付长青主编 大学计算机基础 课件

1、2021-12-81大学计算机基础大学计算机基础主讲：郑煜人生格言：有志者事竟成人生格言：有志者事竟成2021-12-82第第1章章 计算机基础知识计算机基础知识1.1 计算机概述计算机概述1.2 计算机中信息表示计算机中信息表示1.3 计算机系统的组成计算机系统的组成1.4 计算机病毒计算机病毒2021-12-8大学计算机基础大学计算机基础31.1 计算机概述计算机概述电子计算机电子计算机: 是一种能够根据程序指令的要求是一种能够根据程序指令的要求,高速、准确、自动地进行数值运算和逻辑运算高速、准确、自动地进行数值运算和逻辑运算, 以完成对各种数字化信息的处理以完成对各种数字化信息的处理,

2、并具有存储并具有存储记忆功能的电子设备。记忆功能的电子设备。1.1.1计算机的产生与发展计算机的产生与发展1.计算工具的发展计算工具的发展 远古时用手指远古时用手指, 垒石垒石, 刻痕刻痕, 结绳法计结绳法计数数, 运算运算; 春秋战国时发明筹算法春秋战国时发明筹算法; 唐宋唐宋时发明算盘时发明算盘.17世纪世纪, 西方国家发明了计西方国家发明了计算尺算尺, 机械计算器机械计算器.2021-12-8大学计算机基础大学计算机基础41812 年年设计设计差分机差分机查尔斯查尔斯. .巴贝奇巴贝奇1834年设计年设计分析机分析机 许多轮子组成能保存数据的存储许多轮子组成能保存数据的存储库运算装置能对

3、操作顺序进库运算装置能对操作顺序进行控制行控制, 并选择所需处理的数据并选择所需处理的数据以及输出结果的机械装置以及输出结果的机械装置.近代计算机近代计算机2021-12-8大学计算机基础大学计算机基础51946年年2月美国宾州大学研制成功月美国宾州大学研制成功 ENIAC电子计算机时代到来电子计算机时代到来 :重达30吨, 占地170m2:工耗150千瓦:使用18000余个电子管:保存80个字节电子数字积分计算机电子数字积分计算机 ENIAC ( Electronic Numerical Integrator And Calculator )2021-12-8大学计算机基础大学计算机基础6英

4、国科学家英国科学家: : 现代计算机体系结构奠基人现代计算机体系结构奠基人冯冯诺依曼机诺依曼机:“存储程序存储程序” 的概的概念念.六十多年来六十多年来, 计算机系统基计算机系统基本结构没变本结构没变.美籍匈牙利数学家美籍匈牙利数学家冯冯. .诺依曼诺依曼2.现代计算机现代计算机u 建立图灵机建立图灵机(Turing machine)模型模型, 奠定可计算理论的基础奠定可计算理论的基础;u 提出图灵测试提出图灵测试, 阐述了机器智阐述了机器智能的概念能的概念 .2021-12-8大学计算机基础大学计算机基础7计算机发展史计算机发展史2021-12-8大学计算机基础大学计算机基础8 第一代第一代

5、 时间时间: 从从1946 1957年底年底; 物理器件物理器件: 采用电子管采用电子管; 内存内存: 水银延迟线水银延迟线, 仅几个仅几个KB; 外存储设备外存储设备: 纸带、卡片等纸带、卡片等; 语言语言: 使用机器语言和汇编语言使用机器语言和汇编语言; 运算速度运算速度: 仅每秒几千次仅每秒几千次; 应用应用: 仅限于军事和科研工作中的仅限于军事和科研工作中的 科学计算科学计算.2021-12-8大学计算机基础大学计算机基础9 第二代第二代 时间时间: 从从1958 1964年年; 器件器件: 半导体晶体管半导体晶体管; 内存内存: 磁芯存储器磁芯存储器, 容量达到几十容量达到几十KB;

6、 外存储设备外存储设备: 磁带、磁盘等磁带、磁盘等; 语言语言: 出现了出现了Fortran, Algol等高级语言等高级语言; 运算速度运算速度: 每秒几十万次每秒几十万次; 应用应用: 除科学计算除科学计算, 已用于数据处理和事已用于数据处理和事务处理等方面务处理等方面.2021-12-8大学计算机基础大学计算机基础10 第三代第三代 时间时间: 从从1964 1970年年; 器件器件: 半导体集成电路半导体集成电路; 内存内存: 磁芯存储器磁芯存储器, 容量达到几千容量达到几千KB; 外存储设备外存储设备: 磁带、磁盘等磁带、磁盘等; 语言语言: 操作系统操作系统, 会话式语言会话式语言

7、(BASIC) 和数据库管理系统和数据库管理系统; 运算速度运算速度: 每秒几百万次每秒几百万次; 应用应用: 开始应用于各个领域开始应用于各个领域.2021-12-8大学计算机基础大学计算机基础11第四代第四代 时间时间: 从从1971年年 至今至今; 器件器件: (超超)大规模集成电路大规模集成电路; 内存内存: 半导体存储器半导体存储器, 容量已达容量已达GB级级; 外存储设备外存储设备: 磁盘、磁带、光盘等磁盘、磁带、光盘等; 语言语言: 结构化结构化(Pascal), 面向对象面向对象(C+), 可视化可视化(Visual Basic)等多种高级语言等多种高级语言, 及微机操作系统及

