2011大学计算机基础课件.ppt

1、大学计算机基础,山东大学电气工程学院 王洪涛 教授,高等教育“十一五”国家级规划教材大学计算机基础ISBN:978-7-04-024268-3,课程的性质和任务,“大学计算机基础”是大学计算机基础教学中的基础性课程，通过比较全面、概括性地讲述计算机科学与技术学科中的一些基础性知识和重要概念，并配合必要的时间教学，使学生能够达到以下教学目标：,高等教育“十一五”国家级规划教材大学计算机基础ISBN:978-7-04-024268-3,了解计算机的硬件结构与组成原理； 了解操作系统的概念与其中一些重要概念； 了解计算机网络、数据库、多媒体等技术基本概念、相关技术和应用领域； 掌握计算机基本应用技能

2、。,高等教育“十一五”国家级规划教材大学计算机基础ISBN:978-7-04-024268-3,开设“大学计算机基础”的目的是拓展学生的视野，为后续课程的学习做好必要的知识准备，使同学们在各自的职业中能够有意识的借鉴、引入计算机科学中的一些理念、技术和方法，期望你们能在一个较高的层次上利用计算机、认识并处理计算机应用中可能出现的问题。,高等教育“十一五”国家级规划教材大学计算机基础ISBN:978-7-04-024268-3,作业与考查,作业形式、次数 上机作业 1 考查方法手段 平时表现、作业成绩与上机考试成绩相结合。,高等教育“十一五”国家级规划教材大学

3、计算机基础ISBN:978-7-04-024268-3,第 1 章 计算机基础知识 第 2 章 操作系统 第 3 章 办公自动化软件 第 4 章 多媒体技术及其应用 第 5 章 计算机网络基础 第 6 章 互联网及其应用 第 7 章 标记语言与网页制作 第 8 章 国民经济与社会信息化,目 录,高等教育“十一五”国家级规划教材大学计算机基础ISBN:978-7-04-024268-3,第 1 章 计算机基础知识,1.1 计算机的产生与发展 1.2 二进制与数据编码 1.3 计算机的硬件系统 1.4 计算机软件系统 1.5 数据存储 1.6 计算机与信息的安全,高等教育“十一五”国家级规划教材大

4、学计算机基础ISBN:978-7-04-024268-3,1.1 计算机的产生与发展,1.1.1 计算机的诞生 1.1.2 计算机的发展 1.1.3 新概念计算机,高等教育“十一五”国家级规划教材大学计算机基础ISBN:978-7-04-024268-3,基本要求,了解计算机技术发展过程 了解计算机的应用范围及不同应用领域的特点 了解计算机技术的发展趋势,高等教育“十一五”国家级规划教材大学计算机基础ISBN:978-7-04-024268-3,1.1.1 计算机的诞生,在人类的整个发展历程中，一直都在寻找快速有效的计算工具。下面请看计算机产生的历史轨迹。 1. 最早的计算工具人的十指。 2.

5、 算筹中国古代的计算工具。,高等教育“十一五”国家级规划教材大学计算机基础ISBN:978-7-04-024268-3,计算机的诞生,3. 算盘约产生于公元600年左右。,高等教育“十一五”国家级规划教材大学计算机基础ISBN:978-7-04-024268-3,计算机的诞生,4. 计算尺（1620年，William Oughtred(1575-1660)）计算器（1642年）的产生,高等教育“十一五”国家级规划教材大学计算机基础ISBN:978-7-04-024268-3,1812年差分机,查尔斯.巴贝奇 1832年设计的分析机,5、近代计算机,由许多轮子组成的保存数据的存储库； 运算装置；

6、 能对操作顺序进行控制，并选择所需处理的数据以及输出结果的装置。,高等教育“十一五”国家级规划教材大学计算机基础ISBN:978-7-04-024268-3,计算机的诞生,6. 1854年，英国数学家布尔（George Boole，1824 - 1898）提出了符号逻辑的思想，数十年后形成了计算机科学软件的理论基础。,高等教育“十一五”国家级规划教材大学计算机基础ISBN:978-7-04-024268-3,计算机的诞生,7. 1936年英国数学家图灵（Alan Turing，1912 - 1954）提出了著名的“图灵机”模型，探讨了现代计算机的基本概念，理论上证明了研制通用数字计算机的可行性

7、。,高等教育“十一五”国家级规划教材大学计算机基础ISBN:978-7-04-024268-3,计算机的诞生,8. 1945年，匈牙利出生的美籍数学家冯诺依曼（John von Neumann，1903 1958）提出了在数字计算机内部的存储器中存放程序的概念。这是所有现代计算机的范式，被称为“冯诺依曼结构”，按这一结构建造的计算机称为存储程序计算机，又称为通用计算机。长达101页的EDVAC（Electronic Discrete Variable Computer，“离散变量自动电子计算机”的简称）方案是计算机发展史上的一个划时代的文献.,高等教育“十一五”国家级规划教材大学计算机基础IS

