第1章计算机概论课件.ppt

1、 阿兰阿兰麦席森麦席森图灵图灵（Alan Mathison Turing，1912.6.231954.6.7）英国英国数学家数学家、逻辑学家，被称为人工智能、逻辑学家，被称为人工智能之父。之父。1931年，提出了重要的衡量标准年，提出了重要的衡量标准“图灵测图灵测试试”，如果有机器能够通过图灵测试，那，如果有机器能够通过图灵测试，那它就是一个完全意义上的智能机。它就是一个完全意义上的智能机。他杰出的贡献使他成为计算机界的第一人，他杰出的贡献使他成为计算机界的第一人，现在人们为了纪念这位伟大的科学家将计现在人们为了纪念这位伟大的科学家将计算机界的最高奖定名为算机界的最高奖定名为“图灵奖图灵奖”。

2、19461946年，世界上第一台电子数字计算机年，世界上第一台电子数字计算机ENIACENIAC（Electronic Numerical Integrator and Electronic Numerical Integrator and CalculatorCalculator）在美国宾夕法尼亚大学诞生。）在美国宾夕法尼亚大学诞生。ENIACENIAC计算机共用了计算机共用了1800018000多个电子管，重达多个电子管，重达3030吨，占地面积约吨，占地面积约170170平方米，耗电平方米，耗电150150千瓦，每千瓦，每秒能计算秒能计算50005000次加法。但与现代计算机相比，次加法

3、。但与现代计算机相比，除了体积大、速度慢、能耗大外，它还有许多除了体积大、速度慢、能耗大外，它还有许多不足，如存储容量太小，要用外接线路的方法不足，如存储容量太小，要用外接线路的方法来设计计算程序等，但它却标志着计算技术已来设计计算程序等，但它却标志着计算技术已经进入了新的电子计算机时代。经进入了新的电子计算机时代。ENIACENIAC机本身存在两大缺点：（机本身存在两大缺点：（1 1）没有）没有存储器存储器；（；（2 2）它用布线接板进行控制，甚至要搭接几天，计算速度也它用布线接板进行控制，甚至要搭接几天，计算速度也就被这一工作抵消了就被这一工作抵消了 约翰约翰冯冯诺依曼诺依曼（John V

4、on Nouma，19031957），美藉），美藉匈牙利匈牙利人人 计算机计算机方面被誉为方面被誉为计算机之父计算机之父经济经济学学方面，被誉为方面，被誉为“博弈论博弈论之父之父”。在。在物物理理领域，冯领域，冯诺依曼在诺依曼在30年代撰写的年代撰写的量子力学的数学基础量子力学的数学基础已经被证明对已经被证明对原子物理学原子物理学的发展有极其重要的价值。的发展有极其重要的价值。在在化学化学方面也有相当的造诣，曾获苏黎方面也有相当的造诣，曾获苏黎世高等技术学院化学系大学学位。世高等技术学院化学系大学学位。冯冯诺依曼结构诺依曼结构 19461946年，科学家冯年，科学家冯诺依曼与莫尔学院合作诺依曼

5、与莫尔学院合作研制了研制了EDVACEDVAC（Electronic Discrete Electronic Discrete Variable Automatic ComputerVariable Automatic Computer）计算机，）计算机，它采用存储程序方案，此种方案沿用至今，它采用存储程序方案，此种方案沿用至今，所以现在的计算机都被称为以存储程序原所以现在的计算机都被称为以存储程序原理为基础的冯理为基础的冯诺依曼型计算机。诺依曼型计算机。冯冯诺依曼结构计算机硬件基本组诺依曼结构计算机硬件基本组成成外存储器外存储器输入设备输入设备输出设备输出设备运算器运算器控制器控制器CPUC

6、PU外外存存储储器器主机主机人人人人 冯冯诺依曼结构的特征诺依曼结构的特征 计算机应包括运算器、存储器、控制器、输入和计算机应包括运算器、存储器、控制器、输入和输出设备五大基本部件。输出设备五大基本部件。计算机内部应采用二进制来表示指令和数据。每计算机内部应采用二进制来表示指令和数据。每条指令一般具有一个操作码和一个地址码。其中条指令一般具有一个操作码和一个地址码。其中操作码表示运算性质，地址码指出操作数在存储操作码表示运算性质，地址码指出操作数在存储器中的地址。器中的地址。将编好的程序送入内存储器中，然后启动计算机将编好的程序送入内存储器中，然后启动计算机工作，计算机无需操作人员干预，能自动

