计基—项目0计算机基础

1、任务1认识计算机主讲：陈如永CRYCRYCRYCRY主要内容主要内容u计算机发展、特点及应用u计算机中数制u计算机系统构成u微型计算机的配置u实训：选配计算机硬件CRYCRY计算机的产生和发展计算机的产生和发展l第一代第一代 电子管计算机电子管计算机l第二代第二代 晶体管计算机晶体管计算机l第三代第三代 中小规模集成电路计算机中小规模集成电路计算机l第四代第四代 大规模和超大规模集成电路计算机大规模和超大规模集成电路计算机n19461946年第一台计算机年第一台计算机ENIACENIAC在美国宾夕法在美国宾夕法尼亚大学问世。人们常按制造计算机尼亚大学问世。人们常按制造计算机所用所用的主要元器件

2、的主要元器件将计算机分为将计算机分为四代四代：CRYCRY 第一台电子计算机（第一台电子计算机（ENIACENIAC）5000次加法次加法/秒秒体重体重28吨吨占地占地170m218800只电子管只电子管1500个继电器个继电器功率功率150KWCRYCRYCRYCRY计算机的发展概况计算机的发展概况1 1第一代（第一代（19461946年年19581958年）：电子管阶段年）：电子管阶段 基本特征采用电子管作为计算机的逻辑元器件，每秒运算速度仅基本特征采用电子管作为计算机的逻辑元器件，每秒运算速度仅为几千次，内存容量仅数为几千次，内存容量仅数KBKB。其数据表示主要是定点数，使用机器。其数据

3、表示主要是定点数，使用机器语言或汇编语言编写程序。第一代电子计算机体积庞大，造价昂贵，语言或汇编语言编写程序。第一代电子计算机体积庞大，造价昂贵，用于军事和科学研究工作。其代表机型有用于军事和科学研究工作。其代表机型有IBM 650IBM 650（小型机）、（小型机）、IBM IBM 709709（大型机）。（大型机）。电子管CRYCRY 计算机的发展概况计算机的发展概况2 2第二代（第二代（19591959年年19641964年）：晶体管阶段年）：晶体管阶段 基本特征是采用晶体管作为计算机的逻辑元器件，由于电子技术基本特征是采用晶体管作为计算机的逻辑元器件，由于电子技术的发展，运算速度达每秒

4、几十万次，内存容量增至几十的发展，运算速度达每秒几十万次，内存容量增至几十KBKB。与此同。与此同时，计算机软件技术也有了较大发展，出现了时，计算机软件技术也有了较大发展，出现了FORTRANFORTRAN、COBOLCOBOL、ALGOLALGOL等高级语言。与第一代计算机相比，晶体管电子计算机体积等高级语言。与第一代计算机相比，晶体管电子计算机体积小、成本低、功能强、可靠性大大提高。除了科学计算外，还用于数小、成本低、功能强、可靠性大大提高。除了科学计算外，还用于数据处理和事务处理。其代表机型有据处理和事务处理。其代表机型有IBM 7094IBM 7094、CDC 7600CDC 7600

5、。 晶体管CRYCRY计算机的发展概况计算机的发展概况3 3第三代（第三代（19651965年年19701970年）：集成电路阶段年）：集成电路阶段 基本特征是采用小规模集成电路作为计算机的逻辑元器件，随着基本特征是采用小规模集成电路作为计算机的逻辑元器件，随着固体物理技术的发展，集成电路工艺己可以在几平方毫米的单晶硅集固体物理技术的发展，集成电路工艺己可以在几平方毫米的单晶硅集成电路片上集成由十几个甚至上百个电子元器件组成的逻辑电路。它成电路片上集成由十几个甚至上百个电子元器件组成的逻辑电路。它的运算速度每秒可达几十万次到几百万次，体积越来越小，价格越来的运算速度每秒可达几十万次到几百万次，

