大學計算機基礎(chǔ)電子教案

1、2教學安排：教學安排：上課上課2+2+上機上機2/2/周周上課：上課：618618周周 上機：上機：718718周周教學大綱：教學大綱：全國高等學校（重慶考區(qū)）非計算機全國高等學校（重慶考區(qū)）非計算機 專業(yè)計算機等級考試一級考試大綱專業(yè)計算機等級考試一級考試大綱考試要求：考試要求： 1 1非音、體、美及藝術(shù)專業(yè)學生期末全校統(tǒng)一非音、體、美及藝術(shù)專業(yè)學生期末全校統(tǒng)一考試；考試； 2 2音、體、美及藝術(shù)專業(yè)學生要求參加全國高音、體、美及藝術(shù)專業(yè)學生要求參加全國高等學校（重慶考區(qū)）非計算機專業(yè)學生計算機等等學校（重慶考區(qū)）非計算機專業(yè)學生計算機等級考試一級考試級考試一級考試教學網(wǎng)站：教學網(wǎng)站：3目目

2、 錄錄4第第1 1章章 計算機基礎(chǔ)知識計算機基礎(chǔ)知識 計算機技術(shù)計算機技術(shù) 計算機系統(tǒng)組成計算機系統(tǒng)組成 計算機信息處理計算機信息處理51.1 1.1 計算機技術(shù)計算機技術(shù)1.1.1 計算機的發(fā)展和展望計算機的發(fā)展和展望 1計算工具的演變計算工具的演變算籌算籌算盤算盤計算尺計算尺加法器加法器計算器計算器 分析機分析機6 1834年，年，巴貝奇巴貝奇在研制差分機的工作中，看到了制在研制差分機的工作中，看到了制造一種新的、在性能上大大超過差分機的計算機的可能造一種新的、在性能上大大超過差分機的計算機的可能性，他把這個未來的機器稱為性，他把這個未來的機器稱為分析機分析機。 巴貝奇巴貝奇設(shè)計的設(shè)計的分

3、析機分析機有有3個主要部分：個主要部分：第一部分是由許多輪子組成的保存數(shù)據(jù)第一部分是由許多輪子組成的保存數(shù)據(jù)的存儲庫；第二部分是對數(shù)據(jù)進行各種的存儲庫；第二部分是對數(shù)據(jù)進行各種運算的裝置；第三部分是對操作順序進運算的裝置；第三部分是對操作順序進行控制，并對所要處理的數(shù)據(jù)及輸出結(jié)行控制，并對所要處理的數(shù)據(jù)及輸出結(jié)果加以選擇的裝置，它相當于現(xiàn)代計算果加以選擇的裝置，它相當于現(xiàn)代計算機的控制器。同時，在多年的研究制造機的控制器。同時，在多年的研究制造實踐中，巴貝奇寫出了世界上第一部關(guān)實踐中，巴貝奇寫出了世界上第一部關(guān)于計算機程序的專著。于計算機程序的專著。巴貝奇是國際計巴貝奇是國際計算機界公認的、當

4、之無愧的計算機之父。算機界公認的、當之無愧的計算機之父。7 計算機科學的奠基人是英國科學家艾蘭計算機科學的奠基人是英國科學家艾蘭圖靈（圖靈（Alan Mathison Turing，19121954）。）。在二戰(zhàn)期間，為了能在二戰(zhàn)期間，為了能徹底破譯德國的軍事作密電，圖靈設(shè)計并制成了真空管徹底破譯德國的軍事作密電，圖靈設(shè)計并制成了真空管機器機器Colossus，多次成功的破譯了德軍作戰(zhàn)密碼，為反法，多次成功的破譯了德軍作戰(zhàn)密碼，為反法西斯戰(zhàn)爭做出了卓越的貢獻。他在計算機科學方面的主西斯戰(zhàn)爭做出了卓越的貢獻。他在計算機科學方面的主要貢獻有兩個：一是建立了圖靈機（要貢獻有兩個：一是建立了圖靈機（T

5、uring Machine，TM）模型，奠定了可計算理論的基礎(chǔ)；二是提出圖靈測）模型，奠定了可計算理論的基礎(chǔ)；二是提出圖靈測試，闡述了機器智能的概念。試，闡述了機器智能的概念。 為紀念圖靈對計算機科學做出的為紀念圖靈對計算機科學做出的貢獻，美國計算機學會（貢獻，美國計算機學會（ACM）于）于1966年創(chuàng)立了年創(chuàng)立了“圖靈獎圖靈獎”，每年頒發(fā)，每年頒發(fā)給在計算機科學領(lǐng)域中做出突出貢獻給在計算機科學領(lǐng)域中做出突出貢獻的研究人員，的研究人員，目前是計算機科學的最目前是計算機科學的最高獎，被稱為高獎，被稱為“計算機界的諾貝爾計算機界的諾貝爾獎獎”。 8 另一個也被稱為現(xiàn)代計算機之父的是美籍匈牙利數(shù)另一

6、個也被稱為現(xiàn)代計算機之父的是美籍匈牙利數(shù)學家馮學家馮諾依曼（諾依曼（Von Neumann，19031957）。）。他和他他和他的同事們研制出了人類第二臺計算機的同事們研制出了人類第二臺計算機EDVAC，對后來的，對后來的計算機在體系結(jié)構(gòu)和工作原理方面都產(chǎn)生了重大影響。計算機在體系結(jié)構(gòu)和工作原理方面都產(chǎn)生了重大影響。在在EDVAC中采用了中采用了“存儲程序存儲程序”的概念，以此概念為基的概念，以此概念為基礎(chǔ)的各類計算機統(tǒng)稱為馮礎(chǔ)的各類計算機統(tǒng)稱為馮諾依曼機。諾依曼機。 六十多年來，雖然計算機系統(tǒng)六十多年來，雖然計算機系統(tǒng)從性能指標、運算速度、工作方式、從性能指標、運算速度、工作方式、應有領(lǐng)域等

7、各方面都與當時的計算應有領(lǐng)域等各方面都與當時的計算機產(chǎn)生了很大差別，但其基本結(jié)構(gòu)機產(chǎn)生了很大差別，但其基本結(jié)構(gòu)并沒有變，都屬于馮并沒有變，都屬于馮諾依曼機。但諾依曼機。但是，馮是，馮諾依曼自己也承認，他的關(guān)諾依曼自己也承認，他的關(guān)于計算機于計算機“存儲程序存儲程序”的想法都來的想法都來自圖靈。自圖靈。 92計算機的發(fā)展史計算機的發(fā)展史 世界上公認的第一臺電子計算機于世界上公認的第一臺電子計算機于1946年年2月誕生于月誕生于美國賓夕法尼亞大學，取名為美國賓夕法尼亞大學，取名為ENIAC（Electronic Numeric Integrator and Calculator），即電子數(shù)字積分）

8、，即電子數(shù)字積分計算機計算機，兩位主要研制人為，兩位主要研制人為莫契利莫契利（J. Mauchiy）和）和埃?？颂乜颂兀↗.Eckert）。在）。在ENIAC的實際制造過程中，莫契的實際制造過程中，莫契利是總設(shè)計師，?？颂貏t承擔總工程師的角色。利是總設(shè)計師，埃克特則承擔總工程師的角色。ENIAC大約由大約由18000個電子管、個電子管、1500個繼電器組成，每小時耗電個繼電器組成，每小時耗電100150KW，占地，占地170平方米，重平方米，重50噸，平均每秒運算噸，平均每秒運算5000次浮點加法。第一臺計算機盡管體積龐大、耗電量次浮點加法。第一臺計算機盡管體積龐大、耗電量高、運算速度慢，但是