7、逐条取工作，计算机无需操作人员干预，能自动逐条取出指令和执行指令。出指令和执行指令。冯冯诺依曼设计思想最重要之处在于明确地提出了诺依曼设计思想最重要之处在于明确地提出了“程序存储程序存储”的概念，他的全部设计思想实际上的概念，他的全部设计思想实际上是对是对“程序存储程序存储”概念的具体化。概念的具体化。现代计算机技术的现代计算机技术的5 5个发展阶段个发展阶段 1 1、第一代（、第一代（1946194619581958年）年）其主要特征是采用电子管作为主要元器件。其主要特征是采用电子管作为主要元器件。完全采用汇编语言和机器语言编程，没有软件的完全采用汇编语言和机器语言编程，没有软件的概念，计算

8、机体积庞大运算速度低，几千次概念，计算机体积庞大运算速度低，几千次/秒。秒。2 2、第二代（、第二代（1959195919641964年）年）其主要特征是由电子管改为晶体管。其主要特征是由电子管改为晶体管。出现了操作系统以及一系列高级语言，计算机体出现了操作系统以及一系列高级语言，计算机体积减小，运算速率提高至几十万次积减小，运算速率提高至几十万次/秒秒 3 3、第三代（、第三代（1965196519701970年）年）其主要特征是用半导体中小规模集成电路代替分其主要特征是用半导体中小规模集成电路代替分立元件的晶体管。立元件的晶体管。广泛应用操作系统以及面向用户的应用程序，运广泛应用操作系统以

9、及面向用户的应用程序，运算速度提高到几百万次算速度提高到几百万次/秒秒 4 4、第四代（、第四代（19711971年至今）年至今）其主要特征是以大规模和超大规模集成电路为计其主要特征是以大规模和超大规模集成电路为计算机的主要功能部件。算机的主要功能部件。计算机各种硬件快速发展，计算机各分支学科日计算机各种硬件快速发展，计算机各分支学科日趋完善，趋完善，PCPC机的普及，计算机网络时代到来机的普及，计算机网络时代到来 5 5、第五代（设想研制中）、第五代（设想研制中）其主要特征是人工智能其主要特征是人工智能 研究目标是：突破冯研究目标是：突破冯诺依曼结构诺依曼结构 我国高性能计算机形成了三大系列

10、即银河系列、曙光系列我国高性能计算机形成了三大系列即银河系列、曙光系列和神威系列。和神威系列。银河系列银河系列银河银河19831983年年1111月我国第一台被命名为月我国第一台被命名为“银河银河”的亿的亿次巨型电子计算机，在国防科技大学诞生了。它的研制成功使次巨型电子计算机，在国防科技大学诞生了。它的研制成功使中国成为继美、日等国之后，能够独立设计和制造巨型机的国中国成为继美、日等国之后，能够独立设计和制造巨型机的国家。家。银河银河19921992年年1111月月1919日，由国防科技大学研制的日，由国防科技大学研制的“银银河河”10”10亿次巨型计算机在长沙通过国家鉴定。亿次巨型计算机在长

11、沙通过国家鉴定。银河银河19971997年年6 6月月1919日，由国防科技大学研制的日，由国防科技大学研制的“银银河河”并行巨型计算机在京通过国家鉴定。该机采用分布式并行巨型计算机在京通过国家鉴定。该机采用分布式共享存储结构，面向大型科学与工程计算和大规模数据处理，共享存储结构，面向大型科学与工程计算和大规模数据处理，基本字长基本字长6464位，峰值性能为位，峰值性能为130130亿次。该机有多项技术居国内亿次。该机有多项技术居国内领先，综合技术达到当前国际先进水平。领先，综合技术达到当前国际先进水平。曙光系列曙光系列曙光曙光号号19931993年年1010月，第一台月，第一台SMPSMP结

12、构计算机结构计算机“曙光曙光号号”诞生。它标志着我国已掌握了设计制造支持多线程机制诞生。它标志着我国已掌握了设计制造支持多线程机制的对称式紧耦合并行机的世界先进水平。的对称式紧耦合并行机的世界先进水平。曙光曙光1000100019951995年年5 5月研制完成，是国内独立研制的第一套月研制完成，是国内独立研制的第一套大规模并行机系统，其运算速度的峰值达到每秒大规模并行机系统，其运算速度的峰值达到每秒2525亿次。整体亿次。整体达到了达到了9090年代前期的国际先进水平。年代前期的国际先进水平。曙光曙光2000200019981998年上半年国家年上半年国家863863计划重大项目计划重大项目

