《大學(xué)計算機基礎(chǔ)》課件1章計算機基礎(chǔ)

課程名稱：大學(xué)計算機基礎(chǔ)

學(xué)分：2

主講教師：陳世勛

聯(lián)系信息:E-mail：csx823@163.com

Tel:5204573/p>

1.1豺售機壅礎(chǔ)

1.1.1計算機發(fā)展導(dǎo)述

計算機是20世紀(jì)人類最重大的科學(xué)技術(shù)發(fā)明之一。

11計算機發(fā)展的幾個階段

?Moor—?*.

從1946年美國研制成功世界覆二臺電

子數(shù)字計算機至今，按計算機所采用的電子

器件來劃分，計算機的發(fā)展已經(jīng)歷了四個階

表1-1-1計算機的發(fā)展的四個

階段

計算機第一階段第二階段第三階段第四階段

發(fā)展階段1946年一1958年1958年—1964年約為1964年一1971年從1971年起到現(xiàn)在

采用,梟體管。主

采用電子管存儲;警采用磁芯

采用.了小規(guī)模不口中規(guī)

存儲;器，外存儲全面采用大規(guī)模集成電路

模集成電路

器開3治使用磁盤，(LargeScaleIntegratedCircuit,簡稱LSI)

計算機并配彳引了較多的和超大規(guī)模集成電路(VeryLargeScale

Integra姐葡稱VLSI)

采用器件外部3殳備0

*on

體積十分龐大，體積縮小，重量減輕，計算機的體積大大縮小，成計算機的存儲容量、運算速度和功能都有極大

計算機成札浪高，可靠成本降低，容量擴大，本進一步降低，耗電量更省，地提高，提供的硬件和軟件更加豐富和完善。

特點性低，運算速度功能增強，可靠性大可靠性更高，功能更加強大在這個階段，計算機向巨型和微型兩極發(fā)展，

慢大提高出現(xiàn)了微型計算機

計算機每秒幾千至幾萬每秒幾萬至幾十萬次每秒幾十萬至幾百萬次，且巨型計算機每秒上億至1000萬億次；微型計算

運算速度次內(nèi)存容量大幅增加機每秒幾百萬至幾千萬次

軟件概念局限在出現(xiàn)了高級程序設(shè)計出現(xiàn)了多種高級語言，并開多種高級語言深入發(fā)展，操作系統(tǒng)多樣化；各

程序設(shè)計上，尚語言。這類語言主要始使用操作系統(tǒng)，使計算機種系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件得到廣泛開發(fā)；軟件形

無系統(tǒng)軟件可言。使用英文字母及人們的管理和使用更加方便。但成產(chǎn)業(yè)化。這一階段軟件發(fā)展的里程碑分別是：

軟件系統(tǒng)軟件主要使用機熟悉的數(shù)字符號，接開發(fā)軟件的能力未能與硬件20世紀(jì)70年代的程序設(shè)計方法學(xué)、結(jié)構(gòu)化分析

