1計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識.ppt

1、第一章、計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識,計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ),1.1 計(jì)算機(jī)概述,1.1.1 計(jì)算機(jī)發(fā)展簡史展 1946年2 月，世界上第一臺計(jì)算機(jī)在美國賓夕法尼亞大學(xué)誕生，名字叫埃尼阿克（ENIAC）。這臺計(jì)算機(jī)的主要元件是電子管，它由1.88萬個電子管組成，體積龐大，占地約為170平方米，重達(dá)30噸，它能在一秒鐘內(nèi)完成5000次運(yùn)算，耗電總量超過174千瓦/小時。,圖1-1 第一臺計(jì)算機(jī)ENIAC,2020年8月6日,3,1.1 計(jì)算機(jī)概述,依據(jù)計(jì)算機(jī)主要組成部件來分，它的發(fā)展經(jīng)歷了發(fā)下4個階段： 小常識：計(jì)算機(jī)之父-馮諾依曼 馮諾依曼（Von Neumann）（19031957），美籍匈牙利科學(xué)家，是計(jì)算機(jī)科

2、學(xué)的創(chuàng)始人之一。他不僅在計(jì)算機(jī)方面，而且在教學(xué)、邏輯、物理等領(lǐng)域都做出了巨大的貢獻(xiàn)，他的杰出成就成為科學(xué)上的巨人，被譽(yù)為“計(jì)算機(jī)之父”。,2020年8月6日,4,計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教研室,1.1.2.計(jì)算機(jī)的分類,計(jì)算機(jī)的種類很多，通常根據(jù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)規(guī)模的大小和功能強(qiáng)弱不同，將計(jì)算機(jī)分為：巨型機(jī)、大型機(jī)、中型機(jī)、小型機(jī)、微型機(jī)等，如下圖所示：,圖1-2 巨型機(jī),圖1-3 大型機(jī),2020年8月6日,5,圖1-4 微型機(jī)(臺式機(jī)) 圖1-5 便攜機(jī)(筆記本電腦) 圖1-6 掌上電腦,2020年8月6日,6,2020/8/6,7,1.1.3 計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)與性能指標(biāo),1.計(jì)算機(jī)的主要特點(diǎn) （1）運(yùn)算速度快。

3、現(xiàn)在的電子計(jì)算機(jī)可以達(dá)到每秒幾萬億次，甚至更高。 （2）運(yùn)算精度高。計(jì)算機(jī)的計(jì)算精度是其他計(jì)算工具無法相比的。 （3）有記憶能和邏輯判斷能力。 （4）存儲容量大。 （5）可靠性高和通用性強(qiáng)。,2020年8月6日,7,2. 計(jì)算機(jī)的性能指標(biāo) 1）字長 字長是指計(jì)算機(jī)的運(yùn)算部件能夠同時處理的二進(jìn)制數(shù)據(jù)的位數(shù)。字長決定了計(jì)算機(jī)的精度、尋址速度和處理能力。一般情況下，長越長，計(jì)算精度越高，處理能力越強(qiáng)。微型機(jī)按字長可分為：8位，16位，32位和64位。 2）主頻 主頻是指CPU的時鐘頻率，通常以時鐘頻率來表示系統(tǒng)的運(yùn)算速度。 3）存取周期 存取周期是指完成一次讀（?。┗?qū)懀ù妫┬畔⑺钑r間。存取周期是

4、反應(yīng)內(nèi)存儲器性能的一項(xiàng)重要技術(shù)指標(biāo)，直接影響計(jì)算機(jī)的速度。,2020年8月6日,8,4）存儲容量 存儲容量指微型機(jī)新配置的內(nèi)存總字節(jié)數(shù)。它決定計(jì)算機(jī)能否運(yùn)行較大程序，并直接影響運(yùn)行速度，在系統(tǒng)中直接與CPU交換數(shù)據(jù)。5）外部設(shè)備配置 為主機(jī)配置合理的外設(shè)，也是衡量一臺機(jī)器綜合性能的重要指標(biāo)。微型計(jì)算機(jī)的最基本外設(shè)包括鍵盤、顯示器、打印機(jī)、軟盤驅(qū)動器、硬盤驅(qū)動器、鼠標(biāo)等。,2020年8月6日,9,1.1.4 計(jì)算機(jī)的應(yīng)用,（1）計(jì)算機(jī)的傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域：科學(xué)計(jì)算、信息處理、過程控制。 （2）計(jì)算機(jī)的現(xiàn)代應(yīng)用領(lǐng)域：A.計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)：CAD、CAM、CAE、CIMS、CAT、CS B.辦公自動化（OA

