大学计算机基础-第1章(1)

1、 第第1 1章章 计算机基础计算机基础n世界上第一台真正的电子计算机ENIAC（Electronic Numerical Integrator And Calculator）于1946年在美国宾夕法尼亚大学（University of Pennsylvania）诞生。ENIAC共用了18000多个电子管，重达30吨，占地170平方米，运算速度5000次加法/秒。 1.1 计算机发展计算机发展 发展简史：发展简史： 第一代：电子管计算机时代（第一代：电子管计算机时代（1946-1957） 第二代：晶体管计算机时代（第二代：晶体管计算机时代（1958-1964） 第三代：集成电路计算机时候（第三代

2、：集成电路计算机时候（1965-1971） 第四代：大规模集成电路计算机时代（第四代：大规模集成电路计算机时代（1972年至今）年至今）1.1 计算机发展计算机发展n按计算机规模大小与性能高低划分，可分为巨型机、大型机、中型机、小型机与微型机五大类。这种划分是综合了计算机的运算速度、字长、存储容量、输入与输出能力、价格等指标而得到的。n巨型机又称为超级计算机，是计算机中性能最高、功能最强的。n微型机以使用微处理器、结构紧凑为特征，是计算机中价格最低、应用最广、发展最快、装机量最多的一种。1.1 计算机发展计算机发展计算机主要用途：计算机主要用途：n数值计算数值计算n数据处理数据处理n自动控制自

3、动控制n辅助设计辅助设计n辅助教学辅助教学n人工智能人工智能n娱乐活动娱乐活动1.1 计算机发展计算机发展1.2 计算机信息的表示计算机信息的表示1.2.1 常用数制常用数制n计算机内部采用二进制表示信息。计算机内部采用二进制表示信息。n电路简单；工作可靠；简化运算；逻辑性强电路简单；工作可靠；简化运算；逻辑性强n常用数制：二进制（常用数制：二进制（B）、十进制（）、十进制（D）、八进制（）、八进制（O）、）、 十六制（十六制（H）o 数码：一个数制中表示基本数值大小的不同数字符号。如十进制数码：一个数制中表示基本数值大小的不同数字符号。如十进制有有10个数码：个数码：0、1、2、3、4、5、

4、6、7、8、9o 基数：一个数值所使用数码的个数。例如：二进制的基数为基数：一个数值所使用数码的个数。例如：二进制的基数为2，十，十进制为进制为10o 位权：一个数值中某一位上的位权：一个数值中某一位上的1表示数值的大小。如：十进制的表示数值的大小。如：十进制的123，1的位权是的位权是100，2的位权是的位权是10，3的位权是的位权是1十进制整数十进制整数 R进制整数进制整数十进制小数十进制小数 R进制小数进制小数R进制数进制数 十进制数十进制数 除除R取余法取余法余数按倒序排列余数按倒序排列 乘乘R取整法取整法整数按顺序排列整数按顺序排列 按权展开按权展开1.2.2 常用数制的相互转换常用

5、数制的相互转换十进制转二进制十进制转二进制1、整数部分的转换、整数部分的转换-除除2取余法取余法例：将例：将(23)10转换为二进制转换为二进制（23）10（10111）22、小数部分的转换、小数部分的转换乘乘2取整法取整法小数部分的转换采用乘小数部分的转换采用乘2取整法，直到小数部分为取整法，直到小数部分为0； 例：将十进制数（例：将十进制数（0.534）10转换成相应的二进制数。转换成相应的二进制数。（0.534）10（0.10001）2 十进制转二进制十进制转二进制按权展开按权展开(95.31)10=9X101+5X100+3X10-1+1X10-2(1101.101)2=1X23+1X

6、22+0X21+1X2-1+ 0X2-2+1X2-31、二进制转换为十进制、二进制转换为十进制(1101100.111)2=1X26+1X25+1x23+1x22+1x2-1+1x2-2+1x2-2+1x2-3 =64+32+8+4+0.5+0.25+0.125 =(108.875)10R进制转换为十进制进制转换为十进制2、八进制作转换为十进制、八进制作转换为十进制 (652.34)8=6X82+5X81+2X80+3X8-1+4X8-2 =384+40+2+0.375+0.0625=(426.4375)103、十六进制作转换为十进制、十六进制作转换为十进制(19BC.8)16 =1X163+

