ch01-計算機基礎(chǔ)1

1、第1章 計算機基礎(chǔ),英華國際學(xué)院公共計算機2009年9月,大學(xué)計算機基礎(chǔ),第1章 計算機基礎(chǔ),1.1 計算機概述1.2 信息技術(shù)概述1.3 計算機中的信息表示1.4 計算機系統(tǒng) 1.5 微型計算機硬件系統(tǒng)1.6 計算機軟件思考題,學(xué)習(xí)基本要求,學(xué)習(xí)目標: 熟練掌握計算機和信息技術(shù)的基本概念；掌握計算機中的信息表示；掌握計算機系統(tǒng)的組成；了解微型計算機硬件系統(tǒng)；掌握計算機軟件組成。學(xué)習(xí)重點: 計算機中的信息表示、計算機系統(tǒng)

2、的組成、計算機軟件學(xué)習(xí)難點: 計算機中的信息表示,1.1 計算機概述,1.1.1 計算機的產(chǎn)生與發(fā)展1.1.2 計算機的主要特點1.1.3 計算機的分類1.1.4 計算機的應(yīng)用,1.1.1 計算機的產(chǎn)生與發(fā)展,1.計算機的產(chǎn)生中國在唐末就創(chuàng)造了算盤 。歐洲早期出現(xiàn)計算尺、計算器及手搖計算機等。,手搖計算機,1.1.1 計算機的產(chǎn)生與發(fā)展,在計算機發(fā)展史上，差分機和分析機占有重要的地位，是現(xiàn)代通用數(shù)字計算機的前身。它們的研制

3、者是英國數(shù)學(xué)家查爾斯?巴貝奇 。,差分機,1.1.1 計算機的產(chǎn)生與發(fā)展,英國數(shù)學(xué)家喬治?布爾于1847 年創(chuàng)立了邏輯代數(shù)，又稱布爾代數(shù)，數(shù)十年后形成了計算機軟件的理論基礎(chǔ)。 20世紀30年代，美國科學(xué)家香農(nóng)證明布爾代數(shù)的邏輯運算可以通過繼電器電路來實現(xiàn)，為計算機的研制奠定了堅實的基礎(chǔ)。,1.1.1 計算機的產(chǎn)生與發(fā)展,英國數(shù)學(xué)家圖靈在 1936 年提出了著名的圖靈機模型，這種理想中的機器被稱為圖靈機。半個世紀以來，數(shù)學(xué)家提出的各種各

4、樣的計算模型都被證明是和圖靈機等價的。1945 年，匈牙利出生的美籍數(shù)學(xué)家馮?諾依曼提出了在數(shù)字計算機內(nèi)部的存儲器中存放程序的概念，被稱為“馮?諾依曼體系結(jié)構(gòu)”，按這一結(jié)構(gòu)建造的計算機稱為存儲程序計算機，又稱為通用計算機。,1.1.1 計算機的產(chǎn)生與發(fā)展,1946 年 2月底，人們公認的世界上第一臺電子電子數(shù)字積分計算機（ENIAC）于美國賓夕法尼亞大學(xué)研制成功。ENIAC重達30噸，占地 170 平方米，使用了 18000 多個電

5、子管，耗電 174 千瓦，每秒可以進行5000 次加法運算，它的出現(xiàn)標志著計算技術(shù)的一場革命。,,電子數(shù)字積分計算機（ENIAC）,1.1.1 計算機的產(chǎn)生與發(fā)展,2.計算機的發(fā)展 根據(jù)采用的電子器件，通常把電子計算機的發(fā)展分為以下 4 個階段。1) 第一代電子計算機(1946～1957 年) 電子管時代。其代表機型有 ENIAC、IBM650、IBM709等。2) 第二代電子計算機(1958～1964 年)

6、晶體管時代。其代表機型有 IBM7090、IBM7094、CDC7600 等。,1.1.1 計算機的產(chǎn)生與發(fā)展,3) 第三代電子計算機(1965～1970 年)集成電路時代。其代表機型有 IBM360 系列、富士通 F230 系列等。 4) 第四代電子計算機(1971 年至今)大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路時代。其特征是以大規(guī)模集成電路(LSI)和超大規(guī)模集成電路(VLSI)為計算機的主要功能部件，用半導(dǎo)體存儲器部件作為主存儲器，用大容

7、量的軟、硬磁盤作為外存儲器，并引入了光盤。,1.1.1 計算機的產(chǎn)生與發(fā)展,3. 計算機的發(fā)展趨勢1)巨型化2)微型化3)網(wǎng)絡(luò)化4)智能化5)多媒體化,1.1.1 計算機的產(chǎn)生與發(fā)展,4. 未來新型計算機1）光子計算機2）量子計算機3）分子計算機,1.1.2 計算機的主要特點,1. 運算速度快2. 運算精度高3. 通用性4. 具有記憶能力5. 自動化,1.1.3 計算機的分類,按信息處理方式可以將計算機分為數(shù)字計