器語言，編寫程近于自然語言，使用提供的機會保持同步和設(shè)計、抽象數(shù)據(jù)類型、軟件工具；80年代的

序必須用二進制者能夠方便地編寫程軟件開發(fā)方法學(xué)、軟件工程環(huán)境(CASE)、

后

編碼的機器語言面向?qū)ο蠹夹g(shù)；90年代的軟件復(fù)用和軟件構(gòu)件

技術(shù)、軟件過程、需求工程

應(yīng)用領(lǐng)域擴大到數(shù)據(jù)廣泛用于科學(xué)計算、文字處

僅限于科學(xué)計算處理、事務(wù)管理和工理、自動控制與信息管理等微型計算機與多媒體技術(shù)的結(jié)合，將計算機的

業(yè)控制等方面方面生產(chǎn)和應(yīng)用推向了新的高潮。第四代計算機的

應(yīng)用領(lǐng)域

應(yīng)用領(lǐng)域已深入到社會、生產(chǎn)、軍事和生活的

各個方面，并進入到以計算機網(wǎng)絡(luò)為特征的新

時代

2）我國計算機發(fā)展歷程簡介

自1956年至今的50多年中，我國也經(jīng)歷了第一代

（電子管）、第二代（晶體管）、第三代（集成電路）

和第四代（大規(guī)模集成電路）計算機的研制過程。我

國在中文信息處理方面的研究與開發(fā)工作取得了一系

列重大成果，計算機應(yīng)用已深入到經(jīng)濟建設(shè)和人民生

活的各個方面，其廣度和深度仍在不斷拓展和提高。

一臺微型計算機通常由運算器、控制器、存儲器、輸

入設(shè)備和輸出設(shè)備五大部分組成。其中運算器和控制器被

集成在一個芯片上，這樣的芯片稱為微處理器，或稱為中

央處理器。

計算機的發(fā)展趨勢

1964年，Intel公司創(chuàng)始人之一摩爾博士（G.

Moore）曾預(yù)言：集成電路上能被集成的晶體管數(shù)目,

將會以每18個月翻一番的速度穩(wěn)定增長，并在今后數(shù)十

年內(nèi)保持這種勢頭（1975年，他把翻一番的速度修改為

兩年）。

]將來計算機的發(fā)展趨勢將表現(xiàn)在以下幾個工

智能化

5.未來的計算機

量子計算機

(2)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算機

(3)化學(xué)、生物計算機

光計算機

1.1.2計算機的應(yīng)用

1.計算機的應(yīng)用領(lǐng)』

⑴科學(xué)計算

⑵信息管理

.

(3).過程控制與檢測

(4)計算機輔助工程應(yīng)用

⑸計算機網(wǎng)絡(luò)通信

(6)電子商務(wù)

⑺電子政府

信息高速公路是把一個地方的人與任何地方

的人聯(lián)系起來，并提供幾乎是任何種類的可視化

的電子通信網(wǎng)。

它把各類數(shù)據(jù)資源庫充分連接起來，形成互

相交叉的網(wǎng)絡(luò)，達到最大限度的資源共享，以提

高國家的綜合實力和人民的生活質(zhì)量。

我國信息化建設(shè)正式起步于1993年,

啟動了金橋、金卡、金關(guān)“三金”工程,

拉開了國民經(jīng)濟信息化的序幕。

金橋工程

金關(guān)工程

金卡工程

113計算機的特點、分類和系統(tǒng)組成

1.計算機的特點

計算機具有以下一些基本特點:

具有超強的記憶（存儲）功能，能存儲

程序，由程序來控制運算和處理操作；

②具有強大的數(shù)據(jù)處理能力，能完成各種

復(fù)雜的處理任務(wù)；

③具有自動運行和自動控制的能力;

具有高速的運算速度、極高的計算精度

和靈敏準(zhǔn)確的判斷能力。

運算速度快是計算機從出現(xiàn)到現(xiàn)在人們

利用它的主要目的?，F(xiàn)代的計算機已達到每

秒幾百億次至幾萬億次的運算速度。

計算機采用二進制數(shù)字運算，計算精度可用增加表示二

進制數(shù)的位數(shù)來獲得，從程序設(shè)計方面也可使用某些技巧,

使計算精度達到人們所需的要求。

計算機的存儲器不僅能存放原始數(shù)據(jù)和計算結(jié)果，

更重要的是能存放用戶編制好的程序。它的容量都是以

兆字節(jié)計算的，可以存放幾十萬至幾千萬個數(shù)據(jù)或文檔

資料，當(dāng)需要時，又可快速、準(zhǔn)確、無誤地取出來。計

算機運行時，它從存儲器高速地取出程序和數(shù)據(jù)，按照

程序的要求自動執(zhí)行。

計算機還具有邏輯判斷能力算機

能解決各種不同的問題。

2.計算機的分類

巨型機

具有很高的速度及巨大的容量

能對高品質(zhì)動畫進行實時處理

目前的許多巨型機都是采用多處理機結(jié)構(gòu)，用大

規(guī)模并行處理來提高整機的處理能力。

巨型機大多用于空間技術(shù)、中長期

天氣預(yù)報、石油勘探、戰(zhàn)略武器的實時

控制等領(lǐng)域。

(2)小巨型機

小巨型機的發(fā)展一是將高性能的微處理器

組成并行多處理機系統(tǒng)，二是將部分巨型機的

技術(shù)引入超小型機使其功能巨型化。

I，王機系統(tǒng)

