第章計算機基礎知識

1、1 2n 課程學時安排 總課時20學時n 成績考核 平時成績30%，考試成績70%n 參考書目 1.計算機應用基礎，王超、李進、秦勇主編，四川科學技術出版社 2.計算機文化（原書第13版），（美）帕森斯，（美）奧賈 著，呂云翔，傅爾也 譯，機械工業(yè)出版社 3.計算機操作系統(tǒng)（第三版），湯小丹等編著，西安電子科技大學出版社 4.Office 2003中文版實用教程(第2版)，宋立智主編，人民郵電出版社35.計算機網(wǎng)絡（第5版），（美）特南鮑姆，（美）韋瑟羅爾著，嚴偉，潘愛民譯，清華大學出版社6.計算機網(wǎng)絡 第5版，謝希仁編著，電子工業(yè)出版社7.計算機安全導論，（美）古德里奇，（美）塔瑪薩著，葛秀

2、慧等譯，清華大學出版社4第第1 1章章 計算機基礎計算機基礎本章主要內容本章主要內容51.1.1 1.1.1 計算機發(fā)展的幾個階段計算機發(fā)展的幾個階段 1.1.2 1.1.2 計算機的分類計算機的分類 1.1.3 1.1.3 計算機的特點與應用計算機的特點與應用 1.1.4 1.1.4 信息社會與計算機文化信息社會與計算機文化 6 1.1.1 1.1.1 計算機發(fā)展的幾個階段計算機發(fā)展的幾個階段 人類計算工具沿革人類計算工具沿革n算盤算盤n機械計算機機械計算機n計算尺計算尺n機電計算機機電計算機7 第一臺第一臺電子計算機電子計算機 ENIACENIAC 8 ENIACENIAC的技術參數(shù)的技術

3、參數(shù)50005000次加法次加法/ /秒秒保存保存8080個字節(jié)個字節(jié)重量重量2828噸噸占地占地170m170m2 21880018800只電子管只電子管15001500個繼電器個繼電器功率功率150KW150KW電子管（電真空管）圖示電子管（電真空管）圖示9計算機科學奠基人計算機科學奠基人英國科學家英國科學家 阿蘭阿蘭. .圖靈圖靈主要貢獻：主要貢獻： 建立圖靈機模型，奠定了可計算理建立圖靈機模型，奠定了可計算理 論的基礎論的基礎 提出圖靈測試，機器智能的概念提出圖靈測試，機器智能的概念 電子計算機之父電子計算機之父美籍匈牙利數(shù)學家美籍匈牙利數(shù)學家 馮馮. .諾依曼諾依曼 圖靈獎圖靈獎-

4、- 計算機界的計算機界的“諾貝爾獎諾貝爾獎”主要貢獻：主要貢獻： 奠定了現(xiàn)代計算機的體系結構奠定了現(xiàn)代計算機的體系結構 和工作原理和工作原理 ： 諾依曼計算機諾依曼計算機 “存儲程序存儲程序”概念概念 10 計算機的分代計算機的分代 （按使用的電子器件劃分按使用的電子器件劃分） 時代時代年年 份份元器件元器件軟軟 件件應用領域應用領域一一1946-1946-19571957電子管電子管機器語言機器語言匯編語言匯編語言科學計算科學計算二二1958-1958-19641964晶體管晶體管高級語言高級語言監(jiān)控程序監(jiān)控程序數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理工業(yè)控制工業(yè)控制三三1965-1965-19701970中小規(guī)模

5、集成中小規(guī)模集成電路電路操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)文字處理文字處理圖形處理圖形處理四四19711971大規(guī)模集成電路大規(guī)模集成電路數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡等網(wǎng)絡等社會的各個社會的各個領域領域11巨型化巨型化微型化微型化網(wǎng)絡化網(wǎng)絡化智能化智能化12 未來新型計算機發(fā)展藍圖未來新型計算機發(fā)展藍圖n 光計算機光計算機 利用光子取代電子進行數(shù)據(jù)運算、傳輸和存儲的計算機利用光子取代電子進行數(shù)據(jù)運算、傳輸和存儲的計算機 。 n 生物計算機（分子計算機）生物計算機（分子計算機） 是以生物芯片取代半導體硅片制成的計算機。它的主要原是以生物芯片取代半導體硅片制成的計算機。它的主要原 材料是生物工程技術產(chǎn)生的材料是生物工程技術

6、產(chǎn)生的蛋白質分子蛋白質分子，并以此作為生物芯片。，并以此作為生物芯片。 生物芯片具有超高速運算、超低能量消耗、并行處理等功能生物芯片具有超高速運算、超低能量消耗、并行處理等功能。n 量子計算機量子計算機 遵循量子力學規(guī)律進行高速運算、存儲及處理的的計算機。遵循量子力學規(guī)律進行高速運算、存儲及處理的的計算機。n 神經(jīng)網(wǎng)絡計算機神經(jīng)網(wǎng)絡計算機 能模仿人的大腦神經(jīng)網(wǎng)絡工作原理，具有聯(lián)想、記憶、判斷能模仿人的大腦神經(jīng)網(wǎng)絡工作原理，具有聯(lián)想、記憶、判斷 及并行處理能力的智能計算機及并行處理能力的智能計算機13 1.1.2 1.1.2 計算機的分類計算機的分類n 按計算機原理分類按計算機原理分類n數(shù)字計算

