大學計算機基礎(chǔ)02課件

1、第2章 計算機系統(tǒng)基礎(chǔ) 計算機系統(tǒng)概述 計算機的運算基礎(chǔ) 計算機中信息的表示2008年四川大學計算機基礎(chǔ)教學中心2.1 計算機系統(tǒng)概述 2.1.1 計算機系統(tǒng) 2.1.2 計算機硬件系統(tǒng) 2.1.3 計算機軟件系統(tǒng)2大學計算機基礎(chǔ)（第2章） 2.1.1 計算機系統(tǒng)1. 計算機系統(tǒng)的組成（P26）硬件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)主機外設系統(tǒng)軟件應用軟件掌握3大學計算機基礎(chǔ)（第2章） 2.1.1 計算機系統(tǒng)2. 計算機系統(tǒng)的層次關(guān)系（P26） 人與計算機之間是間接關(guān)系特點應用軟件系統(tǒng)軟件裸機硬件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)用戶4大學計算機基礎(chǔ)（第2章） 2.1.1 計算機系統(tǒng)4. 計算機的基本工作原理（P28） 計算機事先將需要

2、執(zhí)行的程序和數(shù)據(jù)放入存儲器中。計算機工作時，自動、連續(xù)地從存儲器中逐條取出指令，并加以解釋和執(zhí)行。“存儲程序”的工作原理6大學計算機基礎(chǔ)（第2章） 2.1.1 計算機系統(tǒng)操作碼地址碼操作數(shù)指令的組成指令計算機硬件能直接識別并執(zhí)行的命令稱為機器指令。指令系統(tǒng)計算機所能執(zhí)行的所有機器指令的集合。7大學計算機基礎(chǔ)（第2章） 2.1.2 計算機硬件系統(tǒng)CPU內(nèi)存主機外設運算器控制器存儲器輸入設備輸出設備外存只讀存儲器ROM隨機存儲器RAM9大學計算機基礎(chǔ)（第2章） 2.1.2 計算機硬件系統(tǒng)1. 中央處理器CPU （P29）運算器算術(shù)運算邏輯運算加、減、乘、除與、或、非、比較等控制器取指令解釋指令控制

3、指令執(zhí)行寄存器通用寄存器專用寄存器CPU內(nèi)部的臨時高速存儲單元算術(shù)邏輯單元(ALU)10大學計算機基礎(chǔ)（第2章）CPU內(nèi)存外存 2.1.2 計算機硬件系統(tǒng)2. 存儲器 （P30）內(nèi)存儲器隨機存儲器(RAM)只讀存儲器(ROM)外存儲器計算機中存放程序和數(shù)據(jù)的記憶裝置。名 稱 容 量速 度特 點存放內(nèi)容內(nèi) 存小快掉電后信息丟失需要執(zhí)行的程序和數(shù)據(jù)外 存大慢掉電后信息不丟失暫時不用的信息名 稱 特 點存放內(nèi)容RAM可讀、可寫掉電后信息丟失需要執(zhí)行的程序和數(shù)據(jù)ROM只讀、不可寫掉電后信息不丟失系統(tǒng)引導程序、基本I/O程序等11大學計算機基礎(chǔ)（第2章） 2.1.2 計算機硬件系統(tǒng) 每個內(nèi)存單元地址中存

4、放的二進制數(shù)為該單元的內(nèi)容。38F05H地址內(nèi)容1 0 1 1 0 1 1 0.7 6 5 4 3 2 1 038F04H內(nèi)存單元地址內(nèi)存單元內(nèi)容 內(nèi)存由很多存儲單元組成，每個內(nèi)存單元存放8位二進制數(shù)。內(nèi)存單元的編號稱為內(nèi)存單元的地址。從內(nèi)存中取出信息，原信息不會被破壞。讀寫將信息存入內(nèi)存中，原信息被抹掉。操作12大學計算機基礎(chǔ)（第2章） 2.1.2 計算機硬件系統(tǒng)1 Byte 8 bit1KB = 1024 B 1MB = 1024 KB = 10242B1GB = 1024 MB = 10243B計算機的最小信息單位計算機的基本信息單位1TB = 1024 GB = 10244B存儲單位位

