計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)課件

1、計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)第1章教學(xué)目標(biāo)： 了解計(jì)算機(jī)的發(fā)展過程、特點(diǎn)、分類以及應(yīng)用領(lǐng)域 理解計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)的組成 掌握數(shù)制及相互轉(zhuǎn)換；數(shù)據(jù)編碼 了解微機(jī)的基本結(jié)構(gòu)及組成部分的基本功能、性能指標(biāo)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)第1章教學(xué)目標(biāo)：1.1 計(jì)算機(jī)概述 世界上第一臺(tái)計(jì)算機(jī)產(chǎn)生于1946年2月5日，英文名字為ENIAC，漢語(yǔ)名字為埃尼阿克，在美國(guó)賓西法尼亞大學(xué)的實(shí)驗(yàn)室里誕生的 。 “埃尼阿克”計(jì)算機(jī)呈長(zhǎng)方體狀，長(zhǎng)49米，寬18米，高 23米，重約4噸。它的主體結(jié)構(gòu)是兩排機(jī)架，上面安裝了2500個(gè)大小形狀如同電燈泡的電子管。它利用打孔紙帶輸入信息，由自動(dòng)打字機(jī)輸出運(yùn)算結(jié)果，每秒可處理5000個(gè)字符。它的耗電量

2、為4500瓦。 1.1 計(jì)算機(jī)概述1.1.1 計(jì)算機(jī)發(fā)展史第一代：電子管計(jì)算機(jī)（19461957） 采用電子管為基本元件，體積巨大，運(yùn)算速度較低：每秒5千次至1萬(wàn)次，耗電量大，存儲(chǔ)容量小，設(shè)計(jì)使用機(jī)器語(yǔ)言或匯編語(yǔ)言；主要用于科學(xué)和工程計(jì)算。采用晶體管為基本元件，體積縮小、功耗降低，提高了運(yùn)算速度（每秒運(yùn)算可達(dá)幾十萬(wàn)次）和可靠性；用磁芯作主存儲(chǔ)器，外存儲(chǔ)器采用磁盤、磁帶等；程序設(shè)計(jì)采用高級(jí)語(yǔ)言，如FORTRAN、COBOL、ALGOL等；在軟件方面還出現(xiàn)了操作系統(tǒng)。應(yīng)用范圍擴(kuò)大到數(shù)據(jù)和事物處理及工業(yè)控制等更廣泛的領(lǐng)域。第二代：晶體管計(jì)算機(jī)（19581964） 1.1 計(jì)算機(jī)概述1.1.1 計(jì)算機(jī)

3、發(fā)展史第一代：電子管計(jì)算機(jī)（19461第三代：中小規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)（19651970） 采用集成電路為基本元件，體積減小，功耗、價(jià)格等進(jìn)一步降低，而運(yùn)算速度及可靠性則有了更大的提高；用半導(dǎo)體存儲(chǔ)代替了磁芯存儲(chǔ)器；運(yùn)算速度每秒可達(dá)幾十萬(wàn)次到幾百萬(wàn)次；操作系統(tǒng)日臻完善，應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)展到文字處理、企業(yè)管理和自動(dòng)控制等。 采用大規(guī)模集成電路為主要功能元件；并用集成度更高的半導(dǎo)體芯片作為主存儲(chǔ)器；運(yùn)算速度可達(dá)每秒幾千萬(wàn)次至千百億次。廣泛應(yīng)用于社會(huì)生活的各個(gè)領(lǐng)域，進(jìn)入辦公室和家庭；在辦公自動(dòng)化、電子編輯排版、數(shù)據(jù)庫(kù)管理、圖像識(shí)別、語(yǔ)音識(shí)別、專家系統(tǒng)等領(lǐng)域大顯身手。第四代：大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)（1

4、971至今） 1.1 計(jì)算機(jī)概述1.1.1 計(jì)算機(jī)發(fā)展史第三代：中小規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)（19651970） 采用集1.1.2 計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)及分類運(yùn)算速度是指計(jì)算機(jī)每秒能執(zhí)行多少條指令。常用單位是MIPS。例如，主頻為2GHz的Pentium 4微機(jī)的運(yùn)算速度為每秒40億次，即4000MIPS。例如，Pentium 4微機(jī)內(nèi)部數(shù)據(jù)位數(shù)為32位（二進(jìn)制），可精確到15位有效數(shù)字（十進(jìn)制）。圓周率的計(jì)算，有人曾利用計(jì)算機(jī)算到小數(shù)點(diǎn)后200萬(wàn)位。 計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器（內(nèi)存儲(chǔ)器和外存儲(chǔ)器）類似于人的大腦，能夠記憶大量的信息。它能把數(shù)據(jù)、程序存入，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和計(jì)算，并把結(jié)果保存起來。（1）運(yùn)算速度快 （2）

