第二章计算机基础知识演示文稿

第二章计算机基础知识演示文稿本文档共102页；当前第1页；编辑于星期二\19点47分第二章计算机基础知识本文档共102页；当前第2页；编辑于星期二\19点47分学习目标

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了解计算机的发展、分类及应用

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掌握计算机系统的组成与工作原理(软硬件基本知识)

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对计算机硬件的各部分有较深入的了解

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掌握数制转化及运算，了解数据在计算机中的表示

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掌握系统软件和应用软件的概念本文档共102页；当前第3页；编辑于星期二\19点47分本章索引2.1

计算机的发展、分类及应用2.2

计算机系统的组成与工作原理2.3

计算机硬件2.4

进位计数制及其转换2.5

数据在计算机中的表示2.6

计算机软件2.7

问与答

习题本文档共102页；当前第4页；编辑于星期二\19点47分计算机是人类不断追求计算速度的产物。最早的计算工具是中国唐代发明的算盘，这是迄今还在使用的世界上第一种手动计数器。1622年英国数学家设计了计算尺1642年法国人发明了世界上第一个加法器1673年，德国发明了计算器这些都是手动的或机械式的计算工具。2.1

计算机的发展、分类及应用本文档共102页；当前第5页；编辑于星期二\19点47分6查尔斯.巴贝奇计算机的发展电子计算机的直系祖先，他设计了差分机和分析机。分析机的结构、设计思想蕴涵着现代计算机的结构和设计思想，是现代计算机的雏型。本文档共102页；当前第6页；编辑于星期二\19点47分计算工具的发展ENIAC1642BlaisePascal加法器1822差分机1833分析机MARKI电子计算机时代本文档共102页；当前第7页；编辑于星期二\19点47分图灵与冯·诺依曼贡献：现代计算机体系结构“存储程序”和“程序控制”的工作原理

英国科学家艾兰.图灵贡献：建立图灵机模型并奠定了可计算理论的基础提出图灵测试，阐述了机器智能的概念美籍匈牙利数学家冯·诺依曼计算机科学奠基人计算机之父图灵奖本文档共102页；当前第8页；编辑于星期二\19点47分电子计算机的问世1946年2月由美国宾夕法尼亚大学研制成功的ENIAC电子计算机时代的到来

ElectronicNumericalIntegratorAndCalculator电子数字积分计算机重达30吨占地170m2启动功耗150千瓦18000个电子管保存80个字节每秒5000次加减运算本文档共102页；当前第9页；编辑于星期二\19点47分第一代计算机(46年—58年)逻辑元件电子管内存延迟线或磁芯外存纸带、卡片或磁带工作速度几千～几万次／秒软件机器语言或汇编语言应用科学计算代表机型ENIAC本文档共102页；当前第10页；编辑于星期二\19点47分2.第二代计算机(58年—64年)

第二代计算机采用的物理器件是晶体管，内存为磁芯，外存是磁带或磁盘，工作速度几十万次／秒，软件用高级语言编写，应用于科学计算及工业控制，代表机型IBM700系列。本文档共102页；当前第11页；编辑于星期二\19点47分第二代计算机(58年—64年)逻辑元件晶体管内存磁芯外存磁带或磁盘工作速度几十万次／秒软件高级语言应用科学计算及工业控制代表机型IBM700系列FORTRANALGO60COBOL

本文档共102页；当前第12页；编辑于星期二\19点47分3.第三代计算机(64年—70年)第三代计算机采用的物理器件是中小规模集成电路，内存为磁芯和半导体存储器，外存是磁带或磁盘，工作速度几十万～几千万次／秒，软件用高级语言编写，应用于计算、管理及控制，代表机型IBMSystem/360本文档共102页；当前第13页；编辑于星期二\19点47分第三代计算机(64年—70年)逻辑元件中小规模集成电路内存半导体存储器外存磁带或磁盘工作速度几十万～几千万次／秒软件高级语言应用计算、管理及控制代表机型IBMSystem/360SSIMSI本文档共102页；当前第14页；编辑于星期二\19点47分第四代计算机(71年—现在)逻辑元件(超)大规模集成电路内存半导体存储器外存磁盘或光盘工作速度几百万～上亿次／秒软件操作系统、应用软件应用以网络、多媒体为特征LSIVLSIIntel

Pentium本文档共102页；当前第15页；编辑于星期二\19点47分集成电路—将电脑浓缩在一颗芯片上晶体管数目4004奔腾4420,000,00023000.18微米芯片10微米芯片本文档共102页；当前第16页；编辑于星期二\19点47分摩尔定律晶体管数单位时间执行的指令数百万条/每秒每18个月芯片能力增长一倍改进微处理器的两种方法：1.提高工作速度2.同时处理更多的数据本文档共102页；当前第17页；编辑于星期二\19点47分计算机在我国的发展我国自1956年开始研制计算机1958年研制出第一台电子管计算机1964年研制出第一台晶体管计算机1971年研制出集成电路计算机1985年研制出第一台IBMPC兼容微型机2001年研制出我国第一款通用CPU—“龙芯”芯片2002年推出了完全自主知识产权的“龙腾”服务器我国是世界上少数几个能设计、制造计算机的国家之一。本文档共102页；当前第18页；编辑于星期二\19点47分2.1.2计算机的分类按照计算机原理可分为：数字式电子计算机、模拟式电子计算机和混合式电子计算机，按照计算机的用途分：通用计算机和专用计算机。常用的分类法是根据计算机的字长、运算速度、存储容量等综合性能指标将计算机分为：高性能计算机中型机、小型机微型计算机、工作站、服务器、嵌入式计算机。本文档共102页；当前第19页；编辑于星期二\19点47分未来新型计算机1．光子计算机

