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大學計算機根底教程

1精選課件第一章計算機根底知識2精選課件本章主要內容1．了解計算機的開展及應用。2．了解計算機中信息的表示與存儲單位。3．了解計算機系統(tǒng)組成與微機根本配置。3精選課件1.1計算機的開展與應用1、計算機的產生世界上第一臺電子計算機于1946年2月在美國的賓西法尼亞大學研制成功，取名ENIAC〔埃尼阿克〕重達30噸啟動電力140千瓦18800個電子管保存80個字節(jié)占地170平方米每秒可進行5000次運算ENIAC1.1.1計算機的產生和開展4精選課件2．計算機的開展階段按主要采用的電子元器件來看：第一代電子管計算機第二代晶體管計算機第三代集成電路計算機第四代超大規(guī)模集成電路計算機5精選課件計算機開展簡表大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路代次起止年份所用電子元器件數(shù)據(jù)處理方式運算速度應用領域第一代1946~1957電子管匯編語言、代碼程序5千~3萬次/秒國防及高科技第二代1958~1964晶體管高級程序設計語言數(shù)十萬~幾百萬次/秒工程設計、數(shù)據(jù)處理第三代1965~1970中、小規(guī)模集成電路結構化、模塊化程序設計、實時處理數(shù)百萬~幾千萬次/秒工業(yè)控制、數(shù)據(jù)處理第四代1970~今分時、實時數(shù)據(jù)處理、計算機網(wǎng)絡上億條指令/秒工業(yè)、生活等各方面6精選課件微型計算機開展簡表3．微型計算機的開展代次起止年份CPU數(shù)據(jù)位數(shù)主頻（MHZ）第一代1971-1972Intel4004、80084位、8位1第二代1973-1977Intel80808位2第三代1978-1980Intel808616位>5第四代1981-1992Intel80386、8048632位>25第五代1993-1998Pentium及PentiumPro64位60~400第六代1999-2000PentiumⅢ64位450~800第七代2001-今Pentium464位