5、計(jì)算精度高（3）記憶能力強(qiáng)在程序執(zhí)行過程中，計(jì)算機(jī)能夠進(jìn)行各種基本的邏輯判斷，并根據(jù)判斷結(jié)果來決定下一步執(zhí)行哪條指令。（4）邏輯判斷能力強(qiáng)1. 計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)1.1.2 計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)及分類運(yùn)算速度是指計(jì)算機(jī)每秒能執(zhí)行按工作原理劃分按功能劃分按規(guī)模劃分模擬式電子計(jì)算機(jī)數(shù)字式電子計(jì)算機(jī)模擬數(shù)字混合計(jì)算機(jī)專用計(jì)算機(jī)通用計(jì)算機(jī)巨型機(jī)大型機(jī)小型機(jī)工作站微型機(jī)1.1.2 計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)及分類2. 計(jì)算機(jī)的分類按工作原理劃分模擬式電子計(jì)算機(jī)數(shù)字式電子計(jì)算機(jī)模擬數(shù)字混（1）科學(xué)計(jì)算（2）信息處理（3）計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與計(jì)算機(jī)輔助制造（CAD/CAM）（4）計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)與計(jì)算機(jī)管理教學(xué)（CAI/CMI）（5）自動(dòng)控

6、制（6）多媒體應(yīng)用1.1.3 計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域及發(fā)展趨勢(shì)1. 計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域（1）科學(xué)計(jì)算1.1.3 計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域及發(fā)展趨勢(shì)1. 智能化多媒體化網(wǎng)絡(luò)化微型化巨型化計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)1.1.3 計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域及發(fā)展趨勢(shì)2. 計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)智能化多媒體化網(wǎng)絡(luò)化微型化巨型化計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)1.1.3 1.2.1 進(jìn)位計(jì)數(shù)制1.2 計(jì)算機(jī)常用數(shù)制及編碼1逢N進(jìn)12不同位置上的數(shù)字對(duì)應(yīng)著不同的權(quán)值二進(jìn)制(B)八進(jìn)制（Q）十六進(jìn)制(H)1.2.1 進(jìn)位計(jì)數(shù)制1.2 計(jì)算機(jī)常用數(shù)制及編碼1逢N1.2.2 不同數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換1.2 計(jì)算機(jī)常用數(shù)制及編碼(1)十進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制整數(shù)(2)十進(jìn)制小數(shù)轉(zhuǎn)

7、換為二進(jìn)制小數(shù)1.2.2 不同數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換1.2 計(jì)算機(jī)常用數(shù)制及編碼1.2.2 不同數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換1.2 計(jì)算機(jī)常用數(shù)制及編碼（3）任意十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)1.2.2 不同數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換1.2 計(jì)算機(jī)常用數(shù)制及編碼1.2.2 不同數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換1.2 計(jì)算機(jī)常用數(shù)制及編碼（4）二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)1.2.2 不同數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換1.2 計(jì)算機(jī)常用數(shù)制及編碼1.2.2 不同數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換1.2 計(jì)算機(jī)常用數(shù)制及編碼（5）二進(jìn)制數(shù)八進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換1.2.2 不同數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換1.2 計(jì)算機(jī)常用數(shù)制及編碼1.2.2 不同數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換1.2 計(jì)算機(jī)常用數(shù)制及編碼（5）二進(jìn)制數(shù)十六進(jìn)制數(shù)之間的

8、轉(zhuǎn)換1.2.2 不同數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換1.2 計(jì)算機(jī)常用數(shù)制及編碼1.2.3 數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)單位及數(shù)據(jù)編碼1.2 計(jì)算機(jī)常用數(shù)制及編碼1Byte=8bit1KB=1024B1MB=1024KB1GB=1024MB1TB=1024GBASCII編碼:一個(gè)字節(jié)表示1個(gè)ASCII碼漢字編碼:每?jī)蓚€(gè)字節(jié)表示一個(gè)漢字的國(guó)標(biāo)碼1.2.3 數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)單位及數(shù)據(jù)編碼1.2 計(jì)算機(jī)常用數(shù)制1.3.1 計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)1.3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)包括運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備。1.3.1 計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)1.3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成計(jì)算機(jī) 運(yùn)算器運(yùn)算器又稱算術(shù)邏輯單元（Arithmetic Logic

