計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課件

計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課件1第一頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期五第一章計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)學(xué)習(xí)任務(wù)

了解發(fā)展歷史

了解分類及應(yīng)用

掌握結(jié)構(gòu)及基本工作原理

理解并掌握數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的表示與運(yùn)算

了解目前計(jì)算機(jī)的應(yīng)用環(huán)境2第二頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期五1.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷史

計(jì)算機(jī)史前史

現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的發(fā)展

微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展

未來(lái)新型計(jì)算機(jī)

3第三頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期五1.1發(fā)展史——計(jì)算機(jī)史前史算盤時(shí)代巴貝奇發(fā)明的差分機(jī)(1822年)機(jī)械時(shí)代

機(jī)電時(shí)代4第四頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期五1.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷史

計(jì)算機(jī)史前史

現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的發(fā)展

微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展

未來(lái)新型計(jì)算機(jī)

5第五頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期五1.1發(fā)展史——現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的發(fā)展(1)

1、1946年2月，美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)研制成功了世界上第一臺(tái)大型通用數(shù)字電子計(jì)算機(jī)ENIAC(愛尼亞克)。18000個(gè)電子管1500個(gè)繼電器重30噸占地面積約170m26第六頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期五第1代1946—1957電子管1958—1964晶體管第2代1965—1971中小規(guī)模集成電路第3代1972—超大規(guī)模集成電路第4代2、計(jì)算機(jī)發(fā)展進(jìn)程中的四個(gè)時(shí)代1.1發(fā)展史——現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的發(fā)展(2)

7第七頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期五1.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷史

計(jì)算機(jī)史前史

現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的發(fā)展微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展

未來(lái)新型計(jì)算機(jī)

8第八頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期五1.1發(fā)展史——微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展9第九頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期五1.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷史計(jì)算機(jī)史前史現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的發(fā)展

微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展

未來(lái)新型計(jì)算機(jī)

10第十頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期五1.1發(fā)展史——未來(lái)的新型計(jì)算機(jī)超導(dǎo)計(jì)算機(jī)量子計(jì)算機(jī)光子計(jì)算機(jī)超導(dǎo)計(jì)算機(jī)神經(jīng)計(jì)算機(jī)新型計(jì)算機(jī)本節(jié)結(jié)束，請(qǐng)點(diǎn)擊返回11第十一頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期五1.2計(jì)算機(jī)的分類及應(yīng)用計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)

計(jì)算機(jī)的分類

計(jì)算機(jī)的主要應(yīng)用領(lǐng)域12第十二頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期五1.2.1計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)處理速度高。運(yùn)算精度高。記憶能力強(qiáng)。具有邏輯判斷能力。具有友好的人機(jī)交互界面。計(jì)算機(jī)有哪些特點(diǎn)？著重理解其原因。13第十三頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期五1.2計(jì)算機(jī)的分類及應(yīng)用計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)

計(jì)算機(jī)的分類

計(jì)算機(jī)的主要應(yīng)用領(lǐng)域

14第十四頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期五1.2.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的分類(1)按計(jì)算能力進(jìn)行分類，劃分為巨型計(jì)算機(jī)，大型機(jī)、中型機(jī)、小型機(jī)、微機(jī)。按目前計(jì)算機(jī)的市場(chǎng)分布情況，大致可以分為：大型計(jì)算機(jī)、微機(jī)、嵌入式系統(tǒng)和工作站。15第十五頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期五平板微機(jī)(2002年)

機(jī)柜式和刀片式PC服務(wù)器(2005年)1.2.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的分類(2)微型計(jì)算機(jī)的類型16第十六頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期五蘋果iMac微機(jī)(2005年)

掌上微機(jī)PDA(個(gè)人數(shù)字助理)

1.2.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的分類(3)17第十七頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期五1.2計(jì)算機(jī)的分類及應(yīng)用計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)

計(jì)算機(jī)的分類

計(jì)算機(jī)的主要應(yīng)用領(lǐng)域

18第十八頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期五1.2.3計(jì)算機(jī)的主要應(yīng)用領(lǐng)域

科學(xué)計(jì)算數(shù)據(jù)處理自動(dòng)控制計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)/計(jì)算機(jī)輔助制造(CAD/CAM)人工智能網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用本節(jié)結(jié)束，請(qǐng)點(diǎn)擊返回19第十九頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期五1.3計(jì)算機(jī)的基本工作原理及結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)