9、，它奠定了計算機發(fā)展的技術(shù)基高、運算速度慢，但是，它奠定了計算機發(fā)展的技術(shù)基礎(chǔ)，在誕生之后的礎(chǔ)，在誕生之后的50多年時間里，其飛速發(fā)展，很快成多年時間里，其飛速發(fā)展，很快成為一個產(chǎn)業(yè)，即計算機產(chǎn)業(yè)。為一個產(chǎn)業(yè)，即計算機產(chǎn)業(yè)。 10 ENIAC本身存在兩大缺點：本身存在兩大缺點：一是沒有存儲器；二是沒有太明一是沒有存儲器；二是沒有太明晰的晰的CPU概念。概念。ENIAC的發(fā)明僅的發(fā)明僅僅表明計算機的問世，對為現(xiàn)代僅表明計算機的問世，對為現(xiàn)代計算機在體系結(jié)構(gòu)和工作原理上計算機在體系結(jié)構(gòu)和工作原理上奠定了基礎(chǔ)。奠定了基礎(chǔ)。第一臺計算機第一臺計算機ENIAC 第一款商用計算機是第一款商用計算機是195

10、1年開始生產(chǎn)的年開始生產(chǎn)的UNIVAC計計算機。算機。1948年年12月，月，ENIAC的兩個發(fā)明人莫契利和?？说膬蓚€發(fā)明人莫契利和?？颂貏?chuàng)立了自己的計算機公司特創(chuàng)立了自己的計算機公司“?？颂匕？颂啬趵嬎銠C公莫契利計算機公司司”（EMCC），生產(chǎn)），生產(chǎn)UNIVAC計算機，于計算機，于1951年年6月月14日正式移交給了美國人口普查局，用于公眾領(lǐng)域的數(shù)據(jù)日正式移交給了美國人口普查局，用于公眾領(lǐng)域的數(shù)據(jù)處理。莫契利和埃克以及他們的處理。莫契利和埃克以及他們的UNIVAC奠定了計算機奠定了計算機工業(yè)的基礎(chǔ)。工業(yè)的基礎(chǔ)。11 從從1946年第一臺計算機誕生以來，計算機的體積不年第一臺計算機誕生以

11、來，計算機的體積不斷變小，但性能、速度卻在不斷提高。斷變小，但性能、速度卻在不斷提高。按其采用的物理按其采用的物理元件，一般將現(xiàn)代計算機的發(fā)展分成以下幾個階段。元件，一般將現(xiàn)代計算機的發(fā)展分成以下幾個階段。第一代計算機（第一代計算機（19461957年）年） 電子管時代電子管時代第二代計算機（第二代計算機（19581964年）年） 晶體管時代晶體管時代第三代計算機（第三代計算機（19651970年）年） 中小規(guī)模集成電路時代中小規(guī)模集成電路時代 第四代計算機（第四代計算機（1971年至今）年至今） 大規(guī)模集成電路時代大規(guī)模集成電路時代第五代計算機第五代計算機 智能型時代智能型時代 一般認為，第

12、五代計算機（即智能型計算機）應具一般認為，第五代計算機（即智能型計算機）應具有以下幾方面功能：有以下幾方面功能： 具有處理各種信息的能力。能對聲音、文字、圖象等具有處理各種信息的能力。能對聲音、文字、圖象等形式表達的信息進行識別處理。形式表達的信息進行識別處理。 具有一定的學習、聯(lián)想、推理和解釋問題的能力。具有一定的學習、聯(lián)想、推理和解釋問題的能力。 具有對人類自然語言的基本理解能力和對自然語言編具有對人類自然語言的基本理解能力和對自然語言編寫的程序的處理能力。寫的程序的處理能力。123微型計算機的發(fā)展微型計算機的發(fā)展 微型計算機誕生于微型計算機誕生于20世紀世紀70年代，是發(fā)展最為迅猛、年代

13、，是發(fā)展最為迅猛、變化最為迅速的高新科技之一。微型計算機與大、中、變化最為迅速的高新科技之一。微型計算機與大、中、小型計算機的區(qū)別在于體積大小、結(jié)構(gòu)復雜程度、功率小型計算機的區(qū)別在于體積大小、結(jié)構(gòu)復雜程度、功率消耗、性能指標、數(shù)據(jù)儲存容量、指令系統(tǒng)和軟件配置消耗、性能指標、數(shù)據(jù)儲存容量、指令系統(tǒng)和軟件配置等方面的不同。微型計算機具有體積小、價格低、可靠等方面的不同。微型計算機具有體積小、價格低、可靠性強、操作簡單等特點。通常，將微型計算機的性強、操作簡單等特點。通常，將微型計算機的CPU芯芯片稱做微處理器。微型計算機的發(fā)展是與微處理器的發(fā)片稱做微處理器。微型計算機的發(fā)展是與微處理器的發(fā)展是同步

14、的。展是同步的。1965年年4月月9日，時任仙童半導體公司研究日，時任仙童半導體公司研究開發(fā)實驗室主任的戈登開發(fā)實驗室主任的戈登摩爾（摩爾（Gordon Moore，Intel公司公司的創(chuàng)始人之一）提出了著名的摩爾定律：的創(chuàng)始人之一）提出了著名的摩爾定律：計算機的計算機的CPU性能性能“每隔每隔18個月，集成度將翻一番，速度將提高個月，集成度將翻一番，速度將提高一倍，而其價格將降低一半一倍，而其價格將降低一半”。這一定律量化和揭示這一定律量化和揭示了微型計算機的這一獨特的發(fā)展速度，而如今這一翻番了微型計算機的這一獨特的發(fā)展速度，而如今這一翻番的周期以縮短為的周期以縮短為12個月甚至更短。個月甚

15、至更短。13 高速化高速化 Intel公司最新推出的公司最新推出的64位位Pentium 4 531處理處理器主頻達到器主頻達到3.0 GHz。 超小型化超小型化 小巧、方便和易于攜帶一直是微型計算機小巧、方便和易于攜帶一直是微型計算機的發(fā)展方向，最典型的標志是筆記本式計算機和的發(fā)展方向，最典型的標志是筆記本式計算機和PDA的的流行。流行。 多媒體化多媒體化 體現(xiàn)在全新的多媒體處理芯片的設(shè)計、多體現(xiàn)在全新的多媒體處理芯片的設(shè)計、多媒體和超媒體系統(tǒng)的開發(fā)和標準化、虛擬現(xiàn)實技術(shù)和發(fā)媒體和超媒體系統(tǒng)的開發(fā)和標準化、虛擬現(xiàn)實技術(shù)和發(fā)展多媒體通信等。展多媒體通信等。 網(wǎng)絡化網(wǎng)絡化 網(wǎng)絡計算機、具有連網(wǎng)功

