計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)課件

計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)第一章計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)目錄計(jì)算機(jī)發(fā)展簡(jiǎn)史計(jì)算機(jī)的組成及工作原理信息的表示與存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)的類型與分工計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)6/6/20232計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)-第一章計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)發(fā)展簡(jiǎn)史二進(jìn)制和存儲(chǔ)程序控制計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生第一臺(tái)電子數(shù)字計(jì)算機(jī)—ENIAC馮·諾依曼結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)發(fā)展的幾個(gè)階段電子管時(shí)代晶體管時(shí)代中小規(guī)模集成電路時(shí)代大規(guī)模及超大規(guī)模集成電路時(shí)代6/6/20233計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)-第一章計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)—ENIAC電子數(shù)字積分與計(jì)算機(jī)，ENIAC(1943～1946)ElectronicNumericalIntegratorAndCalculator6/6/20234計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)-第一章計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)—ENIAC5000次加法/秒體重28噸占地170m218800只電子管1500個(gè)繼電器功率150KWENIAC(1943～1946)6/6/20235計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)-第一章計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)馮·諾依曼結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)程序控制原理五個(gè)基本部件運(yùn)算器控制器存儲(chǔ)器輸入設(shè)備輸出設(shè)備馮·諾依曼JohnvonNeumann6/6/20236計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)-第一章計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)第一臺(tái)存儲(chǔ)程序控制計(jì)算機(jī)電子延遲存儲(chǔ)自動(dòng)計(jì)算機(jī)，EDSAC(1949)ElectronicDelayStorageAutomaticComputer6/6/20237計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)-第一章計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)發(fā)展的幾個(gè)階段第一代第二代1946~19551956~1963電子管晶體管幾千條指令/秒幾兆條指令/秒第三代第四代1964~19711972~Now中小規(guī)模集成電路大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路幾千萬(wàn)指令/秒幾億條指令/秒6/6/20238計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)-第一章計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)的組成與工作原理指令、指令系統(tǒng)和程序存儲(chǔ)程序控制原理計(jì)算機(jī)的基本組成CPU的工作原理6/6/20239計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)-第一章計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)指令和指令系統(tǒng)指令計(jì)算機(jī)所能識(shí)別并執(zhí)行的一條操作命令每條指令都規(guī)定了計(jì)算機(jī)所要執(zhí)行的一種基本操作指令是對(duì)計(jì)算機(jī)進(jìn)行程序控制的最小單位指令系統(tǒng)一臺(tái)計(jì)算機(jī)所有指令的集合不同種類的計(jì)算機(jī)，其指令系統(tǒng)也不盡相同6/6/202310計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)-第一章計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)程序(Program)程序完成某項(xiàng)既定任務(wù)而編寫的一組指令序列計(jì)算機(jī)按照程序規(guī)定的流程依次執(zhí)行指令，才能完成相應(yīng)的計(jì)算任務(wù)計(jì)算機(jī)的兩個(gè)基本能力能夠存儲(chǔ)程序能夠自動(dòng)執(zhí)行程序6/6/202311計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)-第一章計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)指令的格式與類型指令格式指令類型傳送指令數(shù)據(jù)存取、數(shù)據(jù)傳送算術(shù)邏輯運(yùn)算指令基本的算術(shù)邏輯運(yùn)算輸入/輸出指令從外部設(shè)備讀取或?qū)懭霐?shù)據(jù)程序控制指令實(shí)現(xiàn)控制轉(zhuǎn)移功能，如跳轉(zhuǎn)6/6/202312計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)-第一章計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)存儲(chǔ)程序控制原理存儲(chǔ)程序控制原理計(jì)算機(jī)用存儲(chǔ)器按地址存放所要執(zhí)行的程序和數(shù)據(jù)，用CPU按地址從存儲(chǔ)器中取出程序中的每一條指令，并加以分析，執(zhí)行指令規(guī)定的操作存儲(chǔ)程序控制原理是計(jì)算機(jī)內(nèi)在的基本工作原理存儲(chǔ)程序控制原理決定了人們使用計(jì)算機(jī)的主要方式—編寫并運(yùn)行程序6/6/202313