利用光子取代电子进行数据运算、传输和存储。2．生物计算机

使用蛋白分子作为主要原料制成的生物芯片构成，存储能力巨大而且以波的形式来传播信息。3．神经网络计算机

用数据单元模拟人脑的神经元，并利用神经元结点的分布式存储和相互关联来模拟人脑活动。4．量子计算机

利用处于多现实态下的原子进行运算的计算机，这种多现实态是量子力学的标志。本文档共102页；当前第20页；编辑于星期二\19点47分计算机在信息社会中的应用科学计算(数值计算)如：导弹设计、飞机设计、石油勘探数据处理(非数值计算)如：办公自动化、企业管理、事务管理、情报检索

过程控制如：导弹、人造卫星、宇宙飞船等飞行器的控制

计算机辅助系统如：CAD、CAM、CAICIMS人工智能如：博弈、专家系统、机器人

电子商务虚拟实现本文档共102页；当前第21页；编辑于星期二\19点47分2.2计算机系统的组成与工作原理计算机系统计算机是一台能存储程序和数据，并能自动执行程序的机器。计算机系统由硬件系统和软件系统组成。本文档共102页；当前第22页；编辑于星期二\19点47分本文档共102页；当前第23页；编辑于星期二\19点47分微机输入设备输出设备外存主机箱本文档共102页；当前第24页；编辑于星期二\19点47分

计算机工作原理目前的计算机都采用冯·诺依曼（JohnvonNeuman）对计算机结构的设计思想，即：1.计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五个基本部分组成本文档共102页；当前第25页；编辑于星期二\19点47分2.程序和数据在计算机中用二进制数表示JohnvonNeumann冯诺依曼美籍匈亚利数学家3.计算机的工作过程是由存储程序控制的，即存储程序工作原理。本文档共102页；当前第26页；编辑于星期二\19点47分2.3计算机硬件2.3.1CPUCPU由控制器和运算器组成，是计算机的核心部件。1.控制器：依次从存储器中取指令、分析指令、向其他部件发出控制信号，指挥各部件协同工作。

控制器主要由以下部分组成：·程序计数器（PC）：用来对程序中的指令进行计数。·指令计数器（IP）：用来存放取出的指令。·指令译码器(ID)：用来分析指令的操作要求。·时序控制电路以：用来生成时序信号。·微操作控制电路等本文档共102页；当前第27页；编辑于星期二\19点47分2.运算器运算器部件是计算机五大功能部件中的数据加工部件又称算术逻辑单元（ArithmeticLogicUnit，ALU）算术运算是指加、减、乘、除等基本运算；逻辑运算是指逻辑判断、关系比较，如与(AND)、或(OR)、非(NOT)等这些运算都只是基本二进制运算本文档共102页；当前第28页；编辑于星期二\19点47分3.CPU的主要性能指标及产品领域控制器和运算器做在一个芯片中，称为CPU（CentralProcessingUnit），即中央处理器。

CPU是整个微机系统的核心，它往往是各种档次微机的代名词，CPU主要的性能指标有：CPU的字长位宽X位CPU主频外频生产工艺倍频超频

本文档共102页；当前第29页；编辑于星期二\19点47分目前CPU的主流产品有Pentium（奔腾）、Cecleron（赛扬）、Itanium(安腾)、Xeon(至强)和Banias(迅驰)，著名的CPU生产公司有IBM、Apple、Motorola、AMD、Cyrix等。有关CPU的更多资料可访问2006年，Apple公司生产了4核的处理器，最大支持4块硬盘，最大存储量达到3TB，图像的处理能力以及浮点运算能力都有了显著的提高右图为：MacProtower本文档共102页；当前第30页；编辑于星期二\19点47分存储系统外部存储器访问速度慢容量很大永久性价格低存储器：是计算机的记忆装置，保存程序、数据、运算中间结果我记住了内部存储器访问速度快

容量较小

暂时性价格高可直接与CPU交换信息主存或内存辅存或外存本文档共102页；当前第31页；编辑于星期二\19点47分内存通常分为只读存储器（ReadOnlyMemory,ROM）随机存储器（RandomAccessMemory,RAM）和高速缓冲存储器（Cache）3类。（1）只读存储器（ROM）只读存储器是指只能从存储器中读数据，而不能往里写数据。即使断电或死机，ROM中的信息也不会丢失。（2）随机存储器（RAM）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。RAM有两个主要特点1. RAM中的数据可以多次使用（多次读出），向存储器写入新数据时，存储器中原有的内容被覆盖（更新）；2. 关机或断电后，RAM中的信息将全部消失，所以RAM是计算机处理数据的临时存储区，要想长期保存数据，必须将数据保存到外存中。1.内存储器本文档共102页；当前第32页；编辑于星期二\19点47分（3）高速缓冲存储器（Cache）Cache是指在CPU与内存之间设置一级或两级高速小容量存储器称为高速缓冲存储器，Cache的基本工作原理是基于程序访问的局部性，即把正在执行的指令地址附近的一部分指令或数据从主存调入Cache,当CPU进行存储器存取时首先检查所需的数据是否在Cache中，如在（称为命中）则直接存取Cache中的数据而不必访问主存；信息不在Cache中时，则需存取主存储器。

