計算機(jī)原理

一、課程性質(zhì)

計算機(jī)系統(tǒng)的基本組成

數(shù)字邏輯基礎(chǔ)

計算機(jī)數(shù)據(jù)表示

計算機(jī)各硬件部件的組成功能和工作原理

二、課程內(nèi)容

1.從總體上了解計算機(jī)的主要組成部件、硬件、軟件的基本概念、計算機(jī)發(fā)展史、

計算機(jī)的性能指標(biāo)等等。

2.掌握數(shù)字邏輯電路的最基本內(nèi)容.

3.系統(tǒng)掌握計輯機(jī)各科數(shù)據(jù)表示及其轉(zhuǎn)換.

4.系統(tǒng)掌握定點(diǎn)加減法運(yùn)算；了解原碼定點(diǎn)秉除法運(yùn)算；了解浮點(diǎn)加減法運(yùn)算；掌

握邏輯運(yùn)算及內(nèi)部總線的作用：掌握運(yùn)算器基本結(jié)構(gòu)及其實(shí)例。

5.系統(tǒng)掌握指令系統(tǒng)及計算機(jī)工作過程。

6.系統(tǒng)掌握存儲器及存儲體系結(jié)構(gòu)等工作原理及使用。

7.系統(tǒng)掌握輸人輸出系統(tǒng)的概念和作用。

8.一般性了解典型小型機(jī)及微型機(jī)的硬件、軟件及其應(yīng)用。

9.一般性了解計算機(jī)的發(fā)展趨勢。

1.苜先充分了解各章的考試知識點(diǎn)、重點(diǎn)、難點(diǎn)以及對各知識

點(diǎn)的能力層次要求和考核要求。

2.學(xué)習(xí)過程中.對每一個知識點(diǎn)都要深刻理解基本概念，弄清

基本理論，掌握基本方法。要循序前進(jìn)，不要急躁。

3.重視將理論聯(lián)系實(shí)際，把參觀、認(rèn)識實(shí)習(xí)結(jié)合起來.

+步驟清楚

+運(yùn)算正確

+書寫整潔

四、考試題型

第一章

、本隼概述J

本章內(nèi)容主要是對計算機(jī)系統(tǒng)的有關(guān)基本構(gòu)成從總體上進(jìn)行描述。

要求掌握以下幾個方面的內(nèi)容：

1、計算機(jī)系統(tǒng)的組成

計算機(jī)系統(tǒng)是一個整體的概念，要求以??系統(tǒng)觀點(diǎn)，分別從懣件和嗽件兩個方面來理解計算機(jī)的有關(guān)性質(zhì)。

2、計算機(jī)發(fā)展簡史

要求從硬件的發(fā)展過程、計算機(jī)語言發(fā)展過程、計算機(jī)應(yīng)用發(fā)展過程和技術(shù)革新發(fā)展過程四個方面進(jìn)行分析。

3、計算機(jī)硬件系統(tǒng)組成部件

要求掌握組成計算機(jī)硬件系統(tǒng)的各個部件的名稱、作用和以及各個部件之間信息傳遞的方式和信息的類別。

4、計算機(jī)軟件的分類

了解計算機(jī)分類的基本分類標(biāo)準(zhǔn)。

5、計算機(jī)的性能指標(biāo)

了解衡量計算機(jī)性能常用的指標(biāo)體系，重點(diǎn)掌握計算機(jī)工作的時鐘周期(主頻)、計算機(jī)字長、運(yùn)算速度、存儲

容量等指標(biāo)的含義。

第一節(jié)計算機(jī)發(fā)展史

一、計算機(jī)發(fā)展史

計算機(jī)是二十世紀(jì)人類最偉大的發(fā)明之一。有關(guān)計算機(jī)的發(fā)展歷史，我們需要掌握以下幾個數(shù)字概念:

1、世界上第一臺計算機(jī)產(chǎn)生于194彈，距今有60年；

2、產(chǎn)生地是美國；

3、名稱為EXIAC(ElectronicNumericalIntegratorAndCalculator9^ElectronicNumerical

IntegratorandComputer).

4、計算機(jī)硬件技術(shù)發(fā)展過程中，以?龜子器件'.的發(fā)展階段為標(biāo)志的劃分一'?五代”

第一代：電子管，1外6—19廠年

第二代：晶體管，195S—1964年

第三代：集成電路(IC),1965—19-年

第四代：大規(guī)模集成電路(LSI)和超大規(guī)模集成電路(VLSI),1970—

第五代：新一代.新材料、新工藝、新結(jié)構(gòu)、新方法，應(yīng)用于人工智能。

5、計算機(jī)語言的發(fā)展階段(四個層次)

計算機(jī)語言是人和計算機(jī)通訊所使用的符號系統(tǒng)，是人和計算機(jī)交流的工具。隨著計算機(jī)硬件技術(shù)的發(fā)展，

計算機(jī)語言的發(fā)展也經(jīng)歷若干個階段，也可以說是計算機(jī)語言系統(tǒng)的若干個層次。

第一階段：機(jī)器語言，所有的指令都用二進(jìn)制的函1進(jìn)行編碼組合而成，這也是計算機(jī)系統(tǒng)能直接識別并執(zhí)

行的語言系統(tǒng)。

第二階段：匯編語言，是將機(jī)器語言中的二進(jìn)制形式編碼的指令系統(tǒng)用相應(yīng)的符號表示后所形成的語言系統(tǒng)

