第一章1.1計算機的發(fā)展一、計算機發(fā)展1、計算機的概念2、第一臺計算機1946年2月誕生于美國賓夕法尼亞大學：ENIAC(電子數(shù)字積分計算機)馮·諾依曼提出的其原理和思想為：（1）采用二進制（2）存儲程序控制程序和數(shù)據(jù)存儲在存儲器中。（3）計算機的五個基本部件組成運算器、存儲器、控制器、輸入設備、輸出設備3、計算機發(fā)展經(jīng)歷了四個階段 第一階段第二階段第三階段第四階段主要電子器件電子管晶體管中小規(guī)模集成電路大規(guī)模超大規(guī)模集成電路內存汞延遲線磁芯存儲器半導體存儲器半導體存儲器外存穿孔卡片、紙帶磁帶磁帶、磁盤磁盤、磁帶光盤等處理速度5千條至幾千條幾萬條至幾十萬條幾十至幾百萬條上千萬條至億萬條4、微型計算機1971年，第一片微處理器誕生，標志進入了微型機階段。5、我國計算機的發(fā)展1958年我國研制成功第一臺計算機103機銀河、曙光、神威是我國研制的高性能巨型計算機。6、未來計算機的發(fā)展趨勢:巨型化微型化網(wǎng)絡化智能化二、計算機的特點、用途和分類1、計算機的特點（1）高速、精確的運算能力（2）準確的邏輯判斷能力（3）強大的存儲能力（4）自動功能（5）網(wǎng)絡與通信功能2、計算機的用途（1）科學計算（2）數(shù)據(jù)處理（信息處理）（3）實時控制（4）計算機輔助計算機輔助設計（CAD）計算機輔助制造（CAM）計算機輔助教育（CAI）計算機輔助技術（CAT）（5）網(wǎng)絡與通信功能（6）人工智能（7）數(shù)字娛樂（8）嵌入式系統(tǒng)第一章1.2數(shù)據(jù)在計算機中的表示一、計算機采用二進制編碼1、數(shù)據(jù)數(shù)值數(shù)據(jù)：表示量的大小和正負。字符數(shù)據(jù)：用以表示一些符號、標記，如英文字母、數(shù)字專用符號、標點符號等，漢字、圖形、聲音等數(shù)據(jù)。2、數(shù)制（1）概念數(shù)的表示規(guī)則。通常按進位原則進行計數(shù)。稱為進位計數(shù)制，簡稱數(shù)制。（2）基數(shù)：某進位制中用到的基本符號（數(shù)碼）的個數(shù)。如R進制表示有R個基本符號，其基數(shù)就為R。（3）位權：在某一進位制的數(shù)中，每一位的大小都對應著該位上的數(shù)碼乘上一個固定的數(shù)，這個固定的數(shù)就是這一位的權數(shù)。權數(shù)是一個冪。例：進位制基數(shù)基本符號（數(shù)碼）權表示二進制20、12B八進制80、1、2、3、4、5、6、78O十進制100、1、2、3、4、5、6、7、8、910D十六進制160、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、C、F16H3、二進制編碼（1）運算簡單、易于物理實現(xiàn)（2）占用空間少、消耗能量小、可靠性高二、進制之間轉換1、十進制數(shù)轉換為二進制數(shù)方法：基數(shù)連除、連乘法，除二取余整數(shù)部分采用基數(shù)連除法，除基取余，先得到的余數(shù)為低位，后得到的余數(shù)為高位。小數(shù)部分采用基數(shù)連乘法，乘基取整，先得到的整數(shù)為高位，后得到的整數(shù)為低位。例題：(44.375)10＝(

)22、二進制數(shù)與八進制數(shù)的相互轉換二進制數(shù)轉換為八進制數(shù)：將二進制數(shù)由小數(shù)點開始，整數(shù)部分向左，小數(shù)部分向右，每3位分成一組，不夠3位補零，則每組二進制數(shù)便是一位八進制數(shù)。001

|

101

|

010=(152.2)8八進制數(shù)轉換為二進制數(shù)：將每位八進制數(shù)用3位二進制數(shù)表示。(374.26)8

=011111100.0101103、二進制數(shù)與十六進制數(shù)的相互轉換二進制數(shù)與十六進制數(shù)的相互轉換:按照每4位二進制數(shù)對應于一位十六進制數(shù)進行轉換。0001

