1、計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ) 教學(xué)課件,延安大學(xué)計(jì)算中心,第一章 計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)1.1 計(jì)算機(jī)概述1.2 微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成1.3 數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的表示,1.1 計(jì)算機(jī)概述,Page 3,1.1.1 計(jì)算機(jī)的分代與分類(lèi),1.ENIAC計(jì)算機(jī) 1946年2月15日 美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué) 是世界上公認(rèn)的第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī) 標(biāo)志著計(jì)算機(jī)時(shí)代的到來(lái),Page 4,1.1.1 計(jì)算機(jī)的分代與分類(lèi),重達(dá)40噸 占地面積170m2 使用18000個(gè)電子管 加法運(yùn)算速度每秒5000次,Electronic Numerical Integrator And Calculator,Page 5,1.1.1 計(jì)算機(jī)的分代與分類(lèi),2

2、.計(jì)算機(jī)分代（依據(jù)物理器件分類(lèi)） 第一代電子管時(shí)代 第二代晶體管時(shí)代 第三代中小規(guī)模集成電路時(shí)代 第四代大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路時(shí)代,Page 6,1.1.1 計(jì)算機(jī)的分代與分類(lèi),3.計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì) 微型化 巨型化 智能化 網(wǎng)絡(luò)化,Page 7,1.1.1 計(jì)算機(jī)的分代與分類(lèi),4.計(jì)算機(jī)的分類(lèi) 按用途可分為： 通用機(jī)和專(zhuān)用機(jī) 按功能原理指標(biāo)： 模擬計(jì)算機(jī)和數(shù)字計(jì)算機(jī),Page 8,1.1.1 計(jì)算機(jī)的分代與分類(lèi),4.計(jì)算機(jī)的分類(lèi) 按綜合性能指標(biāo)： 巨型機(jī)、大型機(jī)、中型機(jī)、小型機(jī)、 微型計(jì)算機(jī)（個(gè)人計(jì)算機(jī)，PC機(jī)）、 工作站、網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī),Page 9,1.1.2 計(jì)算機(jī)的應(yīng)用,1.科學(xué)計(jì)算 2

3、.數(shù)據(jù)處理（信息處理） 3.電子商務(wù)（E-Business） 4.過(guò)程控制（實(shí)時(shí)控制） 5.多媒體技術(shù) 6.虛擬現(xiàn)實(shí),Page 10,1.1.2 計(jì)算機(jī)的應(yīng)用,7.人工智能（AI） 8.計(jì)算機(jī)輔助技術(shù) CAD計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) CAM計(jì)算機(jī)輔助制造 CAE計(jì)算機(jī)輔助工程 CAPP計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)劃,Page 11,1.1.2 計(jì)算機(jī)的應(yīng)用,8.計(jì)算機(jī)輔助技術(shù) CAE計(jì)算機(jī)輔助工程 CAI計(jì)算機(jī)輔助教學(xué) CBE計(jì)算機(jī)輔助教育 CIMS計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng),Page 12,1.1.3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成,1.完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩部分組成 硬件系統(tǒng)：計(jì)算機(jī)的物理設(shè)備 軟件系統(tǒng)：計(jì)算機(jī)的程

4、序、數(shù)據(jù)、文檔 硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)的關(guān)系： 互為基礎(chǔ)、協(xié)調(diào)一致、缺一不可,Page 13,1.1.3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成,2.馮諾依曼思想 程序和數(shù)據(jù)以二進(jìn)制表示 程序和數(shù)據(jù)一樣存放在內(nèi)存 五大模塊 提出了“程序存儲(chǔ)”的概念,Page 14,1.1.3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成,現(xiàn)代計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu) “程序存儲(chǔ)”的概念為基礎(chǔ)的馮諾依曼機(jī) 五十多年來(lái)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)沒(méi)有變,美籍匈牙利數(shù)學(xué)家馮諾依曼,Page 15,1.1.3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成,3.計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng),Page 16,1.1.3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成,(1) 運(yùn)算器（算術(shù)邏輯單元ALU ） 算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算 數(shù)據(jù)取自內(nèi)存，結(jié)果送回內(nèi)存 在控制器