7、機數(shù)字計算機n模擬計算機模擬計算機n 按計算機用途分類按計算機用途分類n通用計算機通用計算機n專用計算機專用計算機n 按計算機性能分類按計算機性能分類n巨型機、大型機、小型機、微型機，工作站等巨型機、大型機、小型機、微型機，工作站等14 1.1.3 1.1.3 計算機的特點與應用計算機的特點與應用15 1.1.3 1.1.3 計算機的特點與應用計算機的特點與應用n ( ( 網(wǎng)絡應用網(wǎng)絡應用 多媒體技術的應用）多媒體技術的應用）161.1.4 1.1.4 信息社會與計算機文化信息社會與計算機文化1. 1. 信息社會是人類發(fā)展的必然信息社會是人類發(fā)展的必然2 2信息社會的特征信息社會的特征3 3計

8、算機文化計算機文化17 1.2 1.2 181.2.1 1.2.1 進位計數(shù)制進位計數(shù)制 采用若干個基本數(shù)字符號，按照一定的采用若干個基本數(shù)字符號，按照一定的 進位規(guī)則組成的計數(shù)系統(tǒng)稱為進位規(guī)則組成的計數(shù)系統(tǒng)稱為進位計數(shù)制進位計數(shù)制。 生活中各種進位制的例子：生活中各種進位制的例子： 十進制十進制 二進制二進制 七進制七進制 八進制八進制 六十進制六十進制 三進制三進制 十二進制十二進制 十六進制十六進制 思考：思考：請舉出請舉出這些進位制在這些進位制在生活中應用的生活中應用的例子例子。19計數(shù)制的基數(shù)與位權計數(shù)制的基數(shù)與位權 基數(shù)基數(shù) 在一種進位計數(shù)制中所使用的所有在一種進位計數(shù)制中所使用的

9、所有 基本符號（數(shù)碼）的個數(shù)稱為基數(shù)?；痉枺〝?shù)碼）的個數(shù)稱為基數(shù)。 位權位權 在一個數(shù)中，處于不同位置的數(shù)字所在一個數(shù)中，處于不同位置的數(shù)字所 代表的數(shù)值的大小叫做位權。代表的數(shù)值的大小叫做位權。 例如，十進制數(shù)例如，十進制數(shù)635635，從高位到低位，從高位到低位， 各位數(shù)字的位權依次為各位數(shù)字的位權依次為10102 2 、 10101 1 、10100 0 即即 ：635 = 6 635 = 6 10102 2 + 3 + 3 10101 1 + 5+ 5 10100 020 計算機中常用進制數(shù)的表示計算機中常用進制數(shù)的表示進位制進位制 二進制二進制 八進制八進制 十進制十進制 十六進

10、制十六進制規(guī)則規(guī)則 逢二進一逢二進一 逢八進一逢八進一 逢十進一逢十進一 逢十六進逢十六進一基數(shù)基數(shù) r = 2 r = 8 r = 10 r = 16數(shù)符數(shù)符 0，1 0,1,7 0,1,9 0,1,9,A,B,C,D,E,F位權位權 2i 8i 10i 16i下標下標 B O D H21 1. r1. r進制轉化為十進制進制轉化為十進制 設有設有r r進制數(shù)進制數(shù) P P（r)r) = a = an-1n-1a an-2n-2aa1 1a a0 0. .a a-1-1a a-2-2aa-m-m 轉換法則：轉換法則： 按位權展開相加按位權展開相加 把把r r進制數(shù)中每位數(shù)字和該位的位權相乘，

11、并將進制數(shù)中每位數(shù)字和該位的位權相乘，并將 所得的全部乘積相加，即為轉換結果（十進制數(shù)）。所得的全部乘積相加，即為轉換結果（十進制數(shù)）。 轉換公式：轉換公式： P =P = a an-1n-1r r n-1n-1 + a + a1 1r r 1 1 + a + a0 0r r 0 0位權位權 + a+ a-1-1r r -1-1 +a +a-m-mr r - -m m ( 1101.1 )( 1101.1 )2 2 = 1= 12 23 3+1+12 22 2+0+02 21 1+1+12 20 0+1+12 2-1 -1 = = （13.513.5）101022 r r進制轉化為十進制示例進

12、制轉化為十進制示例 (101)(101)B B = 1= 12 22 2 + 0 + 0 2 21 1 + 1 + 1 2 20 0 = 4+0+1= ( 5 )= 4+0+1= ( 5 )D D(203)(203)O O = 2= 28 82 2 + 0+ 08 81 1 + 3 + 38 80 0 = 128+0+3= 128+0+3=（ 131 131 ）D D(ABC)(ABC)H H = A= A16162 2 + B+ B16161 1 + C+ C16160 0 = = 101016162 2 + 11+ 1116161 1 + 12+ 1216160 0 =2560+176+1

