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文档简介
第一章1.1计算机的发展一、计算机发展1、计算机的概念2、第一台计算机1946年2月诞生于美国宾夕法尼亚大学:ENIAC(电子数字积分计算机)冯·诺依曼提出的其原理和思想为:(1)采用二进制(2)存储程序控制程序和数据存储在存储器中。(3)计算机的五个基本部件组成运算器、存储器、控制器、输入设备、输出设备3、计算机发展经历了四个阶段 第一阶段第二阶段第三阶段第四阶段主要电子器件电子管晶体管中小规模集成电路大规模超大规模集成电路内存汞延迟线磁芯存储器半导体存储器半导体存储器外存穿孔卡片、纸带磁带磁带、磁盘磁盘、磁带光盘等处理速度5千条至几千条几万条至几十万条几十至几百万条上千万条至亿万条4、微型计算机1971年,第一片微处理器诞生,标志进入了微型机阶段。5、我国计算机的发展1958年我国研制成功第一台计算机103机银河、曙光、神威是我国研制的高性能巨型计算机。6、未来计算机的发展趋势:巨型化微型化网络化智能化二、计算机的特点、用途和分类1、计算机的特点(1)高速、精确的运算能力(2)准确的逻辑判断能力(3)强大的存储能力(4)自动功能(5)网络与通信功能2、计算机的用途(1)科学计算(2)数据处理(信息处理)(3)实时控制(4)计算机辅助计算机辅助设计(CAD)计算机辅助制造(CAM)计算机辅助教育(CAI)计算机辅助技术(CAT)(5)网络与通信功能(6)人工智能(7)数字娱乐(8)嵌入式系统第一章1.2数据在计算机中的表示一、计算机采用二进制编码1、数据数值数据:表示量的大小和正负。字符数据:用以表示一些符号、标记,如英文字母、数字专用符号、标点符号等,汉字、图形、声音等数据。2、数制(1)概念数的表示规则。通常按进位原则进行计数。称为进位计数制,简称数制。(2)基数:某进位制中用到的基本符号(数码)的个数。如R进制表示有R个基本符号,其基数就为R。(3)位权:在某一进位制的数中,每一位的大小都对应着该位上的数码乘上一个固定的数,这个固定的数就是这一位的权数。权数是一个幂。例:进位制基数基本符号(数码)权表示二进制20、12B八进制80、1、2、3、4、5、6、78O十进制100、1、2、3、4、5、6、7、8、910D十六进制160、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、C、F16H3、二进制编码(1)运算简单、易于物理实现(2)占用空间少、消耗能量小、可靠性高二、进制之间转换1、十进制数转换为二进制数方法:基数连除、连乘法,除二取余整数部分采用基数连除法,除基取余,先得到的余数为低位,后得到的余数为高位。小数部分采用基数连乘法,乘基取整,先得到的整数为高位,后得到的整数为低位。例题:(44.375)10=(
)22、二进制数与八进制数的相互转换二进制数转换为八进制数:将二进制数由小数点开始,整数部分向左,小数部分向右,每3位分成一组,不够3位补零,则每组二进制数便是一位八进制数。001
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101
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010=(152.2)8八进制数转换为二进制数:将每位八进制数用3位二进制数表示。(374.26)8
=011111100.0101103、二进制数与十六进制数的相互转换二进制数与十六进制数的相互转换:按照每4位二进制数对应于一位十六进制数进行转换。0001
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1101
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0100.0110=(1E8.6)16(AF4.76)16
