信息技術(shù)基礎(chǔ)1-計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)市公開課一等獎(jiǎng)省賽課微課金獎(jiǎng)?wù)n件

信息技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)主講機(jī)電學(xué)院計(jì)算機(jī)系—趙學(xué)軍1第1頁(yè)總目錄第1章計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)第2章微機(jī)用戶界面及其使用第3章Word字處理軟件第4章Excel電子表格軟件第5章演示軟件第6章多媒體技術(shù)應(yīng)用第7章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用基礎(chǔ)第8章網(wǎng)頁(yè)制作2第2頁(yè)第1章計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)1.1計(jì)算機(jī)發(fā)展1.2計(jì)算機(jī)應(yīng)用1.3計(jì)算機(jī)中信息表示1.4計(jì)算機(jī)組成與工作原理1.5計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)1.6操作系統(tǒng)基本概念3第3頁(yè)1.3計(jì)算機(jī)中信息表示1.3.1計(jì)算機(jī)采取二進(jìn)制編碼1.3.2計(jì)算機(jī)中信息單位1.3.3計(jì)算機(jī)中數(shù)字系統(tǒng)1.3.4計(jì)算機(jī)中非數(shù)值信息4第4頁(yè)1.3.1計(jì)算機(jī)采取二進(jìn)制編碼1.3計(jì)算機(jī)中信息表示計(jì)算機(jī)內(nèi)部是二進(jìn)制數(shù)字世界。指令、數(shù)據(jù)、圖形、聲音二進(jìn)制含有以下優(yōu)勢(shì):①易于物理實(shí)現(xiàn)

因?yàn)楹卸N穩(wěn)定狀態(tài)物理器件是很多,如門電路導(dǎo)通與截止,電壓高與低,而它們恰好對(duì)應(yīng)表示1和0兩個(gè)符號(hào)。假如采取十進(jìn)制,要制造含有十種穩(wěn)定狀態(tài)物理電路,那是非常困難。②二進(jìn)制數(shù)運(yùn)算簡(jiǎn)單

數(shù)學(xué)推導(dǎo)證實(shí),對(duì)R進(jìn)制算術(shù)求和、求積規(guī)則各有R(R+1)/2種。如采取十進(jìn)制,就有55種求和與求積運(yùn)算規(guī)則;而二進(jìn)制僅各有三種,因而簡(jiǎn)化了運(yùn)算器等物理器件設(shè)計(jì)。5第5頁(yè)③機(jī)器可靠性高

因?yàn)殡妷焊叩?電流有沒(méi)有等都是一個(gè)質(zhì)改變,兩種狀態(tài)分明，所以基2碼傳遞抗干擾能力強(qiáng),判別信息可靠性高。④通用性強(qiáng)

基2碼不但成功地利用于數(shù)值信息編碼(二進(jìn)制),而且適合用于各種非數(shù)值信息數(shù)字化編碼。尤其是僅有二個(gè)符號(hào)0和1恰好與邏輯命題兩個(gè)值“真”與“假”相對(duì)應(yīng),從而為計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算和邏輯判斷提供了方便。6第6頁(yè)

1.3.2計(jì)算機(jī)中信息單位（位、字節(jié)、字）①位（Bit）：度量數(shù)據(jù)最小單位,表示一位二進(jìn)制信息。②字節(jié)（Byte）：最慣用基本單位,一個(gè)字節(jié)由八位二進(jìn)制數(shù)字組成(1byte=8bit)K字節(jié) 1K=1024byteM（兆）字節(jié) 1M=1024KG（吉）字節(jié) 1G=1024M

T（太）字節(jié) 1T=1024Gb7b6b5b4b3b2b1b010010101=27+24+22+20=149來(lái)歷？IBM第一臺(tái)超級(jí)機(jī)：機(jī)器字長(zhǎng)64位打印機(jī)120字符，7位夠但考慮發(fā)展用8位。7第7頁(yè)③字(word)

字是位組合,并作為一個(gè)獨(dú)立信息單位處理。字又稱為計(jì)算機(jī)字,指CPU一次操作中能處理最大數(shù)據(jù)單位。它取決于機(jī)器類型、字長(zhǎng)以及使用者要求。慣用固定字長(zhǎng)有8位、16位、32位等。④機(jī)器字長(zhǎng)

是一個(gè)與機(jī)器硬件指標(biāo)相關(guān)單位——機(jī)器字長(zhǎng)。機(jī)器字長(zhǎng)普通是指參加運(yùn)算存放器所含有二進(jìn)制數(shù)位數(shù),它代表了機(jī)器精度。