它與機(jī)器指令系統(tǒng)有密切的關(guān)系。用匯編語言編寫的源程序需要用匯編程序翻譯成機(jī)器語言，才能被識別和執(zhí)行。

第三階段：高級語言，高級語言系統(tǒng)類似于自然語言，是一種類英語規(guī)則系統(tǒng)的語言系統(tǒng)，如FORTRAN,ALGOL,

COBOL,BASIC,PASCAL,C等；由于這種語言系統(tǒng)比較接近或類似我們所使用的日甯語言，所以比較容易使用。

第四階段：模塊語言，將高級語言系統(tǒng)進(jìn)一步集成，形成面向?qū)ο蠡蚓W(wǎng)絡(luò)編程的模塊化語言系統(tǒng)，加

POWERBUILDER,DELPHI,VC,VFP,C+-,JAVA等。

從層次上分，相對?干高級語言和模塊語言而言，機(jī)器語言和匯編語言屬于低級語言。而機(jī)器語言是計算機(jī)硬件唯一

能識別并直接執(zhí)行的語言。

6、計算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展（六個階段）

第一階段：軍事，彈道計算等。

第二階段：科學(xué)計算，比較復(fù)雜的數(shù)學(xué)計算，這是計算機(jī)最初的應(yīng)用。

第三階段：信息管理，計算機(jī)在各種各樣的管理工作中的應(yīng)用，也是目前計算機(jī)應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域。

第四階段：計算機(jī)輔助設(shè)計（CAD）,計算機(jī)輔助制造（CAM）-CADCAM

第五階段：綜合應(yīng)用，CADCAM,CAPP（計算機(jī)輔助工藝規(guī)程設(shè)計），NflS（信息管理系統(tǒng)），DSS（決策支持系

統(tǒng)），0A（辦公自動化），ES（專家系統(tǒng)），CIMS（計算機(jī)集成制造系統(tǒng)）等

第六階段：家庭應(yīng)用，教學(xué)、日富生活等。

7、計售機(jī)發(fā)展的??浪潮勒段（三次浪潮）

第一次浪潮6一年代）：大型機(jī)，用千批處理，科學(xué)計算；

第二次浪潮（60一:逐代）：小型機(jī)，多用戶分時處理；

第三次浪潮L陣代以后）：微型機(jī)。

例題分析：

（I）S以器件作為劃分的標(biāo)準(zhǔn)，超大規(guī)模集成電路計算機(jī)屬干（）。

As第五代B、第二代C、第三代D、第四代

答案》

：D

（2）、計算機(jī)輔助設(shè)計的英文縮寫是（）。

答案》

：CAD

第二節(jié)計算機(jī)分類及其應(yīng)用

一、計算機(jī)的分類方法（三種）

計算機(jī)由千型號、功能、結(jié)構(gòu)等方面的不同，就出現(xiàn)了各式各樣、各種類型的計算機(jī)。那么，在實(shí)際應(yīng)用中，我們就要

根據(jù)需要選擇相應(yīng)類型或級別的計算機(jī)系統(tǒng)。因此，就需要對相應(yīng)的計算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行分類，以便千我們做出選擇。一般情況

下，對計算機(jī)系統(tǒng)的分類方法有以下三個：

1、按信息的表示形式和處理方式分類

數(shù)字計算機(jī)：科學(xué)計算和數(shù)據(jù)處理，實(shí)際應(yīng)用中大多數(shù)是數(shù)字計算機(jī)；

模擬計算機(jī)：應(yīng)用于實(shí)時控制，信息存儲困難，應(yīng)用領(lǐng)域較少；

混合計算機(jī)：綜合數(shù)字和模擬計算機(jī)之長，不修用。

2、按計算機(jī)的用途分類

通用計算機(jī)：功能齊全，有存儲容量，外設(shè)和軟件等；

專用計算機(jī)：功能單一，適用千特定領(lǐng)域。

3、按計算機(jī)規(guī)模分類

這種分類方法是根據(jù)計算機(jī)的運(yùn)算速度、字長、存儲容量、輸入輸出能力、價格等指標(biāo)進(jìn)行綜合考慮的一種分類方法。

一般情況下分為：巨型機(jī)、大型機(jī)、中型機(jī)、小型機(jī)、微型機(jī)。這種分類標(biāo)準(zhǔn)在目前己經(jīng)不是很嚴(yán)格了。

這里需要重點(diǎn)掌握的是第三種劃分方法，另外，實(shí)際生活中，一些特殊場合出現(xiàn)的實(shí)例，要能判斷出其類別，例如，零

售商場用POS機(jī)，是屬干專用計算機(jī)。

二、計算機(jī)應(yīng)用

1、科學(xué)計算：

天氣預(yù)報、原子反應(yīng)堆等領(lǐng)域；

2、實(shí)時控制：

數(shù)控機(jī)床控制、生產(chǎn)過程控制等；

3、數(shù)據(jù)處理：

生產(chǎn)管理、人事管理等，例如，管理信息系統(tǒng)（MIS）,決策支持系統(tǒng)（DSS）,專家系統(tǒng)（ES）,辦公自動化系統(tǒng)

（0A）,應(yīng)用最為廣泛；

4、聯(lián)機(jī)檢索：

電子圖書、聯(lián)網(wǎng)信息咨詢等

5、輔助設(shè)計與輔助制造（CAD/CAM）：

計算機(jī)在輔助設(shè)計與輔助制造中的應(yīng)用是一個十分重要和廣泛的領(lǐng)域。充分利用計算機(jī)的速度和存儲能力以及可修

改能力，還有圖形處理能力，大提高產(chǎn)品的設(shè)計、修改、模擬和生產(chǎn)效率。

6、辦公自動化：

辦公自動化是指計算機(jī)在辦公事務(wù)或業(yè)務(wù)中的應(yīng)用，例如，制訂和管理日程、發(fā)送電子郵件、舉行電子辦公會議、

公文管理、報表生成等業(yè)務(wù)。還可以實(shí)現(xiàn)輔助教學(xué)、模式識別、人工智能等領(lǐng)域的應(yīng)用。

7、網(wǎng)絡(luò)和電子商務(wù)：

所謂計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)就是指利用通訊設(shè)備和線路海地理位置不同的、功能獨(dú)立的多個計算機(jī)系統(tǒng)互聯(lián)起來，通過網(wǎng)絡(luò)軟