8、BN:978-7-04-024268-3,1946年2月由宾夕法尼亚大学研制的ENIAC 标志着电子计算机时代的到来,Electronic Numerical Integrator And Calculator,电子数字积分计算机 ENIAC,重达30吨 占地250m2 启动工耗150000瓦 18000个电子管,每秒5千次加减运算 没有存储器 采用十进制,第一款商用计算机：UNIVAL 1947年，莫奇莱和埃克特,高等教育“十一五”国家级规划教材大学计算机基础ISBN:978-7-04-024268-3,1.1.2 计算机的发展,计算机自从诞生之日到目前为止，按所采用的逻辑元件划分它经历了四

9、代： 第一代（19461957）：电子管计算机； 第二代（19581964）：晶体管计算机； 第三代（19651970）：集成电路计算机； 第四代（1970）：超大规模计算机。,高等教育“十一五”国家级规划教材大学计算机基础ISBN:978-7-04-024268-3,计算机的分代,高等教育“十一五”国家级规划教材大学计算机基础ISBN:978-7-04-024268-3,计算机的发展趋势,目前计算机的发展是向着四个方向： 巨型化 微型化 网络化 智能化 几十年来,一直按著名的“摩尔”（Moore）定律发展,高等教育“十一五”国家级规划教材大学计算机基础ISBN:978-7-04-024268

10、-3,高等教育“十一五”国家级规划教材大学计算机基础ISBN:978-7-04-024268-3,高等教育“十一五”国家级规划教材大学计算机基础ISBN:978-7-04-024268-3,四、计算机的分类,按综合性能指标分类,高性能计算机（巨型机或大型机）： “美洲虎”的计算速度为每秒钟1.76千万亿次(PFlops)浮点运算。,工作站：介于PC与小型机之间高档微机系统 高分辨率、大容量内外存，图形功能较强,微型计算机： 桌面型计算机 、笔记本电脑、 平板电脑（Tablet PC）和超便携个人电脑（Ultra Mobile PC）,服务器：网络环境中对外提供服务的计算机系统,按用途分类,通用

11、机,专用机,天河一号：国防科技大学研制，2009年10月29日亮相 每秒1206万亿次的峰值速度 每秒563.1万亿次的Linpack实测性能 中国超级计算机前100强之首， 使中国成为继美国之后世界上第二个能够自主研制千万亿次 超级计算机的国家。 全球超级计算机500强排名今年11月将进行更新，而中国的超级计算机“星云”(Nebulae)届时可能问鼎冠军宝座。 在今年5月份的排行榜中，位于中国深圳国家超级计算机中心的“星云”排名第二，而排名首位的是美国橡树岭国家实验室的“美洲虎”(Jaguar)。“美洲虎”的计算速度为每秒钟1.76千万亿次(PFlops)浮点运算，而“星云”的计算速度为每秒

12、钟1.27千万亿次(PFlops)浮点运算。但是，“星云”的理论最高计算速度为每秒钟2.98千万亿次(PFlops)。 而近期的测试结果也显示，“星云”的实际计算速度也趋于该理论最高速度。因此，在11月即将推出的新一期全球超级计算机500强排名中，“星云”很可能问鼎冠军宝座。,计算机的新技术,1嵌入式技术 将计算机作为一个信息处理部件，嵌入到应用系统之中。 系统和功能软件固化起来，类似BIOS的工作方式。 应用：各种家电、数码相机等 应用最广泛，数量超过PC,2网格计算 利用互联网把分散在不同地理位置的电脑组织成一个“虚拟的 超级计算机”，其中每一台的计算机就是一个“节点”，而整个计 算是由成

13、千上万个“节点”组成的“一张网格”。 优点：数据处理能力超强，充分利用网上的闲置处理能力。 示例：,3中间件技术 中间件是介于应用软件和操作系统之间的系统软件,高等教育“十一五”国家级规划教材大学计算机基础ISBN:978-7-04-024268-3,计算机在信息社会中的应用,计算机的应用类型1. 科学计算2. 数据处理3. 电子商务 B2B 阿里巴巴： B2C 亚 马 逊： C2C 淘 宝 网： 易 趣： 4. 过程控制5. CAD/CAM/CIMS6. 多媒体技术 7.人工智能,卡斯帕罗夫对弈“深蓝”,高等教育“十一五”国家级规划教材大学计算机基础ISBN:978-7-04-024268-

14、3,未来新型计算机,3光子计算机 利用光子取代电子进行数据运算、传输和存储。 不同波长的表示不同的数据 优点：超高速 缺点：体积庞大,4生物计算机（分子计算机） 20世纪80年代中期开始研制 采用了生物芯片,5量子计算机 利用处于多现实态下的原子进行运算的计算机， 这种多现实态是量子力学的标志。,1神经计算机 用许多微处理机模仿人脑的神经元结构，采用大量的并行分布式网络。,2超导计算机 速度快，能耗低。,高等教育“十一五”国家级规划教材大学计算机基础ISBN:978-7-04-024268-3,思考题,1. 计算机的发展经历了哪几个阶段？各阶段的主要特征是什么？ 2. 按综合性能指标，计算机一