13、“曙光曙光20002000超级服务器超级服务器”研制成功。它的峰值运算速度为每秒研制成功。它的峰值运算速度为每秒200200亿次浮点运算推动我国大规模科学工程计算机及大规模事务处亿次浮点运算推动我国大规模科学工程计算机及大规模事务处理的开展。理的开展。曙光曙光20002000由中国科学院计算所国家智能机研究开发中由中国科学院计算所国家智能机研究开发中心研制成功的曙光心研制成功的曙光20002000超级服务器在京通过科技部组织的超级服务器在京通过科技部组织的专家鉴定。它的峰值浮点运算速度为每秒专家鉴定。它的峰值浮点运算速度为每秒11001100亿次，内存总容亿次，内存总容量达到量达到5050千兆

14、字节，它还拥有自我检查和修复等功能，这是计千兆字节，它还拥有自我检查和修复等功能，这是计算机设计领域里的一次革命。算机设计领域里的一次革命。神威神威计算机系统计算机系统20002000年年8 8月，由我国自主研发的峰值运算速度达到每秒月，由我国自主研发的峰值运算速度达到每秒38403840亿浮点结果的高性能计算机神威亿浮点结果的高性能计算机神威投入商业运营。我国继投入商业运营。我国继美国、日本之后，已成为第三个具备研制高性能计算机能力的美国、日本之后，已成为第三个具备研制高性能计算机能力的国家。该系统在当今全世界已投入商业运行的前国家。该系统在当今全世界已投入商业运行的前500500位高性能位

15、高性能计算机中排名第计算机中排名第4848位。位。这个被命名为神威这个被命名为神威计算机系统的可缩放大规模并行计算计算机系统的可缩放大规模并行计算机系统，主要技术指标和性能达到了国际先进水平，是我国在机系统，主要技术指标和性能达到了国际先进水平，是我国在巨型计算机研制和应用领域取得的重大科研成果，从而打破了巨型计算机研制和应用领域取得的重大科研成果，从而打破了西方某些国家在高性能计算机领域对我国的限制。西方某些国家在高性能计算机领域对我国的限制。神威神威计算机系统的应用范围主要涉及气象气候、航空航计算机系统的应用范围主要涉及气象气候、航空航天、信息安全、石油勘探、生命科学等领域。北京高性能计算

16、天、信息安全、石油勘探、生命科学等领域。北京高性能计算机应用中心在试运行期间，已开发成功多个基于神威机应用中心在试运行期间，已开发成功多个基于神威计算机计算机系统的实用化大型应用软件。初步统计，神威系统的实用化大型应用软件。初步统计，神威计算机系统使计算机系统使用率达到用率达到60%60%以上，在国民经济建设领域正发挥着积极作用。以上，在国民经济建设领域正发挥着积极作用。如：与我国气象局合作开发的集合数值天气预报系统，在如：与我国气象局合作开发的集合数值天气预报系统，在8 8小小时内可完成时内可完成3232个样本、个样本、1010天全球预报；与中科院生物物理所合天全球预报；与中科院生物物理所合

17、作开发的人类基因克隆系统，已完成人类心脏基因克隆运算，作开发的人类基因克隆系统，已完成人类心脏基因克隆运算，取得了达到国际先进水平的成果。取得了达到国际先进水平的成果。联想深腾系列联想深腾系列 20022002年年8 8月月2929日，我国具有国际领先水平的万亿次计算机在联日，我国具有国际领先水平的万亿次计算机在联想集团研制成功。此前两天，万亿次计算机想集团研制成功。此前两天，万亿次计算机(又称联想深腾又称联想深腾18001800大规模计算机系统大规模计算机系统)刚刚通过张效祥等六位刚刚通过张效祥等六位 计算机领域院士和计算机领域院士和7 7位专位专 家组成的专家鉴定委员会家组成的专家鉴定委员

18、会 的成果鉴定。联想万亿次的成果鉴定。联想万亿次 机实际运算速度可排在机实际运算速度可排在 第第2424位，是国内第一个位，是国内第一个 实测速度超过万亿次的计算机产品。实测速度超过万亿次的计算机产品。20032003年四万亿次超级计算机年四万亿次超级计算机“深腾深腾6800”6800”在联想研制成功。在联想研制成功。作为国家作为国家863863重大科技专项成果，重大科技专项成果，“深腾深腾6800”6800”的问世，意味的问世，意味着中国从此跻身世界高性能计算的着中国从此跻身世界高性能计算的“精英俱乐部精英俱乐部”。联想万亿。联想万亿次机实际运算速度可排在第次机实际运算速度可排在第1414位

