Part 1 计算机的基本知识 计算机的发展与应用 计算机系统 计算机硬件 计算机软件 信息的表示和存储（常用进制的转换）

计算机发展与应用 1、电子计算机： 能够自动、高速和精确 地进行计算与信息处理的电子设备 1、电子计算机： 能够自动、高速和精确 地进行计算与信息处理的电子设备 2、一般中文文献中使用“计算机”作为正式 名称，但更为形象的一个词是“电脑”。

计算机发展与应用 2、计算机的特点 (1) 电子线路：脉冲电路(逻辑电路) 计算机的运算基础是二进制 (2) 用程序自动控制 (3) 有记忆能力 u

计算机发展与应用 冯·诺依曼计算机模型： 计算机内采用二进制表示信息。 计算机包括运算器、控制器、存储器和输入输出设备。 程序存储：把计算步骤（程序）先存入内存，计算机不需要人的干预，会自动执行所存入的程序。

计算机的发展 1946年，美国宾夕法尼亚大学 重30多吨，占地约170平方米 大约使用了18000个电子管 1、第一台计算机 ENIAC 1946年，美国宾夕法尼亚大学 重30多吨，占地约170平方米 大约使用了18000个电子管 运算速度：5 000次加减法运算/秒 存储容量：20个10位的十进制数 编程：对大约6 000个多位开关进行机械定位，并用转插线把选定的各个控制部分互连起来以构成程序序列，要花上几天时间

ENIAC计算机和主要发明人J. 毛赫利和艾克特

计算机的发展 2、计算机的分代 电子管，几千次/秒 第二代(1958年至1964年) 晶体管，几十万次/秒 第一代(1945年至1958年) 电子管，几千次/秒 第二代(1958年至1964年) 晶体管，几十万次/秒 第三代(1964年至70年代中期) 小规模集成电路，几百万次/秒 第四代(70年代中期以后) 大规模、超大规模集成电路，上亿次/秒

计算机的发展 大型机：IBM 4381 小型机：IBM AS400 微型机：70年代，计算机技术的第二次飞跃 巨型机：银河、曙光、神火 3、计算机的分类 大型机：IBM 4381 小型机：IBM AS400 微型机：70年代，计算机技术的第二次飞跃 巨型机：银河、曙光、神火 工作站： 图形工作站 网络工作站

计算机的发展 4、计算机的发展趋势 (1)多极化：微型和巨型 (2)网络化：单机—>网络，网络就是计算机 (3)多媒体化：人机交互 多媒体：文本、图形、声音、图象等信息的载体

计算机的发展 (4)智能化：具有人的某些智能 (5)嵌入化： 移动环境：汽车电脑、智能电话 家庭环境：INTERNET TV、SET-TOP BOX

计算机系统组成 计算机系统 硬件 (hardware): 机器系统，电子设备 软件 (software) : 程序及其文档

计算机硬件 双线箭头:信息流 单线箭头:控制流 中央处理器

计算机硬件 1、运算器: 算术、逻辑运算单元 加减乘除运算用加法器实现 2、控制器: 指挥协调计算机整个工作过程 中央处理器(CPU)：运算器+控制器 计算机的心脏，负责完成各种运算和控制， 对微机来说是1块大规模集成电路。

计算机硬件 3、存储器: 用来存储程序和数据的记忆装置，是计算 机中各种信息的存储和交流中心。 (1)基本概念 3、存储器: 用来存储程序和数据的记忆装置，是计算 机中各种信息的存储和交流中心。 (1)基本概念 存储单元：字节（8位二进制位） 存储单元地址 存储容量：存储设备上可以存储数据的最大数量， 通常用字节(Byte)、千字节(KB)、兆字节(MB)和千 兆字节(GB)来衡量。

计算机硬件 采用字节（byte）作为计算机存储信息的基 本计量单位。 1个字节由8个二进制位(bit)来组成,可以表示1个英文字母、数字或符号 存贮一个汉字需要两个字节 1 Byte＝8 bit 1 KB＝1024 Byte 1 MB＝1024 KB 1 GB＝1024 MB