1300~38007精選課件4．計算機的開展趨勢①巨型化〔或功能的巨型化〕②微型化〔或體積的微型化〕③網(wǎng)絡化〔或資源的網(wǎng)絡化〕④智能化〔或處理的智能化〕8精選課件1.1.2計算機的特點和類型1．計算機的特點運行高度自動化——假設干條有序指令的順序執(zhí)行，可使計算機高度自動化運行記憶能力強——由計算機內各存儲器支持運算速度快——以計算機每秒運算多少次來表示，高性能計算機每秒超過10億次計算精度高——由于采用二進制數(shù)字進行運算，可以滿足各種計算精度可靠性高——隨著工藝與技術以及集成度的提高，穩(wěn)定性高的元器件，使得計算機可以無故障運行很長時間9精選課件2、計算機的類型按表示信息的方式分類數(shù)模混合計算機模擬計算機數(shù)字計算機按用途可分為專用計算機通用計算機巨型機微型機大型機工作站小型機效勞器〔按計算機的規(guī)模分〕10精選課件1.1.3計算機的應用領域1.科學計算2.數(shù)據(jù)處理3.輔助技術①計算機輔助設計(ComputerAidedDesign,簡稱CAD)②計算機輔助制造(ComputerAidedManufacturing,簡稱CAM)③計算機輔助教學(ComputerAidedInstruction,簡稱CAI)4.過程控制5.人工智能6.網(wǎng)絡應用11精選課件1.1.4信息化社會1．信息高速公路2．信息化社會3．計算機文化12精選課件1.2計算機中信息的表示1.2.1計算機中的數(shù)制1．進位計數(shù)制所謂進位計數(shù)，就是在該進位數(shù)制中，可以使用的數(shù)字符號個數(shù)。R進制數(shù)的基數(shù)為R，能用到的數(shù)字符號個數(shù)為R個，即0、1、2、……、R-1。13精選課件2．二、八、十六進制計算機中常用到二、八、十和十六進制，它們的根本符號集如下表所示。進制計數(shù)原則基本符號二進制逢二進一0，1八進制逢八進一0，1，2，3，4，5，6，7十進制逢十進一0，1，2，3，4，5，6，7，8，9十六進制逢十六進一0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，A，B，C，D，E，F(xiàn)注：十六進制的數(shù)符A～F分別對應十進制的10～15。14精選課件1.2.2各計數(shù)制的相互轉換1、十進制數(shù)轉換成二進制數(shù)〔1〕整數(shù)局部把十進制整數(shù)轉換成二進制整數(shù)就是“除2取余〞，即：將十進制數(shù)除以2，得到一個商數(shù)和余數(shù)；再將其商數(shù)除以2，又得到一個商數(shù)和余數(shù)；以此類推，直到商數(shù)等于零為止。每次所得的余數(shù)(0或1)就是對應二進制數(shù)的各位數(shù)字。在最后得到二進制數(shù)時，將第一次得到的余數(shù)作為二進制數(shù)的最低位，最后一次得到的余數(shù)作為二進制數(shù)的最高位。15精選課件例：將十進制整數(shù)45轉換成二進制數(shù)。十進制數(shù)45的二進制數(shù)是10110116精選課件〔2〕小數(shù)局部把十進制小數(shù)轉換成二進制小數(shù)的方法是“乘2取整〞。即對十進制小數(shù)乘2得到的數(shù)分為整數(shù)和小數(shù)兩局部，取出整數(shù)就是轉換的結果，再用2乘以去掉整數(shù)后的小數(shù)局部,又得到一個由整數(shù)和小數(shù)組成的新數(shù)，取其整數(shù)局部。如此不斷重復，直到小數(shù)局部為0或到達精度要求為止。第一次所得到整數(shù)為最高位，最后一次得到為最低位。17精選課件例：將十進制數(shù)0.8125轉換成二進制數(shù)?！残?shù)局部為0，轉換結束〕十進制數(shù)0.8125轉換成二進制數(shù)為0.110118精選課件2．十進制數(shù)轉換成八進制數(shù)將十進制整數(shù)轉換成八進制數(shù)那么采用“除8取余〞。八進制數(shù)計數(shù)的原那么是“逢八進一〞，因此在八進制數(shù)中不可能出現(xiàn)數(shù)字符號8和9。例：將十進制數(shù)62轉換成八進制數(shù)。十進制數(shù)62轉換成八進制數(shù)是76。19精選課件3．十進制數(shù)轉換成十六進制數(shù)將十進制整數(shù)轉換成十六進制整數(shù)采用“除16取余〞。十六進制數(shù)計數(shù)的原那么是“逢十六進一〞，在十六進制數(shù)中，用A表示10，B表示11，C表示12，D表示13，E表示14，F(xiàn)表示15。例：將十進制數(shù)94轉換成十六進制數(shù)。十進制數(shù)94轉換成十六進制數(shù)是5E。20精選課件4．將二進制數(shù)轉換成十、八與十六進制數(shù)①將二進制數(shù)轉換成十進制數(shù)例：將二進制數(shù)100101轉換成十進制數(shù)。將二進制數(shù)100101轉換成十進制數(shù)的方法如下：二進制數(shù)100101轉換成十進制數(shù)是37。21精選課件②將二進制數(shù)轉換成八進制數(shù)將一個二進制整數(shù)轉換為八進制數(shù)的方法是：將該二進制數(shù)從右向左每三位分成一組，組間用逗號分隔。每一組代表一個0～7之間的數(shù)。下表表示二進制數(shù)與八進制數(shù)的對應關系。二進制數(shù)八進制數(shù)000000110102011310041015110622精選課件例：將二進制數(shù)100101轉換成八進制數(shù)。將二進制數(shù)100101轉換成八進制數(shù)的方法如下：二進制數(shù)100101轉換成八進制數(shù)是45。23精選課件③將二進制數(shù)轉換成十六進制數(shù)將一個二進制數(shù)轉換為十六進制數(shù)的方法是:將該二進制數(shù)從右向左每四位分成一組，組間用逗號分隔。每一組代表一個0～9、A、B、C、D、E、F之間的數(shù)。下表中列出了二進制數(shù)與十六進制數(shù)的對應關系。24精選課件二進制數(shù)十六進制數(shù)二進制數(shù)十六進制數(shù)00000100080001110019001021010A001131011B010041100C010151101D011061110E011171111F25精選課件例：將二進制數(shù)10101001001轉換成十六進制數(shù)。二進制數(shù)10101001001轉換成十六進制數(shù)是549。26精選課件5．八、十六進制數(shù)轉換成十進制數(shù)