5、 (bit)字節(jié) (Byte)b7b6b5 b4 b3 b2 b1 b0最高位位字節(jié)（8位）13大學計算機基礎(chǔ)（第2章） 2.1.2 計算機硬件系統(tǒng)3. 輸入/輸出設備（P31） 用來接收用戶輸入的原始數(shù)據(jù)和程序，并將其轉(zhuǎn)換為二進制代碼，存放在內(nèi)存中。輸入設備輸出設備 將內(nèi)存中的處理結(jié)果轉(zhuǎn)換成人們所能接受的形式（數(shù)值、文字、圖、聲像等），輸出到相關(guān)設備上。14大學計算機基礎(chǔ)（第2章） 2.1.2 計算機硬件系統(tǒng)4. 微型計算機硬件系統(tǒng)（P31）主板圖3-2.2 微機主板圖內(nèi)存插槽總線插槽CPU插槽USB接口電池芯片組串行接口鼠標插口鍵盤插口并行接口16大學計算機基礎(chǔ)（第2章） 2.1.2 計算

6、機硬件系統(tǒng)微處理器Microprocessor17大學計算機基礎(chǔ)（第2章） 2.1.2 計算機硬件系統(tǒng)主存儲器內(nèi)存插槽內(nèi)存條128MB 、256MB等19大學計算機基礎(chǔ)（第2章） 2.1.2 計算機硬件系統(tǒng)磁道扇區(qū)柱面柱面外存儲器軟盤硬盤C:或D: 120GBA:3.5英寸(1.44MB)光盤光驅(qū)640MB20大學計算機基礎(chǔ)（第2章）總線 2.1.2 計算機硬件系統(tǒng) DB（數(shù)據(jù)總線）CB（控制總線）AB（地址總線）I/O接口存儲器外設微處理器MPU 總線是微機中各功能部件之間通信的信息通路，主要由地址、數(shù)據(jù)和控制三大總線組成。21大學計算機基礎(chǔ)（第2章）接口 2.1.2 計算機硬件系統(tǒng) I/O

7、設備一般是通過I/O接口與CPU或主存儲器進行信息交換。22大學計算機基礎(chǔ)（第2章）無線鼠標輸入/輸出設備 2.1.2 計算機硬件系統(tǒng)輸入設備鍵盤鼠標掃描儀功能鍵主鍵區(qū)編輯鍵數(shù)字鍵盤光電鼠標掃描儀23大學計算機基礎(chǔ)（第2章） 2.1.2 計算機硬件系統(tǒng)輸出設備顯示器打印機繪圖儀CRT顯示器LCD液晶顯示器繪圖儀噴墨打印機激光打印機針式打印機24大學計算機基礎(chǔ)（第2章） 2.1.2 計算機硬件系統(tǒng) 計算機每秒所能執(zhí)行的指令條數(shù)。單位為MIPS（每秒百萬條指令）。 運算速度 通常用主頻（時鐘頻率）來描述計算機的運算速度。主頻直接反映CPU的工作速度，時鐘頻率單位(Hz)。時鐘頻率越高，計算機的速度

8、越快。計算機處理過程中，容納數(shù)據(jù)量的能力。內(nèi)存容量26大學計算機基礎(chǔ)（第2章） 2.1.3 計算機軟件系統(tǒng)操作系統(tǒng)支撐軟件系統(tǒng)軟件應用軟件辦公自動化軟件第3章介紹語言處理程序系統(tǒng)工具軟件數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)第5章介紹第6章介紹網(wǎng)絡工具軟件其它應用軟件Microsoft Office Lotus SmartSuits 金山WPS 上機實習教材27大學計算機基礎(chǔ)（第2章）2.2 計算機的運算基礎(chǔ) 2.2.1 進位記數(shù)制 2.2.2 不同進位記數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換 2.2.3 二進制數(shù)的基本運算29大學計算機基礎(chǔ)（第2章） 2.2.1 進位記數(shù)制1. 基數(shù)（P37） 進位計數(shù)制是指用一組特定的數(shù)字符號，按照一定