8、算機、模擬計算機和混合計算機 3 種。按應(yīng)用范圍可以將計算機分為通用計算機和專用計算機。一直以來，計算機按體積、性能和功能分為巨型機、大型機、小型計算機、微型計算機和工作站5類。近些年來，計算機按體積、性能和功能等一般分為微型計算機、工作站、大型機、高性能計算機、服務(wù)器、掌上電腦、視頻游戲控制臺等。,1.1.3 計算機的分類,1）微型計算機 微型計算機是為滿足個人需要而設(shè)計的計算機，也稱個人計算機(Personal Com

9、puter，PC)，通常一次只能供一個用戶使用，一般分為臺式計算機、筆記本電腦和平板電腦三大類。2）工作站 工作站是指為專業(yè)任務(wù)而設(shè)計的性能強大的臺式計算機。3）大型機 大型機一般應(yīng)用于大型企業(yè)、商業(yè)管理或大型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中。,1.1.3 計算機的分類,4）高性能計算機高性能計算機是目前功能最強、速度最快、價格最貴的計算機，也稱為巨型機、超級計算機。一般用于解決諸如氣象、太空、能源、醫(yī)藥等尖端科學(xué)研究和戰(zhàn)略武器研

10、制中的復(fù)雜計算。,1.1.3 計算機的分類,目前，計算機運算速度最高的是IBM的走鵑，走鵑的實測運算速度達到了1.105 petaflop，即每秒鐘可進行1105萬億次浮點運算。走鵑擁有130536個計算核心，包括129600顆Cell引擎的116640個PPE和SPE核心，以及6948顆雙核AMD 皓龍?zhí)幚砥?，是全球第一臺采用Cell處理器的混合式高性能計算機。,1.1.3 計算機的分類,我國自主生產(chǎn)的“銀河-Ⅲ”型百億次巨型計算機

11、，“曙光5000A”型機和聯(lián)想公司的“深騰7000”百萬億次機都屬于高性能計算機。2008年11月落戶上海超級計算中心的曙光5000A，它的實測運算速度可達每秒180.6萬億次，采用7680顆64位AMD Barcelona處理器，30720個處理器核，100TB內(nèi)存，700TB存儲，全球排名第十。,1.1.3 計算機的分類,,曙光5000系列高性能計算機,1.1.3 計算機的分類,5）服務(wù)器 服務(wù)器是一種在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中為眾多用戶

12、提供服務(wù)的計算機。6）掌上電腦 掌上電腦是帶有小型的鍵盤或觸摸屏，專門為適用于口袋攜帶、電池供電并能握在手中而設(shè)計的。7）視頻游戲控制臺,視頻游戲控制臺PS3,1.1.4 計算機的應(yīng)用,1. 科學(xué)計算2. 數(shù)據(jù)處理3. 過程控制4. 計算機輔助系統(tǒng)5. 網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用6. 人工智能7. 其它應(yīng)用,1.2 信息技術(shù)概述,1.2.1 信息技術(shù)基礎(chǔ)1.2.2 信息技術(shù)的內(nèi)容,1.2 信息技術(shù)概述,主要的信息技術(shù)有計算機技術(shù)（

13、Computer）、通信技術(shù)(Communication)和控制技術(shù)（Control），合稱為3C，其中計算機技術(shù)是信息技術(shù)的核心。,1.2.1 信息技術(shù)基礎(chǔ),1. 信息和數(shù)據(jù)信息是繼物質(zhì)、能源之后的人類社會第三大資源。一般來說，信息是客觀事物通過物質(zhì)載體所產(chǎn)生的消息和情報等，包含一切可傳遞和可交換的內(nèi)容。數(shù)據(jù)是信息的載體，文字、聲音、圖像、圖形、視頻和動畫等可以看做是數(shù)據(jù)。信息是有意義的數(shù)據(jù)，而狹義的數(shù)據(jù)是沒有意義的。,1.2.1

14、 信息技術(shù)基礎(chǔ),2. 信息技術(shù) 聯(lián)合國教科文組織對信息技術(shù)（Information Technology，IT）的定義如下：1）應(yīng)用在信息加工和處理中的科學(xué)、技術(shù)和工程的訓(xùn)練方法和管理技巧；2）上述方面的技巧和應(yīng)用；3）計算機及其與人、機的相互作用；4）與之相應(yīng)的社會、經(jīng)濟和文化等諸多事物。 一般來說，信息采集、加工、存儲和利用過程中的每一種技術(shù)都是信息技術(shù)。,1.2.1 信息技術(shù)基礎(chǔ),3. 信息產(chǎn)業(yè)信息技術(shù)的

15、發(fā)展對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了重大影響，產(chǎn)生了有無限發(fā)展?jié)摿Φ男畔a(chǎn)業(yè)，并成為世界上最大的產(chǎn)業(yè)。信息產(chǎn)業(yè)以信息產(chǎn)生、加工和應(yīng)用為核心，它給傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)、工業(yè)和服務(wù)業(yè)注入了新的活力，加快了農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化、工業(yè)自動化和服務(wù)高效化。,1.2.2 信息技術(shù)的內(nèi)容,信息技術(shù)包含信息基礎(chǔ)技術(shù)、信息系統(tǒng)技術(shù)和信息應(yīng)用技術(shù)三個方面。1. 信息基礎(chǔ)技術(shù)信息基礎(chǔ)技術(shù)是信息技術(shù)的基礎(chǔ)，主要包括微電子技術(shù)和光電子技術(shù)。2. 信息系統(tǒng)技術(shù)信息系統(tǒng)技術(shù)是指有關(guān)信息的采

