第1章 计算机系统基础教材

主讲教师郭松涛Email：stguo@

stguo@163.com大学计算机基础课程提高班大学计算机基础主讲教师郭松涛Email：stguo@

stguo@163.com高校计算机基础教育系列课程提高班本章教学计划

理论教学（课堂教学）：2学时

实验教学（上机实习）：0学时本章教学重点

1.计算机构成、工作原理

2.三总线、指令与指令系统

3.计算机系统组成

4.数制和码制、汉字编码

5.计算机运算基础第1章计算机系统基础提高班本章教学重点第1节：学生自学（学生提问，教师解答）第2节：课堂讲解第3节：课堂讲解第4节：课堂讲解（教学PPT任课教师根据教学班实际情况自行增删）课程PPT及实验PPT等所有课程资源在实验教学中心服务器上下载。

第1章计算机系统基础提高班1.1计算机的概述1.2信息在计算机中的表示1.3计算机系统的组成及原理1.4计算机运算基础第1章计算机系统基础任务：了解计算机的发展历程和发展发展趋势。理解计算机的应用领域。1.1.1计算机的发展与特点

1）计算机的诞生在数字式电子计算机的发展过程中，在理论上作出杰出贡献的主要有美籍匈牙利人冯•诺依曼（JohnVonNeumann，1903-1957年，见图1.1）和英国的艾兰•图灵（AlanMathisonTuring，1912-1954年，见图1.2）。冯•诺依曼首先提出了计算机“存储程序”的概念，其“存储程序”工作原理奠定了现代计算机的基础。艾兰•图灵建立了图灵机的理论模型，对数字计算机的一般结构、可实现性和局限性产生了深远影响．1.1计算机的概述2)计算机的发展按照计算机硬件发展的分法，可将计算机的发展分为四个阶段。

第一代计算机（1946－1959年）：以电子管作为计算机的基本逻辑电路元件，主存储器采用延迟线和静电存储管，容量非常小，仅1000----4000B。外存储器采用纸带、卡片、磁鼓和磁带，运算速度一般为每秒数千次至数万次。典型机器是：ENIAC、UNIVAC。虽然电子管计算机代替了机电式计算机，其计算能力，计算速度，体积等有了很大提高。但其电子器件存在很多缺点，电子管功耗大、体积大、工作速度抵、延迟线和静电存储管体积大、存储容量小等。不适应社会不断的更高的要求。因此新的器件就不断的发明出来。最典型的就是：晶体管、磁芯存储器、硬盘。从而产生了1.1计算机的概述1)第一台电子计算机

1.1计算机的概述2)计算机的发展

第二代计算机（1958—1964年）：第二代计算机采用半导体晶体管作为逻辑开关元件，内存采用了磁芯存储器，其容量达几十万B。外存采用磁盘、磁带。运算速度达几十万次/每秒。软件方面出现了一系列的高级程序设计语言(如FORTRAN，COBOL等)，有了系统软件（监控程序），提出了操作系统的概念，且提出了多道程序设计、并行处理和可变的微程序设计思想。典型机器是：1955年，贝尔实验室研制出世界上第一台全晶体管计算机TRADIC，装有800只晶体管，仅100瓦功率，占地也只有3立方英尺。1.1计算机的概述第二代电子计算机