本文档共102页；当前第33页；编辑于星期二\19点47分2．主存储器的技术指标(4)存储器带宽(2)存取时间

(3)存取周期(1)存储容量(5)存储器的可靠性(6)性能价格比

Bit(位)：表示信息的最小单位(0或1)Byte：存储数据的基本单位由8个二进位构成，如：100101011B(字节)=8个二进位1K=1024B1M=1024KB1G=1024MB1T=1024GB

机器字：作为一个整体被传送和运算的串二进制数。其位数称为机器字长。地址：内存由许多存储单元组成，为区分它们而对每个存储单元都给予一个编号，这个编号就是存储单元的地址。(字节地址、字地址)存储容量:存储器中存储单元的总数。本文档共102页；当前第34页；编辑于星期二\19点47分3．外存储器外存储器也称辅存，其主要作用是长期存放计算机工作所需要的系统文件、应用程序、文档和数据等。常用的外存储器有：（1）磁介质存储器（2）光介质存储器（3）移动存储器本文档共102页；当前第35页；编辑于星期二\19点47分(1)磁介质存储器磁表面存储器主要包括硬盘、软盘和磁带等。

磁道扇区图2-11磁表面存储器工作原理本文档共102页；当前第36页；编辑于星期二\19点47分①软盘：软盘用柔软的聚酯材料制成圆形底片，在表面涂上磁性材料，封装在一个方形的护套内，构成一个整体，软盘要放在软盘驱动器中才能读写。

左图为容量为3.5英寸软盘磁盘的容量为面数(side)、磁道数/面、扇区数/磁道、字节数/扇区的乘积，如3.5英寸软盘的容量:2(面)*80(道)*18(扇区)*512（字节）＝1474560(Bytes)＝1440(KB)＝1.44(MB)本文档共102页；当前第37页；编辑于星期二\19点47分软盘是在聚酯塑料盘片上涂一层很薄的磁性材料，通过磁性材料的磁化方向来存储数据1和0。常用的软盘都是3.5英寸的，简称3寸盘。软盘存储器标签3.5英寸写保护读写口磁道与扇区的划分磁道磁道：以轴孔为中心的同心圆。０磁道中存有引导记录和文件分配表(FAT)等信息扇区扇区：每一扇区规定存储512字节磁盘容量＝面数磁道数/面扇区数/磁道

字节数/扇区

＝28018512（字节）

＝1474560(Bytes)1024

＝1440(KB)＝1.44(MB)软盘驱动器转速为300rpm－360rpm

软盘在使用之前必须要先格式化软盘格式化后将软盘分为四个区域：引导扇区：用于存放系统的自引导程序，为系统启动和存放磁盘参数而设置。文件分配表：用于描述文件在磁盘上的存放位置及整个磁盘扇区的使用情况。

文件目录表：存放软盘根目录下所有文件名和子目录名、文件属性、文件在磁盘上存放的起始位置、文件长度、文件建立或修改的日期和时间等信息。数据区：用于存放用户文件。本文档共102页；当前第38页；编辑于星期二\19点47分②硬盘：硬盘存储器由电动机和硬盘组成，一般放在主机箱内。硬盘是由若干涂有磁性材料的铝合金盘片构成。硬盘是立体的软盘，所以用立体的磁道(柱面数)来代替软盘中的平面磁道。每一扇区的容量也是512B,硬盘的容量=512*磁头数*柱面数*每道扇区数。本文档共102页；当前第39页；编辑于星期二\19点47分硬盘存储器硬盘存储器是微机系统配置中必不可少的外存硬盘存储器分固定式和可移动式两种硬盘的存储容量很大，一般在40GB～200GB之间。存取速度高，一般有5400rpm、7200rpm硬盘是在非磁性的合金材料基片上涂上一层很薄的磁性材料，通过磁性材料来存储信息硬盘容量＝磁头数×柱面数×扇区数×字节数/扇区柱面是各个盘面上相同大小的同心圆

硬盘驱动器及内部结构本文档共102页；当前第40页；编辑于星期二\19点47分硬盘性能指标一般有存储容量、速度、访问时间及平均无故障时间等。使用硬盘前必须做3件事，即硬盘的低级格式化、硬盘分区和高级格式化。硬盘的低级格式化

即硬盘的初始化，其主要目的是对一个新硬盘划分磁道和扇区，并在每个扇区的地址域上记录地址信息。

硬盘分区硬盘初始化后，还不能使用，还必须对硬盘进行分区，对硬盘分区的主要目的是建立系统使用的硬盘区域。硬盘的高级格式化

硬盘高级格式化的主要作用有两点：其一是写入操作系统，使硬盘具有系统启动盘的作用，其二是对指定的硬盘分区进行初始化。本文档共102页；当前第41页；编辑于星期二\19点47分光盘存储器光盘的存储（Opticaldisk）是利用激光束在被记录的圆盘表面存储信息，并根据激光束的反射读出信息。包括光盘驱动器、光盘控制器和光盘。光盘驱动器是一个结合光学、机械及电子技术的产品。制定CD-ROM标准时，把150KB/s定为标准传输率,32倍速光驱的传输率为150×32=4,800KB/s光盘是按轨道的方式存储,光盘轨道则是一条从中心开始的渐开线光盘通常分为只读光盘CD-ROM