16、能的網(wǎng)絡計算機、具有連網(wǎng)功能的PDA以及各種以及各種類型的個人計算機等正在飛速發(fā)展。類型的個人計算機等正在飛速發(fā)展。 人機界面更友好，諸如手寫輸入、自然語音輸入等技人機界面更友好，諸如手寫輸入、自然語音輸入等技術(shù)將進一步完善，計算機將成為人類最友好的朋友和最術(shù)將進一步完善，計算機將成為人類最友好的朋友和最容易使用的現(xiàn)代工具。容易使用的現(xiàn)代工具。今后，微型計算機的今后，微型計算機的發(fā)展方向發(fā)展方向是：是：144計算機的新技術(shù)計算機的新技術(shù) 計算機新技術(shù)的發(fā)展日新月異。從現(xiàn)今的技術(shù)角度來計算機新技術(shù)的發(fā)展日新月異。從現(xiàn)今的技術(shù)角度來說，在說，在21世紀初將得到快速發(fā)展并具有重要影響的新技術(shù)世紀初將

17、得到快速發(fā)展并具有重要影響的新技術(shù)有有嵌入式計算機嵌入式計算機、云計算云計算和和中間件技術(shù)中間件技術(shù)等。等。1）嵌入式計算機）嵌入式計算機 2）云計算）云計算 云計算是網(wǎng)格計算、云計算是網(wǎng)格計算、分布式計算、并行計算、分布式計算、并行計算、效用計算、網(wǎng)絡存儲、效用計算、網(wǎng)絡存儲、虛擬化、負載均衡等計虛擬化、負載均衡等計算機技術(shù)和網(wǎng)絡技術(shù)發(fā)算機技術(shù)和網(wǎng)絡技術(shù)發(fā)展融合的產(chǎn)物。展融合的產(chǎn)物。3）中間件技術(shù)）中間件技術(shù) 155計算機的發(fā)展趨勢計算機的發(fā)展趨勢 光計算機光計算機 是利用光作為信息傳輸介質(zhì)的計算機，是利用光作為信息傳輸介質(zhì)的計算機，具有超強的并行處理能力和超高速的運算速度，這是現(xiàn)具有超強的

18、并行處理能力和超高速的運算速度，這是現(xiàn)代計算機望塵莫及的。目前，光計算機的許多關(guān)鍵技術(shù)，代計算機望塵莫及的。目前，光計算機的許多關(guān)鍵技術(shù)，如光存儲技術(shù)、光存儲器、光電子集成電路等都已取得如光存儲技術(shù)、光存儲器、光電子集成電路等都已取得重大突破。重大突破。 生物計算機（分子計算機）生物計算機（分子計算機） 采用由生物工程技術(shù)采用由生物工程技術(shù)產(chǎn)生的蛋白質(zhì)分子構(gòu)成的生物芯片。在這種芯片中，信產(chǎn)生的蛋白質(zhì)分子構(gòu)成的生物芯片。在這種芯片中，信息以波的形式傳播，運算速度比當今最新一代計算機快息以波的形式傳播，運算速度比當今最新一代計算機快10萬倍，能量消耗僅相當于普通計算機的十分之一，并萬倍，能量消耗僅

19、相當于普通計算機的十分之一，并且擁有巨大的存儲能力。且擁有巨大的存儲能力。 量子計算機量子計算機 是利用處于多現(xiàn)實態(tài)下的原子進行運是利用處于多現(xiàn)實態(tài)下的原子進行運算的計算機。剛進入算的計算機。剛進入21世紀之際，人類在研制量子計算世紀之際，人類在研制量子計算機的道路上取得了新的突破。美國研究人員已成功地實機的道路上取得了新的突破。美國研究人員已成功地實現(xiàn)了現(xiàn)了4量子位邏輯門量子位邏輯門, 取得了取得了4個鋰離子的量子纏結(jié)狀態(tài)。個鋰離子的量子纏結(jié)狀態(tài)。161.1.2 計算機的特點、分類及應用計算機的特點、分類及應用1計算機的特點計算機的特點 第一臺計算機誕生至今僅有六十多年時間，其發(fā)展之第一臺計

20、算機誕生至今僅有六十多年時間，其發(fā)展之迅速、應用之廣泛，是與計算機本身所具有的特點密不可迅速、應用之廣泛，是與計算機本身所具有的特點密不可分的。其特點主要表現(xiàn)在：分的。其特點主要表現(xiàn)在： 運算速度快運算速度快存儲能力強存儲能力強計算精度高、可靠性強計算精度高、可靠性強具有邏輯判斷能力具有邏輯判斷能力運行自動化運行自動化通用性強通用性強信息處理的有力工具信息處理的有力工具172計算機的分類計算機的分類 計算機按其規(guī)模可分為計算機按其規(guī)?？煞譃榫扌蜋C、大中型機、小型機、巨型機、大中型機、小型機、微型機、服務器微型機、服務器等。這里的規(guī)模并不是單純的體積，而是等。這里的規(guī)模并不是單純的體積，而是計算

21、機的運算速度、字長、存儲容量、指令系統(tǒng)類型、輸計算機的運算速度、字長、存儲容量、指令系統(tǒng)類型、輸入輸出能力、軟件配置等各方面性能指標的綜合。入輸出能力、軟件配置等各方面性能指標的綜合。3計算機的應用計算機的應用 隨著計算機的迅猛發(fā)展，其應用領(lǐng)域已滲透到國民隨著計算機的迅猛發(fā)展，其應用領(lǐng)域已滲透到國民經(jīng)濟各個部門及社會生活的各個方面。其應用主要體現(xiàn)經(jīng)濟各個部門及社會生活的各個方面。其應用主要體現(xiàn)在以下幾個方面：在以下幾個方面：科學計算科學計算信息處理信息處理過程控制過程控制多媒體應用多媒體應用電子商務電子商務計算機輔助工程計算機輔助工程 CAD、CAI、CIMS網(wǎng)絡應用網(wǎng)絡應用智能模擬智能模擬

22、人工智能（人工智能（AI）和虛擬現(xiàn)實）和虛擬現(xiàn)實181.2 1.2 計算機系統(tǒng)組成計算機系統(tǒng)組成 隨著計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，計算機應用已滲透到隨著計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，計算機應用已滲透到社會的各個領(lǐng)域。為了更好地使用計算機，必須了解計社會的各個領(lǐng)域。為了更好地使用計算機，必須了解計算機系統(tǒng)的硬件、軟件、工作原理等相關(guān)基本知識。算機系統(tǒng)的硬件、軟件、工作原理等相關(guān)基本知識。1.2.1 計算機系統(tǒng)的組成計算機系統(tǒng)的組成 一個完整的計算機系統(tǒng)是由一個完整的計算機系統(tǒng)是由硬件系統(tǒng)（簡稱硬件）硬件系統(tǒng)（簡稱硬件）和和軟件系統(tǒng)（簡稱軟件）軟件系統(tǒng)（簡稱軟件）兩大部分組成的，如下圖所兩大部分組成的，如下圖所

23、示。示。1920 硬件是指構(gòu)成計算機中的物理設(shè)備實體硬件是指構(gòu)成計算機中的物理設(shè)備實體，如計算機，如計算機的中央處理器（又稱的中央處理器（又稱CPU，由運算器與控制器組成）、，由運算器與控制器組成）、內(nèi)外存儲器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備等。內(nèi)外存儲器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備等。軟件是指計算機軟件是指計算機所使用的各種程序的集合及有關(guān)的文檔資料所使用的各種程序的集合及有關(guān)的文檔資料，這些程序，這些程序是用計算機語言編制的，它包括計算機本身運行所需的是用計算機語言編制的，它包括計算機本身運行所需的系統(tǒng)軟件和用戶為解決某應用領(lǐng)域的實際問題所需的應系統(tǒng)軟件和用戶為解決某應用領(lǐng)域的實際問題所需的應用軟件。用軟件。