1.1计算机的概述2)计算机的发展第三代计算机（1965—1970）：采用中小规模的集成电路，半导体存储器逐步成为主存储器，磁盘是主要的外存储器。软件方面出现了操作系统以及结构化、模块化程序设计方法，软硬件都向系列化、通用化、标准化方向发展。1.1计算机的概述2)计算机的发展第四代计算机（1971—至今）：采用超大规模的集成电路。中央处理器CPU高度集成是这一代计算机的主要特征。从Intel4004到P4，芯片集成了上千万只晶体管。处理速度每秒可执行几亿条指令，微机的主存扩展到512MB以上，并且存储技术从SDRAM到DDR，再到RDRAM，光盘存储容量从650MB到若干GB。操作系统不断发展和完善，数据库管理系统进一步发展，软件行业已发展成为现代新型的工业部门。由于相关技术的不断改进，导致计算机的性能不断飞跃提高。与此同时，各种应用软件相继推出，计算机的应用也变得空前的普及。特别是基于计算机技术和通讯技术的网络技术，使世界变成了“地球村”。网络、微机、多媒体成为当今计算机技术发展的主流。1.1计算机的概述微型计算机的发展（1）世界上第一个微处理器-----INTEL4004，在1971年1月，Intel公司研制成功世界上第一块4位微处理器芯片Intel4004，标志着第一代微处理器问世，微处理器和微机时代从此开始。1.1计算机的概述微型计算机的发展(2)第一个8位微处理器Intel8008，4004微处理器推出不久，1972年4月，Inter公司开发出第一个8位微处理器Intel8008。从Intel8008开始，微处理器已经能够每次处理一个完整的字节。1973年8月8位微处理器Intel8080问世，拥有16位地址总线和8位数据总线，支持16位内存，同时它也包含一些输入输出端口，这是一个相当成功的设计，还有效解决了外部设备在内存寻址能力不足的问题。它标志着微处理器的发展进入第二代。1.1计算机的概述微型计算机的发展（3）1978年推出的Inter8086/8088微处理器，它是第三代微处理器的标志。其内部包含29000个3μm技术的晶体管，工作频率4.77MHz采用16位寄存器和16位数据总线，能够寻址1MB的内存储器。这个处理器标志着x86王朝的开始，从8086开始，才有了目前应用最广泛的PC行业基础。1.1计算机的概述微型计算机的发展从1972年4月Inter公司开发出第一个8位微处理器Intel8008到1985年研制成功了32位的微处理器---80386系列，到1989年4月的80486系列，再到1993年的Pentium(奔腾)处理器，走过了20年。接下来Pentium(奔腾)家族处理器：PentiumMMX、PentiumPro、PentiumII、PentiumIII、Pentium4、Core2Duo等。与此同时，同性能的CPU，如SunSparc、IBM/苹果/摩托罗拉的PowerPC，以及MIPS处理器，AMD公司的兼容x86的K5、K6、K6-2、Athlon系列相继诞生。1.1计算机的概述微型计算机的发展1.1计算机的概述3)我国计算机的发展我国的计算机事业始于20世纪50年代。1952年我国第一个电子计算机科研小组在中科院数学所正式成立。1956年国家制定了发展我国科学事业的12年远景规划，把开创我国的计算技术事业项目列为4大紧急措施之一。

1958年在中科院建立了我国第一个计算机技术研究所。

1960年我国第一台自行设计的通用电子计算机107机问世。

1964年成功研制大型通用电子计算机119机，承担了我国第一颗氢弹的计算任务。

1974年由高等院校、研究所和工厂联合设计的DJS—130机通过鉴定并批量生产。

1983年每秒运算1亿次的银河巨型计算机问世，它的诞生标志着我国计算机技术水平又踏上了一个新台阶，同时标志着我国已走到了世界巨型机的前列。

1985年联想汉字微机系统LXPC研制成功，长城0520CH微机投产。标志我国已掌握了第4代计算机技术，在微机领域与世界达到了同步。1.1计算机的概述3)我国计算机的发展

1992年研制成功10亿次/秒的银河Ⅱ巨型机，实现了从向量巨型机到处理并行巨型机的跨越。在2002年每秒万亿次的联想深腾问世，“龙芯”1号也横空出世。

2009年6月，随着中国曙光公司研发的首台百万亿次超级计算机“魔方”（MagicCube）落户上海，中国成为继美国之后第二个能研发制造百万亿次超级计算机的国家。“魔方”的运算速度为每秒180.6万亿次，其一天的计算量相当于地球上所有人每周7天、每天24小时不停地用计算器算7年半。1.1计算机的概述4）计算机的发展趋势从计算机的研究看其发展，主要趋向于巨型化、微型化、多媒体化、网络化、智能化以及非冯•诺依曼式计算机。

①巨型化——指高速、大存储容量与功能强大的超级计算机。主要用于天文、气象、原子、核子反应等尖端技术，以及探索新兴科学如宇宙工程、生物工程的需要。

②微型化——借助于半导体集成电路技术的发展，使单片速度变得越来越快，所完成的功能越来越强，使计算机微型化成为可能，从而渗透到如仪器仪表、家用电器、工业控制等领域。今后微机的性价比将进一步提高，逐步发展到对存储器、通道处理机、高速运算器件、图形卡、声卡、网卡的系统集成。

