大学计算机基础 第一章 计算机基础知识

第一早

计算机基础知识

1.电子计算机的发展

2,计算机的分类

3.计算机的应用

4.计算机的发展趋势

5.二进制数制

6,计算机中的信息表示方法

7.计算机系统的组成

8.硬件系统

9.计算机硬件结构框图

10.软件系统

11.计算机系统的层次结构

•微型计算机的安装与选购

作业

一、计算题

1.将(215)io转换为二进制数。

2.将(112.625)io转换为二进制数。

3.将(111011.01111)2转换为十六进制数。

4.将(3A2C.7)16转换为二进制数。

5.将(110101.1)2转换为十进制数。

二、教材P.28-30习题

结束

电子计算机的发展

第一台电子数字计算机是1946年2月在美国诞

生，由美国宾夕法尼亚大学的物理学家约翰・莫

克利和工程师普雷斯特研制成功的，取名

ENIAC（埃尼阿克）。这台计算机产生于二次

世界大战时期，主要用于弹道轨迹及许多复杂

计算。

■由18800个电子管，7万个电阻，1万个电容，功率

150KW,占地1总重量28吨，而运算速度

5000次/秒（现在微机已达数百万次/秒），内存容

量2KB

以制造电子计算机的主要元件种类划分,

共分四代

第一代——电子管计算机

第二代——晶体管计算机

第三代——中小规模集成电路电子计算机------

第四代——大规模、超大规模集成电路电子计算机

历代讨算机对比

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第一代第二代第三代第四代

时间1946-19541955-19641965—70年代初70年代初至今

辑

照

电子管晶体管集成电路大规模、超大规模集

件

元

成电路

主存延迟线或磁鼓磁芯半导体存储器超大规模集成电路

软件机器语言高级语言高级语言发展软、硬件更多结合

有了操作系统操作系统发展多媒体软件

雏形多用户分时操作系统网络操作系统

应用以科学计算为以数据处理为数据处理、科学计算进入网络时代，应用

主，应用范围主，并用于过办公、工厂自动化领域进一步拓宽，出

有限程控制家电上、企业管理现了微机，使计算机

普及成为可能。推动

了信息社会飞速发展

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未来的计算机将以超大规模集成电路

为基础，向巨型化、微型化、网络化

与智能化的方向发展。

巨型化：速度快、精度高、容量大、功能强

微型化：使用方便、体积微小、价格低、耗

电少但功能齐全

网络化：方便信息交流、资源共享等

智能化：模拟人的思维、判断能力

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计算机的应用

已无处不在。（各行各业，无论工人、学

生、干部还是科学家等等）

工,科学和工程计算

2.数据和信息处理

3.过程控制

4.CAD、CALCAM、CAT

5.电子商务和通讯

6.人工智能

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5.CAD（计算机辅助设计）

(omputeridedesign)

CAI（计算机辅助教学）

(omputeridednstruction)

CAM（计算机辅助制造）

(omputeridedanufacture)

CAT(计算机辅助测试)

(omputeridedest)