24、 在計算機系統(tǒng)中，對于軟件和硬件的功能沒有一個明在計算機系統(tǒng)中，對于軟件和硬件的功能沒有一個明確的分界線。確的分界線。 計算機系統(tǒng)的硬件和軟件是相輔相成，缺一不可的。計算機系統(tǒng)的硬件和軟件是相輔相成，缺一不可的。硬件是基礎(chǔ)，硬件是基礎(chǔ)，硬件本身只是一臺硬件本身只是一臺“裸機裸機”，無法工作，無法工作；軟件是靈魂，只有硬件本身，而沒有相應軟件的機器就軟件是靈魂，只有硬件本身，而沒有相應軟件的機器就無法工作。只有當硬件和軟件很好地協(xié)調(diào)配合，才能有無法工作。只有當硬件和軟件很好地協(xié)調(diào)配合，才能有效地發(fā)揮計算機所具有的功能，來解決用戶需要解決的效地發(fā)揮計算機所具有的功能，來解決用戶需要解決的實際問題，

25、達到為用戶服務的目的。實際問題，達到為用戶服務的目的。211.2.2 硬件系統(tǒng)硬件系統(tǒng) 1946年，美籍匈牙利數(shù)學家馮年，美籍匈牙利數(shù)學家馮諾依曼在一篇題為諾依曼在一篇題為關(guān)關(guān)于電子計算機邏輯設(shè)計的初步討論于電子計算機邏輯設(shè)計的初步討論的學術(shù)報告中，提的學術(shù)報告中，提出了出了“存儲程序存儲程序”的概念，并且進行了論證。其主要觀的概念，并且進行了論證。其主要觀點可歸結(jié)為：點可歸結(jié)為： 計算機硬件應由運算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)計算機硬件應由運算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備等五大部分組成的體系結(jié)構(gòu)；備和輸出設(shè)備等五大部分組成的體系結(jié)構(gòu)； 計算機中處理的數(shù)據(jù)模型是由二進制數(shù)所表示的指計算

26、機中處理的數(shù)據(jù)模型是由二進制數(shù)所表示的指令和數(shù)據(jù)；令和數(shù)據(jù)； 將事先編制好的程序和原始數(shù)據(jù)一并存入計算機的將事先編制好的程序和原始數(shù)據(jù)一并存入計算機的存儲器中，啟動計算機，在不受人工干預的情況下，計存儲器中，啟動計算機，在不受人工干預的情況下，計算機自動地、高速地從存儲器中取出指令并且執(zhí)行（被算機自動地、高速地從存儲器中取出指令并且執(zhí)行（被歸納為：歸納為：二進制、存儲程序、程序控制二進制、存儲程序、程序控制）的思想。）的思想。22 馮馮諾依曼的上述思想奠定了現(xiàn)代計算機體系結(jié)構(gòu)諾依曼的上述思想奠定了現(xiàn)代計算機體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。六十多年來，雖然計算機系統(tǒng)從性能指標、運的基礎(chǔ)。六十多年來，雖然計算機系

27、統(tǒng)從性能指標、運算速度、工作方式、應有領(lǐng)域等各方面都與當時的計算算速度、工作方式、應有領(lǐng)域等各方面都與當時的計算機產(chǎn)生了很大差別，但其基本結(jié)構(gòu)并沒有變，所以，機產(chǎn)生了很大差別，但其基本結(jié)構(gòu)并沒有變，所以，現(xiàn)現(xiàn)代計算機又統(tǒng)稱為馮代計算機又統(tǒng)稱為馮諾依曼計算機諾依曼計算機。231運算器運算器 運算器由數(shù)據(jù)寄存器、累加器、算術(shù)邏輯部件、輔運算器由數(shù)據(jù)寄存器、累加器、算術(shù)邏輯部件、輔助電路等組成，主要功能是算術(shù)運算和邏輯運算。計算助電路等組成，主要功能是算術(shù)運算和邏輯運算。計算機中最主要的工作是運算，大量的數(shù)據(jù)運算任務是在運機中最主要的工作是運算，大量的數(shù)據(jù)運算任務是在運算器中進行的。算器中進行的。運

28、算器又稱算術(shù)邏輯單元運算器又稱算術(shù)邏輯單元（ALU）。）。2控制器控制器 控制器由程序計數(shù)器、指令寄存器、指令譯碼器、控制器由程序計數(shù)器、指令寄存器、指令譯碼器、時序部件和微操作控制部件等組成，是計算機的時序部件和微操作控制部件等組成，是計算機的“神經(jīng)神經(jīng)中樞中樞”和和“指揮中心指揮中心”，它從內(nèi)存依次取出指令，對其，它從內(nèi)存依次取出指令，對其譯碼，并按每條指令所規(guī)定的功能，向整個系統(tǒng)發(fā)出相譯碼，并按每條指令所規(guī)定的功能，向整個系統(tǒng)發(fā)出相應的控制信號，實施對其他部件的控制，使計算機各部應的控制信號，實施對其他部件的控制，使計算機各部件統(tǒng)一協(xié)調(diào)地動作。件統(tǒng)一協(xié)調(diào)地動作。 243存儲器存儲器 存儲

29、器的功能是用來存放程序和數(shù)據(jù)，是計算機中存儲器的功能是用來存放程序和數(shù)據(jù)，是計算機中各種信息存儲和交流的中心?？筛鶕?jù)需要隨時向存儲器各種信息存儲和交流的中心。可根據(jù)需要隨時向存儲器存取數(shù)據(jù)，其中，將信息存入存儲器中稱為存取數(shù)據(jù)，其中，將信息存入存儲器中稱為“寫寫”存儲存儲器；從存儲器中取出信息稱為器；從存儲器中取出信息稱為“讀讀”存儲器。存儲器。 存儲器是由許多存儲單元組成的，為使計算機能識存儲器是由許多存儲單元組成的，為使計算機能識別這些單元，給每個單元一個編號，稱為別這些單元，給每個單元一個編號，稱為“地址地址”，計計算機就是根據(jù)地址來訪問存儲器的算機就是根據(jù)地址來訪問存儲器的。就如同在旅

30、館中要。就如同在旅館中要知道某人所住的唯一房間號，才能找到該人一樣。知道某人所住的唯一房間號，才能找到該人一樣。 存儲器分為存儲器分為內(nèi)存儲器內(nèi)存儲器和和外存儲器外存儲器兩種。兩種。 25 1）內(nèi)存儲器）內(nèi)存儲器 內(nèi)存儲器簡稱內(nèi)存儲器簡稱內(nèi)存，又稱主存儲器內(nèi)存，又稱主存儲器，通常由半導體，通常由半導體材料制成。用戶通過輸入設(shè)備輸入的程序和數(shù)據(jù)送入內(nèi)材料制成。用戶通過輸入設(shè)備輸入的程序和數(shù)據(jù)送入內(nèi)存；控制器執(zhí)行的指令和運算器處理的數(shù)據(jù)取自內(nèi)存，存；控制器執(zhí)行的指令和運算器處理的數(shù)據(jù)取自內(nèi)存，運算的中間結(jié)果和最終結(jié)果保存于內(nèi)存；輸出設(shè)備輸出運算的中間結(jié)果和最終結(jié)果保存于內(nèi)存；輸出設(shè)備輸出的信息來源