計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)-第一章計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)的基本組成計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖6/6/202314計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)-第一章計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)中央處理器(CPU)運(yùn)算器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行程序中指令所規(guī)定的運(yùn)算操作控制器對(duì)其他四個(gè)部件發(fā)出控制信號(hào)，以控制全機(jī)完成指令規(guī)定的處理任務(wù)中央處理器運(yùn)算器和控制器通常在一個(gè)機(jī)柜或一個(gè)集成電路芯片中，統(tǒng)稱為中央處理器(CPU)中央處理器是計(jì)算機(jī)執(zhí)行指令和程序的中心6/6/202315計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)-第一章計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)存儲(chǔ)器(Memory)存儲(chǔ)器存放程序和數(shù)據(jù)，包括運(yùn)算的中間結(jié)果和最終結(jié)果存儲(chǔ)器又稱為“內(nèi)存”或“主存”在存儲(chǔ)器中，程序和數(shù)據(jù)的存放是沒有任何區(qū)別的6/6/202316計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)-第一章計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)外部設(shè)備外部設(shè)備輸入設(shè)備和輸出設(shè)備統(tǒng)稱為“外部設(shè)備”或“I/O設(shè)備”常見的輸入設(shè)備有鍵盤、鼠標(biāo)、掃描儀等常見的輸出設(shè)備有顯示器、打印機(jī)等外部存儲(chǔ)器(簡(jiǎn)稱“外存”)是一種特殊的外部設(shè)備，包括磁帶、軟盤、硬盤、光盤等6/6/202317計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)-第一章計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)總線(Bus)總線在計(jì)算機(jī)基本部件之間傳送信息的通路根據(jù)所連接部件的不同輸入輸出總線、存儲(chǔ)器總線、CPU總線根據(jù)所傳送信息的類別地址總線(AB,AddressBus)控制總線(CB,ControlBus)數(shù)據(jù)總線(DB,DataBus)6/6/202318計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)-第一章計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)CPU的工作原理CPU原理框圖6/6/202319計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)-第一章計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)信息的表示與存儲(chǔ)二進(jìn)制字長(zhǎng)與信息存儲(chǔ)單位數(shù)值信息的表示及數(shù)制轉(zhuǎn)換二、八、十六及十進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)換法—除基取余法小數(shù)轉(zhuǎn)換法—乘基取整法非數(shù)值信息的表示中西文字符的表示6/6/202320計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)-第一章計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)二進(jìn)制(Binary)二進(jìn)制二進(jìn)制可以方便的用具有兩種穩(wěn)定狀態(tài)的物理量表示，如電壓的高低、電流的有無等二進(jìn)制的四則運(yùn)算規(guī)則簡(jiǎn)單二進(jìn)制便于表示邏輯量和邏輯運(yùn)算計(jì)算機(jī)用二進(jìn)制方式存儲(chǔ)各種信息計(jì)算機(jī)與人交互時(shí)，把二進(jìn)制信息轉(zhuǎn)換為人們熟悉的形式，如十進(jìn)制數(shù)、文字、圖象等6/6/202321計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)-第一章計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)字長(zhǎng)字長(zhǎng)字長(zhǎng)指參加運(yùn)算的寄存器所含有的二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)字長(zhǎng)代表了機(jī)器的精度機(jī)器的功能設(shè)計(jì)決定了機(jī)器的字長(zhǎng)大型機(jī)需要字長(zhǎng)為32位、64位等微型機(jī)一般字長(zhǎng)為16位、32位等6/6/202322計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)-第一章計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)信息存儲(chǔ)單位信息存儲(chǔ)單位位(b,bit)

一位二進(jìn)制信息，度量數(shù)據(jù)的最小單位字節(jié)(B,byte)

八位二進(jìn)制信息，信息存儲(chǔ)中最常用的基本單位數(shù)量級(jí)前綴1K=1024=210 1M=1024K=2201G=1024M=230 1T=1024G=2406/6/202323計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)-第一章計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)數(shù)值信息的表示r進(jìn)位值制r進(jìn)制 逢r進(jìn)一位值制 