5、） C.娛樂休閑 計(jì)算機(jī)游戲、計(jì)算機(jī)多媒體、網(wǎng)上沖浪等。,2020年8月6日,10,1.2 計(jì)算機(jī)的數(shù)制和編碼,1.2.2 數(shù)值的基本概念 數(shù)制的概念 數(shù)制是數(shù)的表示及計(jì)算方法。 任何一種數(shù)制，都具有以下3個要點(diǎn)： 1) 數(shù)制使用的數(shù)碼。十進(jìn)制10個數(shù)碼：09；二進(jìn)制2個數(shù)碼：0、1等。 2) 進(jìn)位規(guī)則。十進(jìn)制逢十進(jìn)一；二進(jìn)制逢二進(jìn)一。 3) 每一位數(shù)位上數(shù)碼所具有的權(quán)。二進(jìn)制數(shù)碼各位的權(quán)是以2為底的冪。,2020年8月6日,11,計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教研室,由于不同的位置的權(quán)值不同，因此同一數(shù)碼在不同的位置上，其表示的值也不同。每個數(shù)位上值等于該位置上的數(shù)碼與位置權(quán)值的乘積，相鄰數(shù)位中高位權(quán)與低位權(quán)之

6、比即是該進(jìn)制的基數(shù)。每種進(jìn)制的基數(shù)即為該進(jìn)制的本身?？捎孟旅娴耐ㄊ剑ò礄?quán)展開式）表示： N= 上式中，R表示基數(shù)（或稱底），a表示某數(shù)制的數(shù)碼， 表示數(shù)位的權(quán)，m和n為正整數(shù)。只要按上式展開計(jì)算，可以將任意進(jìn)制轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制。,2020年8月6日,12,計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教研室,十進(jìn)制、二進(jìn)制、十六進(jìn)制的3 種數(shù)制對照表：,2020年8月6日,13,計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教研室,1.2.3不同計(jì)數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換,（1）二進(jìn)制、八進(jìn)制和十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制 轉(zhuǎn)換原則：按權(quán)展開，相加之和 例1.將二進(jìn)數(shù)10111轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)。 (10111)2=124+023+122+121+120=16+4+2+1=(23)10

7、例2.將八進(jìn)數(shù)136轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)。 (136)8=182+381+680=64+24+6=(94)10 例3.將十六進(jìn)數(shù)35A轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)。 (35A)16=3162+5161+10160=768+80+10=(858)10,2020年8月6日,14,計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教研室,2）十進(jìn)制轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制、八進(jìn)制或十六進(jìn)制 轉(zhuǎn)換原則：整數(shù)：除以基數(shù)（2，8，16）取其余數(shù)，倒排列； 小數(shù)：乘以基數(shù)（2，8，16）取其整數(shù)，順排列。 例.將十進(jìn)制數(shù)(45.25)10轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)。,2020年8月6日,15,計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教研室,(3)二進(jìn)制數(shù)與八進(jìn)制、十六進(jìn)制數(shù)的相互轉(zhuǎn)換 二進(jìn)制轉(zhuǎn)換為八進(jìn)制 轉(zhuǎn)換原則：三位

8、一組法，3位二進(jìn)制 1位八進(jìn)制 二進(jìn)制轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制 轉(zhuǎn)換原則：四位一組法，4位二進(jìn)制 1位十六進(jìn)制,2020年8月6日,16,計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教研室,八進(jìn)制轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制 轉(zhuǎn)換原則：一分為三法,2020年8月6日,17,計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教研室,十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制 轉(zhuǎn)換原則：一分為四法 八進(jìn)制與十六進(jìn)制之間的相互轉(zhuǎn)換 八進(jìn)制與十六進(jìn)制之間不能直接轉(zhuǎn)換，它們之間是通過二進(jìn)制間接來實(shí)現(xiàn)的。,2020年8月6日,18,計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教研室,1.3 計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)表示,1.3.1計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)單位 數(shù)據(jù)泛指一切可以被計(jì)算機(jī)接受并處理的符號，包括數(shù)值、文字、圖形、圖像、聲音、視頻等各種信息。計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)的常用單位有位、

9、字節(jié)和字。 1) 位（Bit） 位又稱比特，是計(jì)算機(jī)表示信息的數(shù)據(jù)編碼中的最小單位。1位二進(jìn)制的數(shù)碼用0或1來表示。 2) 字節(jié)（Byte） 字節(jié)是計(jì)算機(jī)存儲信息的最基本單位，因此也是信息數(shù)據(jù)的基本單位。一個字節(jié)用8位進(jìn)制數(shù)表示。通常計(jì)算機(jī)以字節(jié)為單位來計(jì)算內(nèi)存容量。,2020年8月6日,19,計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教研室,計(jì)算機(jī)中字節(jié)與容量的換算： 1B=8bit 1KB=210B=1024B 1MB=220 B=1024KB 1GB=230B=1024MB 3) 字（Word） 計(jì)算機(jī)一次存儲、傳輸或操作時的一組二進(jìn)制數(shù)稱為字。一個字由若干個字節(jié)組成，用于表示數(shù)據(jù)或信息的長度。,2020年8月6日,2