機(jī)器功效設(shè)計(jì)決定了機(jī)器字長(zhǎng),普通大型機(jī)用于數(shù)值計(jì)算,為確保足夠精度,需要較長(zhǎng)字長(zhǎng),如32位、64位等。而小型機(jī)、微機(jī)普通字長(zhǎng)為16位、32位等。8第8頁(yè)1.3.3計(jì)算機(jī)中數(shù)字系統(tǒng)數(shù)值信息在機(jī)器內(nèi)表示方法是二進(jìn)制，編碼方法采取原碼與補(bǔ)碼。采取“定點(diǎn)數(shù)”和“浮點(diǎn)數(shù)”表示方式表示整型和實(shí)型數(shù)。我們熟悉十進(jìn)制數(shù)據(jù)，但在與計(jì)算機(jī)打交道時(shí)，會(huì)接觸到二進(jìn)制、八進(jìn)制、十六進(jìn)制系統(tǒng)，但不論哪種數(shù)制,其共同之處都是進(jìn)位記數(shù)制。

9第9頁(yè)（1）認(rèn)識(shí)進(jìn)位記數(shù)制假如采取數(shù)制有R個(gè)基本符號(hào)，則稱為基R數(shù)制,R稱為數(shù)制“基數(shù)”,而數(shù)制中每一固定位置對(duì)應(yīng)單位值稱為“權(quán)”。進(jìn)位記數(shù)制編碼符合“逢R進(jìn)位”規(guī)則,各位權(quán)是以R為底冪,一個(gè)數(shù)可按權(quán)展開成為多項(xiàng)式。256.47=2*102+5*10+6*100+4*10-1+7*10-21.進(jìn)位計(jì)數(shù)制及不一樣進(jìn)制數(shù)之間轉(zhuǎn)換10第10頁(yè)十進(jìn)制 R=10，可使用0,1,2,3,4,5,6,7,8,9二進(jìn)制 R=2，可使用0,1八進(jìn)制 R=8，可使用0,1,2,3,4,5,6,7十六進(jìn)制 R=16，可使用0,……,9,A,B,C,D,E,F“逢R進(jìn)一，借一當(dāng)R”進(jìn)制概念11第11頁(yè)幾個(gè)數(shù)制間轉(zhuǎn)換：(2)R進(jìn)制——十進(jìn)制將各位數(shù)字與它權(quán)相乘，其積+，和即十進(jìn)制數(shù)。例：P14

(3)十進(jìn)制——R進(jìn)制用短除法。除R取余法、乘R取整法：例：P14-15

(3)二、八、十六相互轉(zhuǎn)換例：P1512第12頁(yè)2、計(jì)算機(jī)中正、負(fù)數(shù)表示符號(hào)位放最高位。1：負(fù)0：正編碼方法：原、反、補(bǔ)碼（1）原碼原碼簡(jiǎn)單直觀，但0表示不唯一，四則運(yùn)算時(shí)，符號(hào)位單獨(dú)處理，復(fù)雜。（2）反碼符號(hào)位同，其余按位取反。（3）補(bǔ)碼反碼+1。0表示唯一：+0=-0=00000000正數(shù)原反補(bǔ)同，負(fù)數(shù)不一樣，用補(bǔ)碼。13第13頁(yè)3、計(jì)算機(jī)中實(shí)數(shù)浮點(diǎn)表示X=+-M*2+-E尾數(shù)階碼0-11位尾數(shù)12-15位階數(shù)14第14頁(yè)如：57.3125=111001.0101=0.1110010101*26(110)011000111001010115第15頁(yè)計(jì)算機(jī)最主要功效是處理各種各樣信息，比如：數(shù)值、文字、聲音、圖形和圖象等。在計(jì)算機(jī)內(nèi)部，各種信息都必須經(jīng)過(guò)數(shù)字化編碼后才能被傳送、存放和處理。非數(shù)值信息也用0、1來(lái)進(jìn)行編碼表示。所以，掌握信息編碼概念與處理技術(shù)是至關(guān)主要。1.3.4計(jì)算機(jī)中非數(shù)值信息16第16頁(yè)包含0~9十個(gè)數(shù)字，大小寫英文字母及專用符號(hào)等95種可打印字符，33種控制字符。一個(gè)ASCII碼占1個(gè)字節(jié)，由7位二進(jìn)制編碼組成，最多表示128個(gè)不一樣符號(hào)。Computer0100001101101111011011010111000001110101

0111010001100101011100107654321

⑴ASCII碼（美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)信息交換碼）1.西文字符編碼17第17頁(yè)⑵EBCDIC碼