13、2=( 2748 )=2560+176+12=( 2748 )D D23 例例 (100)D( )B 除除2 2取余取余 2| 100 余數(shù)余數(shù) 2| 50 0 (最低位最低位) 2| 25 0 2| 12 1 2| 6 0 2| 3 0 2| 1 1 0 1 (最高位）最高位） 結果結果：(100)D( 1100100 )B 十進制整數(shù)十進制整數(shù) r r進制整數(shù)進制整數(shù) 整數(shù)轉換法則：整數(shù)轉換法則： 除除r r取余取余 即：把一個十進制整數(shù)不即：把一個十進制整數(shù)不斷除以所需要轉換進制數(shù)的基斷除以所需要轉換進制數(shù)的基數(shù)數(shù)r r，取其余數(shù)，商作為下一，取其余數(shù)，商作為下一次的被除數(shù)，直到商為次的

14、被除數(shù)，直到商為0 0時除時除法結束，再把每次得到的余數(shù)法結束，再把每次得到的余數(shù)反序排列，即可轉換成反序排列，即可轉換成r r進制進制數(shù)。數(shù)。 2. 2. 十進制轉化為十進制轉化為r r進制進制24課堂練習課堂練習1. ( 251 )D ( )B2. ( 251 )D = ( )O3. ( 251 )D = ( )H 答案答案1. 2. 3733. FB25例例 (0.625)D=( )B 乘乘2取整取整 整數(shù)部分整數(shù)部分 0.625 2= 1 .250 1 ( (高位高位)0.250 2= 0 .500 0 0.500 2= 1.000 1 ( (低位低位) )小數(shù)部分為小數(shù)部分為0,0,

15、轉換結束轉換結束 結果：結果： (0.625 )D = ( 0.101)B小數(shù)轉換法則：小數(shù)轉換法則：乘乘r r取整取整 即：將一個十進制小即：將一個十進制小數(shù)轉換成數(shù)轉換成r r進制小數(shù)時，進制小數(shù)時，將十進制小數(shù)不斷地乘以將十進制小數(shù)不斷地乘以r r，將每一次乘積的整數(shù)，將每一次乘積的整數(shù)部分取出，而將乘積的小部分取出，而將乘積的小數(shù)部分作為下一次被乘數(shù)，數(shù)部分作為下一次被乘數(shù)，直至乘積的小數(shù)部分為直至乘積的小數(shù)部分為0 0時乘法結束。將取出的整時乘法結束。將取出的整數(shù)按照先后次序排列，即數(shù)按照先后次序排列，即為最后的轉換結果。為最后的轉換結果。十進制小數(shù)十進制小數(shù) r r進制小數(shù)進制小數(shù)

16、26 混和數(shù)的轉換混和數(shù)的轉換 若十進制數(shù)包含整數(shù)和小數(shù)兩部分，若十進制數(shù)包含整數(shù)和小數(shù)兩部分，則必須將小數(shù)點兩邊的整數(shù)和小數(shù)分開，則必須將小數(shù)點兩邊的整數(shù)和小數(shù)分開，分別完成相應的轉換，再把轉換得到的分別完成相應的轉換，再把轉換得到的r r進進制整數(shù)和制整數(shù)和r r進制小數(shù)組合在一起。進制小數(shù)組合在一起。 課堂練習課堂練習 ( 86.875 )( 86.875 )1010 = ( ) = ( )2 2 答案答案 1010110.1111010110.111 27 3. 3. 非十進制數(shù)之間的轉換非十進制數(shù)之間的轉換 常規(guī)轉換方法常規(guī)轉換方法 特別轉換方法特別轉換方法 利用二進制、八進制和十六

17、進制之間的利用二進制、八進制和十六進制之間的 特殊關系直接轉換。特殊關系直接轉換。28 二進制與八進制、十六進制數(shù)對照表二進制與八進制、十六進制數(shù)對照表 二進制二進制 八進制八進制 二進制二進制 十六進制十六進制 二進制二進制 十六進制十六進制 000 0 0000 0 1000 8 001 1 0001 1 1001 9 010 2 0010 2 1010 A 011 3 0011 3 1011 B 100 4 0100 4 1100 C 101 5 0101 5 1101 D 110 6 0110 6 1110 E 111 7 0111 7 1111 F 注意：注意：每每3 3位二進制數(shù)對

18、應于一位八進制數(shù)；位二進制數(shù)對應于一位八進制數(shù)； 每每4 4位二制數(shù)對應于一位十六進制數(shù)。位二制數(shù)對應于一位十六進制數(shù)。29 二、八、十六進制數(shù)之間的簡便轉換方法二、八、十六進制數(shù)之間的簡便轉換方法 二進制數(shù)轉換為八進制，只要將二進制數(shù)從小數(shù)點開始，二進制數(shù)轉換為八進制，只要將二進制數(shù)從小數(shù)點開始，整數(shù)部分從右向左整數(shù)部分從右向左3 3位一組，小數(shù)部分從左向右位一組，小數(shù)部分從左向右3 3位一組位一組（不足（不足3 3位補零）進行分組，每組轉換為位補零）進行分組，每組轉換為1 1位八進制數(shù)。反位八進制數(shù)。反向轉換時只需將向轉換時只需將1 1位八進制數(shù)展開為位八進制數(shù)展開為3 3位二進制數(shù)即可。

19、位二進制數(shù)即可。 例例1 1 ( (11 11 110110. .001001 100100 ) )B B( 36.14 )( 36.14 )O O (12.34) (12.34)O O = ( = ( 001001 010010. .011011 100100 ) )B B = =（1010.01111010.0111）B B 二進制和十六進制之間的轉換與八進制和二進制之間二進制和十六進制之間的轉換與八進制和二進制之間的轉換方法相同，只是要注意每的轉換方法相同，只是要注意每4 4位二進制數(shù)對于一位十六位二進制數(shù)對于一位十六進制數(shù)。進制數(shù)。 例例2 2 (10A1) (10A1)H H = (