③多媒体化——对图像、声音的处理是目前计算机普通需要具有的基本功能。1.1计算机的概述4）计算机的发展趋势

④网络化——计算机网络是通讯技术与计算机技术相结合的产物。计算机网络将使不同地点、不同计算机之间，在网络软件的协调下共享资源。为适应网络上通讯的要求，计算机对信息处理速度、存储量的大小均有较高的要求。计算机的发展必须适应网络发展。

⑤智能化——计算机正在突破“计算”这一初级含义，拓宽应用范围，更多地代替人类某些方面的劳动。人们希望计算机应有“观赏”、“视听”、“语言”、“学习”等能力。

⑥非冯•诺依曼计算机——随着计算机应用领域的不断扩大，采用存储方式进行工作的冯•诺依曼型的计算机逐渐显露出局限性，从而出现了非冯•诺依曼计算机的构想。在软件方面，非冯•诺依曼语言主要有三种：Lisp，Prolog和Ｆ.Ｐ；而在硬件方面，提出了与人脑神经网络相类似的新型超大规模集成电路——分子芯片。1.1计算机的概述5）计算机的特点

1）处理速度快

2）精度高

3）记忆、存储能力强

4）具有自动运行的能力

5）具有逻辑判断能力

6）支持人机交互1.1计算机的概述1.1.2计算机的分类及应用1）计算机的分类在时间轴上，“分代”表示计算机的纵向发展，而“分类”则表示计算机的横向发展。目前计算机的种类很多，按照不同的标准有不同的分类方法。①按工作原理可划分为模拟计算机和数字计算机●模拟计算机内部使用的电信号模拟自然界的实际信号。但是处理问题的精度较差，电路结构复杂，抗外界干扰能力极差。●数字计算机是主流，其内部处理的是一种称为“符号信号”或“数字信号”的电信号。其运算过程按数字位进行计算，具有逻辑判断等功能，是以近似人类大脑的“思维”方式进行工作，所以计算机又被称为“电脑”。1.1计算机的概述1.1.2计算机的分类及应用1）计算机的分类②按功能可划分为专用计算机和通用计算机●专用计算机用于某些专业领域。在导弹、火箭上使用的多是专用计算机。●通用计算机适应性强、应用面广，主要用于商业、工业、政府机构、家庭和个人。1.1计算机的概述1.1.2计算机的分类及应用1）计算机的分类③按规模可划分为巨型机、大型机、小型机、微型机和单片机

●巨型机——也称超级计算机，是计算机中速度最快、功能最强、性能最高、规模最大、价格最贵的一类计算机，多用于国家高科技领域和国防尖端技术的研究。巨型计算机的研制水平、生产能力及其应用是衡量一个国家科技实力与经济实力的重要标志。

●大型机——具有很强的数据处理能力，一般应用于大中型企事业单位的中央主机。随着微机与网络的迅速发展，大型主机市场正在逐渐收缩。许多大型机被高档微机群取代。

●小型机——或称超级小型机，功能略逊于大型机，但结构简单、可靠性高，成本较低、维护方便，不需要经过培训即可维护和使用，对广大中、小企业用户具有更大吸引力。

●微型机——通常简称为PC，即个人计算机。这是20世纪70年代出现的新机种，其主流是IBM在1981年推出的PC系统及其众多的兼容机。其设计先进，软件丰富，功能齐全，价格便宜，用户众多。随着芯片性能的提高，以及各种新技术如虚拟存储、高速缓存（Cache）、精简指令集（RISC）等的使用，个人计算机的性能大幅提升。