计算机硬件 1 MB＝1024 KB ＝10241024字节 ＝1 048 576字节(约100万字节) 相当于50万汉字（300页的书）

计算机硬件 (2) 存储器的种类 内存储器：与CPU直接相连的存放数据的器件， 如随机存储器(RAM)、只读存储器(ROM)。

计算机硬件 内存储器(内存、主存)：以半导体为器件，存取 数据的速度很快，但价格昂贵，存储容量受到 限制。 随机存储器(RAM)：可读可写 内存储器(内存、主存)：以半导体为器件，存取 数据的速度很快，但价格昂贵，存储容量受到 限制。 随机存储器(RAM)：可读可写 只读存储器(ROM)：只读不写

计算机硬件 RAM(随机存取存储器)：主要用于保存计算机在运行 过程中使用的数据，便于CPU对数据进行及时处理。 RAM中的数据无法长期保存，如果计算机掉电或关机， 保存在RAM中的数据就立刻永久丢失。

计算机硬件 输入 保存 信息 RAM 外存 （长久存放） 等待CPU处理 （临时存放）

计算机硬件 ROM(只读存储器): 是计算机存放与系统启动 及工作有关的指令的存储器，它不依赖电源， 即使关机ROM中存储的信息仍能保存，但使 用时只能读信息，不能写入（存入）信息。 ROM中保存的信息需要在特殊环境下才能写入。 每一台微机主板上都有一块ROM芯片 —— BIOS（Basic Input Outout System）

计算机硬件 ROM BIOS通常是存放在Flash Memory上，称闪速存储器。它是ROM中的一种。 闪速存储器(Flash Memory)的主要特点是在不加电的情况下能长期保持存储的信息。Flash Memory既有ROM的特点，又易于擦除和重写。 优盘：以闪速存储器作介质，配有USB接口，可以方便的成为计算机的外存。

计算机硬件 外存储器(外存) 用来存放“暂时不用”的数据或程序。它的 容量比内存大得多，但存取信息的速度比内 存慢。外存不怕停电，可长期保存信息，价 格便宜。 当计算机内存不够用时，会借用硬盘的空间作 为计算机的虚拟存储器。 常用的外存有软盘、优盘、硬盘和光盘

计算机硬件 软盘是一种涂有磁性材料的盘片，携带方便。 现在常用是3.5英寸的软盘，它的存储容量为 1.44MB。前几年也有大容量软盘，一张盘可存 储几百兆信息。 软盘有被优盘替代的趋势 硬盘是一种快速高容量的存储设备，一般固定 在主机厢内。它的存储容量一般为几十个GB以 上，读写速度比软盘快得多。

计算机硬件 光盘是利用激光来达到高密度储存、读取信息 的一种盘片，携带方便。它的容量特大，可存 储几百MB到几个GB的信息，这些信息不易损 坏，能长久保存． CD-ROM：只读型光盘 DVD-ROM:只读型大数据量DVD光盘 WORM：一次写入型光盘 CDRW：可擦写多次光盘 MO：可抹型光盘

计算机硬件 4、输入设备 计算机通过输入设备从外部获取信息。 常用的输入设备 键盘：101键，104键 鼠标：机械、光电式 扫描仪：图象输入 触摸屏：红外或电磁感应

计算机硬件 5、输出设备 计算机通过输出设备向用户传递处理结果。 常用的输出设备 显示器：单色、彩色 打印机：针式、喷墨、激光 绘图仪：图形输出(笔式、喷墨、激光)

计算机软件 1、计算机软件系统 (1) 软件：为使用和管理计算机而编制的各种程序及有关文档的集合。 软件的任务：管好、用好计算机,实现各种规定功能,提高机器效率,扩大机器的用途和功能。 注意：软件与程序不可混同

计算机软件 (2) 计算机软件系统包括系统软件和应用软件 系统软件：用于计算机自身的管理、维护、控制和运行，以及对应用软件的解释和执行。 应用软件：用户为解决各类实际问题而编制的各种程序，它是建筑在系统软件之上的。

