计算机的组成

计算机的组成一、教学目标：计算机硬件与软件的基本概念。了解计算机的基本工作原理。二、教学重点：计算机的硬件及基本工作原理以及信息的数字化表示方法及相互间的换算。三、教学难点：信息的数字化表示方法及相互间的换算。四、课时安排：1学时。五、教学过程：教师活动学生活动※引入以提问方式引入本节课：计算机是由哪几部分组成的呢？※新课1．在学生回答时，教师可以适当引导学生回答并作出补充。2．要求学生了解和理解计算机硬件主要由输入设备、运算器、存储器、控制器和输出设备五大部分组成以及它们之间的关联。A.计算机设计思想的提出者：美籍著名数学家冯•诺依曼B．提出了“存储程序”的设计思想冯•诺依曼计算机有五个基本部分，即输入设备、存储器、运算器、控制器和输出设备。计算机硬件(computerhardware)主要由输入设备、输出设备、存储器、运算器、控制器五大部分组成。(1)输入设备若要计算机按我们的要求进行工作，计算机必须接受外部的信息。使计算机从外部获得信息的设备，称为输入设备(inputdevice)。常用的输入设备包括键盘、光笔、鼠标器、扫描仪、话筒等，通过它们可以输入文字、图像、声音等不同的信息。输入设备种类很多，近几年来出现了触摸屏、手写汉字输入设备、自然语言输入设备、数码照相机等。输出设备计算机把信息处理的结果以人们能够识别的形式表示出来的设备，称为输出设备(outputdevice)o例如，显示器、打印机、绘图仪等。存储器计算机在处理信息的过程中，许多信息被存放在存储器(memory)中。存储器又分为内存储器和外存储器两种。内存储器简称内存，用于存储程序和数据。内存储器又可分为两类：一类是只读存储器(简称ROM)，用于永久存放特殊的专用信息，只能读出信息，不能写入信息。当计算机断电后，ROM中的信息不会丢失，所以它是一种永久存储器。另一类是随机存储器(简称RAM)，RAM的信息可读、可写、可修改，在计算机运行过程中，能够稳定准确地保存信息，但是计算机一旦断电，RAM中的信息将消失。目前，计算机上使用的外存储器主要是磁盘和光盘(opticaldisc)o磁盘又分为软磁盘(floppydisk)和硬磁盘(harddisk)两种。软磁盘带有保护套的圆形薄膜，是在圆形聚酯膜的软基底上涂敷磁性层作为记录媒体的盘片，现在常用的有3.5英寸盘。硬磁盘是一种硬质圆形磁表面存储媒体，不但存储量大，而且读写速度快,是目前计算机主要的存储设备。光盘的优点是容量大、耐用、方便。按光盘的读/写功能来分有三大类，它们分别是只读光盘CD-ROM，一写多读(write-once-read-many)型光盘及可擦型光盘等。存储容量的基本单位是字节(Byte，B)，一个8位的二进制数称为一个字节。表示存储容量的单位还有千字节(KiloByte,KB)、兆字节(MegaByte,MB)、吉字节(GigaByte,GB)等，它们之间的换算关系是:1KB=210B=1024B1MB=210KB=24KB1GB=210MB=1024MB运算器运算器(arithmeticunit)是计算机实施算术运算和逻辑判断的主要部件。它能按照计算机程序的要求，在控制器的控制下，进行加、减、乘、除等基本运算和进行判别数的符号，比较数的大小等逻辑运算。控制器控制器(controller)是指挥、控制计算机运行的中心。它从存储器中取出信息并进行分析，然后根据指令向计算机各个部分发出各种控制信息，使计算机按照要求自动、协调地完成任务。一般将运算器和控制器合称为中央处理器(简称CPU)。由于CPU是微型计算机的核心，我们习惯上用CPU来表示计算机的档次，例如：80286、80486、Pentium、PentiumII、Pentiumlll和Pentium4等。E.计算机仅有硬件还不能进行信息处理，必须有为计算机编制的各种程序。程序、数据和有关文档资料称为软件。软件可以分为系统软件(systemsoftware)和应用软件(Applicationsoftware)两大类。系统软件是为方便使用和管理计算机提供的软件，常用的系统软件有以下几种：操作系统操作系统(operatingsystem,OS)的主要目标是管理计算机资源，让我们方便地使用计算机。常用的有DOS、XENIX、UNIX、Linux和Windows等。