計算機的組成教案12024/3/26CATALOGUE目錄計算機基本概念與分類計算機硬件系統(tǒng)組成計算機軟件系統(tǒng)組成數(shù)據(jù)表示、運算和存儲原理操作系統(tǒng)在計算機系統(tǒng)中作用網(wǎng)絡通信與互聯(lián)網(wǎng)技術應用22024/3/2601計算機基本概念與分類32024/3/260102計算機定義及發(fā)展歷程計算機的發(fā)展歷程經(jīng)歷了機械計算機、電子管計算機、晶體管計算機、集成電路計算機和超大規(guī)模集成電路計算機等五個階段。計算機是一種基于微處理器的智能電子計算機器，具有高速運算、存儲和處理數(shù)據(jù)的能力。42024/3/26計算機分類及應用領域根據(jù)計算機的運算速度、字長、存儲容量等指標，計算機可分為巨型機、大型機、小型機、微型機和單片機等幾類。計算機的應用領域廣泛，包括科學計算、數(shù)據(jù)處理、自動控制、計算機輔助設計、人工智能等。52024/3/26信息技術的發(fā)展促進了社會信息化進程，推動了社會生產力的發(fā)展，提高了人們的生活質量。同時，信息技術也帶來了一些負面影響，如信息安全問題、網(wǎng)絡犯罪問題等，需要引起人們的重視和關注。信息技術已經(jīng)滲透到當今社會的各個領域，改變著人們的生活方式、工作方式和思維方式。信息技術對當今社會影響62024/3/2602計算機硬件系統(tǒng)組成72024/3/2603常見CPU品牌與型號Intel、AMD等01CPU的功能與組成控制器、運算器、寄存器組等02CPU的性能指標主頻、外頻、倍頻、緩存等中央處理器（CPU）82024/3/26內存儲器RAM、ROM、Cache等外存儲器硬盤、U盤、光盤等存儲器的層次結構Cache-主存-輔存存儲器類型與層次結構92024/3/26輸入設備鍵盤、鼠標、掃描儀等輸出設備顯示器、打印機、音響等輸入輸出設備簡介102024/3/26總線的性能指標帶寬、傳輸速率、傳輸方式等常見總線標準與接口技術USB、PCI、SATA等總線的概念與分類數(shù)據(jù)總線、地址總線、控制總線等總線與接口技術112024/3/2603計算機軟件系統(tǒng)組成122024/3/26系統(tǒng)軟件是計算機的基本軟件，負責管理計算機的硬件和應用程序，提供基本的服務和功能，如操作系統(tǒng)、設備驅動程序、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等。根據(jù)功能的不同，系統(tǒng)軟件可分為操作系統(tǒng)、語言處理程序、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和服務程序等。系統(tǒng)軟件功能及分類系統(tǒng)軟件分類系統(tǒng)軟件功能132024/3/26應用軟件特點應用軟件是為滿足用戶特定需求而設計的軟件，具有針對性強、操作簡便、功能豐富等特點。常見的應用軟件有辦公軟件、圖像處理軟件、音視頻編輯軟件等。實例分析以辦公軟件為例，它可以幫助用戶進行文字處理、表格制作、幻燈片演示等工作，提高工作效率和質量。同時，辦公軟件還支持多種文件格式和操作系統(tǒng)，具有良好的兼容性和可擴展性。應用軟件特點與實例分析142024/3/26編程語言是用于編寫計算機程序的語言，可分為低級語言和高級語言。低級語言如匯編語言，與計算機硬件密切相關；高級語言如C、Java等，更接近人類自然語言，易于學習和使用。編程語言程序設計方法是指編寫計算機程序的方法和技巧，包括結構化程序設計、面向對象程序設計等。結構化程序設計注重程序的結構和流程控制，而面向對象程序設計則強調將現(xiàn)實世界的事物抽象為對象，通過對象之間的交互實現(xiàn)程序功能。程序設計方法編程語言與程序設計方法152024/3/2604數(shù)據(jù)表示、運算和存儲原理162024/3/26原碼表示法反碼表示法補碼表示法移碼表示法數(shù)值型數(shù)據(jù)表示方法01020304用最高位表示符號位，其余位表示數(shù)值本身。正數(shù)的反碼與其原碼相同，負數(shù)的反碼是對其原碼逐位取反（符號位除外）。正數(shù)的補碼與其原碼相同，負數(shù)的補碼是在其反碼的末位加1。在補碼的基礎上，符號位取反得到移碼。172024/3/26

非數(shù)值型數(shù)據(jù)編碼方式ASCII編碼用7位或8位二進制數(shù)表示一個字符，共可表示128或256個字符。Unicode編碼采用16位二進制數(shù)表示一個字符，可表示65536個字符，支持多種語言字符集。BCD編碼用4位二進制數(shù)表示一個十進制數(shù)，常用于數(shù)字系統(tǒng)中。182024/3/26實現(xiàn)加、減、乘、除等基本算術運算，通過加法器、減法器等電路實現(xiàn)。算術運算邏輯運算移位運算實現(xiàn)與、或、非等邏輯運算，通過邏輯門電路實現(xiàn)。將數(shù)據(jù)按位向左或向右移動，用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)的縮放、旋轉等操作。030201運算器工作原理簡介192024/3/26存儲器訪問過程剖析將CPU發(fā)出的地址信號翻譯成存儲器的實際地址。根據(jù)CPU的控制信號，將數(shù)據(jù)寫入存儲器或從存儲器中讀出數(shù)據(jù)。在多體交叉存儲器中，選擇相應的存儲體進行讀寫操作。對于動態(tài)隨機存取存儲器（DRAM），需要定期進行刷新操作以維持數(shù)據(jù)保存。