16、集、傳輸、處理、控制、存儲的設(shè)備和系統(tǒng)的技術(shù)。3. 信息應(yīng)用技術(shù)信息應(yīng)用技術(shù)是面向應(yīng)用的信息技術(shù)，是在信息管理、信息控制和信息決策過程中發(fā)展起來的具體技術(shù)。,1.3 計算機中的信息表示,1.3.1 數(shù)制及數(shù)制轉(zhuǎn)換1.3.2 數(shù)據(jù)存儲的單位1.3.3 數(shù)值在計算機中的表示1.3.4 字符在計算機中的表示,1.3.1 數(shù)制及數(shù)制轉(zhuǎn)換,在計算機內(nèi)部信息一律采用二進制表示。 1．數(shù)制進位計數(shù)制是指按指定的進位方式計數(shù)的數(shù)制，簡稱進

17、位制。1) 十進制。在十進制中有 10 個不同的數(shù)字符號：0、1、2、4、5、6、7、8、9。進位規(guī)則要求按照“逢十進一，借一當十”的計數(shù)原則進行計數(shù)。十進制數(shù)用 D 結(jié)尾或省略。,1.3.1 數(shù)制及數(shù)制轉(zhuǎn)換,例如：9234.567=9× 103+2 × 102+3 × 101+4× 100+5× 10 ?1 +6 × 10 ?2 +7 × 10 ?3式中的 10

18、稱為十進制的基數(shù)，表示進位制，每項中以 10 為底的冪稱為相應(yīng)位的權(quán)。上式稱為“按權(quán)展開式”。任意的十進制數(shù)均可用按權(quán)展開來表示。,1.3.1 數(shù)制及數(shù)制轉(zhuǎn)換,2)二進制。在二進制中只有兩個不同的數(shù)碼：0 和 1，進位規(guī)則要求按照“逢二進一，借一當二”的計數(shù)原則進行計數(shù)。二進制數(shù)用 B 結(jié)尾表示。 例如：10011.011B=1 × 24+0 × 23+0 × 22+1 × 21+1×

19、; 20+0× 2 ?1 +1× 2 ?2+1× 2 ?3,1.3.1 數(shù)制及數(shù)制轉(zhuǎn)換,3)八進制。在八進制中有 0、1、2、3、4、5、6、7 共 8 個不同數(shù)碼，采用“逢八進一，借一當八”的計數(shù)原則進行計數(shù)。八進制數(shù)用 O 結(jié)尾表示。 例如：372.51O=3 × 82+7× 81+2 × 80+5× 8 ?1 +1 × 8 ?2,1.3.1 數(shù)制

20、及數(shù)制轉(zhuǎn)換,4)十六進制。在十六進制中有 0、1、2、…、9、A、B、C、D、E、F 共 16 個不同的數(shù)碼，在這里用 A、B、C、D、E、F 表示相應(yīng)的數(shù)字 10、11、12、13、14、15。采用“逢十六進一，借一當十六”的計數(shù)原則進行計數(shù)。十六進制數(shù)用 H 結(jié)尾表示。 例如： A2E9.B8H=10 × 163+2 × 162+14× 161+9× 160+11× 16 ?1

21、+8 × 16 ?2,1.3.1 數(shù)制及數(shù)制轉(zhuǎn)換,2．不同進制數(shù)之間的相互轉(zhuǎn)換1)將非十進制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)。非十進制數(shù)(R 進制)的基數(shù)是 R，轉(zhuǎn)換成十進制采用“按權(quán)展開法”。 N=an-1×rn-1+an-2×rn-2+…+a1×r1+a0×r0+a-1×r-1+…+a-m×r-m = 10011.011B=1 × 24+0 × 23+

22、0 × 22+1 × 21+1× 20+0× 2 ?1 +1× 2 ?2+1× 2 ?3,,,1.3.1 數(shù)制及數(shù)制轉(zhuǎn)換,2) 將十進制數(shù)轉(zhuǎn)換為非十進制數(shù)(R 進制數(shù))。十進制數(shù)轉(zhuǎn)換成非十進制數(shù)時，整數(shù)與小數(shù)的轉(zhuǎn)換方法不同，通常把十進制數(shù)分為整數(shù)與小數(shù)兩部分分別轉(zhuǎn)換，然后再組合到一起。整數(shù)部分：除基取余逆寫法，即用十進制整數(shù)連續(xù)除以基數(shù) R，其余數(shù)即為非十進制數(shù)各位上的系數(shù)

23、，直到商為零時為止，再將所得到的余數(shù)逆序排列。,1.3.1 數(shù)制及數(shù)制轉(zhuǎn)換,小數(shù)部分：乘基取整順記法，即將十進制小數(shù)連續(xù)地乘以基數(shù)，其整數(shù)部分即為非十進制數(shù)各位上的系數(shù)，直至乘積的小數(shù)部分為零或達到所要求的精度值為止，再將每次乘以基數(shù)后所得的整數(shù)依次排列。最初得到的為最高有效數(shù)字，最后得到的為最低有效數(shù)字。當一個十進制數(shù)既有整數(shù)又有小數(shù)時，整數(shù)、小數(shù)分別按前述方法分別轉(zhuǎn)換，小數(shù)點位置不變。,1.3.1 數(shù)制及數(shù)制轉(zhuǎn)換,例如：191.1