31、于內(nèi)存；內(nèi)存中的信息如要長久保存應送到的信息來源于內(nèi)存；內(nèi)存中的信息如要長久保存應送到外存儲器中?？傊?，內(nèi)存要與計算機的各個部件打交道，外存儲器中?？傊瑑?nèi)存要與計算機的各個部件打交道，進行數(shù)據(jù)傳送。因此，內(nèi)存的存儲速度直接影響著計算進行數(shù)據(jù)傳送。因此，內(nèi)存的存儲速度直接影響著計算機的運算速度。機的運算速度。 內(nèi)存儲器分為內(nèi)存儲器分為只讀存儲器（只讀存儲器（ROM） 、隨機存儲器、隨機存儲器（RAM）、高速緩沖存儲器（）、高速緩沖存儲器（Cache）。）。 26 只讀存儲器（只讀存儲器（Read only Memory，ROM） 容量較容量較小，通常用來存放一些不能改寫而用于管理機器本身的小，

32、通常用來存放一些不能改寫而用于管理機器本身的監(jiān)控程序和其它基本的服務程序。它存儲的信息一般是監(jiān)控程序和其它基本的服務程序。它存儲的信息一般是廠商在制造時寫入的。如主板上的基本輸入輸出系統(tǒng)廠商在制造時寫入的。如主板上的基本輸入輸出系統(tǒng)BIOS（Basic Input /Output System）。）。BIOS是一個小型是一個小型指令集合，在開機時，指令集合，在開機時，CPU首先執(zhí)行首先執(zhí)行BIOS中的指令來搜中的指令來搜索磁盤上的操作系統(tǒng)文件。早期索磁盤上的操作系統(tǒng)文件。早期ROM不能修改或更新數(shù)不能修改或更新數(shù)據(jù)，而今天隨技術(shù)的發(fā)展，據(jù)，而今天隨技術(shù)的發(fā)展，ROM中數(shù)據(jù)已經(jīng)可以更新。中數(shù)據(jù)已

33、經(jīng)可以更新。 隨機存儲器（隨機存儲器（Random Access Memory，RAM） 是是一種既可一種既可“讀讀”又可又可“寫寫”，斷電后數(shù)據(jù)會丟失的存儲，斷電后數(shù)據(jù)會丟失的存儲器。相對于器。相對于ROM來說，來說，RAM容量較大，是通常所說的容量較大，是通常所說的主存儲器。主存儲器。 高速緩沖存儲器（高速緩沖存儲器（Cache） 是介于是介于CPU和內(nèi)存之間和內(nèi)存之間的一種可高速存取信息的芯片，是的一種可高速存取信息的芯片，是CPU和和RAM之間的橋之間的橋梁，用于解決它們之間的速度沖突問題。梁，用于解決它們之間的速度沖突問題。27 2）外存儲器）外存儲器 外存儲器簡稱外存儲器簡稱外存，

34、又稱輔助存儲器外存，又稱輔助存儲器，主要用來長，主要用來長期存放期存放“暫時不用暫時不用”的程序和數(shù)據(jù)。通常外存不和計算的程序和數(shù)據(jù)。通常外存不和計算機的其他部件直接交換數(shù)據(jù)，只和內(nèi)存機的其他部件直接交換數(shù)據(jù)，只和內(nèi)存RAM交換數(shù)據(jù)。交換數(shù)據(jù)。常用的外存有硬盤、光盤、優(yōu)盤等。常用的外存有硬盤、光盤、優(yōu)盤等。 存儲器容量是指存儲器中存儲數(shù)據(jù)的最大容量，其存儲器容量是指存儲器中存儲數(shù)據(jù)的最大容量，其基本單位是字節(jié)（基本單位是字節(jié)（Byte，B），每個字節(jié)由），每個字節(jié)由8個二進制位個二進制位（bit）組成，即）組成，即1 B=8 bit。為了方便描述，比字節(jié)大的。為了方便描述，比字節(jié)大的容量單位還

35、有：容量單位還有：KB、MB、GB、TB。其換算關(guān)系為：。其換算關(guān)系為：1 KB= 210 B =1024 B，1 MB=220 B = 1024 KB，1GB=230 B =1024 MB，1 TB=240 B =1024 GB。 外存儲器與內(nèi)存儲器相比，具有存儲容量大、性價外存儲器與內(nèi)存儲器相比，具有存儲容量大、性價比高、脫機情況下可永久保存信息等優(yōu)點，但速度較內(nèi)比高、脫機情況下可永久保存信息等優(yōu)點，但速度較內(nèi)存儲器慢得多。存儲器慢得多。28 輸入設(shè)備用來向計算機內(nèi)存輸入數(shù)據(jù)和程序，能將輸入設(shè)備用來向計算機內(nèi)存輸入數(shù)據(jù)和程序，能將輸入的信息轉(zhuǎn)換為計算機可以識別的形式（二進制）存輸入的信息轉(zhuǎn)

36、換為計算機可以識別的形式（二進制）存放到內(nèi)存中。常用的輸入設(shè)備有鍵盤、鼠標、掃描儀、放到內(nèi)存中。常用的輸入設(shè)備有鍵盤、鼠標、掃描儀、光筆等。光筆等。 4輸入設(shè)備輸入設(shè)備5輸出設(shè)備輸出設(shè)備 輸出設(shè)備用來將存放在內(nèi)存中由計算機處理的結(jié)果轉(zhuǎn)輸出設(shè)備用來將存放在內(nèi)存中由計算機處理的結(jié)果轉(zhuǎn)變?yōu)槿藗兯芙邮艿男问?。常用的輸出設(shè)備有顯示器、變?yōu)槿藗兯芙邮艿男问?。常用的輸出設(shè)備有顯示器、打印機、繪圖儀、音響等。打印機、繪圖儀、音響等。 輸入設(shè)備和輸出設(shè)備簡稱輸入設(shè)備和輸出設(shè)備簡稱I/O設(shè)備設(shè)備，又稱為，又稱為外部設(shè)備外部設(shè)備。 291.2.3 計算機的工作原理計算機的工作原理 根據(jù)馮根據(jù)馮諾依曼機諾依曼機“

37、存儲程序存儲程序”的概念，計算機的的概念，計算機的工作過程實際上就是執(zhí)行指令和程序的過程。工作過程實際上就是執(zhí)行指令和程序的過程。 程序程序是指能完成特定功能的一組指令的有序集合。是指能完成特定功能的一組指令的有序集合。計算機按照程序設(shè)定的指令依次執(zhí)行，并完成對應一系計算機按照程序設(shè)定的指令依次執(zhí)行，并完成對應一系列操作，這就是程序執(zhí)行的過程。列操作，這就是程序執(zhí)行的過程。 1指令和程序指令和程序 指令指令是能被計算機識別并執(zhí)行的二進制代碼，完成是能被計算機識別并執(zhí)行的二進制代碼，完成某一特定的操作。某一特定的操作。 一條指令由一條指令由操作碼和操作數(shù)操作碼和操作數(shù)兩個部分組成。兩個部分組成。