19、，位，起源于数字计算，现为一种通用信息处理工具起源于数字计算，现为一种通用信息处理工具 1 1、科学计算、科学计算 卫星轨道的计算、房屋抗震强度的精确计算，天卫星轨道的计算、房屋抗震强度的精确计算，天气预报的复杂计算等气预报的复杂计算等 2 2、数据处理、数据处理 是计算机应用最广泛的领域，企业人事管理、财是计算机应用最广泛的领域，企业人事管理、财务管理、商业数据交流等务管理、商业数据交流等 3 3、自动控制、自动控制 对生产过程及设备进行自动调节的过程，应用于对生产过程及设备进行自动调节的过程，应用于钢铁、石油化工等生产领域，以及无人驾驶飞机、钢铁、石油化工等生产领域，以及无人驾驶飞机、导弹

20、、人造卫星的控制。导弹、人造卫星的控制。4 4、计算机辅助工程、计算机辅助工程 计算机辅助设计（计算机辅助设计（CADCAD）计算机辅助教学（计算机辅助教学（CAICAI）计算机辅助制造（计算机辅助制造（CAMCAM）计算机辅助测试（计算机辅助测试（CATCAT）5 5、人工智能（、人工智能（AIAI）用计算机模拟人类某些智力行为，目前处于初级用计算机模拟人类某些智力行为，目前处于初级阶段，机器人为人工智能的典型例子阶段，机器人为人工智能的典型例子 6 6、其他应用领域、其他应用领域 多媒体的应用多媒体的应用虚拟现实虚拟现实计算机游戏计算机游戏 两种分类方法两种分类方法 1 1、按功能分类：、

21、按功能分类：专用计算机专用计算机 应用于特殊领域，在特定用途下非常有效，应用于特殊领域，在特定用途下非常有效，功能单一功能单一 通用计算机通用计算机 功能齐全，通用性强，用途广泛，但效率功能齐全，通用性强，用途广泛，但效率相对专用机低相对专用机低2 2、按综合性能分类：、按综合性能分类：巨型机（巨型机（super computersuper computer）：）：大规模并行处理体系结构，有极强的运算处理能大规模并行处理体系结构，有极强的运算处理能力，应用于复杂的科研计算和军事、气象等领域力，应用于复杂的科研计算和军事、气象等领域 大型机（大型机（main-framemain-frame）：很

22、强的综合处理能力，各方面性能仅次于巨型机，很强的综合处理能力，各方面性能仅次于巨型机，应用于银行、铁路等大型应用系统的计算机网络应用于银行、铁路等大型应用系统的计算机网络中中小型机（小型机（minicomputerminicomputer）：规模较小，维护容易，与终端和各种外部设备连规模较小，维护容易，与终端和各种外部设备连接容易，应用于联机系统中的主机、数据采集、接容易，应用于联机系统中的主机、数据采集、数据处理分析计算等数据处理分析计算等 微型机（微型机（microcomputermicrocomputer）：分为台式机和便携机。体积小、重量轻、价格低、分为台式机和便携机。体积小、重量轻、

23、价格低、更便于应用于各个领域及各种场合。更便于应用于各个领域及各种场合。工作站（工作站（work stationwork station）：具有大容量主存储器、运算能力高，图形处理网具有大容量主存储器、运算能力高，图形处理网络通信功能强的高档微型计算机络通信功能强的高档微型计算机 为了某种特殊用途由高性能微型机系统、输入输为了某种特殊用途由高性能微型机系统、输入输出设备以及专用软件组成。出设备以及专用软件组成。服务器（服务器（serverserver）：网络环境下为多个用户提供服务的共享设备，如网络环境下为多个用户提供服务的共享设备，如webweb服务器，服务器，E-mailE-mail服务器

24、服务器 计算机的基本功能：数据的存储和数据的处理计算机的基本功能：数据的存储和数据的处理 电子元件的两种状态：电子元件的两种状态：高电压状态：高电压状态：1 1 低电压状态：低电压状态：0 0 用若干电子元件的组合可表示更大的数用若干电子元件的组合可表示更大的数 元件元件1 1 元件元件2 2 数值数值(2(2进制进制)数值数值(10(10进制进制)低低 低低 00 000 0 低低 高高 01 101 1 高高 低低 10 210 2 高高 高高 11 311 3 元件组合所表示的数与元件数量的关系元件组合所表示的数与元件数量的关系 由由N N个元件组合构成的存储器，其组合状态个元件组合构成