主機系統(tǒng)實際上包括了我們常說

的大型機和中型機。這類計算機的特

點是具有大容量的內(nèi)、外存儲器和多

種類型的I/O通道，能同時支持批處理

和分時處理等多種工作方式。

(4)?小型機

小型機的特征有兩類：一類

是采用多處理機結(jié)構(gòu)和多級存儲

系統(tǒng)，另一類是采用精減指令系

統(tǒng)。前者是使用多處理機來提高

其運算速度，后者是在指令系統(tǒng)

中，只將比較常用的指令集用硬

件實現(xiàn)，很少使用的、復(fù)雜的指

令留給軟件去完成，這樣既提高

了運算速度，又降低了成本。

（號/工作站

\"硬件系統(tǒng)”是指計算機系統(tǒng)中由

/各種電子的、機械的、磁性的、光的器

/件或裝置組成的看得見、摸得著的物理

—實體部分。

運算器

控制器

沖央處理器CPU

主機

廠

隨機存儲器(RAM)

內(nèi)存Y只讀存儲器(ROM)

計

算

輸入設(shè)備：鍵盤、鼠標(biāo)器、光筆、掃描儀等

機輸出設(shè)備：顯示器、打印機、繪圖儀等

外存儲器：磁帶、磁盤(U盤、硬盤)、光盤等

系V通信設(shè)備：網(wǎng)卡、調(diào)制解調(diào)器等

統(tǒng)

軟件系統(tǒng)軟件：操作系統(tǒng)、程序設(shè)計語言、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等

國統(tǒng)應(yīng)用軟件：各種應(yīng)用程序包等

圖計算機系統(tǒng)的組成

n與，二

r軟件系統(tǒng)是指控制、管理和指揮計算機工作和

,解決各類應(yīng)用問題的所有程序和技術(shù)資料的總和。

通常把沒裝備任何軟件的計算機稱為

“裸機”，這樣的計算機僅有一堆硬件。

在裸機上只能運行機器語言程序。

計算機的硬件和軟件相互依存、相互支持，

都是整個計算機系統(tǒng)中不可缺少的組成部分。

1.2材算機硬件多餞

1.2.1計算機系統(tǒng)的硬件組成

一個計算機系統(tǒng)的硬件一般是由

運算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備

和輸出設(shè)備五大部分組成，其基本功

能是在計算機程序的控制下，完成數(shù)

據(jù)的輸入、運算、輸出等一系列操作

運算器

圖1?2?1計算機的基本結(jié)構(gòu)