15、般分为哪几类？ 3. 试述当代计算机的主要应用。,高等教育“十一五”国家级规划教材大学计算机基础ISBN:978-7-04-024268-3,第 1 章 计算机基础知识,1.1 计算机的产生与发展 1.2 二进制与数据编码 1.3 计算机的硬件系统 1.4 计算机软件系统 1.5 数据存储 1.6 计算机与信息的安全,高等教育“十一五”国家级规划教材大学计算机基础ISBN:978-7-04-024268-3,基本要求,理解数值转换及运算 理解信息在计算机内的表示与存储方式,高等教育“十一五”国家级规划教材大学计算机基础ISBN:978-7-04-024268-3,1.2 二进制与数据编码,信息

16、：数值、文字、语音、图形和图象。 信息必须数字化编码，才能传送、存储和处理。 二进制的优点： 物理上容易实现，可靠性强，运算简单，通用性强,高等教育“十一五”国家级规划教材大学计算机基础ISBN:978-7-04-024268-3,在计算机内部，数据的存储和处理都是采用二进制数，主要原因是： （1）二进制数在物理上最容易实现。 （2）二进制数的运算规则简单，这将使计算机的硬件结构大大简化。（ENIAC采用十进制，结构复杂） （3）二进制数的两个数字符号“1”和“0”正好与逻辑命题的两个值“真”和“假”相对应，为计算机实现逻辑运算提供了便利的条件。,但二进制数书写冗长，所以为书写方便，一般用十六

17、进制数或八进制数作为二进制数的简化表示。,进位计数制及相互转换,高等教育“十一五”国家级规划教材大学计算机基础ISBN:978-7-04-024268-3,二进制的运算规则,+ ： 0+0=0 0+1=1 1+1=10 - ：0-0=0 1-0=1 1-1=0 * ：000 010 100 111 / ：00=0 01=0 11=1 And: 逻辑与 0 And 0=0 1 And 0=0 1 And 1=1 Or：逻辑或 0 Or 0=0 1 Or 0=1 1 Or 1=1 Not：逻辑非 Not 0=1 Not 1=0,高等教育“十一五”国家级规划教材大学计算机基础ISBN:978-7-0

18、4-024268-3,非进位计数制,特点？,重复几次, 数值增加几倍,右加左减,数稍大一点,表示起来够复杂的!,高等教育“十一五”国家级规划教材大学计算机基础ISBN:978-7-04-024268-3,进位计数制,特点？,逢N进一,位权表示法,高等教育“十一五”国家级规划教材大学计算机基础ISBN:978-7-04-024268-3,N=an-1rn-1an-2rn-2a0r0a-1r-1a-mr-m,R进制数N可表示 为：,R进制数用 r个基本符号（例如0，1，2，r-1）表示数值,基数,权,数码,678.34=6102+7101+8100 +310-1+410-2,高等教育“十一五”国家

19、级规划教材大学计算机基础ISBN:978-7-04-024268-3,二进制位权表示：,例如：(110111.01)B=32+16+4+2+1+0.25=(55.25)D,高等教育“十一五”国家级规划教材大学计算机基础ISBN:978-7-04-024268-3,0-16整数的四种常用表示,高等教育“十一五”国家级规划教材大学计算机基础ISBN:978-7-04-024268-3,不同数制数的表示,进制表示符号 B 二进制 O八进制 D十进制 H十六进制,或在数据前加“0 x”,高等教育“十一五”国家级规划教材大学计算机基础ISBN:978-7-04-024268-3,1. r 进制转化成十进

20、制 an .a1a0.a-1.a-m (r) = an*rn + + a1*r1 + a0*r0 +a-1*r -1+.a-m*r -m ai 是数码，r是基数，ri是权；不同的基数，表示是不同的进制数 r 进制转化成十进制：数码乘以各自的权的累加 例： 10101(B)=24+22+1=21 101.11(B)=22+1+2-1+2-2=5.75 101(O)=82+1=65 71(O)=78+1=57 101A(H)=163+16+104106,不同进制之间的转换,高等教育“十一五”国家级规划教材大学计算机基础ISBN:978-7-04-024268-3,十进制数转换为二进制数,一个十进制

21、数转换为二进制数，需要整数部分和小数部分分别转换： (1) 整数部分的转换可采用“除基数取余法”，即用基数2多次去除被转换的十进制数，记下余数的值，直到商为0。将每次所得到的余数按逆序排列，就是转换后的二进制数。 (2) 小数部分的转换可采用“乘基数取整法”，即用基数2多次乘十进制的小数部分，每次相乘后取整数部分按正序排列，就是所对应的二进制数。 对于十进制转换为八进制、十六进制的方法，与上述转换为二进制的方法相同。,（185）10 = （ ? ）2,（185）10 =（10111001）2,十进制化成二进 制举例,（0.8125）10 = ( ? )2,（0.8125）10 = (0.110

22、1)2,整数,高等教育“十一五”国家级规划教材大学计算机基础ISBN:978-7-04-024268-3,十进制转化成 r 进制,整数部分：除以 r取余数，直到商为0，余数从右到左排列。 小数部分：乘以 r取整数，整数从左到右排列。,100(D)=144(O)=64(H),例 100.345(D)1100100.01011(B),1.380,1.04,高等教育“十一五”国家级规划教材大学计算机基础ISBN:978-7-04-024268-3,二进制、八进制、十六进制数间的相互转换,1 101 101 110.110 101(B)= 1556.65(O) 1 5 5 6 6 5 11 0110