件以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中資源共享和信息傳遞的系統(tǒng)。目前世界上最大的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是INTERNET網(wǎng)。

利用因特網(wǎng)可以進(jìn)行各種各樣的信息交流活動，例如，電子郵件服務(wù)、網(wǎng)上購物、信息查詢、信息發(fā)布、電子商務(wù)

等。目前，應(yīng)用最廣是電子商務(wù)。

這里需要掌握的概念是：最初的計算機(jī)是應(yīng)用千科學(xué)計算，目前應(yīng)用領(lǐng)域最廣的是數(shù)據(jù)處理。

例題分析：

1s計算機(jī)應(yīng)用最廣的領(lǐng)域是（）。

答案》

:數(shù)據(jù)處理

2、CADCAM的含意是（）。

答案》

：計算機(jī)輔助設(shè)計計算機(jī)輔助制造

第三節(jié)計算機(jī)硬件基本概念

本節(jié)是本章的重點(diǎn)。其主要內(nèi)容有計算機(jī)系統(tǒng)的概念、計算機(jī)硬件組成、總線結(jié)構(gòu)、各個部件的功能及邏輯結(jié)構(gòu)。計算

機(jī)系統(tǒng)是由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩部分組成的。

一、計算機(jī)硬件的基本組成

計算機(jī)的硬件系統(tǒng)組成加圖口所示。需要掌握的概念如下:

—?控制流

圖L1計算機(jī)硬件的基本組成

1、計算機(jī)硬件系統(tǒng)的組成：運(yùn)算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五個部分。

2、模型的提出者：馮諾依曼(lonNeumann),另一個主要貢獻(xiàn)是提出了預(yù)先存儲程序和數(shù)據(jù)”的思想，現(xiàn)有的計算

機(jī)大都遵循此架構(gòu)。

3、CPI,(中央處理器一CentralProcessingUnit)：控制器和運(yùn)算器的集成。

人計算機(jī)主機(jī)：CPI?和主存儲的集成。

5、I0設(shè)備：輸入和輸出設(shè)備統(tǒng)稱為I0設(shè)備，或簡稱??外設(shè)7

R二WSKmwerTH—E心

本節(jié)是本章的重點(diǎn)。其主要內(nèi)容有計算機(jī)系統(tǒng)的概念、計算機(jī)硬件組成、總線結(jié)構(gòu)、各個部件的功能及邏輯結(jié)構(gòu)。

計算機(jī)系統(tǒng)是由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩部分組成的。

二、數(shù)據(jù)流、控制流和總路線結(jié)構(gòu)

將圖口中的五大部件有機(jī)地聯(lián)接起來，才能成為實(shí)際使用的計算機(jī)系統(tǒng)。從圖中可以看出，各部分之間的聯(lián)系是通

過兩種信息流實(shí)現(xiàn)的。寬的代表數(shù)據(jù)流，窄的代表控制流。首先我們觀察數(shù)據(jù)流。數(shù)據(jù)由輸入設(shè)備輸入至運(yùn)算器，再存

儲干存儲器中。在運(yùn)算的過程中，數(shù)據(jù)讀入運(yùn)算器進(jìn)行運(yùn)算，其運(yùn)算結(jié)果再存入存儲器，或者由運(yùn)算器經(jīng)輸出設(shè)備輸出

O指令通過輸入設(shè)備也以數(shù)據(jù)代碼的形式存儲于存儲器中，運(yùn)算時，指令由存儲器送入控制器，由控制器控制各個部件

的工作。

計算機(jī)硬件之間的聯(lián)接方式有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和總線(BUS)結(jié)構(gòu)，現(xiàn)在主要采用總線結(jié)構(gòu)。

1、以CPI.為中心的雙總線結(jié)構(gòu)

所謂總統(tǒng)實(shí)際上是由一條由并行導(dǎo)線組成的寬平線，而平行導(dǎo)線的數(shù)目和計算機(jī)的字長相同。數(shù)據(jù)和指令是通過數(shù)

據(jù)總線傳輸?shù)摹?/p>

圖L2所示以CPU為中心的雙總線結(jié)構(gòu)，即有兩條總線：一條稱為輸入輸出(IO)總線；另一條是CPI?和存儲器之間

的聯(lián)結(jié)線。這種結(jié)構(gòu)的處理效率不高，因?yàn)閺拇鎯ζ髦写嫒?shù)據(jù)時必須通過CPI.的運(yùn)算器，運(yùn)算器成了I0設(shè)備和存儲器

之間的中間站，從而影響了運(yùn)算器的工作效率。

I/O總線

|I/O設(shè)備n卜日

圖1.2以CPC為中心的雙總線結(jié)構(gòu)

2、以存儲器為中心的雙總線結(jié)構(gòu)

圖1.3示中將存儲器的位置和CPI.的位置與圖L2中的位置進(jìn)行了對換，這種結(jié)構(gòu)和I0設(shè)備直接通過I0總線和內(nèi)存儲器

傳輸數(shù)據(jù)，而不需要通過CPI.中的運(yùn)算器，從而提高了存取效率，-詐代以來，許多計算機(jī)采用這種總線方式。

圖1.3以內(nèi)存儲器為中心的雙總線結(jié)構(gòu)

3、單總線結(jié)構(gòu)

圖1.渝圖1.3的雙總線結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。圖】二是單總線結(jié)構(gòu)，即只有一條總線，不再分為10總路線、存儲總路線，而是

將10設(shè)備、CPL\內(nèi)存儲器及外存儲器（主機(jī)以外的磁盤、磁帶等）都聯(lián)在一條總線上。單總線結(jié)構(gòu)簡單，增減設(shè)備方

便，大多數(shù)微型機(jī)采用這種方案。

磁盤||磁盤|

..II3II磁.I...I磁盤

圖14單總線結(jié)構(gòu)