38、 一臺計算機的所有指令的集合，稱為該計算機的指一臺計算機的所有指令的集合，稱為該計算機的指令系統(tǒng)。不同的計算機類型，其指令系統(tǒng)的指令條數(shù)也令系統(tǒng)。不同的計算機類型，其指令系統(tǒng)的指令條數(shù)也不同。一般指令系統(tǒng)可分為不同。一般指令系統(tǒng)可分為五種類型：數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)五種類型：數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)處理、程序控制、輸入輸出、狀態(tài)處理、程序控制、輸入輸出、狀態(tài)302計算機的工作原理計算機的工作原理 計算機工作過程的實質(zhì)就是依次執(zhí)行指令的過程，因計算機工作過程的實質(zhì)就是依次執(zhí)行指令的過程，因為控制器對各部件的控制都是通過指令實現(xiàn)的。一般地，為控制器對各部件的控制都是通過指令實現(xiàn)的。一般地，一條指令的執(zhí)行過程如下：一

39、條指令的執(zhí)行過程如下：取指令取指令 根據(jù)當前控制器中程序計數(shù)器的指令起始地址值根據(jù)當前控制器中程序計數(shù)器的指令起始地址值, ,從內(nèi)存中取出指令送到控制器的指令寄存器存儲起來。從內(nèi)存中取出指令送到控制器的指令寄存器存儲起來。分析指令分析指令 將指令寄存器中存放的指令送往指令譯碼器，將指令寄存器中存放的指令送往指令譯碼器，對操作碼進行譯碼，即將指令的操作碼轉(zhuǎn)換成相應的控制對操作碼進行譯碼，即將指令的操作碼轉(zhuǎn)換成相應的控制電位信號，由地址碼確定操作數(shù)地址。電位信號，由地址碼確定操作數(shù)地址。執(zhí)行指令執(zhí)行指令 由操作控制部件發(fā)出完成該操作所需要的一系由操作控制部件發(fā)出完成該操作所需要的一系列控制信息，驅(qū)

40、動相應部件完成該指令所要求的操作。列控制信息，驅(qū)動相應部件完成該指令所要求的操作。程序計數(shù)器自動加程序計數(shù)器自動加1 1 為執(zhí)行下一條指令做好準備，即形為執(zhí)行下一條指令做好準備，即形成下一條指令地址。成下一條指令地址。311.2.4 軟件系統(tǒng)軟件系統(tǒng) 軟件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)是指是指程序程序、程序運行所需要的、程序運行所需要的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)以及開以及開發(fā)、使用和我維護這些程序所需要的發(fā)、使用和我維護這些程序所需要的文檔的集合文檔的集合。 通常將通常將軟件軟件分為分為系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件和和應用軟件應用軟件兩大類。兩大類。1系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件 系統(tǒng)軟件是指管理、控制、監(jiān)視、維護計算機系統(tǒng)正系統(tǒng)軟件是指管理、控制、監(jiān)

41、視、維護計算機系統(tǒng)正常運行的各類程序集合，是用戶與計算機間聯(lián)系的橋梁。常運行的各類程序集合，是用戶與計算機間聯(lián)系的橋梁。一般地，系統(tǒng)軟件通常包括操作系統(tǒng)、程序設(shè)計語言、語一般地，系統(tǒng)軟件通常包括操作系統(tǒng)、程序設(shè)計語言、語言處理程序、各種服務程序和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等。言處理程序、各種服務程序和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等。 1）操作系統(tǒng)）操作系統(tǒng) 操作系統(tǒng)是指管理機器、管理用戶、合理調(diào)度計算操作系統(tǒng)是指管理機器、管理用戶、合理調(diào)度計算機全部軟硬件資源的程序集合。機全部軟硬件資源的程序集合。其主要的功能是進行其主要的功能是進行CPU管理、存儲管理（內(nèi)存管理）、文件管理、設(shè)備管管理、存儲管理（內(nèi)存管理）、文件管理

42、、設(shè)備管理和作業(yè)管理（即用戶程序調(diào)度管理）等。理和作業(yè)管理（即用戶程序調(diào)度管理）等。322）程序設(shè)計語言）程序設(shè)計語言 機器語言機器語言 機器語言是指用計算機能識別的機器語言是指用計算機能識別的0、1指令代碼表達指令代碼表達的程序設(shè)計語言，即是由一系列機器指令所構(gòu)成的。的程序設(shè)計語言，即是由一系列機器指令所構(gòu)成的。 機器語言是計算機唯一能直接識別和執(zhí)行的計算機機器語言是計算機唯一能直接識別和執(zhí)行的計算機語言。語言。 匯編語言匯編語言 匯編語言是指用一些能反映指令功能的助記符來表達匯編語言是指用一些能反映指令功能的助記符來表達機器指令的符號式語言。機器指令的符號式語言。 高級語言高級語言 高級語

43、言是用類似于人們熟悉的自然語言和數(shù)學語高級語言是用類似于人們熟悉的自然語言和數(shù)學語言形式來描述解決實際問題的計算機語言，是獨立于機言形式來描述解決實際問題的計算機語言，是獨立于機器的一種程序設(shè)計語言。器的一種程序設(shè)計語言。33 第四代程序設(shè)計語言第四代程序設(shè)計語言 第四代程序設(shè)計語言簡稱第四代程序設(shè)計語言簡稱4GL，是面向問題的、非，是面向問題的、非過程化的程序設(shè)計語言。使用這種語言設(shè)計程序時，用過程化的程序設(shè)計語言。使用這種語言設(shè)計程序時，用戶不必給出解題過程的描述，僅需要向計算機提出所要戶不必給出解題過程的描述，僅需要向計算機提出所要解決的問題就可以了，至于如何完成、采用什么算法和解決的問

44、題就可以了，至于如何完成、采用什么算法和代碼等則是計算機軟件的問題。代碼等則是計算機軟件的問題。 為了更好地用計算機來描述、表達和處理現(xiàn)實世界為了更好地用計算機來描述、表達和處理現(xiàn)實世界的對象，提出了的對象，提出了面向?qū)ο螅ǚ沁^程化）面向?qū)ο螅ǚ沁^程化）的高級程序設(shè)計的高級程序設(shè)計語言，一般將其歸為第四代程序設(shè)計語言。比較常見的語言，一般將其歸為第四代程序設(shè)計語言。比較常見的有：有：C+、Visual BASIC、Visual C+、JAVA（一種新（一種新型的跨平臺的面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計語言，適用于網(wǎng)絡應用型的跨平臺的面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計語言，適用于網(wǎng)絡應用開發(fā)）等。開發(fā)）等。 目前，常見的高級語言

45、有：目前，常見的高級語言有：BASIC、FORTRAN、PASCAL、C語言等，這些均是語言等，這些均是面向過程面向過程的高級程序設(shè)計的高級程序設(shè)計語言。語言。343）語言處理程序）語言處理程序 源程序源程序 用匯編語言或高級語言編制的程序叫源程序。用匯編語言或高級語言編制的程序叫源程序。 目標程序目標程序 目標程序是指源程序經(jīng)過翻譯加工后得到的機器語言目標程序是指源程序經(jīng)過翻譯加工后得到的機器語言程序，可由計算機直接執(zhí)行。目標程序也被稱為目標代程序，可由計算機直接執(zhí)行。目標程序也被稱為目標代碼、目的程序或結(jié)果程序。碼、目的程序或結(jié)果程序。 語言處理程序是指將源程序翻譯成機器能識別的目語言處理

