中，然后CPU再从内存中访问该数据，当CPU要输出数据时，也是先写入内存，然后再由内存写入到外存中。 微机常用的外部存储器有以下几类：磁盘存储器、磁带存储器和光盘存储器。,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,磁盘存储器,磁盘存储器是目前各类计算机中应用最广泛的外存设备，它以铝合金或塑料为基体，两面涂有一层磁性胶体材料。通过电子方法可以控制磁盘表面的磁化，以达到记录信息（0和1）的目的。 磁盘的读写是通过

51、磁盘驱动器完成的。 常见的磁盘存储器有硬盘存储器和和软盘存储器。,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,磁盘存储器有如下几个常用术语,磁道（Track）：每个盘片的每一面都要划分为若干条形如同心圆的磁道，这些磁道就是磁头读写数据的路径。磁盘的最外层是第0道，最内层为第n道。每个磁道上记录的信息一样多，这样，内圈磁道上记录的密度，比外圈磁道上记录的密度大。 柱面（Cylinder）：一个硬盘由几个盘片组成，每个盘片又有两个盘面，每个盘面都有相同数目的磁道。所有盘面上相同位置的磁道组合在一起，叫做一个柱面。 扇区（Sector）：为了记录信息方便，每个磁道又划分为许多称之为扇

52、区的小区段。每个磁道上的扇区数是一样的。通常扇区是磁盘地址的最小单位，与主机交换数据是以扇区为单位的。,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,磁盘的结构,容量=磁道数扇区数区段内字节数面数盘片数 为了存取磁盘上的数据，系统对磁盘的存储单元的地址定义： 驱动器号.盘面号.柱面号.扇区号,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,软盘存储器,软盘存储器由软盘、软盘驱动器和软盘控制卡三部分组成。 目前常用的软盘就是容量为1.44MB的3.5英寸软盘。,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,硬盘存储器,硬盘存储器又简称硬盘，也称固定盘。 它

53、安装在主机箱内，盘片与读写驱动器均组合在一起，成为一个整体。 硬盘的指标主要体现在容量和转速上。磁盘转速越快，存取速度也就越快，但对磁盘读写性能要求也就越高。 硬盘的容量已从过去的几十MB、几百MB，发展到现在的几十个GB。 硬盘的存取容量、速度均比软盘要高得多，微型计算机中的大量程序、数据和文件通常都保存在硬盘上。,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,硬盘存储器,硬盘的格式化分为低级格式化和高级格式化。低级格式化就是将硬盘划分磁道和扇区，这一般由厂家完成。只有当硬盘出现严重问题或被病毒感染无法清除时，用户才需要对硬盘重新进行低级格式化。 高级格式化的作用是建立文件的分

54、配表和文件目录表。硬盘必须经过低级格式化、分区和高级格式化后才能使用。,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,光盘存储器,光盘是一种大容量辅助存储器，它具有体积小、容量大、可靠性高、保存时间长、价格低和便于携带等特点，是现在计算机中使用很多的一种存储设备。 光盘存储系统由光盘、光盘驱动器和接口设备组成。 光驱最重要的性能指标是光驱的“倍速”。,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,常见的光盘种类,只读型光盘（CD-ROM）：它只能读出数据，不能写入数据。它是厂家在出厂时就已经预先写入信息，写入的信息将永久保存在光盘上。 一次写入型光盘（WORM）：只

55、能写一次信息，可以反复读取。常用于资料保存、自制多媒体和光盘复制。 可擦写型光盘（CD-RW）：可重复擦写光盘，它的功能与磁盘相同。 数字通用光盘（DVD）：是一种新型的大容量存储设备。其容量根据盘片的结构不同而不同，单面单层结构的容量为4.7GB，双面双层结构的容量为17GB。,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,光盘的基准速率,CD的倍数是以基准数据传输率150Kbps（每秒传输150千位）来计算的。 DVD驱动器的基准数据传输速率为1.385Mbps，比CD驱动器要快得多。,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,其他存储设备,磁带存储器：磁带

56、存储器由磁带机和磁带两部分组成，是计算机用来保存数据文件的大容量存储器。 由于磁带采用顺序读写方式，所以其速度比磁盘慢得多。,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,移动存储设备,Flash Memory（优盘） 优盘是一种基于USB接口的移动存储设备，它可使用在不同的硬件平台，容量通常在几十兆到上百兆，价格便宜，体积很小，便于携带，使用极其方便，是非常适宜随身携带的存储设备。 活动硬盘 活动硬盘也是基于USB接口的存储产品。它可以在任何不同硬件平台（PC、MAC、笔记本电脑）上使用，容量可高达几十个G，与现在流行的存储设备刻录机、MO、ZIP相比，体积小，重量轻，携带非常

57、方便。,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,移动存储设备,存储卡 自从电脑应用变得越来越广泛之后，很多人都喜欢随身携带小巧的IT产品，例如数码相机、数码摄像机、掌上电脑或MP3随身听等。而数码相机和MP3均是采用存储卡作为存储设备，将数据保存在存储卡中，可以方便地与计算机进行数据交换。存储卡的容量也越来越大。,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,总线与接口,总线（Bus）是连接CPU、存储器和外围设备的公共信息通道，各部件均通过总线连接在一起，通过总线进行通信。 总线的性能主要由总线宽度和总线频率来表示。 总线宽度为一次能并行传输的二进制位数，总

58、线越宽，速度越快。 总线频率即总线中数据传输的速度，单位仍用MHz表示。总线时钟频率越快，数据传送越快。,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,总线的分类,内部总线：即用于同一部件内部的连接，如CPU内部连接各内部寄存器和运算部件的总线。 外部总线：是指与外部设备接口相连的，实际上是一种外设的接口标准。负责CPU与外部设备之间的通信。如目前电脑上流行的接口标准IDE、SCSI、USB和IEEE 1394等，前两种主要是与硬盘、光驱等IDE设备接口相连，后面两种新型外部总线可以用来连接多种外部设备。,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,总线的分类,系

59、统总线：用于连接同一计算机的各部件，如CPU、内存储器、输入输出设备等接口之间的互相连接的总线。系统总线按功能可分为：控制总线、数据总线和地址总线，分别用来传送控制信号、数据信息和地址信息。 数据总线（DB）: 用于传送数据。 用来传送存储单元或输入输出接口地址信息，以便选择需要访问的存储单元和输入/输出接口电路。 控制总线（CB）: 用来传送各种控制信号和应答信号，分为两类：一类是由CPU向内存或外围设备发送的控制信号；另一类是由外围设备或有关接口电路向CPU送回的信号。,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,接口,CPU与外部设备、存储器的连接和数据交换都需要通过接口设备来实现，前者被称为I/O接口，而后者则被称为存储器接口。 接口的功能：接口电路具有设备选