第一章 计算机系统结构.

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1 第一章 计算机系统结构

2 1.1 计算机概述 1.1.1 计算机的基本概念 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信息处理的现代化智能电子设备，它具有运算速度快、计算精确度高、记忆能力强、自动控制、逻辑判断等特点。 计算机的特点： 计算速度快、计算精度高、记忆能力和逻辑判断能力强、自动化程度高、应用范围广。

3 1.1 计算机概述 1.1.2 计算机的类型 1、按用途分类 专用计算机 通用计算机 2、按处理数据的方式分类 数字计算机 模拟计算机
1.1 计算机概述 1.1.2 计算机的类型 1、按用途分类 专用计算机 通用计算机 2、按处理数据的方式分类 数字计算机 模拟计算机 数字模拟混合计算机

4 1.1 计算机概述 1.1.2 计算机的类型 3、按计算机的规模和处理能力分类 巨型机（超级计算机） 大/中型机 小型机 工作站 微型计算机
1.1 计算机概述 1.1.2 计算机的类型 3、按计算机的规模和处理能力分类 巨型机（超级计算机） 大/中型机 小型机 工作站 微型计算机 服务器 网络计算机

5 1.2 计算机技术的发展和展望 1.2.1 计算机的发展历程 第一阶段 电子管计算机（1946-1957年） 主要特点：
采用电子管作为基本逻辑部件，体积大、用电量大、寿命短，可靠性差、 成本高； 采用电子射线管作为存储部件，容量很小，后来外存储器使用了磁鼓存储信息，扩充了容量； 输入输出设备落后，主要使用穿孔卡片，速度慢，容易出错； 没有系统软件，只能用机器语言和汇编语言编程。

6 1.2 计算机技术的发展和展望 1.2.1 计算机的发展历程 第二阶段 晶体管计算机（1958-1964年） 主要特点：
采用晶体管作为基本逻辑部件，体积减小、重量轻、能耗低、成本下降，计算机的可靠性和运算速度均得到提高； 普遍采用磁芯作为存储器，采用磁盘/磁鼓作为外存储器； 开始有了系统软件（监控程序），提出了操作系统概念，出现了高级语言。例如，FORTRAN、COBOL、ALGOL等。

7 1.2 计算机技术的发展和展望 1.2.1 计算机的发展历程 第三阶段 集成电路计算机 (1965-1969年) 主要特点：
采用中、小规模集成电路制作各种逻辑部件，从而使计算机体积小、重量更轻、耗电更省、寿命更长、成本更低、运算速度有了更大的提高； 采用半导体存储器作为主存，使存储器的存取速度有了大幅度的提高，增加了系统的处理能力； 系统软件有了很大发展， 出现了分时操作系统，多用户可以共享计算机软硬件资源； 在程序设计方面采用了结构化程序设计，为研制更加复杂的软件提供了技术上的保证。

8 1.2 计算机技术的发展和展望 1.2.1 计算机的发展历程 主要特点：
第四阶段 大规模、超大规模集成电路计算机（1970年至今） 主要特点： 基本逻辑部件采用大规模、超大规模集成电路，使计算机体积、重量、成本均大幅度降低，出现了微型机； 外存储器除广泛使用软、硬磁盘外，还引进了光盘； 各种使用方便的输入输出设备相继出现； 软件产业高度发达，各种实用软件层出不穷；

9 1.2 计算机技术的发展和展望 1.2.2 微机的发展 第一代微机
1972年由Intel公司研制的8位微处理器Intel 8008，Intel 8008代表了第一代微处理器。 第二代微机 1973年研制，主要采用N沟道MOS技术的8位微处理器。 第三代微机 1978年研制的，主要采用H-MOS的16位微处理器。 第四代微机 1985年起采用超大规模集成电路的32位微处理器。

10 1.2 计算机技术的发展和展望 1.2.3 计算机的发展趋势 1．计算机发展的五种趋向 巨型化 微型化 多媒体化 网络化 智能化
2．发展非冯·诺依曼结构模式 生物计算机 光子计算机 量子计算机

11 1.3 计算机应用概述 科学与工程计算（数值计算）
计算机应用于解决科学研究和工程技术中所提出的数学问题。由于计算机具有高运算速度和精度以及逻辑判断能力，可以应用于高能物理、工程设计、地震预测、气象预报及航天技术等领域。 数据处理（信息处理） 数据：是符号化的信息，是信息的符号表示。 信息：则是数据的内涵，是语义化的数据，是数据的语义解释。 数据处理：主要是指计算机对数据资料的收集、存储、加工、分类、排序、检索和发布等一系列工作。