23、1110.1101 01(B)=36F.D4(H) 3 6 F D 4,一位八进制数对应三位二进制数 一位十六进制数对应四位二进制数 二进制转化成八(十六)进制) 整数部分：从右向左按三(四)位进行分组 小数部分：从左向右按三(四)位进行分组 不足补零,高等教育“十一五”国家级规划教材大学计算机基础ISBN:978-7-04-024268-3,基本要求,理解信息在计算机内的表示与存储方式 理解原码、反码、补码的转换及运算 理解浮点数结构 理解汉字编码,高等教育“十一五”国家级规划教材大学计算机基础ISBN:978-7-04-024268-3,1.2.2 原码、反码与补码,在计算机中数据的表示和

24、运算都是以二进制的形式进行的。通常规定，一个数的最高位为符号位，用0表示正数，用1表示负数，称作数符。一个数在计算机内部表示称为机器数。机器数所真正表示数值称为真值。机器数常采用原码、反码和补码表示法。,高等教育“十一五”国家级规划教材大学计算机基础ISBN:978-7-04-024268-3,符号位 “0”表示正 、 “1”表示负 运算带来问题复杂性:,数的编码表示,例 （-5）+4的结果应为-1。 但在计算机中若按照上面讲的符号位同时和数值参加运算，则运算如下：,若要考虑符号位的处理，则运算变得复杂。为了解决此类问题，引入了多种编码 表示方式，常用的是：原码、反码和补码，其实质是对负数表示

25、的不同编码。,高等教育“十一五”国家级规划教材大学计算机基础ISBN:978-7-04-024268-3,1原码,原码是机器数的一种简单的表示法。其符号用0表示正号，用1表示负号。 例如以下的二进制数： X1= +0001001 和X2= -0000001， 在字长为8位的计算机中，其原码记作： X1原 = + 0001001原 = 00001001 X2原 = - 0000001原 = 10000001,把两个数加起来看看会得多少？ Oh!错误！,高等教育“十一五”国家级规划教材大学计算机基础ISBN:978-7-04-024268-3,任务：拨慢5小时 减5等于加7,任务：拨慢010小时

26、减010等于加110小时,高等教育“十一五”国家级规划教材大学计算机基础ISBN:978-7-04-024268-3,010 110 1000 ? 快速求出010的补码110 1、 110=1000-010 2、 ? (1)原码按位取反;（2）加1 对于做减法/负数适用,010 101,减010等于加110小时,+,+,按位取反,1000,加一,+ 1,111,高等教育“十一五”国家级规划教材大学计算机基础ISBN:978-7-04-024268-3,2反码,如果机器数为正数，则该机器数的反码和原码相同； X1 = +1010101 X1反= +1010101原 反 = 01010101 反

27、= 01010101,如果机器数为负数，则其反码是对原码除符号位以外的所有数位取反。 X2 = -1010101 X2反= -1010101原 反 = 11010101 反 = 10101010,高等教育“十一五”国家级规划教材大学计算机基础ISBN:978-7-04-024268-3,3补码,如果机器数为正数，则该机器数的补码和原码相同； X1 = +1010101 X1反= +1010101原 反 = 01010101 反 = 01010101 X1补= 01010101,如果机器数为负数，则其反码是对原码除符号位以外的所有数位取反并且在末位上加1得到的 X2 = -1010101 X2反

28、= -1010101原 反 = 11010101 反 = 10101010 X2补= 10101011,高等教育“十一五”国家级规划教材大学计算机基础ISBN:978-7-04-024268-3,【例】,已知 X1= +1010101 和X2= +0011101，通过其补码表示法计算X1 - X2的值。 解：X1 - X2= X1 + (- X2 ) X1补= +1010101原 补 = 01010101 补 = 01010101 -X2补= -0011101原 补 = 10011101 反 +1 = 11100010+1 = 11100011 X1-X2补=X1补 + -X2补 = 0101

29、0101+11100011 = 00111000（超出字长的进位丢弃） 因此， X1-X2补 原 = 00111000 原 = 00111000 得：X1 - X2= 00111000,高等教育“十一五”国家级规划教材大学计算机基础ISBN:978-7-04-024268-3,1.2.3 数的定点表示和浮点表示,对于数值数据，有定点表示和浮点表示两种表示方法。 数的定点表示是指数据字中小数点的位置固定不变。,高等教育“十一五”国家级规划教材大学计算机基础ISBN:978-7-04-024268-3,1定点数,数的定点表示是指数据字中小数点的位置固定不变。一般用来表示一个纯小数（不含整数位的数）