本節(jié)是本章的重點(diǎn)。其主要內(nèi)容有計算機(jī)系統(tǒng)的概念、計算機(jī)硬件組成、總線結(jié)構(gòu)、各個部件的功能及邏輯結(jié)構(gòu)。

計算機(jī)系統(tǒng)是由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩部分組成的。

三、計算機(jī)各主要部件簡介

計算機(jī)各主要部件將在第四章和第七章節(jié)詳細(xì)介紹，這里只是在?宏觀’上說明這些部件的框架及其作用。

計算機(jī)種部件功能及組成電路如下表所示。

序

a序號功能組成

1、算術(shù)邏輯運(yùn)算單元（ALU）

1運(yùn)算器數(shù)學(xué)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算部件。2、累加器（LA）

3、通用寄存器（LB）

1.程序計數(shù)器PC

1.指令部件2.指令寄存器IR

3.指令譯碼器ID

控制、指揮整個計算機(jī)自動、連續(xù)和協(xié)調(diào)地完成

2控制器1.時序信號源（晶振）

指令。

2.時序部件2.節(jié)拍發(fā)生器（環(huán)形計數(shù)器和控制

電路）

3.控制部件

這里是指內(nèi)存儲器或主存儲器。而磁盤等是外存儲

3內(nèi)存存儲運(yùn)行時的程序和數(shù)據(jù)。

器。

輸入設(shè)

4輸入數(shù)據(jù)和命令。疑盤、鼠標(biāo)、磁盤、光學(xué)閱讀器等。

備

輸出設(shè)

5諭出計算結(jié)果。顯示器、打印機(jī)、磁盤、繪圖儀、聲響設(shè)備等。

備

例題分析：

IsCUP包括（）和（）兩個部件的集成。

答案》

:運(yùn)算器控制器

2、計算機(jī)的主機(jī)包括（）。

AsCPU和外設(shè)B、運(yùn)算器、控制器和主存儲器

C、CPU、存儲器和電源D、運(yùn)算器、控制器和磁盤存儲器

答案》

：B

3、程序計數(shù)器的功能是答案：（）。

答案》

：存放當(dāng)前執(zhí)行的指令地址

第四節(jié)計算機(jī)軟件基本概念

首先，我們要了解計算機(jī)的概念。軟件是一個集合的概念，是相對干硬件而言的。所謂軟件是指為運(yùn)行、維護(hù)、管理及

應(yīng)用計算機(jī)所編制的程序及文檔的總和。

一、軟件的分類

根據(jù)軟件的功能，通常分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩個大類。如圖1.5所示。

/操作系統(tǒng)、*一

…「機(jī)11s器o吾言

計篝機(jī)語言\匯編語言

〔高級語言

「匯編程序

「系統(tǒng)軟件（語言處理程序\解釋程序

I編談程序

數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)

軟件《

I裝配連接程序

「通用軟件（如工具軟件）

I應(yīng)用軟件X實(shí)用軟件

I.用戶程序

圖1.6軟件系統(tǒng)

首先，我們要了解計算機(jī)的概念。軟件是一個集合的概念，是相對干硬件而言的。所謂軟件是指為運(yùn)行、維護(hù)、管

理及應(yīng)用計算機(jī)所編制的程序及文檔的總和。

二、掾作系統(tǒng)及其功用

1、操作系統(tǒng)（OperatingSystem—OS）

os是一組管理計算機(jī)系統(tǒng)的程洋集合，是計算機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行基礎(chǔ)。

2、OS的功能（動畫提示：逐條顯示）

管理計算機(jī)系統(tǒng)的軟件和硬件資源

組織、協(xié)調(diào)計算機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行

提供人一機(jī)應(yīng)用接口

3、操作系統(tǒng)的類型

作業(yè)管理：用戶運(yùn)行一個程序稱作一個作業(yè)。由干提供作業(yè)時可能有先后、優(yōu)先級的不同，操作系統(tǒng)合理安排和控

制作業(yè)的運(yùn)行。

資源管理：計算機(jī)系統(tǒng)中的軟件、硬件統(tǒng)稱為資源。操作系統(tǒng)可以對所有的資源進(jìn)行有效的管理，提高資源的利用

率。

中斷處理：在計算機(jī)出現(xiàn)異常情況和外部設(shè)備需要輸入輸出數(shù)據(jù)時，操作系統(tǒng)可以處理其中斷請求。

輸入輸出處理：處理輸入輸出事務(wù)。

調(diào)度：在運(yùn)行過程中，可以對系統(tǒng)中的各種資源進(jìn)行合理調(diào)度和管理。

錯誤處理：可以及時處理系統(tǒng)運(yùn)行過程中的錯誤，以保證其它程序的正甯運(yùn)行。

4、操作系統(tǒng)的類型

批處理操作系統(tǒng)：用戶可以將一批程序（作業(yè)）一次性地提供給計算機(jī)系統(tǒng)，之后由計算機(jī)的操作系統(tǒng)自動管理其

運(yùn)行過程，不需要用戶的參與，直到運(yùn)行完成。其優(yōu)點(diǎn)是效率高，缺點(diǎn)是用戶中途不能介入，不利于人機(jī)對話和程序調(diào)

試。

分時操作系統(tǒng)：操作系統(tǒng)按一定的方式輪流地分配機(jī)時給多個用戶使用。對千用戶而言，由于計算機(jī)運(yùn)行速度很快

，感覺不到是多個用戶在同時使用同一臺計算機(jī)。但是當(dāng)用戶增多時，分時系統(tǒng)的速度可能會受到影響。圖17分時操作

系統(tǒng)示意圖。

圖1：分時操作系統(tǒng)示意圖

實(shí)時操作系統(tǒng)：實(shí)時要求用戶或程序使用系統(tǒng)的優(yōu)先占用，要求處理的及時和足夠的快，并且具有較高的安全性。

網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)：多用千對多臺分布在不同位置的計算機(jī)及其設(shè)備之間的通訊進(jìn)行有效的監(jiān)護(hù)和管理。網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)