c1.運算器

運算器又稱算術(shù)及邏輯部件，簡稱ALU。它是對

信息或數(shù)據(jù)進行處理和運算的部件，經(jīng)常做的工作是

算術(shù)運算和邏輯運算。

算術(shù)運算是按照算術(shù)規(guī)則進行的運算，如加、

減、乘、除等。上

邏輯運算一般是指非算術(shù)性質(zhì)的運算,

如與、或、非、異或、比較、移位等。

2.控制器

控制器主要由指令寄存器、譯碼器、

程序計數(shù)器和操作控制器等部件組成。

它是計算機的神經(jīng)中樞和指揮中心，負

責(zé)從存儲器中讀取程序指令并進行分析,

然后按時間先后順序向計算機的各部件

發(fā)出相應(yīng)的控制信號，以協(xié)調(diào)、控制輸

入輸出操作和對內(nèi)存的訪問。

■控制器從存儲器中順序取出指令，并

■對指令代碼進行翻譯，然后向各部件發(fā)出

g相應(yīng)的控制命令，使指令規(guī)定的操作得以

■執(zhí)行。

控制器主要由指令寄存器、指令譯碼器、指令

計數(shù)器以及其他的一些電路組成。

指令計數(shù)器它的功能是指示程序的執(zhí)行過程，

指令計數(shù)器可以自動修改其自身的內(nèi)容，這使得計

算機能夠自動執(zhí)行程序。

指令計數(shù)器內(nèi)容的修改方式

1—1

一種是指令計數(shù)器本身自動加1,即以指令計數(shù)

器的內(nèi)容為地址，對內(nèi)存儲器進行一次讀操作后，,

指令計數(shù)器就自動加1,為取得下一條指令做好準(zhǔn)，

另一種方式是通過某些指令的操

作來修改指令計數(shù)器的內(nèi)容，以實現(xiàn)

程序本身對執(zhí)行順序的調(diào)整。

位(Bit)

1位二進制信息稱為1位，位是二進制數(shù)的基本

單位。

字節(jié)（Byte）

字（Word

作為一個整體被傳送和運算的一串二進制數(shù)稱為一個字O

字長

一個字所包含的二進制位數(shù)稱為字長

字長一般是字節(jié)的整數(shù)倍

I

3.存儲器

存儲器是計算機的記憶部件，用來存儲程序和數(shù)據(jù)。

（1）內(nèi)存儲器

在計算機內(nèi)部設(shè)有一個存儲器直接與CPU交

換信息，簡稱內(nèi)存。

關(guān)于內(nèi)存的幾個重要概念：

■?

①地址。

內(nèi)存由許多存儲單元組成，每一個存儲單

元可以存放若干位數(shù)據(jù)代碼，該代碼可以是指

令，也可以是數(shù)據(jù)。.

為了區(qū)分不同的存儲單元，所有存儲單元

均按一定的順序編號，稱為存儲單元的地址。

若一個存儲單元存放一個字節(jié)，相應(yīng)的地址稱為

字節(jié)地址；若一個存儲單元存放一個字，則相應(yīng)的地

址稱為字地址。

存儲容量

一個存儲器中存儲單元的總數(shù)稱為該存儲器

的存儲容量。表示存儲容量的單位一般用字節(jié)。

1K=1024

1M=1024K,1G=1024Mo

存儲器從接到讀出命令到指定的信息

被讀出，并穩(wěn)定在數(shù)據(jù)總線上的時間稱為

讀取時間。

把數(shù)據(jù)總線上的信息寫入存儲

器的時間，稱為寫入時間。

從存儲器存取一個字到能夠再

存取下一個字所需要的時間叫做存

取周期。

在內(nèi)存中，有一小部分

用于存放特殊的專用數(shù)據(jù)，

對它們只取不存，這部分稱

為只讀存儲器，簡稱ROM

(ReadOnlyMemory)。

計算機中大部分對信息可存可取的內(nèi)存稱為隨

機存儲器，簡稱RAM。

隨機存儲器RAM是易失性存儲器，其中存

放的信息是臨時性的，可隨時讀出和寫入信息。

當(dāng)計算機工作時，RAM用于存放系統(tǒng)程

序和用戶的程序及數(shù)據(jù)。

⑵外存儲器

輔助存儲器。它們設(shè)置在主機外部，又稱外存。

外存用來存放“暫時不用”的程序或

數(shù)據(jù)。

外存不和計算機內(nèi)其他裝置直接交換

數(shù)據(jù)，它只和內(nèi)存交換數(shù)據(jù)，并且不是按

單個數(shù)據(jù)進行存取，而是以成批數(shù)據(jù)進行

交換。

4

用來把計算機外部的程序、數(shù)據(jù)等信息送

入到計算機內(nèi)部的設(shè)備。

負責(zé)將計算機的內(nèi)部信息傳遞出來（稱為

輸出），或在屏幕上顯示，或在打印機上打

印，或在外部存儲器上存放。

6I微型計算機的總線結(jié)構(gòu)