计算机软件 操作系统 编译系统 系统软件 应用软件 数据库系统 软件系统 信息管理软件 辅助设计软件 Office 用户自编软件

系统软件 2、系统软件 (1) 地位和作用 应用 软件 系统软件 硬件

系统软件 (2) 系统软件的特点 公用性：每个应用领域、每个计算机用户都要用到系统软件。 基础性：用户要用系统软件来编写相应的应用软件，应用软件最后还得靠系统软件的支持才能运行。

操作系统 用户 OS 计算机 3、操作系统（Operating System) (1) 操作系统是系统软件的核心。 操作系统的功能：统一管理、调度和分配计算机的所有硬、软件资源。 用户 OS 计算机

操作系统 (2) 操作系统的地位与作用

操作系统 操作系统是与裸机直接接触的最底层软件，其它软件都在操作系统的支持下工作。 操作系统是用户与计算机交流的中间环节。人通过操作系统来与计算机打交道，计算机又通过操作系统将信息反馈给用户。

操作系统 用户 OS 计算机 (3) 操作系统的两大基本职能 面向计算机:管理、调度计算机系统的全部资源，提高系统效率。 面向用户: 提供方便的操作环境以及有效的服务。 用户 OS 计算机

几种典型的操作系统简介 DOS 单用户单任务操作系统 Windows 多任务图形化操作系统 UNIX 多用户多任务操作系统 Netware 网络操作系统 Linux 类似UNIX的广泛用于互联网 的操作系统

编译系统 4、编译系统 (1) 计算机语言 机器语言：由0、1组成的二进制码，机器可直接识别，运行速度快。 汇编语言：用指令来代替二进制机器码，它可直接对硬件操作，占空间少，运行快，编写需要专业人员。 机器语言和汇编语言都是低级语言

编译系统 高级语言（3GL） 科学计算：Fortran 商用：Cobol 教学： Basic 、Pascal、C 专业人员使用：C/C++ 网络通用语言：Java、HTML 逻辑处理语言：LISP

编译系统 第四代语言（4GL） 一个交互式程序设计环境，由计算机来自动生成程序，提高了软件的生产效率。

编译系统 (2) 编译系统 高级语言 编译系统 机器语言

信息的表示与存储 1、编码 ：计算机存储和处理信息时，都采用二进制数字形式，即计算机所处理的所有的数、字母、符号都要用二进制编码来表示。 字母“a”—110 0001 (ASCII码) 汉字“群”—100 1000 011 1010 (国标码)

信息的表示与存储 (1) ASCII码(美国信息交换标准码) 字符编码方案，七位二进制码 数字“3” —— 0 011 0011

汉字编码 在汉字系统中，每个汉字对应两个英文字符宽度。 在汉字的存储、输入和输出中，处理的并不是汉字本身，而是汉字的编码。 （2）、汉字的编码 在汉字系统中，每个汉字对应两个英文字符宽度。 在汉字的存储、输入和输出中，处理的并不是汉字本身，而是汉字的编码。 不同的环境下有不同的汉字编码。如汉字交换码(国标码)、汉字机内码和各种汉字的输入码。

汉字编码 0 0111100 01001110 1 0111100 1 1001110

汉字编码 2、汉字的存储与字库 为了输出汉字，必须存储汉字的字型。 (1) 矢量化：。它由一组指令来描述字符的外形（轮廓）。这种字体也称为轮廓字体（TrueType字体）。 (2) 点阵图形：将汉字分解为若干个“点”组成的点阵字型方式。

存储每个汉字的字型信息需要1616个二进制位，共2*16 = 32字节。

汉字编码 (3) 汉字字库：汉字字型信息的集合 2个字节表示一个汉字信息。 两级字库(国标)： 第一级为常用汉字，共3755个 第二级为次常用汉字，共3008个 对6763个汉字进行编码，至少需要13位二进制才能表示。 (因为 212=4096 < 6763 < 213=8192) 2个字节表示一个汉字信息。

汉字输入方法 3、汉字的输入方法 (1) 编码输入(键盘输入) (2) 手写输入 (3) 声音输入 (4) 扫描识别输入

常用数制及转换 2、各种常用数制 (1) 二进制：0、1 逢二进一 (2) 十进制：0、1……9 逢十进一 (1) 二进制：0、1 逢二进一 (2) 十进制：0、1……9 逢十进一 (3) 八进制：0、1……7 逢八进一 (4) 十六进制： 逢十六进一 0、1……9、 A、B ……F、a、b ……f