●单片机——仅由一块集成电路组成，具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活等特点，广泛应用于智能仪器仪表、工业控制、网络通讯设备和医疗卫生行业。1.1计算机的概述计算机的分类1.1计算机的概述我国目前运行最快的超级计算机――每秒峰值运算速度230万亿次的曙光5000A在上海超级计算中心正式启动,这标志着我国成为世界上继美国后第二个跨越百万亿次计算机研发和应用的国家。计算机的分类1.1计算机的概述我国目前运行最快的超级计算机――每秒峰值运算速度2570万亿次的天河一号安装在国家超级计算天津中心，这标志着我国成为世界上继美国后第二个跨越千万亿次计算机研发和应用的国家。系统配置小型机（Minicomputer）小型计算机广泛应用在工业自动控制系统、大型分析仪器、高级测量仪器以及医疗设备中的数据采集、实时分析计算，并广泛用于企业管理和高等学校、科研院所的科学计算。小型机的代表是美国的DEC公司。在1965年提出了12位的PDP-8小型机，1970年又提出了16位的PDP-11系列机，1995年该公司就开始研制32位的高级小型机，这些机器在过程控制、数据监控、数据通信、计算机辅助设计等领域都获得极广泛的应用。小型机以及下面介绍的工作站、个人计算机，就技术而言是一个相对的概念。今天个人计算机的主要性能就是多年前小型机的性能，而今天小型机的性能已经赶上或超过了多年前的巨型机，小巨型机的性能。技术在发展。大家都同步在前进。1.1计算机的概述IBM5xx、8xx系列1.1.2计算机的分类及应用1）计算机的分类④按工作模式可划分为服务器和工作站

工作站（工程工作站）是一种介于微型机与小型机之间的机型。通常配有高分辨率的大屏幕显示器和大容量存储器，具有较强的数据处理能力和高性能图形功能，并且多数具备网络功能。

服务器是一种在网络环境下，为多个用户提供服务的共享设备。根据其提供的服务，可以分为文件服务器、通信服务器、邮件服务器和打印服务器等。1.1计算机的概述工作站（Workstation）工作站（工程工作站）是一种高级的微型计算机，是介于个人计算机与小型计算机之间的一种机型。其运行速度快、配以高级的CPU、高分辨的大屏幕显示器和大容量的内外存储器，成为专门用来处理某些特殊任务的一类计算机，如，图像处理、计算机辅助设计等。工作站与网络系统中的“工作站”在用词上相同，但词义不同。网络上的“工作站”指联网用户的结点，该结点上联结了一台个人计算机。而这儿说的工作站是指一台高级微型计算机。1.1计算机的概述SUN工作站IBM-64位工作站44P-170HP-RS/9000工作站：C3000/j50002）计算机的应用电子计算机特别是个人计算机已经渗透到社会的每一个角落，正在改变着人们的工作方式和生活方式，推动社会的发展。这里仅介绍几个主要的应用领域。

①科学计算

②数据处理

③辅助工程

④自动控制

⑤人工智能1.1计算机的概述1.1计算机的概述1.2信息在计算机中的表示1.3计算机系统的组成及原理1.4计算机运算基础第1章计算机系统基础任务：掌握数制和码制，理解计算机进行数据处理的方式。1.2

信息在计算机中的表示计算机只能处理二进制编码形式的指令，因此字符、数字、声音、图像等信息都必须经过某种方式转换成二进制的形式，才能提供给计算机进行处理。计算机内部之所以采用二进制，是基于以下原因：

技术实现简单——计算机是由逻辑电路组成，逻辑电路通常只有两个状态，开关的接通与断开，这两种状态正好可以用“1”和“0”表示。

运算规则简化——两个二进制数和、积运算组合各有三种，运算规则简单，有利于简化计算机内部结构，提高运算速度。

适合逻辑运算——逻辑代数是逻辑运算的理论依据，二进制只有两个数码，正好与逻辑代数中的“真”和“假”相吻合。易于进行转换。二进制与其它进制数之间，易于互相转换。1.2.1数制及其相互转换

1）数制

4种常用进制位数制：●二进制基数J＝2，基本符号0和1●八进制基数J＝8，基本符号0～7●十进制基数J＝10，基本符号0～9●十六进制基数J＝16，基本符号0～9，A，B，C，D，E，F（其中A，B，C，D，E，F代表10，11，12，13，14，15）1.2

信息在计算机中的表示权的概念1.2.1数制及其相互转换

2）几种常见数制之间的转换①J进制转换为十进制

规则：按权展开，依次相加。加权公式如下，其中，n为整数位数（最低位为０位），m为小数的位数，Ai为该数A的第i位数字，J为进制数，Ji为该数第i位的权。权的概念-1.2