与ROM类似，只能读不能写，一般CD-ROM的存储容量为650MB;一次性刻录光盘WORM

允许写一次，一旦写入后，不得修改，只能读出;、可擦写光盘EOD

用户可多次对其进行读/写操作;DVD四种最大优点是存储容量大、价格低、寿命长、可靠性高，特别适合存储大量信息本文档共102页；当前第42页；编辑于星期二\19点47分移动存储器优盘又称闪存盘(FlashDisk)，通过通用串行总线接口(USB)与主机相连，可热插拔，读写文件、格式化等操作与软、硬盘操作一样。存储容量一般在16MB-1GB之间。可移动硬盘与主机内的硬盘相比具有较强的抗震性，目前的USB硬盘容量一般在10GB-80GB之间。可移动硬盘的使用方法与优盘一样。MP3播放器也具有优盘的功能

本文档共102页；当前第43页；编辑于星期二\19点47分4.存储器的层次结构为了充分发挥各种存储设备的特点，将其有机地组织起来，这就构成了具有层次结构的存储系统。

本文档共102页；当前第44页；编辑于星期二\19点47分5．虚拟存储器任何一个程序都要调入内存才能执行，计算机的内存有限，新软件的规模越来越大，怎样才能让较小的内存运行更大的程序呢？该项技术就是将主存和一部分外存空间共同构成一个整体，这样就能为用户提供一个比实际内存物理地址大得多的“虚拟存储器”，简称“虚存”。虚拟存储器的主存与外存的基本信息传送单位采用三种不同的方案：页、段或段页式。本文档共102页；当前第45页；编辑于星期二\19点47分（1）页式虚拟存储器页式虚拟存储器把虚拟地址空间划分成一个个固定大小的块，每块称为一页（Page），把主存储器的地址空间也按虚拟地址空间同样的大小划分为页。页是一种逻辑上的划分，它可以由系统管理软件任意指定。一个程序执行时，首先被调入虚存（外存的某一特殊空间），然后就完全由内存管理程序进行管理和调度。

系统会根据一定的算法，将实际执行到的那段程序代码调入实存（称为页进）。如果实存已满，系统会设法腾出一些实存空间，必要时还需将实存中的一些信息送回虚存，（页出），然后再将当前要执行的代码调入实存。

本文档共102页；当前第46页；编辑于星期二\19点47分（2）段式虚拟存储器段充分利用程序的模块化性质，程序员在编写程序时一般按照程序的内容和函数关系把程序分成段，每段都有自己的名字，并且希望能够按照名称或序号来访问程序段。主存按段分配的存储管理方式称为段式管理，优点是段的逻辑独立性使它易于编译、管理、修改和保护，也便于多道程序共享，但因为段的长度各不相同，段的起点和终点不定，给主存空间分配带来麻烦，容易在段间留下零碎空间，造成浪费。（3）段页式虚拟存储器对用户原来编写程序的虚拟存储空间采用分段的方法管理，而对主存储器的物理空间采用分页的方法管理。段页式管理的缺点是需要多次查表，计算虚地址与实地址的关系，速度较慢。目前计算机采用段页式存储管理的较多。本文档共102页；当前第47页；编辑于星期二\19点47分输入/输出系统输入/输出系统是除CPU和内存储器之外的其他部分，他提供了处理器和外部设备进行信息交换的各种手段。输入/输出系统由三个部分构成：输入/输出接口、输入/输出软件、输入/输出设备。CPU与外围设备传送信息的控制方式：程序查询方式。当CPU查询到外部设备作好准备时进行数据传送。

中断控制方式。当中断发生时，CPU暂停现行程序转向中断处理程序，输入或输出一个数据。

直接存储器存取(DMA)方式。DMA控制器从CPU完全接管对总线的控制，数据交换不经过CPU，直接在内存和外设之间进行高速数据传送本文档共102页；当前第48页；编辑于星期二\19点47分输入设备输入设备的基本功能是将数据、程序等转换成计算机能接受的二进制码，并将它们送入内存。键盘微机用户普遍采用的是104键的键盘，接口主要有PS/2和USB鼠标常用输入设备，通过移动鼠标可以快速定位屏幕上的对象，是计算机图形界面必备的外设之一分为机械式、光机式和光电式三大类

有COM、PS/2、USB三类接口扫描仪将静态图像输入到计算机的图像采集设备触摸屏是点式输入设备光笔，一种图像输入设备游戏操作杆控制游戏程序运行的输入设备本文档共102页；当前第49页；编辑于星期二\19点47分2．输出设备输出设备是将计算机处理的结果转换成人们能够识别的数字、字符、图象、声音等形式，然后显示、打印或播放出来，常用的输出设备有显示器、打印机、绘图仪等图2-20打印机和绘图仪