46、程序是指將源程序翻譯成機器能識別的目標程序的系統(tǒng)程序。標程序的系統(tǒng)程序?！胺g程序翻譯程序”通常有匯編、編譯和通常有匯編、編譯和解釋三種類型。一般的翻譯過程如圖所示。解釋三種類型。一般的翻譯過程如圖所示。匯編語言匯編語言高級語言高級語言源程序源程序目標代碼目標代碼匯編匯編編譯（解釋）編譯（解釋）35 4）服務程序）服務程序 服務程序是專門為系統(tǒng)維護及使用進行服務的一些服務程序是專門為系統(tǒng)維護及使用進行服務的一些專用程序。專用程序。 常用的服務程序有：系統(tǒng)設(shè)置程序、診斷程序、糾常用的服務程序有：系統(tǒng)設(shè)置程序、診斷程序、糾錯程序、編輯程序、文件壓縮程序、防病毒程序等。錯程序、編輯程序、文件壓縮程序

47、、防病毒程序等。 5）數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（）數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（DBS） 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)由數(shù)據(jù)庫（數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)由數(shù)據(jù)庫（DB）、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)）、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）、數(shù)據(jù)庫應用軟件、數(shù)據(jù)庫管理員和硬件等）、數(shù)據(jù)庫應用軟件、數(shù)據(jù)庫管理員和硬件等組成。組成。 目前，常用的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)有目前，常用的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)有Access、VFoxPro、SQL Server、Oracle、Sybase等。等。 利用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的功能，設(shè)計、開發(fā)符合自己利用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的功能，設(shè)計、開發(fā)符合自己需求的數(shù)據(jù)庫應用軟件，是目前計算機應用最為廣泛并需求的數(shù)據(jù)庫應用軟件，是目前計算機應用最為廣泛并且發(fā)展最快的領(lǐng)域之一。且發(fā)展最

48、快的領(lǐng)域之一。362應用軟件應用軟件 應用軟件是指用戶在各自的業(yè)務領(lǐng)域中開發(fā)和使用應用軟件是指用戶在各自的業(yè)務領(lǐng)域中開發(fā)和使用的解決各種實際問題的程序集合。的解決各種實際問題的程序集合。 目前，應用軟件可分為目前，應用軟件可分為專用應用軟件專用應用軟件和和通用應用軟通用應用軟件件兩種。隨著計算機應用領(lǐng)域的擴大，應用程序越來越兩種。隨著計算機應用領(lǐng)域的擴大，應用程序越來越多。通用軟件和專用軟件之間一般沒有較嚴格的界限。多。通用軟件和專用軟件之間一般沒有較嚴格的界限。 目前，廣為流行的有以下幾類軟件：目前，廣為流行的有以下幾類軟件：辦公自動化軟件辦公自動化軟件 動畫制作軟件動畫制作軟件圖形圖像處理

49、軟件圖形圖像處理軟件網(wǎng)頁制作軟件網(wǎng)頁制作軟件多媒體制作軟件多媒體制作軟件Internet服務軟件服務軟件 此外，還有為財務管理、工資管理、人事管理、學此外，還有為財務管理、工資管理、人事管理、學籍檔案管理、輔助教學、娛樂活動等開發(fā)的各種軟件。籍檔案管理、輔助教學、娛樂活動等開發(fā)的各種軟件。371.2.5 微型計算機的硬件系統(tǒng)微型計算機的硬件系統(tǒng)1主板主板2中央處理器中央處理器CPU 運算器和控制器合在一起稱為中央處理器，簡稱運算器和控制器合在一起稱為中央處理器，簡稱CPU。在微機中，運算器和控制器不是兩個獨立的部件，。在微機中，運算器和控制器不是兩個獨立的部件，而是被集成在一塊芯片上，構(gòu)成微處

50、理器。而是被集成在一塊芯片上，構(gòu)成微處理器。 CPU是計算機運行的核心，是計算機的中樞神經(jīng)，是計算機運行的核心，是計算機的中樞神經(jīng)，無論是內(nèi)部操作還是外部操作，都離不開無論是內(nèi)部操作還是外部操作，都離不開CPU的運算、的運算、判斷和處理。因為系統(tǒng)的所有計算、比較和判斷都是在判斷和處理。因為系統(tǒng)的所有計算、比較和判斷都是在CPU內(nèi)完成的。內(nèi)完成的。 CPU有通用有通用CPU和嵌入式和嵌入式CPU兩種類型。通用和嵌兩種類型。通用和嵌入式的區(qū)別，主要在于應用模式的不同。入式的區(qū)別，主要在于應用模式的不同。383存儲器存儲器 1）內(nèi)存儲器）內(nèi)存儲器 內(nèi)存儲器是數(shù)據(jù)和代碼的臨時存放設(shè)備，存放輸入內(nèi)存儲器

51、是數(shù)據(jù)和代碼的臨時存放設(shè)備，存放輸入/輸出數(shù)據(jù)以及輸出數(shù)據(jù)以及CPU進行計算、處理的數(shù)據(jù)，一般為半導進行計算、處理的數(shù)據(jù)，一般為半導體存儲器。內(nèi)存儲器又可分為體存儲器。內(nèi)存儲器又可分為RAM（隨機存儲器）（隨機存儲器）、ROM（只讀存儲器）（只讀存儲器）和和高速緩沖存儲器（高速緩沖存儲器（Cache）。 2）外存儲器）外存儲器 為了能存儲器更多的數(shù)據(jù)，就需要配置磁盤、磁帶、為了能存儲器更多的數(shù)據(jù)，就需要配置磁盤、磁帶、光盤、優(yōu)盤等外部存儲器。外存中的數(shù)據(jù)一般不能直接送光盤、優(yōu)盤等外部存儲器。外存中的數(shù)據(jù)一般不能直接送到運算器，只能成批地將數(shù)據(jù)先送到內(nèi)存，在進行處理。到運算器，只能成批地將數(shù)據(jù)先

52、送到內(nèi)存，在進行處理。硬盤硬盤軟盤存儲器軟盤存儲器光盤光盤優(yōu)盤優(yōu)盤39 輸入設(shè)備將數(shù)據(jù)、輸入設(shè)備將數(shù)據(jù)、程序等轉(zhuǎn)換成計算機能程序等轉(zhuǎn)換成計算機能接受的二進制碼，并將接受的二進制碼，并將它們送入內(nèi)存。它們送入內(nèi)存。4輸入設(shè)備輸入設(shè)備鍵盤鍵盤鼠標鼠標掃描儀掃描儀光筆光筆數(shù)字化儀數(shù)字化儀游戲操作桿游戲操作桿5輸出設(shè)備輸出設(shè)備 輸出設(shè)備將計算機處理的輸出設(shè)備將計算機處理的結(jié)果轉(zhuǎn)換成人們能夠識別的數(shù)結(jié)果轉(zhuǎn)換成人們能夠識別的數(shù)字、字符、圖像、聲音等形式字、字符、圖像、聲音等形式顯示、打印或播放出來。顯示、打印或播放出來。顯示器顯示器 CRT、LCD打印機打印機 針式、噴墨、激光針式、噴墨、激光繪圖儀繪圖儀