5、的控制下進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫(xiě)操作,Page 17,1.1.3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成,(2) 控制器 計(jì)算機(jī)的神經(jīng)中樞 從內(nèi)存取出指令，向有關(guān)部件發(fā)出控制命令，控制執(zhí)行指令規(guī)定的功能,Page 18,1.1.3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成,中央處理單元（CPU） 主要由控制器和運(yùn)算器組成 包含寄存器,Page 19,1.1.3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成,(3) 存儲(chǔ)器 存放程序和數(shù)據(jù) 分為內(nèi)存和外存,Page 20,1.1.3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成,內(nèi)存的特點(diǎn) 信息交流的中心 速度快 大部分內(nèi)存不能長(zhǎng)期保存信息，斷電后信息就會(huì)丟失,Page 21,1.1.3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成,外存的特點(diǎn) 只和內(nèi)存交換數(shù)據(jù) 速度慢 能長(zhǎng)期保存信息

6、，斷電后信息不會(huì)丟失,Page 22,1.1.3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成,關(guān)于存儲(chǔ)器的術(shù)語(yǔ) 位：二進(jìn)制位，只能存放一個(gè)0或1；英文表識(shí)為bit；最小的存取單位 字節(jié)：連續(xù)的8個(gè)二進(jìn)制位；英文為Byte，簡(jiǎn)寫(xiě)為B；最基本的存取單元 地址：表識(shí)每一個(gè)字節(jié)的唯一編號(hào),Page 23,1.1.3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成,關(guān)于存儲(chǔ)器的術(shù)語(yǔ) 容量單位B、KB、MB、GB、TB 倍數(shù)關(guān)系1024=210 例如：1KB=1024B=210B,Page 24,1.1.3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成,(4) 輸入設(shè)備 把用戶所能接受的信息轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制形式并存放到內(nèi)存 鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、掃描儀、麥克風(fēng)、 數(shù)字化儀、磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、調(diào)制解調(diào)器,Pa

7、ge 25,1.1.3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成,(5) 輸出設(shè)備 把內(nèi)存中的二進(jìn)制信息轉(zhuǎn)換為用戶所能接受形式 顯示器、打印機(jī)、繪圖儀、音響、 磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、調(diào)制解調(diào)器（Modem）,Page 26,1.1.3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成,4.計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng) 系統(tǒng)軟件 應(yīng)用軟件,Page 27,1.1.3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成,(1)系統(tǒng)軟件 是指控制計(jì)算機(jī)運(yùn)行，管理計(jì)算機(jī)的各種資源，并為應(yīng)用軟件提供支持和服務(wù)的軟件。 通常包括： 操作系統(tǒng)、語(yǔ)言處理程序、實(shí)用程序,Page 28,1.1.3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成,操作系統(tǒng) 控制、管理、維護(hù)計(jì)算機(jī)所有資源（包括硬件和軟件）的軟件。 是最基本的系統(tǒng)軟件 是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)必備的軟

8、件,Page 29,1.1.3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成,操作系統(tǒng) 常用的操作系統(tǒng)有： Windows、DOS、UNIX、LINUX、OS/2、 Novell Netware,Page 30,1.1.3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成,語(yǔ)言處理程序 四個(gè)階段 機(jī)器語(yǔ)言（二進(jìn)制語(yǔ)言） 匯編語(yǔ)言 高級(jí)語(yǔ)言 面向問(wèn)題的語(yǔ)言 低級(jí)語(yǔ)言包含機(jī)器語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言,Page 31,1.1.3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成,語(yǔ)言處理程序 說(shuō)明 計(jì)算機(jī)能直接識(shí)別執(zhí)行的是機(jī)器語(yǔ)言 匯編語(yǔ)言源程序需要匯編后才能識(shí)別執(zhí)行 高級(jí)語(yǔ)言源程序需要解釋執(zhí)行 or 編譯后生成目標(biāo)程序，再識(shí)別執(zhí)行 面向問(wèn)題的語(yǔ)言源程序需要編譯,Page 32,1.1.3 計(jì)算機(jī)系

