1、计计 算算 机机 基基 础础第一章 计算机基础知识计算机计算机 一计算机的发一计算机的发展一、计算机的发展展一、计算机的发展三、计算机中数据的表示方法三、计算机中数据的表示方法四、计算机病毒与防治四、计算机病毒与防治 本章内容l 计 算 机 概 述1.1 计算机概述1946年 ENIAC1.1.1 计算机发展简史1.计算机的诞生“关公战秦琼”1971年至今1965-1971年1958-1964年1946 - 1957年以晶体管为逻辑元件以晶体管为逻辑元件以电子管为逻辑元件以电子管为逻辑元件以小规模集成电路为主以小规模集成电路为主以超大规模集成电路为主以超大规模集成电路为主按计算机采用元器件不同
2、，可分为四代：1.1.1 计算机发展简史2.计算机的发展 将程序和数据存放在计算机的内存中，让计算机进行逻辑判断，按照设计好的程序执行，直至完成全部指令任务为止。John von Neumann约翰冯诺依曼计算机之父存储程序原理1.1.1 计算机发展简史3.冯渃伊曼结构1.1.2 计算机的分类1.按应用范围分类专用计算机1.1.2 计算机的分类1.按应用范围分类通用计算机1.1.2 计算机的分类2.按规模分类巨型机1.1.2 计算机的分类2.按规模分类大型机1.1.2 计算机的分类2.按规模分类小型机1.1.2 计算机的分类2.按规模分类工作站1.1.2 计算机的分类2.按规模分类微型机1.2
3、 数制与编码什么是（进位计）数制数制：指用一组固定的符号和统一的规则来表示数的方法，也称计数制。进位计数制：按进位的方法进行计数，如十进制“满十进一”。 进位计数制的三要素l数位：指数中各数字的位置l基数：用来表示数字的符号个数l位权：数字在不同位置上的倍率值123456789.0108 107 106 105 104 103 102 101 100 10-1 9 8 7 6 5 4 3 2 1 -1 计算机世界使用二进制为什么计算机要使用二进制为什么人类世界要使用十进制古代世界起，几乎都采用十进制中国最早使用十进制古巴比伦采用60进制玛雅采用20进制计算机逻辑电路更适合使用二进制技术易于实现
4、运算规则简单适合逻辑运算数制转换方便抗干扰能力强1.2.1 计算机内数的表示与转换1.常用的进位计数制十进制(D)=10，可使用 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9二进制(B)=2，可使用 0,1八进制(O) =8，可使用 0,1,2,3,4,5,6,7十六进制(H) =16，可使用 0,9,A,B,C,D,E,F“ 逢 进，借当”十、二、八、十六进制数间的对应十：十：0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15二：二：0 1 10 11 100 101 110 111 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111八：八：0
5、1 2 3 4 5 6 7 10 11 12 13 14 15 16 17 ：0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F 十六十六 1 1 10 11 100 101 + 0 + 1 + 1 + 1 + 1 + 1 1 10 11 100 101 1101.2.1 计算机内数的表示与转换1.常用的进位计数制（1011.01）2= 1 23+ 0 22+ 1 21+1 20+0 2-1= 8+0+2+1+0+0.25=（11.25）10+1 2-2例：将二进制数（1011.01）2 转换成十进制数十进制向二进制的转换 按权展开1.2.1 计算机内数的表示与转换2.数制的转换非
6、十进制向十进制的转换 整数：除2取余小数：乘2取整1.2.1 计算机内数的表示与转换2.数制的转换十进制数整数小数二进制数例：将（25.25)10 转换成二进制数2521226232110 01转换结果：（25.25)10=（110010. 2 520. 5 000. 521. 01.01)2整数部分整数部分小数部分小数部分除2 取余，倒排 乘2 取整，顺排1.2.1 计算机内数的表示与转换2.数制的转换例:将八进制数（4675.21)8转换成二进制数转换过程：转换过程：4 6 7 5 .2 1101111110100.010001转换结果：转换结果：（4675.21）8=（100 110 1