53、 406IO總線與接口總線與接口 1）I/O總線總線 I/O總線是計算機中的傳輸數(shù)據(jù)信號的通道?？偩€的總線是計算機中的傳輸數(shù)據(jù)信號的通道?？偩€的傳輸方式是傳輸方式是并行并行的，所以也稱的，所以也稱并行總線并行總線。在。在IO總線上總線上通常傳輸數(shù)據(jù)、地址和控制三種信號，分別稱為通常傳輸數(shù)據(jù)、地址和控制三種信號，分別稱為數(shù)據(jù)總數(shù)據(jù)總線（線（DB）、地址總線（）、地址總線（AB）、控制總線（）、控制總線（CB）。 2）計算機與外部設(shè)備的接口）計算機與外部設(shè)備的接口 外部總線通常以接口形式表現(xiàn)，是外部設(shè)備與計算機外部總線通常以接口形式表現(xiàn)，是外部設(shè)備與計算機連接的端口。連接的端口。 串行接口串行接口

54、 并行接口并行接口 并行接口和串行接口都必須在軟件控制下才能按需要并行接口和串行接口都必須在軟件控制下才能按需要輸入或輸出數(shù)據(jù)。輸入或輸出數(shù)據(jù)。 USB（Universal Serial Bus，通用串行總線）接口，通用串行總線）接口 USB接口支持熱插拔、即插即用功能，傳輸速率較接口支持熱插拔、即插即用功能，傳輸速率較高，是目前外部設(shè)備與主機相連的主流接口方式。高，是目前外部設(shè)備與主機相連的主流接口方式。411.2.6 計算機系統(tǒng)的性能指標計算機系統(tǒng)的性能指標 要全面衡量一臺計算機系統(tǒng)的性能需要考慮系統(tǒng)結(jié)要全面衡量一臺計算機系統(tǒng)的性能需要考慮系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)、硬件的配置、軟件的配置等諸方面

55、因素，構(gòu)、指令系統(tǒng)、硬件的配置、軟件的配置等諸方面因素，以下技術(shù)指標是主要考慮對象。以下技術(shù)指標是主要考慮對象。1字長字長2運算速度運算速度3內(nèi)存容量內(nèi)存容量4指令和指令系統(tǒng)指令和指令系統(tǒng)5外部設(shè)備配置外部設(shè)備配置 6軟件配置軟件配置7可靠性與性價比可靠性與性價比421.3 1.3 計算機信息處理計算機信息處理1.3.1 數(shù)制數(shù)制1數(shù)制及常用數(shù)制間的對應關(guān)系數(shù)制及常用數(shù)制間的對應關(guān)系 所謂所謂數(shù)制數(shù)制（也稱進位計數(shù)制）是指用一組固定的數(shù)（也稱進位計數(shù)制）是指用一組固定的數(shù)字符號、按照一定的運算規(guī)則、由低位到高位進位來表字符號、按照一定的運算規(guī)則、由低位到高位進位來表示數(shù)的一種計數(shù)方法。示數(shù)的一

56、種計數(shù)方法。 在一種數(shù)制中，只能使用一組固定的數(shù)字符號來表在一種數(shù)制中，只能使用一組固定的數(shù)字符號來表示數(shù)目的大小。通常，把某數(shù)制所使用的數(shù)字符號個數(shù)示數(shù)目的大小。通常，把某數(shù)制所使用的數(shù)字符號個數(shù)稱為該數(shù)制的稱為該數(shù)制的“基數(shù)基數(shù)”，基數(shù)的方冪稱為，基數(shù)的方冪稱為“位權(quán)位權(quán)”（簡（簡稱稱“權(quán)權(quán)”，對應數(shù)位相對大?。θ魏?，對應數(shù)位相對大?。?。對任何N進制，都有進制，都有一套統(tǒng)一的運算規(guī)則（即采用一套統(tǒng)一的運算規(guī)則（即采用“逢逢N進一進一”的原則）。的原則）。 43 在計算機系統(tǒng)中，除人們?nèi)粘Ｊ褂玫氖M制外，還在計算機系統(tǒng)中，除人們?nèi)粘Ｊ褂玫氖M制外，還有二進制、八進制、十六進制。常用進制數(shù)

57、的表示如表有二進制、八進制、十六進制。常用進制數(shù)的表示如表所示。所示。 數(shù)制名稱數(shù)制名稱運算規(guī)則運算規(guī)則數(shù)字符號數(shù)字符號基數(shù)基數(shù)第第n位權(quán)值位權(quán)值備備 注注十進制十進制逢十進一逢十進一0,1,2,3,4,5,6,7,8,910整數(shù)整數(shù):10n-1，小數(shù)小數(shù):10-n二進制二進制逢二進一逢二進一0,12整數(shù)整數(shù):2n-1，小數(shù)小數(shù):2-n八進制八進制逢八進一逢八進一0,1,2,3,4,5,6,78整數(shù)整數(shù):8n-1，小數(shù)小數(shù):8-n十六進制十六進制逢十六逢十六進一進一0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F16整數(shù)整數(shù):16n-1，小數(shù)小數(shù):16-nA-F分別分別代表十進代

58、表十進制數(shù)的制數(shù)的10-15442不同進制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換不同進制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換1）二、八、十六進制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進制數(shù)）二、八、十六進制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進制數(shù) 將二、八、十六進制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進制數(shù)的一般方法將二、八、十六進制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進制數(shù)的一般方法是使用以下公式完成：是使用以下公式完成： (N)JNn-1Nn-2N1N0N-1N-m Nn-1Jn-1Nn-2Jn-2N1J1N0J0 N-1J-1N-mJ-m 其中，其中，J為基數(shù)，依次取為基數(shù)，依次取2、8、16；Ni為各數(shù)位，為各數(shù)位，J i為對應數(shù)位的位權(quán)。為對應數(shù)位的位權(quán)。 為區(qū)分不同數(shù)制表示的數(shù)，在書寫時采用字母為區(qū)分不同數(shù)制表示的數(shù)，在書寫時采用字

59、母B（Binary）表示二進制、字母）表示二進制、字母O（Octal）或或Q表示八進表示八進制、制、D（Decimal）表示十進制、字母）表示十進制、字母H（Hexadecimal）表示十六進制。表示十六進制。45 2）二進制與八、十六進制的轉(zhuǎn)換）二進制與八、十六進制的轉(zhuǎn)換 二進制二進制八（十六）進制：整數(shù)部分八（十六）進制：整數(shù)部分從個位開始向從個位開始向左每三位（四位）一組，不足三（四）位則前補左每三位（四位）一組，不足三（四）位則前補0；而；而小小數(shù)部分數(shù)部分從小數(shù)點后第一位開始向右每三位（四位）一組，從小數(shù)點后第一位開始向右每三位（四位）一組，不足三位（四位）則后補不足三位（四位）則后

60、補0（注意，整數(shù)在最左面補（注意，整數(shù)在最左面補0，小數(shù)在最右面補小數(shù)在最右面補0）；然后，每組均用對應的八（十六）；然后，每組均用對應的八（十六）進制位表示，按原來順序連接即得到與之等價的八（十進制位表示，按原來順序連接即得到與之等價的八（十六）進制數(shù)。六）進制數(shù)。 八（十六）進制八（十六）進制成二進制：成二進制：該數(shù)的每位均用相應該數(shù)的每位均用相應的三位（四位）二進制表示連接起來即可。注意：每位的三位（四位）二進制表示連接起來即可。注意：每位均應表示成三位（四位）二進制代碼，只有轉(zhuǎn)換完畢后，均應表示成三位（四位）二進制代碼，只有轉(zhuǎn)換完畢后，整數(shù)部分最高位為整數(shù)部分最高位為0與小數(shù)部分最低位