30、或者整数。 当表示一个纯小数时，小数点固定在符号位之后。当表示一个整数时，小数点固定在数据字最后一位之后。例如字长为16时，数据“-2-15”和“+32767”表示如图所示。,高等教育“十一五”国家级规划教材大学计算机基础ISBN:978-7-04-024268-3,定点整数,定点小数,定点数,高等教育“十一五”国家级规划教材大学计算机基础ISBN:978-7-04-024268-3,16位字长数据字的定点表示,高等教育“十一五”国家级规划教材大学计算机基础ISBN:978-7-04-024268-3,浮点数(指数形式),为了解决定点表示中数的取值范围过窄的问题，在数学中，一个实数可以用指数形

31、式表示： N=M10E 式中:M是尾数； E是阶码。 例如: 1233.14=1.23314103=12331.410-1= 同样，任意二进制浮点数的表示形式为： N=M2E,110.011(B)=0.1100112+3=11001.12-2=1.1100112+2=,高等教育“十一五”国家级规划教材大学计算机基础ISBN:978-7-04-024268-3,1位 7位 1位 23位,2.机内存储,1.规格化数表示,浮点数,单精度 float或single 32位,双精度 double 64位,1位 10位 1 52位,尾数的位数决定数的精度 阶码的位数决定数的范围,规格化的形式：为一纯小数，

32、且最高位为1，从而唯一地规定了小数点的位置。,定点整数,定点小数, 数符：0表示正，1表示负,高等教育“十一五”国家级规划教材大学计算机基础ISBN:978-7-04-024268-3,32位浮点数的结构,N=2EM,110.011(B)=0.1100112+3,M为一纯小数，且最高位为1；E为整数,0.00000110011(B)=0.1100112-5,高等教育“十一五”国家级规划教材大学计算机基础ISBN:978-7-04-024268-3,1.2.4 数据的存储单位,在计算机中，数据存储的最小单位为比特，1比特为1个二进制位。由于1比特太小，无法用来表示出数据的信息含义，所以又引入了“

33、字节”（Byte，B；注意：这里B作为数据量大小的单位，不要和数的表示中表示为二进制数的B混淆）作为数据存储的基本单位。在计算机中规定，1个字节为8个二进制位。除字节外，还有千字节（KB）、兆字节（MB）、吉字节（GB）、太字节（TB）。它们的换算关系是： 1 KB=1 024 B=210 B 1 MB=1 024 KB=1 048 576 B =220B 1 GB=1 024 MB=1 048 576 KB=1 073 741 824 B=230 B 1 TB=1 024 GB=1,099,511,627,776 B=240 B,高等教育“十一五”国家级规划教材大学计算机基础ISBN:978

34、-7-04-024268-3,单位换算,Kilo: 缩写为：K，千 1KB=210B=1024B Mega: 缩写为：M，兆 1MB=210KB=1024KB=220B Giga: 缩写为：G，千兆 1GB=210MB=1024MB=220KB=230B Tera: （trillion)缩写为：T，兆兆 1TB=210GB=1024GB=220MB=230KB=240B peta: （thousand trillion)缩写为： P，千兆兆 1PB=250B exta:（quintillion）缩写为： E，兆兆兆 1EB=260B,高等教育“十一五”国家级规划教材大学计算机基础ISBN:97

35、8-7-04-024268-3,1.2.5 字符编码,高等教育“十一五”国家级规划教材大学计算机基础ISBN:978-7-04-024268-3,ACSII码(American Standard Code for Information Interchange)：英文中的每一个字符都有一个固定的编码，保存字符时只需保存它的ASCII码即可。 128个常用字符，用7位二进制编码，从0到127 控制字符：031，127；普通字符：95个。 例如：“a”字符的编码为1100001，对应的十进制数是97； 换行 0AH 10 回车 0DH 13 空格 20H 32 09 30H39H 4857 AZ

36、41H5AH 6590 az 61H7AH 97122,西文字符,高等教育“十一五”国家级规划教材大学计算机基础ISBN:978-7-04-024268-3,ASCII码表,高等教育“十一五”国家级规划教材大学计算机基础ISBN:978-7-04-024268-3,高等教育“十一五”国家级规划教材大学计算机基础ISBN:978-7-04-024268-3,汉字编码,(1) 汉字输入码 音码类 全拼、双拼、微软拼音、自然码和智能ABC等 形码类 五笔字型法、郑码输入法等 。 (2) 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9494的

37、矩阵，即94个区和94个位，由区号和位号构成汉字的区位码 。,汉字的国标码与区位码的关系： 每个汉字的区号和位号各加32(20H)就构成了国标码 加32的原因：为了与ASCII码兼容，每个字节值大于32 （032为非图形字符码值）,高等教育“十一五”国家级规划教材大学计算机基础ISBN:978-7-04-024268-3,国标汉字区位码表,高等教育“十一五”国家级规划教材大学计算机基础ISBN:978-7-04-024268-3,(3)机内码 汉字在设备或信息处理系统内部最基本的表达形式。 为了在计算机内部能够区分是汉字编码还是ASCII码 ，将国标码每个字节最高位设置为1(80H). 区位码