12 1.3 计算机应用概述 计算机辅助系统 计算机辅助设计（CAD） 计算机辅助制造（CAM） 计算机辅助教学（CAI） 数据库应用
数据库是长期存储在计算机内有组织的大量共享的数据集合。它可以供各种用户共享，具有最小的冗余和较高的数据独立性。数据库的应用是计算机应用的基本内容之一。

13 1.3 计算机应用概述 人工智能 人工智能是一门研究如何构造智能机器人（智能计算机）或智能系统，使它能模拟、延伸和扩张人类智能的学科。人工智能的研究领域包括知识工程、机器学习、模式识别、自然语言处理、智能机器人和神经计算等多个方面。

14 1.3 计算机应用概述 网络应用 计算机网络是计算机技术与通信技术结合的产物。现在计算机网络是集文本、声音、图像及视频等多媒体信息于一身的全球信息资源系统。 电子商务 电子商务（Electronic Commerce）是指通过计算机和网络进行商务活动，主要为电子商户提供服务，实现消费者的网上购物、商户之间的网上交易和在线电子支付的一种新型的商业运营模式。

15 1.4 数制与编码 网络应用 计算机网络是计算机技术与通信技术结合的产物。现在计算机网络是集文本、声音、图像及视频等多媒体信息于一身的全球信息资源系统。 电子商务 电子商务（Electronic Commerce）是指通过计算机和网络进行商务活动，主要为电子商户提供服务，实现消费者的网上购物、商户之间的网上交易和在线电子支付的一种新型的商业运营模式。

16 123.55=1×(10)2 + 2×(10)1 + 3×(10)0 + 5×(10)-1 + 5×(10)-2
入门篇 1.4 数制与编码 数的进制 1）计算机的语言——二进制 1 信息复制的精确性 运算规则简单（R(R+1)/2） 电子线路制造计算机成为可能 1.逢N进1 N是指进位计数制表示一位数所需要的符号, 称为基数。例如：十进制数, 逢10进1，它由0、1、2、3、4、5、6、7、8、9这十个数字符号组成。所需要的符号数目有10个, 基数为10。二进制数, 逢2进1, 它由0、1两个数字符号组成, 基数为2。 2.采用位权表示法 处在不同位置上的数字所代表的值不同。一个数字在某个固定位置上所代表的值是确定的, 这个固定位上的值称为位权。位权与基数的关系是：各进位制中位权的值是基数的若干次幂。, 任何一种数制表示的数都可以写成按位权展开的多项式之和。 例如: 在十进制计数中, 可表示为: 123.55=1×(10)2 + 2×(10)1 + 3×(10)0 + 5×(10)-1 + 5×(10)-2 计算机内所有信息都用二进制数表示

17 1.4 数制与编码 数的进制 2）计算机程序中普遍采用十进制和十六进制
虽然二进制在计算机底层使用，但对于人来说记忆使用太繁琐，所以在计算机程序中经常使用十进制、八进制和十六进制。

18 1.4 数制与编码 数的进制 3）信息的存储单位 位（Bit）：度量数据的最小单位 字节（Byte）：最常用的基本单位
b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0 K 字节 1KB = 1024 byte M（兆）字节 1MB = 1024 KB G（吉） 字节 1GB = 1024 MB T（太）字节 1TB = 1024 GB

19 1.4 数制与编码 数的进制 4）常用进位计数制表示方法 常用计数制的基数和数字符号
入门篇 1.4 数制与编码 数的进制 4）常用进位计数制表示方法 常用计数制的基数和数字符号 不同的计数制以基数（Radix）来区分。若以R 代表基数，则 二进制数R＝2，使用0、1共2个数符 八进制数R＝8，使用0、1、2、…6、7共8个数符 十进制数R＝10，使用0、1、2、…8、9共10个数符 十六进制R＝16，使用0、1、2、…8、9、A、B、C、D、E、F 共16个数符

20 1.4 数制与编码 数的进制 4）常用进位计数制表示方法
入门篇 1.4 数制与编码 数的进制 4）常用进位计数制表示方法 在数字后加字母B表示二进制数，加字母O表示八进制数， 加字母D表示十进制数，加字母H表示十六进制数。 例： 1011B为二进制数1011，也记为（1011）2 1357O为八进制数1357，也记为（1357）8 2049D为十进制数2049，也记为（2049）10 3FB9H为十六进制数3FB9，也记为（3FB9）16