20、= ( 0001 0001 00000000 10101010 00010001) )B B ( (11111111 01010101 01110111) )B B = (F57)= (F57)H H30 1. 1. 機器數(shù)機器數(shù)：數(shù)值：數(shù)值+ +數(shù)值化的符號數(shù)值化的符號 在計算機中，機器數(shù)的絕對值及符號都用二進制在計算機中，機器數(shù)的絕對值及符號都用二進制數(shù)表示。數(shù)表示。 機器字長機器字長：計算機一次傳送及處理的二進制數(shù)的：計算機一次傳送及處理的二進制數(shù)的位數(shù)，標志著計算精度，是字節(jié)的整數(shù)倍（位數(shù)，標志著計算精度，是字節(jié)的整數(shù)倍（8 8位、位、1616位、位、3232位等）。位等）。 假設機器

21、字長假設機器字長n n為為8 8位，則十進制數(shù)位，則十進制數(shù)5 5在計算機內在計算機內的表示形式如下：的表示形式如下：符號位符號位 數(shù)值位數(shù)值位00000101機器數(shù)的符號表示機器數(shù)的符號表示負號：負號： 1 1正號：正號： 0 031 2. 2. 定點數(shù)定點數(shù) 所謂所謂定點數(shù)定點數(shù)，是指小數(shù)點位置固定不變的數(shù)。，是指小數(shù)點位置固定不變的數(shù)。 1 1）定點整數(shù)）定點整數(shù) 2 2）定點小數(shù)）定點小數(shù)32 對于既有整數(shù)部分又有小數(shù)部分的對于既有整數(shù)部分又有小數(shù)部分的數(shù)，由于其小數(shù)點的位置不固定，一般用數(shù)，由于其小數(shù)點的位置不固定，一般用浮點數(shù)浮點數(shù)表示。表示。 計算機中通常用一串連續(xù)的二進制計算機

22、中通常用一串連續(xù)的二進制位來存放浮點數(shù)，其存儲格式如下圖所示：位來存放浮點數(shù)，其存儲格式如下圖所示： 階符階符 階碼階碼 數(shù)符數(shù)符 尾數(shù)尾數(shù)33 4. 4. 原碼、反碼和補碼原碼、反碼和補碼 在計算機內，為了運算的方便，帶符號的數(shù)在計算機內，為了運算的方便，帶符號的數(shù) 通常有原碼、反碼和補碼三種編碼方式，他們運通常有原碼、反碼和補碼三種編碼方式，他們運 算時各有優(yōu)缺點，其中，原碼和補碼最常用。算時各有優(yōu)缺點，其中，原碼和補碼最常用。 原碼原碼：機器數(shù)原來的形式。例如：機器數(shù)原來的形式。例如 十進制十進制 二進制真值二進制真值 原碼原碼 +5 +0000101 +5 +0000101 0 000

23、00101 0000101 -6 -0000110 -6 -0000110 1 134 反碼反碼：正數(shù)的反碼同原碼；負數(shù)的反碼是將其原碼除：正數(shù)的反碼同原碼；負數(shù)的反碼是將其原碼除 符號位外的各位數(shù)字取反（符號位外的各位數(shù)字取反（即即“1”1”變變“0”0”，即，即“0”0”變變“1”1”）。）。 例如：例如： 十進制十進制 二進制真值二進制真值 原碼原碼 反碼反碼 +1 + 0000001 +1 + 0000001 0 00000001 0000001 0 0 -1 - 0000001 -1 - 0000001 1 10000001 0000001 1 1 補碼補碼：正數(shù)的補碼同原碼；負數(shù)的

24、補碼是將其原碼除符正數(shù)的補碼同原碼；負數(shù)的補碼是將其原碼除符號位外的各位數(shù)字取反，然后在末位加號位外的各位數(shù)字取反，然后在末位加1 1。例如：。例如： 十進制十進制 二進制真值二進制真值 原碼原碼 補碼補碼 +1 + 0000001 +1 + 0000001 0 00000001 0000001 0 0 -1 - 0000001 -1 - 0000001 1 10000001 0000001 1 1小結：小結： 正數(shù)的原碼、反碼和補碼是同一形式，即原碼；正數(shù)的原碼、反碼和補碼是同一形式，即原碼；負數(shù)的原碼、反碼和補碼是三種不同形式。負數(shù)的原碼、反碼和補碼是三種不同形式。35 1.2.31.2.