比一般的操作系統(tǒng)有更高和層次，因?yàn)樗菍俑删W(wǎng)絡(luò)中所有的計算機(jī)的，而不是其中的一臺或幾臺。在網(wǎng)絡(luò)上聯(lián)系各個

計算機(jī)的公共語言是?通訊協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的計算機(jī)之間以及各操作系統(tǒng)之間的通訊必須按照協(xié)議進(jìn)行。

5、常用的操作系統(tǒng)

DOS、WINDOWS、OS2、UNIX^f

網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)有NETAVARE、WINDOWS、逐

三、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)及其功用

在軟件系統(tǒng)的分類中，我們把數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）放在系統(tǒng)軟件中，也有人認(rèn)為它是應(yīng)用軟件。實(shí)際上現(xiàn)在的

數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)也是一個通用的應(yīng)用軟件，如FOXPRO、ACCESS等，都可以安裝在各種微機(jī)中使用。

數(shù)據(jù)庫技術(shù)使數(shù)據(jù)管理獨(dú)立千應(yīng)用程序，并將數(shù)據(jù)集中起來，統(tǒng)一管理。這個管理程序就是數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（

DBMS）。所以數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)又是數(shù)據(jù)的，大管家：，好像工廠中的倉庫管理員。任何應(yīng)用程序要使用數(shù)據(jù)時必須首先通

過數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。這樣就防止了數(shù)據(jù)被非法修改和破壞，使數(shù)據(jù)安全得到保障。圖LS是數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)工作示意圖。

目前有三種數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，即層次數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫和關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。其中關(guān)系數(shù)據(jù)庫使用是為

方便，故得到了廣泛的應(yīng)用。微機(jī)上著名的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)有FOXBASE、FOXPRO^PARADOX、ACCESS等，更著名的

大型關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)有SYBASE、ORACLE、INGRESS、INFORMIX、DB2以及網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)SQLSERVER等。

計算終端1用戶1

機(jī)分

時系終端2用戶2

終端N用戶N

圖LS數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)工作示意圖

四、計算機(jī)語言

1、計算機(jī)語言

計算機(jī)語言是用戶和計算機(jī)之間交流的工具，用戶通過計算機(jī)語言或用計算機(jī)語言所編寫的程序，指揮計算機(jī)工作

2、計算機(jī)語言的類型

機(jī)器語言：直接識別和執(zhí)行

匯編語言：通過匯編程序翻譯成機(jī)器語言

高級語言：通過解釋程序或編譯程序翻譯成機(jī)器語言

首先，我們要了解計算機(jī)的概念。軟件是一個集合的概念，是相對于硬件而言的。所謂軟件是指為運(yùn)行、維護(hù)、管理及

應(yīng)用計算機(jī)所編制的程序及文檔的總和。

五、常用通用軟件

計算機(jī)語言是用戶和計算機(jī)之間交流的工具，用戶通過計算機(jī)語言或用計算機(jī)語言所編寫的程序，指揮計算機(jī)工作。

六、例題分析

1、SQLSERVER是（）軟件。

答案》

：系統(tǒng)：

2、工資管理系統(tǒng)是（）軟件。

答案》

\應(yīng)用

3、匯編程序的功能是（）。

答案”

：將匯編語言源程序翻譯成機(jī)器語言

第五節(jié)計算機(jī)性能指標(biāo)

計算機(jī)性能指標(biāo)是衡量或判斷計算機(jī)綜合性能或某一方面性能的標(biāo)準(zhǔn)。不同型號的計算機(jī)有不同的特色和優(yōu)勢。在日常

工作中，評價某一型號的計算機(jī)性能所使用的計量指標(biāo)主要有下幾種。

一、主頻（時鐘周期）

單位：MHz,常見干微型計算機(jī)系統(tǒng)，是計算機(jī)運(yùn)算速度的一個指標(biāo)。例如，P43.0,即奔騰，代，主頻為3.0MHz。

二、字長

計算機(jī)系統(tǒng)一次能處理的二進(jìn)制位數(shù)，以字為單位計量，例如，4位、咐:、16位、32位、64位等。一般微型計算機(jī)的字

長為32位。

三、運(yùn)算速度

計量單位是、nps（百萬指令數(shù)秒），一般是小型及以上計算機(jī)系統(tǒng)使用。

d四、存儲容量

存儲容量一般是指內(nèi)存儲器的存儲容量。對于微型計算機(jī)系統(tǒng)而語言，常用的存儲容量有128,田、256\田、51UIB等。

計算機(jī)性能指標(biāo)是衡量或判斷計算機(jī)綜合性能或某一方面性能的標(biāo)準(zhǔn)。不同型號的計算機(jī)有不同的特色和優(yōu)勢。在日常

工作中，評價某一型號的計算機(jī)性能所使用的計量指標(biāo)主要有下幾種。

五、可靠性

可靠性指標(biāo)是指平均無故障時間CITBF）”，其計算公式為

N

MTBF=^7}/N'

2-1

Ti為無故障間隔時間，、為故障數(shù)，\LTBF越大越好。

六、系統(tǒng)可維護(hù)性

其含義是指系統(tǒng)發(fā)生故障后能盡快恢復(fù)正常的能力，可用故障平均修復(fù)時間（,1TTR）指標(biāo)衡量，其計算公式是：

M

MTrR=￡7VM

Ti為第欣開始到系統(tǒng)恢復(fù)正常并投入運(yùn)行的時間，M為修復(fù)的總次數(shù)，\ITTR越小越好。

七、兼容性

釜容性的含義比較廣泛，是指設(shè)備或程序可以用于多個系統(tǒng)中的性能。其兼容.包括硬件兼容和軟件兼容兩個方面，兼

容性越廣，系統(tǒng)就越容易推廣。

A＞性能/價格比

系統(tǒng)的性能是指系統(tǒng)的綜合性能，包括硬件、軟件和使用方面的性能，性能高、價格合理是用戶所追求的目標(biāo)。當(dāng)然，

不能只追求低價格、高性能，要綜合考慮，同時不要忽略計算機(jī)系統(tǒng)所用軟件的性能和價格。

這里要求同學(xué)們重點(diǎn)掌握前四個指標(biāo)體系的含義和表示方法。

弟一早

重點(diǎn)點(diǎn)

