第1章计算机基础知识共46页课件.ppt

1、6/6/2022江西理工大学南昌校区1 第第1 1章章1.2 计算机中数据的表示及运算 1.3 微型计算机系统的组成和原理微型计算机系统的组成和原理 1.1 概述概述 6/6/2022江西理工大学南昌校区2计算机是一种能快速、准确、自动地计算机是一种能快速、准确、自动地对各种数字化对各种数字化信息进行存储和处理的电子设备信息进行存储和处理的电子设备，通常也称为电子，通常也称为电子计算机。计算机。自自1946年年世界上第一台电子计算机诞生以来，计算世界上第一台电子计算机诞生以来，计算机的发展日新月异，使计算机已成为当今社会各个机的发展日新月异，使计算机已成为当今社会各个行业不可或缺的办公设备，人

2、与计算机的关系变得行业不可或缺的办公设备，人与计算机的关系变得越来越越来越密切密切。掌握计算机的使用已经成为人们工作和生活中一门掌握计算机的使用已经成为人们工作和生活中一门必不可少的技能必不可少的技能。 1.1概概述述6/6/2022江西理工大学南昌校区3 1.1.2 计算机的分类计算机的分类 1.1.1 计算机的发展简史计算机的发展简史 51.1 概述概述6/6/2022江西理工大学南昌校区41.1.1 计算机的发展简史计算机的发展简史 1第一台电子计算机第一台电子计算机1946年2月14日，世界上第一台电脑ENIAC在美国宾夕法尼亚大学诞生。ENIAC（electronic numeric

3、al integrator and calculator，电子数字积分器与计算器），目的是用来计算炮弹弹道 。特征：工作中的ENIAC6/6/2022江西理工大学南昌校区52 2计算机发展的计算机发展的4 4个阶段个阶段计算机采用的物理器件把计算机的发展分成计算机采用的物理器件把计算机的发展分成4 4个阶段：个阶段：1.1.1 计算机的发展简史计算机的发展简史 计算机发展总的趋势是朝着巨型化、微型化、网络化和智能化方向发展。 6/6/2022江西理工大学南昌校区61.1.1 计算机的发展简史计算机的发展简史 3计算机史上的杰出人物介绍计算机史上的杰出人物介绍 （1）艾伦）艾伦图灵（图灵（191

4、21954）。）。英国人，堪称英国人，堪称20世纪最著名的世纪最著名的数学家数学家之一，如图之一，如图1-2所示。他在很小的时候就表现出了对科学的浓厚兴趣。所示。他在很小的时候就表现出了对科学的浓厚兴趣。他他1931年进入剑桥大学，开始研究量子力学、概率论和逻年进入剑桥大学，开始研究量子力学、概率论和逻辑学。在大学及后来的日子里，他一直对辑学。在大学及后来的日子里，他一直对智能与机器之间智能与机器之间的关系的关系进行着不懈的探索。进行着不懈的探索。“图灵奖图灵奖” （2）冯）冯诺依曼被誉为诺依曼被誉为“电子计算机之父电子计算机之父” 。他提出他提出存储程序的思想存储程序的思想，程序和该程序处理

5、的数，程序和该程序处理的数据用同样的方式存储。冯据用同样的方式存储。冯诺依曼和同事们依据此原理设诺依曼和同事们依据此原理设计出了一个完整的计出了一个完整的现代计算机雏形现代计算机雏形，并确定了存储程序计，并确定了存储程序计算机的算机的五大组成部分五大组成部分和基本工作方法。冯和基本工作方法。冯诺依曼的这一诺依曼的这一设计思想被誉为计算机发展史上的里程碑，标志着计算机设计思想被誉为计算机发展史上的里程碑，标志着计算机时代的真正开始。时代的真正开始。 艾伦图灵6/6/2022江西理工大学南昌校区74。我国计算机的发展简史。我国计算机的发展简史n1958年，中科院计算所研制成功了我国第一台小型电子管