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计算机的分类标准

■从内部运算量的形式看

数字计算机

模拟计算机

数字模拟混合计算机

■从使用角度

通用机

专用机

■根据运算速度、输入输出能力、数据存储量

巨型机

大型机

中型机

小型机

微型机（微机）

按综合指标分为：

PC机：以微处理器为中央处理单元的个人计算机。

工作站：是一种高档微机，具有很强的图形交互与处理能力,

主要用于计算机辅助设计领域。

大型机：具有很强的综合处理能力，主要担任大规模企业和

单位的大型计算任务，比如：科学研究、科学计算、中小

规模天气预报、管理及商业部门等。

巨型机：并非体积庞大、而是档次最高、运算速度最快、性

能最好、技术也最复杂的机型，主要用于解决尖端科学领

域的较复杂问题，它的研制水平是衡量一个国家经济实力

和科技发展水平的重要标志。（秋河系列，主要用于军

事、科研、天气预报、航空航天等）

服务器：是为网络上许多用户提供服务以共享其资源的计算

机。主要是做一些大型的数据处理，对CPU和内存性能要

求比较高，因主要是后台的数据处理，所以服务器对显卡

要求不高，但一定要考虑它可以24小时开机，都保持不

会过热！为用户提供诸如电子邮件、数据库、文件传输、

信息浏览等服务。

客户机：由服务器提供服务的客户端计算机。

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为什么开始学计算机就要学二进制

数学运算

计算机进行一信息记录一都以二进制形式完成

、传输

即:计算机内部采用的是二进制教制

技术上易实现

因为二进制只有两个计数符号，两个状态的电子逻辑部件容

易实现，如半导体的“导通”、“截止”，电位的“高”、

“低”等

二进制运算简单

如加法、乘法运算只有四种可能：

0+0=00X0=0

0+1=10X1=0

1+0=11X0=0

1+1=101X1=1

二进制的两数码0、工与逻辑代数中的变量值0、1

（假、真）相吻合

可使计算机方便地进行逻辑运算。

四.二进制与十进制之间的关系简单，易转换。

进位计数制（简称进位制）

讨教制

r进位制：按进位方式计数，如十进制、钟表、星期、月份等

L非进位制：划道，有几划几道，无进位问题

数制的基本概念

基数：Q进制中，满Q进1,Q就称为基数。Q进制需Q个数字符号表示。

位权：某一数位的数值是由该位数码的值乘上该位置的固定常数构成

的，这个常数就称为“位权”,是该数制的基数的整数次幕。

整数部分的位权：Qn-1其中n：该数处于小数点之左的位数。

小数部分的位权：Q-m其中m：该数处于小数点之右的位数。

二进制化为十进制

将二进制用“位权”表示法，即可化为十进制。

任何进制都可用“位权”表示法，化为十进制。四”

十进制化成二进制的算法

整数:除2取余，直到0

小数:乘2取整，直到0

八进制与十六进制的应用

■因为二进制书写、阅读不方便，易出错

■八进制、十六进制与二进制之间存在特

殊的关系,及易转换，所以在计算机学

科中广泛使用。

■如书写数据、机器语言指令代码、存储

单元地址等。

不同进位制的标识：方法

圆括号加相应进制的下脚标，如:

(127.34)s

用加在数值后面的B——表示二进制；

用加在数值后面的Q—表示八进制；

用加在数值后面的H—表示十六进制；

用加在数值后面的D—表示十进制，可

省略。

如：10010101B73H等

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十

八

、

、卜六进制之间关系对照

制

制

进

二

+0SO十六0进制八进0制

1111

±

2O22

3133

444

500155

6dO66

±

711177

±X

880

90091

00

1o1oA2

10±1-

do11B3

11x1—

IcU4

12I-X

13d10oI0D

±XI-15

141dE16

15X±10

1d117

XxXF

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例题L用位权表示十进制数2789（基数:10）

2789

2X10007X1008X109X1

2X1037X1028X1019X10°

求和：2000+700+80+9=2789

※位权是该数制基数的整数次察

※某一数位的数值=该位数码的值X该位的位权

例题2：用位权表示十进制数0・256（基数:10）

0.256

0.20.050.006

2X1015X1026X103

求和：0・2+0.05+0.006=0.256

返回

例题1：将二进制数（工工10工，0工）2化为十进制数

解：（工1101.101）2

位权：2423222120212223

该位值：1X241X23IX220X211X201X2-10X2-21X2-3

求和：lX24+lX23+lX22+0X21+lX2°+lX2-1+0X2-2+lX2-3

=16+8+4+0+1+0.5+0+0.125

=（29.625）

例题2：将十六进制数（2C）工6化为十进制数

解：（2C）16

位权：161160

该位值：2X16112X160

求和：2乂161+12X16。

=32+12=（44）10

练习返回

I,将二进制数(1101000101,101)2转

换为十进制

(837.625)10

2.将八进制数(257.4》转换为十进制

(175.5)10

3.将十六进制数(2AF)16转换为十进制

(687)1。

返回

设有十进制整数(66)］。，把它化成二进制数。

解：0-1-2-4-8-16-33―66.向左

IIIIII

二进制：1000010.