6、体积越来越小，价格越来越低，软件越来越完善，在监控程序的基础上发展形成了操作系统。越低，软件越来越完善，在监控程序的基础上发展形成了操作系统。其代表机型有其代表机型有IBM360IBM360。集成电路CRYCRY计算机的发展概况计算机的发展概况4 4第四代（第四代（19711971年年 现在）：大规模现在）：大规模/ /超大规模集成超大规模集成电路阶段电路阶段 基本特征是采用大规模集成电路和超大规模集成电路作为计算机的基本特征是采用大规模集成电路和超大规模集成电路作为计算机的逻辑元器件，逻辑元器件，2020世纪世纪7070年代以来，集成电路制作工艺取得了迅猛的发年代以来，集成电路制作工艺取得了

7、迅猛的发展，在硅半导体上可集成更多的电子元器件，半导体存储器代替了磁展，在硅半导体上可集成更多的电子元器件，半导体存储器代替了磁芯存储器，目前，计算机的速度最高可以达到每秒几百万亿次浮点运芯存储器，目前，计算机的速度最高可以达到每秒几百万亿次浮点运算。操作系统不断完善，高级程序设计语言功能更加完善，人们的生算。操作系统不断完善，高级程序设计语言功能更加完善，人们的生活与计算机应用息息相关。活与计算机应用息息相关。超大规模集成电路CRYCRY计算机的特点计算机的特点n运算速度快n运算精度高n存储空量大n逻辑判断能力n程序自动控制n可靠性高CRYCRY计算机的应用计算机的应用n科学计算（数值计算）

8、w 如：天文、地质、气象、航天等涉及的大量计算n数据处理（信息处理）w 对数据进行收集、分类、排序、存储、计算等操作n自动控制 无人驾驶飞机的控制n计算机辅助设计（CAD）和辅助教学（CAI）n人工智能（AI）方面的研究和应用w 专家系统 (Expert system）w 机器人 (Robert)n多媒体（Multimedia）技术应用CRYCRY计算机的发展方向计算机的发展方向u 未来的计算机以超大规模集成电路为基础，向l巨型化（不是体积大，而是速度高、容量大、功能强）l微型化（体积缩小、重量减轻）l网络化（分散的计算机联成网）l智能化（计算机将具有一定的“思维能力”）方向发展。CRYCRY

9、计算机系统的组成计算机系统的组成n计算机系统包括：硬件系统和软件系统。n硬件：指构成计算机的物理设备，即具有输入、存储、计算、控制和输出功能的实体部分。n软件：指系统中的程序以及开发、使用和维护程序所需的所有文档的集合。硬件系统硬件系统（设备）（设备）软件系统软件系统（程序、文档）（程序、文档）CRYCRY计算机的基本结构计算机的基本结构n计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五个基本部分组成。运算器运算器控制器控制器存储器存储器输入设备输入设备输出设备输出设备CPUCRYCRY运算器和控制器运算器和控制器n运算器又称算术逻辑单元（ALU），是计算机对数据进行加工处理的部件。 w

10、功能：对二进制数码进行加、减、乘、除等算术运算和与、或、非等基本逻辑运算，实现逻辑判断。n控制器用来控制计算机各部件协调工作。w 功能：从内存中取指令和执行指令。n运算器和控制器两部分组成CPU，又称微处理器。n表征微机运算速度的指标是微机CPU的主频。CRYCRY内存储器内存储器n简称内存或主存n按功能分：随机存储器和只读存储器。w 随机存储器（RAM）： 静态RAM，通常小容量存储器采用这种RAM，由触发器构成存储单元，每个单元存储1bit二进制信息。 动态RAM，大容量的存储器采用。以电荷形式来存储信息，具有高度集成、功耗低、速度快、价格便宜等优点。但是，存储的信息在几豪秒后会衰减甚至消

11、失，因此需要周期性的进行刷新（再生），在电路中就必须配备刷新逻辑电路。 特点：可以读出，也可以改写，断电后信息丢失。CRYCRY内存储器内存储器（续）（续）w 只读存储器（ROM）：与RAM相比，具有集成度高、成本低的优点，而且其中的信息不受断电的影响能始终保存，因此常用来存储固定的程序，如系统软件、引导程序、监控程序等。 掩模ROM，在芯片生产时就将信息写入其中，一次写入后就不能改变。 可擦写ROM，通常指EPROM，可用紫外线擦去里面的程序，然后用专门的编程器写入新的程序。 特点：只能读出，不能改写，断电后信息不丢失。CRYCRY外存储器外存储器（续）（续）n硬盘：由若干个盘片置于同一轴上