計(jì)算機(jī)的基本工作原理

20第二十頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期五引入：人是如何處理事務(wù)的呢？接收信息完成結(jié)果計(jì)算控制眼睛、手記憶數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)也是模仿人來(lái)處理事務(wù)的。1.3.1計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)21第二十一頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期五1.3.1計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)1馮·諾伊曼計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)模型2采用二進(jìn)制形式表示數(shù)據(jù)和指令3存儲(chǔ)程序22第二十二頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期五1.3.1計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)

——馮·諾伊曼計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)模型控制器運(yùn)算器存儲(chǔ)器輸入設(shè)備輸出設(shè)備著重理解各部分的功能！23第二十三頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期五運(yùn)算器與控制器(1)運(yùn)算器也稱算術(shù)邏輯單元(ALU)，是計(jì)算機(jī)進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算的部件?？刂破髦饕脕?lái)控制程序和數(shù)據(jù)的輸入/輸出，以及各個(gè)部件之間的協(xié)調(diào)運(yùn)行。24第二十四頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期五運(yùn)算器與控制器(2)在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)中，往往將運(yùn)算器和控制器集成在一個(gè)集成電路芯片內(nèi)，這個(gè)芯片稱為CPU(中央控制單元)。CPU性能的高低，往往決定了一臺(tái)計(jì)算機(jī)性能的高低?？刂破鰿PU

運(yùn)算器25第二十五頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期五

內(nèi)存地址存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器主要功能是存放運(yùn)行中的程序和數(shù)據(jù)。注：在馮·諾伊曼計(jì)算機(jī)模型中，存儲(chǔ)器是指內(nèi)存單元。對(duì)存儲(chǔ)器的基本操作是數(shù)據(jù)的寫入或讀出，這個(gè)過程稱為“內(nèi)存訪問”。CPU如何找到對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)單元進(jìn)行訪問呢？26第二十六頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期五輸入和輸出設(shè)備輸入設(shè)備用來(lái)將現(xiàn)實(shí)世界中的數(shù)據(jù)輸入到計(jì)算機(jī)，并且轉(zhuǎn)換成為計(jì)算機(jī)熟悉的二進(jìn)制碼。常見的輸入設(shè)備有：鍵盤、鼠標(biāo)、數(shù)碼相機(jī)等設(shè)備。輸出設(shè)備將計(jì)算機(jī)處理的結(jié)果轉(zhuǎn)換成為用戶熟悉的形式。常見的輸出設(shè)備有：顯示器、打印機(jī)、硬盤、音箱、網(wǎng)卡等。27第二十七頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期五輸入設(shè)備輸出設(shè)備運(yùn)算器(內(nèi))存儲(chǔ)器控制器程序+數(shù)據(jù)反饋信號(hào)響應(yīng)信號(hào)地址指令取數(shù)存數(shù)操作指令響應(yīng)信號(hào)請(qǐng)求信號(hào)請(qǐng)求信號(hào)處理結(jié)果各部分的協(xié)作流程28第二十八頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期五在計(jì)算機(jī)中采用二進(jìn)制，使信息數(shù)字化容易實(shí)現(xiàn)，并可以用二值邏輯元件進(jìn)行表示和處理。思考：我們?nèi)粘Ｉ钪械倪M(jìn)制……

最常用的十進(jìn)制星期：七進(jìn)制小時(shí)：24進(jìn)制，分鐘：60進(jìn)制，秒：60進(jìn)制

1.3.1計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)

——采用二進(jìn)制形式表示數(shù)據(jù)和指令為什么要用二進(jìn)制呢？29第二十九頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期五1.3.1計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)

——存儲(chǔ)程序

存儲(chǔ)程序意味著事先將編制好的程序(包含指令和數(shù)據(jù))存入計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器中，計(jì)算機(jī)在運(yùn)行程序時(shí)就能自動(dòng)地、連續(xù)地從存儲(chǔ)器中依次取出指令并執(zhí)行?！爸噶睢笔鞘裁茨?30第三十頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期五1.3計(jì)算機(jī)的基本工作原理及結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)

計(jì)算機(jī)的基本工作原理

31第三十一頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期五1.3.2計(jì)算機(jī)的基本工作原理

——指令和程序指令指令是能被計(jì)算機(jī)識(shí)別并執(zhí)行的二進(jìn)制代碼，它規(guī)定了計(jì)算機(jī)能完成的某一種操作。

指令通常由兩個(gè)部分組成：操作碼操作數(shù)