(66)10=(1000010)2

练习：将十进制数187转换为二进制

(10111011)2

返回

设有十进制数（0.625%。，把它化成二进制小数。

解：

向右0.625->1.25-0.5->1-0

IVII

二进制：0.101

(0.625)10=(0.101)2

练习：将十进制数0.6875转换为二进制

(0.1011)2

返回

A8)

整数：个位开始，一左，3位1小节

小数：小数点后第一位开始，一右，3位工

小节

注意：不够3位的，以0补足3位,

八进制化成二进制：是上面算法的逆过程

例题

二进制化成十六进制的算法

(2-------►16)

整数：个位开始，一左，4位1小节

小数：小数点后第一位开始，一右，

4位1小节

注意：不够4位的，以0补足4位。

十六进制化成二进制：是上面算法的逆过程

例题返回

二进制数(1010100工工11001.110)2,把它化成十六进制数。

解:

分组:10101001111001.110

补零:001010100111100111100

十六进制：(2A79,C)16

练习返回

设有二进制数(10101001111001.1101)2,把它化成八进制数。

解：

分组:10101001111001.1101

补零:010101001111001.110100

八进制：(25171.64)8

返回

L将二进制数(1101000101)2转换为八进制、

十六进制数(1505)8(345)16

2,将二进制数(101010011工1001」1011)2转

换为八进制、十六进制数

(25171.66)8(2A79.D8)16

3,将八进制数(432・27)8化为二进制、十六进制

(100011010.010111)2(11A.5C)16

♦十六进制数(39D.9)i6化为二进制、八进制数

(1110011101.1001)2(163544)8

5.选择题：下列4个数中最大的数是A0

A：十进制数1789B：十六进制数1F

C：二进制数10100001D：八进制数227

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8.*

位：(bit)也称比特，是计算机存储信息的最小

单位，用0或工来表示一位二进制信息；

字节：(byte)简记为B,是数据存储的基本单位,

8个相邻的二进制位构成一个字节

各种存储单位之间的换算关系如下：

lB=8bit

1KB=1024B=210B

1MB=1O24KB=210KB=220B

1GB=1O24MB=21OMB=23OB

1TB=1024GB=210GB=240B

1PB=1024TB=210TB=250B

返回

9.字长是指CPU一次操作能够处理的

二进制位数。它代表了机器的精度，

字长越长，精度越高，功能就越强，

但同时CPU的结构也就越复杂。常用

的微机字长有32位、64位等

字长是衡量CPU性能的一个重要技术

指标。

返回

计算机中的信息表示方法

■计算机中数据的概念是广义的，除有数值

型数据外，还有非数值型数据（如：文字、

符号、图像、语言、逻辑信息等），也是

以“0”、“1”形式存在。

4巨码原贝I」:

把非数值型数据用数字与之对应。

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编码原则

附用的信息编码:

i.ASCII码

2,汉字编码

返回

汉字编码

■也是以二进制形式表示。

■但由于汉字的特殊性，在汉字的输入、存

储、处理、输出过程中所使用的汉字代码

是不一样的，分机内码和机外码。

是汉字是汉字

的标识的输入

码方式

■内码与字符：一一对应

■外码与内码：多对一的关系

淡生输入鸠（即外鸠）

■大致可分四种：

■音码：如全拼、简拼等；

■形码：如五笔字型；

■数字码：如区位码、电报码等;