12、组成。w 磁道：格式化使系统把硬盘的磁表面划分成若干的同心圆。w 柱面：每片盘的同一垂直面上所有的磁道构成的一个磁道组。柱面从外向内越来越大。w 硬盘的读写时有柱面号、磁头号和扇区号来确定读写信息的具体位置。CRYCRY外存储器外存储器（续）（续）n光盘存储器w 只读光盘：CD-ROM,光盘上的信息由厂家制作写入，写好后就永久保留在磁盘上，用户只能读出信息。w 一次写入性光盘：WORM,允许用户写入一次数据，一旦写入就不能修改和删除，但可以多次读出使用。w 可读写光盘：E-R/W,可多次写、多次读，可对已记录的信息进行修改。CRYCRY输入输入/ /输出设备输出设备n输入设备是向计算机输入信息

13、的装置，用于向计算机输入原始数据和处理数据的程序。w 输入设备：键盘、鼠标器、扫描仪、数字化仪等。n输出设备主要用于将计算机处理过的信息保存起来，或以人们能接受的数字、文字、符号、图形和图像等形式显示或打印出来。w 输出设备：显示器、打印机、绘图仪等。CRYCRY计算机硬件系统结构图主主 机机外部设备外部设备运算器运算器控制器控制器内存储器内存储器外存储器外存储器存储器存储器输出设备输出设备硬硬 件件CPU输入设备输入设备CRYCRYCRYCRY服务程序服务程序语言处理程序语言处理程序操作系统操作系统用户程序用户程序应用软件包应用软件包工具软件工具软件系统软件系统软件应应用用软软件件 计算机软

14、件系统计算机软件系统CRYCRY 计算机的软件配置计算机的软件配置n计算机系统的软件分为系统软件和应用软件两类。n系统软件：管理、控制和维护计算机及其外设、计算机网络，提供用户与计算机界面等的软件。一般包括操作系统、语言编译程序、数据库管理系统。n应用软件 指计算机用户为某一特定应用而开发的软件。例如文字处理软件、表格处理软件、绘图软件、财务软件、过程控制软件等。CRYCRYu位（bit）：二进制位，信息的最小单位。u字节（Byte）：信息的基本单位。u存储容量：B、KB、MB、GB、TB 1KB=1024B 1MB=1024KB 1GB=1024MB 1TB=1024GB 常用术语常用术语C

15、RYCRY计算机的数制计算机的数制u数制（计数制）指用一组固定的符号和统一的规则来表示数值的方法。u编码是采用少量的基本符号，选用一定的组合原则，以表示大量复杂多样的信息的技术。u计算机只认识“0”和“1”，任何信息必须转换成二进制形式数据后才能由计算机进行处理、存储和传输。CRYCRYu二进制数的特点：l最多只有两个不同的数字符号，即 0 和 1 。l逢二进一。 ( (基数为二，逢二进一，借一为二。) )u二进制优点：l0，1两个状态易物理实现；l运算规则简单。l算术运算与逻辑运算容易沟通。 二进制数二进制数CRYCRYu进位计数制的三要素：l数位：数码在一个数中所处的位置。l基数：每个数位

16、上所能使用的数码的个数。l位权：处在某一位上的“1”所表示的数值的大小。（N进制数中，整数部分第i位的位权为Ni-1,小数部分第j位的位权为N-j 。u十进制(101.1)10110201011100110-1u二进制(101.1)212202112012-1 (5.5) 10u八进制(101.1)818208118018-1 (65.125)10u十六进制 (101.1)16116201611160116-1 (257.0625)10 二进制与其它数制二进制与其它数制CRYCRY二进制数与其它数制的对照表二进制数与其它数制的对照表二进制 十进制 八进制 十六进制0000 0 0 00000