本章內(nèi)容主要是從整體上介紹計算機(jī)系統(tǒng)的組成。

其主要知識點(diǎn)在以下幾個方面：

1、計算機(jī)系統(tǒng)是指硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)的總和。

2、計算機(jī)語言的層次分為機(jī)器語言、匯編語言、高級語言和模塊化語言。

3、計算機(jī)的硬件組成為CPU、內(nèi)存儲器和101殳備。其中CPI.是由運(yùn)算器和控制器組合而成；而CPU和主存儲器的組合稱

為計算機(jī)的主機(jī)；I0設(shè)備包括輸入和輸出設(shè)備的總稱。常用的磁帶、磁盤、光盤等存儲設(shè)備屬于I0設(shè)備。

4.控制器的組成及各部件的主要功能。

5、計算機(jī)系統(tǒng)常用的性能指標(biāo)及含義。

[°]步練習(xí)

一、選擇題

1、以??器件”為代表的計算機(jī)發(fā)展階段分為（）。

OA、五代

OB、四代

Oc、三代

OD、六代

2、DBVS是屬于事個軟件類別？（）

OAs工具軟件

OB、應(yīng)用軟件

OC、系統(tǒng)軟件

OD,常用軟件

3.直接管理和維護(hù)計算機(jī)系統(tǒng)的程序稱為（）o

OAs編輯軟件

OB、編譯軟件

OC、編譯軟件

OD、實(shí)用程序

4、CPI是由變兩個部件組成的？（

OAs運(yùn)算器和控制器

OB、控制器和內(nèi)存

OC、運(yùn)算器和內(nèi)存

OD、運(yùn)算器、控制器和內(nèi)存

5、衡量計算機(jī)運(yùn)算速度的計量單位是（）。

OAsMHz

OB、MTBF

OC、XflPS

ODsMTTR

6、費(fèi)型計算機(jī)的總線結(jié)構(gòu)類型為（）?

OA、雙總線

OB、網(wǎng)狀

Oc、單總線

OD、控制總線

7、數(shù)控機(jī)床是計算機(jī)在（）方面的應(yīng)用。

OA、數(shù)據(jù)處理

OB、數(shù)值計算

OC、輔助設(shè)計

OD.實(shí)時控制

8、下列設(shè)備中，不能作為給出設(shè)備使用的是（）。

OA、磁帶機(jī)

OB、顯示器

OC、光學(xué)字符閱讀機(jī)

OD、打印機(jī)

本章概述

數(shù)字邏輯是計算機(jī)硬件設(shè)計的基礎(chǔ)，要求全面掌握、深刻領(lǐng)會、熟練應(yīng)用。

本章主要內(nèi)容在以下四個方面：

1s邏輯運(yùn)算的三種基本規(guī)則

邏輯加、邏輯乘和邏輯非。重點(diǎn)掌握邏輯代數(shù)的基本概念、運(yùn)算規(guī)則和。'及r代碼的含義。

入邏輯代數(shù)的基本運(yùn)算法則

交換率、結(jié)合率、分配律和狄?摩根定律。要求會運(yùn)用相應(yīng)的運(yùn)算法則進(jìn)行邏輯表達(dá)式的化簡運(yùn)算。

3、三種基本的邏輯電路

與門電路、或門電路和非門電路［反相器嚴(yán)掌握每種基本電路的輸入和輸出的關(guān)系及門電路的基本功能。

4、幾種常用的時序電路和組.合電路的組成和功能

掌握兩種觸發(fā)器（R-S>D）的輸入狀態(tài)和輸出狀態(tài)之間的關(guān)系，了解加法器、計數(shù)器、寄存器、譯碼器和分配器的電路

組成及工作原理。

第一節(jié)邏輯代數(shù)初步

邏輯代數(shù)是進(jìn)行邏輯電路設(shè)計的基礎(chǔ)。在自然界和科學(xué)研究的過程中，經(jīng)常遇到一些高低、上下、有無、正負(fù)等現(xiàn)象

。例如，電路中的有電或無電，燈泡的亮或滅，開關(guān)的閉或合，脈沖電路中電位的高或低，晶體管的通或斷等。這種具有一

開■或“關(guān)炳種不同狀態(tài)的現(xiàn)象稱為邏輯現(xiàn)象。在數(shù)字計算機(jī)中存在著大量這樣的邏輯電路，邏輯關(guān)系比較復(fù)雜。邏輯代數(shù)

是研究復(fù)雜的邏輯關(guān)系的主要工具。邏輯代數(shù)的基本實(shí)版是??假（0）“真（1）.兩個值的數(shù)學(xué)運(yùn)算盤律。這里的

0”和I'所表示的含義與數(shù)學(xué)中的十和1.的含義大不相同，即邏輯代數(shù)中的O.和1表示的是事物的兩個對立特征或事物所

處的不同的狀態(tài)。我們把邏輯代數(shù)中的T限（0）”、嗔（1）：.稱之為邏輯真值。

一、邏輯代數(shù)的基本運(yùn)算

邏輯代數(shù)的運(yùn)算和我們數(shù)學(xué)中的一般的數(shù)學(xué)運(yùn)算相似，但參加運(yùn)算的數(shù)只有P"或T'，運(yùn)算的結(jié)果也是第或-廣。最基

本的邏輯代數(shù)運(yùn)算法則有邏輯加、邏輯乘和邏輯非三種。其它運(yùn)算法則可由以上三種組合而成。下面我們分別講述上述三

種基本運(yùn)算法則的規(guī)律。

1、邏輯加"）

邏輯加運(yùn)算是兩個邏輯變量的相加，這里的二'不同于數(shù)學(xué)中的的意義，其邏輯意義是只要邏輯變量中有一個為真

（1），則運(yùn)算結(jié)果就為真（1），因此邏輯加運(yùn)算也叫做邏輯,或一運(yùn)算。其運(yùn)算公式是：

2、邏輯乘（?）

即兩個或以上邏輯變量相??與飛因此邏輯乘運(yùn)算也稱??與”運(yùn)算。

運(yùn)算公式運(yùn)算法則

00=0A0=0

L=AB

01=0A1=A

或

10=0AA=A

L=AB

11=1

效身已圖

1一

A=OB=O

___________

L=O?