程序由一系列指令組成，這些指令在內(nèi)存中是有序存放的，而指令號(hào)表明了它的執(zhí)行順序。

程序、指令、指令號(hào)是什么呢?32第三十二頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期五1.3.2計(jì)算機(jī)的基本工作原理

——指令系統(tǒng)指令系統(tǒng)是指一臺(tái)計(jì)算機(jī)的所有指令的集合。指令系統(tǒng)都應(yīng)具有以下功能的指令：數(shù)據(jù)傳送指令數(shù)據(jù)處理指令程序控制指令輸入/輸出指令其他指令33第三十三頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期五1.3.2計(jì)算機(jī)的基本工作原理

——計(jì)算機(jī)的工作原理(1) 計(jì)算機(jī)中一條指令的執(zhí)行過程取指令譯碼分析指令執(zhí)行指令34第三十四頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期五1.3.2計(jì)算機(jī)的基本工作原理

——計(jì)算機(jī)的工作原理(2)本節(jié)結(jié)束，請(qǐng)點(diǎn)擊返回35第三十五頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期五1.4數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的表示和運(yùn)算數(shù)值數(shù)據(jù)的表示字符數(shù)據(jù)的表示多媒體數(shù)據(jù)的表示計(jì)算機(jī)的運(yùn)算基礎(chǔ)36第三十六頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期五1.4.1數(shù)值數(shù)據(jù)的表示二進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù)在電子元件中容易實(shí)現(xiàn)、容易運(yùn)算計(jì)算機(jī)內(nèi)部使用的是什么數(shù)據(jù)?為什么?37第三十七頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期五1.4.1數(shù)值數(shù)據(jù)的表示

——數(shù)制及其轉(zhuǎn)換(1)十進(jìn)制；二進(jìn)制；八進(jìn)制；十六進(jìn)制常用進(jìn)制有哪些?各種進(jìn)制數(shù)如何區(qū)別？ B表示二進(jìn)制數(shù)制；O表示八進(jìn)制數(shù)制；D或不帶字母表示十進(jìn)制數(shù)制；H表示十六進(jìn)制數(shù)制。

38第三十八頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期五1.4.1數(shù)值數(shù)據(jù)的表示

——數(shù)制及其轉(zhuǎn)換(2)r進(jìn)制數(shù)的展開和式

an…a1a0a-1…a-m(r)

＝anrn＋…＋a1r＋a0＋a-1r-1＋…＋a-mr-m其中r為基數(shù)，整數(shù)為n＋1位，小數(shù)為m位39第三十九頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期五1.4.1數(shù)值數(shù)據(jù)的表示

——數(shù)制及其轉(zhuǎn)換(3)二、八、十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制展開和式！怎樣轉(zhuǎn)換？(1101.01)2＝1×23＋1×22＋0×21＋1×20＋0×2-1＋1×2-2＝8＋4＋1＋0.25＝13.25(237.4)8＝2×82＋3×81＋7×80＋4×8-1＝128＋24＋7＋0.5＝159.5(A05.C)16＝10×162＋0×161＋5×160＋12×16-1＝2560＋5＋0.75＝2565.7540第四十頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期五1.4.1數(shù)值數(shù)據(jù)的表示

——數(shù)制及其轉(zhuǎn)換(4)十進(jìn)制轉(zhuǎn)換為二、八、十六進(jìn)制怎樣轉(zhuǎn)換？十進(jìn)制整數(shù)r進(jìn)制數(shù)：除以

r取余數(shù)，直到商為0時(shí)結(jié)束。所得余數(shù)序列，先余為低位，后余為高位。十進(jìn)制小數(shù)

r進(jìn)制數(shù)：乘以

r取整數(shù)，直到余數(shù)為0時(shí)結(jié)束。所得整數(shù)序列，先整為高位，后整為低位。41第四十一頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期五1.4.1數(shù)值數(shù)據(jù)的表示

——數(shù)制及其轉(zhuǎn)換(5)實(shí)例：求(11.375)10＝(

)2。整數(shù)轉(zhuǎn)換除2取余，小數(shù)轉(zhuǎn)換乘2取整。 將轉(zhuǎn)換后的整數(shù)與小數(shù)相拼，有：

(11.375)10＝(1011.011)2。

42第四十二頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期五1.4.1數(shù)值數(shù)據(jù)的表示

——數(shù)制及其轉(zhuǎn)換(6)實(shí)例：求(93.4375)10＝(

)8

。 將轉(zhuǎn)換后的整數(shù)與小數(shù)相拼，有：

(93.4375)10＝(135.34)8

。

43第四十三頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期五1.4.1數(shù)值數(shù)據(jù)的表示