6、通用计算机103机，标志着我国第一台电子计算机的诞生。n1965年，中科院计算所研制成功了第一台大型晶体管计算机109乙，之后推出109丙计算机，该机在两弹试验中发挥了重要作用。1974年，清华大学等单位联合设计、研制成功采用集成电路的DJS-130小型计算机，运算速度可达100万次/秒。n1983年，国防科技大学研制成功运算速度上亿次/秒的银河巨型计算机，这是我国高速计算机研制的一个重要里程碑。n2019年，国防科技大学研制成功了银河百亿次/秒的并行巨型计算机系统，浮点运算峰值性能为130亿次/s。2019年，国家并行计算机工程技术研究中心研制的神威计算机通过了国家级验收，峰值运算速度达3

7、840亿次/秒。n2019年，中科院计算所研制成功了我国第一款通用CPU“龙芯”芯片 。n2019年，百万亿次数据处理超级服务器曙光4000L通过国家验收，再一次刷新国产超级服务器的历史纪录，使得国产高性能产业再上新台阶。6/6/2022江西理工大学南昌校区81.1.2 计算机的特点n计算机之所以能成为现代化信息处理的重要工具，主要是因为它有如下一些特点。n（1）运算速度快。n（2）计算精度高，可靠性好。n（3）自动化程度高。n（4）具有超强的记忆和存储功能。n（5）具有逻辑判断功能。n（6）通用性强。 6/6/2022江西理工大学南昌校区95 1.1.3 计算机的应用计算机的应用 1、科学计

8、算2、数据处理3、电子商务4、自动控制5、计算机辅助系统。 6、虚拟现实和人工智能。7、计算机网络。6/6/2022江西理工大学南昌校区10巨型机、大型机、小型机巨型机、大型机、小型机和微型机和微型机 。根据其技术、功能、体积大小、根据其技术、功能、体积大小、价格、性能可分为价格、性能可分为4类类 。依据依据类型类型1.1.4 计算机的分类计算机的分类 6/6/2022江西理工大学南昌校区111.1.5 多媒体微型计算机系统1什么是多媒体（Multimedia）所谓媒体（Medium），就是信息的载体。广义地来说，它包括一切能携带信息的物体，狭义地来说，它就是文字、声音、图形图像、动画和视频等

9、这些能在计算机中使用的信息载体，以及对它们进行记录、加工、显示、存储和传输的设备。 同时具有“多样性”和“交互性”的综合媒体信息系统才是多媒体，这也是多媒体的两个根本属性。 6/6/2022江西理工大学南昌校区121.2.1 数制的概念数制的概念1.2.2 数制和数制转换数制和数制转换1.2.3 字符编码字符编码 6/6/2022江西理工大学南昌校区131.2.1数制的概念1、计算机都采用二进制编码、计算机都采用二进制编码（1）物理上容易实现，可靠性强）物理上容易实现，可靠性强电子元器件大都具有两种稳定的状态：电子元器件大都具有两种稳定的状态：电压的高和低电压的高和低；晶；晶体管的导通和截止；

10、电容的充电和放电等。这两种状态正体管的导通和截止；电容的充电和放电等。这两种状态正好用来表示二进制数的两个数码好用来表示二进制数的两个数码0和和1。两种状态分明，工。两种状态分明，工作可靠，抗干扰能力强。作可靠，抗干扰能力强。（2）运算简单，通用性强）运算简单，通用性强如二进制数乘法运算规则有如二进制数乘法运算规则有3种种：10=01=0；00=0；11=1。若用十进制的运算法则，则有。若用十进制的运算法则，则有55种种。二进制运算。二进制运算简单，同样也便于逻辑运算。二进制形式，适用于对各种简单，同样也便于逻辑运算。二进制形式，适用于对各种类型数据的编码，图、声、文、数字合为一体，使得数字类

11、型数据的编码，图、声、文、数字合为一体，使得数字化社会成为可能。化社会成为可能。 6/6/2022江西理工大学南昌校区14二进制二进制八进制八进制十进制十进制十六进制十六进制s 2、数制和数制转换1进位计数制进位计数制 6/6/2022江西理工大学南昌校区15s 理解数制的含义理解数制的含义6/6/2022江西理工大学南昌校区16s 1、任意进制数转换成十进制数、任意进制数转换成十进制数只要将各位数码乘以各自的权值累加即可。只要将各位数码乘以各自的权值累加即可。例如将二进制数例如将二进制数110011.101转换成十进制数：转换成十进制数：6/6/2022江西理工大学南昌校区172、十进制数转