38、 国标码 机内码中 (36 30)H (56 50)H=(01010110 01010000)B (11010110 11010000)B=(D6 D0)H 华 (1B0A)H (3B 2A)H=(00111011 00101010)B (10111011 10101010)B=(BB AA)H,三种码之间关系： 汉字机内码=汉字国标码+80 80H=区位码+A0 A0H 国标码=区位码+2020H,高等教育“十一五”国家级规划教材大学计算机基础ISBN:978-7-04-024268-3,(4) 汉字字形码 汉字字形码通常有两种表示方式：点阵和矢量表示方式。 点阵：汉字字形点阵的代码 161

39、6、2424、3232、4848。 矢量：存储的是描述汉字字形的轮廓特征。 PostScript字库，TrueType字库就是这种字形码。 点阵和矢量方式区别： 前者特点 编码、存储方式简单、无需转换直接输出，但字形放大后产生的效果差，而且同一种字体不同的点阵需要不同的字库；矢量方式特点正好与前者相反。,高等教育“十一五”国家级规划教材大学计算机基础ISBN:978-7-04-024268-3,最高位为0,基本多文种平面（BMP）：0组0平面，包含字母、音节及表意文字等。 例如：A 41H(ASCII) 00000041H(UCS) 大 3473H(GB2312) 00005927H(UCS,

40、(5) 其他汉字编码 UCS码、Unicode码、GBK码、BIG5码等 国际标准： 通用多八位编码字符集UCS(Universal Code Set) 世界各种文字的统一的编码方案，一个字符占4个字节。分为：,高等教育“十一五”国家级规划教材大学计算机基础ISBN:978-7-04-024268-3,其他汉字编码,Unicode码 另一国际标准：采用双字节编码统一地表示世界上的主要文字。 其字符集内容与UCS的BMP相同。 GBK码 GBK等同于UCS的新的中文编码扩展国家标准，2字节表示一个汉字 第一字节从81HFEH，最高位为1； 第二字节从40HFEH，第二字节的最高位不一定是1。 B

41、IG5编码 台湾、香港地区普遍使用的一种繁体汉字的编码标准，包括440个符号，一级汉字5 401个、二级汉字7 652个，共计13 060个汉字。,本 节 结 束,高等教育“十一五”国家级规划教材大学计算机基础ISBN:978-7-04-024268-3,第 1 章 计算机基础知识,1.1 计算机的产生与发展 1.2 二进制与数据编码 1.3 计算机的硬件系统 1.4 计算机软件系统 1.5 数据存储 1.6 计算机与信息的安全,高等教育“十一五”国家级规划教材大学计算机基础ISBN:978-7-04-024268-3,基本要求,了解微型计算机的组成 理解微型计算机各部件的功能与主要技术指标,

42、高等教育“十一五”国家级规划教材大学计算机基础ISBN:978-7-04-024268-3,常见微机系统,计算机、电视、影音三模式,平板电脑,家庭网络计算机,移动计算机,计算机硬件系统,计算机硬件包括主机和外设,计算机系统的组成,输入设备：键盘、鼠标、扫描仪等 输出设备：显示器、打印机、音响等 外 存：软盘、硬盘、光盘、U盘等,计算机系统,软件,外部设备,系统软件,应用软件,硬件,运算器 控制器,主机,内存,CPU,随机存储器(RAM) 只读存储器(ROM) 高速缓冲存储器(Cache),操作系统：DOS、Windows、Unix、Linux 语言处理程序：C、Pascal、VB等 实用程序：

43、诊断程序、排错程序等,办公软件包、数据库管理系统,高等教育“十一五”国家级规划教材大学计算机基础ISBN:978-7-04-024268-3,1.3.1 微型计算机系统的三个层次,“微电脑”、“微机”是日常俗语，准确的称谓应是微型计算机系统。微型计算机系统从局部到全局存在三个层次： (1) 中央处理器（CPU）：中央处理器也称微处理器（Microprocessor）或微处理机，它是微型计算机的核心部件。后面将对CPU进行详细介绍。 (2) 微型计算机：微型计算机（Micro Computer）是以中央处理器为核心，加上由大规模集成电路制作的存储器M（ROM和RAM）、I/O（输入输出）接口和系

44、统总线组成的。该层次即微型计算机的主机。 (3) 微型计算机系统：微型计算机系统（Micro Computer System）是以微型计算机为核心，再配以相应的外围设备,电源、辅助电路和控制微型计算机工作的软件而构成的完整的计算系统。,高等教育“十一五”国家级规划教材大学计算机基础ISBN:978-7-04-024268-3,1.3.2 微型计算机系统的硬件结构,目前的各种微型计算机系统产品，无论是简单的单片机、单板机系统，还是较复杂的个人计算机（PC机）系统，从硬件体系结构来看，采用的基本上是计算机的经典结构冯诺依曼结构。这种结构的特点是： (1) 由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设

45、备五大部分组成； (2) 数据和程序以二进制代码形式不加区别地存放在存储器中，存放位置由地址指定，地址码也为二进制形式； (3) 控制器是根据存放在存储器中的指令序列即程序来工作的，并由一个程序计数器（即指令地址计数器）控制指令的执行。控制器有判断能力，能按计算结果选择不同的动作流程。,高等教育“十一五”国家级规划教材大学计算机基础ISBN:978-7-04-024268-3,计算机硬件基本组成,（外）存储器,（内）存储器,中央处理器（CPU）,控制器,输入 设备,输出 设备,运算器,计算机工作原理,冯.诺依曼思想： 二进制 程序与数据一样存放在内存 五大模块,高等教育“十一五”国家级规划教材