將R進制數(shù)轉換成十進制的方法是“按權位展開〞。例：將八進制數(shù)517轉換成十進制數(shù)將八進制數(shù)517轉換成十進制數(shù)的方法如下：八進制數(shù)517的十進制數(shù)為335。27精選課件例：將十六進制數(shù)4B50轉換成十進制數(shù)。將十六進制數(shù)4B50轉換成十進制數(shù)的方法如下：十六進制數(shù)4B50的十進制數(shù)為19280。28精選課件6、二進制數(shù)的邏輯運算邏輯運算是指對因果關系進行分析的一種運算。邏輯運算的結果并不表示數(shù)值大小，而是表示一種邏輯概念，假設成立用真或1表示，假設不成立用假或0表示。二進制數(shù)的邏輯運算有“與〞、“或〞、“非〞、“異或〞和“同或〞等，常見的有前三種。29精選課件①“與〞運算〔AND〕

“與〞運算又稱邏輯乘，用符號“?〞或“∧〞來表示。運算規(guī)那么如下：0∧0=0

0∧1=0

1∧0=0

1∧1=1即當兩個參與運算的數(shù)的對應碼位中有一個數(shù)為0，那么運算結果為0，只有兩碼位對應的數(shù)都為1結果才為1。例：求二進制數(shù)101101與1010的邏輯與運算。二進制數(shù)101101與1010的邏輯與運算結果為二進制數(shù)1000。30精選課件②“或〞運算〔OR〕“或〞運算又稱邏輯加，用符號“+〞或“∨〞表示。運算規(guī)那么如下：0∨0=0

0∨1=1

1∨0=1

1∨1=1即當兩個參與運算數(shù)的相應碼位只要有一個數(shù)為1，那么運算結果為1，只有兩碼位對應的數(shù)均為0，結果才為0。例：求二進制數(shù)101101與1010的邏輯或運算二進制數(shù)101101與1010的邏輯或運算結果為二進制數(shù)101111。31精選課件③“非〞運算〔NOT〕“非〞運算實現(xiàn)邏輯否認，即進行求反運算，用符號“-〞表示。“非〞運算規(guī)那么：-0=1，-1=0注意“非〞運算只是針對一個數(shù)所進行的“運算〞。例：求二進制數(shù)101101的邏輯非運算二進制數(shù)101101的邏輯非運算結果為二進制數(shù)10010。32精選課件1.2.3計算機中數(shù)據(jù)的存儲單位

1．位〔bit〕計算機中最小的數(shù)據(jù)單位是二進制的一個數(shù)位，簡稱為位(英文名稱為bit)，它可以表示兩種狀態(tài)〔0或1〕2．字節(jié)〔Byte〕字節(jié)是表示存儲空間大小最根本的容量單位，也被認為是計算機中最小的信息單位。8個二進制位為一個字節(jié)。3．字長在計算機中作為一個整體被存取、傳送、處理的二進制數(shù)字符串叫做一個字或單元，每個字中二進制位數(shù)的長度，稱為字長。33精選課件1B=8bits1KB=1024B1MB=1024KB1GB=1024MB1TB=1024GB單位間的換算:34精選課件1.2.4數(shù)值的編碼表示