信息在计算机中的表示②十进制转换成J进制

先将整数和小数部份分别转换，再将整数部份与小数部分转换的结果连接起来。规则：整数部分，除J取余；小数部分，乘J取整。例如，十进制转换成二进制，整数部分遵循“除2取余”的法则，而十进制小数转换成J进制时，可连续地乘以J，直到小数部分为0，或达到所要求的精度为止（小数部分可能永远不为0），得到的整数即组成J进制的小数部分。1.2

信息在计算机中的表示③八进制数与十六进制数的转换

由于二进制、八进制、十六进制这三种进制数的基数之间有一定的内在联系，即23=8，24=16，故相互转换比较容易。即每1位八进制数相当于3位二进制数，每1位十六进制数相当于4位二进制数。1.2

信息在计算机中的表示1.2.2数值数据在计算机中的表示

数据可以分以为两类，即数值数据和非数值数据。数值数据用来表示数量的多少，包括定点小数、整数、浮点数和十进制数串四种类型，可以参与算术运算。非数值数据又称符号数据，用于表示一些符号，如英文字母、数字、标点符号、运算符号、汉字、图形、图像、语言信息等。

数的符号数值化通常把一个数的二进制代码的最高位定义为符号位，最高位为“0”表示该数为正数，最高位为“1”表示该数为负数，该位称为数符，其余位表示该数的绝对值。一般把在机器内存放的带正负符号数值的数称为机器数，机器数对应的数值为机器数的真值。如(-25)10其真值数为(11001)2，其机器数为111001。

表示范围机器数的表示范围受到字长和数据类型的限制，例如，若表示一个整数，字长为8位，其能表示的最大值为127，若数值超过127，就要“溢出”。1.2

信息在计算机中的表示1.2.2数值数据在计算机中的表示

1）数的符号位和机器数通常把一个数的二进制代码的最高位定义为符号位，最高位为“0”表示该数为正数，最高位为“1”表示该数为负数，该位称为数符，其余位表示该数的绝对值。一般把在机器内存放的带正负符号数值的数称为机器数，机器数对应的数值为机器数的真值。如(-25)10其真值数为(11001)2，其机器数为111001。机器数的表示范围受到字长和数据类型的限制，例如，若表示一个整数，字长为8位，其能表示的最大值为127，若数值超过127，就要“溢出”。1.2

信息在计算机中的表示1.2.2数值数据在计算机中的表示

2）定点数和浮点数①定点整数：定点整数是一个纯整数，其小数点位置约定在机器数的最右边。定点整数分为带符号位和不带符号位的两类。不带符号位的仅能表示整数。对于带符号位的整数，一般表示为：

N＝NsNnNn-1Nn-2…N0其中N为用定点整数表示的数，Ns为符号位，N0～Nn为数据位。1.2

信息在计算机中的表示1.2.2数值数据在计算机中的表示

2）定点数和浮点数②定点小数：定点小数约定小数点位置在符号位和与有效数值部分之间，定点小数是纯小数，所有数值的绝对值均小于1。③浮点数的表示：由于定点数表示的数值大小受到二进制位数的限制，为了表示很大或很小的数，可采用“浮点数”（或“科学表示法”）。浮点数由2部分组成：即尾数和阶码，底数是事先约定的，不出现在机器数中。例如，十进制数的“科学表示法”为：123456.78=0.12345678×106，其中12345678为尾数，6为阶码，10为底数。由于小数点的位置是浮动的，阶码可取不同的数值。如十进制数123456.78可表示为：0.12345678×106，1234.5678×102等多种形式。因此特别规定：尾数的绝对值大于0.1并且小于1。则十进制123456.78的规格化形式为：0.12345678×1061.2

信息在计算机中的表示1.2.2数值数据在计算机中的表示

2）定点数和浮点数同样对于二进制数，规范化浮点数的表示形式为：N＝±d×2±p其中d为尾数；±表示数符；p是阶码，它在计算内的存储形式如下：阶码只能是一个带符号的整数，阶码本身的小数点约定在阶码的最右面。尾数表示数的有效部分，是纯小数。其小数点约定在数符与尾数之间。在浮点数表示中，阶符与数符各占一位，阶码的位数表示数的大小范围，尾数的位数表示数的精度。例如：设尾数为8位，阶码为6位，则二进制数N=（-1101.010)B=(-0.110101)B×2(100)的浮点数的存放形式为：1.2