25、的存储器，其组合状态有有2 2N N个，所能存储的数的范围为个，所能存储的数的范围为0 0 2 2N N -1-1 存储计量单位：存储计量单位：bit bit（比特）（比特）8bit=1Byte=1B8bit=1Byte=1B（字节）（字节）1KB=1024B=21KB=1024B=21010B B，1MB=1024KB=21MB=1024KB=22020B B 1GB=1024MB=2 1GB=1024MB=23030B B，1TB=1024GB=21TB=1024GB=24040B B 数制也称计数制度，指数制也称计数制度，指一组固定的符号和统一一组固定的符号和统一的规则来表示数值的方法的

26、规则来表示数值的方法例如：例如：人类习惯用十进制来表示数（逢十进一）人类习惯用十进制来表示数（逢十进一）在计算机中的数是用二进制数表示的，它的特点是在计算机中的数是用二进制数表示的，它的特点是逢逢2 2进进1 1，因此在二进制中，只有，因此在二进制中，只有0 0和和1 1两个数字符号。两个数字符号。如果在给定的数中，除如果在给定的数中，除0 0和和1 1外还有其它数，外还有其它数，如：如：10121012不是一个二进制数。不是一个二进制数。计算机中常用的四种进制数计算机中常用的四种进制数在一种数制中，具体使用多少个数字符号来表示数目的大在一种数制中，具体使用多少个数字符号来表示数目的大小，就称

27、为该数制的基数。例如：小，就称为该数制的基数。例如：十进制（十进制（DecimalDecimal）基数是基数是1010，它有，它有1010个数字符号，即个数字符号，即0 09 9。其中最大数码是。其中最大数码是基数减基数减1 1，即，即9 9，最小数码是，最小数码是0 0。二进制（二进制（BinaryBinary）基数是基数是2 2，它只有两个数字符号，即，它只有两个数字符号，即0 0和和1 1。八进制（八进制（OctalOctal）基数是基数是8 8，它有，它有8 8个数字符号，即个数字符号，即0 07 7。最大数是基数减。最大数是基数减1 1，即即7 7，最小的是，最小的是0 0。十六进制

28、（十六进制（HexadecilnalHexadecilnal）基数是基数是1616，它有，它有1616个数字符号，除了十进制中的个数字符号，除了十进制中的1010个数可个数可用用0 09 9外，还使用了外，还使用了6 6个英文字母个英文字母A AF F用来代表用来代表1010至至1515。1 1、进制和位权进制和位权 十进制十进制以以1010为基数的计数体制为基数的计数体制 不同数位上的数具有不同的权值不同数位上的数具有不同的权值1010i i。例如：例如：=3 102+3 101+3 100+3 10-1+3 10-2权权 权权 权权 权权 权权(333.33)D位置计数法位置计数法按权展开

29、式按权展开式 基数基数表示相对小数点的位置表示相对小数点的位置10 i 2 2、二进制、八进制、十六进制转换为十进制、二进制、八进制、十六进制转换为十进制 根据十进制与位权的关系，例如：根据十进制与位权的关系，例如：（11011101）1010=1=110103 31 110102 20 010101 11 110100 0 可以推导出以下进制转换的方法：可以推导出以下进制转换的方法：1.1.二进制数转换为十进制数。二进制数转换为十进制数。例如：例如：（11011101）2 2=l=l2 23 31 12 22 20 02 21 11 12 20 0=（1313）1010 2.2.八进制数转换

30、为十进制数。八进制数转换为十进制数。例如：例如：（11011101）8 8=l=l8 83 31 18 82 20 08 81 11 18 80 0=（577577）1010 3.3.十六进制数转换为十进制数。十六进制数转换为十进制数。例如：例如：（CAECAE）1616=12=1216162 21010l6l61 1141416160 0=（32463246）1010 3 3、十进制转换为二进制、八进制、十六进制、十进制转换为二进制、八进制、十六进制 1.1.十进制整数部分转换为二进制数，利用除二取余法十进制整数部分转换为二进制数，利用除二取余法 例如：（例如：（2323）1010=（101

31、1110111）2 2 可以推导出以下进制转换的方法：可以推导出以下进制转换的方法：2.2.十进制整数部分转换为八进制数，利用除八取余法十进制整数部分转换为八进制数，利用除八取余法 例如：（例如：（2323）1010=（2727）8 8 3.3.十进制整数部分转换为十六进制数，利用除十六取余十进制整数部分转换为十六进制数，利用除十六取余法法 例如：（例如：（2323）1010=（1717）1616 4.4.十进制小数部分转换为二进制数，利用乘二取十进制小数部分转换为二进制数，利用乘二取整法整法 例如：（例如：（0.750.75）1010=（0.110.11）2 2 可以推导出以下进制转换的方法