9、的進位規(guī)則來表示數(shù)目的計數(shù)方法。進位計數(shù)制中所使用的不同基本符號的個數(shù)。二進制的基數(shù)：2. 位權(quán)（P37）每一個數(shù)位上數(shù)符所具有的權(quán)，它是一個乘方值。二進制的位權(quán)：2i230大學計算機基礎(chǔ)（第2章） 2.2.1 進位記數(shù)制 十進制 D 二進制 B 八進制 O 十六進制H 10i 2i 8i 16i 10 2 8 16逢十進一 逢二進一 逢八進一 逢十六進一基數(shù) ( r )位權(quán) ( ri )P38 表2-131大學計算機基礎(chǔ)（第2章） 2.2.2 不同進位記數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換1. 十 R （P39）R 十位權(quán)多項式求和 (217)O = (3AB)H (1101.11)B= 23 + 22 + 20

10、 + 2-1 + 2-2 = (13.75)D 282 + 1 81 + 7 80 = 128 + 8 + 7= (143)D【例】= 3162+A161+B160 = 768+160+11= (939)D32大學計算機基礎(chǔ)（第2章） 2.2.2 不同進位記數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換十 R (100. 345)D( )B 2|100 1100100 .高位低位低位高位01011先整為高，后整為低取值：先余為低，后余為高 0.345 2 0.690 2 1.380 2 0.760 2 1.520 2 1.0400010011余數(shù)|50 |25 2|12 2| 6 2| 3 2| 1 直到商為00 直到要求的

11、精度為止 2整數(shù)部分：除基取余法小數(shù)部分：乘基取整法【例】 233大學計算機基礎(chǔ)（第2章） 2.2.2 不同進位記數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換 (100)D( )O14464 余數(shù) 8| 100 4 8| 12 4 8| 1 1 0 余數(shù) 16| 100 4 16| 6 6 0【例】 (100)D ( )H 【例】34大學計算機基礎(chǔ)（第2章） 2.2.2 不同進位記數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換( 11 100 101 . 110 1 )B ( )O00此處需加兩個“0”345 . 64此處可以不加“0”345.61 ？錯 二 八2. 二、八、十六 進制之間的轉(zhuǎn)換（P41）【例】 二八： 3位并1位【例】 八二： 1位展3

12、位整數(shù)部分：從右向左進行分組小數(shù)部分：從左向右進行分組(231.34)O( )B“0”不能省10 11 1 . 11 100 錯= ( 010 011 001 . 011 100 )B = ( 10 011 001 . 011 1)B35大學計算機基礎(chǔ)（第2章） 2.2.2 不同進位記數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換( 110 0100 . 0001 101 )B ( )H此處需加“0”0此處可以不加“0”64 . 1A64.15 ？錯 二 十六【例】 二十六： 4位并1位【例】 十六二： 1位展4位是否能??？不能省可以省( 64 .1A)H( 0110 0100 .0001 1010)B( 1100100 .