每位的權(quán)值與位置有關(guān)，即當(dāng)r=2時(shí)，即為二進(jìn)制，有6/6/202324計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)-第一章計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)幾種常用進(jìn)制進(jìn)制r基本符號(hào)后綴二進(jìn)制(Binary)20,1B八進(jìn)制(Octal)80,1,2,3,4,5,6,7Q十進(jìn)制(Decimal)100,1,2,3,4,5,6,7,8,9D十六進(jìn)制(Hexadecimal)160,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,FH6/6/202325計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)-第一章計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)數(shù)制轉(zhuǎn)換二、八、十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制按照r進(jìn)位值制的定義進(jìn)行轉(zhuǎn)換二、八、十六進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換根據(jù)二、八、十六之間的關(guān)系進(jìn)行轉(zhuǎn)換8=23，16=24十進(jìn)制轉(zhuǎn)換為二、八、十六進(jìn)制整數(shù)部分：除基取余法小數(shù)部分：乘基取整法6/6/202326計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)-第一章計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)2、8、16進(jìn)制轉(zhuǎn)換為10進(jìn)制1100.0101B= 1×23+1×22+0×21+0×20+0×2-1 +1×2-2+0×2-3+1×2-4= 12.3125D31A.7H= 3×162+1×161+10×160+7×16-1= 794.4375D6/6/202327計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)-第一章計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)2、8、16進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換二、八、十六進(jìn)制之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系8=23，16=24一位八進(jìn)制數(shù)相當(dāng)于三位二進(jìn)制數(shù)一位十六進(jìn)制數(shù)相當(dāng)于四位二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換方法二進(jìn)制數(shù)各位以小數(shù)點(diǎn)為中心向兩邊劃分，每3(4)位為一組，轉(zhuǎn)換為一個(gè)8(16)進(jìn)制數(shù)兩邊不夠時(shí)，應(yīng)補(bǔ)0湊足分組位數(shù)(3或4)6/6/202328計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)-第一章計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)2、8、16進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換1011011.1B轉(zhuǎn)換為八進(jìn)制和十六進(jìn)制6/6/202329計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)-第一章計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)10進(jìn)制轉(zhuǎn)換為2、8、16進(jìn)制整數(shù)部分和小數(shù)部分分別進(jìn)行轉(zhuǎn)換整數(shù)部分采用“除基取余法”小數(shù)部分采用“乘基取整法”十進(jìn)制小數(shù)不一定能轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制有限不循環(huán)小數(shù)可以先把十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制，然后再轉(zhuǎn)換為八進(jìn)制或十六進(jìn)制6/6/202330計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)-第一章計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)整數(shù)轉(zhuǎn)換法—除基取余法6/6/202331計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)-第一章計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)小數(shù)轉(zhuǎn)換法—乘基取整法6/6/202332計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)-第一章計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)數(shù)值數(shù)據(jù)的表示定點(diǎn)表示方法定點(diǎn)整數(shù)定點(diǎn)小數(shù)浮點(diǎn)表示方法數(shù)值數(shù)據(jù)的編碼原碼反碼補(bǔ)碼6/6/202333計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)-第一章計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)非數(shù)值信息的表示西文字符編碼方案ASCII中文字符編碼方案GB2312-80/GBKUnicode其他非數(shù)值信息多媒體數(shù)據(jù)：圖形、圖像、音頻、視頻其他數(shù)據(jù)：各種軟件自定義的數(shù)據(jù)6/6/202334計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)-第一章計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)西文字符編碼方案—ASCIIASCII碼AmericanStandardCodeforInformationInterchange，美國(guó)信息交換標(biāo)準(zhǔn)碼標(biāo)準(zhǔn)ASCII碼占1個(gè)字節(jié)，最高位為0，用剩余7位編碼，可以表示27=128個(gè)字符，包括數(shù)字、英文字母、標(biāo)點(diǎn)符號(hào)、控制字符等擴(kuò)展ASCII碼擴(kuò)展了最高位為1的部分，共28=256個(gè)字符，除標(biāo)準(zhǔn)ASCII外，還包括了其他西文字母形式、制表符、數(shù)學(xué)符號(hào)等6/6/202335計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)-第一章計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)中文字符編碼方案GB2312-80標(biāo)準(zhǔn)(國(guó)標(biāo)碼)每個(gè)漢字用兩個(gè)字節(jié)表示，每個(gè)字節(jié)的最高位為1，剩余7位用于編碼共收錄一級(jí)漢字3755個(gè)，二級(jí)漢字3008個(gè