12、换成二、八、十六进制数、十进制数转换成二、八、十六进制数 将十进制数转换成将十进制数转换成r进制数时，可将此数分成整数与进制数时，可将此数分成整数与小数两部分分别转换，然后再拼接起来就可小数两部分分别转换，然后再拼接起来就可 6/6/2022江西理工大学南昌校区186/6/2022江西理工大学南昌校区19（3）二进制、八进制、十六进制数间的相互转换）二进制、八进制、十六进制数间的相互转换 由于二进制、八进制和十六进制之间存在特殊由于二进制、八进制和十六进制之间存在特殊关系：关系：8=23、16=24，即一位八进制数相当于三位二，即一位八进制数相当于三位二进制数；一位十六进制数相当于四位二进制数

13、。进制数；一位十六进制数相当于四位二进制数。 6/6/2022江西理工大学南昌校区20（3）二进制、八进制、十六进制数间的相互转换）二进制、八进制、十六进制数间的相互转换 由于二进制、八进制和十六进制之间存在特殊由于二进制、八进制和十六进制之间存在特殊关系：关系：8=23、16=24，即一位八进制数相当于三位二，即一位八进制数相当于三位二进制数；一位十六进制数相当于四位二进制数。进制数；一位十六进制数相当于四位二进制数。 6/6/2022江西理工大学南昌校区211.2.3 二进制的算术运算和逻辑运算二进制的算术运算和逻辑运算n1二进制的算术运算n（1）二进制加法规则n000 011n101 1

14、10（向高位进1）n（2）二进制减法规则n000 110n101 011（向高位借1）n（3）二进制乘法规则n0010010 1116/6/2022江西理工大学南昌校区221.2.3 二进制的算术运算和逻辑运算二进制的算术运算和逻辑运算n（1）“与与”运算（运算（AND）n“与与”运算又称为运算又称为逻辑乘法运算逻辑乘法运算，可以用符号，可以用符号“ ”或或“”表示。表示。A、B两个逻辑变量的两个逻辑变量的“与与”运算规则是运算规则是只有只有两个变量同时为两个变量同时为“1”时，时，“与与”运算的结果才为运算的结果才为“1”；否则，否则，“与与”运算的结果就为运算的结果就为“0”。n（2）“或

15、或”运算（运算（OR）n“或或”运算又称为运算又称为逻辑加法运算逻辑加法运算，可以用符号，可以用符号“”或或“”表示。表示。A、B两个逻辑变量的两个逻辑变量的“或或”运算规则是运算规则是只有只有两个变量同时为两个变量同时为“0”时，时，“或或”运算的结果才为运算的结果才为“0”；否则，否则，“或或”运算的结果就为运算的结果就为“1”。n（3）“非非”运算（运算（NOT）n变量变量A的的“非非”运算就是运算就是取其相反的结果取其相反的结果。 A A6/6/2022江西理工大学南昌校区23一道逻辑思维题：一道逻辑思维题：u有位理发师，规定只给那些不给自己刮胡子的人刮胡子，请问他给自己刮胡子吗 ?6

16、/6/2022江西理工大学南昌校区241ASCII码码在计算机中普遍使用的在计算机中普遍使用的字符编码字符编码为为ASCII码码（American Standard Code For Information Interchange），），原是原是美国国美国国家标准家标准，1967年被定为国际标准。年被定为国际标准。ASCII码给码给94个字个字符、符、34个控制符规定了编码，个控制符规定了编码，94个字符中包括了个字符中包括了10个个数字、数字、26个大写英文字母和个大写英文字母和26个小写英文字母、标点个小写英文字母、标点符号以及其他常用符号等。符号以及其他常用符号等。大致情况是：大致情况是

17、：09的的ASCII码是码是4857，AZ的的ASCII码为码为6590，az的的ASCII码为码为97122。在进。在进行字符排序时，均是按相应字符的行字符排序时，均是按相应字符的ASCII码值来比较码值来比较大小。大小。 6/6/2022江西理工大学南昌校区252汉字国标码汉字国标码汉字国际码全称是汉字国际码全称是GB2312-80信息交换用汉信息交换用汉字编码字符集字编码字符集基本集基本集，简称，简称GB码。把最常用码。把最常用的的6763个汉字分成两级：一级汉字有个汉字分成两级：一级汉字有3755个，按汉语个，按汉语拼音排列；二级汉字有拼音排列；二级汉字有3008个，按偏旁部首排列。为