13、0001101)B36大學計算機基礎(chǔ)（第2章） 2.2.2 不同進位記數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換( 576 )O八 十六【例】可借助二進制來完成( 2FB )H= ( 101111110 )B= ( )H= ( 1011111011 )B= ( )O17E1373 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 10 11 100 101 110 111 8 9 A B C D E F 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111 37大學計算機基礎(chǔ)（第2章）10001 2.2.3 二進制數(shù)的基本運算1. 算術(shù)運算（P42）加法運算11111111 111 11 11111001

14、01110010110001 110111101110 110111 101110000 011 101 1110 【例】38大學計算機基礎(chǔ)（第2章） 2.2.3 二進制數(shù)的基本運算乘法運算000 100 010 111111100111111001111011 1001 【例】11110011 11011 11011 1001 11011 11011 1001 11011 00000 00000 11011 39大學計算機基礎(chǔ)（第2章） 2.2.3 二進制數(shù)的基本運算2. 邏輯運算（P43） = 0= 11：真0：假與0 0 = 0 1 0 = 0 0 1 = 0 1 1 = 1或0 0 =

15、 0 1 0 = 1 0 1 = 1 1 1 = 1非P43 表2-3全真才真，一假即假一真即真，全假才假真的為假，假的為真40大學計算機基礎(chǔ)（第2章）2.3 計算機中信息的表示 2.3.1 計算機的數(shù)字系統(tǒng) 2.3.2 數(shù)值數(shù)據(jù)的表示 2.3.3 信息編碼 2.3.4 字符信息的表示 2.3.5 多媒體信息的表示41大學計算機基礎(chǔ)（第2章） 2.3.1 計算機的數(shù)字系統(tǒng) 計算機中，所有數(shù)據(jù)均以二進制代碼形式表示。計算機采用二進制的主要原因有以下幾點：實現(xiàn)容易 運算簡單 可靠性高 通用性強 42大學計算機基礎(chǔ)（第2章） 2.3.2 數(shù)值數(shù)據(jù)的表示數(shù)值型非數(shù)值型文本型圖形圖像聲音數(shù) 據(jù)視頻43大

16、學計算機基礎(chǔ)（第2章） 2.3.2 數(shù)值數(shù)據(jù)的表示數(shù)的長度數(shù)的符號小數(shù)點的表示1. 機器數(shù)（P45） 數(shù)值型數(shù)據(jù)在計算機內(nèi)部表示的二進制形式稱為“機器數(shù)”，機器數(shù)具有以下特點：8的倍數(shù)約定表示小數(shù)點的位置0 ：正1 ：負 機器數(shù)具有一定的范圍，超過范圍便會發(fā)生溢出44大學計算機基礎(chǔ)（第2章）2. 真值（P45）( -26 )D ( -11010 ) B 10011010機器數(shù)真值 2.3.2 數(shù)值數(shù)據(jù)的表示0 ：正1 ：負 符號( 26 )D ( 11010 ) B 【例】00011010( -26 )D ( -11010 ) B 1001101045大學計算機基礎(chǔ)（第2章）3. 定點數(shù)與浮點

17、數(shù)（P45）定點數(shù)將小數(shù)點固定在數(shù)中某個約定的位置。定點整數(shù)定點小數(shù)(121)D=（1111001)B 2.3.2 數(shù)值數(shù)據(jù)的表示符號11010000小數(shù)點符號01111001小數(shù)點(-0.625)D=（-0.101)B46大學計算機基礎(chǔ)（第2章）浮點數(shù)-0.1100112+11階符階碼數(shù)符尾數(shù)浮點數(shù)的規(guī)格化形式尾數(shù)的位數(shù)決定數(shù)的精度 階碼的位數(shù)決定數(shù)的范圍例 (-110.011)B = N = 數(shù)符尾數(shù)2階符階碼定點整數(shù)定點小數(shù) 2.3.2 數(shù)值數(shù)據(jù)的表示000000111110011047大學計算機基礎(chǔ)（第2章） 2.3.2 數(shù)值數(shù)據(jù)的表示4. 原碼、反碼和補碼（P46）01011111Y