25、3 目前微型機上最常用的字符編碼方式是目前微型機上最常用的字符編碼方式是ASCIIASCII碼。碼。ASCIIASCII是是“美國信息交換標準代碼美國信息交換標準代碼” 的英文縮寫。的英文縮寫。 一個西文字符在計算機內用一個西文字符在計算機內用7 7位二進制編位二進制編 碼，占碼，占1 1個字節(jié)（個字節(jié)（8 8位）的存儲空間，低位）的存儲空間，低7 7位為位為 字符的字符的ASCIIASCII編碼值，最高位用作校驗位編碼值，最高位用作校驗位( (置置0 0）。 36西文西文字符的字符的ASCIIASCII編碼編碼 6 5 4 3 2 1 0 標準標準ASCIIASCII字符集包括字符集包括12

26、8128個基個基本字符，其中包括本字符，其中包括9595個可顯示、打個可顯示、打印字符及印字符及3333個控制字符個控制字符。例例 大寫字母大寫字母A A的的ASCIIASCII碼值為：碼值為： (1000001)(1000001)B B = =（65)65)D D =(41) =(41)H H字母字母A A在計算機內的存儲形式在計算機內的存儲形式為：為： 0100000137ASCIIASCII字符集字符集38 二、二、 漢字編碼漢字編碼 漢字在計算機內的處理比西方文字復雜得多。漢漢字在計算機內的處理比西方文字復雜得多。漢字是一種象形文字，字數(shù)極多，且字形復雜，每一個字是一種象形文字，字數(shù)極

27、多，且字形復雜，每一個漢字都有漢字都有“音、形、義音、形、義” 三要素。對應于漢字的輸入、三要素。對應于漢字的輸入、內部存儲及輸出等處理環(huán)節(jié)，每一個漢字都要用到內部存儲及輸出等處理環(huán)節(jié)，每一個漢字都要用到輸輸入碼入碼、交換碼交換碼、內部碼內部碼和和字形碼字形碼。 在計算機漢字信息處理系統(tǒng)中，處理漢字時需要在計算機漢字信息處理系統(tǒng)中，處理漢字時需要進行以下幾種代碼的轉換：進行以下幾種代碼的轉換：漢字輸入漢字輸入 漢字輸出漢字輸出 輸入碼輸入碼交換碼交換碼內部碼內部碼字形碼字形碼39 常用的常用的 漢字輸入編碼分為三大類：漢字輸入編碼分為三大類：數(shù)字編碼數(shù)字編碼 數(shù)字編碼就是用等長的數(shù)字為漢字逐一

28、編碼，常用的有數(shù)字編碼就是用等長的數(shù)字為漢字逐一編碼，常用的有 國標區(qū)位碼。如：國標區(qū)位碼。如：“中中” 5448 5448 。不直觀、。不直觀、 難記，但易于與難記，但易于與 機內碼轉換。機內碼轉換。拼音碼拼音碼 是以漢語普通話讀音為基礎的輸入方法。常用的有搜是以漢語普通話讀音為基礎的輸入方法。常用的有搜狗拼音、智能全拼、微軟拼音、紫光拼音等。易學易用，但狗拼音、智能全拼、微軟拼音、紫光拼音等。易學易用，但因漢字同音字多，故重碼率較高。因漢字同音字多，故重碼率較高。字形編碼字形編碼 字形編碼是以漢字的字形結構為基礎的輸入編碼。常用字形編碼是以漢字的字形結構為基礎的輸入編碼。常用的有五筆字形、

29、表形碼等。較難掌握，但錄入速度快。的有五筆字形、表形碼等。較難掌握，但錄入速度快。40 即國標碼（中華人民共和國信息交換漢字編碼字符集，即國標碼（中華人民共和國信息交換漢字編碼字符集，代號為代號為GB2312GB231280)80)，用于漢字外碼和內碼的轉換。，用于漢字外碼和內碼的轉換。 國標碼用兩個字節(jié)表示一個漢字的編碼，每個字節(jié)國標碼用兩個字節(jié)表示一個漢字的編碼，每個字節(jié)最高位為最高位為0 0。在國標漢字編碼字符集中在國標漢字編碼字符集中: : 一級漢字：一級漢字：37553755個；二級漢字：個；二級漢字：30083008個。個。 將漢字分區(qū)，每個區(qū)將漢字分區(qū)，每個區(qū)9494個漢字。個漢

30、字。 國標碼的構成：國標碼的構成： 例例 “中中”字的國標碼字的國標碼： 8680( 01010110 01010000 )區(qū)號區(qū)號區(qū)中位置區(qū)中位置41 漢字內部碼是在計算機信息處理系統(tǒng)內部存儲、漢字內部碼是在計算機信息處理系統(tǒng)內部存儲、 處理、傳輸漢字用的代碼。是漢字在計算機內的基本處理、傳輸漢字用的代碼。是漢字在計算機內的基本 表示形式。用兩個字節(jié)的編碼表示一個漢字，將漢字表示形式。用兩個字節(jié)的編碼表示一個漢字，將漢字 國標碼的每個字節(jié)的最高位由國標碼的每個字節(jié)的最高位由0 0變?yōu)樽優(yōu)? 1，即可將國標碼，即可將國標碼 轉化為內部碼。例如轉化為內部碼。例如： 漢字漢字 國標碼（交換碼）國標

31、碼（交換碼） 內部碼內部碼 中中 8680( 01010110 01010000 ) ( 11010110 11010000 ) 華華 5942( 00111011 00101010 ) ( 10111011 10101010 ) 42 字形碼用來實現(xiàn)漢字的輸出。漢字字形碼用來實現(xiàn)漢字的輸出。漢字是方塊字，常用是方塊字，常用點陣方式點陣方式或或矢量方式矢量方式表表示漢字的字形信息，它是漢字輸出形式示漢字的字形信息，它是漢字輸出形式的編碼。的編碼。 點陣點陣：漢字字形點陣的代碼。：漢字字形點陣的代碼。 有有16161616、24242424、32323232、48484848等點陣，點數(shù)愈多，輸