24、25=10111111.001B，轉(zhuǎn)換過程如圖所示。,1.3.1 數(shù)制及數(shù)制轉(zhuǎn)換,3)二進制數(shù)、八進制數(shù)、十六進制數(shù)之間的相互轉(zhuǎn)換。 （1）二進制數(shù)轉(zhuǎn)換為八進制數(shù)或十六進制數(shù)二進制數(shù)轉(zhuǎn)換為八進制數(shù)：以小數(shù)點為界，分別向左和向右三位為一組，不足三位以 0 補，然后將每三位一組的二進制數(shù)分別轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的八進制數(shù)即可。二進制數(shù)轉(zhuǎn)換為十六進制數(shù)：以小數(shù)點為界，分別向左、向右四位為一組，不足四位以 0補，然后將每四位一組的二進制數(shù)分別轉(zhuǎn)換

25、為對應(yīng)的十六進制數(shù)即可。例如：11010011.011B=011,010,011.011B=323.3O =1101,0011.0110B=D3.6H,1.3.1 數(shù)制及數(shù)制轉(zhuǎn)換,（2）八進制數(shù)或十六進制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)八進制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)：將每位八進制數(shù)用相應(yīng)的三位二進制數(shù)表示。十六進制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)：將每位十六進制數(shù)用相應(yīng)的四位二進制數(shù)表示。例如：372.51O =111 110 10

26、.101 001BE9.BH=1110 1001.1011B,1.3.2 數(shù)據(jù)存儲的單位,1.3.2 數(shù)據(jù)存儲的單位,1. 位位（bit），也譯為比特，是計算機存儲的最小單位，是二進制數(shù)據(jù)中的一個位，一位表示二進制信息的0或1，例如11010011共有8位。2. 字節(jié)字節(jié)（Byte），簡記為B，1B=8bit。字節(jié)是計算機數(shù)據(jù)處理的基本單位，例如01010011是一個字節(jié)。通常一個字節(jié)可以存放一個ASCII碼，兩個字節(jié)可以存放一

27、個漢字國標碼。3. 字字（Word）至少有一個以上的字節(jié)組成，是計算機進行數(shù)據(jù)處理時一次存取、加工和傳送的數(shù)據(jù)長度。字長體現(xiàn)了計算機一次所能處理信息的實際位數(shù)，字長越長，性能越好。最流行的個人計算機的字長一般為32位和64位。,1.3.2 數(shù)據(jù)存儲的單位,4. 存儲容量的度量單位計算機存儲容量的大小是以字節(jié)來度量的，經(jīng)常使用的度量單位有KB、MB、GB，另外還有TB、PB、EB。其中：1千字節(jié)（1KB）=210=1024B1兆

28、字節(jié)（1MB）=220=1024KB1吉字節(jié)（1GB）=230=1024MB1太字節(jié)（1TB）=240=1024GB1PB=250=1024TB1EB=260=1024PB,1.3.3 數(shù)值在計算機中的表示,一個帶符號的二進制數(shù)由兩部分組成，即數(shù)的符號部分和數(shù)的數(shù)值部分。符號通常用“+”和“-”來表示正和負。習(xí)慣上，在計算機中用“0”表示“+”，用“1”表示“-”，例如帶符號的數(shù)+1010111，可以表示為 0(符號位)101

29、0111。這種把符號數(shù)值化了的數(shù)據(jù)表示形式稱為機器數(shù)；把原來帶有“+”、“-”的數(shù)據(jù)表示形式稱為真值。,1.3.3 數(shù)值在計算機中的表示,在數(shù)字系統(tǒng)中，表示機器數(shù)的常用方法有 3 種：原碼、反碼和補碼。 1. 原碼原碼表示法是：正數(shù)的符號位用0表示，負數(shù)的符號位用1表示，數(shù)值部分用二進制形式表示。數(shù)X的原碼記作[X]原。 例 如，若機器字長為8位，則二進制數(shù)+1010111和-1010111的原碼如下： [+101011

30、1]原=01010111 [-1010111]原=11010111,1.3.3 數(shù)值在計算機中的表示,2. 反碼反碼表示法是：符號部分同原碼，數(shù)值部分與它的符號位有關(guān)，對于正數(shù)，反碼的數(shù)值與原碼相同。對于負數(shù)，反碼的數(shù)值是將原碼數(shù)值按位取反，即0變1，1變0。數(shù)X的反碼記作[X]反。例如若機器字長為8位，則二進制數(shù)+1010111和-1010111的反碼如下：[+1010111]反=01010111

31、 [-1010111]反=10101000,1.3.3 數(shù)值在計算機中的表示,3. 補碼補碼表示法是：符號部分同原碼，數(shù)值部分與它的符號位有關(guān)。對于正數(shù)，補碼的數(shù)值與原碼相同；對于負數(shù)，補碼的數(shù)值是將原碼數(shù)值按位取反，再在最末位加 1。例如若機器字長為8位，則二進制數(shù)+1010111和-1010111的補碼如下：[+1010111]補=01010111 [-1010111]補=10101001,1.3.3 數(shù)值在計算機