10、0,計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教研室,1.3.2 數(shù)值型數(shù)據(jù)的表示,計(jì)算機(jī)中的數(shù)的編碼是數(shù)在字節(jié)中的存放形式。以8位編碼（一個字節(jié)）為例，規(guī)定最高位為符號位（正數(shù)的最高位為0，負(fù)數(shù)的最高位為1）其余為數(shù)值位，這種符號被數(shù)值化后的數(shù)可以在計(jì)算機(jī)中表示，稱為機(jī)器數(shù)，機(jī)器數(shù)的編碼有原碼、反碼和補(bǔ)三種。正數(shù)的3 種碼與該數(shù)的二進(jìn)制數(shù)的形式一致，而負(fù)數(shù)的3種碼的最高位總是1，數(shù)值位則按原、反（0變1，1變0）、補(bǔ)（加1）的規(guī)則。 當(dāng)計(jì)算機(jī)處理減法運(yùn)算時，把減號連同其后的數(shù)一起當(dāng)作負(fù)數(shù)，使用補(bǔ)碼“做加法”。,2020年8月6日,21,計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教研室,數(shù)值數(shù)據(jù)：能進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算的數(shù)據(jù) 真值：計(jì)算機(jī)外部表示數(shù)值數(shù)據(jù)的方法 用

11、+、-號表示正、負(fù)數(shù)值 機(jī)器數(shù)：計(jì)算機(jī)內(nèi)部表示數(shù)值數(shù)據(jù)的方法 機(jī)器數(shù)的范圍 機(jī)器數(shù)的符號 小數(shù)點(diǎn)的位置,2020年8月6日,22,計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教研室,最高位為符號位，“0”為正， “ 1 ”為負(fù)。 寄存器有8、16、32、64位 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 0 1 . N=11000001B （真值） . N=-0.101100000000000B （真值）,2020年8月6日,23,計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教研室,機(jī)器數(shù)中小數(shù)點(diǎn)的位置,定點(diǎn)整數(shù)：在最低位的后面 定點(diǎn)小數(shù)：在最高位的前面 浮點(diǎn)數(shù)：位置是浮動的 N=S2J 其中： N、J、S均為二進(jìn)制數(shù)。 N=110.011=1.10011

12、2+10 =0.110011 2+11 階 符 階 碼 數(shù) 符 尾 數(shù) 0 11 0 110011,2020年8月6日,24,計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教研室,1.3.3 非數(shù)值數(shù)據(jù)的表示,計(jì)算機(jī)中，對非數(shù)值的文字和其它符號進(jìn)行處理時，要對文字和符號進(jìn)行數(shù)字化處理，即用二進(jìn)制編碼來表示文字和符號。字符編碼就是規(guī)定用怎樣的二進(jìn)制編碼來表示文字和符號。 1BCD碼（二、十進(jìn)制編碼） 人們習(xí)慣于使用十進(jìn)制數(shù)，而計(jì)算機(jī)內(nèi)部多采用二進(jìn)制數(shù)表示和處理數(shù)值數(shù)據(jù)，因此在計(jì)算機(jī)輸入和輸出數(shù)據(jù)時，就要進(jìn)行由十進(jìn)制到二進(jìn)制和從二進(jìn)制到十進(jìn)制的轉(zhuǎn)換處理，這是多數(shù)應(yīng)用環(huán)境的實(shí)際情況。,2020年8月6日,25,計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教研室,BCD

13、編碼方法很多，通常采用的是8421編碼。這種編碼較為自然、簡單。其方法是用四位二進(jìn)制數(shù)表示一位十進(jìn)制數(shù)，自左至右每一位對應(yīng)的位權(quán)分別是8，4，2，1。值得注意的是，四位二進(jìn)制數(shù)有00001111十六種狀態(tài)，這里我們只取了00001001十種狀態(tài)。而10101111六種狀態(tài)在這種編碼中沒有意義。 這種編碼的另一特點(diǎn)是書寫方便、直觀、易于識別。例如十進(jìn)制數(shù)864，其二、十進(jìn)制編碼為：,2020年8月6日,26,十進(jìn)制數(shù)與8421碼的對照表,2020年8月6日,27,計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教研室,2ASCII碼 在將用匯編語言或各種高級語言編寫的程序輸入到計(jì)算機(jī)中時，人與計(jì)算機(jī)通信所用的語言，已不再是一種純數(shù)學(xué)