32、出的字形等點陣，點數(shù)愈多，輸出的字形愈精確美觀，但需要的存儲容量愈大。愈精確美觀，但需要的存儲容量愈大。 矢量矢量：矢量方式存儲的是描述漢字：矢量方式存儲的是描述漢字字形輪廓特征的編碼。字形輪廓特征的編碼。 “犬犬”字的字的1616點陣點陣43 1.3 1.3 44 一臺可供使用的計算機一臺可供使用的計算機 ， 稱為稱為計算機系統(tǒng)，由硬件和軟件兩大部計算機系統(tǒng)，由硬件和軟件兩大部分組成。分組成。 硬件硬件 硬件是指由電子設備和機械部件硬件是指由電子設備和機械部件等所組成的機器實體等所組成的機器實體 ，是整個系統(tǒng)運，是整個系統(tǒng)運行的物理平臺。行的物理平臺。 軟件軟件 各種程序及其相關資料、數(shù)據(jù)的

33、各種程序及其相關資料、數(shù)據(jù)的總和稱為軟件?？偤头Q為軟件。 45 1. 計算機系統(tǒng)組成總圖 主機主機 硬件硬件 計算機計算機 系系 統(tǒng)統(tǒng) 系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件 軟件軟件 應用軟件應用軟件中央處理器中央處理器內存儲器內存儲器外部外部 外存儲器外存儲器 設備設備 輸入輸入/輸出設備輸出設備46 2.2. 硬件和軟件的關系硬件和軟件的關系 硬件是軟件依存的物質基礎硬件是軟件依存的物質基礎 軟件能充分發(fā)揮硬件的功能軟件能充分發(fā)揮硬件的功能 硬件通過軟件來管理硬件通過軟件來管理 47 3.3. 計算機系統(tǒng)的層次結構計算機系統(tǒng)的層次結構底層）裸機裸機48 從第一代計算機到當今最先進的計算機，在從第一代計算機到當

34、今最先進的計算機，在工作原理上一脈相承，都是采用存儲程序原理。工作原理上一脈相承，都是采用存儲程序原理。 預先將所要執(zhí)行的程序和數(shù)據(jù)存放預先將所要執(zhí)行的程序和數(shù)據(jù)存放 在計算機的內存儲器中。計算機工作時，在計算機的內存儲器中。計算機工作時， 按按 順序逐條執(zhí)行程序所包含的指令。順序逐條執(zhí)行程序所包含的指令。 一、存儲程序原理一、存儲程序原理49 諾依曼與計算機的存儲程序原理諾依曼與計算機的存儲程序原理 馮馮諾依曼諾依曼是是美籍匈牙利數(shù)學美籍匈牙利數(shù)學家，現(xiàn)代計算機之父。家，現(xiàn)代計算機之父。 他奠定了現(xiàn)代計算機的體系結他奠定了現(xiàn)代計算機的體系結結和工作原理。結和工作原理。馮馮諾依曼體系結諾依曼體

35、系結構的精髓是構的精髓是： 1.1.計算機內程序和數(shù)據(jù)用計算機內程序和數(shù)據(jù)用二進制二進制 形式表示。形式表示。 2.2.程序存儲程序存儲，順序執(zhí)行指令序列。，順序執(zhí)行指令序列。 3. 3. 計算機有計算機有5 5個個組成部分，分別組成部分，分別 是：輸入、存儲、處理（運算）、是：輸入、存儲、處理（運算）、控制和輸出?？刂坪洼敵觥ｑT馮諾依曼諾依曼 (1903 1957 )50二、計算機指令的執(zhí)行過程二、計算機指令的執(zhí)行過程 計算機執(zhí)行程序時，在控制器的控制下，計算機執(zhí)行程序時，在控制器的控制下， 從內存儲器中按順序取出每一條指令，依次執(zhí)行，從內存儲器中按順序取出每一條指令，依次執(zhí)行， 直至將一個

36、程序所包含的全部指令執(zhí)行完畢。直至將一個程序所包含的全部指令執(zhí)行完畢。 執(zhí)行每一條指令的具體步驟是：執(zhí)行每一條指令的具體步驟是： 1) 1) 取指令取指令 2) 2) 分析指令分析指令 3) 3) 執(zhí)行指令執(zhí)行指令 計算機的整個工作過程就是執(zhí)行程序的過程，計算機的整個工作過程就是執(zhí)行程序的過程， 亦即不斷執(zhí)行指令的過程亦即不斷執(zhí)行指令的過程。511.3.31.3.3計算機存儲器計算機存儲器1.1.內存內存 處系統(tǒng)中心，依字節(jié)編址，半導體材料，速度快，處系統(tǒng)中心，依字節(jié)編址，半導體材料，速度快，價格高。價格高。 RAM RAM 隨機存儲器，切斷電源，數(shù)據(jù)丟失。隨機存儲器，切斷電源，數(shù)據(jù)丟失。 R

