計算機基礎(chǔ)課件

計算機基礎(chǔ)課件第一頁，共六十頁，2022年，8月28日1第一章計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)學習任務

了解發(fā)展歷史

了解分類及應用

掌握結(jié)構(gòu)及基本工作原理

理解并掌握數(shù)據(jù)在計算機中的表示與運算

了解目前計算機的應用環(huán)境第二頁，共六十頁，2022年，8月28日21.1計算機的發(fā)展歷史

計算機史前史

現(xiàn)代計算機的發(fā)展

微型計算機的發(fā)展

未來新型計算機

第三頁，共六十頁，2022年，8月28日31.1發(fā)展史——計算機史前史算盤時代巴貝奇發(fā)明的差分機(1822年)機械時代

機電時代第四頁，共六十頁，2022年，8月28日41.1計算機的發(fā)展歷史

計算機史前史

現(xiàn)代計算機的發(fā)展

微型計算機的發(fā)展

未來新型計算機

第五頁，共六十頁，2022年，8月28日51.1發(fā)展史——現(xiàn)代計算機的發(fā)展(1)

1、1946年2月，美國賓夕法尼亞大學研制成功了世界上第一臺大型通用數(shù)字電子計算機ENIAC(愛尼亞克)。18000個電子管1500個繼電器重30噸占地面積約170m2第六頁，共六十頁，2022年，8月28日6第1代1946—1957電子管1958—1964晶體管第2代1965—1971中小規(guī)模集成電路第3代1972—超大規(guī)模集成電路第4代2、計算機發(fā)展進程中的四個時代1.1發(fā)展史——現(xiàn)代計算機的發(fā)展(2)

第七頁，共六十頁，2022年，8月28日71.1計算機的發(fā)展歷史

計算機史前史

現(xiàn)代計算機的發(fā)展微型計算機的發(fā)展

未來新型計算機

第八頁，共六十頁，2022年，8月28日81.1發(fā)展史——微型計算機的發(fā)展第九頁，共六十頁，2022年，8月28日91.1計算機的發(fā)展歷史計算機史前史現(xiàn)代計算機的發(fā)展

微型計算機的發(fā)展

未來新型計算機

第十頁，共六十頁，2022年，8月28日101.1發(fā)展史——未來的新型計算機超導計算機量子計算機光子計算機超導計算機神經(jīng)計算機新型計算機本節(jié)結(jié)束，請點擊返回第十一頁，共六十頁，2022年，8月28日111.2計算機的分類及應用計算機的特點

計算機的分類

計算機的主要應用領(lǐng)域第十二頁，共六十頁，2022年，8月28日121.2.1計算機的特點處理速度高。運算精度高。記憶能力強。具有邏輯判斷能力。具有友好的人機交互界面。計算機有哪些特點？著重理解其原因。第十三頁，共六十頁，2022年，8月28日131.2計算機的分類及應用計算機的特點

計算機的分類

計算機的主要應用領(lǐng)域

第十四頁，共六十頁，2022年，8月28日141.2.2計算機系統(tǒng)的分類(1)按計算能力進行分類，劃分為巨型計算機，大型機、中型機、小型機、微機。按目前計算機的市場分布情況，大致可以分為：大型計算機、微機、嵌入式系統(tǒng)和工作站。第十五頁，共六十頁，2022年，8月28日15平板微機(2002年)

機柜式和刀片式PC服務器(2005年)1.2.2計算機系統(tǒng)的分類(2)微型計算機的類型第十六頁，共六十頁，2022年，8月28日16蘋果iMac微機(2005年)

掌上微機PDA(個人數(shù)字助理)

1.2.2計算機系統(tǒng)的分類(3)第十七頁，共六十頁，2022年，8月28日171.2計算機的分類及應用計算機的特點

計算機的分類

計算機的主要應用領(lǐng)域

第十八頁，共六十頁，2022年，8月28日181.2.3計算機的主要應用領(lǐng)域

科學計算數(shù)據(jù)處理自動控制計算機輔助設(shè)計/計算機輔助制造(CAD/CAM)人工智能網(wǎng)絡(luò)應用本節(jié)結(jié)束，請點擊返回第十九頁，共六十頁，2022年，8月28日191.3計算機的基本工作原理及結(jié)構(gòu)計算機的基本結(jié)構(gòu)