32、中的表示,4. 數(shù)的定點表示和浮點表示1）定點表示法定點表示法是計算機中數(shù)的小數(shù)位的位置是固定不變的，因此小數(shù)點不需要用專門的記號表示。常用的方法主要有定點小數(shù)和定點整數(shù)兩種表示格式。2）浮點表示法如果要處理的數(shù)據(jù)中既有整數(shù)部分，又有小數(shù)部分，就使用浮點表示法，即小數(shù)點位置不固定，是可以浮動的。浮點數(shù)由階碼和尾數(shù)兩部分組成，階碼部分包含階符和階碼，尾數(shù)部分包括尾符和尾數(shù)。,1.3.4 字符在計算機中的表示,1．西文字符編碼數(shù)字

33、、字母、通用符號和控制符號統(tǒng)稱為字符。用來表示字符的二進制編碼稱為字符編碼。計算機中使用最多、最普遍的是美國標準信息交換碼 (American Standard Code for Information Interchange，ASCII)，是被國際標準化組織指定為國際標準的字符編碼 。,1.3.4 字符在計算機中的表示,1.3.4 字符在計算機中的表示,2．中文字符的編碼漢字是象形文字，因此不能直接將漢字對應(yīng)到 ASCII 編碼的

34、字符集中，需要分別對輸入、存儲和輸出進行編碼。漢字顯示原理如圖所示。,1.3.4 字符在計算機中的表示,1) 漢字輸入碼漢字輸入碼是指利用鍵盤輸入漢字時的編碼，也稱為機外碼。常見的漢字輸入碼有數(shù)字編碼、拼音碼和字型碼。 2) 國標碼、區(qū)位碼和機內(nèi)碼漢字編碼有多種，GB2312-80是應(yīng)用廣泛、歷史悠久的一種。GB2312-80是指我國于1981年公布的“中華人民共和國國家標準信息交換漢字編碼”，簡稱國標碼。國標碼規(guī)定一個漢字用兩個

35、字節(jié)表示，它共包括漢字6763 個，其中一級漢字 3755 個，二級漢字 3008個，還有符號 682 個。在國標碼中，一級漢字按漢語拼音字母順序排列，同音漢字按筆畫順序排列；二級漢字按部首順序排列。,1.3.4 字符在計算機中的表示,這些漢字與符號分為 94 行、94 列。每個漢字可以用其所在的行號和列號表示，行號叫做區(qū)號，列號叫做位號。這樣得到的漢字編碼叫做區(qū)位碼。內(nèi)部碼也稱為機內(nèi)碼，是漢字在計算機內(nèi)的基本表示形式，是計算機對漢字

36、進行存儲和處理的編碼。,1.3.4 字符在計算機中的表示,漢字區(qū)位碼、國標碼和機內(nèi)碼三者的關(guān)系為： 區(qū)位碼（十進制）的兩個字節(jié)分別轉(zhuǎn)換為十六進制后加20H得到對應(yīng)的國標碼；機內(nèi)碼是國標碼兩個字節(jié)的最高位都設(shè)置為1，即國標碼的兩個字節(jié)分別加80H得到對應(yīng)的機內(nèi)碼；區(qū)位碼（十進制）的兩個字節(jié)分別轉(zhuǎn)換為十六進制后加A0H得到對應(yīng)的機內(nèi)碼。,1.3.4 字符在計算機中的表示,3）其它漢字編碼我國的信息標準化委員會后來推出的GBK為GB2

37、312的擴充編碼方案，常用的繁體字和大量生僻字被加到了原編碼標準中，使?jié)h字個數(shù)增加到20902個，如姓名中的生僻漢字喆（zhé）、瞾（zhào）、燚（yì）等。在GBK之后，又頒布了GB18030，收錄漢字27484個。BIG5為我國香港、澳門和臺灣等地區(qū)的漢字編碼標準，主要收錄繁體漢字。Unicode是一種多種語言的統(tǒng)一編碼體系，被稱為統(tǒng)一碼或萬國碼。Unicode采用的是16位編碼體系，因此它允許表

38、示65536個字符，可以表示世界上所有國家的主要文字。,1.3.4 字符在計算機中的表示,4）漢字地址碼每個漢字字形碼在漢字字庫中的相對位移地址稱為漢字地址碼。5）漢字字形碼漢字字形碼又稱漢字字模，是用于顯示和打印漢字字形信息的編碼。漢字字形碼通常有點陣和矢量兩種表示方式。存放在外存儲器中的同一字體的所有字模組成一個字體文件，稱為字庫，例如宋體、黑體、楷體字庫等。,1.3.4 字符在計算機中的表示,點陣和矢量方式區(qū)別：前者編碼、

39、存儲方式簡單、無需轉(zhuǎn)換直接輸出；但字形放大后產(chǎn)生的效果差，而且同一種字體不同的點陣需要不同的字庫。矢量方式特點正好與前者相反。常用點陣有 16×16、24×24、32×32 或更高。一個 16×16 點陣字形就是用 16 行 16 列的 256 個點表示漢字的字形，要占用 32（16×16÷8）個字節(jié)。,1.4 計算機系統(tǒng),1.4.1 計算機的基本原理1.4.2 計算機系統(tǒng)