8、微机操作系统, GUI界面操作系统和界面操作系统和 网络操作系统等网络操作系统等; 运算速度运算速度: 已达每秒百万亿次已达每秒百万亿次; 应用应用: 广泛深入地应用于各个领域广泛深入地应用于各个领域.2021-12-8大学计算机基础大学计算机基础12 生物计算机生物计算机( DNA分子计算机分子计算机 ) 生物计算机在生物计算机在 20 世纪世纪 80 年代中期开始研年代中期开始研制制, 其最大的特点是采用生物芯片其最大的特点是采用生物芯片.未来计算机的发展趋势未来计算机的发展趋势: 巨型化、微型化、网络化和智能化、多巨型化、微型化、网络化和智能化、多媒体技术媒体技术。 新一代计算机新一代计

9、算机 光子计算机光子计算机 利用光作为信息的传输媒体利用光作为信息的传输媒体. 量子计算机量子计算机 指利用处于多现实态下的原子进行运算的计算机指利用处于多现实态下的原子进行运算的计算机. 2021-12-8大学计算机基础大学计算机基础131. 运算速度快运算速度快: 已达百万亿次秒已达百万亿次秒;2. 精确度高精确度高: 可达上百位有效数字可达上百位有效数字;3. 具有存储能力具有存储能力: 可记忆可记忆(存储存储)信息信息, 4. 逻辑判断能力逻辑判断能力: 除了数值计算除了数值计算, 还可进行还可进行 逻辑判断运算逻辑判断运算;5. 运行过程自动化运行过程自动化: 在程序控制下在程序控制

10、下, 可自动可自动 运行运行, 完成各种工作任务完成各种工作任务;6. 可靠性高可靠性高: 工作稳定工作稳定, 差错率低差错率低;7. 自动运行、人机互交。自动运行、人机互交。1.1.2 计算机的特点计算机的特点特点特点2021-12-8大学计算机基础大学计算机基础142021-12-8大学计算机基础大学计算机基础151.1.5 计算机的应用领域计算机的应用领域 1.科学计算 2.数据处理 3.辅助技术 4.过程控制 5.人工智能 6.网络应用2021-12-8大学计算机基础大学计算机基础161.1.按工作原理分按工作原理分: : 数字电子计算机；数字电子计算机； 模拟电子计算机模拟电子计算机

11、. .2. 2. 按用途分按用途分: : 通用计算机；通用计算机； 专用计算机专用计算机. .3. 3. 按运行速度、内存容量分按运行速度、内存容量分: : 巨型机、大中型机、小型机、巨型机、大中型机、小型机、微型机、单片微型机、单片( (板板) )机机. .分类分类2021-12-8大学计算机基础大学计算机基础171.1.7 主要性能指标主要性能指标1关于存储的名词术语关于存储的名词术语 位（位（bit）：位（）：位（bit）用来表示两个不同的状）用来表示两个不同的状态，是存储在计算机中的最小的数据单位，也态，是存储在计算机中的最小的数据单位，也就是二进制数的最小单位就是二进制数的最小单位.

12、2021-12-8大学计算机基础大学计算机基础18（2） 字节（字节（Byte） 将长度为将长度为8的位模式称之为字节（的位模式称之为字节（Byte）。即）。即一个字节由一个字节由8位二进制数构成：位二进制数构成：1 Byte8 bit。字。字节用大写字母节用大写字母B表示。字节是用于表示、衡量内表示。字节是用于表示、衡量内存储器或者其他存储设备容量大小的基本单位，存储器或者其他存储设备容量大小的基本单位，常用单位还有：常用单位还有：KB、MB、GB、TB等。等。1KB B1024B1MB KB1024KB2 20B1024 2B1,048,576B1GB MB1024MB2 30B1024

13、3B1,073,741,824B1TB GB1024GB2 40B1024 4B1.0995116 12B1021021021022021-12-8大学计算机基础大学计算机基础19（3） 字（字（Word）与字长（）与字长（Word Length） 字指的是字指的是CPU进行数据处理和运算的单位。进行数据处理和运算的单位。 字长则是字的长度。字长取决于字长则是字的长度。字长取决于CPU中寄存器中寄存器存储单元的长度，即存储单元的长度，即CPU一次能够直接处理的二一次能够直接处理的二进制数据的位数。它的长度直接关系到计算机的进制数据的位数。它的长度直接关系到计算机的计算精度、运算速度和功能的强弱

14、，常用于衡量计算精度、运算速度和功能的强弱，常用于衡量CPU的性能。一般情况下，字长越长，计算精度的性能。一般情况下，字长越长，计算精度越高，处理能力越强。越高，处理能力越强。 2021-12-8大学计算机基础大学计算机基础202数据存储数据存储 数据在内存储器中是以字为单位存储的。当数据在内存储器中是以字为单位存储的。当计算机计算机CPU的字长与内存储器存储单元的字长相的字长与内存储器存储单元的字长相同时，则每个存储单元可以存储一个数据（字）。同时，则每个存储单元可以存储一个数据（字）。存储单元和内存地址存储单元和内存地址内存地址内存地址存储单元存储单元0000H0001H0002H34H0