計算機的基本工作原理

第二十頁，共六十頁，2022年，8月28日20引入：人是如何處理事務的呢？接收信息完成結(jié)果計算控制眼睛、手記憶數(shù)據(jù)計算機也是模仿人來處理事務的。1.3.1計算機的基本結(jié)構(gòu)第二十一頁，共六十頁，2022年，8月28日211.3.1計算機的基本結(jié)構(gòu)1馮·諾伊曼計算機結(jié)構(gòu)模型2采用二進制形式表示數(shù)據(jù)和指令3存儲程序第二十二頁，共六十頁，2022年，8月28日221.3.1計算機的基本結(jié)構(gòu)

——馮·諾伊曼計算機結(jié)構(gòu)模型控制器運算器存儲器輸入設(shè)備輸出設(shè)備著重理解各部分的功能！第二十三頁，共六十頁，2022年，8月28日23運算器與控制器(1)運算器也稱算術(shù)邏輯單元(ALU)，是計算機進行算術(shù)運算和邏輯運算的部件?？刂破髦饕脕砜刂瞥绦蚝蛿?shù)據(jù)的輸入/輸出，以及各個部件之間的協(xié)調(diào)運行。第二十四頁，共六十頁，2022年，8月28日24運算器與控制器(2)在現(xiàn)代計算機中，往往將運算器和控制器集成在一個集成電路芯片內(nèi)，這個芯片稱為CPU(中央控制單元)。CPU性能的高低，往往決定了一臺計算機性能的高低?？刂破鰿PU運算器第二十五頁，共六十頁，2022年，8月28日25

內(nèi)存地址存儲器存儲器主要功能是存放運行中的程序和數(shù)據(jù)。注：在馮·諾伊曼計算機模型中，存儲器是指內(nèi)存單元。對存儲器的基本操作是數(shù)據(jù)的寫入或讀出，這個過程稱為“內(nèi)存訪問”。CPU如何找到對應的存儲單元進行訪問呢？第二十六頁，共六十頁，2022年，8月28日26輸入和輸出設(shè)備輸入設(shè)備用來將現(xiàn)實世界中的數(shù)據(jù)輸入到計算機，并且轉(zhuǎn)換成為計算機熟悉的二進制碼。常見的輸入設(shè)備有：鍵盤、鼠標、數(shù)碼相機等設(shè)備。輸出設(shè)備將計算機處理的結(jié)果轉(zhuǎn)換成為用戶熟悉的形式。常見的輸出設(shè)備有：顯示器、打印機、硬盤、音箱、網(wǎng)卡等。第二十七頁，共六十頁，2022年，8月28日27輸入設(shè)備輸出設(shè)備運算器(內(nèi))存儲器控制器程序+數(shù)據(jù)反饋信號響應信號地址指令取數(shù)存數(shù)操作指令響應信號請求信號請求信號處理結(jié)果各部分的協(xié)作流程第二十八頁，共六十頁，2022年，8月28日28在計算機中采用二進制，使信息數(shù)字化容易實現(xiàn)，并可以用二值邏輯元件進行表示和處理。思考：我們?nèi)粘Ｉ钪械倪M制……

最常用的十進制星期：七進制小時：24進制，分鐘：60進制，秒：60進制

1.3.1計算機的基本結(jié)構(gòu)

——采用二進制形式表示數(shù)據(jù)和指令為什么要用二進制呢？第二十九頁，共六十頁，2022年，8月28日291.3.1計算機的基本結(jié)構(gòu)

——存儲程序

存儲程序意味著事先將編制好的程序(包含指令和數(shù)據(jù))存入計算機存儲器中，計算機在運行程序時就能自動地、連續(xù)地從存儲器中依次取出指令并執(zhí)行。“指令”是什么呢?第三十頁，共六十頁，2022年，8月28日301.3計算機的基本工作原理及結(jié)構(gòu)計算機的基本結(jié)構(gòu)

計算機的基本工作原理

第三十一頁，共六十頁，2022年，8月28日311.3.2計算機的基本工作原理

——指令和程序指令指令是能被計算機識別并執(zhí)行的二進制代碼，它規(guī)定了計算機能完成的某一種操作。

指令通常由兩個部分組成：操作碼操作數(shù)