40、的組成1.4.3 計算機硬件系統(tǒng)1.4.4 計算機的性能指標,1.4.1 計算機的基本原理,1. 馮?諾依曼原理計算機應(yīng)包括運算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五大部件；計算機應(yīng)采用二進制表示指令和數(shù)據(jù)；存儲程序，即把程序存入內(nèi)存，計算機不再需要操作人員干預(yù)就能自動地執(zhí)行程序。,1.4.1 計算機的基本原理,2. 計算機的指令系統(tǒng)1）指令指令是指揮計算機執(zhí)行某種操作的命令，每一條指令可完成一個獨立的算術(shù)運算或邏輯運算

41、操作。 指令格式通常由操作碼和地址碼兩部分組成，其中操作碼指明了指令的操作性質(zhì)及功能，地址碼則給出了操作數(shù)或操作數(shù)的地址 。,1.4.1 計算機的基本原理,2）指令系統(tǒng)計算機中所有機器指令的集合，稱為該計算機的指令系統(tǒng)。指令系統(tǒng)分為復(fù)雜指令系統(tǒng)計算機（CISC）和精簡指令系統(tǒng)計算機（RISC）兩大類。3）指令執(zhí)行過程通常，一條指令的執(zhí)行分為取指令階段、分析及取數(shù)階段和執(zhí)行階段3個過程。,1.4.1 計算機的基本原理,指令執(zhí)行過

42、程,1.4.2 計算機系統(tǒng)的組成,1.4.3 計算機硬件系統(tǒng),1.4.4 計算機的性能指標,1. 字長2. 主頻3. 存取周期4. 運算速度5. 內(nèi)存容量,1.5 微型計算機硬件系統(tǒng),1.5.1 主板1.5.2 中央處理器1.5.3 存儲器1.5.4 輸入設(shè)備1.5.5 輸出設(shè)備,1.5.1 主板,主板是連接其他計算機配件的電路系統(tǒng)，包括 CPU、顯卡、內(nèi)外存儲器、網(wǎng)卡、聲卡等，各種硬件都是通過主板連接來工作的。如圖所示

43、。1. 線路板印刷線路板（PCB）是由幾層樹脂材料粘合在一起的，內(nèi)部采用銅箔走線。 線路板主要分為AT板型和ATX板型。,1.5.1 主板,1.5.1 主板,2. 芯片組芯片組(Chipset)是主板的核心組成部分，按照在主板上的排列位置的不同，通常分為北橋芯片和南橋芯片 。3.CPU插座CPU插座就是主板上安裝處理器的地方。主流的CPU插座主要有Socket370、Socket 478、Socket 423和Socket

44、A幾種。,1.5.1 主板,4. 內(nèi)存插槽內(nèi)存插槽是主板上用來安裝內(nèi)存的地方。目前常見的內(nèi)存插槽為SDRAM和DDR內(nèi)存插槽。5. PCI插槽 PCI(Peripheral Component Interconnect)總線插槽是由英特爾公司推出的一種局部總線。它定義了32位數(shù)據(jù)總線，且可擴展為64位。,1.5.1 主板,6. AGP插槽 AGP圖形加速端口(Accelerated Graphics Port)是專供3D顯卡使用

45、的接口。 7. ATA接口 ATA接口是用來連接硬盤和光驅(qū)等設(shè)備而設(shè)的。常用的IDE接口有ATA33/66/100/133，ATA33又稱Ultra DMA/33，是由英特爾公司制定的。,1.5.1 主板,SATA接口：現(xiàn)在很多新型主板如I865系列等都提供了一種Serial ATA即串行ATA插槽，它是一種完全不同于并行ATA的新型硬盤接口類型，它用來支持SATA接口的硬盤，其傳輸率可達每秒150MB。如圖所示。,1.5.1 主板

46、,8. 軟驅(qū)接口 軟驅(qū)接口（FDC）共有34根針腳，是用來連接軟盤驅(qū)動器的，目前很少使用。9. 電源插座電源插座主要有AT電源插座和ATX電源插座兩種。 10.BIOS及電池 基本輸入輸出系統(tǒng)（BIOS）是一塊裝入了啟動和自檢程序的EPROM或EEPROM集成塊。,1.5.1 主板,11. 機箱前置面板接頭機箱前置面板接頭是主板用來連接機箱上的電源開關(guān)、系統(tǒng)復(fù)位、硬盤電源指示燈等排線的地方，如圖所示。,1.5.1 主板,12

47、. 外部接口 ATX主板的外部接口都是統(tǒng)一集成在主板后半部的。如圖所示:,1.5.1 主板,13. AC’97聲卡芯片AC’97是由英特爾、雅馬哈等多家廠商聯(lián)合研發(fā)并制定的一個音頻電路系統(tǒng)標準。主板上集成的AC’97聲卡芯片主要可分為軟聲卡和硬聲卡芯片兩種。 14. 網(wǎng)卡芯片 現(xiàn)在很多主板都集成了網(wǎng)卡。,1.5.2 中央處理器,中央處理器（CPU）是一塊超大規(guī)模集成電路芯片，內(nèi)部有幾千萬個到幾億個晶體管元件組成的十分復(fù)雜的電路，