18、个，按偏旁部首排列。为了编码，将汉字分成若干个区，每个区中了编码，将汉字分成若干个区，每个区中94个汉字。个汉字。由区号和位号（区中的位置）构成了区位码。由区号和位号（区中的位置）构成了区位码。例如，例如，“中中”位于第位于第54区区48位，区位码为位，区位码为5448。区号和位号各加区号和位号各加32就构成了国标码，这是为了与就构成了国标码，这是为了与ASCII码兼容，每个字节值大于码兼容，每个字节值大于32（032为非图形字为非图形字符码值），所以符码值），所以“中中”的国标码为的国标码为8680。6/6/2022江西理工大学南昌校区261.2.5 数据的存储单位n计算机可以存储大量的数据

19、，并且对其进行运算。以下计算机可以存储大量的数据，并且对其进行运算。以下介绍一些常用的数据存储单位。介绍一些常用的数据存储单位。n（1）比特位（）比特位（bit）：）：它是二进制数存储的最小单位，存它是二进制数存储的最小单位，存放放1位二进制数（位二进制数（0或或1）。）。n（2）字节（）字节（Byte）：）：由由8位二进制数组成一个字节，通位二进制数组成一个字节，通常用常用B表示，是计算机存储容量的基本单位。表示，是计算机存储容量的基本单位。n（3）字（）字（Word）：）：由若干个字节组成一个字，一个字由若干个字节组成一个字，一个字可以存储一条指令或一个数据，字的长度称为可以存储一条指令或

20、一个数据，字的长度称为字长字长。字字长是指长是指CPU能够直接处理的二进制数据位数，能够直接处理的二进制数据位数，字长越长，字长越长，占的位数越多，处理的信息量就越多，计算的精度和速占的位数越多，处理的信息量就越多，计算的精度和速度也越高，它是计算机度也越高，它是计算机性能的一个重要指标性能的一个重要指标。常见的计。常见的计算机字长有算机字长有32位和位和64位。位。6/6/2022江西理工大学南昌校区271.2.5 数据的存储单位n（4）存储器的存储单位通常用B，KB，MB，GB，TB表示，它们的转换关系如下。n1B8bit n1KB210B1 024Bn1MB210KB1 024KB n1

21、GB210MB1 024MBn1TB210GB1 024GB 6/6/2022江西理工大学南昌校区28 1.3 微型计算机系统的组成和原理1.3.1 计算机系统组成和工作原理 1.3.2 微型计算机硬件的配置 6/6/2022江西理工大学南昌校区291.3.1 计算机系统组成和工作原理 计算机系统是由硬件系统和软件系统两部分组成的。计算机系统是由硬件系统和软件系统两部分组成的。 硬件系统硬件系统是组成计算机系统的各种物理设备的总称，是计算机系是组成计算机系统的各种物理设备的总称，是计算机系统的物质基础，如统的物质基础，如CPU、存储器、输入设备、输出设备等。、存储器、输入设备、输出设备等。 软

22、件系统软件系统是为运行、管理和维护计算机而编制的各种程序、数据和是为运行、管理和维护计算机而编制的各种程序、数据和文档的总称。文档的总称。 1计算机硬件系统冯诺依曼体系结构6/6/2022江西理工大学南昌校区30（1）运算器运算器的主要功能是算术运算和逻辑运算，运算器又称算术逻辑单元（Arithmetic And Logic Unit简称ALU） 。（2）控制器控制器是计算机的神经中枢，只有在它的控制之下整个计算机才能有条不紊地工作，自动执行程序。控制器和运算器一起组成中央处理单元，即CPU（Central Processing Unit），它是计算机的核心。 6/6/2022江西理工大学南昌