显示器 打印机 绘图仪本文档共102页；当前第50页；编辑于星期二\19点47分输出设备显示器，是人机对话或对生产过程控制进行监控的主要输出设备。分阴极射线管显示器CRT和液晶显示器LCD显示屏幕有14英寸、15英寸、17英寸和20英寸等显示卡有MDA、CGA、EGA、VGA、SVGA显示器主要指标像素和分辨率点距显示面积扫描频率带宽显示器的色温打印机，打印各种文档、程序、图形、图像等

通常通过并行接口与主机相连接常用的有针式机、喷墨和激光打印机等用于高级印刷的有热升华打印机、热蜡打印机等打印机主要指标分辨率打印速度打印幅面打印缓冲存储器

本文档共102页；当前第51页；编辑于星期二\19点47分2.3.4主板、总线与接口1.主板（Mainboard或Motherboard）主板是计算机系统中最大的一块电路板，几乎所有的计算机部件都通过它组织起来，主板上的部件主要有一个CPU插座；北桥芯片、南桥芯片、BIOS芯片等三大芯片；前端系统总线FSB、内存总线、图形总线AGP、数据交换总线HUB、外设总线PCI等五大总线；软驱接口FDD、通用串行设备接口USB、集成驱动电子设备接口IDE等七大接口。

图2-21主板本文档共102页；当前第52页；编辑于星期二\19点47分微型机系统主板

微型计算机的主机板CPU插座内存条插槽串行接口AGP扩展槽PCI扩展槽北桥芯片南桥芯片北桥芯片提供对CPU、内存、AGP显卡等高速部件的支持以及与PCI总线的桥接；南桥芯片提供对键盘接口、鼠标接口、实时时钟控制器、串行口、并行口、USB接口及磁盘驱动器接口的支持，以及与ISA总线的桥接。本文档共102页；当前第53页；编辑于星期二\19点47分BIOS的功能

BIOS是一组有关微机系统最重要的基本输入输出程序，固化在微机主板上的一个ROM芯片中。BIOS功能主要有：上电自检。微机接通电源后，系统首先由POST(poweronselftest)程序来对内部各个设备进行检查。系统初始化(含可编程接口芯片的初始化)，设置BIOS中包含的中断服务程序的中断矢量启动自举程序。将操作系统中的初始引导程序装入内存，并由引导程序来完成操作系统的顺利启动。BIOS系统设置程序。本文档共102页；当前第54页；编辑于星期二\19点47分2.总线为了简化硬件电路设计，让所有的外部设备都共用一组线路，再对不同的外部设备配置以适当的接口电路，CPU同样能与各种部件和各外部设备相连接，而且大大简化了系统结构，这组共用的连接线路称为总线

图2-22总线本文档共102页；当前第55页；编辑于星期二\19点47分计算机的总线总线是计算机传输指令、数据和地址的通道，是计算机各部件联系的纽带。按照传送信息的类型，总线分为：数据总线(用于传送数据,位数等于机器字长)、地址总线(用来传送存储单元或输入输出接口的地址信号，位数决定存储器的最大容量,如24位总线的寻址数为224=16M个地址

)、控制总线(传送控制器的各种控制信号

)。按照总线在计算机中的位置可分为内部总线和外部总线。

处理器存储子系统I/O子系统本文档共102页；当前第56页；编辑于星期二\19点47分微型机的体系结构Intel

Pentium

外部设备

接口电路输入设备输出设备辅存

RAM

ROM

主存

CBABDBCPU本文档共102页；当前第57页；编辑于星期二\19点47分常见的总线ISA总线：工业标准总线，16位，8MHz，数据传输率8Mb/s，寻址空间1MB，常用于80286至80486微处理器PCI总线：外部设备互联总线，Intel公司1991年推出，32或64位，33MHz，数据传输率133Mb/s，常用于Pentium微处理器AGP是Intel公司推出的新一代图形显示卡专用总线，AGP显示卡同主板芯片组直接相连，大幅提高了电脑对3D图形的显示能力，32位，66.6MHz，其视频信号的传送速率可以从PCI总线的133MB/s提高到266MB/s、533MB/s、1.064GB/s和2.128GB/s。本文档共102页；当前第58页；编辑于星期二\19点47分I/O接口不同的计算机外部设备都有自己独特的系统结构、控制软件、控制信号等，计算机要与它们连接在一起协调工作，必须对设备的连接有一定的规范或约定，这种约定就是接口协议，实现接口协议的硬件设备就是接口电路，简称接口主机与外设之间不能直接进行信息交换，必须通过I/O接口才能完成信息传送I/O接口所起的作用是：

数据缓冲。解决高速主机与低速外设间的矛盾信号格式配合。处理外设与CPU之间不同的信息格式，如A/D、D/A转换，串/并、并/串转换时序配合。使主机与外设协调工作电平和驱动能力配合。使外设和主机的信号电平一致，并提高CPU信号的驱动能力设备选择。每台外设都有设备地址计算机后面板I/O接口