9、Unit，簡(jiǎn)稱ALU）。它是計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理的部件。 控制器控制器負(fù)責(zé)向其他各部件發(fā)出控制信號(hào)，保證各部件協(xié)調(diào)一致地工作，一步一步地完成各種操作。1.3.1 計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng) 運(yùn)算器運(yùn)算器又稱算術(shù)邏輯單元（Arithmetic Lo 存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器的主要功能是存放程序和數(shù)據(jù)，是計(jì)算機(jī)記憶或暫存數(shù)據(jù)的部件。按存儲(chǔ)器的作用可將其分為主存儲(chǔ)器（內(nèi)存）和輔助存儲(chǔ)器（外存）。 1.3.1 計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng) 輸出設(shè)備輸出設(shè)備是輸出計(jì)算機(jī)處理結(jié)果的設(shè)備。常見的輸出設(shè)備有顯示器和打印機(jī)。 輸入設(shè)備輸入設(shè)備用于接受用戶輸入的原始程序和數(shù)據(jù)，。常見的輸入設(shè)備有鍵盤、鼠標(biāo)和掃描儀。 存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器的主要功能是存放程

10、序和數(shù)據(jù)，是計(jì)算機(jī)記憶或暫根據(jù)軟件的用途可將其分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。計(jì)算機(jī)硬件操作系統(tǒng)實(shí)用系統(tǒng)軟件各種應(yīng)用軟件用戶1.3.2 計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)根據(jù)軟件的用途可將其分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。計(jì)算機(jī)硬件操作系操作系統(tǒng) 操作系統(tǒng)（Operating System）是最基本最重要的系統(tǒng)軟件，用來管理和控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中硬件和軟件資源的大型程序，是其他軟件運(yùn)行的基礎(chǔ)。目前比較流行的操作系統(tǒng)有Windows、Unix、Linux等。 1. 系統(tǒng)軟件1.3.2 計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)操作系統(tǒng)1. 系統(tǒng)軟件1.3.2 計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)語(yǔ)言處理程序按照其對(duì)硬件的依賴程度通常把程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言分為3類：機(jī)器語(yǔ)言匯編語(yǔ)言高級(jí)語(yǔ)言 1

11、. 系統(tǒng)軟件1.3.2 計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)1. 系統(tǒng)軟件1.3.2 計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)機(jī)器語(yǔ)言 機(jī)器語(yǔ)言（Machine Language）是一種用二進(jìn)制代碼“1”和“0”組成的一組代碼指令，是唯一可以被計(jì)算機(jī)硬件識(shí)別和執(zhí)行的面向機(jī)器的語(yǔ)言。 1. 系統(tǒng)軟件1.3.2 計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)1. 系統(tǒng)軟件1.3.2 計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)匯編語(yǔ)言 匯編語(yǔ)言（Assemble Language）是使用一些能反映指令功能的助記符來代替機(jī)器指令的符號(hào)語(yǔ)言。匯編語(yǔ)言的指令與機(jī)器語(yǔ)言的指令基本上是一一對(duì)應(yīng)的。1. 系統(tǒng)軟件1.3.2 計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)匯編語(yǔ)言1. 系統(tǒng)軟件1.3.2 計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)高級(jí)語(yǔ)言 高級(jí)語(yǔ)言（High L

12、evel Language）是一種獨(dú)立于機(jī)器的算法語(yǔ)言。1. 系統(tǒng)軟件1.3.2 計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)高級(jí)語(yǔ)言1. 系統(tǒng)軟件1.3.2 計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng) 數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)主要面向解決數(shù)據(jù)處理的非數(shù)值計(jì)算問題，對(duì)計(jì)算機(jī)中存放的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行組織、管理、查詢。1. 系統(tǒng)軟件1.3.2 計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)1. 系統(tǒng)軟件1.3.2 計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)2. 應(yīng)用軟件1.3.2 計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)多媒體開發(fā)程序設(shè)計(jì)三維制作網(wǎng)站開發(fā)視頻編輯平面設(shè)計(jì)辦公應(yīng)用應(yīng)用軟件2. 應(yīng)用軟件1.3.2 計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)多媒體程序三維制作1.3.3 計(jì)算機(jī)的工作原理編寫程序發(fā)送輸入請(qǐng)求輸出結(jié)果將數(shù)據(jù)送入存儲(chǔ)器輸入設(shè)備控制器許可輸出設(shè)備