7、11 101.010 001）2八进制向二进制的转换 对位取数一拆三1.2.1 计算机内数的表示与转换2.数制的转换例:将十六进制数（3ACD.A1)16 转换成二进制数十六进制向二进制的转换 对位取数一拆四1.2.1 计算机内数的表示与转换2.数制的转换转换过程：转换过程：3 A C D .A 11101110010100011. 1010 0001转换结果：转换结果：（3ACD.A1）16 =（11 1010 1100 1101.1010 0001）2例例:将二进制数（将二进制数（1 010 110 101.101 110 1）2 转换成八进制数转换成八进制数转换过程：转换过程：10111
8、0010001110100转换结果：转换结果：（1 010 110 101.101 110 1）2=（1265.564）8562164. 101. 51左边补左边补00为为0011右边补右边补00为为1001.2.1 计算机内数的表示与转换2.数制的转换二进制向八进制的转换 对位取数三合一转换过程：转换过程：1011011101010010 1100转换结果：转换结果：（101 0111 1011.0011 0010 11）2 =（57B.32C）16B752C. 0011. 3例例:将二进制数（将二进制数（101 0111 1011.0011 0010 11）2 转换成十六进制数转换成十六进
9、制数1.2.1 计算机内数的表示与转换2.数制的转换二进制向十六进制的转换 对位取数四合一1.2.2 计算机容量的表示l Bit 最小单位l Byte 1Byte = 8bitl KB 1KB = 1024Bytel MB 1MB = 1024KBl GB 1GB = 1024MBl TB 1TB = 1024GB 用7位二进制编码，其排列次序为d6d5d4d3d2d1d0，d6为高位，d0为低位。它共有128种编码组合，可表示128个字符，其中数字10个、大小写英文字母52个、其他字符32个和控制字符34个。 为与字节相对应，ASCII编码时在高位填为0，称为基本ASCII码。1.2.3 字
10、符的表示1.ASCII码1.2.3 字符的表示2.汉字编码l 汉字输入码l 汉字区位码l 汉字国标码l 汉字机内码l 汉字字形码1.2.3 字符的表示2.汉字编码王永民王码五笔创始人首创“汉字字根周期表 ”发明25键4码高效汉字输入法和字词兼容技术。在世界上，首破电脑汉字输入每分钟100 字大关，获中、美、英三国专利。1.2.3 字符的表示2.汉字编码1.2.3 字符的表示2.汉字编码1.3 计算机硬件系统软件软件系统系统硬件硬件系统系统计算机计算机系统系统外设外设主机主机硬件硬件系统系统应用应用软件软件系统系统软件软件软件软件系统系统计算机系统组成计算机系统计算机系统硬件硬件软件软件存储器存
11、储器内存内存CPU控制器控制器随机存储器随机存储器( (RAMRAM) )只读存储器只读存储器( (ROMROM) )输入设备输入设备（键盘、鼠标、扫描仪等键盘、鼠标、扫描仪等）输出设备输出设备（显示器、打印机、绘图仪等显示器、打印机、绘图仪等）系统软件系统软件 ( (OSOS、语言处理程序、语言处理程序、DBMSDBMS、工具）、工具）应用软件应用软件( (字处理、计算机辅助设计等字处理、计算机辅助设计等) )运算器运算器外存外存（硬盘、光盘、硬盘、光盘、U U盘等盘等）计算机系统组成1.3.2 微型计算机的组成1.3.2 微型计算机的组成机箱1.3.2 微型计算机的组成主板1.3.2 微型
12、计算机的组成1.3.2 微型计算机的组成中央处理器1.3.2 微型计算机的组成内存储器1.3.2 微型计算机的组成显示适配器1.3.2 微型计算机的组成声卡1.3.2 微型计算机的组成光盘驱动器1.3.2 微型计算机的组成硬盘驱动器1.3.2 微型计算机的组成USB闪存驱动器和固态硬盘目前，人们多数使用的是基于目前，人们多数使用的是基于Flash闪存的固态闪存的固态盘。盘。 Flash的最小存储单元是晶浮栅晶体管，的最小存储单元是晶浮栅晶体管，对应于磁盘中的一个对应于磁盘中的一个bit的存储单元。的存储单元。固态盘中，在存储单元晶体管的栅（固态盘中，在存储单元晶体管的栅（Gate）中）中，注入
13、不同数量的电子，通过改变栅的导电性，注入不同数量的电子，通过改变栅的导电性能，改变晶体管的导通效果，实现对不同状态能，改变晶体管的导通效果，实现对不同状态的记录和识别。有些晶体管，栅中的电子数目的记录和识别。有些晶体管，栅中的电子数目多与少，带来的只有两种导通状态，对应读出多与少，带来的只有两种导通状态，对应读出的数据就只有的数据就只有0/1；有些晶体管，栅中电子数目；有些晶体管，栅中电子数目不同时，可以读出多种状态，能够对应出不同时，可以读出多种状态，能够对应出00/01/10/11等不同数据。所以，等不同数据。所以，Flash的存储单的存储单元可分为元可分为SLC（一个萝卜一个坑）和（一个