37、OM ROM 只讀存儲器，信息可長期保存。只讀存儲器，信息可長期保存。 2.2.外存外存 磁鼓，磁帶，磁盤，光盤。磁鼓，磁帶，磁盤，光盤。 容量大，價格低，速度慢。容量大，價格低，速度慢。 軟盤保護軟盤保護8 8忌：臟，摸，彎，壓，忌：臟，摸，彎，壓， 熱，曬，磁，潮。熱，曬，磁，潮。CACHECACHE 高速緩存，不參加編址。高速緩存，不參加編址。 52 1.4 1.4 計算機系統(tǒng)的軟件計算機系統(tǒng)的軟件 操作系統(tǒng) ( Windows 、Unix、Linux 等） 系統(tǒng)軟件 語言處理程序（C編譯器、BASIC解釋程序等） 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) （Access 、Oracle等） 軟件 系統(tǒng)服務程序（

38、診斷程序、工具程序等） 系統(tǒng) 實用程序（計算軟件包、文字處理軟件等） 應用軟件 用戶程序（根據(jù)用戶需求開發(fā)的各類應用程序）53 系統(tǒng)軟件與應用軟件系統(tǒng)軟件與應用軟件 系統(tǒng)軟件 為整個計算機系統(tǒng)配置的 、用來管理維護計算機硬件和軟件資源、支持計算機工作并提供各種服務的通用軟件稱為系統(tǒng)軟件。 應用軟件 為某一專門的應用目的而開發(fā)的軟件稱為應用軟件。54 5556. 微機主板圖微機主板圖內存插槽內存插槽總線插槽總線插槽CPU插槽插槽USB接口接口電池電池芯片組芯片組串行接口串行接口鼠標插口鼠標插口鍵盤插口鍵盤插口并行接口并行接口571.5.2 主機 中央處理器（CPU）是計算機硬件中最核心、 最重要

39、的部件，由運算器和控制器組成。 CPU的性能直接決定了整臺計算機的性能。 微型計算機的CPU又稱為微處理器（MPU）， 是將運算器和控制器集成在一張芯片上。 處理器 運算器運算器控制器58 運算器與控制器運算器與控制器 運算器運算器 運算器是用來進行算術運算和邏輯運算的部件，運算器是用來進行算術運算和邏輯運算的部件，又稱為算術邏輯單元（又稱為算術邏輯單元（ALUALU）。）。 控制器控制器 控制器用來控制指令的執(zhí)行、控制計算機各部件控制器用來控制指令的執(zhí)行、控制計算機各部件協(xié)調工作，是計算機的協(xié)調工作，是計算機的“神經(jīng)中樞神經(jīng)中樞”。 寄存器寄存器 寄存器是寄存器是CPUCPU中用來臨時存放數(shù)

40、據(jù)的部件。分為中用來臨時存放數(shù)據(jù)的部件。分為數(shù)據(jù)寄存器、指令寄存器等。數(shù)據(jù)寄存器、指令寄存器等。 59 4款 Intel微處理器外觀標志60 CPU 芯片61 摩爾定律晶晶體體管管數(shù)數(shù)10K100K1M10M100M197519801985199519902000單單位位時時間間執(zhí)執(zhí)行行的的指指令令數(shù)數(shù)每秒百萬條每秒百萬條0.111025500400480808088828683868486Pentium2000年的年的微處理器微處理器每每1818個月芯片能力增長一倍個月芯片能力增長一倍 摩爾定律摩爾定律 摩爾定律是由英特爾公司創(chuàng)摩爾定律是由英特爾公司創(chuàng)始人之一戈登始人之一戈登摩爾提出來的。摩

41、爾提出來的。其內容為：當價格不變時，集成其內容為：當價格不變時，集成電路上可容納的晶體管數(shù)目，約電路上可容納的晶體管數(shù)目，約每隔每隔1818個月便會增加一倍，性能個月便會增加一倍，性能也將提升一倍。換言之，每一美也將提升一倍。換言之，每一美元所能買到的電腦性能，將每隔元所能買到的電腦性能，將每隔1818個月翻兩倍以上。這一定律揭個月翻兩倍以上。這一定律揭示了示了信息技術信息技術進步的速度。進步的速度。62 CPUCPU主要技術指標主要技術指標 1 1. . 主頻主頻 CPUCPU內部元部件的工作頻率。內部元部件的工作頻率。 單位：單位：MHzMHz（兆赫茲）（兆赫茲） 2. 2. 字長字長:

42、: CPU CPU一次所能處理的數(shù)據(jù)的二進制一次所能處理的數(shù)據(jù)的二進制位數(shù)。字長有位數(shù)。字長有8 8位位,16,16位位,32,32位等。位等。 3. 3. 執(zhí)行速度執(zhí)行速度 CPUCPU每秒鐘所能執(zhí)行指令的條數(shù)。每秒鐘所能執(zhí)行指令的條數(shù)。 單位：單位： MIPS MIPS （每秒（每秒1 1百萬條指令）百萬條指令） 4. 4. 指令系統(tǒng)指令系統(tǒng) CPUCPU所能執(zhí)行的全部指令的集合。所能執(zhí)行的全部指令的集合。 63內存儲器 計算機的存儲器分為兩大類：計算機的存儲器分為兩大類：內存儲器內存儲器和和外存儲器外存儲器。內存儲器也稱為主存儲器，是計算。內存儲器也稱為主存儲器，是計算機主機的重要組成部