微型計算機通常簡稱

為微型機或微機。一臺微

型計算機的硬件系統(tǒng)主要

由中央處理器（CPU）、

存儲器、輸入設(shè)備和輸出

設(shè)備組成。

系統(tǒng)總線

工

其

輸

入

/他

設(shè)通信線路

輸

出

備

接

口

接

口接口

U

打印機各種外設(shè)通信線路

鍵盤

顯示器

圖1-2-2微型計算機的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

所謂總線(Bus)是

指連接微機系統(tǒng)中各部件

的一簇公共信號線，這些

信號線構(gòu)成了微機各部件

之間相互傳送信息的公用

通道。

CPU(包括內(nèi)存)與外設(shè)、外設(shè)與外設(shè)

之間的數(shù)據(jù)交換都是通過總線來進行的。

總線通常由地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線三部分組成。

地址總線用于傳送地址信號，地址總線的數(shù)目決定微機

系統(tǒng)存儲空間的大小。

數(shù)據(jù)總線用于傳送數(shù)據(jù)信號，數(shù)據(jù)總線的數(shù)目反映

TCPU一次可接收數(shù)據(jù)的能力。

控制總線用于傳送控制器的各種控制信號。

1.2.2微型計算機的硬件配置

）主板

連接主機箱內(nèi)其他硬件的主板，它是

其他硬件的載體，因此又稱“母板”。

口中央處理器

CPU稱之為中央處理器。

CPU主要由運算器和控制器組成。

運算器

控制器

圖1-2-3微型機內(nèi)部組成

帝儲器

CD-ROM“高密度光盤只讀存儲器”，簡稱只讀光

盤。

）輸入設(shè)備

輸入設(shè)備是用來把計算機外部的程序、數(shù)

據(jù)等信息送入到計算機內(nèi)部的設(shè)備。

r(D鍵盤

通過鍵盤向計算機輸入命令、程序以及

數(shù)據(jù)等信息，或使用一些操作鍵和組合控制

鍵來控制信息的輸入、修改和編輯，或?qū)ο?/p>

統(tǒng)的運行進行一定程度的干預(yù)和控制。

(2)鼠標(biāo)器

鼠標(biāo)使用的重要規(guī)則——點左鍵是定位，撥中間

的滾輪是移位，點右鍵是彈出功能菜單。

(1)顯示器

計算機的顯示系統(tǒng)主要是由顯示器

.示卡（又稱顯示適配器）構(gòu)成的。

顯示卡用于控制字符與圖形在顯示器屏幕

上的輸出，而顯示器只是將顯示卡輸出的信號

表現(xiàn)出來。

顯示器的顯示內(nèi)容和顯示質(zhì)量(如分辨率)的

高低主要是由顯示卡的功能決定的。

ICGA-----彩色圖形適配器(ColorGraphicsAdapter)I

I它屬于第一代顯示標(biāo)準(zhǔn)。]

EGA增強型圖形適配器(Enhanced

GraphicsAdapter),為第二代顯示標(biāo)準(zhǔn)。

VGA-----視頻圖形陣列(VideoGraphicsArray)

是顯示器的第三代顯示標(biāo)準(zhǔn)。

打印機

‘聲與

打印機(又稱印字輸出設(shè)備)是計算機系

A的主要輸出設(shè)備

k

1.3.1軟件的概念

計算機軟件系統(tǒng)指在計算機硬件設(shè)備

上運行的程序及相關(guān)的文檔和數(shù)據(jù)。

軟件用來擴大計算機系統(tǒng)的功能和提高釬算機

系統(tǒng)的效率，通常承擔(dān)著計算機運行服務(wù)的全部技

計算機的硬件和軟

件結(jié)合成一個整體才是

完整的計算機系統(tǒng)