15、003H12H0004H 当当CPU的字长大的字长大于存储单元的字长时，于存储单元的字长时，则将一个字按存储单则将一个字按存储单元的字长拆分后顺序元的字长拆分后顺序存储到连续的存储单存储到连续的存储单元中。元中。2021-12-8大学计算机基础大学计算机基础211.2 计算机中信息的表示与存储计算机中信息的表示与存储1.2.1 进位计数制进位计数制1.1.数制的概念数制的概念 数制又称计数制数制又称计数制, , 是指用一组固是指用一组固定的数码（数字或符号）和一套统一定的数码（数字或符号）和一套统一的规则来表示数值大小的方法。根据的规则来表示数值大小的方法。根据计数规则和特点的不同计数规则和特

16、点的不同, ,分为分为非进位非进位计数制计数制和和进位计数制进位计数制两类。两类。 2021-12-8大学计算机基础大学计算机基础22 非进位计数制：非进位计数制： 表示数值大小的数码与它在数中的位置无关。表示数值大小的数码与它在数中的位置无关。例如：罗马数字例如：罗马数字 II=2, IV=4, VII=7, XII=12 进位计数制进位计数制 表示数值大小的数码与它在数中的位置有关表示数值大小的数码与它在数中的位置有关,并且按照进位方式计数。并且按照进位方式计数。 十进制计数法十进制计数法: 有有09十个数码十个数码（逢十进一）（逢十进一） 六十进制六十进制: 计时计时: 时时-分分-秒秒

17、; 角度角度: 度度-分分-秒秒（逢六十进一）（逢六十进一） 十二进制十二进制: 计时计时: 年年-月月; 昼昼/夜夜-时时; （逢十二进一）（逢十二进一） 计量计量: 打打, 箩箩; 呎呎(英尺英尺), 吋吋(英寸英寸). 二十四进制二十四进制: 计时计时: 日日-时时; （逢二十四进一）（逢二十四进一） 二进制二进制: 对对, 双双, 副副. （逢二进一）（逢二进一）2021-12-8大学计算机基础大学计算机基础232.进位计数制进位计数制 构成进位计数制的三个要素构成进位计数制的三个要素: :1. 1. 基数基数 进位计数制使用进位计数制使用R R个数码个数码, R, R称为该计数制称为

18、该计数制的基数的基数, , 逢逢R R进一。进一。如如: : 十进制数有十进制数有 0 9 0 9 十个数码十个数码, , 逢十进一逢十进一 ; ; 二进制数有二进制数有 0 0 和和 1 1 两个数码两个数码, , 逢二进一逢二进一. .2. 2. 数位数位 数码在一个数中的位置数码在一个数中的位置. . 如十进制数中如十进制数中的个位的个位, , 十位十位, , 百位百位 ; ; 十分位十分位, , 百份百份位位 等等。等等。2021-12-8大学计算机基础大学计算机基础243. 3. 位权位权 进位计数制中进位计数制中, , 处于不同位置的相同数码处于不同位置的相同数码所代表的数值不同（

19、如十进制所代表的数值不同（如十进制666.66666.66）。）。 某位数的数值大小等于该位某位数的数值大小等于该位的数码乘以一个与所在位置相关的数码乘以一个与所在位置相关的常数。这个常数称为该数位的的常数。这个常数称为该数位的位权位权，其大小是，其大小是以基数为底、数以基数为底、数码所在位置的序号为指数的整数码所在位置的序号为指数的整数次幂次幂。2021-12-8大学计算机基础大学计算机基础25十进制数十进制数666.66可以表示为按位权展开表达式：可以表示为按位权展开表达式：位权位权小数点小数点666.66=6102+6101+6100.+610-1+610-2数数 码码基基 数数2021

20、-12-8大学计算机基础大学计算机基础26 对任意一个对任意一个 R R 进制数进制数 M M 均可表示为按均可表示为按其权展开的多项式之和其权展开的多项式之和, , 即即: :M=an-1Rn-1an-2Rn-2a0R0.a-1R-1 a-mr-mi1nmiira ai 称为系数称为系数, 是是R个数码符号中的某一个数码符号中的某一个。个。 系数与该位权值的乘积系数与该位权值的乘积( aiRi ) 称为称为加权系数加权系数，则任意进制的数值就是其基数，则任意进制的数值就是其基数的加权系数和。的加权系数和。P122021-12-8大学计算机基础大学计算机基础271.2.2 不同进位计数制间的转

21、换不同进位计数制间的转换 1.二进制二进制与与十进制间的转换十进制间的转换二进制二进制十进制十进制 按权展开的多项式之和。即各位数码乘按权展开的多项式之和。即各位数码乘以各自位权值的积，然后各项求和以各自位权值的积，然后各项求和。(10101)B=？(11.11)B=？(10101)B=12401220120 =21(11.11)B=121120.12-112-2=5.752021-12-8大学计算机基础大学计算机基础28例例: (100.345)D 1.3800.34520.690220.760 21.520 2 1.04取取余余低低高高100250002521122062032112102