43、分。機主機的重要組成部分。 內存用于存放計算機工作過程中需要運行內存用于存放計算機工作過程中需要運行的程序及相關數(shù)據(jù)。內存可直接與的程序及相關數(shù)據(jù)。內存可直接與CPUCPU進行信息進行信息交換交換, ,存取速度快，但容量相對較小。存取速度快，但容量相對較小。 內存條內存條內存條插槽內存條插槽64 關于關于內存儲器的重要概念內存儲器的重要概念 65 高速緩存與虛擬存儲器高速緩存與虛擬存儲器 高速緩沖存儲器高速緩沖存儲器( ( Cache Cache ) ) 高速緩沖存儲器位于高速緩沖存儲器位于CPUCPU和內存之間，是一個讀寫速度比和內存之間，是一個讀寫速度比內存更快的小容量存儲器，設置高速緩存

44、的目的就是為了解決內存更快的小容量存儲器，設置高速緩存的目的就是為了解決CPUCPU工作速度與內存速度不匹配的問題。工作速度與內存速度不匹配的問題。 虛擬存儲技術虛擬存儲技術 采用虛擬存儲技術可將外存的一部分作為內存來使用，在采用虛擬存儲技術可將外存的一部分作為內存來使用，在邏輯上相當于擴大了內存的容量。邏輯上相當于擴大了內存的容量。 系統(tǒng)自動實現(xiàn)信息在內、外存之間的部分裝入和部分替換系統(tǒng)自動實現(xiàn)信息在內、外存之間的部分裝入和部分替換功能，能從邏輯上為用戶提供一個比實際物理存儲容量大得多功能，能從邏輯上為用戶提供一個比實際物理存儲容量大得多的可尋址的的可尋址的“內存儲器內存儲器”。虛擬存儲區(qū)的

45、容量僅受限于計算機。虛擬存儲區(qū)的容量僅受限于計算機的地址結構和可用磁盤容量。的地址結構和可用磁盤容量。66 總線概述總線概述 計算機各部件之間傳輸信息的公共通道稱為計算機各部件之間傳輸信息的公共通道稱為總線總線。 總線由一組導線和相關的控制、驅動電路組成，總線由一組導線和相關的控制、驅動電路組成，位于微機的主板上。位于微機的主板上。 現(xiàn)代微機大多采用三層總線結構：現(xiàn)代微機大多采用三層總線結構： 1. CPU1. CPU總線總線 2. 2. 系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線 3. 3. 外設總線外設總線67 CPUCPU總線總線 地址總線地址總線 （ABAB） 用來傳送地址信息用來傳送地址信息2. 2. 數(shù)據(jù)總

46、線數(shù)據(jù)總線 （DBDB） 用來傳送數(shù)據(jù)用來傳送數(shù)據(jù)3. 3. 控制總線控制總線 （CBCB） 用來傳送控制信號用來傳送控制信號68 關于關于USBUSB接口接口 USBUSB是一個外部總線標準，即通用串行總線是一個外部總線標準，即通用串行總線（Universal Serial BusUniversal Serial Bus，簡稱，簡稱USBUSB），用于規(guī)范電腦與），用于規(guī)范電腦與外部設備的連接和通訊。外部設備的連接和通訊。USBUSB接口支持設備的接口支持設備的即插即用即插即用和和熱插拔熱插拔功能，可連接多達功能，可連接多達127127種外設，如種外設，如U U盤、移動硬盤、盤、移動硬盤、數(shù)

47、碼照相機、調制解調器等，已成為當今個人電腦和大量數(shù)碼照相機、調制解調器等，已成為當今個人電腦和大量外部設備之間的必配接口外部設備之間的必配接口。 69聯(lián)機外存 脫機外存硬磁盤硬磁盤軟磁盤軟磁盤光盤光盤可移動磁盤可移動磁盤磁帶機磁帶機 外存儲器特點外存儲器特點：存儲容量大，可永久保存存儲容量大，可永久保存信息，但不能與信息，但不能與CPUCPU直接交換信息，工作速度直接交換信息，工作速度低于內存低于內存。70一、硬磁盤 1.硬盤的工作原理 磁性材料 讀寫磁頭 磁盤驅動器71 關于硬盤2. 硬盤信息存儲格式 1) 記錄面 = 磁頭數(shù) 2) 磁道: 記錄面上的同心圓 柱面：所有記錄面上同一編號的磁道

48、 3) 扇區(qū)：每個磁道劃分為扇區(qū) 每個扇區(qū)容量為512字節(jié)3. 硬盤存儲容量 計算公式：扇區(qū)容量扇區(qū)數(shù)柱面數(shù)磁頭數(shù)72 關于硬盤 4. 磁盤格式化 磁盤在第一次使用前必須進行初始化處理，稱為磁盤格式化 ，對磁盤按標準格式劃分磁道,扇區(qū),分配區(qū)域。 若對已存儲了信息的磁盤再進行格式化，則磁盤上的所有信息將被清除，作此操作時應特別謹慎！5. 硬盤接口標準 EIDE SCSI73 二、軟磁盤 軟盤的工作原理及存儲格式與硬盤類似。常用的軟盤為3.5英寸軟盤，容量為 1.44 MB。 隨著新型存儲設備（優(yōu)盤、移動硬盤等）的問世，曾經(jīng)廣泛使用多年的軟盤目前已基本不再使用。74 三、光盤 1. 光盤的種類 (1) CD-ROM 只讀光盤 (2) CD-R 一次性