17、0 0 00001 1 1 10001 1 1 10010 2 2 20010 2 2 20011 3 3 30011 3 3 30100 4 4 40100 4 4 40101 5 5 50101 5 5 50110 6 6 60110 6 6 60111 7 7 70111 7 7 71000 8 10 81000 8 10 81001 9 11 91001 9 11 91010 10 12 A1010 10 12 A1011 11 13 B1011 11 13 B1100 12 14 C1100 12 14 C1101 13 15 D1101 13 15 D1110 14 16 E111

18、0 14 16 E1111 15 17 F1111 15 17 F CRYCRY不同进制数之间的转换不同进制数之间的转换二进制二进制八进制八进制十进制十进制十六进制十六进制CRYCRY十进制整数转换为二进制整数十进制整数转换为二进制整数规则：规则：除二取余，直到商为零为止，倒排。除二取余，直到商为零为止，倒排。w 例：将十进制数例：将十进制数86转化为二进制转化为二进制 2 | 86 0 2 | 43 1 2 | 21 1 2 | 10 0 2 | 5 1 2 | 2 0 2 | 11 0所以所以,(86)10=(1010110)2CRYCRY规则：乘二取整，直到小数部分为零或给定的精度为止，

19、顺排。 例：将十进制数0.875转化为二进制数 0.875 2 1.75 0.75 2 1.5 0.5 2 1.0 所以(0.875)10=(0.111)2 十进制小数转换为二进制小数十进制小数转换为二进制小数CRYCRY例：例： (1999.8)10=1103+9 102+9 101+9 100+8 10-1“权”(1101.1)2=123+1 22+0 21+1 20+1 2-1 =（8+2+1+0.5+0.25）10 =（11.75）10 二进制数转换为十进制数二进制数转换为十进制数n规则规则：按按“权权”展开，求和。展开，求和。CRYCRY二进制转换为八进制二进制转换为八进制u方法三合

20、一法l整数部分：自右向左，三个一组，不够补零，每组对应一个八进制数码。l小数部分：自左向右，三个一组，不够补零，每组对应一个八进制数码。u例如：将（10100101.10111）2 转换成八进制数。 （10100101.10111）2 = (010 100 101 .101 110)2 =（ 2 4 5 . 5 6）8 CRYCRYu方法一分为三法 八进制 0 1 2 3 4 5 6 7 二进制 000 001 010 011 100 101 110 111 例如：将（207.54）8转换成二进制： 2 0 7 . 5 4 010 000 111 . 101 100 所以， （207.54）8

21、=（010000111.101100）2 =（10000111.1011）2八进制转换为二进制八进制转换为二进制CRYCRY二进制转换为十六进制二进制转换为十六进制u方法四合一法l整数部分：自右向左，四个一组，不够补零，每组对应一个十六进制数码。l小数部分：自左向右，四个一组，不够补零，每组对应一个十六进制数码。例： (11001111.01111)2 = (1100 1111 .0111 1000)2 = (C F . 78)16CRYCRY十六进制转换成二进制十六进制转换成二进制u方法一分为四法l 十六进制 0 1 2 3 4 5 6 7 l 二进制 0000 0001 0010 0011

22、 0100 0101 0110 0111l 十六进制 8 9 A B C D E Fl 二进制 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111例如（1E4.2A）16=（0001 1110 0100. 0010 1010） 2 =（111100100.0010101） 2CRYCRY 微型计算机及其常用设备微型计算机及其常用设备 1微型计算机基本结构 系统主板（又称母板）CPU硬盘驱动器DVD-ROM驱动器软盘驱动器显示器适配器内存电源CRYCRY微型计算机概述微型计算机概述 2微型计算机的主要性能指标 CPU指标 CPU字长、时钟频率。 运算速度 每秒钟所能执