①原碼最高位作為符號位來表示數(shù)的符號：最高位為0代表正數(shù)，最高位為1代表負數(shù)；其余各位代表數(shù)值本身的絕對值。②反碼正數(shù)的反碼與原碼相同，而負數(shù)的反碼是：原碼除符號位外〔仍為1〕，各位取反。③補碼正數(shù)的補碼與原碼相同，而負數(shù)的補碼是：除最高位仍為1外，原碼的其余各位求反，最后再加1。35精選課件1.2.5信息數(shù)字化1．計算機中的二進制計算機內部是一個二進制的數(shù)字世界，一切信息的存取、處理和傳送都是以二進制編碼形式進行的。

36精選課件2．英文字符編碼——ASCII碼美國標準信息交換碼將各種英文字母，數(shù)字，標點符號以及一些特殊符號用一個特別規(guī)定〔ASCII碼表〕的二進制數(shù)來表示7位2進制編碼，共有128個編碼表示128個不同的字符每個編碼高位補0湊齊1個字節(jié)保存在計算機內其中控制字符34個，94個非控制字符37精選課件7位ASCII碼表76543210000010100111001011101110000NULDLESP0@P′p0001SOHDC1！1AQaq0010STXDC2”2BRbr0011ETXDC3#3CScs0100EOTDC4$4DTdt0101ENQNAK%5EUeu0110ACKSYN&6FVfv38精選課件76543210000010100111001011101110111BELETB’7GWgw1000BSCAN（8HXhx1001HTEM）9IYiy1010LFSUB*：JZjz1011VTESC+；K[k{1100FFFS，<L\l|1101CRGS–=M]m}1110SORS.>N↑n~1111SIVS/？O↓oDEL39精選課件非控制字符〔可打印字符〕阿拉伯數(shù)字10個，0的ASCII編碼為0110000，碼值為48大寫英文字母26個，A的ASCII編碼為1000001，碼值為65小寫英文字母26個，a的ASCII編碼為1100001，碼值為97注：比較碼值大小的規(guī)律符號<數(shù)字<大寫字母<小寫字母40精選課件3、BCD碼B為二進制，C為CODED〔編碼〕，D為十進制。BCD的含義為用二進制編碼十進制，是計算機內十進制數(shù)的一種編碼方法。標準為四位二進制數(shù)編碼一位十進制數(shù)。十進制BCD碼十進制BCD碼0000050101100016011020010701113001181000401009100141精選課件4、漢字編碼我國制定了“中華人民共和國國家標準信息交換漢字編碼〞，簡稱國標碼，代號“GB2312-80〞該編碼集中收錄了漢字和圖形符號7445個，其中一級漢字3755個，二級漢字3008個，圖形符號682個。按照GB2312-80的規(guī)定，采用雙7位編碼，高位置1保存在兩個字節(jié)內。所有收錄的漢字及圖形符號組成一個94×94的矩陣，即有94行和94列。這里每一行稱為一個區(qū)，每一列稱為一個位。因此，它有94個區(qū)〔01－94〕，每個區(qū)內有94個位〔01－94〕。區(qū)碼與位碼組合在一起稱為區(qū)位碼，它可準確確定某一漢字或圖形符號。例如，“學〞字的區(qū)號為49，位號為07，它的區(qū)位碼即為4907，用2個字節(jié)的二進制數(shù)表示為：001100010000011142精選課件漢字編碼的分類漢字輸入碼〔外碼〕：為了將漢字通過鍵盤輸入計算機而設計的代碼流水碼，比方區(qū)位碼音碼，比方全拼碼，雙拼碼形碼，比方五筆字型碼，鄭碼音形碼，比方智能ABC，自然碼43精選課件漢字交換碼：指不同的具有漢字處理功能的計算機系統(tǒng)之間在交換漢字信息時所使用的代碼標準區(qū)位碼無法用于漢字通信，因為它可能與通信使用的控制碼〔00H~1FH〕〔即0~31〕發(fā)生沖突。ISO2022規(guī)定每個漢字的區(qū)號和位號必須分別加上32〔即二進制數(shù)00100000〕，經(jīng)過這樣的處理而得的代碼稱為國標交換碼，簡稱交換碼，因此，“學〞字的國標交換碼計算為：00110001