7、9X162+BX161+cX160+8X16-1=4096+2304+176+12+0.5=(6588.5)10R进制转换为十进制进制转换为十进制1、八进制转二进制、八进制转二进制n原则：一位拆三位原则：一位拆三位n(64.53)8=(110100.101011)22、二进制转八进制、二进制转八进制n原则：三位并一位原则：三位并一位n(110101.11010)2=(65.64)8二进制与八进制之间的转换二进制与八进制之间的转换1、十六进制转二进制、十六进制转二进制原则：一位拆四位原则：一位拆四位(C41.BA7)16=(110001000001.101110100111)22、二进制转十六进

8、制、二进制转十六进制原则：四位并一位原则：四位并一位(1111101100.00011010)2=(3EC.1A)16二进制与十六进制之间的转换二进制与十六进制之间的转换1.2.3 1.2.3 字符编码字符编码n在计算机中数是用二进制数表示的，计算机只能识别二进制数码。但在实际应用中，计算机除了要对数码进行处理之外，还要对其他信息（如语言、符号、声音等）进行识别和处理，因此，必须先把信息编成二进制数码，才能让计算机接受。常用的字符编码有：1BCD码2ASCII码3国标码 D6D5D4D3D2D1D00000010100111001011101110000NULDLESP0Pp0001SOHDC

9、1!1AQaq0010STXDC22BRbr0011ETXDC3#3CScs0100EOTDC4$4DTdt0101ENQNAK%5EUeu0110ACKSYN&6FVfv0111BELETB7GWgw1000BSCAN（8HXhx1001HTEM）9IYiy1010LFSUB*:JZjz1011VTESC;Kk1100FFFS,Nn1111SIUS/?O_oDEL表 ASCII码表1.2.4 信息存储单位信息存储单位n位（位（bit）o 度量数据的最小单位，表示一位二进制信息。度量数据的最小单位，表示一位二进制信息。n字节（字节（Byte）o 一个一个8位的二进制数单元叫做一个字节，

10、或称为位的二进制数单元叫做一个字节，或称为“byte”。字节是计算机中最小的存储单元。字节是计算机中最小的存储单元。o 1B8bito 1KB210B1024Bo 1MB220B1024KBo 1GB230B1024MBo 1TB240B1024GBn字（字（word）o 字是位的组合，是信息交换、加工、存储的基本单元（独立字是位的组合，是信息交换、加工、存储的基本单元（独立的信息单位）。用二进制代码表示，一个字由一个字节或若的信息单位）。用二进制代码表示，一个字由一个字节或若干字节构成（通常取字节的整数倍）。干字节构成（通常取字节的整数倍）。n字长字长o 一个字中包括二进制数的位数叫字长。一

11、个字中包括二进制数的位数叫字长。 “字长字长”是计算机功是计算机功能的一个重要标志，是由能的一个重要标志，是由CPU芯片决定的。芯片决定的。o 字长越长，容纳的位数越多，内存可配置的容量就越大，运字长越长，容纳的位数越多，内存可配置的容量就越大，运算速度就越快，计算精度也越高，处理能力就越强。算速度就越快，计算精度也越高，处理能力就越强。 o 目前主流目前主流CPU的字长是的字长是64位。位。1.3 计算机系统计算机系统cpuRAMROMOS运算器中央处理器控制器内存计算机的硬件系统 存储器外存(软盘 光盘 硬盘 U盘)输入设备(键盘 鼠标 扫描仪等)计算机系统构成输出设备(显示器 音箱 打印

12、机)操作系统设备处理程序系统软件 语言处理程序(c语言 c+ c#等)计算机的软件系统实用工具软件数据库管理系统应用软件(腾讯QQ 千千静听等)1.3.1 计算机的硬件系统计算机的硬件系统n冯冯诺依曼体系的计算机的主要特点可以归结为：诺依曼体系的计算机的主要特点可以归结为： o 1 1计算机应由五个基本部分组成，即运算器、控制器、存计算机应由五个基本部分组成，即运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。储器、输入设备和输出设备。o 2 2程序和数据以同等地位存放在存储器中，并要按地址寻程序和数据以同等地位存放在存储器中，并要按地址寻访。访。o 3 3程序和数据以二进制表示。程序和数据以二进制