22、取取整整高高低低十进制十进制二进制二进制: 整数、小数分别转换整数、小数分别转换 整数整数: 除以除以 2 取余数取余数; 小数小数: 乘以乘以 2 取整数取整数(1100100.01011)B2021-12-8大学计算机基础大学计算机基础293.十进制与其他进制间的转换十进制与其他进制间的转换十进制十进制八进制八进制(100)D= (144)O8881001210441(101)O=182+180=(65)D (71)O=781+180 =(57)D八进制八进制十进制十进制2021-12-8大学计算机基础大学计算机基础30十进制十进制十六进制十六进制(100)D= (64)H(101A)H=

23、163+161+10(4122)D 10061640616十六进制十六进制十进制十进制2021-12-8大学计算机基础大学计算机基础314.计算机技术中使用的数制计算机技术中使用的数制 计算机中几种常用进位计数制的特点计算机中几种常用进位计数制的特点进位制进位制十进制十进制二进制二进制八进制八进制十六进制十六进制基数基数R=10R=2R=8R=16数码数码0,1,2,3,4,5,6,7,8,90, 10,1,2,3,4,5,6,7,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F位权位权10i2i8i16i规则规则逢十进一逢十进一逢二进一逢二进一逢八进一逢八进一逢十六进一逢十六进

24、一缩写字母缩写字母D (Decimal)B (Binary)O (Octal)H (Hexadecimal)2021-12-8大学计算机基础大学计算机基础32 计算机中使用二进制表示数据，计算机中使用二进制表示数据，其优点在于：其优点在于： 表示方便表示方便 运算简单运算简单 逻辑运算逻辑运算 转换方便转换方便 可靠性高可靠性高2021-12-8大学计算机基础大学计算机基础332. ASCII 字符编码字符编码(American Standard Code for Information Interchange) 采用采用 7 位二进制编码，表示位二进制编码，表示27（128 个）常用字符个）

25、常用字符, 对应十进制数从对应十进制数从 0 127。l 控制字符控制字符: 33个个, 从从 0 31, 127l 普通字符普通字符: 95个个, 从从 32 126如如: “a”字符的编码字符的编码110 0001, 对应十进制数对应十进制数97;换行符换行符 0AH 10 ; 回车符回车符 0DH 13 ;空格符空格符 20H 32 ; 常用型：常用型： 09: 30H 39H 48 57 AZ: 41H 5AH 65 90 az: 61H 7AH 97 1222021-12-8大学计算机基础大学计算机基础34中文信息处理系统流程框图中文信息处理系统流程框图输入输入码码交换交换码码字形字

26、形码码机内机内码码汉字汉字输出输出汉字汉字输入输入 汉字处理系统中，输入、内部处理、输出汉字处理系统中，输入、内部处理、输出对汉字编码要求不同，需要进行一系列汉字编对汉字编码要求不同，需要进行一系列汉字编码转换。码转换。2021-12-8大学计算机基础大学计算机基础35 交换码交换码(国标码国标码)GB2312-80 规定规定: 每个汉字符用两个字节表示每个汉字符用两个字节表示, 第一字节称第一字节称区码区码, 第二字节称位码。为了与第二字节称位码。为了与ASCII码兼容码兼容, 各字节最高位为各字节最高位为0。区码区码位码位码 汉字分汉字分94区，每个区区，每个区94个汉字。个汉字。区号、位

27、号构成区位码。区号、位号构成区位码。 区号和位号构成区位码，各加区号和位号构成区位码，各加32构成国标码。构成国标码。2021-12-8大学计算机基础大学计算机基础36 机内码机内码 汉字在计算机内部存储汉字在计算机内部存储, 处理时的表示形式处理时的表示形式. 为为与与ASCII码区分码区分, 各字节最高位置为各字节最高位置为 1.汉字符汉字符 国标码国标码 机内码机内码 中中 (01010110 01010000)B (11010110 11010000)B 输入码输入码数字码数字码: 区位码区位码, 国标码国标码, 电报码等电报码等.拼音码拼音码: 全全/双拼双拼, 微软拼音微软拼音,

28、自然码自然码, 智能智能ABC等等. 字形码字形码: 五笔字型五笔字型, 郑码等郑码等.音形码音形码: 拼音码与字形码相结合拼音码与字形码相结合, 自然码自然码, 太极码等太极码等.(86)(80)2021-12-8大学计算机基础大学计算机基础37 汉字字型码汉字字型码点阵点阵:汉字型点阵代码汉字型点阵代码.有有 1616; 2424; 3232; 4848 等点阵编等点阵编码。优点：存储方式简单码。优点：存储方式简单, 无需转换可直接输出无需转换可直接输出, 但但字型放大后效果较差。字型放大后效果较差。矢量矢量: 存储的是描述汉字字型的轮廓特征存储的是描述汉字字型的轮廓特征. 字型放大后的效