00000111

+00100000+00100000

------------------------------01010001

0010011144精選課件漢字機內碼：是漢字在信息處理系統(tǒng)內部最根本的表達形式，是供計算機系統(tǒng)內部進行漢字的存儲、處理、傳輸統(tǒng)一使用的代碼為了與ASCII碼相區(qū)分，將國標交換碼兩個字節(jié)的最高位都置為1。這種高位為1的雙字節(jié)漢字編碼即為GB2312漢字的機內碼，簡稱為內碼。例如：“學〞字的機內碼為：110100011010011145精選課件漢字的字形碼：用于顯示或打印輸出漢字時產生的字型。為了將漢字在顯示器或打印機上輸出，把漢字按圖形符號設計成點陣圖，就得到了相應的點陣代碼〔字形碼〕。16×16點陣圖46精選課件5．多媒體信息多媒體一詞是由英文Multimedia直譯而來，即能被計算機處理的多種信息媒體，包括文本、圖形、圖像、聲音、動畫、視頻等。各種多媒體信息通常按照規(guī)定的格式存儲在數(shù)據(jù)文件中。47精選課件1.3計算機系統(tǒng)組成計算機系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大局部組成，硬件是核心是根底，是看得見摸得著的實體。軟件是計算機的靈魂，他告訴計算機硬件要做什么，該怎么做，他控制著計算機自動的完成各種工作48精選課件1.3.1計算機的硬件系統(tǒng)計算機硬件分為五大部件運算器：完成計算機內所有的算術運算和邏輯運算，主要部件為ALU。控制器：控制計算機內各部件自動協(xié)同的工作存儲器：存儲計算機內的程序和數(shù)據(jù)輸出設備：將計算機內的數(shù)字信號送到外部介質上輸入設備：將外部信號送入到計算機內部49精選課件硬件系統(tǒng)結構圖硬件系統(tǒng)中央處理機（CPU）運算器控制器存儲器內存儲器外存儲器只讀存儲器（ROM)隨機存儲器（RAM）磁盤磁帶光盤U盤硬盤（HARDDISK）軟盤（FLOPPYDISK）輸入設備(鍵盤/鼠標)輸出設備(打印機/顯示器/繪圖儀)輸入/輸出設備50精選課件在計算機五大部件中，運算器和控制器是最核心的局部，通常做在一個器件上，稱作CPU〔CenterProcessingUnit〕。【術語】CPU=控制器+運算器〔+存放器組〕

