1、第第1章章 计算机基础知识计算机基础知识计算机的发展及应用1数据表示及编码2微型计算机的组成与工作原理3本章学习内容计算机的分代1进制转换和编码2微型计算机的组成与工作原理3本章重点和难点计算机的分代1进制转换和编码2微型计算机的组成与工作原理3计算机的分代1进制转换和编码2微机的主要性能指标4计算机的分代1v计算机的发展v 计算机的分类v计算机的特点v 计算机的应用v 计算机的发展趋势v 未来计算机v 中国计算机发展 学习内容计算机的发展及应用什么是计算机？计算机是一种能按照事先存储的程序，自动、高速地进行大量数值计算和各种数据处理的现代化电子设备。认识计算机-定义帕斯卡的加法机帕斯卡的加法
2、机古老的计算工具古老的计算工具算盘算盘 莱布尼兹的乘法机莱布尼兹的乘法机 巴贝奇差分机巴贝奇差分机巴贝奇分析机巴贝奇分析机早期的计算机器计算机诞生计算机诞生人工智能之父美国计算机学会ACM于1966年创立了“图灵奖”姚期智阿兰图灵建立图灵机（Turing machine）模型，奠定了可计算理论的基础；提出图灵测试，阐述了机器智能的概念。世界上的问题 可计算的：图灵机可计算的就是可计算的 不可计算的 图灵的贡献 图灵机模型：解决了可计算问题 计算机的理论问题图灵测试：回答了什么样的机器具有智能 人工智能的理论基础 美国计算机学会ACM于1966年创立了“图灵奖”计算机诞生姚期智John von
3、Neumann冯 诺伊曼现代电子计算机之父计算机诞生基于冯 若依曼思想设计的计算机 硬件核心由5部分组成 采用二进制 程序存储天才时代年份器件软件应用一 1946-1957电子管机器语言汇编语言 科学计算二1958-1964晶体管高级语言数据处理 工业控制 三1965-1970集成电路操作系统文字处理 图形处理四1971年迄今大规模、超大规模集成电路数据库、网络等社会的各个领域电子管晶体管集成电路计算机的分代超大规模集成电路分类方法分类结果分类方法分类结果按处理对象数字计算机按计算机性能或按规模巨型（高性能）计算机大/中型计算机模拟计算机小型计算机数模混合计算机服务器按使用范围通用计算机工作站
4、专用计算机个人计算机（微型计算机）计算机分类 计算机的应用类型1.科学计算2.数据处理3.电子商务4.过程控制5.CAD/CAM/CAI6.多媒体技术 7.虚拟现实8.人工智能 9.网络应用计算机的应用l 巨型化l 微型化l 网络化l 智能化l计算机的发展趋势l 光子计算机l 生物计算机l 量子计算机l 未来的计算机l大数据 l云计算l物联网计算机新热点计算机在中国假设每人每秒钟进行一次运算，“天河二号”运算一小时，相当于13亿人同时用计算器算上1000年。p在计算机的发展过程中有哪些重要的人物和事件？p我国计算机的发展史？p计算机对你的生活有哪些影响？p计算机在你所学专业中的应用？p计算机会
5、引发哪些社会问题？思考进制及其转换2信息存储单位3信息编码4计算机内部的数字表示1数制与信息编码信息的内部表示和外部显示5 计算机要处理各种信息：数值信息和非数值信息。计算机内的信息都是以二进制数的形式表示。（1）电路设计简单（2）工作可靠（3）运算简单（4）通用性强计算机内部的数字表示计算机采用二进制表示数据的原因所谓进位计数制，就是按进位的方法进行计数。它包括三要素：数位 基数 位权进位计数制生活中有哪些计数制？8 7 6 5 4 3 2 1 0 -1数位是指数码在数中的位置。例如：十进制数1234.56 1 2 3 4.5 6 千 百 十 个 十 百 位 位 位 位 分 分 位 位 3
6、2 1 0 -1 -2数位如何表示数位？某种计数制中，每个数位上所能使用的数码的个数，称为这种计数制的基数。1.十进制的基数 基数为10，数码为0，1，2，9十个。2.二进制的基数 基数为2，数码为0，1两个。3.十六进制的基数 基数为16，数码为09，A，F十六个。4.八进制的基数 基数为8，数码为0，1，7八个。基数基数有什么规律？各位位权位权是以基数为底、数码所在位置的序号为指数的整数次幂。位权的两要素：基数和位置序号。位置序号 3 2 1 0 -1 -2 位权其它进制数的位权如何表示？进位制二进制八进制十进制十六进制规则逢2进1逢8进1逢10进1逢16进1基数281016数码0,10,