29、果好字型放大后的效果好.每个汉字占每个汉字占32B2021-12-8大学计算机基础大学计算机基础381.3 计算机系统的组成计算机系统的组成2021-12-839操作系统操作系统: Windows、Unix、Linux语言处理程序语言处理程序: C, Pascal, VB, 编译程序编译程序 实用程序实用程序: 诊断程序、排错程序等诊断程序、排错程序等 办公软件包、管理信息系统等办公软件包、管理信息系统等 输入设备输入设备: 键盘键盘, 鼠标鼠标, 扫描仪扫描仪 输出设备输出设备: 显示器显示器, 打印机打印机 外存储器外存储器: 软盘软盘, 硬盘硬盘, 光盘光盘, 闪存盘闪存盘(U盘盘)网络

30、设备网络设备: 网卡网卡, 调制解调器等调制解调器等外外部部设设备备主主机机内存内存CPU控制器控制器运算器运算器(寄存器寄存器)随机存储器随机存储器 (RAM)只读存储器只读存储器 (ROM)(高速缓冲存储器高速缓冲存储器 Cache)软软件件硬硬件件计计算算机机系系统统系统系统软件软件应用应用软件软件1.3计算机系统图示计算机系统图示2021-12-8大学计算机基础大学计算机基础401.3.1计算机的硬件系统计算机的硬件系统l 硬件组成硬件组成:控制器控制器, 运算器运算器,内内存储器存储器, 输入设备输入设备, 输出设备输出设备五大功能部分五大功能部分.2021-12-8大学计算机基础大

31、学计算机基础411.3.2 计算机工作原理计算机工作原理1. 指令和指令系统与程序指令和指令系统与程序指令指令: 能被计算机识别并执行的二进制代码能被计算机识别并执行的二进制代码,规定规定了计算机能完成的某一种操作了计算机能完成的某一种操作.指令系统指令系统: 所有指令的集合所有指令的集合(取决于取决于CPU类型类型).程序程序:一组指令序列一组指令序列.操作码操作码: 要完成的操作类型或性质要完成的操作类型或性质.操作数操作数: 操作的内容或其所在的内存地址操作的内容或其所在的内存地址. 操作码操作码 操作数操作数 指令构成指令构成 2021-12-8大学计算机基础大学计算机基础42数据传送

32、指令数据传送指令数据处理指令数据处理指令程序控制指令程序控制指令输入输入/ /输出指令输出指令其它指令其它指令 If Goto And Or CPU内内 存存I/O设备设备主主 机机对计算机的硬件对计算机的硬件 进行管理等进行管理等2021-12-8大学计算机基础大学计算机基础432. 计算机的工作原理计算机的工作原理 计算机的工作过程实际上就是执行指令的过程。计算机的工作过程实际上就是执行指令的过程。 计算机在执行指令的过程中，数据流和控制流计算机在执行指令的过程中，数据流和控制流在计算机系统的各部件之间流动：在计算机系统的各部件之间流动： 数据流数据流指的是计算机处理的原始数据、中间结果指

33、的是计算机处理的原始数据、中间结果和最终结果数据、源程序代码等。和最终结果数据、源程序代码等。 控制流控制流是控制器对指令代码进行分析、解释后向是控制器对指令代码进行分析、解释后向计算机系统的各部件发出的控制命令，指挥整个计计算机系统的各部件发出的控制命令，指挥整个计算机系统协调地进行工作。算机系统协调地进行工作。2021-12-8大学计算机基础大学计算机基础442. 计算机的工作原理计算机的工作原理指令执行的指令执行的4个步骤：个步骤： 取指令取指令: 按照指令计数器中的地址按照指令计数器中的地址, 从内存储器中取从内存储器中取出指令出指令, 并送往并送往指令寄存器指令寄存器. 分析指令分析

34、指令:对指令寄存器中存放的指令进行分析对指令寄存器中存放的指令进行分析, 由译由译码器对操作码进行译码码器对操作码进行译码, 将指令的操作码转换成相应的将指令的操作码转换成相应的控制电位信号控制电位信号; 由地址码确定操作数地址由地址码确定操作数地址. 执行指令执行指令:由操作控制线路发出完成该操作所需要的由操作控制线路发出完成该操作所需要的一系列控制信息一系列控制信息, 去完成该指令所要求的操作去完成该指令所要求的操作. 一条指令执行完成一条指令执行完成, 指令计数器加指令计数器加1或将转移地址码送或将转移地址码送入程序计数器入程序计数器, 然后回到然后回到.2021-12-8大学计算机基础

35、大学计算机基础452021-12-8大学计算机基础大学计算机基础461.3.3 计算机软件系统计算机软件系统 计算机软件系统是操作、运行、管理、维护计算机软件系统是操作、运行、管理、维护计算机所需要的各种应用程序及其相关数据和技计算机所需要的各种应用程序及其相关数据和技术文档资料的集合术文档资料的集合. . 通常将软件分为两大类通常将软件分为两大类. .1. 1. 系统软件系统软件 操作系统操作系统(Operating System, OS)(Operating System, OS) 管理、控制计算机系统的所有软、硬件资源管理、控制计算机系统的所有软、硬件资源, , 提提供用户与计算机交流信