13、1.3.3 計(jì)算機(jī)的工作原理編寫程序發(fā)送輸入請(qǐng)求輸出結(jié)果將指令是對(duì)計(jì)算機(jī)進(jìn)行程序控制的最小單元，是一種采用二進(jìn)制表示的命令語(yǔ)言。一條指令通常由兩個(gè)部分組成，即操作碼和操作數(shù)。操作碼 操作數(shù)1.3.3 計(jì)算機(jī)的工作原理指令說明數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)所存儲(chǔ)的地址規(guī)定指令進(jìn)行什么操作指令是對(duì)計(jì)算機(jī)進(jìn)行程序控制的最小單元，是一種采用二進(jìn)制表示的指令的執(zhí)行過程可以分為四步。取指令分析指令執(zhí)行指令形成下一條指令地址1.3.3 計(jì)算機(jī)的工作原理指令的執(zhí)行過程可以分為四步。取指令分析指令執(zhí)行指令形成下一條1.3.4 衡量計(jì)算機(jī)性能的主要指標(biāo)1. 運(yùn)算速度衡量一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)的主要性能指標(biāo)包括：2. 存儲(chǔ)器的指標(biāo)3. I/O

14、的速度計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度是指計(jì)算機(jī)每秒鐘執(zhí)行的指令數(shù)。其單位為每秒百萬(wàn)條指令（ MIPS）或者每秒百萬(wàn)條浮點(diǎn)指令（MFPOPS）。1.3.4 衡量計(jì)算機(jī)性能的主要指標(biāo)1. 運(yùn)算速度衡量一臺(tái)1.3.4 衡量計(jì)算機(jī)性能的主要指標(biāo)衡量一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)的主要性能指標(biāo)包括：3. I/O的速度存取速度存儲(chǔ)容量2. 存儲(chǔ)器的指標(biāo)1. 運(yùn)算速度1.3.4 衡量計(jì)算機(jī)性能的主要指標(biāo)衡量一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)的主1.3.4 衡量計(jì)算機(jī)性能的主要指標(biāo)衡量一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)的主要性能指標(biāo)包括：I/O速度是指CPU與外部設(shè)備數(shù)據(jù)交換的速度。1. 運(yùn)算速度3. I/O的速度2. 存儲(chǔ)器的指標(biāo)1.3.4 衡量計(jì)算機(jī)性能的主要指標(biāo)衡量一臺(tái)微

15、型計(jì)算機(jī)的主要1.3.5 微型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)1主板主板也叫母板。主板是計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的核心，計(jì)算機(jī)內(nèi)部的各種配件不是直接安裝在主板上就是通過電纜線連接在主板上。主板是一塊控制和驅(qū)動(dòng)計(jì)算機(jī)的印刷電路板，在計(jì)算機(jī)中起著橋梁的作用，上面有許多設(shè)備的插座和接口。2中央處理器中央處理器（Central Processing Unit，CPU）由運(yùn)算器和控制器組成，是計(jì)算機(jī)的運(yùn)算中心，主要負(fù)責(zé)計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)運(yùn)算和發(fā)出計(jì)算機(jī)的控制指令。1.3.5 微型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)1主板1.3.5 微型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)圖1-1 主板 圖1-2 CPU （a）CPU正面 （b）CPU反面1.3.5 微型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)圖1-1 主板 圖1-2 1.3.5 微型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)3存儲(chǔ)器(1）內(nèi)存儲(chǔ)器RAM也稱為隨機(jī)存儲(chǔ)器，是計(jì)算機(jī)運(yùn)行程序時(shí)用于快速存放程序和數(shù)據(jù)的載體。內(nèi)存由半導(dǎo)體大規(guī)模集成電路芯片組組成。內(nèi)存的容量和速度很大程度影響著計(jì)算機(jī)的運(yùn)算能力和運(yùn)行效率，現(xiàn)在常用的內(nèi)存為DDR內(nèi)存。內(nèi)存是計(jì)算機(jī)運(yùn)行必不可少的部件之一。 斷電后存儲(chǔ)數(shù)據(jù)將丟失（2）ROM只讀存儲(chǔ)器，斷電存儲(chǔ)數(shù)據(jù)不丟失(3)外存儲(chǔ)器:硬盤、可移動(dòng)硬盤、U盤、光盤等等1.3.5 微型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)3存儲(chǔ)器1.3.5 微型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)圖1-3 內(nèi)存 圖1-4硬盤 1.3.5 微