=101011110100.01110110例2一个非零无符号二进制整数之后添加一个0,则此数的值为原数的()A)4倍B)2倍C)1/2倍D)1/4倍解析:非零无符号二进制整数之后添加一个0,相当于向左移动了一位,也就是扩大了原来数的2倍,如在非零无符号二进制整数之后去掉一个0,相当于向右移动了一位。也就变为原数的1/2。二、计算机中的信息单位1、位(bit)表示数据的每个1或者0都被称作一个位,它度量数据的最小单位。汇编程序:将源程序翻译成目标程序的软件高级语言(算法语言):具有严格的语法和语义规则。两种翻译方式:编译:将源程序一次翻译成目标程序。在经过链接便可执行解释:将源程序逐句翻译、逐句执行的。4、应用软件(1)概念:为解决特定问题而开发的软件(2)分类:办公软件和办公套件多媒体处理软件Internet工具软件1、中央处理器构成:运算器、控制器、若干个寄存器和高速缓存。性能指标:直接决定了整台机器的性能、字长和时钟主频。2、存储器分类:主存储器和辅助存储器(1)主存储器(放在主机内部的,用于存放当前运行的程序和数据。)1)内存储器随机访问存储器(RAM)RAM是PC的主要存储区域;它允许读写数据;它是易失性存储器。只读存储器(ROM)它包含可以访问和读取但不能修改的程序与数据;它是非易失性存储器。2)高速缓存(Cache)用于临时存储频繁使用的信息以加快访问速度;(2)辅助存储器(外存储器)1)硬盘2)移动存储产品:USB移动硬盘光盘·只读型光盘CD-ROM·一次性写入光盘CD-R·可擦除型光盘CD-RW·DVD光盘3、总线:ISA总线PCI总线AGP总线EISA总线4、输入设备:鼠标、键盘等5、输出设备:显示器(1)分类:阴极射线管显示器(CRT)和液晶显示器(LCD)(2)性能:像素与点距分辨率:整个屏幕上像素的数目=列*行显存显示器的尺寸:用显示屏的对角线来衡量打印机分类(1)点阵打印机(2)喷墨打印机(3)激光打印机6、微型计算机的主要技术指标(1)字长:CPU一次能同时处理二进制数据的位数。(2)时钟主频:指CPU的时钟频率,单位GHz。(3)运算速度:指每秒钟所能执行加法指令数目,常用MIPS表示。(4)存储容量:主要指内存的存储容量。(5)存取周期:指CPU从内存储器中存取数据所需要的时间。五个功能部件:输入设备、运算器、存储器、控制器、输出设备其中运算器和控制器,合称中央处理器,简称CPU。1、运算器-ALU功能:对二进制数码进行算术运算或逻辑运算。构成:由一个加法器、若干个寄存器和一些控制线路组成。衡量性能指标:字长和速度。2、控制器-CU功能:指挥整个机器各个部件自动、协调工作。构成:指令寄存器、译码器、时序节拍发生器、操作控制部件、指令计数器。机器指令的执行过程:(1)机器指令:计算机可以真正“执行”的命令。机器指令构成:操作码+操作数操作码、源操作数(或地址)、目的操作数(2)指令的执行过程:1)根据程序计数器里的内容到存储器中读取当前要执行的指令,同时把他放到指令寄存器中。2)译码器开始译码3)控制器根据译码器的输出,按一定顺序产生执行该指令的所有控制信号。4)在控制信号的作用下,使各个部件完成相应的工作。3、存储器功能:用来存储当前要执行的程序、数据及结果,具有存数和取数功能。存数:指向存储器里“写入”数据取数:指从存储器里“读取”数据访问:读写操作统称对存储器访问分类:内存储器(内存):CPU可以直接访问其里的数据。外存储器(外存):CPU不可直接访问其里的数据,只有先调入内存方可使用。4、输入/输入设备(I/0设备)(1)输入设备功能:向计算机输入命令、程序、数据等信息。把这些信息转换为计算机能识别的二进制代码。例子:键盘、鼠标、扫描仪、手写板、麦克、照相机、摄像机、游戏操作杆、条形码阅读器、光学字符阅读器、触摸屏、光笔等。(2)输出设备功能:将计算机处理后的各种内部格式信息转换为人们能识别的形式表达出来。例子:显示器、打印机、绘图仪、音响等。5、计算机的结构-各部件的连接方式(1)直接连接1952年冯·诺依曼IAS(2)总线结构总线:是一组连接各个部件的公共通信线。三种总线:数据总线:传输数据信号的公共通路地址总线
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