■混合码：如音形码等。

■采用国标码（区位码），即《信息交换用汉字编

码字符集——基本集》

■每个汉字两字节表示，第一字节表示区号

第二字节表示位号

■将国标码每个字节的最高位置“1”,作为汉字的

标识符，以区别于ASCH码。

如汉字“巧”的机内表示是：

1011100111000001o

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ASCII鸠

■是英文符号编码，是通用的字符编码，全

称mericannationaltandardode

fornformationnterchange,即美国

国家信息转换标准代码，简称ASC□码。

■例如：字母A的ASCH码为1000001（十进

制为65）

每个ASCII码用一个字节表示，最高二进

制位为0

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生馍库（克件）

■在屏幕上显示、打印字符，就是将字模库

中与之对应的，以点阵形式存在的字符形

状输出。

■字模库：指与某种字符集对应的字形编码

集合。以点阵形式表示。

■西文字符的输出

■汉字字符的输出

返回

■用16X16点阵，每2个字节为工行，每16

行组成一个汉字字符，即一个汉字字符用

32个字节表示，。GB2312—80中可打印

符号和汉字共有96X96=9216个，因此

GB2312—80编码字模库中应有9216组，

要占9216X32=294912个字节。可见，

要比西文字符占用更多资源。

返回

■用8X16点阵，1个字节为1行，每16行组

成一个西文字符，即一个西文字符用工6个

字节表示。ASC□码中可打印字符有96个,

要有96组，所以，要占96X16=1536个

字节。

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■字长是指CPU一次操作能够处理的二

进制位数。它代表了机器的精度，字

长越长，精度越高，功能就越强，但

同时CPU的结构也就越复杂。常用的

微机字长有32位、64位等

字长是衡量CPU性能的一个重要技术

指标。

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美籍匈牙利数学家一冯,诺依曼

于1946年提出了现代计算机模型：（3个要点）

i.采用二进制数的形式表示数据和指令

2.指令和数据同时存放在存储器中

3.由控制器、运算器、存储器、输入设备、输出设

备五大部分组成计算机硬件

其工作核心是“存储程序”和“程序控制”。

按该原理设计的计算机称为“冯・诺依曼型计

算机”。此方案沿用至今，该体系结构奠定

的现代计算机的结构理论。

-世界上第一台存储程序式计算

机是在1949年诞生的，取名

EDSACo它的诞生标志着计算

机时代的真正开始。

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硬件余统

①中央处理器

■控制器

-运算器

②存储器

■内存储器（又称主存）

■外存储器（又称辅助存储器）

③输入设备

④输出设备

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输入设备

其功能是把计算机将要执行的程序和要

处理的数据输入到存储器中。

其过程是把人民熟悉的符号由输入设备

输入，然后变为计算机能够识别的二进

制代码。

■常见的输入设备有键盘、鼠标、扫

描仪、触摸屏、光笔等。

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外存储器（又称辅助存储器）

表面通常是由磁介质或光电介质构成O

常用的外存有磁盘、磁带、光盘、U

盘、移动硬盘等。

我们将内存与外存的作用加以比较得知：

■内存是程序运行的场所，外存是长期保存程序和

数据的场所；

■内存是易失性存储器，外存是非易失性存储器；

■内存可以与CPU直接交换信息，而外存只能与同

内存交换信息；

■内存读写速度快、容量相对较小，外存读写速度

慢、容量相对较大；

■程序和数据平时不用时存放在外存中，只有当其

运行和使用时才调入内存，运行结束后仍然保存

在外存。

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存储器

■是计算机的记忆装置，用来记录：数据、

程序、运算结果

（内存（主存）：在主板上，可由CPU直接访问，存

取速度快，容量不大，一般用来存

放当前运行的程序和数据，价格高

存储器＜

I外存（辅存）：在主板外，CPU不能直接访问，必