7、7 0,90,9 A,F位权2i8i10i16i形式表示B、()2O、()8D、()10H、()16常用四种进制数的表示十进制二进制八进制十六进制00000001000111200102230011334010044501015560110667011177810001089100111910101012A11101113B12110014C13110115D14111016E15111117F常用进制的对应关系二进制八进制十进制十六进制数制及其转换重点问题位权法：把非十进制数按权展开求和。示例：(1110.1)2=123+122+121+020+1 2-1 =8+4+2+0+0.5 =(14
8、.5)10 非十进制数 十进制数数制及其转换（18）8=（）10（2A）16=（）10 8 100 4 8 12 4 8 1 1 0结果：144余数法：除基数取余法。连续除以基数，取余数，直到商为零，余数倒序排列。示例：十进制整数 非十进制整数数制及其转换结果是？2 97 1 2 48 0 2 24 0 2 12 0 2 6 0 2 3 1 2 1 1 0例：97转为二进制等于多少？结果为：1100001数制及其转换十进制小数如何转为二进制？（32767）10=（）2进位法：连续乘以基数，取整数，直到积为零或达到所要求的精度时，将所得整数正序排列。示例：结果：101十进制小数 非十进制小数 0
9、.625 2 1.250取整数 0.25 2 0.50 0.5 2 1.0数制及其转换（0.37）10=（）2二进制 八进制二与八进制之间的转换一位拆三位整数部分从右向左三位并一位小数部分从左向右三位并一位100 101 110111.011 100(4 5 6 7.3 4)8示例：数制及其转换以小数点为界不足3位补0以小数点为界整数部分从右向左四位并一位小数部分从左向右四位并一位一位拆四位二进制 十六进制 示例：1000 1010 0101.1111(8 A 5 .F)16数制及其转换二与十六进制之间的转换不足4位补0例例:将（741.566）8 转换成为二进制数解解:（741.566）8=
10、（111100001.101110110）2例例:将（5A.B8）16 转换成为二进制数解解:（5A.B8）16=（01011010.10111000）2数制及其转换(0.1)8=()16?信息编码ASCII（American Standard Code for Information Interchange）码，即美国标准信息交换代码。在这种编码方案中，用八位二进制（一个字节）来存放一个字符。西文字符 常用字符有128个，编码从0到127。字符数据的编码信息编码西文字符每一个字符有一个唯一的编码。汉字输入的难度 汉字数量大、字形复杂、异体字多、同音字多。汉字信息的处理相对较复杂，汉字信息的处
11、理一般包括汉字的编码、输入、输出、存储、处理与传输。信息编码汉字键盘键盘处理程序代码转换程序存储、加工字形检索程序输出码表字模库GB2312码 Unicode码 GBK码BIG5编码 信息编码汉字汉字进入计算机还有什么办法？硬件基础1软件系统2学习内容硬件系统3硬件系统 软件系统计算机系统分为：硬件系统+软件系统计算机系统的组成硬件系统：构成计算机的各种物理设备的 总称，是看得到、摸得着的实实在在存在的东西。硬件系统软件系统计算机系统的组成硬件系统软件系统软件系统：计算机上除硬件之外的所有东西，是为运行、管理和维护计算机而 编制的程序和文档的总和。计算机系统的组成计算机软件=程序+文档。通常分
12、为系统软件和应用软件两大类。微机硬件设备输入设备存储器输出设备运算器控制器硬件系统的逻辑组成计算机硬件组成和原理硬件系统分为主机和外设。数据信息控制信息冯 诺依曼型计算机结构图计算机工作原理与组成计算机的软件系统系统软件操作系统语言处理程序数据库管理系统网络管理软件 应用软件通信工具办公软件媒体播放器图像处理 操作系统语言处理程序数据库管理系统网络管理软件 计算机的软件系统系统软件计算机的软件系统-应用软件通信工具下载软件办公软件媒体播放器图像处理动画制作计算机系统硬件主机中央处理器(CPU)运算器控制器内存储器只读存储器(ROM)随机存储器(RAM)外存储器硬盘、光盘外部设备输入设备键盘、鼠
