1、计算机基础知识计算机基础知识第第1章章教学目标：教学目标：了解计算机的发展过程、特点、分类以及应用领域了解计算机的发展过程、特点、分类以及应用领域 理解理解计算机硬件系统和软件系统的组成计算机硬件系统和软件系统的组成 掌握数制及相互转换；数据编码掌握数制及相互转换；数据编码 了解微机的基本结构及组成部分的基本功能、性能指标了解微机的基本结构及组成部分的基本功能、性能指标1.1 计算机概述计算机概述 世界上第一台计算机产生于1946年2月5日，英文名字为ENIAC，汉语名字为埃尼阿克，在美国宾西法尼亚大学的实验室里诞生的。“埃尼阿克”计算机呈长方体状，长49米，宽18米，高 23米，重约4吨。它
2、的主体结构是两排机架，上面安装了2500个大小形状如同电灯泡的电子管。它利用打孔纸带输入信息，由自动打字机输出运算结果，每秒可处理5000个字符。它的耗电量为4500瓦。1.1.1 计算机发展史计算机发展史第一代：电子管计算机第一代：电子管计算机（19461957）采用电子管为基本元件，体积巨大，运算速度采用电子管为基本元件，体积巨大，运算速度较低：每秒较低：每秒5千次至千次至1万次，耗电量大，存储容万次，耗电量大，存储容量小，设计使用机器语言或汇编语言；主要用量小，设计使用机器语言或汇编语言；主要用于科学和工程计算。于科学和工程计算。采用晶体管为基本元件，体积缩小、功耗降低，采用晶体管为基本
3、元件，体积缩小、功耗降低，提高了运算速度（每秒运算可达几十万次）和提高了运算速度（每秒运算可达几十万次）和可靠性；用磁芯作主存储器，外存储器采用磁可靠性；用磁芯作主存储器，外存储器采用磁盘、磁带等；程序设计采用高级语言，如盘、磁带等；程序设计采用高级语言，如FORTRAN、COBOL、ALGOL等；在软件方等；在软件方面还出现了操作系统。应用范围扩大到数据和面还出现了操作系统。应用范围扩大到数据和事物处理及工业控制等更广泛的领域。事物处理及工业控制等更广泛的领域。第二代：晶体管计算机第二代：晶体管计算机（19581964）1.1 计算机概述计算机概述第三代：第三代：中小规模集成中小规模集成电路
4、计算机（电路计算机（19651970）采用集成电路为基本元件，体积减小，功耗、采用集成电路为基本元件，体积减小，功耗、价格等进一步降低，而运算速度及可靠性则有价格等进一步降低，而运算速度及可靠性则有了更大的提高；用半导体存储代替了磁芯存储了更大的提高；用半导体存储代替了磁芯存储器；运算速度每秒可达几十万次到几百万次；器；运算速度每秒可达几十万次到几百万次；操作系统日臻完善，应用领域扩展到文字处理、操作系统日臻完善，应用领域扩展到文字处理、企业管理和自动控制等。企业管理和自动控制等。采用大规模集成电路为主要功能元件；并用集采用大规模集成电路为主要功能元件；并用集成度更高的半导体芯片作为主存储器；
5、运算速成度更高的半导体芯片作为主存储器；运算速度可达每秒几千万次至千百亿次。广泛应用于度可达每秒几千万次至千百亿次。广泛应用于社会生活的各个领域，进入办公室和家庭；在社会生活的各个领域，进入办公室和家庭；在办公自动化、电子编辑排版、数据库管理、图办公自动化、电子编辑排版、数据库管理、图像识别、语音识别、专家系统等领域大显身手。像识别、语音识别、专家系统等领域大显身手。第四代：大规模、超第四代：大规模、超大规模集成电路计算大规模集成电路计算机（机（1971至今）至今）1.1 计算机概述计算机概述1.1.1 计算机发展史计算机发展史1.1.2 计算机的特点及分类计算机的特点及分类运算速度是指计算机
6、每秒能执行多少条指令。常用单运算速度是指计算机每秒能执行多少条指令。常用单位是位是MIPS。例如，主频为。例如，主频为2GHz的的Pentium 4微机的运微机的运算速度为每秒算速度为每秒40亿次，即亿次，即4000MIPS。在程序执行过程中，计算机能够进行各种基本的逻辑在程序执行过程中，计算机能够进行各种基本的逻辑判断，并根据判断结果来决定下一步执行哪条指令。判断，并根据判断结果来决定下一步执行哪条指令。1.计算机的特点计算机的特点按工作原理划分按工作原理划分按功能划分按功能划分按规模划分按规模划分模拟式电子计算机模拟式电子计算机数字式电子计算机数字式电子计算机模拟数字混合计算机模拟数字混合