串行接口、并行接口、USB接口、IEEE1349接口、硬盘接口等本文档共102页；当前第59页；编辑于星期二\19点47分常见的接口有以下几种：串行接口所谓串行是指每一个字都是在设备与接口之间一位一位地进行传送的，串行接口有专门的设备名COM1、COM2等，串行接口也称为异步通信适配器接口（RS-232-C）,鼠标和调制解调器连接在串行接口上。并行接口每一次都是将一个字节或一个字的所有位同时进行传送，并行接口设备名为LPT1、LPT2，打印机接在并行接口上。USB(UniversalSerinalBus)通用串行总线接口

USB接口为外设提供电源，能同时连接127个外部设备，可同时支持高速和低速设备的访问。与串口和并口一样，该接口也要在软件控制下才能正常工作，Windows支持通用串行总线接口。本文档共102页；当前第60页；编辑于星期二\19点47分IEEE1394接口

这是一种连接外部设备的机外总线标准，按串行方式通信，IEEE1394接口标准允许把计算机、计算机外部设备（如硬盘、打印机、扫描仪）、各种家电（如数码照相机、DVD播放机、视频电话等）非常简单地连接在一起。IEEE1394和USB都可以连接外部设备，按串行方式通信，不同之处是IEEE1394速度更快，USB价格更便宜。硬盘接口目前微机中使用最广泛的硬盘接口标准是IDE和SCSI标准。IDE（IntegratedDeviceElectronics,集成设备电子部件）接口标准的最大特点是把控制器集成到硬盘驱动器内。这样消除了驱动器和控制器之间数据丢失的问题，SCSI(SmallComputerSystemInterface,小型计算机系统接口)，早期在小型机上使用，现在也在PC机上使用，是一个多任务接口，在同一个SCSI控制下的多台外设可以并行工作，同步数据传送速率达到了20Mb/s。本文档共102页；当前第61页；编辑于星期二\19点47分进位计数制任何进位计数制都有两个要素：基数和位权值。基数是每一种计数制中数符的个数，按基数进位、借位，二进制有二个数符（0、1），逢二进一、借一当二；十进制有十个数符、逢十进一、借一当十；r进制有r个数符，逢r进一、借一当r2.4进位计数制及其转换本文档共102页；当前第62页；编辑于星期二\19点47分二进制十进制计数：十个数符、位权10i

逢十进一、借一当十二进制计数：二个数符、位权2i

逢二进一、借一当二128瓦32瓦64瓦16瓦8瓦4瓦1瓦2瓦11111000一位二进制数只需一个具有两个稳定状态的器件四则运算简单，运算电路也简单；运行可靠本文档共102页；当前第63页；编辑于星期二\19点47分位权值W１０１０Ｂ21202223１４３Q818082０６３

H161160162１９９９D101100102103ＸＸＸＸ.ＸＸＸＸ(Ｒ)W=Rn--1W=R

--mW=1任意相邻两位Ｗ的比值为Ｒ一个数的每个位置都有一个位权值，如：本文档共102页；当前第64页；编辑于星期二\19点47分R进制转十进制—按权展开十进制99=9×101+9×100二进制

01100011=0×27+1×26+1×25

+0×24+0×23+0×22

+1×21+1×20=99八进制

143=1×82+4×81+3×80=99十六进制

63=6×161+3×160=9901100011B=143Q=63H=99D各数制间的转换本文档共102页；当前第65页；编辑于星期二\19点47分十进制数转换为Ｒ进制数3521718140201010最高位最低位(35)10=(100011)2整数部分转换例：将十进制数35.625转换为二进制数22222余数(.625)10=(.101)20.625×21.250×20.500×21.000小数部分转换(35.625)10=(100011.101)2整数除2取余乘2取整本文档共102页；当前第66页；编辑于星期二\19点47分十进制转换成r进制整数部分：除以r取余数，直到商为0，余数按先后顺序从右到左排列。小数部分：乘以r取整数，直到小数部分为0或达到所求的精度为止，整数按先后顺序从左到右排列。100D=144O=64H例75.625D=1001011.101B0.50.62521.2522

1.0101取整数0取余数175213721829242221201001八进制100812818044110016604616十六进制本文档共102页；当前第67页；编辑于星期二\19点47分二进制、八进制、十六进制数的关系

八进制对应二进制十六进制对应二进制十六进制对应二进制0000000008100010011000191001201020010A1010301130011B1011410040100C1100510150101D1101611060110E1110711170111F1111三位二进制可表示1位八进制数四位二进制可表示1位十六进制数本文档共102页；当前第68页；编辑于星期二\19点47分二、八、十六进制间的转换０１０１０１１０１●１０１B

＝2５５

●

５

Q

二进制八进制十六进制1位变3位3位变1位1位变4位4位变1位１０１０１１０１●１０１０

B

＝ＡＤ

●

Ａ

H

本文档共102页；当前第69页；编辑于星期二\19点47分二进制、八进制、十六进制互换

7123.14O=111001010011001100B

7123141101101110.110101

B=1556.65O1556651101101110.110101

B=36F.D4H36FD4整数部分：从右向左按3(4)位进行分组；小数部分：从左向右按3(4)位进行分组。不足补零八(十六)进制转换成二进制：将1位化为3(4)位即可2C1D.A1H=0010110000011101.10100001B