14、語言了，而多為符號式語言。因此，需要對各種符號進(jìn)行編碼，以使計(jì)算機(jī)能識別、存儲、傳送和處理。 ASCII碼有7位版本和8位版本兩種。國際上通用的是7位版本。7位版本的ASCII碼有128個元素，其中通用控制字符34個，阿拉伯?dāng)?shù)字10個，大、小寫英文字母52個，各種標(biāo)點(diǎn)符號和運(yùn)算符號32個。7位版本ASCII碼只需用7個二進(jìn)制位(27=128)。,2020年8月6日,28,計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教研室,8位ASCII碼需用8位二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行編碼。當(dāng)最高位為0時，稱為基本ASCII碼（編碼與7位ASCII碼相同），當(dāng)最高位為1時，形成擴(kuò)充的ASCII碼，它表示數(shù)的范圍為128255，可表示128種字符。通常各個

15、國家都把擴(kuò)充的ASCII碼作為自己國家語言文字的代碼。,2020年8月6日,29,計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教研室,3.漢字編碼 我國用戶在使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行信息處理時，一般都要用到漢字，因此，必須解決漢字的輸入、輸出以及漢字處理等一系列問題。當(dāng)然，關(guān)鍵問題是要解決漢字編碼的問題。由于漢字是象形文字，數(shù)目很多，常用漢字就有30005000個，加上漢字的形狀和筆畫多少差異極大，因此，不可能用少數(shù)幾個確定的符號將漢字完全表示出來，或像英文那樣將漢字拼寫出來。每個漢字必須有它自己獨(dú)特的編碼。1）信息交換用漢字編碼字符集基本集 信息交換用漢字編碼字符集基本集是我國于1980年制定的國家標(biāo)準(zhǔn)GB231280，代號為國標(biāo)碼，

16、是國家規(guī)定用于漢字信息交換使用的代碼依據(jù)。,2020年8月6日,30,計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教研室,2）漢字的機(jī)內(nèi)碼 漢字的機(jī)內(nèi)碼是供計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)行存儲、加工處理、傳輸統(tǒng)一使用的代碼，又稱為漢字內(nèi)部碼或漢字內(nèi)碼。 3）漢字的輸入碼（外碼） 漢字輸入碼是為了將漢字通過鍵盤輸入計(jì)算機(jī)而設(shè)計(jì)的代碼。漢字輸入編碼方案很多，其表示形式大多用字母、數(shù)字或符號。 4）漢字的字形碼 漢字字形碼是漢字字庫中存儲的漢字字形的數(shù)字化信息，用于漢字的顯示和打印。,2020年8月6日,31,計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教研室,1.4 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成及其工作原理,1.4.1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件 硬件系統(tǒng)：是組成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的各種物理設(shè)備的總稱。,2

17、020年8月6日,32,計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教研室,硬件系統(tǒng)的基本組成： 運(yùn)算器：用于各種算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算。 控制器：起著統(tǒng)一指揮管理計(jì)算機(jī)各部件協(xié)調(diào)工作。 輸入設(shè)備：輸入和轉(zhuǎn)換。 常用的輸入設(shè)備有：鍵盤、鼠標(biāo)、掃描儀、光筆、數(shù)字化儀等。 輸出設(shè)備：輸出和轉(zhuǎn)換。 常用的輸出設(shè)備有：顯示器、打印機(jī)、繪圖儀等。 存儲器：用于存儲各種程序和數(shù)據(jù)。,2020年8月6日,33,計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教研室,1.4.2 計(jì)算機(jī)的基本工作原理,計(jì)算機(jī)是如何工作的？,CPU,2020年8月6日,34,計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教研室,軟件分類,系統(tǒng)軟件,操作系統(tǒng),語言處理程序,連接程序,診斷程序,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),應(yīng)用軟件,文字處理軟件,表格處理軟件

18、,輔助設(shè)計(jì)軟件,實(shí)時控制軟件,軟件 = 程序 + 數(shù)據(jù)+文檔,1.4.3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的軟件,2020年8月6日,35,功能：為發(fā)揮計(jì)算機(jī)效能的程序 （1）操作系統(tǒng)(Operating System) 它起著指揮、控制、協(xié)調(diào)內(nèi)存與外設(shè)的工作，是計(jì)算機(jī)所有資源的管理者 和組成織者，是輔助應(yīng)用程序的開發(fā)和執(zhí)行者，也是其它軟件運(yùn)行時所必須 的依賴基礎(chǔ)。,常用操作系統(tǒng)：,Windows 3.x/95/98,Windows NT/2000/xp,UNIX/Linux,DOS,任務(wù)：1. 管理好計(jì)算機(jī)的所有資源。 2. 擔(dān)當(dāng) 人和機(jī)器的接口。,系統(tǒng)軟件,2020年8月6日,36,計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教研室,(2) 語言處理程序和聯(lián)接程序,源程序,可執(zhí)行程序,目標(biāo)程序,編輯程序,匯編或編譯程序,聯(lián)接程序,機(jī)器語言,高級語言,匯編語言,2020年8月6日,37,計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教研室,常