9、統(tǒng)的組成,實(shí)用程序 診斷程序 反病毒程序 卸載程序 備份程序 文件壓縮程序,Page 33,1.1.3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成,(2)應(yīng)用軟件 是指專(zhuān)門(mén)為某一應(yīng)用目的開(kāi)發(fā)的軟件 三大類(lèi)： 通用應(yīng)用軟件 用于專(zhuān)門(mén)行業(yè)的應(yīng)用軟件 定制的軟件,Page 34,1.1.3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成,5.計(jì)算機(jī)的基本工作原理 指令 讓計(jì)算機(jī)完成某個(gè)操作發(fā)出的命令 兩個(gè)組成部分：操作碼和操作數(shù) 程序 有序的指令集合,Page 35,1.1.3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成,5.計(jì)算機(jī)的基本工作原理 計(jì)算機(jī)執(zhí)行指令的過(guò)程 第一階段：取指周期 第二階段：執(zhí)行周期 程序的執(zhí)行過(guò)程 CPU不斷地取指令，執(zhí)行指令,1.2 微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng),P

10、age 37,常見(jiàn)微機(jī)系統(tǒng),Page 38,常見(jiàn)微機(jī)系統(tǒng),Page 39,常見(jiàn)微機(jī)系統(tǒng),Page 40,常見(jiàn)微機(jī)系統(tǒng)主機(jī)組成,系統(tǒng)主板（母板） CPU 軟盤(pán)驅(qū)動(dòng)器 硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器 光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器 顯示器適配器（顯卡） 內(nèi)存 電源,Page 41,1.2.1 微型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng),1.CPU（Central Processing Unit）,Page 42,1.2.1 微型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng),1.CPU（Central Processing Unit） 又稱(chēng)為微處理器（MPU） CPU字長(zhǎng)：一次并行處理的二進(jìn)制數(shù)的位數(shù) CPU外頻：CPU總線頻率 CPU主頻：CPU內(nèi)核電路的實(shí)際工作頻率 生產(chǎn)工藝技術(shù)：通常用

11、微米數(shù)字來(lái)描述,Page 43,1.2.1 微型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng),2.系統(tǒng)主板 又稱(chēng)母板,Page 44,1.2.1 微型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng),3.內(nèi)部存儲(chǔ)器 (1)隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM） 可讀可寫(xiě) 關(guān)機(jī)斷電后，信息全部丟失 是內(nèi)存的主要部分,Page 45,1.2.1 微型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng),(2)只讀存儲(chǔ)器（ROM） 只可讀，不可寫(xiě) 關(guān)機(jī)斷電后，信息不會(huì)丟失 一般由廠家寫(xiě)入并固化 一般存放計(jì)算機(jī)系統(tǒng)管理程序,Page 46,1.2.1 微型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng),(3)高速緩沖存儲(chǔ)器(Cache） 是介于CPU和內(nèi)存之間的一種可高速存取信息的芯片，用于解決它們之間的速度沖突問(wèn)題 分為L(zhǎng)1(一級(jí))Cache和L2

12、(二級(jí))Cache,Page 47,1.2.1 微型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng),4.外部存儲(chǔ)器 (1)軟盤(pán),Page 48,1.2.1 微型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng),磁盤(pán)總?cè)萘?=磁道數(shù)扇區(qū)數(shù)磁面數(shù)扇區(qū)字節(jié)數(shù) =80182512 (B) =1.44 (MB),Page 49,1.2.1 微型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng),(2)硬盤(pán),Page 50,1.2.1 微型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng),Page 51,1.2.1 微型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng),(3)光盤(pán),Page 52,1.2.1 微型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng),(3)光盤(pán) 只讀型光盤(pán)CD-ROM 一次性寫(xiě)入光盤(pán)CD-R 可讀可寫(xiě)光盤(pán)CD-RW,Page 53,1.2.1 微型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng),(4) Fla