32、：可以推导出以下进制转换的方法：5.5.十进制小数部分转换为八进制数，利用乘八取十进制小数部分转换为八进制数，利用乘八取整法整法 例如：（例如：（0.75 0.75）1010=（0.30.3）8 8 6.6.十进制小数部分转换为十六进制数，利用乘十十进制小数部分转换为十六进制数，利用乘十六取整法六取整法 例如：（例如：（0.75 0.75）1010=（0.C0.C）1616 4 4、二进制转换为八进制、十六进制、二进制转换为八进制、十六进制 基本原理基本原理:由于八进制数基数是由于八进制数基数是2 2的的3 3次幂，所以一个二进制转换为八进次幂，所以一个二进制转换为八进制，整数部分从其的低位到

33、高位每制，整数部分从其的低位到高位每3 3位一组，然后将每组二位一组，然后将每组二进制数所对应的数用八进制表示出来。小数部分则从小数点进制数所对应的数用八进制表示出来。小数部分则从小数点开始，向低位按上述方法进行分组计算。开始，向低位按上述方法进行分组计算。1.1.二进制数转换为八进制数。二进制数转换为八进制数。例如：例如：二进制数二进制数:111 010 011 101 110:111 010 011 101 110 八进制数八进制数:7 2 3 5 6:7 2 3 5 6 结果为结果为:（111010011101110111010011101110）2 2=（7235672356）8 8

34、同理，可以推导出以下进制转换的方法：同理，可以推导出以下进制转换的方法：2.2.二进制数转换为十六进制数。二进制数转换为十六进制数。例如：例如：二进制数二进制数:111 1010 1111 0101 0110:111 1010 1111 0101 0110十六进制数十六进制数:7 A F 5 6:7 A F 5 6结果为结果为:（111010111101010110111010111101010110）2 2=（7AF567AF56）1616 5 5、八进制、十六进制转换为二进制、八进制、十六进制转换为二进制 基本原理基本原理:即二进制转换为八进制、十六进制的逆运算即二进制转换为八进制、十六进

35、制的逆运算 。1.1.八进制数转换为二进制数。八进制数转换为二进制数。例如：例如：八进制数八进制数:7 2 3 5 6:7 2 3 5 6 二进制数二进制数:111 010 011 101 110:111 010 011 101 110 结果为结果为:（7235672356）8 8=（111010011101110111010011101110）2 2 同理，可以推导出以下进制转换的方法：同理，可以推导出以下进制转换的方法：2.2.十六进制数转换为二进制数。十六进制数转换为二进制数。例如：例如：十六进制数十六进制数:7 A F 5 6:7 A F 5 6 二进制数二进制数:111 1010 1

36、111 0101 0110:111 1010 1111 0101 0110结果为结果为:（7AF567AF56）1616=（111010111101010110111010111101010110）2 2 两种表示方法：定点数和浮点数两种表示方法：定点数和浮点数 原码、反码和补码原码、反码和补码 正数的原码、反码和补码都相同，均为正数的原码、反码和补码都相同，均为其二进制表示数其二进制表示数 负数的原码其二进制表示数负数的原码其二进制表示数 负数的反码其绝对值的原码各位取反负数的反码其绝对值的原码各位取反 负数的补码其反码加负数的补码其反码加1 1 ASCIIASCII码码 键盘上的某个字符以

37、二进制方式传递键盘上的某个字符以二进制方式传递给主机，转换规则人为规定。给主机，转换规则人为规定。普遍采用普遍采用ASCIIASCII码进行二进制与西文字码进行二进制与西文字符的转换符的转换 ASCIIASCII码表的使用码表的使用 1 1、汉字国标码、汉字国标码 所有国标汉字与符号组成一个所有国标汉字与符号组成一个9494*9494的汉字字符的汉字字符集，每一个汉字都有唯一的区位码集，每一个汉字都有唯一的区位码 2 2、汉字机内码、汉字机内码 机内码与国标码存在着如下对应关系机内码与国标码存在着如下对应关系 机内码机内码=国标码国标码+8080H+8080H 例如：某汉字的机内码为例如：某汉

38、字的机内码为C6D8C6D8，则，则 其对应的国标码为：其对应的国标码为：C6D8-8080H=4658HC6D8-8080H=4658H 3 3、汉字字形码、汉字字形码 概念：将汉字显示到屏幕上或打印到纸上所需要的图形概念：将汉字显示到屏幕上或打印到纸上所需要的图形数据数据 所有输出设备都是由方阵形式排列的象素点构成的图形所有输出设备都是由方阵形式排列的象素点构成的图形来呈现字符和图形图像的来呈现字符和图形图像的 一个汉字字形数据块成为一个汉字字模一个汉字字形数据块成为一个汉字字模 所有汉字字模的集合称为字库，不同字体对应不同字库所有汉字字模的集合称为字库，不同字体对应不同字库 字库分为点阵