地址譯碼數(shù)據(jù)讀寫存儲體選擇刷新操作202024/3/2605操作系統(tǒng)在計算機系統(tǒng)中作用212024/3/26操作系統(tǒng)是一組控制和管理計算機軟硬件資源、合理組織計算機工作流程以及方便用戶使用的程序的集合。定義提供用戶與計算機硬件系統(tǒng)之間的接口；管理系統(tǒng)資源；提供軟件的開發(fā)與運行環(huán)境。功能根據(jù)運行環(huán)境的不同，可分為批處理操作系統(tǒng)、分時操作系統(tǒng)、實時操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡操作系統(tǒng)和分布式操作系統(tǒng)等。分類操作系統(tǒng)定義、功能及分類222024/3/26操作系統(tǒng)通過進程管理來協(xié)調不同程序之間的并發(fā)執(zhí)行。進程是程序在一個數(shù)據(jù)集合上的一次執(zhí)行過程，是系統(tǒng)進行資源分配和調度的基本單位。進程管理操作系統(tǒng)的調度策略包括先來先服務（FCFS）、短作業(yè)優(yōu)先（SJF）、優(yōu)先級調度（PriorityScheduling）、時間片輪轉（RoundRobin）等。這些策略用于決定哪個進程應該獲得處理器資源。調度策略進程管理和調度策略232024/3/26文件管理操作系統(tǒng)通過文件管理來組織、存儲和保護系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)文件。文件是操作系統(tǒng)進行信息存儲的基本單位。目錄結構目錄結構是操作系統(tǒng)中文件和文件夾的組織方式。常見的目錄結構有樹形目錄結構、星型目錄結構和網(wǎng)狀目錄結構等。樹形目錄結構是最常用的一種，它以根目錄為起點，各級子目錄層層展開，構成一棵倒置的樹。文件和目錄結構設計思路242024/3/26設備管理和I/O操作原理操作系統(tǒng)通過設備管理來管理和控制計算機系統(tǒng)中的各種設備，包括輸入設備、輸出設備和存儲設備等。設備管理的主要任務是提供設備的驅動和控制功能，以及實現(xiàn)設備的分配和回收。設備管理I/O操作是計算機與外部設備之間進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程。操作系統(tǒng)通過I/O管理程序來控制和管理I/O操作，包括I/O請求的接收、I/O設備的分配、I/O數(shù)據(jù)的傳輸和I/O操作的完成等。常見的I/O控制方式有程序直接控制方式、中斷控制方式、DMA控制方式和通道控制方式等。I/O操作原理252024/3/2606網(wǎng)絡通信與互聯(lián)網(wǎng)技術應用262024/3/26網(wǎng)絡通信基本概念01網(wǎng)絡通信是指通過傳輸介質和通信協(xié)議，實現(xiàn)不同計算機或設備之間的數(shù)據(jù)傳輸和交換的過程。網(wǎng)絡通信模型02網(wǎng)絡通信通常采用OSI（開放系統(tǒng)互聯(lián)）七層模型或TCP/IP四層模型來描述，包括物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡層、傳輸層、會話層、表示層和應用層。數(shù)據(jù)傳輸方式03網(wǎng)絡通信中數(shù)據(jù)傳輸方式包括單工、半雙工和全雙工三種方式，分別對應不同的數(shù)據(jù)傳輸需求和場景。網(wǎng)絡通信基本原理介紹272024/3/26ARPANET是互聯(lián)網(wǎng)的雛形，由美國國防部高級研究計劃局（ARPA）于1969年創(chuàng)建，最初用于軍事目的。ARPANET的誕生TCP/IP協(xié)議族的出現(xiàn)標志著互聯(lián)網(wǎng)進入了商用階段，該協(xié)議族包括TCP（傳輸控制協(xié)議）和IP（網(wǎng)際協(xié)議）兩個核心協(xié)議。TCP/IP協(xié)議的出現(xiàn)萬維網(wǎng)是基于HTTP協(xié)議的一種應用，它的出現(xiàn)極大地推動了互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和普及，使得人們可以更加方便地獲取和共享信息。萬維網(wǎng)（WWW）的興起互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展歷程回顧282024/3/26TCP/IP協(xié)議族概述TCP/IP協(xié)議族是一組網(wǎng)絡通信協(xié)議的集合，包括TCP、IP、UDP、ICMP等眾多協(xié)議，用于實現(xiàn)不同計算機或設備之間的數(shù)據(jù)傳輸和交換。TCP/IP協(xié)議族分層模型TCP/IP協(xié)議族采用四層分層模型，包括應用層、傳輸層、網(wǎng)絡層和鏈路層，各層之間通過特定的接口進行通信。TCP和UDP協(xié)議比較TCP和UDP是TCP/IP協(xié)議族中兩種主要的傳輸層協(xié)議，TCP提供可靠的、面向連接的數(shù)據(jù)傳輸服務，而UDP則提供無連接的、不可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務。TCP/IP協(xié)議族體系結構剖析292024/3/26網(wǎng)絡安全問題包括黑客攻擊、病毒傳播、網(wǎng)絡釣魚、拒絕服務攻擊等，這些問題會給個人和企