3、邏輯非（-）

邏輯非是求一個邏輯表達(dá)式的相反結(jié)果的運(yùn)算，如圖）3所示。

運(yùn)算公式運(yùn)算法則

0=1A+A=l

L=A1=0A?A=0

Z=A

效果圖

邏輯代數(shù)是進(jìn)行邏輯電路設(shè)計的基礎(chǔ)。在自然界和科學(xué)研究的過程中，經(jīng)常遇到一些高低、上下、有無、正負(fù)等現(xiàn)象

.例如，電路中的有電或無電，燈泡的亮或滅，開關(guān)的閉或合，脈沖電路中電位的高或低，晶體管的通或斷等。這種具有“

開'或??關(guān)”兩種不同狀態(tài)的現(xiàn)象稱為邏輯現(xiàn)象。在數(shù)字計算機(jī)中存在著大量這樣的邏輯電路，邏輯關(guān)系比較復(fù)雜。邏輯代數(shù)

是研究復(fù)雜的邏輯關(guān)系的主要工具。邏輯代數(shù)的基本實(shí)質(zhì)是“懾（0）”、“真（1）”兩個值的數(shù)學(xué)運(yùn)算燼律。這里的一

?！焙汀啊杆硎镜暮x與教學(xué)中的””和“1”的含義大不相同，即邏輯代數(shù)中的“0一和”「表示的是事物I的兩個對立特征或事物所

處的不同的狀態(tài)。我們把邏輯代數(shù)中的“限（0）”、-真（1）”稱之為邏輯真值。

二、邏輯代數(shù)的運(yùn)算法則

和普通代數(shù)一樣，邏輯代數(shù)也有類似的運(yùn)算公式和運(yùn)算法則，他們分別是:

二、邏輯代數(shù)的運(yùn)算法則

和普通代數(shù)一樣，邏輯代數(shù)也有類似的運(yùn)算公式和運(yùn)算法則，他們分別是:

（以上兩個公式是狄?摩根定律的推類）

邏輯代數(shù)是進(jìn)行邏輯電路設(shè)計的基礎(chǔ)。在自然界和科學(xué)研究的過程中，經(jīng)常遇到一些高低、上下、有無、正負(fù)等現(xiàn)象

O例如，電路中的有電或無電，燈泡的亮或滅，開關(guān)的閉或合，脈沖電路中電位的高或低，晶體管的通或斷等。這種具有一

開:或??關(guān)一兩種不同狀態(tài)的現(xiàn)象稱為邏輯現(xiàn)象。在數(shù)字計算機(jī)中存在著大量這樣的邏輯電路，邏輯關(guān)系比較復(fù)雜。邏輯代數(shù)

是研究豆雜的邏輯關(guān)系的主要工具。邏輯代數(shù)的基本實(shí)藥是??假（0）“真（1）..兩個值的數(shù)學(xué)運(yùn)算娓律。這里的

曠和“廠所表示的含義與數(shù)學(xué)中的笛.和“r的含義大不相同，即邏輯代數(shù)中的“0.和表示的是事物的兩個對立特征或事物所

處的不同的狀態(tài)。我們把邏輯代數(shù)中的?假（0）”、嗔（D’稱之為邏輯真值。

三、例題分析

1、設(shè)下圖開關(guān)中，A、B、C閉合的邏輯值為1,斷開的邏輯值為0,則燈亮O1）

的邏輯表達(dá)為O。

A、L-A-B^C

B、

C、L=A-B-C

D、L=ABC

答案及解析?

\答案：D

解析：本題是由三個開關(guān)A、BsC串聯(lián)組成的電路，只有當(dāng)A、B、C三個開關(guān)同時閉合時，燈泡L才能通

:電并點(diǎn)亮，A、B、C是邏輯乘的關(guān)系。答案應(yīng)是D。

2s求邏輯表達(dá)式肝血的最簡式。

答案及解析>>

答案：A+BA=A-1+BA=A（1+B）=A

：解析：此題要求運(yùn)用邏輯運(yùn)算法則，是典型的邏輯公式化簡運(yùn)算。此類題要求寫出演算的過程。

第二節(jié)邏輯電路

利用電路實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算的功能，是我們學(xué)習(xí)邏輯演算的目的。能夠?qū)崿F(xiàn)邏輯運(yùn)算功能的電路稱之為邏輯電路。最基本

的邏輯電路有三種：與門電路、或門電路和非門電路。在學(xué)習(xí)邏輯電路時，我們需要注意以下兩點(diǎn)：

1、邏輯電路的輸入變量及運(yùn)算關(guān)系（表達(dá)式）

2、邏輯電路的輸出（運(yùn)算結(jié)果或功能）

至干邏輯電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以不用考慮。

邏轅電路

表達(dá)式標(biāo)準(zhǔn)符號真值表

與

門L=A?B

電

其中,、是與門電路的兩個輸入端.是與門電路的

路ABL

輸入端。

或L=A+B

門

電

其中，A、B是或門電路的兩個輸入端.L是與門電路的

路

輸出端。

非

門

電

其中，是非門電路的輸入端.是非門電路的輸入端。

路AL

利用電路實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算的功能，是我們學(xué)習(xí)邏輯演算的目的。能夠?qū)崿F(xiàn)邏輯運(yùn)算功能的電路稱之為邏輯電路。最基本