7、计算机专用计算机专用计算机通用计算机通用计算机巨型机巨型机大型机大型机小型机小型机工作站工作站微型机微型机1.1.2 计算机的特点及分类计算机的特点及分类2.计算机的分类计算机的分类（1）科学计算）科学计算（2）信息处理）信息处理（3）计算机辅助设计与计算机辅助制造（）计算机辅助设计与计算机辅助制造（CAD/CAM）（4）计算机辅助教学与计算机管理教学（）计算机辅助教学与计算机管理教学（CAI/CMI）（5）自动控制）自动控制（6）多媒体应用）多媒体应用1.1.3 计算机的应用领域及发展趋势计算机的应用领域及发展趋势1.计算机的应用领域计算机的应用领域智能智能化化多媒多媒体化体化网络网络化化微
8、型微型化化巨型巨型化化计算机计算机的发展的发展趋势趋势1.1.3 计算机的应用领域及发展趋势计算机的应用领域及发展趋势2.计算机的发展趋势计算机的发展趋势1.2.1 进位计数制进位计数制1.2 计算机常用数制及编码计算机常用数制及编码1逢逢N进进12不同位置上的数字对应着不同的权值不同位置上的数字对应着不同的权值二进制二进制(B)八进制（八进制（Q）十六进制十六进制(H)3210232.212021212021)1011011(0128848782)274(01231616616101614162)62(EA1.2.2 不同数制之间的转换不同数制之间的转换1.2 计算机常用数制及编码计算机常用
9、数制及编码(1)十进制整数转换为二进制整数十进制整数转换为二进制整数(2)十进制小数转换为二进制小数十进制小数转换为二进制小数210)1110101()117(2.10.)10110()8750(1.2.2 不同数制之间的转换不同数制之间的转换1.2 计算机常用数制及编码计算机常用数制及编码（3）任意）任意十进制数转换为二进制数十进制数转换为二进制数22.210.1010.)1011.1110101()10110()1110101()68750()117()6875117(1.2.2 不同数制之间的转换不同数制之间的转换1.2 计算机常用数制及编码计算机常用数制及编码（4）二进制数转换为十进制
10、数二进制数转换为十进制数10.43101242.)687523(2222222)101110111(1.2.2 不同数制之间的转换不同数制之间的转换1.2 计算机常用数制及编码计算机常用数制及编码（5）二进制数八进制数之间的转换二进制数八进制数之间的转换2.8.)0111110100101()36245(1.2.2 不同数制之间的转换不同数制之间的转换1.2 计算机常用数制及编码计算机常用数制及编码（5）二进制数十六进制数之间的转换二进制数十六进制数之间的转换16.2.)58()0101100011001011(CB2.16.)1100001110100101()251(CA1.2.3 数据的
11、存储单位及数据编码数据的存储单位及数据编码1.2 计算机常用数制及编码计算机常用数制及编码1Byte=8bit1KB=1024B1MB=1024KB1GB=1024MB1TB=1024GBASCII编码编码:一个字节表示一个字节表示1个个ASCII码码汉字编码汉字编码:每两个字节表示一个汉字的国标码每两个字节表示一个汉字的国标码1.3.1 计算机硬件系统计算机硬件系统1.3 计算机系统的组成计算机系统的组成计算机硬件系统包括运算器、控制器、存储器、输入设备和输计算机硬件系统包括运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。出设备。运算器运算器 控制器控制器控制器负责向其他各部件发出控制信号，保证