39、字库和矢量字库字库分为点阵字库和矢量字库 点阵字库：占用空间大，一个点阵字库：占用空间大，一个24242424的点阵字模需要的点阵字模需要7272个字节存放个字节存放 矢量字库：拥有方向的线段为基础来描述汉字字形，节矢量字库：拥有方向的线段为基础来描述汉字字形，节省存储空间省存储空间 4 4、汉字输入码、汉字输入码 流水码流水码 一字一码，难以记忆，如：国标码、区位码一字一码，难以记忆，如：国标码、区位码 音码音码 根据汉字发音编码，重码多，码字长，如：智能根据汉字发音编码，重码多，码字长，如：智能全拼、微软拼音全拼、微软拼音 形码形码 根据汉字字形编码，重码少，输入速度高，如：根据汉字字形编

40、码，重码少，输入速度高，如：五笔字型五笔字型 混合码混合码 汉字语音和字形混合编码，没有成功汉字语音和字形混合编码，没有成功1.5 1.5 计算机系统组成计算机系统组成计算机系统计算机系统硬件系统硬件系统软件系统软件系统控制器控制器运算器运算器存储器存储器输入、输出设备输入、输出设备系统软件系统软件应用软件应用软件1.5.1 1.5.1 硬件系统硬件系统1 1、中央处理器（、中央处理器（CPUCPU：Central Processing UnitCentral Processing Unit）CPUCPU，又称为中央控制单元，由运算器和，又称为中央控制单元，由运算器和控制器组成。现代计算机中，

41、往往将二者制作控制器组成。现代计算机中，往往将二者制作在一个集成电路芯片内，所以合称为在一个集成电路芯片内，所以合称为CPUCPU。Intel 奔腾D 820 2.8GHz 中央处理器（中央处理器（CPUCPU）运算器负责算术运算和逻辑运算。算术运运算器负责算术运算和逻辑运算。算术运算即加、减、乘、除、模等普通运算。逻算即加、减、乘、除、模等普通运算。逻辑运算指逻辑值之间的运算，如与、或、辑运算指逻辑值之间的运算，如与、或、非、异或等。运算器的核心是算术逻辑单非、异或等。运算器的核心是算术逻辑单元（元（ALUALU）。）。控制器负责读取指令、解释指令和执行指控制器负责读取指令、解释指令和执行指

42、令。令。CPUCPU指标指标 字长字长 字长指字长指CPUCPU一次所能处理的二进制数据的位数。一次所能处理的二进制数据的位数。比如，如果比如，如果CPUCPU字长为字长为3232位，那么执行一条加法指令位，那么执行一条加法指令便可以进行两个便可以进行两个3232位长度的整数的加法运算位长度的整数的加法运算 。主频主频 主频即主频即CPUCPU的时钟频率，用于衡量的时钟频率，用于衡量CPUCPU每秒执行指令每秒执行指令的数量。的数量。指令集指令集内内 存存 程序必须存在内存中才能由程序必须存在内存中才能由CPUCPU执行；供执行；供CPUCPU处理处理的数据和结果绝大部分也取自内存或首先存放在

43、的数据和结果绝大部分也取自内存或首先存放在内存中。内存中。图2.3 内存条内内 存存 内存的基本特性之一是其存取速度与内存的基本特性之一是其存取速度与CPUCPU处理速处理速度相当度相当 。内存的类型可分为内存的类型可分为RAMRAM和和ROMROM两大类。两大类。RAMRAM（Random Access MemoryRandom Access Memory），随机存取存储），随机存取存储器。器。RAMRAM的存取速度通常比的存取速度通常比ROMROM快得多如，目前快得多如，目前微机中常用的微机中常用的DDRDDR、DDR2DDR2、SDRAWSDRAW等。一般所说的等。一般所说的内存就是专指

44、内存就是专指RAMRAM而言。而言。内内 存存 ROM(ReadROM(Read Only Memory)Only Memory)，只读存储器。，只读存储器。ROM ROM 中中存放的数据只能读。数据也不会因断电而丢失。存放的数据只能读。数据也不会因断电而丢失。因此，因此，ROMROM通常由用于存放固定不变的系统程序通常由用于存放固定不变的系统程序和参数，例如微机的开机自检程序。除和参数，例如微机的开机自检程序。除ROMROM外，外，还有还有PROM,EPROMPROM,EPROM等，等，CacheCache，高速缓存，高速缓存，CPUCPU的运算比内存的速度还是的运算比内存的速度还是要快，为