36、息的界面供用户与计算机交流信息的界面, , 方便用户操作方便用户操作, , 使使用计算机系统的各种资源和功能用计算机系统的各种资源和功能, , 以最大限度的发挥以最大限度的发挥计算机的作用和效能的一组庞大的管理控制程序计算机的作用和效能的一组庞大的管理控制程序. .2021-12-8大学计算机基础大学计算机基础47 功能完善的操作系统功能完善的操作系统, 通常包括五个方面的管通常包括五个方面的管理功能理功能: 处理机管理（处理机的分配和运行）处理机管理（处理机的分配和运行） 作业管理（作业管理（用户程序、数据及作业控制信用户程序、数据及作业控制信息息 。包括：作业调度、作业控制。包括：作业调度

37、、作业控制。） 存储管理（存储管理（主存的分配和回收、提高主存的主存的分配和回收、提高主存的利用率、利用率、“扩充扩充”主存容量和存储保护主存容量和存储保护 ） 设备管理（设备管理（I/0设备。缓冲管理、设备调度、设备。缓冲管理、设备调度、设备驱动等）设备驱动等） 文件管理（文件管理（管理文件存储空间管理文件存储空间 、现对文件、现对文件的各种控制操作的各种控制操作 、文件信息的共享、文件信息的共享 ）(详细介绍见第详细介绍见第2章操作系统基础章操作系统基础)2021-12-8大学计算机基础大学计算机基础48 计算机语言可分为三大类：计算机语言可分为三大类： 机器语言机器语言 计算机系统能够识

38、别，能直接接收并执行的程计算机系统能够识别，能直接接收并执行的程序设计语言。每一条语句就是一条由若干位二进序设计语言。每一条语句就是一条由若干位二进制数构成的指令代码或数据代码。制数构成的指令代码或数据代码。例如例如: 在某种在某种16位的计算机中位的计算机中, 机器指令机器指令: 1011 0110 0000 0000 的功能是做加法运算的功能是做加法运算; 1011 0101 0000 0000 的功能是做减法运算的功能是做减法运算. 不同计算机系统的机器语言程序不能通用不同计算机系统的机器语言程序不能通用, 称为称为面向机器的语言面向机器的语言. 语言处理系统语言处理系统(程序设计语言程

39、序设计语言)2021-12-8大学计算机基础大学计算机基础49 采用一些符号（称助记符）来表示机器语言中的采用一些符号（称助记符）来表示机器语言中的指令和数据指令和数据.如如ADD（加）、（加）、MOV（传送）等（传送）等. 用汇编语言编写的程序（源程序）需要用汇编用汇编语言编写的程序（源程序）需要用汇编程序将其翻译成机器指令（目标程序）才能执行程序将其翻译成机器指令（目标程序）才能执行. 汇编语言汇编语言输输入入汇编汇编语言语言源程源程序序汇编汇编程序程序进行进行汇编汇编机器机器语言语言目标目标程序程序执行执行目标目标程序程序2021-12-8大学计算机基础大学计算机基础50 面向解题过程面

40、向解题过程, 易写、易读、易记、易改易写、易读、易记、易改, 且通且通用性强用性强. 需翻译成机器指令需翻译成机器指令(目标程序目标程序)才能执行才能执行. 翻翻译方式可分为两类译方式可分为两类:a. 编译方式编译方式: 将源程序完整地翻译成等价的目标程将源程序完整地翻译成等价的目标程序后序后, 再执行该目标程序再执行该目标程序. 大部分高级语言都是大部分高级语言都是(或或都具有都具有)编译方式编译方式, 如如: Fortran、Pascal、C/C+、Visual Basic等等. 高级语言高级语言输输入入高级语高级语言源程言源程序序编译程编译程序进行序进行编译编译机器语机器语言目标言目标程

41、序程序执行执行目标目标程序程序2021-12-8大学计算机基础大学计算机基础51b. b. 解释方式解释方式: : 将源程序逐句翻译并执行将源程序逐句翻译并执行, , 边翻边翻边执行边执行, ,不产生目标程序不产生目标程序. . 如如: Basic, Foxbase,: Basic, Foxbase,开发阶段的开发阶段的Foxpro, Visual BasicFoxpro, Visual Basic等等. .输输入入高级语言高级语言源程序源程序解释程序解释程序进行解释进行解释执行执行程序程序 数据库管理系统数据库管理系统 提供用户按一定的结构组织、管理、提供用户按一定的结构组织、管理、 加工、

42、处理各类数据的能力加工、处理各类数据的能力. 如如: Dbase, FoxPro, Access, SQL Server, Oracle, Sybase, DB2等等.2021-12-8大学计算机基础大学计算机基础52 服务程序服务程序 用于调试、检测、诊断、维护计算机软用于调试、检测、诊断、维护计算机软/硬件硬件的程序的程序. 例如例如: QAplus, Pcbench, Winbench, Wintest等等.2.2.应用软件应用软件 为某种专门应用目的为某种专门应用目的, 利用系统软件设计编制的程利用系统软件设计编制的程序及相关文档序及相关文档. 如如: 字处理软件、电子表格软件、字处理