13、sh存儲(chǔ)設(shè)備 閃存芯片為存儲(chǔ)介質(zhì) 采用USB的接口 可擦寫(xiě)100萬(wàn)次以上,Page 54,1.2.1 微型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng),5.I/O設(shè)備,Page 55,1.2.1 微型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng),6.I/O總線,Page 56,1.2.2 多媒體微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng),1.多媒體的概念 媒體：信息的載體 多媒體計(jì)算機(jī) 數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)（數(shù)據(jù)編碼技術(shù)） JPEG聯(lián)合攝像專(zhuān)家組 MPEG運(yùn)動(dòng)圖形專(zhuān)家組 H.261視像和聲音雙向傳輸標(biāo)準(zhǔn),Page 57,1.2.2 多媒體微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng),2.多媒體微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 多媒體主機(jī) 多媒體輸入設(shè)備 多媒體輸出設(shè)備 多媒體接口卡 多媒體操縱控制設(shè)備,Page 58,1.2.3 組裝

14、微型計(jì)算機(jī),1.母板 2.硬盤(pán) 3.顯示器和顯卡 4.內(nèi)存 5.主機(jī)箱 6.輸入輸出設(shè)備,1.3 數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的表示,Page 60,1.3.1 基本概念,1.計(jì)算機(jī)內(nèi)部使用的二進(jìn)制編碼 2.計(jì)算機(jī)內(nèi)部為0和1這樣的代碼 3.二進(jìn)制的優(yōu)點(diǎn) (1)物理上容易實(shí)現(xiàn)，可靠性強(qiáng) (2)運(yùn)算簡(jiǎn)單，通用性強(qiáng),Page 61,1.3.1 基本概念,(1)物理上容易實(shí)現(xiàn)，可靠性強(qiáng),Page 62,1.3.1 基本概念,(2)運(yùn)算簡(jiǎn)單，通用性強(qiáng) 加法運(yùn)算規(guī)則： 0+0=0 0+1=1 1+0=1 1+1=10,Page 63,1.3.1 基本概念,減法運(yùn)算規(guī)則： 0-0=0 0-1=1 1-0=1 1-1=0

15、,Page 64,1.3.1 基本概念,乘法運(yùn)算規(guī)則： 00=0 01=0 10=0 11=1,Page 65,1.3.1 基本概念,除法運(yùn)算規(guī)則： 01=0 11=1,Page 66,1.3.2 數(shù)制轉(zhuǎn)換,1.進(jìn)位計(jì)數(shù)制 23.45=2101+3100+410-1+510-2 數(shù)碼：基本的符號(hào) 基數(shù)：基本符號(hào)的個(gè)數(shù) 位權(quán)：用位置表示值的不同,Page 67,1.3.2 數(shù)制轉(zhuǎn)換,Page 68,1.3.2 數(shù)制轉(zhuǎn)換,2.不同進(jìn)位計(jì)數(shù)制間的轉(zhuǎn)換 (1) R進(jìn)位數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù) 方法：按權(quán)展開(kāi) A12H=A162+1161+2160=2578D (10.01)2=121+020+02-1+12-

16、2 =( 2.25 )10,Page 69,1.3.2 數(shù)制轉(zhuǎn)換,(2)十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成R進(jìn)位數(shù) 整數(shù)部分：除r取余法 小數(shù)部分：乘r取整法,Page 70,1.3.2 數(shù)制轉(zhuǎn)換,Page 71,1.3.2 數(shù)制轉(zhuǎn)換,(3)二進(jìn)制、八進(jìn)制和十六進(jìn)制相互轉(zhuǎn)換 每一個(gè)八進(jìn)制數(shù)對(duì)應(yīng)二進(jìn)制的三位 每一個(gè)十六進(jìn)制數(shù)對(duì)應(yīng)二進(jìn)制的四位 2C1D(H)=0010 1100 0001 1101(B) 2 C 1 D 7123(O)=111 001 010 011(B) 7 1 2 3,Page 72,1.3.2 數(shù)制轉(zhuǎn)換,0011 0110 1110.1101 0100(B)=36E.D4(H) 3 6 E D