13、表示。n通常，人们把运算器、控制器和存储器合起来统称通常，人们把运算器、控制器和存储器合起来统称为计算机的主机，而把各种输入和输出设备统称为为计算机的主机，而把各种输入和输出设备统称为计算机外部设备。计算机外部设备。1中央处理器（中央处理器（Center Processing Unit,CPU）n运算器和控制器合称为中央处理器，它是一台计算机运算器和控制器合称为中央处理器，它是一台计算机的运算核心和控制核心。计算机中所有操作都由的运算核心和控制核心。计算机中所有操作都由CPU负责读取指令，对指令译码并且执行指令。负责读取指令，对指令译码并且执行指令。其中：其中：o 运算器（运算器（Arithm

14、etic Logical Unit ,ALU）是计算机处理数据）是计算机处理数据和形成信息的加工厂。它由算术逻辑运算部、累加器及通用和形成信息的加工厂。它由算术逻辑运算部、累加器及通用寄存器组成，主要完成算术运算和逻辑运算。寄存器组成，主要完成算术运算和逻辑运算。o 控制器（控制器（Control Unit ,CU）是计算机的神经中枢，它通常由）是计算机的神经中枢，它通常由指令部件、时序部件及操作控制部件组成，用以控制和协调指令部件、时序部件及操作控制部件组成，用以控制和协调计算机各部件自动、连续地执行各条指令。计算机各部件自动、连续地执行各条指令。2、存储器、存储器(Memory) n存储器

15、是计算机系统中的记忆设备，用来存放程序和存储器是计算机系统中的记忆设备，用来存放程序和数据。计算机中的全部信息，包括输入的原始数据、数据。计算机中的全部信息，包括输入的原始数据、计算机程序、中间运行结果和最终结果都保存在存储计算机程序、中间运行结果和最终结果都保存在存储器中。器中。n存储器分为内存储器与外存储器，简称内存与外存。存储器分为内存储器与外存储器，简称内存与外存。o 内存储器又常称为主存储器（简称主存），属于主机的组成内存储器又常称为主存储器（简称主存），属于主机的组成部分；部分；o 外存储器又常称为辅助存储器（简称辅存），属于外部设备。外存储器又常称为辅助存储器（简称辅存），属于外

16、部设备。nCPU不能直接访问外存。不能直接访问外存。 n内存储器简称为内存。是微型计算机主机的主要部件之一。其实，微型计算机内和存储有关的部件很多，如随机存储器、只读存储器、高速缓存器、CMOS等。n随机存储器（Random Access Memory，RAM）是随时可读可写的存储器，是临时存放数据用的。通常所说的计算机内存容量均指RAM存储器容量，即计算机的主存，CPU对它们既可读出数据又可写入数据。 （1）内存储器）内存储器 n只读存储器（Read Only Memory，ROM）是一种在工作中只能读出不能写入的存储器。o CPU对它们只取不存，其中存放的信息一般由计算机制造厂对它们只取不

17、存，其中存放的信息一般由计算机制造厂写入并经固化处理，用户是无法修改的。即使断电，写入并经固化处理，用户是无法修改的。即使断电，ROM中中的信息也不会丢失。因此，的信息也不会丢失。因此，ROM中一般存放计算机系统管理中一般存放计算机系统管理程序。程序。n高速缓存是一种小容量、高速随机存储器，用来协调CPU和内存的速度匹配问题。 nCMOS本身是一种集成电路制造工艺的简称。但是在微型计算机中是主板上的一块可读可写的RAM芯片的别名。 （2）外存储器）外存储器n外存储器可用来长期存放程序和数据。外存不能被外存储器可用来长期存放程序和数据。外存不能被CPUCPU直接访问，直接访问，其中保存的信息必须