信息在计算机中的表示1.2.2数值数据在计算机中的表示

3）带符号数的表示从上面描述的机器数知道，机器数由数符和真值数2部分组成，机器数在参加运算时，若数符与真值数同时参加运算，则会产生错误的结果。因此必须考虑计算后的符号问题。因此直接用机器数参与运算，会增加计算机计算的难度。例如，+7加上-5应为+2，但如果直接用机器数加法运算：

00000111+7的机器数

+10000101-5的机器数

10001100-12的机器数如果不直接相加，就要考虑符号位的处理，则运算会变得很复杂。为了解决这类问题，需要引入原码、反码和补码的概念。这里不作介绍，有兴趣者请参阅有关资料。1.2

信息在计算机中的表示1.2.2数值数据在计算机中的表示

3）带符号数的表示（原码、反码和补码的概念）规定：在计算机内部存储的n位二进制数（一般为一字节8位、两字节16位、四字节32位）正整数为原码表示，负数用补码表示。补码的求法：对于正数，规定：原码、反码、补码相同。对于负数，其反码为原码各位求反，其补码为反码加1。—表示X的反码，—表示X的补码，有：。例如，正整数：X＝00101001，

[X]原＝[X]反＝[X]补＝00101001（十进制数为41）。负整数：X＝10101001，

[X]反＝11010110，

[X]补＝11010111。（十进制数为－41）。1.2

信息在计算机中的表示1.2.2数值数据在计算机中的表示

3）带符号数的表示（原码、反码和补码的概念）机器数的真值：二进制数存储在计算机中，称为机器数，其有正有负，正数即为原码，便于认识，而负数则为补码表示，不能直接去掉符号位读其数据，应求其真正的值。正整数的真值为其原数，负数的真值为：该数求补得值，即：，注意，这里的X为补码，因为是负数。例如，负整数（机器数）：X＝11010111，其真值为，由于是负数，即：10101001，（十进制－41）。引入了补码系统后，计算机在在规定位数的运算中做减法时，可以用加法实现：

例如，单字节（8位）符号数表示中：34-75=34+75’=(00100010)B+(01001011)’B=(00100010)B+(10110101)B＝

=(11010111)B，其结果的真值为：(11010111)’B=－(00101001)B或(10101001)B，（十进制：－41）。1.2

信息在计算机中的表示1.2.3常见的信息编码计算机中数据的类型很多，数值运算在计算机信息处理中只占很小一部分，大部分是字符信息，因此需要对字符进行编码，建立字符与二进制之间的对应关系。

1）BCD码由于二进制数不直观，因此在计算机的输入和输出时通常还是用十进制数。但是计算机只能使用二进制数编码，所以另外规定了一种用二进制编码表示十进制数的方式，即每1位十进制数数字对应4位二进制编码，称BCD码（BinaryCodedDecimal—二进制编码的十进制数），又称8421码。表1.1是十进制数与其BCD码的对应关系。1.2信息在计算机中的表示1.2.3常见的信息编码

2）字符的编码英文字母和各种符号，也必须按规定好的、统一的二进制码来表示，计算机才能进行处理。西文字符的标准编码是ASCII码（AmericanStandardCodeforInformationInterchange，美国国家信息交换代码）。表1.2列出了最常用的ASCII码。1.2信息在计算机中的表示1.2.3常见的信息编码

3）汉字编码通过键盘或其他的输入工具输入汉字时，需要按照一定的编码来进行，这称之为输入码；在计算机内部存储、处理的代码称为机内码；要将汉字输出，用打印机或显示器输出时用的编码称为字形码。

①输入码汉字输入码又称外码，指用户从键盘上输入代表汉字的编码。各种输入方案就是以不同的符号系统来代表汉字进行输入的。汉字输入法的编码主要分为三类：数字编码（区位码）、拼音（智能ABC）、字形码（五笔字形码）。目前使用得比较多的是智能ABC、微软拼音、Google拼音、搜狗拼音（音码）和五笔字形码（形码）等。