——數(shù)制及其轉(zhuǎn)換(7)二進(jìn)制與八、十六進(jìn)制間的轉(zhuǎn)換二進(jìn)制與八進(jìn)制間的轉(zhuǎn)換已小數(shù)點(diǎn)為中點(diǎn)，三位為一單位進(jìn)行轉(zhuǎn)換。不足三位補(bǔ)零。例:(101101.01)2=(101,101.010)=(55.2)8二進(jìn)制與十六進(jìn)制間的轉(zhuǎn)換已小數(shù)點(diǎn)為中點(diǎn)，四位為一單位進(jìn)行轉(zhuǎn)換。不足四位補(bǔ)零。例:

(1111011011.100101011)2=(3DB.958)1644第四十四頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期五1.4.1數(shù)值數(shù)據(jù)的表示

——數(shù)值數(shù)據(jù)的表示(1)計(jì)算機(jī)中數(shù)的相關(guān)概念數(shù)的長(zhǎng)度:在計(jì)算機(jī)中，數(shù)的長(zhǎng)度按“比特”(bit)來(lái)計(jì)算。但因存儲(chǔ)容量常以“字節(jié)”(byte，等于8bit)為計(jì)量單位，所以數(shù)據(jù)長(zhǎng)度也常以字節(jié)為單位計(jì)算。

數(shù)的符號(hào):一般總是用數(shù)的最高位(左邊第一位)來(lái)表示數(shù)的正負(fù)號(hào)，并約定以“0”表示正，以“1”表示負(fù)

小數(shù)點(diǎn)的表示方法:在計(jì)算機(jī)中并不用某個(gè)二進(jìn)制位來(lái)表示小數(shù)點(diǎn)，而是隱含規(guī)定小數(shù)點(diǎn)的位置45第四十五頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期五1.4.1數(shù)值數(shù)據(jù)的表示

——數(shù)值數(shù)據(jù)的表示(2)數(shù)的定點(diǎn)表示方法定點(diǎn)整數(shù)：小數(shù)點(diǎn)的位置約定在最低數(shù)值位的后面，用于表示整數(shù)

定點(diǎn)小數(shù)：小數(shù)點(diǎn)的位置約定在數(shù)符位和數(shù)值部分的最高位之間，用以表示小于1的純小數(shù)。46第四十六頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期五1.4.1數(shù)值數(shù)據(jù)的表示

——數(shù)值數(shù)據(jù)的表示(3)浮點(diǎn)數(shù)的表示（1）為什么使用浮點(diǎn)數(shù)表示？浮點(diǎn)格式如何？浮點(diǎn)數(shù)的組成？浮點(diǎn)數(shù)的思想來(lái)源于數(shù)學(xué)中的指數(shù)表示形式： N＝M×RC47第四十七頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期五1.4.1數(shù)值數(shù)據(jù)的表示

——數(shù)值數(shù)據(jù)的表示(4)浮點(diǎn)數(shù)的表示（2）-對(duì)于一個(gè)R進(jìn)制數(shù)，只要確定M與C的值(|M|＜1)，就可以確定該數(shù)的值，即N＝M×RC的值就惟一確定了-實(shí)例：－0.11011×2－011在機(jī)內(nèi)的表示形式10000011111011000000000000000000階碼部分尾數(shù)部分48第四十八頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期五1.4.1數(shù)值數(shù)據(jù)的表示

——數(shù)值數(shù)據(jù)的表示(5)BCD碼為什么使用BCD碼？有何優(yōu)點(diǎn)？-可以快速進(jìn)行十進(jìn)制數(shù)據(jù)與二進(jìn)制數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換-采用“逢十進(jìn)組”的原則亦容易實(shí)現(xiàn)-以4位二進(jìn)制數(shù)表示1位十進(jìn)制數(shù)。

例如：[123]10＝[000100100011]BCD

49第四十九頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期五1.4數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的表示和運(yùn)算數(shù)值數(shù)據(jù)的表示字符數(shù)據(jù)的表示多媒體數(shù)據(jù)的表示計(jì)算機(jī)的運(yùn)算基礎(chǔ)50第五十頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期五1.4.2

字符數(shù)據(jù)的表示英文字符的表示

ASCII碼、EBCDIC碼和Unicode碼中文字符的表示

GB2312-80，即“國(guó)標(biāo)碼”

51第五十一頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期五1.4數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的表示和運(yùn)算數(shù)值數(shù)據(jù)的表示字符數(shù)據(jù)的表