43、软件、电子表格软件、CAD 软件包、各类管理信息系统、图像处理软件、软件包、各类管理信息系统、图像处理软件、防防/杀病毒软件等杀病毒软件等.2021-12-8大学计算机基础大学计算机基础531.3 计算机系统的组成计算机系统的组成1.3.4微型计算机的构成微型计算机的构成l 主板主板l 中央处理器中央处理器l 存储器存储器l鼠标与键盘鼠标与键盘l显示器显示器l打印机打印机2021-12-8大学计算机基础大学计算机基础541 主机主机内存槽内存槽总线插槽总线插槽接口卡接口卡CPUCPU并行并行接口接口USB接口接口芯片组芯片组 主板主板2021-12-8大学计算机基础大学计算机基础55 所谓主板

44、结构就是根据主板上各所谓主板结构就是根据主板上各元器件的布局排列方式，尺寸大小，元器件的布局排列方式，尺寸大小，形状，所使用的电源规格等制定出的形状，所使用的电源规格等制定出的通用标准，所有的主板厂商都必须遵通用标准，所有的主板厂商都必须遵循。循。 主板主板(Mother Board，也叫，也叫Main Board 或或System Board)是一台是一台PC 的主体所在，是微型的主体所在，是微型计算机中各种设备的连接载体。主板完成电脑计算机中各种设备的连接载体。主板完成电脑系统的管理和协调，支持各种系统的管理和协调，支持各种CPU 、功能卡和、功能卡和各总线接口的正常运行。各总线接口的正常

45、运行。 2021-12-8大学计算机基础大学计算机基础56控制芯片控制芯片 又称芯片组（又称芯片组（Chipset），是系统主板的灵魂，决），是系统主板的灵魂，决定了主板的结构和性能。芯片组用于实现定了主板的结构和性能。芯片组用于实现CPU与系统与系统中所有设备的互相联系，在中所有设备的互相联系，在CPU和外设之间架起了一和外设之间架起了一座桥梁。它就像人类的中枢神经系统一样，控制着整座桥梁。它就像人类的中枢神经系统一样，控制着整个主板的运作。个主板的运作。 芯片组一般由两个超大规模集成电路组成，分别芯片组一般由两个超大规模集成电路组成，分别称作北桥（称作北桥（North Bridge）芯片和

46、南桥（）芯片和南桥（South Bridge）芯片。芯片。2021-12-8大学计算机基础大学计算机基础57 北桥芯片北桥芯片是位于主板上离是位于主板上离CPU最近的一块芯片，最近的一块芯片，负责与负责与CPU的联系并控制内存、的联系并控制内存、AGP、PCI数据在北数据在北桥内部的传输。其作用是在桥内部的传输。其作用是在CPU与与PCI总线、总线、DRAM、AGP和和L2高速缓存之间建立通信接口。因北桥芯片在高速缓存之间建立通信接口。因北桥芯片在主板中起着主导作用，所以人们习惯的将北桥芯片称主板中起着主导作用，所以人们习惯的将北桥芯片称之为主桥（之为主桥（Host Bridge）。）。 南桥

47、芯片南桥芯片也是主板芯片组的重要组成也是主板芯片组的重要组成部分，一般位于主板上离部分，一般位于主板上离CPU插座较远的插座较远的地方地方 。南桥芯片不与处理器直接相连，。南桥芯片不与处理器直接相连，而是通过一定的方式与北桥芯片相连。南而是通过一定的方式与北桥芯片相连。南桥芯片主要负责桥芯片主要负责I/O总线之间的通信总线之间的通信 。 2021-12-8大学计算机基础大学计算机基础582.CPU 中央处理器中央处理器（Center Processing Unit CPU），），又称微处理器（又称微处理器（Micro Processing Unit），是微型），是微型计算机的核心部件。计算机的

48、核心部件。CPU中集成了控制器和运算中集成了控制器和运算器两大部件，它的性能决定了整个微型计算机系器两大部件，它的性能决定了整个微型计算机系统的各项关键指标的高低。通常习惯使用统的各项关键指标的高低。通常习惯使用CPU的的型号表征微型计算机的档次型号表征微型计算机的档次 。图1.17 酷睿2代四核微处理器2021-12-8大学计算机基础大学计算机基础59衡量衡量CPU性能的主要技术指标性能的主要技术指标 CPU字长。字长。 总线宽度总线宽度 数据总线宽度数据总线宽度 地址总线宽度地址总线宽度 工作频率与速度工作频率与速度 主频、倍频和外频主频、倍频和外频 总线速度总线速度 工作电压工作电压 超

49、标量超标量 数学协处理器数学协处理器2021-12-8大学计算机基础大学计算机基础603. 存储器存储器 存储器存储器外存储器外存储器存储大量数据存储大量数据(软、硬磁盘软、硬磁盘,光盘光盘)内存储器内存储器信息交流中心信息交流中心(ROM, RAM) 计算机存储计算机存储 数据和程序数据和程序 的记忆单元的集合的记忆单元的集合. . 数据可从中读出数据可从中读出/ /写入写入. .存储器可分为存储器可分为内存储器内存储器( (主存主存) )和和外存储器外存储器( (辅存辅存). ).2021-12-8大学计算机基础大学计算机基础61 内存储器内存储器只读存储器只读存储器(ROM)信息只能读出