数据库管理系统应用广泛的数据库系统(databasemanagementsystem)有FoxBASE、FoxPro、VisualFoxPro和Access等。各种程序设计语言的翻译程序程序语言和编译系统的主要目标是研制开发容易编写、表达能力好和便于产生高效的目标程序的程序语言，以及非常便于使用的编译系统。应用软件是为某一应用目的而编制的软件，经常使用的有以下几种：计算机辅助教学软件计算机辅助教学软件，可以帮助教师和学生进行课堂教学和课外复习，从而提高教学质量和教学效果。计算机辅助设计软件计算机辅助设计软件帮助人们进行绘制、修改工程图纸。最常用的有AutoCAD等。文字处理软件文字处理软件主要用于输入、存储、编辑、打印文字资料，常用的有WPS、Word等。信息管理软件信息管理软件有工资管理软件、人事档案管理软件、学校管理软件、计划管理软件等。利用这些软件能够高效地管理信息。自动化控制软件自动化控制软件主要用于工业自动化生产装置，能够高质量、高效率地完成生产任务。注意几个名词：计算机辅助设计 CAD计算机辅助教学——CAI3.信息的数字化表示信息时代几乎一切信息都要转换成数字，才能用计算机和通信技术进行传播和交流。用数字表示各种信息，叫做信息的数字化表示，也叫信息的编码，这是信息技术的重要环节。这节课我们一起来学习：数的编码方式。(1)十进制数我们最常用的记数制是十进数制，有1、2、3、4、5、6、7、8、9、0十个数字符号，并按照“逢十进一”规则组成。一个十进制数值实际上是由它们在这个数中所处的位置来决定的。所以，十进制是一种位置记数法。例如，2568.65这个数，用十进制表示，可以写成如下的形式。72568.65=7x104+2x103+5x102+6xl0i+8x10。+6x10」+5x10-2由此，我们可以看到，每个位数都带有一个“权”，即万位数的权是104，千位数的权是103等。十进制数的各个权都是10的乘幂项，10叫做它的基数。这样任意一个十进制数：N=aa...aa•aa_a...aann-110-1-2-m+1-m可以写成以下的形式：N=a10n+a10n-1+.+a101+a100+a10-1+a10-2+.+a 10-m+1+a10-mnn-11-0-1-2-m+1-m即：其中，a.是0~9十个数字中的任意一个，m、n为正整数。i这里，我们把10称为基数，为了区别通常用一个下标来表示数的进位制。例如：58(10)、69.25(10)等是表示一个十进制数。(2)二进制数在计算机内部存储、处理和传输的信息均采用二进制(binary)代码来表示，二进制数只有0和1两个数码，所以运算起来很简单，其运算规则是逢二进一。在二进制中，基数是2,所以可以把任意一个二进制数N写成：N=a2n+a2n-1+...+a21+a20+a2-1+a2-2+...+a2-m+1+a2-mnn-1 1 -0 -1 -2 -m+1 -m即：其中，ai是0〜1两个数字中的任意一个，m、n为正整数。i例如：11012=1x23+1x22+0x21+1x2011．11 =1x21+10x2+1x2-1+1x2-2(2)二进制数具有以下特点：在计算机内部，信息的存储、处理和传递均采用二进制代码。这是因为二进制数运算简便且用电子元件容易实现。二进制数中只有0和1两个数字，可以方便地采用具有两个不同的稳定物理状态的元件来表示。例如：电容的充电和放电，电位的高和低，指示灯的开和关，晶体管的截止和导通；脉冲电位的低和高等等，分别表示二进制数字中的0和1。具有上述这些两个状态的元件制造容易，可*性也高。二进制数运算规则简单，使得计算机中的运算部件结构相应变得比较简单。二进制数的加法法则和乘法法则都只有四条：0+0=0 0+1=1 1+0=1 1+1=100x0=0 0x1=0 1x0=0 1x1=1二进制数中的0和1与逻辑代数的逻辑变量一样，可以采用二进制数进行逻辑运算，并应用逻辑代数作为工具来分析和设计计算机中的逻辑电路，使得逻辑代数成为设计计算机的数学基础。二进制数与十进制数的互相转换①把二进制数转换为十进制数：把一个二进制数转换为十进制数，只要将二进制数按权展开求和。[例1－1]把11011.01(2)转换为十进制数(2)解：11011.012=1x24+1x23+0x22+1