的邏輯電路有三種：與門電路、或門電路和非門電路。在學(xué)習(xí)邏輯電路時，我們需要注意以下兩點(diǎn)：

1、邏輯電路的輸入變量及運(yùn)算關(guān)系（表達(dá)式）

2、邏輯電路的輸出（運(yùn)算結(jié)果或功能）

至于邏輯電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以不用考慮。

其他基本門電路

其他基本邏輯門電路還有,專非”門、??或非”門、“異或”門、“三態(tài)F四種，它們的電路符號及真值表如圖”所示。

（P21）

標(biāo)準(zhǔn)符號關(guān)系我達(dá)式真值表

ra

rnrn丁

100i

A00i

“與非”

BY=ABC10ii

邏錯門

C010

10i

0>

_uLuLuL?_

“成非”A

Y=A+B

邏輯門B

ABY

000

“導(dǎo)或”A011

Y=AB+AB

邏輯門B101

110

A

三態(tài)門B

EN

圖27電路符號及真值質(zhì)

這里要注意的是三態(tài)門：有三種輸出狀態(tài)，高1低0,高阻（無輸入無輸出），即“隔離狀態(tài)％EN是控制端，當(dāng)EN為高

電平時，三態(tài)門電路是一種與非門；當(dāng)EN為低電平時，輸出、械懸空，即沒有輸入，也沒有輸出。當(dāng)EN端加上非門（反向

器）時，其作用是開關(guān)作用。

以上所講的一種基本門電路要求熟練掌握，因?yàn)樗麄兪呛罄m(xù)電路的基礎(chǔ)。

第三節(jié)觸發(fā)器

觸發(fā)器是計算機(jī)中各種復(fù)雜電路的基礎(chǔ)，計數(shù)器、運(yùn)算器、寄存器等功能性部件主要是由觸發(fā)器組成。因此，掌握觸

發(fā)器的工作原理及特性顯得尤為重要。這里我們介紹兩種觸發(fā)器：：R-S和D觸發(fā)器。學(xué)習(xí)時，要注意每個觸發(fā)器的輸入信

號、控制信號、輸出信號（狀態(tài)）和狀態(tài)變化（翻轉(zhuǎn)）條件。

一、R-S觸發(fā)器

1、邏輯電路

。播放

圖2.15R-S觸發(fā)器邏輯圖圖2.16R-S觸發(fā)器標(biāo)準(zhǔn)符號

2、工作原理

兩個?；與非”門聯(lián)接，每個與非門有兩個輸入端，其中一個的輸入端和另一個的輸出相連，首尾交叉耦合，組成??雙穩(wěn)態(tài)'

觸發(fā)器：正甯情況下，R-S觸發(fā)器的輸出端Q和的狀態(tài)總是相反且是穩(wěn)定的。__________________

SdRdQ

100

01i

11不變（穩(wěn)態(tài)）

00不定

表28R—S觸發(fā)器真值表

Sd為直接置1端，Rd為直接置。端。

觸發(fā)器是計算機(jī)中各種復(fù)雜電路的基礎(chǔ)，計數(shù)器、運(yùn)算器、寄存器等功能性部件主要是由觸發(fā)器組成。因此，掌握觸

發(fā)器的工作原理及特性顯得尤為重要。這里我們介紹兩種觸發(fā)器：：R-淵1西蟲發(fā)器。學(xué)習(xí)時，要注意每個觸發(fā)器的輸入信

號、控制信號、輸出信號（狀態(tài)）和狀態(tài)變化（翻轉(zhuǎn)）條件。

二、D觸發(fā)卷

表二9D觸發(fā)卷真值表

CPQ

（上升沿）D

其他情況不變

圖2.17D觸發(fā)器示意圖

對于D觸發(fā)器，需要記?。篞（輸出）的狀態(tài)是由D（輸入）決定的，當(dāng)D=1B寸，Q=b當(dāng)D=0時，Q=0,而Q的變化與原

耒的狀態(tài)無關(guān)，是與CP脈沖的上升沿有關(guān)。

圖中字母意義：

R—直接置0

S—直接置1

ID——D觸發(fā)器D端

CI—前沿觸發(fā)輸入端：無圈輸出端.

在脈沖作用下與ID電位相同。

有圈輸出端,在脈沖作用下與

ID電位相反。

圖2.18D觸發(fā)器的標(biāo)準(zhǔn)符號

第四節(jié)加法器

一、加法器

1、加法器：用于邏輯變量相加的邏輯電路。

2、加法器的類別

半加器：將兩個邏輯變量A、B相加求其弟”及?談位”的邏輯電路。

全加器：將兩個邏輯變量A、B相加求其利”及??進(jìn)位”，并將進(jìn)位”J.也作為輸入的邏輯電路。

圖219半加零的標(biāo)準(zhǔn)符號圖220全加器的標(biāo)準(zhǔn)符號

表2」。半加器真值表

ABH'J.

0000

0110

1010

1101

表111全加器真值表

AAJ'HJ

00000

00110

01010

01101

10010

10101

11001

11111

注意：

K加法原理

2、加法器的類型及關(guān)系

3、加法器的標(biāo)準(zhǔn)符號和真值表

第五節(jié)寄存器

一、寄存器的功能

在計算機(jī)中，常修需要將參加運(yùn)算的數(shù)據(jù)或運(yùn)算的結(jié)果暫時存放起來，寄存器就計算機(jī)中用來暫時存放（寄存）數(shù)據(jù)代碼

的器件，它可以接受需要寄存的代碼，也可以將寄存的代碼發(fā)送送出去。因而寄存器的功能可以用下