46、大学计算机基础ISBN:978-7-04-024268-3,微型计算机的诞生,1971年Intel的工程师马西安霍夫(M.E.Hoff)成功地在一个芯片上实现了中央处理器： 第一片4位微处理器 Intel 4004， 第一台4位微型计算机 MCS-4， 摩尔定律 此后，每18个月，集成度翻一翻， 速度将提高一倍， 而其价格将降低一半,高等教育“十一五”国家级规划教材大学计算机基础ISBN:978-7-04-024268-3,主机系统,主机的基本组成 主板 CPU 存储器：内存、外存,高等教育“十一五”国家级规划教材大学计算机基础ISBN:978-7-04-024268-3,1. 主板,注：集成

47、了声卡、网卡、IEEE 1394卡 没有集成显卡 背板上没有串行口和IEEE 1394接口 但是主板上引脚,主板（Main Board）也叫母板（Mother Board,高等教育“十一五”国家级规划教材大学计算机基础ISBN:978-7-04-024268-3,各种指标及相互关系 最重要的是前端总线频率和外频 频率越高则性能越好 芯片组： CPU是大脑，芯片组是心脏 由南桥，北桥组成,主板架构 板载功能,主板总线图,就是将某一些接口卡的功能集成到主板上。最常见的就是集成声卡和网卡的功能。,高等教育“十一五”国家级规划教材大学计算机基础ISBN:978-7-04-024268-3,芯片组,是主

48、板的核心，决定了主板的功能和档次，由北桥和南桥芯片组成。 北桥芯片（Memory Control Hub，MCH） 负责与CPU的联系，决定主板支持的CPU的类型、内存的类型等。 位置：CPU和内存插槽最近 北桥芯片决定了主板的性能，人们常用北桥芯片的代号来称呼主板，如使用Intel 915北桥芯片的主板称为915主板。 南桥芯片（I/O Control Hub，ICH） 负责与I/O总线的通信，如PCI总线、USB、IDE、SATA等，以及负责管理音频控制器、键盘控制器、实时时钟控制器、高级电源管理等。 位置：离CPU插槽较远的下方,高等教育“十一五”国家级规划教材大学计算机基础ISBN:9

49、78-7-04-024268-3,主板架构,主板架构 概念：是对主板的尺寸大小、形状、各元器件的布局、排列方式等制定出标准，所有主板厂商都必须遵循。 主要解决散热、噪声等 常见架构 ATX:最常见的主板架构 ,扩展插槽较多，数量在4-6个 Micro ATX:常说的“小板”，扩展插槽较少 BTX:新一代主板结构，是将来的发展趋势,ATX,BTX,高等教育“十一五”国家级规划教材大学计算机基础ISBN:978-7-04-024268-3,1. 中央处理器,中央处理器（CPU，Central Process Unit）包括： 算术逻辑部件ALU（Arithmetic Logic Unit） 控制部

50、件CU（Control Unit） 寄存器组 R（Registers） 三个基本部分和内部总线。,高等教育“十一五”国家级规划教材大学计算机基础ISBN:978-7-04-024268-3,主流CPU产品,Intel产品系列,AMD产品系列,龙芯,龙芯1号,龙芯2号,龙芯2号E,高等教育“十一五”国家级规划教材大学计算机基础ISBN:978-7-04-024268-3,（1）CPU字长 CPU内部各寄存器之间一次能够传递的数据位，即在单位时间内（同一时间）能一次处理的二进制数的位数。 （2）位宽 CPU通过外部数据总线与外部设备之间一次能够传递的数据位。 （3）x位CPU 通常用CPU字长和位

51、宽来称呼CPU。例如，Pentium CPU字长是32位，位宽是64位，称为超32位CPU。 （4）CPU前端总线频率，是由主板为CPU提供的基准时钟频率。 （5）CPU主频 CPU内核电路的实际工作频率，又称为工作频率或CPU主频。 （6）生产工艺技术 通常用微米数字来描述。,2. 衡量CPU性能的主要技术指标,主频、外频和前端总线频率关系 主频外频倍频系数 前端总线：CPU和外界交换数据的唯一通道 前端总线数据传输速率前端总线频率前端总线数据宽度8 字长和位数 通常，CPU位数=CPU的字长=通用寄存器位数 高速缓冲存储器容量 核心数量 通过提高CPU主频来提高计算机运算能力，在早期主频比

52、较低的时候还可行。随着频率越高，耗电越多，热量越大，问题越多。 多核心可以在较低主频，提高性能。 制造工艺 CPU内电路与电路之间的距离，单位是微米和纳米。1纳米 =10-9米 现在先进的是65，45和32纳米,高等教育“十一五”国家级规划教材大学计算机基础ISBN:978-7-04-024268-3,存储器,内存,随机存储器(RAM) 只读存储器(ROM) 高速缓冲存储器 (Cache),外存,磁介质,软盘和硬盘 光盘 Flash存储器,内存储器（主存储器）, 速度快，容量小，价格较高，可由CPU直接访问。 外存储器（辅助存储器）,速度慢，容量大，价格低，CPU不可以直接访问。,CPU,RA