②机内码机内码是计算机设备内部对信息进行处理、内部存储、传输所用的代码。

③汉字字型码在显示或打印汉字时，需要使用汉字字型码。汉字字型码是汉字字型的字模数据，通常用点阵、矢量函数等方式来表示。用点阵表示字型时，汉字字型码就是这个汉字字型点阵的代码（例：24X24点阵，需72字节存储）。1.2信息在计算机中的表示计算机存储单位491KB＝210B＝1024Byte1MB＝210KB＝220B＝1048576Byte1GB＝210MB＝220KB＝230B=1073741824Byte1TB＝210GB＝220MB＝230KB＝240B=1099511627776Byte1PB＝210TB＝220GB＝230MB＝240KB=250B=1125899906842624Byte1EB＝210PB＝220TB＝230GB＝240MB=250KB=260B1ZB=210EB＝220PB＝230TB＝240GB＝250MB=260KB=270B1YB=210ZB=220EB＝230PB＝240TB＝250GB＝260MB=270KB=280B1NB=210YB=220ZB=230EB＝240PB＝250TB＝260GB＝270MB=280KB=290B1DB=210NB=220YB=230ZB=240EB＝250PB＝260TB＝270GB＝280MB=290KB=2100B1CB=210

DB=220NB=230YB=240ZB=250EB＝260PB＝270TB＝280GB＝290MB=2100KB=2110B存储单位之间的换算1.1计算机的概述1.2信息在计算机中的表示1.3计算机系统的组成及原理1.4计算机运算基础第1章计算机系统基础任务：从微机的组成部分，理解计算机构成及简单的工作原理图1.3计算机系统结构1.3

计算机系统的组成及原理1.3.1计算机系统的组成1）硬件与软件一个完整的计算机系统由硬件系统与软件系统两大部分组成1.3.1计算机系统的组成1）硬件与软件虽然目前计算机的种类很多，其制造技术也发生了极大的变化，但基本的硬件结构，一直沿袭着冯•诺依曼体系结构，从功能上都可以划分为五个基本组成部分，即运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。1.3

计算机系统的组成及原理1.3.1计算机系统的组成2）计算机系统的层次结构

WindowsXP、Linux、AppleSystemXBIOS基本输入/输出系统Office,PS,AutoCAD,MatLib,游戏等1.3

计算机系统的组成及原理1.3.2微型计算机硬件系统微型计算机的硬件系统主要包括主板、CPU、存储器、总线及I/O接口、I/O设备等。1.3

计算机系统的组成及原理1.3.2微型计算机硬件系统

1）主板主板上的北桥芯片控制内部总线主板上南桥芯片控制外部总线及设备接口CPU插槽内存插槽PCI插槽显示卡插槽PCI插槽硬盘接口软驱接口键盘鼠标串并接口USB接口网络接口音箱麦克风接口1.3

计算机系统的组成及原理1.3.2微型计算机硬件系统

2）CPU

1.3

计算机系统的组成及原理1.3

计算机系统的组成及原理微型计算机硬件系统

Core2Duo双核CPU1.3.2微型计算机硬件系统

2）CPU衡量CPU的主要技术指标有：①字长②位宽(FSB)

③主频④高速缓存⑤制造工艺

1.3

计算机系统的组成及原理1.3.2微型计算机硬件系统

3）存储器计算机中的存储器可分成两大类：一类是内存储器，简称内存或主存；另一类是外存储器，简称外存或辅存。计算机的存储系统是一个多级的存储结构。

1.3

计算机系统的组成及原理1.3.2微型计算机硬件系统

3）存储器

1.3

计算机系统的组成及原理1.3.2微型计算机硬件系统外存储器

移动硬盘硬盘内部结构硬盘外观硬盘内部结构存储卡1.3

计算机系统的组成及原理1.3.2微型计算机硬件系统

4）总线与输入/输出接口①总线微型计算机中的总线一般分为内部总线、系统总线和外部总线。内部总线位于CPU芯片内部，用于连接CPU的各个组成部件；系统总线是指主板上连接微型计算机中各大部件的总线；外部总线则是微型计算机和外部设备之间的总线，微型计算机作为一种设备，通过该总线和其他设备进行信息与数据交换。按总线传输的信息种类，可以将总线分为三类：数据总线、地址总线、控制总线。