23、行的指令条数。 内存容量 内存储器存储数据的能力。3微型计算机的分类按用途分类微型计算机按用途可分为台式、便携式、手持式等。 CRYCRY主机箱主机箱立式机箱立式机箱卧式机箱内部构造卧式机箱内部构造CRYCRYCRYCRY系统主板系统主板内存内存总线插槽总线插槽接口卡接口卡CPUCPU串行接口串行接口USB接口接口芯片组芯片组CRYCRYCRYCRY系统主板系统主板内存内存总线插槽总线插槽接口卡接口卡CPUCPU串行接口串行接口USB接口接口芯片组芯片组CRYCRY系统主板系统主板系统板，微机最重要部件。安装了组成计算机的主要电路，具有扩展槽和各种接插件。微机质量很大程度上取决于主板质量。通常

24、针对某种CPU设计制造。P C I槽槽内 存内 存槽槽A G P槽槽CPU接接口口打印机接打印机接口口U S B 接接口口CRYCRYCPUCPU CPU字长：内部各寄存器之间一次能够传递的数据位 n位宽 与外部设备之间一次能够传递的数据位nx位CPU 通常用CPU字长和位宽来称呼CPU。例如，Pentium CPU字长是32位，位宽是64位，称为超32位CPU。 nCPU外频：CPU总线频率 nCPU主频：CPU内核电路的实际工作频率CRYCRY 存储器存储器内部存储器访问速度快信息暂时性相对价格高外部存储器访问速度慢信息永久性相对价格低微型计算机存储器分内部存储器和外部存储器CRYCRY（

25、1）随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)RAM通常指计算机主存，使用动态随机存储器，制作成内存条形式出现。CPU对它们既可读出又可写入数据。（2）只读存储器(Read only Memory，简称ROM)CPU对它们只取不存，其信息用户无法修改。断电时信息不会丢失。ROM中一般存放计算机系统管理程序。（3）高速缓冲存储器Cache是介于CPU和内存之间的一种可高速存取信息的芯片，用于解决它们之间的速度冲突问题，内部存储器内部存储器CPUCacheRAM容量容量内存储器：和CPU一起构成微机主机，按地址访问。性能指标：存储容量和工作速度。1Byte=8bitKB

26、字节字节 1KB=1024 byteMB字节字节 1MB=1024 KBGB字节字节 1GB=1024 MB TB字节字节 1TB=1024 GB 内内存存容容量量CRYCRY外部存储器外部存储器（1）软盘用表面涂有磁性材料柔软的聚酯材料制成读写软盘时，磁头直接接触盘面。常用软盘容量为1.44MB新型磁盘具有100MB250MB容量（2）光盘衡量光盘驱动器传输数据速率的指标叫做倍速，一倍速率= 150KB/秒常用： 只读型光盘CD-ROM、 一次性可写入光盘CD-R，需要光盘刻录机完成数据的写入后继产品DVD-ROM，DVD-ROM一倍速率是1.3MB/秒CRYCRY硬盘的磁道、扇区、硬盘的磁

27、道、扇区、柱面柱面柱面扇区磁道硬盘片是由涂有磁性材料的铝合金构成读写硬盘时，磁性圆盘高速旋转产生的托力使磁头悬浮在盘面上而不接触盘面硬盘容量视具体类型而定硬盘片读写磁头硬盘硬盘CRYCRY移动存储产品移动存储产品 Flash存储设备 闪存芯片为存储介质采用USB的接口可擦写100万次以上 CRYCRY总线与接口总线与接口处理器处理器存储子存储子系统系统I/O子子系统系统总线：微处理器与各部件和外围设备共用的连接线路CRYCRY总线分类地址总线 AB :传输地址信息数据总线 DB :传输数据信息控制总线 CB :传输控制信息内部总线：连接CPU的各个组成部件（芯片内部）系统总线：连接计算机中各大部件外部总线：连接计算机和外部设备连接对象传输对象并行总线:通信速度快、实时性好串行总线:简易、方便、灵活 通信方式 CRYCRY键盘键盘n键盘是主要的输入设备。标准键盘由101个键组成，是当前我国使用最多的键盘。n键盘上的按键可以分为四类：w 数字键w 英文字母键w 各类符号键w 各种控制键CRYCRY鼠标鼠标n鼠标：是控制显示器上