大学计算机基础-第1章

第1章计算机基础世界上第一台真正的电子计算机ENIAC（ElectronicNumericalIntegratorAndCalculator）于1946年在美国宾夕法尼亚大学（UniversityofPennsylvania）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计算机发展发展简史：

第一代：电子管计算机时代（1946-1957）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（1965-1971）第四代：大规模集成电路计算机时代（1972年至今）1.1计算机发展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。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。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计算机发展计算机主要用途：数值计算数据处理自动控制辅助设计辅助教学人工智能娱乐活动1.1计算机发展1.2计算机信息的表示1.2.1常用数制计算机内部采用二进制表示信息。电路简单；工作可靠；简化运算；逻辑性强常用数制：二进制（B）、十进制（D）、八进制（O）、十六制（H）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10个数码：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9基数：一个数值所使用数码的个数。例如：二进制的基数为2，十进制为10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123，1的位权是100，2的位权是10，3的位权是1十进制整数R进制整数十进制小数R进制小数R进制数十进制数除R取余法

余数按倒序排列乘R取整法

整数按顺序排列按权展开1.2.2常用数制的相互转换十进制转二进制1、整数部分的转换---除2取余法例：将(23)10转换为二进制（23）10＝（10111）22、小数部分的转换——乘2取整法小数部分的转换采用乘2取整法，直到小数部分为0；例：将十进制数（0.534）10转换成相应的二进制数。（0.534）10≈（0.10001）2

十进制转二进制按权展开(95.31)10=9X101+5X100+3X10-1+1X10-2(1101.101)2=1X23+1X22+0X21+1X2-1+0X2-2+1X2-31、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2、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(19BC.8)16

=1X163+9X162+BX161+cX160+8X16-1=4096+2304+176+12+0.5=(6588.5)10R进制转换为十进制1、八进制转二进制原则：一位拆三位(64.53)8=(110100.101011)22、二进制转八进制原则：三位并一位(110101.11010)2=(65.64)8二进制与八进制之间的转换1、十六进制转二进制原则：一位拆四位(C41.BA7)16=(110001000001.101110100111)22、二进制转十六进制原则：四位并一位(1111101100.00011010)2=(3EC.1A)16二进制与十六进制之间的转换1.2.3字符编码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：1．BCD码2．ASCII码3．国标码D6D5D4D3D2D1D00000010100111001011101110000NULDLESP0@P`p0001SOHDC1!1AQaq0010STXDC2"2BRbr0011ETXDC3#3CScs0100EOTDC4$4DTdt0101ENQNAK%5EUeu0110ACKSYN&6FVfv0111BELETB'7GWgw1000BSCAN（8HXhx1001HTEM）9IYiy1010LFSUB*:JZjz1011VTESC＋;K[k{1100FFFS,<L\l|1101CRGS－=M]m}1110SORS.>N^n～1111SIUS/?O_oDEL表ASCII码表1.2.4信息存储单位位（bit）度量数据的最小单位，表示一位二进制信息。字节（Byte）一个8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。1B＝8bit1KB＝210B＝1024B1MB＝220B＝1024KB1GB＝230B＝1024MB 1TB＝240B＝1024GB字（word）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干字节构成（通常取字节的整数倍）。字长一个字中包括二进制数的位数叫字长。“字长”是计算机功能的一个重要标志，是由CPU芯片决定的。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。目前主流CPU的字长是64位。

1.3计算机系统1.3.1计算机的硬件系统冯·诺依曼体系的计算机的主要特点可以归结为：1．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。2．程序和数据以同等地位存放在存储器中，并要按地址寻访。3．程序和数据以二进制表示。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，而把各种输入设备和输出设备统称为计算机外部设备。1．中央处理器（CenterProcessingUnit,CPU）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CPU负责读取指令，对指令译码并且执行指令。其中：运算器（ArithmeticLogicalUnit,ALU）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、累加器及通用寄存器组成，主要完成算术运算和逻辑运算。控制器（ControlUnit,CU）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，用以控制和协调计算机各部件自动、连续地执行各条指令。2、存储器(Memory)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、计算机程序、中间运行结果和最终结果都保存在存储器中。存储器分为内存储器与外存储器，简称内存与外存。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；外存储器又常称为辅助存储器（简称辅存），属于外部设备。CPU不能直接访问外存。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。随机存储器（RandomAccessMemory，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

只读存储器（ReadOnlyMemory，ROM）是一种在工作中只能读出不能写入的存储器。CPU对它们只取不存，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，ROM中的信息也不会丢失。因此，ROM中一般存放计算机系统管理程序。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。CMOS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）外存储器外存储器可用来长期存放程序和数据。外存不能被CPU直接访问，其中保存的信息必须调入内存后才能被CPU使用。（1）软盘现在逐渐被淘汰（2）硬盘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。（3）光盘光盘(OpticalDisk)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、一次写入型光盘和可擦写型光盘。（4）移动式存储器例如，可移动硬盘、U盘等。3、输入输出设备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。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。1.3.2计算机的软件系统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、编译程序和诊断程序等。（2）应用软件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。高级语言直观，易读、易懂、易调试，便于移植。常用的高级语言有：Basic、Fortran、Pascal、C++、Java等。1.4选购计算机1.4.1微型计算机的基本配置1.4.2鲁大师1.4.1微型计算机的基本配置无论是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CPU中央处理器（CentralProcessingUnit），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。CPU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、主板主板是微机系统中最大的一块电路板，它的英文名字叫做“Mainborad”。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、总线与接口微型计算机系统中使用的各种芯片、各种板卡内元器件之间、各板卡之间的连接，都是通过总线进行的。而外部设备则通过相应的接口电路再与总线相连

.中央处理器(CPU)主存储器输入/输出接口