1.3

计算机系统的组成及原理三总线连接计算机各个部分1.3

计算机系统的组成及原理微型计算机硬件系统

4）总线与输入/输出接口

两片机主板（北桥和南桥芯片）设计主板上的北桥芯片控制内部总线主板上南桥芯片控制外部总线及设备接口i915主板1.3

计算机系统的组成及原理主板上的北桥芯片控制内部总线主板上南桥芯片控制外部总线及设备接口i965主板1.3

计算机系统的组成及原理1.3

计算机系统的组成及原理微型计算机硬件系统

4）总线与输入/输出接口

南北桥整合芯片，连接电脑各部分1.3.2微型计算机硬件系统

4）总线与输入/输出接口

主板上的北桥芯片控制内部总线主板上南桥芯片控制外部总线及设备接口1.3

计算机系统的组成及原理微型计算机硬件系统

4）总线与输入/输出接口

1.3

计算机系统的组成及原理主板就是三总线母版，其连接电脑各个部分CPU插座散热器南桥芯片北桥芯片内存条插座电源接口SATA串行硬盘接口USB接口USB接口集成声卡网卡芯片集成声卡网卡芯片键盘鼠标USB,音频,网络,显示接口IDE接口(光驱)显卡插槽PIC插槽PIC插槽1.3

计算机系统的组成及原理微型计算机硬件系统

4）总线与输入/输出接口

北桥芯片南桥芯片CPU插座内存条插座电源接口SATA串行硬盘接口USB接口集成声卡网卡芯片键盘鼠标USB,音频,网络,显示接口IDE接口(光驱)集成声卡网卡芯片显卡插槽PIC插槽PIC插槽1.3

计算机系统的组成及原理微型计算机硬件系统

4）总线与输入/输出接口

各种外部设备接口（键盘、鼠标、显示器、串口、USB、网络、音频等）1.3

计算机系统的组成及原理微型计算机硬件系统

4）总线与输入/输出接口

各种外部设备接口（键盘、鼠标、显示器、串口、USB、网络、音频等）1.3

计算机系统的组成及原理微型计算机硬件系统

4）总线与输入/输出接口

支持四核双CPU服务器主板北桥芯片南桥芯片CPU插座内存条插座双CPU插座内存条插座（两路）1.3

计算机系统的组成及原理微型计算机硬件系统

4）总线与输入/输出接口

各种接口连接线1.3.2微型计算机硬件系统

5）输入与输出设备①输入设备

1.3

计算机系统的组成及原理1.3.2微型计算机硬件系统

5）输入与输出设备②输出设备

1.3

计算机系统的组成及原理激光打印机针式打印机工程绘图仪平板绘图仪广告绘图仪1.3.3

计算机软件系统

1.3

计算机系统的组成及原理机器语言（MachineLanguage）

机器语言程序存放到内存的地址用16进制表示的机器码1.3

计算机系统的组成及原理汇编语言（AssembleLanguage）

1.3

计算机系统的组成及原理该程序执行的结果：对内存2000H开始的32个地址单元进行填充FF（即二进制全1）高级语言

C语言编写的程序编译链接运行1.3

计算机系统的组成及原理1.3.4

计算机基本工作原理

1）指令与指令系统

指令是能够被计算机识别并执行的二进制代码，它规定了计算机完成的某一种操作。一条指令通常由两个部分组成：①操作码操作码指明该指令要执行什么操作，例如加法、存数、取数、输出等。操作码的位数决定了一个机器操作指令的条数。当使用定长操作码格式时，若操作码位数n，则指令有2n条。②地址码地址码指出参与操作的数据在存储器中的地址（内存地址或寄存器地址）。一台计算机所有指令的集合，称为该计算机的指令系统，又称指令集。指令系统描述了CPU的基本功能，一台计算机的指令越多、越丰富，则该计算机的功能就越强。1.3

计算机系统的组成及原理1.3.4

计算机基本工作原理

1）指令与指令系统

不同