17、4 001 101 101 110.110 101(B)= 1556.65(O) 1 5 5 6 6 5,Page 73,1.3.3 數(shù)值的表示,1.機(jī)器數(shù) 最高位為符號(hào)位 用0表示正，用1表示負(fù) 其余位表示數(shù)值,Page 74,1.3.3 數(shù)值的表示,2.整數(shù)和實(shí)數(shù) 定點(diǎn)數(shù) 浮點(diǎn)數(shù),Page 75,1.3.3 數(shù)值的表示,3.帶符號(hào)數(shù)的表示 符號(hào)位：最高位為符號(hào)位 正數(shù)：其原碼、反碼、補(bǔ)碼相同 負(fù)數(shù)：原碼取反,形成反碼,再加1,形成補(bǔ)碼 0：其原碼、反碼、補(bǔ)碼相同,各位均為0,Page 76,1.3.3 數(shù)值的表示,例：6的原碼：0000000000000110 反碼：00000000000

18、00110 補(bǔ)碼：0000000000000110 -6的原碼：1000000000000110 反碼：1111111111111001 補(bǔ)碼：1111111111111010,Page 77,1.3.4 字符的表示,計(jì)算機(jī)以二進(jìn)制形式存儲(chǔ)和處理信息,Page 78,1.3.4 字符的表示,1.ASCII編碼 American Standard Code for Information Interchange 美國(guó)信息交換標(biāo)準(zhǔn)代碼 128個(gè)常用字符 用7位二進(jìn)制編碼，編號(hào)從0到127 每個(gè)字符占一個(gè)字節(jié)，最高位為0 控制字符：032，127；普通字符：94個(gè),Page 79,1.3.4 字符的

19、表示,1.ASCII編碼 例如：“a”字符的編碼為1100001，對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)是97； 空格 20H32 “0” “9” 30H39H 4857 “A”“Z” 41H5AH 6590 “a”“z” 61H7AH 97122,Page 80,1.3.4 字符的表示,2.漢字編碼,Page 81,1.3.4 字符的表示,(1)漢字國(guó)標(biāo)碼(GB231280) 信息交換用漢字編碼基本集 每個(gè)漢字占兩個(gè)字節(jié)，每個(gè)字節(jié)最高位為0 一級(jí)漢字：3755個(gè)，按漢語(yǔ)拼音排列 二級(jí)漢字：3008個(gè)，按偏旁部首排列 漢字分為94區(qū)，每個(gè)區(qū)94個(gè)漢字 區(qū)號(hào)和位號(hào)各加32就構(gòu)成了國(guó)標(biāo)碼,Page 82,1.3.4 字符

20、的表示,(1)漢字國(guó)標(biāo)碼(GB231280) 每個(gè)字節(jié)的值大于32，小于128 “中”的區(qū)位碼為：5448 “中”的國(guó)標(biāo)碼為：8680,Page 83,1.3.4 字符的表示,(2)漢字機(jī)內(nèi)碼(GB231280) 把國(guó)標(biāo)碼每個(gè)字節(jié)的最高為置1 和ASCII相區(qū)別 每個(gè)字節(jié)的值大于128 “中”的國(guó)標(biāo)碼為：8680 (01010110 01010000)2 “中”的機(jī)內(nèi)碼為： (11010110 11010000)2,Page 84,1.3.4 字符的表示,十六進(jìn)制表示法 “中”的區(qū)位碼為：3630 (00110110 00110000)2 “中”的國(guó)標(biāo)碼為：5650 (01010110 01010000)2 “中”的機(jī)內(nèi)碼為：d6d0(11010110 11010000)2 +20H+80H +A0H,Page 85,1.3.4 字符的表示,(3)漢字輸入碼 音碼類(lèi) 全拼、雙拼、微軟拼音、自然碼、智能ABC等 形碼類(lèi) 五筆字型法、鄭碼輸入法等,Page 86,1.3.4 字符的表示,(4)漢字字形碼,Page 87,1.3.4 字符的表示,(4)漢字字形碼 點(diǎn)陣：漢字字形點(diǎn)陣的代碼 1616、2424、3232、4848。 編碼、存儲(chǔ)方式簡(jiǎn)單、無(wú)需轉(zhuǎn)換直接輸出，