2C1DA1本文档共102页；当前第70页；编辑于星期二\19点47分二进制数运算减法：0﹣0=01﹣0=11﹣1=010﹣1=1乘法：0×0=00×1=01×0=01×1=1除法：0÷1=01÷1=1加法：0+0=00+1=11+0=11+1=10“与”运算（AND）ABAandB000010100111ABAandB开关合上为1，断开为0当A、B开关都合上时灯才亮本文档共102页；当前第71页；编辑于星期二\19点47分二进制数运算“或”运算（OR）ABAorB000011101111开关合上为1，断开为0。当A、B开关都断开时灯才灭ABAorB“非”运算（NOT）AnotA0110A

notA开关合上为1，断开为0当A开关断开时“非”A为合上（灯亮）当A开关合上时“非”A为断开（灯灭）本文档共102页；当前第72页；编辑于星期二\19点47分数据在计算机中的表示数据是计算机处理的对象，是信息的载体。信息是有意义的数据的内容。计算机要处理的信息除了数值信息以外，还有字符、图像、视频和音频等非数值信息。计算机只能识别和存储两个数字“0”和“1”。编码就是将各类信息转换成“0”和“1”表示的代码的过程。

任何形式的数据，进入计算机都必须进行二进制编码转换。输入设备数值：十—二进制转换西文：ASCII码汉字：输入码—机内码转换声音、图像：模数转换输出设备二—十进制转换数值西文字形码西文汉字字形码汉字数模转换声音、图像内存各类数据在计算机中的转换过程本文档共102页；当前第73页；编辑于星期二\19点47分数值编码－机器数与真值

在计算机内部，正数和负数使用符号位（字节的最高位）来表示，0表示正，1表示负。这种符号被数值化了的数称为机器数，而把原来的用正负号和绝对值来表示的数值称为机器数的真值。例如机器数+99０１１０００１１

-99１１１０００１１数的真值±９９Ｄ＝±１１０００１１Ｂ符号位2.5数据在计算机中的表示本文档共102页；当前第74页；编辑于星期二\19点47分2.5数据在计算机中的表示

定点数定点小数

－０．９９＝１１１１１１１１默认小数点在符号位之后定点整数

－９９＝１１１０００１１

小数点在最低位之后定点数：小数点在数据中的位置固定不变。固定小数点的位置有以下两种：本文档共102页；当前第75页；编辑于星期二\19点47分浮点数浮点数写成规格化的形式：尾数的绝对值大于等于0.1并且小于1，从而唯一地规定了小数点的位置浮点数：小数点在数据中的位置是可变的。阶码为整数，反映数的大小；

尾数为纯小数，反映数的精度，必须规格化；基数R=2

是隐含的。

1514——1211

10————————————0阶符阶码数符尾数位（ｂｉｔ）号任意的二进制数

N＝２±ｉ×(±Ｓ)基数尾数阶码数符阶符110.011(B)=1.10011×2+10=11001.1×2-10=0.110011×2+11本文档共102页；当前第76页；编辑于星期二\19点47分机器数与真值机器数+99０１１０００１１

-99１１１０００１１数的真值

±９９Ｄ＝±１１０００１１Ｂ特点：1.用二进制表示；2.正负号数值化；０——＋；１——－;

3.规定小数点的位置；

4.表示的数值范围总是有限的。

在计算机中使用的、连同符号一起数码化的数称为机器数，而它真正表示的数值叫真值。本文档共102页；当前第77页；编辑于星期二\19点47分补码：数符位为1，其数值位X的绝对值各位取反最后一位加1，即反码加10X1|X|X>=0X<=0+7：00000111+0：00000000

-7：10000111 -0：10000000[X]原=反码：数符位为1，其数值位X的绝对值各位取反0X1|X|X>=0X<=0

+7：00000111+0：00000000

-7：11111000-0：11111111[X]反=带符号数的表示

对有符号的机器数常用原码、反码和补码三种方式表示，其主要目的是解决减法运算的问题。任何正数的原码、反码和补码的形式完全相同，负数则各自有不同的表示形式。假定一个数在机器中占用8位。原码:数符位0表示正，1表示负，其数据部分就是X绝对值的二进制表示。+7：00000111+0：000000000X1|X|+1X>=0X<=0-7：11111001-0：00000000[X]补=本文档共102页；当前第78页；编辑于星期二\19点47分西文字符编码ASCII码ASCII

码是美国信息交换标准代码(AmericanStandardCodeforInformationInterchange)包括0--9十个数字，大小写英文字母及专用符号等95种可打印字符，用于表示西文字符。Computer0100001101101111

0110110101110000

01110101

0111010001100101

01110010A的ASCII码值的十进制数为65d6d5d4d3d2d1d0本文档共102页；当前第79页；编辑于星期二\19点47分常用字符常用控制字符及其功能:

BS:退格LF:换行ESC:换码

SP:空格FF:换页DEL:删除

CR:回车HT:水平制表CAN:作废特殊字符的ASCII编码:小写字母a的编码为1100001，对应的十进制数为97大写字母A的编码为1000001，对应的十进制数为65数字字符0的编码为0110000，对应的十进制数为48空格字符的编码为0100000，对应的十进制数为32本文档共102页；当前第80页；编辑于星期二\19点47分NUL