45、了提高运算速度，在要快，为了提高运算速度，在CPUCPU内部设立了高内部设立了高速存储单元，用于速存储单元，用于CPUCPU的数据交换。的数据交换。内内 存存 计算机中可能达到的内存容量取决于计算计算机中可能达到的内存容量取决于计算机中机中CPUCPU的地址线（称为地址总线）的位数。的地址线（称为地址总线）的位数。例如例如3232位地址总线计算机的内存最大可达位地址总线计算机的内存最大可达4GB4GB（232232）。）。内存太小时，甚至会导致程序乃至系统不内存太小时，甚至会导致程序乃至系统不能正常运行。例如，对于运行能正常运行。例如，对于运行Windows XPWindows XP的微机，其

46、内存大小至少应在的微机，其内存大小至少应在32MB32MB以上。以上。外存储器外存储器 外存储器简称外存或辅存，目前主要有硬盘、软外存储器简称外存或辅存，目前主要有硬盘、软盘、光盘、闪盘等。外存的主要功能是长期保存盘、光盘、闪盘等。外存的主要功能是长期保存大量的数据。例如操作系统平时就保存在硬盘或大量的数据。例如操作系统平时就保存在硬盘或软盘中。软盘中。CPU外存内存交换数据交换数据不能直接交换不能直接交换输入输入/输出设备输出设备 鼠标鼠标 常用的鼠标器有：机械式（常用的鼠标器有：机械式（2D2D，3D3D）和光电式两）和光电式两类。类。鼠标器可以通过专用的鼠标器插座与主机相连接，鼠标器可以

47、通过专用的鼠标器插座与主机相连接，也可以通过计算机中通用的串行接口也可以通过计算机中通用的串行接口(RS-232-C(RS-232-C标准接口标准接口)与主机相连接。与主机相连接。显示器与显示卡显示器与显示卡 按显示器件可分为阴极射线管按显示器件可分为阴极射线管(CRT)(CRT)显示器和液显示器和液晶晶(LCD)(LCD)显示器；按其显示器屏幕的对角线尺寸显示器；按其显示器屏幕的对角线尺寸可分为可分为1414英寸、英寸、1515英寸、英寸、1717英寸和英寸和2121英寸等几种。英寸等几种。显示器的分辨率：单位面积内的像素数。分辨率显示器的分辨率：单位面积内的像素数。分辨率越高，显示的字符或

48、图形也就越清晰细腻。越高，显示的字符或图形也就越清晰细腻。显示器与显示卡显示器与显示卡 常见的显示卡类型有：常见的显示卡类型有：VGA(Video Graphics Array)VGA(Video Graphics Array)：亦称视频图形阵列：亦称视频图形阵列显示卡。最大分辨率为显示卡。最大分辨率为640640480480，可支持，可支持1616色。色。SVGA(Super SVGA(Super VGA)VGA)超级超级VGAVGA卡，最大分辨率提高到卡，最大分辨率提高到10241024768768，而且支持，而且支持16.7M16.7M种颜色，称为种颜色，称为“真彩色真彩色”。AGP(A

49、ccelerate Graphics Porter)AGP(Accelerate Graphics Porter)显示卡，在保显示卡，在保持持SVGASVGA的显示特性的基础上，的显示特性的基础上，AGPAGP显示卡采用了全新显示卡采用了全新设计的速度更快的图形加速显示接口，使得显示性能设计的速度更快的图形加速显示接口，使得显示性能更加优良，是目前最常用的显示卡。更加优良，是目前最常用的显示卡。打印机打印机 打印机按工作原理可粗分为击打式打印机和非击打式打印机。常用击打式打印机有针式打印机；非击打式打印机有喷墨打印机和激光打印机等。通常用分辨率和打印速度来衡量打印机的一般性能。打印机的分辨率用

50、dpi表示；dpi指每英寸所含的点数，点数越多效果越好。打印速度的单位有CPS、LPM、PPM等。CPS即每秒打印的字符数；LPM即每分钟打印的行数；PPM时每分钟打印的页数。总线（总线（BUSBUS）与接口）与接口 计算机硬件由总线与接口电路连接起来。总线是由计算机硬件由总线与接口电路连接起来。总线是由多条并行电路组成的信息交换通道。包括负责多条并行电路组成的信息交换通道。包括负责CPUCPU内部信息交换的内部总线和负责内部信息交换的内部总线和负责CPUCPU与其他部件之与其他部件之间信息交换的系统总线。按功能可分为传送数据的间信息交换的系统总线。按功能可分为传送数据的数据总线（数据总线（D