13.2計算機軟件與程序

計算機軟件是與計算機系統(tǒng)操作有關(guān)的程序、規(guī)程、

規(guī)則及任何與之有關(guān)的文檔及數(shù)據(jù)。它由兩部分組成：

一是機器可執(zhí)行的程序及有關(guān)數(shù)據(jù)；二是機器不可執(zhí)行

的，與軟件開發(fā)運行、維護、使用和培訓(xùn)有關(guān)的文檔。

計算機程序是指“為了得到某種結(jié)果而由計算機

執(zhí)行的代碼化指令序列。

計算機文檔指的是：用自然語言或者形式化語

言所編寫的文字資料和圖表，用來描述程序的內(nèi)容、

組成、設(shè)計、功能規(guī)格、開發(fā)情況、測試結(jié)果及使

用方法。

1.3.3軟件的分類

系統(tǒng)軟件

系統(tǒng)軟件是指負責(zé)管理、監(jiān)控和維護計H

算機硬件和軟件資源的一種軟件。

2應(yīng)用軟件

應(yīng)用軟件是指利用計算機和系統(tǒng)軟件為解

決各種實際問題而編制的程序。

系操作系統(tǒng)（如DOS、Windows>UNIX、OS/2等）

統(tǒng)語言編譯和解釋系統(tǒng)

律《程序設(shè)計語言（如匯編語言、BASIC、C>Delphi等）

網(wǎng)絡(luò)軟件、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（如FoxBASE、Oracle等）

軟系統(tǒng)服務(wù)程序（如診斷程序等）

件

系

統(tǒng)

信息管理軟件（如工資管理軟件、人事管理軟件等）

應(yīng)

稅科學(xué)計算程序

彳文字與表格處理軟件（如WPS、Word、Excel等）

軟

件圖形與圖像處理軟件（Photoshop、3DMax等）

輔助設(shè)計軟件（如CAD、CAM、CALCAT等）

圖1-3-1計算機軟件系統(tǒng)

134計算機系統(tǒng)軟a

?件I

1〉操作系統(tǒng)

操作系統(tǒng)（OperationSystem,簡寫0S）4

是

?直接運行在“裸機”上的最基本的系統(tǒng)軟件，其

r軟件都必須在操作系統(tǒng)的支持下才能運彳一,

H

進程管理（即處理機管理）——在多用戶、多任務(wù)的

環(huán)境下，主要解決對CPU進行資源的分配調(diào)度，有效地組

織多個作業(yè)同時運行。

存儲管理——主要是管理內(nèi)存資源，合理地為

程序的運行分配內(nèi)存空間。

文件管理—有效支持文件的存儲、檢索和修改

等操作，解決文件的共享、保密與保護。

設(shè)備管理—負責(zé)外部設(shè)備的分配、啟動和故障處

理，讓用戶方便地使用外設(shè)。

作業(yè)管理—提供使用系統(tǒng)的良好環(huán)境，使用戶能

有效地組織自己的工作流程。

2＞語言處理程序

為了讓計算機解決實際問題，使計算機

按人的意圖進行工作，人們主要通過用計算

機能夠“懂得”的語言和語法格式編寫程序

并提交計算機執(zhí)行來實現(xiàn)。編寫程序所采用

的語言就是程序設(shè)計語言。

機器語

、J

r機器語言的每一條指令都是由0和1組成

的二進制代碼序列。機器語言是最底層的面

向機器硬件的計算機語言，用機器語言編寫

的程序不需要任何翻譯和解釋就能被計算機

直接執(zhí)行。

匯編語

一

不同的計算機CPU芯片，其指

令集是不一樣的，所以其相應(yīng)的匯

編語言也不一樣。

機器語言——由0和1組成的二進制代碼序列，計算機可直接執(zhí)行。

程匯編語言——將二進制形式的機器指令代碼序列用符號（助記符）

序表示。

設(shè)

計

語

面向?qū)ο螅篊++、VisualBASICo

言---

高級語言

面向過程：BASIC、PASCAL、

—FORTRAN、Co