48、其中包括運算器、寄存器、控制器和總線(包括數(shù)據(jù)總線、控制總線、地址總線)等。它通過指令來進行運算和控制系統(tǒng)，是整個系統(tǒng)的核心元件。CPU 質(zhì)量的高低直接決定了一個計算機系統(tǒng)的檔次。,1.5.2 中央處理器,CPU 從最初發(fā)展至今，按照其處理信息的字長，可以分為4位、8位、16位、32位和 64位幾種。早期的CPU通?？梢院唵畏Q呼其型號，如8086/8088、286、386、486、奔騰（Pentium）、奔騰2（PII）、奔騰3（P

49、III）、奔騰4等。其中8086/8088為8位機，286為16位機，386、486為32位機，奔騰系列為32位機或64位機。目前較新的CPU主要有英特爾公司的Pentium E、酷睿（Core）、安騰（Itanium）系列和AMD 的K5、K6、速龍（Athlon）、皓龍（Opteron）系列等。,1.5.2 中央處理器,2001年3月，中科院計算技術(shù)研究所研制成功高性能通用CPU芯片，被命名為“龍芯”。龍芯1號（Godson-1）

50、于2002年研發(fā)完成，是一顆32位的處理器，主頻是266 MHz。龍芯2號（Godson-2）于2003年正式完成并發(fā)布, 如圖（f）所示。龍芯2號是64位處理器，主頻為300MHz至500MHz，龍芯2號系列有2、2A、2B、2C、2E、2F等型號，目前龍芯2號處理器已用于黃羊河公司的Linux臺式電腦。,,,1.5.3 存儲器,存儲器分為內(nèi)存儲器和外存儲器兩種。內(nèi)存儲器中存放當前正在使用的數(shù)據(jù)和程序，而暫時不用的數(shù)據(jù)和程序以文件的

51、形式存放在外存儲器中。 1．內(nèi)存儲器內(nèi)存儲器通常稱之為內(nèi)存。內(nèi)存儲器是由半導(dǎo)體存儲器組成的，存取速度比較快。內(nèi)存儲器按其工作方式的不同，可以分為只讀存儲器(ROM) 和隨機存取存儲器(RAM)。只讀存儲器是只能從中讀取信息而無法寫入或改變信息的內(nèi)存，即使在突然斷電的情況下其中的信息也不會消失，其中的信息是計算機廠商預(yù)先寫入的。,1.5.3 存儲器,隨機存儲器的內(nèi)容既可以讀取又可以改變。在計算機工作時所需要的系統(tǒng)程序、應(yīng)用程序和其他

52、數(shù)據(jù)都會臨時存放在這里，但如果斷電，其中的信息也會消失。通常所說的內(nèi)存條一般指的是隨機存儲器，如圖所示。,1.5.3 存儲器,2．外存儲器由于微機內(nèi)存容量有限，而且斷電后信息會消失，數(shù)據(jù)可以永久地保存。因此主要靠外存存放用戶的程序和數(shù)據(jù)。外存儲器具有容量大、價格低的優(yōu)點，但速度較慢。一般來說，外存儲器既是輸入設(shè)備又是輸出設(shè)備。外存儲器的種類很多，當前微機普遍使用的外存儲器主要有磁帶存儲器、磁盤存儲器(軟/硬磁盤存儲器)、光盤存儲器

53、和移動存儲器（優(yōu)盤/移動硬盤）。,,硬盤存儲器,,光盤驅(qū)動器,,移動硬盤,1.5.4 輸入設(shè)備,1. 鍵盤鍵盤是輸入設(shè)備，可分為早期 101/102 鍵鍵盤和目前普遍使用的 Windows 鍵盤兩類。另外，還有普通鍵盤和人體工程學(xué)鍵盤之分。2. 鼠標鼠標 (mouse)是一種指點式設(shè)備。其作用可替代光標移動鍵進行光標定位操作和Enter 鍵操作；在各種軟件支持下，通過鼠標上的按鈕完成某種特定的功能。鼠標可分為機械式和光電式兩類。

54、鼠標按接口不同，可分為串行口鼠標和 PS/2 型鼠標器兩種。鼠標器按其按鍵的多少，分為兩鍵鼠標和三鍵鼠標兩類。,1.5.4 輸入設(shè)備,3. 掃描儀掃描儀(scanner)是一種圖形、圖像的專用輸入設(shè)備。利用它可以迅速地將圖形、圖像、照片、文本從外部環(huán)境輸入到計算機中。目前使用最普遍的是由線性CCD(電荷耦合器件)陣列組成電子式掃描儀。 4. 話筒話筒是計算機用來輸入聲音的設(shè)備 。,1.5.4 輸入設(shè)備,5. 數(shù)碼照相機數(shù)碼照相