50、信息只能读出, 通常情况下不能写通常情况下不能写入入, 断电不丢失所保存的信息断电不丢失所保存的信息.随机存取存储器随机存取存储器(RAM)信息可随意地读出或写入信息可随意地读出或写入, 断电其断电其中保存的信息即丢失中保存的信息即丢失, 是内存储器是内存储器的主体的主体.2021-12-8大学计算机基础大学计算机基础62内存储器内存储器 内存储器中存放着控制计算机系统运行的程序内存储器中存放着控制计算机系统运行的程序和需要计算机处理的数据。和需要计算机处理的数据。CPU只从内存储器中只从内存储器中读取程序指令和数据。读取程序指令和数据。 随机存取存储器随机存取存储器内存条内存条 只读存储器只

51、读存储器ROM中通常保存的是计中通常保存的是计算机系统的基本输入算机系统的基本输入/输输出系统出系统BIOSBIOS芯片芯片2021-12-8大学计算机基础大学计算机基础63高速缓冲存储器高速缓冲存储器 在在CPU和内存储器之间设置高速缓冲存储器和内存储器之间设置高速缓冲存储器（Cache），以提高），以提高CPU和内存储器之间数据交和内存储器之间数据交换的速度。换的速度。CPUCacheRAMCache与与CPU和和RAM的关系的关系 Cache的工作原理是根据程序的局部性原理而的工作原理是根据程序的局部性原理而设计的。局部性原理指的是设计的。局部性原理指的是”一个程序一个程序90%的时间的

52、时间执行着执行着10%的代码的代码”，即在一段时间内，整个程序，即在一段时间内，整个程序的执行仅局限于程序中的某一部分，相应地，的执行仅局限于程序中的某一部分，相应地，CPU所访问的存储空间也局限于某个内存区域。所访问的存储空间也局限于某个内存区域。 2021-12-8大学计算机基础大学计算机基础64高速缓冲存储器高速缓冲存储器(Cache)介于介于CPU和和RAM之间的一种高速存储器之间的一种高速存储器, 用用于解决于解决CPU(几几ns)和内存和内存(50ns)之间工作速度之间工作速度的匹配问题的匹配问题, 以提高整个系统的效率以提高整个系统的效率.CPUCacheRAMCPU和内存储器构

53、成计算机的主机。和内存储器构成计算机的主机。2021-12-8大学计算机基础大学计算机基础65（2）外存储器）外存储器2021-12-8大学计算机基础大学计算机基础66(2) 外存储器外存储器 外存储器又称外存储器又称辅助存储器辅助存储器（Auxiliary Memory），是内存储器的补充和后援，主要用），是内存储器的补充和后援，主要用于存放计算机当前不处理的程序和大量的数据。于存放计算机当前不处理的程序和大量的数据。 保存在外存储器中的程序和数据保存在外存储器中的程序和数据只在需要时，才会调入到内存中。外只在需要时，才会调入到内存中。外存储器不与计算机系统的其它部件直存储器不与计算机系统的

54、其它部件直接交换数据，只和内存交换数据，并接交换数据，只和内存交换数据，并且不是按单个数据进行存取，而是成且不是按单个数据进行存取，而是成批地进行数据交换批地进行数据交换 。2021-12-8大学计算机基础大学计算机基础67硬盘磁硬盘磁道道, , 扇扇区区, , 柱柱面面. . a.硬盘硬盘: 涂有磁性材料的铝合金。涂有磁性材料的铝合金。读写硬盘时读写硬盘时, 磁性圆盘高速旋转产生托力使磁头悬磁性圆盘高速旋转产生托力使磁头悬浮在盘面上而不接触盘面浮在盘面上而不接触盘面. 硬盘容量视具体类型而硬盘容量视具体类型而定。定。硬硬盘盘片片读写读写磁头磁头2021-12-8大学计算机基础大学计算机基础6

55、8b.光盘CD-ROM(RW), DVD-ROM(RW):倍速倍速: 衡量光盘驱动器传输数据速率的指标衡量光盘驱动器传输数据速率的指标. CD-ROM: 一倍速率一倍速率=150KB/秒秒常用光盘常用光盘: 只读型光盘只读型光盘CD-ROM; 一次性写入光盘一次性写入光盘CD-R; 可擦写光盘可擦写光盘CD-RW, 用光盘刻录机完用光盘刻录机完成数据的写入成数据的写入.DVD-ROM一倍速率一倍速率=1.3MB/秒秒导出区数据区目录区导入区2021-12-8大学计算机基础大学计算机基础692 常用外部设备及其接口常用外部设备及其接口1. 输入设备输入设备 键盘键盘: 输入文字和控制命令的设备输入文字和控制命令的设备. 鼠标鼠标: 定点输入设备定点输入设备(光电式和机械式光电式和机械式). 扫描仪扫描仪: 利用光电转换利用光电转换, 实现文字实现文字, 图像输入的设图像输入的设备备. 手写板手写板: 笔输入设备笔输入设备. 条形码阅读器条形码阅读器: 利用光电转换实现信息的输入利用光电转换实现信息的输入. 光笔光笔: 与相应软硬件配合与相应软硬件配合, 实现在显示屏上作图实现在显示屏上作图, 修改等操作的输入设备修改等操作的输入设备. 触摸屏触摸屏: 直接在屏幕上触摸实现输入的设备直接