)，其他語(yǔ)言字符和圖符682個(gè)GBK(漢字內(nèi)碼擴(kuò)展規(guī)范)在GB2312的基礎(chǔ)上，增加了生僻的人名、地名、古籍用字、繁體字、日韓用漢字、其他非漢字符號(hào)等，共兩萬(wàn)多個(gè)6/6/202336計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)-第一章計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)Unicode采用16bit進(jìn)行編碼收錄世界各種古今語(yǔ)言的文字、字母、文字變化形式、標(biāo)點(diǎn)符號(hào)、各學(xué)科使用的科學(xué)技術(shù)符號(hào)、盲文、裝飾圖形等6/6/202337計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)-第一章計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)的類型與分工按照用途分通用機(jī)能適應(yīng)多種用途的需要專用機(jī)功能單一，配有解決特定問題的軟硬件，并能高速、可靠的解決特定問題按照綜合性能指標(biāo)分巨型機(jī)軍事、航天、地質(zhì)、天氣預(yù)報(bào)等大型機(jī)政府、社會(huì)管理部門、企業(yè)、銀行等小型機(jī)要求較低的企業(yè)級(jí)應(yīng)用微型機(jī)辦公、個(gè)人計(jì)算機(jī)、一般應(yīng)用場(chǎng)合等6/6/202338計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)-第一章計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)巨型機(jī)—地球模擬器地球模擬器35.6萬(wàn)億次運(yùn)算/秒占地3250m26/6/202339計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)-第一章計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)巨型機(jī)—曙光4000L曙光天潮4000L超級(jí)服務(wù)器峰值浮點(diǎn)運(yùn)算速度3萬(wàn)億次/秒40個(gè)機(jī)柜644個(gè)CPU644GB內(nèi)存100TB磁盤容量……6/6/202340計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)-第一章計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)軟件和硬件操作系統(tǒng)簡(jiǎn)介計(jì)算機(jī)算法基本概念計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言6/6/202341計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)-第一章計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)軟件和硬件計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由硬件和軟件兩部分組成硬件組成計(jì)算機(jī)的物理實(shí)體包括CPU、存儲(chǔ)器、外部設(shè)備等軟件程序、文檔、使用說明書等軟件一般分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩大類6/6/202342計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)-第一章計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件系統(tǒng)軟件計(jì)算機(jī)系統(tǒng)開發(fā)和執(zhí)行應(yīng)用程序所必需的軟件集合，為用戶提供一個(gè)友好的操作界面包括操作系統(tǒng)、語(yǔ)言處理程序、實(shí)用程序、常用工具軟件等應(yīng)用軟件專業(yè)人員或用戶為各種應(yīng)用而編制的程序如辦公自動(dòng)化軟件、科學(xué)計(jì)算軟件等6/6/202343計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)-第一章計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)的軟硬件層次裸機(jī)操作系統(tǒng)其他系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件一般用戶6/6/202344計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)-第一章計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)操作系統(tǒng)簡(jiǎn)介操作系統(tǒng)是最基本的系統(tǒng)軟件操作系統(tǒng)的功能對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的軟件和硬件資源進(jìn)行有效的管理，合理組織計(jì)算機(jī)有效的工作，為用戶提供一個(gè)使用計(jì)算機(jī)的支持環(huán)境常用的操作系統(tǒng)DOSWindows95/98/ME、WindowsNT/2K/XPUnix、Linux…6/6/202345計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)-第一章計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)算法基本概念算法解決某個(gè)問題的精確而完整的描述程序是利用計(jì)算機(jī)語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)的算法算法是抽象的解題方法程序是這種解題方法的具體實(shí)現(xiàn)算法的主要特征包括確定性、有限性、能行性、輸入和輸出編程中應(yīng)注意選擇有效的算法6/6/202346計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)-第一章計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言匯編語(yǔ)言機(jī)器語(yǔ)言高級(jí)語(yǔ)言低級(jí)高級(jí)C語(yǔ)言6/6/202347計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)-第一章計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言機(jī)器語(yǔ)言計(jì)算機(jī)硬件能理解的語(yǔ)言表現(xiàn)為一組二進(jìn)制編碼形式不同的CPU有不同的機(jī)器語(yǔ)言匯編語(yǔ)言用助記符表示每一條機(jī)器指令與機(jī)器的相關(guān)性仍然很強(qiáng)匯編程序需要匯編成機(jī)器語(yǔ)言程序才能執(zhí)行6/6/20234