常用数制及转换 D:十进制 B:二进制 O:八进制 X:十六进制

常用数制及转换 3、数制的转换 (1) 二进制十进制: 求幂相加法 (1011)2=23+ 21+ 20=8+2+1=11 (1) 二进制十进制: 求幂相加法 (1011)2=23+ 21+ 20=8+2+1=11 (1011.11)2=11+2-1+2 -2 =11+0.5+0.25=11.75

常用数制及转换 (2) 十进制二进制 整数部分：除2取余 (269)10 = (100001101)2

常用数制及转换 (0.6875)10 = (0.1011)2 小数部分：乘2取整 0.6875  2 1.3750 1 高  2 数 整 0.6875  2 1.3750 1 高  2 0.750 0  2 1.50 1  2 低 1.0 1 (0.6875)10 = (0.1011)2

常用数制及转换 (3) 八进制  二进制 1 位八进制对应 3 位二进制 7 3 6 . 2 5 (3) 八进制  二进制 1 位八进制对应 3 位二进制 7 3 6 . 2 5 111 011 110 . 010 101 1100 . 0101 001 100 . 010 100 1 4 . 2 4

常用数制及转换 (4) 十六进制  二进制 1 位十六进制 对应 4 位二进制 A 3 F . 2 B (4) 十六进制  二进制 1 位十六进制 对应 4 位二进制 A 3 F . 2 B 1010 0011 1111 . 0010 1011

常用数制及转换 (5) 十六进制  八进制 十六进制  二进制  八进制 (5) 十六进制  八进制 十六进制  二进制  八进制 1AF6 --> 0001 1010 1111 0110 001 101 011 110 110 --> 15366

常用数制及转换 (6) 十进制八进制 整数部分:除8取余；小数部分:乘8取整 或十进制二进制八进制 (7) 十进制十六进制 整数部分:除16取余；小数部分:乘16取整 或十进制二进制十六进制

常用数制及转换 (8)八进制十进制 (9)十六进制十进制 求幂相加法 (1011)8=83+ 81+ 80=512+8+1=521 (1011)16=163+ 161+ 160=4096+16+1=4113

常用数制及转换 小结 二进制(八进制、十六进制)十进制 :求幂相加法 十进制二进制(八进制、十六进制) 整数部分: 除2(8、16)取余; 小数部分: 乘2(8、16)取整 八进制二进制: 1位八进制对应3位二进制 十六进制二进制: 1位十六进制对应4位二进制 十六进制  二进制  八进制

计算机指令工作原理 例：计算 y = ax + b 准备工作：常系数a和b及变量x的值存入相应存储单元。 步骤1：把a从存储器传送到cpu寄存器AX。 步骤2：把x从存储器传送到cpu寄存器BX。 步骤3：cpu运算 AX AX×BX 步骤4：把b从存储器传送到cpu寄存器BX。 步骤5： cpu运算 AX AX + BX 步骤6：把运算结果从AX传送到存储器y保存。 步骤7：停机 AX和BX是运算器中的工作单元 MOV AX , a MOV BX , x MUL AX , BX MOV BX , b ADD AX , BX MOV y , AX HLT

计算机指令工作原理 CPU依次从内存单元取出一条指令的二进制代码，并执行。 MOV AX , a MOV BX , x MUL AX , BX MOV BX , b ADD AX , BX MOV y , AX HLT 转换成二进制代码 CPU依次从内存单元取出一条指令的二进制代码，并执行。

计算机指令工作原理 对于一条具体指令的执行，CPU一般需要如下步骤： 译码：对指令寄存器中的指令代码进行分析，以确定指令的功能。 执行：根据译码的结果，对执行部件发出控制信号。如果执行AX AX + BX，则分别向寄存器AX、BX和运算器发控制信号，令运算器取得两个操作数再相加，然后把运算和送回AX。 “取指——译码——执行”这样的过程周而复始，不断重复，一直执行到停机指令为止。