程序由一系列指令組成，這些指令在內(nèi)存中是有序存放的，而指令號表明了它的執(zhí)行順序。

程序、指令、指令號是什么呢?第三十二頁，共六十頁，2022年，8月28日321.3.2計算機的基本工作原理

——指令系統(tǒng)指令系統(tǒng)是指一臺計算機的所有指令的集合。指令系統(tǒng)都應具有以下功能的指令：數(shù)據(jù)傳送指令數(shù)據(jù)處理指令程序控制指令輸入/輸出指令其他指令第三十三頁，共六十頁，2022年，8月28日331.3.2計算機的基本工作原理

——計算機的工作原理(1) 計算機中一條指令的執(zhí)行過程取指令譯碼分析指令執(zhí)行指令第三十四頁，共六十頁，2022年，8月28日341.3.2計算機的基本工作原理

——計算機的工作原理(2)本節(jié)結(jié)束，請點擊返回第三十五頁，共六十頁，2022年，8月28日351.4數(shù)據(jù)在計算機中的表示和運算數(shù)值數(shù)據(jù)的表示字符數(shù)據(jù)的表示多媒體數(shù)據(jù)的表示計算機的運算基礎(chǔ)第三十六頁，共六十頁，2022年，8月28日361.4.1數(shù)值數(shù)據(jù)的表示二進制數(shù)二進制數(shù)在電子元件中容易實現(xiàn)、容易運算計算機內(nèi)部使用的是什么數(shù)據(jù)?為什么?第三十七頁，共六十頁，2022年，8月28日371.4.1數(shù)值數(shù)據(jù)的表示

——數(shù)制及其轉(zhuǎn)換(1)十進制；二進制；八進制；十六進制常用進制有哪些?各種進制數(shù)如何區(qū)別？ B表示二進制數(shù)制；O表示八進制數(shù)制；D或不帶字母表示十進制數(shù)制；H表示十六進制數(shù)制。

第三十八頁，共六十頁，2022年，8月28日381.4.1數(shù)值數(shù)據(jù)的表示

——數(shù)制及其轉(zhuǎn)換(2)r進制數(shù)的展開和式

an…a1a0a-1…a-m(r)

＝anrn＋…＋a1r＋a0＋a-1r-1＋…＋a-mr-m其中r為基數(shù)，整數(shù)為n＋1位，小數(shù)為m位

第三十九頁，共六十頁，2022年，8月28日391.4.1數(shù)值數(shù)據(jù)的表示

——數(shù)制及其轉(zhuǎn)換(3)二、八、十六進制轉(zhuǎn)換為十進制展開和式！怎樣轉(zhuǎn)換？(1101.01)2＝1×23＋1×22＋0×21＋1×20＋0×2-1＋1×2-2＝8＋4＋1＋0.25＝13.25(237.4)8＝2×82＋3×81＋7×80＋4×8-1＝128＋24＋7＋0.5＝159.5(A05.C)16＝10×162＋0×161＋5×160＋12×16-1＝2560＋5＋0.75＝2565.75第四十頁，共六十頁，2022年，8月28日401.4.1數(shù)值數(shù)據(jù)的表示

——數(shù)制及其轉(zhuǎn)換(4)十進制轉(zhuǎn)換為二、八、十六進制怎樣轉(zhuǎn)換？十進制整數(shù)r進制數(shù)：除以

r取余數(shù)，直到商為0時結(jié)束。所得余數(shù)序列，先余為低位，后余為高位。十進制小數(shù)

r進制數(shù)：乘以

r取整數(shù)，直到余數(shù)為0時結(jié)束。所得整數(shù)序列，先整為高位，后整為低位。第四十一頁，共六十頁，2022年，8月28日411.4.1數(shù)值數(shù)據(jù)的表示