23、校区31（3）存储器存储器的主要功能是存放程序和数据。存储器通常分为内存储器和外存储器。 存储器的有关术语简述如下： 位（Bit）：存放一位二进制数，即0或1。 字节（Byte）：8个二进制位为一个字节。它是计算机中数据存储的最基本单位(简写为B）。容量一般用KB（千字节）、MB（兆字节）、GB（吉字节）、TB（太字节）来表示，它们之间的换算关系是1KB=1024B，1MB=1024KB，1GB=1024MB，1TB=1024GB，其中1024=210。 地址：整个内存被分成若干个存储单元，每个存储单元一般可存放8位二进制（字节编址）。 6/6/2022江西理工大学南昌校区32（4）输入设备输

24、入设备用来接受用户输入的原始数据和程序，并将它们转变为计算机可以识别的形式（二进制）存放到内存中。常用的输入设备有键盘、鼠标、扫描仪、光笔、数字化仪、麦克风等。（5）输出设备输出设备用于将存放在内存中由计算机处理的结果转变为人们所能接受的形式。常用的输出设备有：显示器、打印机、绘图仪、音响等。6/6/2022江西理工大学南昌校区335软件是指程序、程序运行所需要软件是指程序、程序运行所需要的数据以及开发、使用和维护这些的数据以及开发、使用和维护这些程序所需要的文档的集合。程序所需要的文档的集合。 5软件分为软件分为系统软件和应用软件系统软件和应用软件 5系统软件系统软件通常包括操作系统、通常包

25、括操作系统、语言处理程序和各种实用程序。语言处理程序和各种实用程序。 5应用软件应用软件是一组具有特定应用是一组具有特定应用目的的程序。如管理软件、计算目的的程序。如管理软件、计算机辅助设计软件、游戏和教学软机辅助设计软件、游戏和教学软件等件等 2计算机软件系统计算机软件系统 6/6/2022江西理工大学南昌校区34 计算机系统组成 6/6/2022江西理工大学南昌校区353计算机的基本工作原理计算机的基本工作原理 计算机开机后，CPU首先执行固化在只读存储器（ROM）中一个小的系统程序，这部分程序称为基本输入输出系统（BIOS），并由它来启动操作系统的装载过程。 BIOS先把操作系统的一部分

26、程序从磁盘中读入内存，然后再由这部分程序装载其他的操作系统程序。1.操作系统被装载到内存后，计算机才能接收用户的命令，执行其他的程序，一直到用户关机为止。6/6/2022江西理工大学南昌校区36 微机的基本结构都是由显示器、键盘和主机构成。主机安装在主机箱内，主机箱有卧式和立式两种形式。在主机箱内有系统主板（又称主机板或母板）、硬盘驱动器、CD-ROM驱动器、软盘驱动器、电源、显示器适配器（显卡）等。 6/6/2022江西理工大学南昌校区371CPU（Central Processing Unit）在微型计算机中，运算器和控制器被制作在同一块半导体芯片上，称为中央处理单元（简称CPU），又称微

27、处理器 6/6/2022江西理工大学南昌校区382系统主板系统主板系统主板是微型计算机中系统主板是微型计算机中最大的一块集成电路板最大的一块集成电路板 6/6/2022江西理工大学南昌校区39 （1）随机存取存储器（Random Access Memory）（2）只读存储器（Read Only Memory）（3）高速缓冲存储器（Cache）内存条 6/6/2022江西理工大学南昌校区40常用的外存储器有软盘、硬盘、光驱和U盘等 4外部存储器 软驱、硬盘、光驱和U盘 6/6/2022江西理工大学南昌校区415输入/输出设备 输出设备输出设备输入设备输入设备6/6/2022江西理工大学南昌校区426微机外设的连接计算机主机与其它各个外部设备的连接，基本上都是通过主机背后的接口来实现的。 6/6/2022江西理工大学南昌校区43选择题选择题1-3：课堂提问：课堂提问选择题选择题4-6: 课外作业课外作业(上交并批改上交并批改)选择题选择题7-10：课堂提问：课堂提问选择题选择题11-19,填空题填空题: 课外作业课外作业上机实验：上机实验： 参照上机指导从书参照上机指导从书思考题：思考题： 1简述计算机的发展历程。简述计算机的发展历程。 2请自行将各种输入请自行将各种输入/输出设备连接成一台计输出设备连接成一台计算机系统。算机系统。 6/6/2022江西理工大学南昌校区44