|

1101

|

0100.0110=(1E8.6)16(AF4.76)16

=101011110100.01110110例2一個非零無符號二進制整數(shù)之后添加一個0，則此數(shù)的值為原數(shù)的()A)4倍B)2倍C)1/2倍D)1/4倍解析：非零無符號二進制整數(shù)之后添加一個0，相當于向左移動了一位，也就是擴大了原來數(shù)的2倍，如在非零無符號二進制整數(shù)之后去掉一個0，相當于向右移動了一位。也就變?yōu)樵瓟?shù)的1/2。二、計算機中的信息單位1、位（bit）表示數(shù)據(jù)的每個1或者0都被稱作一個位，它度量數(shù)據(jù)的最小單位。匯編程序：將源程序翻譯成目標程序的軟件高級語言（算法語言）：具有嚴格的語法和語義規(guī)則。兩種翻譯方式：編譯：將源程序一次翻譯成目標程序。在經(jīng)過鏈接便可執(zhí)行解釋：將源程序逐句翻譯、逐句執(zhí)行的。4、應用軟件（1）概念：為解決特定問題而開發(fā)的軟件（2）分類：辦公軟件和辦公套件多媒體處理軟件Internet工具軟件1、中央處理器構成：運算器、控制器、若干個寄存器和高速緩存。性能指標：直接決定了整臺機器的性能、字長和時鐘主頻。2、存儲器分類：主存儲器和輔助存儲器（1）主存儲器（放在主機內部的，用于存放當前運行的程序和數(shù)據(jù)。）1）內存儲器隨機訪問存儲器（RAM）RAM是PC的主要存儲區(qū)域；它允許讀寫數(shù)據(jù)；它是易失性存儲器。只讀存儲器（ROM）它包含可以訪問和讀取但不能修改的程序與數(shù)據(jù)；它是非易失性存儲器。2）高速緩存（Cache）用于臨時存儲頻繁使用的信息以加快訪問速度；（2）輔助存儲器（外存儲器）1）硬盤2）移動存儲產(chǎn)品：USB移動硬盤光盤·只讀型光盤CD-ROM·一次性寫入光盤CD-R·可擦除型光盤CD-RW·DVD光盤3、總線:ISA總線PCI總線AGP總線EISA總線4、輸入設備:鼠標、鍵盤等5、輸出設備:顯示器（1）分類：陰極射線管顯示器（CRT）和液晶顯示器（LCD）（2）性能：像素與點距分辨率：整個屏幕上像素的數(shù)目=列*行顯存顯示器的尺寸：用顯示屏的對角線來衡量打印機分類（1）點陣打印機（2）噴墨打印機（3）激光打印機6、微型計算機的主要技術指標（1）字長：CPU一次能同時處理二進制數(shù)據(jù)的位數(shù)。（2）時鐘主頻：指CPU的時鐘頻率，單位GHz。（3）運算速度：指每秒鐘所能執(zhí)行加法指令數(shù)目，常用MIPS表示。（4）存儲容量：主要指內存的存儲容量。（5）存取周期：指CPU從內存儲器中存取數(shù)據(jù)所需要的時間。五個功能部件：輸入設備、運算器、存儲器、控制器、輸出設備其中運算器和控制器，合稱中央處理器，簡稱CPU。1、運算器－ALU功能：對二進制數(shù)碼進行算術運算或邏輯運算。構成：由一個加法器、若干個寄存器和一些控制線路組成。衡量性能指標：字長和速度。2、控制器－CU功能：指揮整個機器各個部件自動、協(xié)調工作。構成：指令寄存器、譯碼器、時序節(jié)拍發(fā)生器、操作控制部件、指令計數(shù)器。機器指令的執(zhí)行過程：（1）機器指令：計算機可以真正“執(zhí)行”的命令。機器指令構成：操作碼+操作數(shù)操作碼、源操作數(shù)（或地址）、目的操作數(shù)（2）指令的執(zhí)行過程：1）根據(jù)程序計數(shù)器里的內容到存儲器中讀取當前要執(zhí)行的指令，同時把他放到指令寄存器中。2）譯碼器開始譯碼3）控制器根據(jù)譯碼器的輸出，按一定順序產(chǎn)生執(zhí)行該指令的所有控制信號。4）在控制信號的作用下，使各個部件完成相應的工作。3、存儲器功能：用來存儲當前要執(zhí)行的程序、數(shù)據(jù)及結果，具有存數(shù)和取數(shù)功能。存數(shù)：指向存儲器里“寫入”數(shù)據(jù)取數(shù)：指從存儲器里“讀取”數(shù)據(jù)訪問：讀寫操作統(tǒng)稱對存儲器訪問分類：內存儲器（內存）：CPU可以直接訪問其里的數(shù)據(jù)。外存儲器（外存）：CPU不可直接訪問其里的數(shù)據(jù)，只有先調入內存方可使用。4、輸入/輸入設備（I/0設備）（1）輸入設備功能：向計算機輸入命令、程序、數(shù)據(jù)等信息。把這些信息轉換為計算機能識別的二進制代碼。例子：鍵盤、鼠標、掃描儀、手寫板、麥克、照相機、攝像機、游戲操作桿、條形碼閱讀器、光學字符閱讀器、觸摸屏、光筆等。（2）輸出設備功能：將計算機處理后的各種內部格式信息轉換為人們能識別的形式表達出來。例子：顯示器、打印機、繪圖儀、音響等。5、計算機的結構－各部件的連接方式（1）直接連接1952年馮·諾依曼IAS（2）總線結構總線：是一組連接各個部件的公共通信線。三種總線：數(shù)據(jù)總線：傳輸數(shù)據(jù)信號的公共通路地址總線