——數(shù)制及其轉(zhuǎn)換(5)實例：求(11.375)10＝(

)2。整數(shù)轉(zhuǎn)換除2取余，小數(shù)轉(zhuǎn)換乘2取整。 將轉(zhuǎn)換后的整數(shù)與小數(shù)相拼，有：

(11.375)10＝(1011.011)2。

第四十二頁，共六十頁，2022年，8月28日421.4.1數(shù)值數(shù)據(jù)的表示

——數(shù)制及其轉(zhuǎn)換(6)實例：求(93.4375)10＝(

)8

。 將轉(zhuǎn)換后的整數(shù)與小數(shù)相拼，有：

(93.4375)10＝(135.34)8

。

第四十三頁，共六十頁，2022年，8月28日431.4.1數(shù)值數(shù)據(jù)的表示

——數(shù)制及其轉(zhuǎn)換(7)二進制與八、十六進制間的轉(zhuǎn)換二進制與八進制間的轉(zhuǎn)換已小數(shù)點為中點，三位為一單位進行轉(zhuǎn)換。不足三位補零。例:(101101.01)2=(101,101.010)=(55.2)8二進制與十六進制間的轉(zhuǎn)換已小數(shù)點為中點，四位為一單位進行轉(zhuǎn)換。不足四位補零。例:

(1111011011.100101011)2=(3DB.958)16第四十四頁，共六十頁，2022年，8月28日441.4.1數(shù)值數(shù)據(jù)的表示

——數(shù)值數(shù)據(jù)的表示(1)計算機中數(shù)的相關(guān)概念數(shù)的長度:在計算機中，數(shù)的長度按“比特”(bit)來計算。但因存儲容量常以“字節(jié)”(byte，等于8bit)為計量單位，所以數(shù)據(jù)長度也常以字節(jié)為單位計算。

數(shù)的符號:一般總是用數(shù)的最高位(左邊第一位)來表示數(shù)的正負號，并約定以“0”表示正，以“1”表示負

小數(shù)點的表示方法:在計算機中并不用某個二進制位來表示小數(shù)點，而是隱含規(guī)定小數(shù)點的位置第四十五頁，共六十頁，2022年，8月28日451.4.1數(shù)值數(shù)據(jù)的表示

——數(shù)值數(shù)據(jù)的表示(2)數(shù)的定點表示方法定點整數(shù)：小數(shù)點的位置約定在最低數(shù)值位的后面，用于表示整數(shù)

定點小數(shù)：小數(shù)點的位置約定在數(shù)符位和數(shù)值部分的最高位之間，用以表示小于1的純小數(shù)。第四十六頁，共六十頁，2022年，8月28日461.4.1數(shù)值數(shù)據(jù)的表示

——數(shù)值數(shù)據(jù)的表示(3)浮點數(shù)的表示（1）為什么使用浮點數(shù)表示？浮點格式如何？浮點數(shù)的組成？浮點數(shù)的思想來源于數(shù)學中的指數(shù)表示形式： N＝M×RC第四十七頁，共六十頁，2022年，8月28日471.4.1數(shù)值數(shù)據(jù)的表示

——數(shù)值數(shù)據(jù)的表示(4)浮點數(shù)的表示（2）-對于一個R進制數(shù)，只要確定M與C的值(|M|＜1)，就可以確定該數(shù)的值，即N＝M×RC的值就惟一確定了-實例：－0.11011×2－011在機內(nèi)的表示形式10000011111011000000000000000000階碼部分尾數(shù)部分第四十八頁，共六十頁，2022年，8月28日481.4.1數(shù)值數(shù)據(jù)的表示

——數(shù)值數(shù)據(jù)的表示(5)BCD碼為什么使用BCD碼？有何優(yōu)點？-可以快速進行十進制數(shù)據(jù)與二進制數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換-采用“逢十進組”的原則亦容易實現(xiàn)-以4位二進制數(shù)表示1位十進制數(shù)。

例如：[123]10＝[000100100011]BCD

第四十九頁，共六十頁，2022年，8月28日491.4數(shù)據(jù)在計算機中的表示和運算數(shù)值數(shù)據(jù)的表示字符數(shù)據(jù)的表示多媒體數(shù)據(jù)的表示計算機的運算基礎(chǔ)第五十頁，共六十頁，2022年，8月28日50

字符數(shù)據(jù)的表示英文字符的表示

ASCII碼、EBCDIC碼和Unicode碼中文字符的表示

GB2312-80，即“國標碼”

第五十一頁，共六十頁，2022年，8月28日511.4數(shù)據(jù)在計算