SOH

STX

ETX

EOT

ENQ

ACK

BEL

BS

HT

LF

VT

FF

CR

SO

STDLE

DC1

DC2

DC3

DC4

NAK

SYN

ETB

CAN

EM

SUB

ESC

FS

GS

RS

US

0

0000

10001

20010

30011

40100

50101

60110

70111

81000

91001

A1010

B1011

C1100

D1101

E1110

F1111

高3位

01234567

低4位

000001010011100101110111SP

！

”

＃

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％

＆

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V

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Y

Z

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a

b

c

d

e

f

g

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i

j

k

l

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n

op

q

r

s

t

u

v

w

x

y

z

{

|

}

~

DELASCII码表本文档共102页；当前第81页；编辑于星期二\19点47分汉字信息数字化显示输出打印输出机内码向字形码转换数字码拼音码字形码机内码输入码向机内码转换字符代码化（输入码）机内码：是计算机内部存储和处理信息的二进制代码ASCII码为英文字符机内码国标码为汉字机内码本文档共102页；当前第82页；编辑于星期二\19点47分1．汉字输入码汉字输入码就是输入汉字时的编码，常用的输入法大致有音码类和形码类以及音形混合类：音码类:主要是以汉语拼音为基础的编码方案，如全拼、双拼、微软拼音、自然码和智能ABC等。优点是不用学习，与人们习惯一致，缺点是由于汉字同音字较多，输入重码率很高，输入速度较慢。形码类:主要是按汉字的形状，先把汉字拆分成部首，然后进行合成，如五笔字型法、郑码输入法等。选择汉字输入法：Ctrl+ShiftCtrl+Space用鼠标单击任务栏上的语言指示器“CH”将信息输入到计算机：一是通过计算机键盘输入；二是利用语音识别和汉字识别技术将声音和书面文字转换成机内代码。本文档共102页；当前第83页；编辑于星期二\19点47分2.国标码与机内码

我国于1981年颁布了国家标准GB2312，即信息交换用汉字编码字符集—基本集，是以94个可显示的ASCII码字符为基集，由两个字节构成一个汉字交换码，简称国标码。把收入的

6763个汉字分为两级，第一级汉字3755个，属常用字，按汉语拼音字母顺序排列；第二级汉字3008个，属非常用字，按部首排列机内码:为区别ASCII码而将字节的最高位置11国标码第二字节1国标码第一字节ASCII码用一个字节表示，最高位为0汉字中国标码8680(0101011001010000B)

机内码1101011011010000B汉字华国标码

5942(0011101100101010B)

机内码

1011101110101010B本文档共102页；当前第84页；编辑于星期二\19点47分3．汉字字形码点阵类型点阵字节数简易型16×1632普及型24×24提高型32×32精密型48×4812872占用字节数==点阵列数／8×行数288表示汉字图形的代码称为汉字字形码，用于显示或打印汉字时产生字形。点阵码存储方式简单、无需转换直接输出放大后产生的效果差

矢量：存储的是描述汉字字形的轮廓特征

矢量方式特点正好与点阵相反本文档共102页；当前第85页；编辑于星期二\19点47分4其他汉字内码UCS码：

通用多八位编码字符集(UniversalCodeSet)Unicode码

采用用双字节编码统一地表示世界上的主要文字的另一国际标准,其字符集内容与UCS的BMP相同GBK码

由我国制定，等同于UCS的新的中文编码扩展国家标准。

BIG5编码

台湾、香港地区普遍使用的一种繁体汉字的编码标准

本文档共102页；当前第86页；编辑于星期二\19点47分软件系统：由计算机程序、数据和有关的技术资料组成。程序是指挥计算机工作的步骤；技术资料包括软件和硬件的技术说明、使用方法和操作手册等文档。软件是计算机的“灵魂”。系统软件：操作系统语言处理程序支持软件应用软件：程序库软件包套装软件用户开发的系统2.6计算机软件应用程硬件系统软件应用软件图2-28计算机硬件软件层次本文档共102页；当前第87页；编辑于星期二\19点47分

指令是对计算机进行程序控制的最小单位，所有指令的集合称为计算机的指令系统程序是为完成一项特定任务而用某种语言编写的一组指令序列机器语言是由0和1二进制代码按一定规则组成的、能被机器直接理解和执行的指令的集合机器指令格式

操作码

地址码

执行什么操作数据在存储器中的存放位置计算机语言概述指令和程序本文档共102页；当前第88页；编辑于星期二\19点47分2.汇编语言汇编语言就是将机器指令代码用英文助记符表示，代替机器语言中的指令和数据。例如用ADD表示加、SUB表示减、JMP表示程序跳转等这样在一定程度上克服了机器语言难读难懂难改的缺点

汇编语言的编程质量高、占存储空间小、执行速度快，故常用于过程控制等编程。缺点是仍面向机器，使用者需具备专业知识。本文档共102页；当前第89页；编辑于星期二\19点47分3．高级语言高级语言接近自然语言（英语）和数学语言，是由表达各种意义的词和数学公式按照一定的语法规则来编写程序的语言。高级语言使程序员可以完全不用与计算机的硬件打交道，可以不必了解机器的指令系统。这样，程序员就可以集中精力来解决问题本身而不必受机器制约，因此编程效率高，简单易学，各行各业的人员都可以通过高级语言用计算机解决本专业的问题，高级语言由于与具体机器无关，因此程