是美國(guó)IBM企業(yè)在它各類機(jī)器上廣泛使用一個(gè)信息代碼。一個(gè)碼占一個(gè)字節(jié)，用8位二進(jìn)制碼表示信息，最多表示256個(gè)不一樣代碼。0=F0H(11110000),A=C1H(11000001)18第18頁(yè)2.漢字信息編碼

慣用漢字幾千個(gè)，八位編碼不夠。編碼方案有二字節(jié)、三字節(jié)、四字節(jié)。主要介紹“國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)信息交換用漢字編碼”=國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)碼國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)碼是二字節(jié)碼，用兩個(gè)7位二進(jìn)制編碼表示一個(gè)漢字。當(dāng)前國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)碼收入6763個(gè)漢字，一級(jí)3755個(gè)，二級(jí)3008個(gè)，還有682個(gè)西文字符和圖符。如：“巧”39H41H在機(jī)內(nèi)形式01110011000001第一字節(jié)第二字節(jié)19第19頁(yè)3.多媒體信息編碼圖形用圖形原語(yǔ)描述圖象用象素矩陣20第20頁(yè)信息內(nèi)部表示與外部顯示信息多樣，都可用0，1表示，機(jī)器才能處理，就需要編碼實(shí)現(xiàn)。計(jì)算機(jī)外部信息需經(jīng)轉(zhuǎn)換——二進(jìn)制編碼后，才能處理；計(jì)算機(jī)內(nèi)部信息需經(jīng)轉(zhuǎn)換，才能顯示；轉(zhuǎn)換由I/O設(shè)備實(shí)現(xiàn)，還需軟件參加。

如：①輸入10，終端編碼電路變成對(duì)應(yīng)ASCII碼31H和30H，送往主機(jī)。②主機(jī)終端接口程序，首先將這兩個(gè)ASCII碼送給終端，另首先傳給相關(guān)程序。③程序?qū)?0轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制表示。21第21頁(yè)同理：

將結(jié)果送往終端顯示時(shí)，①數(shù)字轉(zhuǎn)換成ASCII碼，由主機(jī)——終端。②將ASCII碼轉(zhuǎn)換成字符點(diǎn)陣信息，控制顯示器顯示。將圖形、圖象、聲音等信息送入計(jì)算機(jī)，要靠專用外設(shè)。22第22頁(yè)電子計(jì)算機(jī)是什么？

電子計(jì)算機(jī)（ElectronicComputer），又稱電腦，是一個(gè)能存放程序和數(shù)據(jù)并能自動(dòng)執(zhí)行程序機(jī)器，是一個(gè)能對(duì)各種數(shù)字化信息進(jìn)行處理工具?？蓭椭藗儷@取信息、處理信息、存放信息和傳遞信息信息處理機(jī)。1.4計(jì)算機(jī)組成與工作原理23第23頁(yè)1.4.1“存放程序”工作原理程序計(jì)算機(jī)模擬人腦—程序數(shù)據(jù)裝入大腦—腦力勞動(dòng)。用計(jì)算機(jī)完成工作—制訂處理方案—分解成計(jì)算機(jī)能識(shí)別執(zhí)行基本操作命令—命令排列——程序。計(jì)算機(jī)能識(shí)別執(zhí)行每一條操作命令——機(jī)器指令。它要求了計(jì)算機(jī)所要執(zhí)行一個(gè)操作。程序——完成即定任務(wù)一組指令序列，計(jì)算機(jī)照程序要求流程依次執(zhí)行一條條指令，最終完成程序目標(biāo)。24第24頁(yè)存放程序工作原理：計(jì)算機(jī)兩個(gè)基本能力：

一是能夠存放程序，二是能夠自動(dòng)地執(zhí)行程序。計(jì)算機(jī)是利用“存放器”（內(nèi)存）來(lái)存放所要執(zhí)行程序，用CPU能夠依次從存放器中取出程序中每一條指令，并加以分析和執(zhí)行，直至完成全部指令任務(wù)。25第25頁(yè)存放程序原理是由美籍匈牙利數(shù)學(xué)家馮·諾依曼于1946年提出。

把程序本身看成數(shù)據(jù)來(lái)對(duì)待，程序和該程序處理數(shù)據(jù)用一樣方式儲(chǔ)存。馮·諾依曼和同事們依據(jù)此原理設(shè)計(jì)出了一個(gè)完整當(dāng)代計(jì)算機(jī)雛形，并確定了存放程序計(jì)算機(jī)五大組成部分和基本工作方法。馮·諾依曼這一設(shè)計(jì)思想被譽(yù)為計(jì)算機(jī)發(fā)展史上里程碑，標(biāo)志著計(jì)算機(jī)時(shí)代真正開始。JohnvonNeumann馮