18、 = - 48 X原X反X補X = + 95 101100101100110110110011Y原Y反Y補010111110101111148大學計算機基礎(chǔ)（第2章） 2.3.3 信息編碼1. 編碼（P48）2. 數(shù)字化編碼（P48）采用數(shù)字作為基本符號進行編碼。 用少量的基本符號，一定的組合原則,以表示出大量復雜的信息。 計算機內(nèi)使用的是二進制編碼（也稱為基2碼）?；痉?149大學計算機基礎(chǔ)（第2章） 2.3.4 字符信息的表示1. 西文字符編碼（P48）ASCII碼ASCII碼是美國國家標準信息交換碼的簡稱?！揪幋a原則】 用7位二進制數(shù)表示一個字符，該方案能表示128個不同的字符。見P

19、49 表2-4【機內(nèi)表示】用一個字節(jié)表示，最高位為“0”。50大學計算機基礎(chǔ)（第2章） A (100 0001)B a (110 0001)B 英文字母編碼規(guī)律滿足正常的字母排序關(guān)系大小寫ASCII碼值僅差(32)DAB Z a b z (65)D(97)D 【基本特點】 數(shù)字字符(09)編碼規(guī)律高三位：011低四位與十進制數(shù)09對應滿足正常排列順序 1 (011 0001)B 2 (011 0010)B 128個字符32個不可顯示和打印字符95個可顯示和打印字符 2.3.4 字符信息編碼51大學計算機基礎(chǔ)（第2章）2. 漢字編碼（P50）漢字輸入碼【漢字處理的關(guān)鍵】漢字輸入機內(nèi)的表示漢字輸出

20、【漢字信息處理流程】交換碼機內(nèi)碼字型碼輸出漢字 2.3.4 字符信息編碼52大學計算機基礎(chǔ)（第2章）交換碼 GB3212-80是我國頒布的信息交換用漢字編碼字符基本集的代號，簡稱“國標碼”?！揪幋a原則】 用雙7位進行編碼。共收集了7445個漢字、字符。 2.3.4 字符信息編碼53大學計算機基礎(chǔ)（第2章） 2.3.4 字符信息編碼機內(nèi)碼【編碼原則】“啊” 字，存放在國標碼表中第 16區(qū)1位。 用雙字節(jié)進行編碼，每個字節(jié)的最高位為“1”。國標碼： 0110000 0100001機內(nèi)碼：【例】查表101100001010000154大學計算機基礎(chǔ)（第2章）輸入碼（外碼）用等長數(shù)字串進行編碼利用漢字

21、發(fā)聲的聲韻編碼利用漢字的字形結(jié)構(gòu)進行編碼利用漢字的音、形結(jié)合進行編碼數(shù)字碼拼音碼字形碼音形碼 2.3.4 字符信息編碼55大學計算機基礎(chǔ)（第2章）簡易型普及型提高型精密型 2.3.4 字符信息編碼輸出碼（字型碼）漢字點陣字模稱為字型碼。點陣類型點陣占用字節(jié)數(shù)16163224247232321284848288【例】“跑” 字56大學計算機基礎(chǔ)（第2章） 2.3.5 多媒體信息的表示多媒體信息在計算機內(nèi)表示，需要經(jīng)過以下過程：多媒體信息采樣量化編碼數(shù)字化采樣量化按一定的時間間隔對模擬信號進行取樣將離散信號轉(zhuǎn)化為有限位二進制數(shù)表示57大學計算機基礎(chǔ)（第2章） 2.3.5 多媒體信息的表示1. 聲音信息數(shù)字化（P52）2551270-127-25501001010采樣頻率(11khz)采樣精度（8位）58大學計算機基礎(chǔ)（第2章） 2.3.5 多媒體信息的表示2. 圖形圖像信息數(shù)字化（P52）圖形數(shù)字化用一系列的計算機指令表示一幅圖。 直線 （ line, start_point, end_point） 圓 （ circle, center_x, center_y, radius）占有空間小、縮放不變形59大學計算機基礎(chǔ)（第2章） 2.3.5 多媒體信息的表示圖像數(shù)字化圖像信息數(shù)字化是以點陣形式描述一幅圖。1 1 1 1 1 0 0 0 0 01 1 1 1 1 0 0 0 0