18、调入内存后才能被其中保存的信息必须调入内存后才能被CPUCPU使用。使用。 （1 1）软盘）软盘o 现在逐渐被淘汰现在逐渐被淘汰 （2 2）硬盘）硬盘o 硬磁盘由硬质合金材料构成的多张盘片组成，硬磁盘与硬盘驱硬磁盘由硬质合金材料构成的多张盘片组成，硬磁盘与硬盘驱动器作为一个整体被密封在一个金属盒内，合称为硬盘。动器作为一个整体被密封在一个金属盒内，合称为硬盘。 （3 3）光盘）光盘o 光盘光盘(Optical Disk)(Optical Disk)存储器是一种利用激光技术存储信息的装存储器是一种利用激光技术存储信息的装置。目前用于计算机系统的光盘有三类：只读型光盘、一次写置。目前用于计算机系统

19、的光盘有三类：只读型光盘、一次写入型光盘和可擦写型光盘。入型光盘和可擦写型光盘。（4 4）移动式存储器）移动式存储器o 例如，可移动硬盘、例如，可移动硬盘、U U盘等。盘等。3、 输入输出设备输入输出设备n输入设备是向计算机输入数据和信息的设备，是计算输入设备是向计算机输入数据和信息的设备，是计算机与用户或其他设备通信的桥梁。输入设备是用户和机与用户或其他设备通信的桥梁。输入设备是用户和计算机系统之间进行信息交换的主要装置之一。键盘，计算机系统之间进行信息交换的主要装置之一。键盘，鼠标，扫描仪，游戏操作杆等都属于输入设备。鼠标，扫描仪，游戏操作杆等都属于输入设备。 n输出设备的主要作用是把计算

20、机处理的数据、计算结输出设备的主要作用是把计算机处理的数据、计算结果等内部信息转换成人们习惯接受的信息形式（如字果等内部信息转换成人们习惯接受的信息形式（如字符、图像、表格、声音等）输出。常见的输出设备有符、图像、表格、声音等）输出。常见的输出设备有显示器、打印机、绘图仪等。显示器、打印机、绘图仪等。1.3.2 计算机的软件系统计算机的软件系统n软件系统是指为了运行、管理和维护计算机所编制的各种程序的集合。软件系统按其功能可分为系统软件和应用软件两大类。（1）系统软件n系统软件是指计算机的基本软件，是为使用和管理计算机而编写的各种应用程序。系统软件包括监控程序、操作系统、汇编程序、解释程序、编

21、译程序和诊断程序等。（2）应用软件n应用软件是专门为解决某个应用领域里的总体任务而编制的程序。应用程序一般由用户自行设计，有的计算机厂家也提供应用软件。（3） 计算机程序设计语言n编写计算机程序所用的语言即计算机程序设计语言。计算机程序设计语言通常分为机器语言、汇编语言和高级语言三类。n高级语言直观，易读、易懂、易调试，便于移植。n常用的高级语言有：Basic、Fortran、Pascal、C+、Java等。1.4 选购计算机选购计算机1.4.1 1.4.1 微型计算机的基本配置微型计算机的基本配置1.4.2 1.4.2 鲁大师鲁大师1.4.1 微型计算机的基本配置微型计算机的基本配置n无论是

22、什么商标和型号的微型计算机，其主要组成部分都相似，因此它们的基本配置也相似。1、 微处理器微处理器CPUn中央处理器（Central Processing Unit），简称CPU，微机中又称为微处理器。CPU是计算机的大脑，计算机的运转在它的指挥控制下实现。CPU也是微机系统中最昂贵的部件。nCPU是决定计算机速度、处理能力的关键部件，而衡量CPU的性能的主要技术指标是：CPU的主频、字长和高速缓冲存储器（Cache）。（1）主频。主频就是CPU的时钟频率，也就是CPU内核运算的工作频率。 （2）字长。字长是CPU一次可以处理的二进制位数，字长主要影响计算机的精度和速度。 （3）高速缓冲存储器（Cache）。高速缓存是用来存储一些常用或即将用到的数据或指令， 2、 主板主板n主板是微机系统中最大的一块电路板，它的英文名字叫做“Main borad”。微型计算机通过主板将CPU等各种器件和外部设备有机地结合起来形成一套完整的系统。 3、 内存储器内存储器n内存储器简称为内存。是微型计算机主机的主要部件之一。4、总线与接口、总线与接口n