諾依曼26第26頁(yè)二進(jìn)制編碼表示數(shù)據(jù)和指令程序和數(shù)據(jù)預(yù)先入內(nèi)存，計(jì)算機(jī)自動(dòng)從內(nèi)存中取指令執(zhí)行。五大部件（分別解釋）27第27頁(yè)即使計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展很快，但“存放程序原理”至今依然是計(jì)算機(jī)內(nèi)在基本工作原理。自計(jì)算機(jī)誕生那一天起，這一原理就決定了人們使用計(jì)算機(jī)主要方式——編寫程序和運(yùn)行程序。科學(xué)家們一直致力于提升程序設(shè)計(jì)自動(dòng)化水平，改進(jìn)用戶操作界面，提供各種開發(fā)工具、環(huán)境與平臺(tái)，其目標(biāo)都是為了讓人們愈加方便地使用計(jì)算機(jī)，能夠少編程甚至不編程來(lái)使用計(jì)算機(jī)。但不論用戶開發(fā)與使用界面怎樣演變，“存放程序原理”沒(méi)有變，它依然是我們了解計(jì)算機(jī)系統(tǒng)功效與特征基礎(chǔ)。1949

EDSAC28第28頁(yè)1.4.2計(jì)算機(jī)組成—硬件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)硬件由5個(gè)部分組成：（外）存放器（內(nèi)）存放器中央處理器（CPU）控制器輸入設(shè)備輸出設(shè)備數(shù)據(jù)流地址控制流運(yùn)算器主機(jī)29第29頁(yè)微型計(jì)算機(jī)硬件組成主機(jī)是包含電源、存放設(shè)備和電路板機(jī)箱，其中電路板上有計(jì)算機(jī)主處理器和內(nèi)存。監(jiān)視器是計(jì)算機(jī)主要輸出設(shè)備，它未來(lái)自計(jì)算機(jī)顯卡電信號(hào)轉(zhuǎn)換為屏幕上彩色亮點(diǎn)，從而形成圖像。硬盤驅(qū)動(dòng)器普通安裝在系統(tǒng)單元內(nèi)，當(dāng)其工作時(shí)，機(jī)箱上指示燈會(huì)亮。軟盤驅(qū)動(dòng)器將數(shù)據(jù)寫到軟盤上，當(dāng)其工作時(shí)，其指示燈就亮，警告用戶此時(shí)不要取出軟盤。CD-ROM和DVD驅(qū)動(dòng)器采取激光技術(shù)從光盤上讀取數(shù)據(jù)。鼠標(biāo)是一個(gè)輸入指示設(shè)備，幫助用戶操作對(duì)象并選擇菜單項(xiàng)。鍵盤作為多數(shù)計(jì)算機(jī)主要輸入設(shè)備。聲卡位于系統(tǒng)單元內(nèi)，提供到揚(yáng)聲器、麥克風(fēng)和耳機(jī)連接。30第30頁(yè)中央處理器CPUP4AMD31第31頁(yè)1、運(yùn)算器

用來(lái)算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算。叫算邏部件ALU。2、控制器硬件系統(tǒng)指揮和控制中心。3、存放器

用來(lái)存放程序、原始數(shù)據(jù)和運(yùn)算結(jié)果。計(jì)算機(jī)存放信息記憶部件。內(nèi)部存放器訪問(wèn)速度快暫時(shí)性價(jià)高外部存放器訪問(wèn)速度慢永久性價(jià)低有內(nèi)（主）、外（輔）存之分。32第32頁(yè)內(nèi)存：存執(zhí)行程序和待處理數(shù)據(jù)，直接與CPU交換信息。外存：保留程序和數(shù)據(jù)。內(nèi)存以半導(dǎo)體存放器為主，為RAM外（輔）存（磁存放器、光存放器、半導(dǎo)體集成電路存放器）1、內(nèi)存隨機(jī)存放器（RAM）