53、M,外存,数据访问,高等教育“十一五”国家级规划教材大学计算机基础ISBN:978-7-04-024268-3,RAM的发展,SDRAM(同步动态存储器),DDR(双倍数据速率SDRAM),DDR2,DDR3,一个总线时钟周期 读写一次数据,一个总线时钟周期 读写两次数据, 2倍,一个总线时钟周期 读写两次数据 并行存取两个数据, 4倍,一个总线时钟周期 读写两次数据 并行存取四个数据, 8倍,高等教育“十一五”国家级规划教材大学计算机基础ISBN:978-7-04-024268-3,ROM,只读存储器,可读，不可写；掉电后数据不会丢失 BIOS(Basic Input Output Syst

54、em)即基本输入输出系统。是被固化到主板ROM芯片上的程序。 BIOS主要功能: 识别各种硬件(包括型号) 引导操作系统 进行硬件最直接的操作，如读文件等。 引导操作系统过程 自检。检查电脑硬件是否良好。 初始化，读取CMOS里设置的参数,对硬件进行设置。 引导操作系统。,高等教育“十一五”国家级规划教材大学计算机基础ISBN:978-7-04-024268-3,Cache,高速缓存(Cache) ,CPU的速度很快而内存速度较慢，怎么办？ Cache，它集成在CPU内部，高速，容量小。 Cache与内存数据交换是以块（页）为单位的 。 CPU首先从Cache中查找 ，如果没有找到，再从内存中

55、读取，同时把这个数据所在的数据块调入Cache中 一级缓存L1 Cache，容量小。二级缓存L2 Cache ，容量大。主要区别在于CPU查找数据的顺序 。 一般由DRAM(静态存储器)构成。,高等教育“十一五”国家级规划教材大学计算机基础ISBN:978-7-04-024268-3,高速缓存芯片,高等教育“十一五”国家级规划教材大学计算机基础ISBN:978-7-04-024268-3,总线是各部件（或设备）之间传输数据的公用通道,共享总线带宽如：USB总线 PCI总线,独享总线带宽 如：AGP总线 PCI-e总线,5、总线,南桥芯片,设备1,设备3,设备2,总线,高等教育“十一五”国家级规

56、划教材大学计算机基础ISBN:978-7-04-024268-3,总线,衡量总线的指标就是总线带宽 总线带宽 = 总线频率 （总线位数/8） 传输次数,数据总线DB:传输数据信息，双向总线 地址总线AB:传输地址信息，单向总线 控制总线CB:传输控制信息，双向总线,系统总线：连接计算机中各大部件 局部总线：一块卡上连接多个芯片的总线，元件级总线 内部总线：连接CPU的各个组成部件（芯片内部） 通信总线：连接计算机和外部设备,连 接 对 象,传输内容,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,高等教育“十一五”国家级规划教材大学计算机基础ISBN:978-7-04-0

57、24268-3,微机系统总线,常见的总线有： ISA PCI PCI-E AGP USB,高等教育“十一五”国家级规划教材大学计算机基础ISBN:978-7-04-024268-3,PCI,PCI是一种32位数据的并行总线（可扩展为64位） ，总线频率为33MHz或66MHz， 最大传输速率66M64/8532MB/s。 优点是结构简单、成本低、设计容易。 缺点是总线带宽有限（总线频率有限），同时多个设备是共享总带宽。,高等教育“十一五”国家级规划教材大学计算机基础ISBN:978-7-04-024268-3,PCI-E,是一种串行总线，是替代PCI的最新的总线。 有多个通道（Lane），各个

58、通道相互独立，即PCI-E的x1、x2、x4、x8、x12、x16和x32等。每个通道单向传输带宽可达250MB/s，双向为500MB/s。 优点是数据传输速率高，而且带宽是各个设备独享的。 PCI-E x1取代传统的PCI，而PCI-E x16取代AGP。,高等教育“十一五”国家级规划教材大学计算机基础ISBN:978-7-04-024268-3,AGP,AGP（Accelerated Graphics Port，图形加速端口)是显卡的专用扩展插槽，在PCI基础上发展而来的。 AGP接口也有多个通道的版本，AGP 1x和AGP 2x, AGP 4x, AGP 8x。在微机中应用的主要是AGP 4x，它的数据传输带宽有1066MB/s。,高等教育“十一五”国家级规划教材大学计算机基础ISBN:978-7-04-024268-3,将来：串行总线肯定会逐渐取代并行总线 原因：并行总线高频率的条件下容易出错 串行总线：RS232、PS/2、USB、SATA等,串行总线和并行总线,速度,高等教育“十一五”国家级规划教材大学计算机基础ISBN:978-7-04-024268-3,各种接口,USB接口： USB 1.1 最高传输速率可达12