21 十进制 二进制 八进制 十六进制 A B C D E F

22 1.4 数制与编码 不同进制整数的转换 1）十进制整数转为二进制 2）十进制小数转为二进制 3）二进制转为八进制 4）二进制转为十六进制
5）不同进制转为十进制

23 结果为(1 0 0 0 1 0 1 )2 (69)10＝(?)2 1）十进制整数转为二进制 2 69 2 34 1 →a0 方法：除二求余法
→a0 方法：除二求余法 →a1 →a2 →a3 →a4 →a5 a6 a5 a4 a3 a2 a1 a0 ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ →a6 结果为( )2

24 结果为(. 0 1 0 1 )2 (0.3125)10＝(?)2 2）十进制小数转为二进制 0.3125 整数位 × 2 0.625 0
整数位 × 方法：乘二取整法 × × × 结果为( )2

25 基本原理：23 = 8 即三位二进制数等于一位八进制数
3）二进制转为八进制 基本原理：23 = 8 即三位二进制数等于一位八进制数 ( )2 ＝(11‘001‘011‘101)2 ＝(011‘001‘011‘101)2 ＝(3135)8 ↑ ↑ ↑ ↑

26 3）二进制转为八进制 ( )8

27 基本原理：24 = 16 即四位二进制数等于一位十六进制数
4）二进制转为十六进制 基本原理：24 = 16 即四位二进制数等于一位十六进制数 ( )2 ＝(110’0101‘1101)2 ＝(0110’0101‘1101)2 ＝(65D)16 ↑ ↑ ↑ D

28 4）二进制转为十六进制 基本原理：24 = 16 即四位二进制数等于一位十六进制数 ( B )16

29 5）不同进制转为十进制 (F)R =an-1×Rn-1 + an-2×Rn-2 + ... + a1×R1 + a 0×R0 转换公式：
权由数制和位置决定 系数 转换公式： (F)R =an-1×Rn-1 + an-2×Rn a1×R1 + a 0×R0 示例： ( )2 = 1×24+1×23 + 0×22 + 1×21 +1×20 +1×2-1 = = 27.5 (2C3A)16 = 2× × × ×160 =2× × × ×1=11322

30 1.4 数制与编码 计算机中字符的编码 英文字符编码（ASCII码）
入门篇 1.4 数制与编码 计算机中字符的编码 英文字符编码（ASCII码） 用7位二进制表示一个字符，共有128个字符，如0数字的ASCII码是 B (30H)，数字8的ASCII码是 B (38H)，字符A的ASCII码是 B (41H)

31 入门篇

32 入门篇 0---9对应30H---39H A---Z对应41H---5AH a---z对应61H----7AH

33 1.4 数制与编码 计算机中字符的编码 汉字编码 汉字编码以区位码为核心分为几种编码： 输入码 国标码 机内码：区位码的特殊形式高位为1
字形码：汉字点阵输出编码

34 1.4 数制与编码 计算机中字符的编码 汉字编码 国标码（GB ） ： 字符集由三部分组成：分别是各种符号、数字、字母及汉语拼音；一级常用汉字，按拼音排序；二级常用汉字，按部首排序。三部分共七千多个字符，因此国标码需用两个字节来表示这些字符。

35 1.4 数制与编码 计算机中字符的编码 汉字编码 区位码： 是将这些字符按其排列位置构成一个二维平面图，共包含94行，94列。行号即区号，列号即位号。每一个汉字或字符都有一个唯一的位置编码，该编码即字符所在的区号及位号的二进制代码（7位区号在左，7位位号在右）。

36 1.4 数制与编码 计算机中字符的编码 汉字编码 内码： 用于区分汉字编码与西文编码，区分方法之一是将汉字国标码两个字节的最高位置1

37 1.4 数制与编码 计算机中字符的编码 汉字编码 输入码：
汉字输入编码方法分为四类： （1）数字编码，例如国标码、区位码； （2）字音编码，例如微软拼音； （3）字型编码，例如五笔输入法； （4）形音编码，结合字音编码和字型编码的优点。

38 1.4 数制与编码 计算机中字符的编码 汉字编码 字形码：
字形码是指字形的点阵信息的数字代码。存放在汉字库中。字型码有显示字形码和打印字形码两种。根据输出的去向将汉字输出在显示器上或打印机上。

39 输入码 国标码 内码 字形码 显示汉字 打印汉字 编码交换流程

40 4.1 Word 的启动与退出 THE END