12、各控制器负责向其他各部件发出控制信号，保证各部件协调一致地工作，一步一步地完成各种操作。部件协调一致地工作，一步一步地完成各种操作。1.3.1 计算机硬件系统计算机硬件系统 存储器存储器存储器的主要功能是存放程序和数据，是计算机存储器的主要功能是存放程序和数据，是计算机记忆或暂存数据的部件。按存储器的作用可将其记忆或暂存数据的部件。按存储器的作用可将其分为主存储器（内存）和辅助存储器（外存）。分为主存储器（内存）和辅助存储器（外存）。1.3.1 计算机硬件系统计算机硬件系统 输出设备输出设备输出设备是输出计算机处理结果的设备。常见的输出设备是输出计算机处理结果的设备。常见的输出设备有显示器和打
13、印机。输出设备有显示器和打印机。输入设备输入设备键盘、鼠标和扫描仪。键盘、鼠标和扫描仪。根据软件的用途可将其分为根据软件的用途可将其分为系统软件系统软件和和应用软件应用软件。计算机硬件计算机硬件操作系统操作系统实用系统软件实用系统软件各种应用软件各种应用软件用户用户1.3.2 计算机软件系统计算机软件系统操作系统操作系统 操作系统（操作系统（Operating System）是最基本最重要的系）是最基本最重要的系统软件，用来管理和控制计算机系统中硬件和软件资源的统软件，用来管理和控制计算机系统中硬件和软件资源的大型程序，是其他软件运行的基础。目前比较流行的操大型程序，是其他软件运行的基础。目前
14、比较流行的操作系统有作系统有Windows、Unix、Linux等。等。1.系统软件系统软件1.3.2 计算机软件系统计算机软件系统语言处理程序语言处理程序按照其对硬件的依赖程度通常把程序设计语言分为按照其对硬件的依赖程度通常把程序设计语言分为3类：类：机器语言机器语言汇编语言汇编语言高级语言高级语言 1.系统软件系统软件1.3.2 计算机软件系统计算机软件系统机器语言机器语言 机器语言（机器语言（Machine Language）是一种用二进制代码）是一种用二进制代码“1”和和“0”组成的一组代码指令，是唯一可以被计算机硬组成的一组代码指令，是唯一可以被计算机硬件识别和执行的面向机器的语言。
15、件识别和执行的面向机器的语言。1.系统软件系统软件1.3.2 计算机软件系统计算机软件系统汇编语言汇编语言 汇编语言（汇编语言（Assemble Language）是使用一些能反映）是使用一些能反映指令功能的助记符来代替机器指令的符号语言。汇编语言指令功能的助记符来代替机器指令的符号语言。汇编语言的指令与机器语言的指令基本上是一一对应的。的指令与机器语言的指令基本上是一一对应的。1.系统软件系统软件1.3.2 计算机软件系统计算机软件系统高级语言高级语言 高级语言（高级语言（High Level Language）是一种独立于机器）是一种独立于机器的算法语言。的算法语言。1.系统软件系统软件1
16、.3.2 计算机软件系统计算机软件系统数据库管理系统数据库管理系统 数据库管理系统主要面向解决数据处理的非数值数据库管理系统主要面向解决数据处理的非数值计算问题，对计算机中存放的大量数据进行组织、管计算问题，对计算机中存放的大量数据进行组织、管理、查询。理、查询。1.系统软件系统软件1.3.2 计算机软件系统计算机软件系统2.应用软件应用软件1.3.2 计算机软件系统计算机软件系统多媒体多媒体开发开发程序程序设计设计三维三维制作制作网站网站开发开发视频视频编辑编辑平面平面设计设计办公办公应用应用应用软应用软件件1.3.3 计算机的工作原理计算机的工作原理编写程序编写程序发送输入请求发送输入请求