13、标、光笔、扫描仪输出设备显示器、打印机、绘图仪软件系统软件操作系统数据库管理系统应用软件文字处理软件图形软件各种程序包计算机系统的组成框架微机的硬件组成你了解机箱内部结构吗？换个角度再看看机箱内部逐一认识运算器寄存器控制器数据路径控制路径CPU内部总线中央处理器结构u主要功能：控制计算机的操作和处理数据。u组成：由控制器、运算器、寄存器、及实现它们之间联系的CPU总线组成。微型计算机的硬件组成-CPUn运算器：进行加、减、乘、除运算。n控制器：包括取指令、取数、运算顺序的控制。n寄存器：暂时存放中间的运算结果。微型计算机的硬件组成-CPUCPU主要生产商：Intel和AMD。高通、三星、苹果、
14、华为、英伟达微型计算机的硬件组成-CPU有没有国产的有没有国产的CPUCPU？Godson Longstanding CPU的主要性能指标：主频：指每秒执行指令的条数或每秒主频振荡的次数。字长：指CPU一次所能处理的数据的二进制的位数。微型计算机的硬件组成-CPU 什么是主板 主板的主要功能主板主要部件主板也称主机板（Main Board）、系统板（System Board）或母板（Mother Board），是微机硬件系统中最大的一块电路版。主板是维系CPU与外部设备之间协同工作的重要部件，是支撑并连接主机内其它部件的一个平台。提供安装CPU、内存和各种功能卡的插座；为各种常用外部设备提供通
15、用接口。芯片组 扩展槽 输入/输出接口（I/O接口）基本输入输出BIOS和CMOS 微型计算机的硬件组成-主板外设接口CPU插座内存插槽芯片组(北桥)总线扩展槽硬盘接口芯片组(南桥)微型计算机的硬件组成-主板键盘鼠标USB并行口串行口网络接口1394接口音频接口微型计算机的硬件组成-主板总线 是连接计算机各部件的一簇公共信号线，它是计算机中各个部件之间传送地址、数据和控制信息的公共通道。微型计算机的硬件组成-总线I/O接口是CPU与外部设备间的桥梁和通道。不同的外设要与主机相连都要配备不同的接口。CPU和外存储器以及输入输出设备之间不能直接交换数据，必须通过“接口”设备来转接。微型计算机的硬件
16、组成-接口IDE接口STAT接口PS2接口串行接口总线性能的改善对提高计算机的总体性能有极大地影响。现常见有PCI、AGP、USB等。微型计算机的硬件组成-总线存储器是计算机存储数据和程序的设备由一系列的存储单元组成。存储器存放暂时不用的数据或处理结果外存储器CPU可直接存取数据内存储器微型计算机的硬件组成-存储系统信息的存储单位:位字，字长位(bit)、字节(B)、字(w)字节（8位）微型计算机的硬件组成-存储系统信息的存储单位1 KB=1024 B=210 Bl MB=l024 KB=210 KB=220 B1 GB=l024 MB=210 MB=220 KB=230 B1 TB=1024
17、 GB=210 GB=220 MB=230 KB=240 B1 PB=1024 TB=210 TB=220 GB=230 MB=240 KB 微型计算机的硬件组成-存储系统如何表示更大容量？Megabyte(MB)=1024KB相当于一则短篇小说的文字内容。Gigabyte(GB)=1024MB相当于贝多芬第五乐章交响曲的乐谱内容。Terabyte(TB)=1024GB相当于一家大型医院中所有的X光图片资讯量。Petabyte(PB)=1024TB相当于50%的全美学术研究图书馆藏书资讯内容。Exabyte(EB)=1024PB;5EB相当于至今全世界人类所讲过的话语。Zettabyte(ZB
18、)=1024EB如同全世界海滩上的沙子数量总和。Yottabyte(YB)=1024ZB相当于7000位人类体内的微细胞总和。分类标准常用类型按存储的介质类型半导体存储器（如内存）、磁介质存储器（如硬盘）、光存储器（如光盘）按存储器与CPU的耦合程度内存储器、外存储器按存储器的读写功能随机存取存储器（RAM）只读存储器（ROM)按半导体存储器的信息存储方法静态存储器（SRAM）（如Cache）动态存储器（DRAM）（如主存）常用存储器分类u计算机采用多种形式的存储器构成一个存储系统，来进行数据的存储。微型计算机的硬件组成-存储系统寄存器组外部存储器（硬盘、光盘、U盘等）Cache（静态随机存取
19、存储器SRAM）CPU内部容量越来越大，价格越来越便宜，速度越来越慢访问速度越来越快主存储器（动态随机存取存储器DRAM）存储系统中各存储器的层次关系存储系统中各存储器的层次关系微型计算机的硬件组成-存储系统分 类常用类型随机存储器 动态RAM（DRAM：Dynamic RAM）静态RAM（SRAM：Static RAM）只读存储器 掩膜ROM（一次）可擦除只读存储器（PROM：Programmable ROM）可擦除可编程只读存储器（EPROM：Erasable PROM）电可擦除可编程只读存储器（EEPROM：Electrically EPROM）闪存（Flash Memory）主机系统里