14、萝卜一个坑）和MLC（2个个/多个萝卜一个坑）两种。多个萝卜一个坑）两种。1.3.2 微型计算机的组成 区别在于区别在于SLC的状态简单，所以读取很容易，的状态简单，所以读取很容易，MLC有多有多种状态，读取时，容易出错，需要校验，速度相对较慢。实种状态，读取时，容易出错，需要校验，速度相对较慢。实际际MLC的状态识别过程比上述复杂很多，读取一次的状态识别过程比上述复杂很多，读取一次MLC的功的功耗比耗比SLC大很多。由于材料本身的缘故，大很多。由于材料本身的缘故，SLC可以接受可以接受10万万次级的擦写，而次级的擦写，而MLC材料只能接受万次级擦写操作，所以材料只能接受万次级擦写操作，所以M
15、LC的寿命比的寿命比SLC少很多。但是，也是最重要的，由于少很多。但是，也是最重要的，由于MLC中的信息量大，同一个存储单元，信息量是中的信息量大，同一个存储单元，信息量是SLC的的N倍，所以倍，所以相同容量的磁盘，相同容量的磁盘，MLC类型类型Flach成本更低，存储单元体积更成本更低，存储单元体积更小，这也导致市面上多数固态盘都采用了小，这也导致市面上多数固态盘都采用了MLC型的型的Flash颗粒颗粒。SLC由于其特性，仅在高端的高速存储设备中使用。由于其特性，仅在高端的高速存储设备中使用。 不难理解，固态盘写入，就是改变晶体管里栅中电子数不难理解，固态盘写入，就是改变晶体管里栅中电子数目
16、的过程。读出，就是向晶体管施加电压，获取不同导通状目的过程。读出，就是向晶体管施加电压，获取不同导通状态，对应识别存储数据的过程。态，对应识别存储数据的过程。 Flash颗粒便是大量这种浮栅晶体管的阵列，一般的颗粒便是大量这种浮栅晶体管的阵列，一般的U盘盘中会有中会有1-2粒这种粒这种Flash颗粒，视容量而定；在颗粒，视容量而定；在SSD硬盘中，硬盘中，常见会有常见会有8-16粒粒Flash颗粒。颗粒。向计算机输入数据、程序及各种信息的部件向计算机输入数据、程序及各种信息的部件 输出设备的作用是将计算机的处理结果传达给用户。输出设备的作用是将计算机的处理结果传达给用户。常用的输出设备是常用的
17、输出设备是显示器、打印机、绘图仪显示器、打印机、绘图仪等。等。 输入设备的作用是将用户对计算机的操作信息传递给输入设备的作用是将用户对计算机的操作信息传递给计算机，常用的输入设备是计算机，常用的输入设备是键盘、鼠标、扫描仪键盘、鼠标、扫描仪等。等。将计算机处理结果以人们或其它设备能将计算机处理结果以人们或其它设备能识别的形式输出的部件识别的形式输出的部件输出设备输出设备主频主频内存容量内存容量存取速度存取速度外存容量外存容量运算速度运算速度四四 计算机的主要性能指标计算机的主要性能指标字长字长可靠性可靠性计算机性能指标主要有以上几项计算机性能指标主要有以上几项第四节微型计算机软件系统第四节微型
18、计算机软件系统1、系统软件、系统软件 面向计算机管理、支持应用软件开发和运行的软件。面向计算机管理、支持应用软件开发和运行的软件。 系统软件大致包括以下几种类型：系统软件大致包括以下几种类型：(1)(1)操作系统操作系统(Operating System)(Operating System)操作系统是是系统软件的核操作系统是是系统软件的核心。是管理计算机软硬件资源，心。是管理计算机软硬件资源，调度用户作业和处理各种中断，调度用户作业和处理各种中断，从而保证计算机各部分协调有效从而保证计算机各部分协调有效工作的软件。工作的软件。(2) (2) 程序设计语言程序设计语言 将高级语言编写的源程序将高
19、级语言编写的源程序翻译成计算机能识别和执行的翻译成计算机能识别和执行的二进制机器语言程序。二进制机器语言程序。(3)(3)数据库管理系统数据库管理系统一种对数据进行组织、一种对数据进行组织、管理、查询并提供一定处管理、查询并提供一定处理能力的大型系统软件。理能力的大型系统软件。(4)(4)工具软件工具软件 提供各种运行所需的服务。提供各种运行所需的服务。如软件开发工具的编辑程序、如软件开发工具的编辑程序、装配链接程序、测试程序及故装配链接程序、测试程序及故障诊断程序等。障诊断程序等。机器语言是唯一机器语言是唯一能被计算机硬件能被计算机硬件识别和执行的语识别和执行的语言言 2 应用软件应用软件 应用软件主要包括科学应用软件主要包括科学计算软件包、文字处理软件计算软件包、文字处理软件、辅助工程软件、图形软件、辅助工程软件、图形软件、工具软件等。如人事管理系工具软件等。如人事管理系统、图书管理系统、统、图书管理系统、Word、Excel、Office、3DMAXPhotoShop等。等。 3 计算机指令系统计算机指令系统 3.1概念：概念： 3 计算机指令系统计算机指令系统 3.2 指令执行过程指令执行过程 3.2 指令执行过程指令执行过程 谢谢 谢谢