17、输出结果输出结果将数据送入存储器将数据送入存储器输入设备控制器许可输出设备指令是对计算机进行程序控制的最小单元，是一种采用二进指令是对计算机进行程序控制的最小单元，是一种采用二进制表示的命令语言。一条指令通常由两个部分组成，即操作制表示的命令语言。一条指令通常由两个部分组成，即操作码和操作数。码和操作数。操作码 操作数1.3.3 计算机的工作原理计算机的工作原理指令指令说明数据或数据所存储的地址规定指令进行什么操作指令的执行过程可以分为四步。指令的执行过程可以分为四步。取指令分析指令执行指令形成下一条指令地址1.3.3 计算机的工作原理计算机的工作原理1.3.4 衡量计算机性能的主要指标衡量计
18、算机性能的主要指标1.运算速度运算速度衡量一台微型计算机的主要性能指标包括衡量一台微型计算机的主要性能指标包括2.存储器的指标存储器的指标3.I/O的速度的速度计算机的运算速度是指计算机每秒钟执计算机的运算速度是指计算机每秒钟执行的指令数。其单位为每秒百万条指令行的指令数。其单位为每秒百万条指令（MIPS）或者每秒百万条浮点指令）或者每秒百万条浮点指令（MFPOPS）。）。1.3.4 衡量计算机性能的主要指标衡量计算机性能的主要指标衡量一台微型计算机的主要性能指标包括衡量一台微型计算机的主要性能指标包括3.I/O的速度的速度存取速度存取速度存储容量存储容量2.存储器的指标存储器的指标1.运算速
19、度运算速度I/O速度是指速度是指CPU与外部设备数与外部设备数据交换的速度。据交换的速度。1.运算速度运算速度3.I/O的速度的速度2.存储器的指标存储器的指标1主板主板主板也叫母板。主板是计算机硬件系统的核心，计算机内部的主板也叫母板。主板是计算机硬件系统的核心，计算机内部的各种配件不是直接安装在主板上就是通过电缆线连接在主板上。各种配件不是直接安装在主板上就是通过电缆线连接在主板上。主板是一块控制和驱动计算机的印刷电路板，在计算机中起着主板是一块控制和驱动计算机的印刷电路板，在计算机中起着桥梁的作用，上面有许多设备的插座和接口。桥梁的作用，上面有许多设备的插座和接口。2中央处理器中央处理器
20、中央处理器（中央处理器（Central Processing UnitCentral Processing Unit，CPUCPU）由运算器和控）由运算器和控制器组成，是计算机的运算中心，主要负责计算机的数据运算制器组成，是计算机的运算中心，主要负责计算机的数据运算和发出计算机的控制指令。和发出计算机的控制指令。图图1-1 1-1 主板主板 图图1-2 CPU 1-2 CPU （a）CPU正面（b）CPU反面3存储器存储器(1）内存储器）内存储器RAM也称为随机存储器，是计算机运行程序时用于快速存放程序和也称为随机存储器，是计算机运行程序时用于快速存放程序和数据的载体。内存由半导体大规模集成电
21、路芯片组组成。内存数据的载体。内存由半导体大规模集成电路芯片组组成。内存的容量和速度很大程度影响着计算机的运算能力和运行效率，的容量和速度很大程度影响着计算机的运算能力和运行效率，现在常用的内存为现在常用的内存为DDRDDR内存。内存是计算机运行必不可少的部件内存。内存是计算机运行必不可少的部件之一。之一。断电后存储数据将丢失断电后存储数据将丢失（2 2）ROMROM只读存储器，断电存储数据不丢失只读存储器，断电存储数据不丢失(3)(3)外存储器外存储器:硬盘、可移动硬盘、硬盘、可移动硬盘、U U盘、光盘等等盘、光盘等等图图1-3 1-3 内存内存 图图1-41-4硬盘硬盘 4显卡显卡显示卡简称显示卡简称“显卡显卡”，显卡是用来控制显示器颜色等信息的设，显卡是用来控制显示器颜色等信息的设备。也就是说，显示器必须依靠显示卡提供的显示信号才能显备。也就是说，显示器必须依靠显示卡提供的显示信号才能显示出各种字符和图像示出各种字符和图像5.5.声卡、网卡声卡、网卡图图1-5 1-5 显卡显卡 图图1-61-6声卡声卡 5.输出设备输出设备显示器显示器打印机打印机绘图仪绘图仪6.6.输入设备输入设备鼠标鼠标键盘键盘触摸屏触摸屏光电手写笔光电手写笔扫描仪扫描仪摄像头摄像头图图1-7 1-7 鼠标鼠标 图图1-8 1-8 键盘键盘