20、，内存储器是非常重要的部件，也称为主存储器。它大多采用半导体存储器芯片，用来存放当前运行的程序和数据。内存储器内存储器微型计算机的硬件组成-存储系统l 既能读又能写数据的存储器，是计算机工作的存储 区，一切要执行的程序和数据都要装入该存储器中。l主要特点 存储器中的数据可以反复使用，只有向存储器写 入新数据时存储器中的内容才被更新；存储器中的信息会随着计算机的断电自然消失。l实现RAM有两种技术：动态RAM（DRAM），适合用做内存；静态RAM（SRAM），适合做高速缓存。内存储器：随机存取存储器（内存储器：随机存取存储器（RAM）微型计算机的硬件组成-存储系统 只能读数据不能写数据的存储器，
21、主要用于检 查计算机系统的配置情况并提供最基本的输入/输出控制程序。特点是计算机断电后存储器中的数据仍然存在。内存储器：只读存储器（内存储器：只读存储器（ROM）微型计算机的硬件组成-存储系统常用外存储器:硬盘、光盘、移动存储器（U盘或活动硬盘）等。硬盘：最主要的外存储器，存储容量大、读写速度快、密封性好、可靠性高、使用方便。U盘：即插即用、价格低廉、性能好，是目前微机最常用的移动存储设备。光盘：随着多媒体技术的推广，光盘以其寿命长、成本低的特点受到人们的欢迎。外存储器外存储器微型计算机的硬件组成-存储系统内存储器(简称内存或主存)存取速度快 成本高、容量相对较小 直接与CPU连接，CPU(指
22、令)可以对内存中的指令及数据进行读、写操作 用于临时存放正在运行的程序和数据内存储器外存储器CPU指令1指令2指令k指令n程序数据1数据2数据m数据任务启动时，执行该任务启动时，执行该任务的程序和数据将从任务的程序和数据将从外存成批传送到内存外存成批传送到内存CPU从内存中逐条从内存中逐条读取该程序的指令及相读取该程序的指令及相关的数据关的数据将指令的运算处理将指令的运算处理结果送回内存保存结果送回内存保存任务完成后，将处理任务完成后，将处理得到的全部结果成批传得到的全部结果成批传送到外存以长久保存送到外存以长久保存 逐 条 执 行逐 条 执 行指 令，按 指指 令，按 指令 要 求 完 成令
23、 要 求 完 成对 数 据 的 运对 数 据 的 运算和处理算和处理n外存储器(简称外存或辅存)n存取速度慢n成本低、容量很大n不与CPU直接连接，计算机运行程序时，外存中的程序及相关数据必须先传送到内存，然后才能被CPU使用n用于长久存放系统中几乎所有的信息微型计算机的硬件组成-存储系统v计算机是如何识别外部设备、实现信息交换和传送呢？端口地址 中断输入/输出设备使用端口和计算机连接。为了区分，要对端口进行唯一编码，称为端口地址。计算机在执行正常程序的过程中，由于外部或内部的种种原因，将会出现一些异常的情况和特殊要求。这就需要计算机暂时中断正在执行的程序，去转去执行预先编好的中断服务程序，等
24、处理完毕后再返回执行原来的程序，这个过程称为中断。微型计算机的硬件组成-输入输出系统v输入/输出设备与主机系统实现信息的输入/输出。v常用输入设备 键盘、鼠标等v常用输出设备 显卡和显示器、打印机、声卡和音箱等v其他外部设备 扫描仪、数码相机等微型计算机的硬件组成-输入输出系统外设中，输出设备的作用是将计算机的计算结果以图形、图像、文字等方式显示出来。阴极射线管显示器(CRT)液晶显示器(LCD.)显示器的性能指标：像素与分辨率微型计算机的硬件组成-输入输出系统 显卡也称为显示适配器，是显示器与主机通信的控制电路和接口。显卡的主要作用是将计算机数据处理成显示信息，并在显示器上显示出来。微型计算机的硬件组成-输入输出系统微型计算机的硬件组成-输入输出系统打印机的功能是将微机中的数字信息以打印的方法转换为书面信息。按照打印机的工作原理，打印机分为击打式和非击打式两大类。常见的打印机有针式打印机、喷墨打印机和激光打印机三类。声卡是将计算机的数字化声音信息转换为人的耳朵可以听到的声音，即把数字信号转换为模拟信号。微型计算机的硬件组成-输入输出系统微型计算机的硬件组成-机箱用于交流稳压及停电保护(如：UPS)向主板、软盘驱动器、硬盘驱 动器或光盘驱动器等提供电源(位于机箱内)直流稳压电源不间断电源微型计算机的硬件组成-电源微型计算机系统的基本组成