55、機也是計算機的一種輸入設(shè)備，它可把照片直接輸入計算機，計算機又可對輸入的照片進行處理。6. 其它輸入設(shè)備除了以上所介紹的幾種輸入設(shè)備除外，還有手寫筆、游戲桿、觸摸屏、數(shù)字化儀、條形碼閱讀器及數(shù)碼攝像機等。,,,1.5.5 輸出設(shè)備,1. 顯示器顯示器是計算機最重要的輸出設(shè)備，可以顯示文字、圖形和圖像。顯示器最早有單顯和彩顯的區(qū)分，單顯已被淘汰。彩色顯示器目前主要是 CRT 和 LCD 兩種，LCD 顯示器又叫液晶顯示器。目前流行

56、的是 19英寸和22英寸的液晶顯示器。,,,1.5.5 輸出設(shè)備,2. 打印機打印機也是計算機的常用輸出設(shè)備，它不但可以輸出文字，還可以輸出圖形和圖像。打印機的類型很多，按接口分有并口的打印機、USB 接口的打印機；按打印機所使用的技術(shù)分針式打印機、噴墨打印機、激光打印機3 種。,,激光打印機,1.5.5 輸出設(shè)備,3. 聲卡聲卡是多媒體計算機的重要組件之一，各種游戲、視頻播放、CD 音樂效果都是通過聲卡來實現(xiàn)的。 4. 音箱

57、音箱是計算機的聲音輸出設(shè)備，是將音頻信號還原成聲音信號的一種裝置。 5. 網(wǎng)卡網(wǎng)卡和下面的調(diào)制解調(diào)器都不是單純的輸出設(shè)備，理論上既屬于輸入設(shè)備又屬于輸出設(shè)備。 6. 調(diào)制解調(diào)器和ADSL調(diào)制解調(diào)器的主要功能是數(shù)字信號和模擬信號的互相轉(zhuǎn)換，是計算機通過電話線上網(wǎng)的一種設(shè)備。 除了上面所介紹的幾種外，還有繪圖儀等輸出設(shè)備。,1.6 計算機軟件,1.6.1 系統(tǒng)軟件1.6.2 應(yīng)用軟件,1.6 計算機軟件,計算機軟件是指與計算機

58、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)的文檔和數(shù)據(jù)。計算機軟件分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩大類。,1.6.1 系統(tǒng)軟件,系統(tǒng)軟件是為了使計算機正常、高效地工作所配備的各種管理、監(jiān)控和維護系統(tǒng)的程序。系統(tǒng)軟件主要包括：1. 操作系統(tǒng) 2. 語言處理程序3. 系統(tǒng)服務(wù)程序4. 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng),1.6.1 系統(tǒng)軟件,1. 操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)是最底層的系統(tǒng)軟件，是每臺計算機必配的系統(tǒng)軟件。操作系統(tǒng)為用戶提供一個使用計算機的工作環(huán)境

59、，起到用戶和計算機之間的接口作用。常見的操作系統(tǒng)有DOS、Windows、UNIX、Linux和Mac OS等。,1.6.1 系統(tǒng)軟件,2. 語言處理程序計算機硬件能直接識別的是二進制形式的指令，一般直觀地把計算機的指令稱為計算機語言。1) 機器語言2）匯編語言3）高級語言常用的高級語言有Fortran，BASIC，C，C++，C#，Java，Python等。 問題：編譯程序和解釋程序的區(qū)別 ？,1.6.1 系統(tǒng)軟件,3

60、. 系統(tǒng)服務(wù)程序系統(tǒng)服務(wù)程序主要用于計算機的調(diào)試、故障檢查或診斷等，是人們在解決計算機問題時使用的一種輔助軟件。4. 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是一類重要的系統(tǒng)軟件，它的作用是對計算機的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一的、科學(xué)的管理，一般采用數(shù)據(jù)庫的方式。常見的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)有Oralce，SQL Server，MySQL， DB2，Sybase，Informix，Access，Visual Foxpro等。,1.6.2 應(yīng)用軟件,應(yīng)用軟件是為了解

61、決某一應(yīng)用領(lǐng)域的實際問題而開發(fā)的軟件，如工資管理系統(tǒng)、財務(wù)管理軟件、圖書管理系統(tǒng)、人力資源管理系統(tǒng)等。 常用的應(yīng)用軟件有：1. 字處理軟件2. 輔助教學(xué)軟件3. 圖形圖像處理軟件4. 常用工具軟件5. 游戲軟件6. 網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件,思考題,1. 電子計算機的發(fā)展分為哪個階段？2. 計算機的特點主要有哪些？3. 計算機按體積、性能與功能如何進行分類？4. 計算機應(yīng)用領(lǐng)域有哪些？5. 信息技術(shù)中的3C表示哪三種技術(shù)？信息

62、技術(shù)包含哪些內(nèi)容？6. 數(shù)值和字符在計算機中是如何表示的？7. ASCII、GB2312-80、GBK、BIG5和Unicode編碼有什么區(qū)別？,思考題,8. 計算機是如何工作的？9. 計算機系統(tǒng)是如何組成的？10. 計算機的主要性能指標有哪些？11. 微型計算機的硬件系統(tǒng)有哪幾部分組成？12. ROM和RAM有什么區(qū)別？13. 至少列出輸入設(shè)備和輸出設(shè)備各五種，并簡述之。14. 計算機軟件分哪幾類，請舉例說明。15.