须先将外存的信息调入内存，CPU

才能访问。用于存放要永久保存或

暂时不用的程序和数据。价格低，

存取速度慢，容量大。

位：(bit)也称比特，是计算机存储信息的最小

单位，用0或工来表示一位二进制信息；

字节：(byte)简记为B,是数据存储的基本单位,

8个相邻的二进制位构成一个字节

各种存储单位之间的换算关系如下：

lB=8bit

1KB=1024B=210B

1MB=1O24KB=210KB=220B

1GB=1O24MB=21OMB=23OB

1TB=1024GB=210GB=240B

1PB=1024TB=210TB=250B

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内存储器（又称主有）

由半导体存储器组成，存隼速度比较快。

按工作方式的不同可分为：

■随机存取存储器（RAM）

■只读存储器（ROM）

返回

只读存储器（ROM）

■只能读不能写，断电数据不丢失，一般用

于存放定不变的控制计算机的系统程序

和参数表、数据。也可用于存放常驻内存

的监控程序和部分引导程序。

如：BIOS（基本输入/输出系统）；

汉字库也存放在ROM上。

返回

随机存取存储器（RAM）

既可读又可写，断电数据丢失,

般用于暂存程序和数据。

（动态RAM：目前微机的内存容量主要指动态RAM。

RAM优点：集成度高，价格低

缺点：需不断刷新，速度较慢

I静态RAM：目前主要用做高速缓存（Cache）。

优点：速度快，不用刷新

缺点：集成度低，价格高

返回

中央处理器

■简称CPU,又称微处理器。是计算机余统

的核心、心脏。由运算器和控制器组成。

■微机中，运算器和控制器已集成在一块桧

片上，即CPU这片，不再是独立部件。

■人们常说的386、486、Pentium(586)、PII、PIILP4

等是指Intel公司的CPU型号。

性能在不断提高，速度越来越快。

返回

微处理器-推出时间字长主频佩）集成度［晶体管数/片）

|顿，

41971年40.72,300

802861982年166〜2513.4万

803861985年3216〜4027.5万

804861989年3225〜10。120万

Pentiwn19g3年3260〜233310万

PentiumII1997年32133〜450750万

Pentiumlll1999年32350〜550950万

Pentium42000年321,400以上4,200万

Itanium佞腾）2001年6480025皿万尔包括口小电）

字长返回

控制器

是整个计算机的“神经中枢”,由它统一按人们

事

先编好的程序指挥和控制计算机各部件协调工作

1.先将程序放入内存

2.控制器（按时钟提供的节拍）从内存中揍指令，分析

指令，然后向计算机各部件发控制信号，协

调计算机各部分工作。

3.另一方面，它又接受运算器、内存、及I/O设

备的反债信息，以确定程序的执行顺序。

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■完成基本的算术运算和逻暑运算。

核心部件是“加床森”和若干“嵩f■寄唐器”

暂时存储参加运算的数据和运算结果

■步骤：

1.当需要进行某种运算时，由控制器发出命令，将

存放在内存中的数据传遹到运算器中

2.运算，并将结果送回到内存中，以便进行处理

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输出设备

■其功能是将计算完成后存储在存储器

里的二进制结果，以人们熟悉的方式

显示到屏幕或打印到纸张上

常见的檎出设番方旦丞避、打印机、绘

仪等。

(2返回

打印机

将输出信息打印在纸上，产生永久性记录。

市场上常见的有：

■针式打印机：一排打印针冲击色带。

:性价比高，耗材便宜。

:速度慢，噪音大，质量差。

■喷墨打印机：向纸张喷射小墨滴。

:比针打质量好，噪音较低，便宜。

:速度慢，耗材贵。

■激光打印机：激光扫描技术与电子照相技术相结合的产物。

:打印质量比喷墨高，速度快，噪音低。

:价格高，耗材贵。

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显示器

■分类

■主要技术参数

■显示器适配器（简称：显卡）

返回

显示器适配器（简称：显卡）

显卡：是显示器和系统总线之间的接口。

作用：将显示信息转化为视频信号，去控制

显示器内电子束强度变化，达到显示

字符和图形的目的。

组成：由寄存器组、显存、控制电路三部分

组成。有的做在主板上，有的作为独立

插件插在主板上

分类:

返回

显示器适配器分类

单色显示卡

按所采用的图形芯片：彩色显示卡

,2D图形加速卡

3D图形加速卡

(ISA卡

按总线类型分：\PCI卡

〔AGP卡

按所能显示的颜色数量：j伪彩卡

I真彩卡

按显卡发展过程：MDA、CGA、EGA、VGA、SVAG、

XGA、8514A卡等。

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主要技术参数

■屏幕尺寸

■点距

■分辨率

■刷新频率

■辐身寸与环境

■灰度与色彩深度

■扫描方式

返回

扫描方式

水平扫描有两种方式：

■隔行扫描：隔一行显示一行，到底后再从新来。

■逐行扫描：每行都显示。比隔行扫描显示效果稳

定，最佳无闪烁的标准是垂直频率为

85Hzo

返回

灰度与色彩深度

■灰度：显示器能改变亮度的级别数。

■色彩深度：计算机中表示色彩的二进制位

数。有1位、4位、位、工6位、

24位。分别表示2工2%28、

216（高彩色）、224（真彩

色）种颜色。

返回

辐射与环境

电磁辐射剂量,影响视力及身体健康

标准有两个：

■瑞典的MPRTI标准——达到的多。

■TCO标准-----------高，达到的少。

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刷新频率

■每秒刷新屏幕的次数，又分：

・垂直刷新频率（场频）：每秒刷新屏幕的次数，单位Hz。

越大越好，视频电子标准学会

1997年规定，85Hz逐行扫描为

无闪烁的垂直刷新频率。

■水平刷新频率（行频）：从左至右绘一水平线所用时间，

单位kHz。

返回

分辨率

■以水平方向与垂直方向的像素个数乘积来

表示。如800X600。

■分辨率受点距和屏幕尺寸的限制。如屏幕

尺寸相同，点距越小，分辨率越高。

常用的有:00x600.1024x76

1280x1024.1600x1200等

返回

点距

■两相邻发光点之间的距离（mm）,越小,

图象越清晰，如0.28,0.27,0.26,0.25,

0.21mm。越小价格越高。

（是物理的，不能用软件来更改的，这点不

同于分辨率）

返回

屏幕尺寸

■以显像管对角线距离表示，如14英寸

返回

分类

按色彩种类：［单显

1彩显

‘阴极射线管显示器（CRT）

液晶显示器（LCD）

按显示器件不同：’发光二极管（LED）

,等离子体（PDP）

按显示方式不同图形显示方式显示器

l字符显示方式显示器

「球面屏幕

按显像管外观不同：\平面直角屏幕

〔柱面屏幕

返回

计算机条统的组成

控制器

CPU

运算器

［主机

内存

「硬件系统外存

外设

I4输入设备

输出设备

计算机系统＜r操作系统

语言处理系统

r系统软件服务型程序

I软件系统，＜数据库系统

〔应用软件二用户程序

应用软件包

冯■铭侬曼返回

软件系统

就是计算机的程序和数据。分两大类：

■系统软件

是为了增强计算机系统的功能，充分发挥计算机各种资源的效

益，增强处理能力，更好地为用户服务的自身管理程序。如：

■操作系统

■程序设计语言和语言处理程序

■数据库管理系统

■服务性程序等

■应用软件

在系统软件支持下，用户为解决具体问题而编写的通用或专用

程序，也称“用户程序”。如：

■办公软件：MicrosoftOffice、金山公司的WPS等

■管理软件：用友、降龙等。

返回

裸机的概念

没有配备任何软件的计算机称为裸机。

计算机系统的层次结构

用户面里问题空言用户

\/gw___

金机器的前'

服

务

性

程

序

言

语

汇编语言

操作系统

户

用

用户用户应用程序

用户

应用软件

其他系统软件

操作系统

硬件

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计算机硬件结构程图

运算器

输

出

设

备

内存储器

数据流

控制流

程序：

■为完成某种特定任务用某种

计算机语言编写的一组指令

序列。

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数据：

■图、文、声、像等。

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指令:

指计算机能够识别和执行的某种命令，

（直接指挥计算机硬件工作）是计算机进

行程序控制的最小单位。一般由操作码和

操作数两部分组成。操作码表示该指令的

功能，操作数表示指令所要处理的对象

（包括数据和数据所在地址）。

指令系统：

一台计算机所能执行的全部命令

r反映计算机的全部功能）

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机器语吉r也叫机器玛）

■是计算机能认识的指令，用二进制编码

表示，它是最底层的计算机语言，计算

机硬件可直接识别。不同的CPU,机器

语言不同。

:速度快。

：不易编写，不易移彳

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汇褊语言

■采用助记符，便于记忆。因为也是直接针对硬件,

所以也不易移植。一般也只用于开发低层软件。

如汇编语言中的指令ADDAX,10表示将寄存

器AX的内容加10,结果保存在寄存器AX中。

ADD为操作码AX,10为操作数

（机器不识别汇编语言，须通过汇编程序转换为机

器语言。）

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焉级语言

■语句比较接近自然语言（英