51精選課件存儲器存儲器分為主存儲器和輔助存儲器主存儲器〔內部存儲器〕：保存計算機運行過程當中所需要的程序和數(shù)據(jù)只讀存儲器〔ROM〕：只能讀不能寫，掉電之后信息不消失，用于保存計算機內相對固定不變的程序和數(shù)據(jù)，例如：開機程序，開機參數(shù)等。隨機存儲器〔RAM〕：能讀也能些，掉電后信息消失，用于保存運行過程中的程序和數(shù)據(jù)。輔助存儲器軟盤，光盤，硬盤，U盤只有主存〔內存〕可直接與CPU交換信息，它與CPU組合可實現(xiàn)計算機的根本功能?！拘g語】主機=CPU+主存儲器52精選課件輸入設備和輸出設備輸入/輸出(Input/Output)和外存合稱“外圍設備〞?！拘g語】外設=I/O+輔助存儲器常見輸入設備：鼠標，鍵盤，掃描儀，數(shù)碼相機等常見輸出設備：顯示器，打印機，音箱等總線：指計算機中多個部件間進行輸數(shù)據(jù)的公共通道。五大部件之間是通過三大“總線〞〔Bus〕連接實現(xiàn)信息交換的。【術語】三大總線=數(shù)據(jù)總線+地址總線+控制總線53精選課件計算機工作原理示意圖(存儲原理，馮·諾伊曼)輸入設備主存儲器輔助存儲器輸出設備運算器控制器輸入輸出程序原始數(shù)據(jù)運算結果指令數(shù)據(jù)線控制信號線54精選課件計算機軟件——在計算機內運行的各種程序和文檔。程序——為某一特定目的編寫的一系列有序指令指令——指揮計算機工作的指示和命令，由二進制代碼構成，分了操作數(shù)和操作碼兩局部操作碼操作數(shù)規(guī)定計算機進行什么類型操作被操作的數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)的地址1.3.2計算機的軟件系統(tǒng)55精選課件計算機軟件系統(tǒng)分為兩個局部：系統(tǒng)軟件操作系統(tǒng)〔WINDOWS,LINUX,DOS〕語言編譯和解釋系統(tǒng)程序設計語言，數(shù)據(jù)庫管理軟件(Basic，VB,C,Delphi，VF)系統(tǒng)效勞程序應用軟件辦公自動化軟件〔word,excel,powerpoint〕殺毒軟件(瑞星，卡巴斯基，金山毒霸等)圖形處理軟件〔photoshop,3dmax等〕游戲，網(wǎng)絡工具等等〔迅雷，QQ，紙牌等〕56精選課件計算機硬件和軟件的層次關系硬件應用軟件用戶操作系統(tǒng)根底核心指令系統(tǒng)管理計算機軟硬件資源，為應用程序提供運行的平臺，同時為用戶提供良好的操作界面利用計算機和系統(tǒng)軟件為解決各種實際問題而編寫的程序57精選課件程序設計語言編寫程序所采用的語言就是程序設計語言機器語言：每一條指令都是由0和1組成的二進制代碼序列。是計算機唯一能直接識別的語言匯編語言：將二進制形式的機器指令用符號〔助記符〕來表示的計算機語言例如：ADDA1B1表示a1+b1=>a1高級語言：用接近人類自然語言形成的一種面向問題的語言程序常見的高級語言有：VC,C,VB,DELPHI等其中機器語言和匯編語言統(tǒng)稱為低級語言58精選課件解釋和編譯由于只有機器語言能直接被計算機所識別，那么匯編語言和高級語言要能被計算機所識別就必須轉化為機器語言。而這種轉化有兩種方法即為解釋和編譯。解釋：將程序語句解釋一條再執(zhí)行一條，執(zhí)行速度較慢編譯：是將高級語言書寫的源程序一起翻譯成與之等價的機器語言的目標程序，并將其優(yōu)化執(zhí)行。編譯的速度優(yōu)于解釋，但不利于人機交互和發(fā)現(xiàn)程序錯誤。通常BASIC采用解釋方式，而C語言等采用編譯方式59精選課件操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)〔OperationSystem，簡寫OS〕是直接運行在“裸機〞上的最根本的系統(tǒng)軟件，其他軟件都必須在操作系統(tǒng)的支持下才能運行。它具有以下主要功能：進程管理作業(yè)管理文件管理設備管理存儲管理60精選課件主板CPU主存儲器輔助存儲器輸入設備輸出設備1.4微型計算機根本配置61精選課件主板主板，又叫主機板(mainboard)、系統(tǒng)板(systemboard)和母板(motherboard)；它安裝在機箱內，是微機最根本的也是最重要的部件之一。主板一般為矩形電路板，上面安裝了組成計算機的主要電路系統(tǒng)，一般有BIOS芯片、I/O控制芯片、鍵盤和面板控制開關接口、指示燈插接件、擴充插槽、主板及插卡的直流電源供電接插件等元件。62精選課件主板：其他部件的載體CPU插槽內存插槽北橋芯片PS/2并口串口USBUSB聲卡輸入輸出IEEE1394RJ-45網(wǎng)線接口AGPPCI南橋IDE接口SATA硬盤串口電源接口并行ATA接口63精選課件CPUCPU的主要技術指標：字長：CPU能夠同時處理的二進制數(shù)據(jù)的位數(shù).目前多為64位主頻：CPU正常工作時的時間頻率外頻：CPU的基準頻率，主頻=外頻*倍頻〔一般外頻固定不變，調整倍頻可提升計算機主頻〕緩沖存儲器〔Cache〕：用于CPU與內存之間能高速存取的存儲器〔緩存越大，CPU性能就越好〕目前主要的CPU廠商：Pentium和AMD64精選課件6