所指內(nèi)存。微機(jī)普通52M——512M。33第33頁(yè)內(nèi)存地址讀寫控制電路地址譯碼器地址總線數(shù)據(jù)總線內(nèi)存放器內(nèi)存是易失性存放器，斷電信息失。外存是倉(cāng)庫(kù)，可長(zhǎng)久保留。34第34頁(yè)特殊存放器芯片：ROM，CMOS只讀存放器（ROM）ROM中保留一個(gè)BIOS小型指令集合，是固化程序，ROM又叫固件。BIOS非常小。但有用，它告訴OS怎樣訪問(wèn)磁盤驅(qū)動(dòng)器。當(dāng)開機(jī)時(shí)，CPU執(zhí)行ROM中BIOS指令，搜索并加載磁盤上OS，然后計(jì)算機(jī)開始運(yùn)行。CMOS小內(nèi)存保留機(jī)器當(dāng)前配置信息。這也是計(jì)算機(jī)調(diào)入OS之前必須知道信息。保留信息時(shí)間要比RAM長(zhǎng)、但不象ROM那樣不能修改。35第35頁(yè)虛擬存放器為運(yùn)行大程序，為同時(shí)運(yùn)行多道程序，需配大內(nèi)存或擴(kuò)大內(nèi)存，但內(nèi)存數(shù)量有限。處理小內(nèi)存運(yùn)行大程序。用虛擬存放技術(shù)=經(jīng)過(guò)軟件方法，將主存及一部分外存組成一個(gè)整體，提供比物理內(nèi)存大多存放器=虛擬存放器。36第36頁(yè)CPU主存放器高速緩存外存頁(yè)進(jìn)頁(yè)出I/O虛擬存放器37第37頁(yè)存放單位：位(bit)，存放信息最小單位

字節(jié)(byte)，存放器一個(gè)存放單元，最慣用單位

字(word)，有若干個(gè)字節(jié)組成 KB1KB=210Byte=1024Byte MB1MB=210KB=1024KB GB1GB=210MB=1024MB

TB1TB=210GB=1024GB38第38頁(yè)存放器是一個(gè)含有保留和存取信息（程序、數(shù)據(jù)）設(shè)備/器件，是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)不可或缺資源。當(dāng)代微型計(jì)算機(jī)存放系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：高速緩存--主存--外存為何采取這種結(jié)構(gòu)？指令執(zhí)行速度依賴于內(nèi)存讀寫速度高速CPU需配置高速內(nèi)存大軟件需配置大容量?jī)?nèi)存

高速度低成本大容量存放器與存放系統(tǒng)矛盾CPU高速緩存M1M2...Mn外存2外存1...外存n主存外存存放器SRAMDRAM硬盤、光盤、U盤等計(jì)算機(jī)工作原理39第39頁(yè)4、輸入輸出設(shè)備輸入設(shè)備：把原始數(shù)據(jù)和處理這些數(shù)據(jù)程序經(jīng)過(guò)輸入接口輸入到計(jì)算機(jī)存放器中。慣用有：鍵盤、鼠標(biāo)、掃描儀、數(shù)碼相機(jī)等輸出設(shè)備：輸出計(jì)算機(jī)處理結(jié)果。慣用有：顯示器、打印機(jī)、繪圖儀等輸入輸出設(shè)備又稱I/O設(shè)備，屬外部設(shè)備40第40頁(yè)顯示系統(tǒng)顯示器顯示卡41第41頁(yè)顯示器有陰極射線管（CRT）和液晶（LCD）顯示器如圖，是計(jì)算機(jī)中最主要輸出設(shè)備，它直接將計(jì)算機(jī)信息反饋給我們，是人機(jī)對(duì)話主要工具。顯示器主要指標(biāo)包含顯示器屏幕大小、顯示分辨率、掃描頻率、象素色彩等。屏幕越大，顯示信息越多；顯示分辨率越高，顯示圖像就越清楚。42第42頁(yè)輸入/輸出設(shè)備（外部設(shè)備）完成數(shù)據(jù)輸入/輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換（模擬信號(hào)/數(shù)字信號(hào)、電信號(hào)/非電信號(hào)等）數(shù)據(jù)采樣與接口進(jìn)行連接接口信號(hào)，電平標(biāo)準(zhǔn)等與主機(jī)進(jìn)行通信通信協(xié)議工作時(shí)序43第43頁(yè)總線總線是微機(jī)中各功效部件之間通信信息通路，主要由地址、數(shù)據(jù)和控制三大總線組成，每種總線都由若干根信號(hào)線（總線寬度）組成。存儲(chǔ)器I/O接口輸入設(shè)備I/O接口數(shù)據(jù)總線DB控制總線CB輸出設(shè)備CPU三大總線44第44頁(yè)三總線硬件5個(gè)部分經(jīng)過(guò)三總線連接?？偩€是信息通道。數(shù)據(jù)、地址、控制總線。1、數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)是廣義。指令代碼、狀態(tài)、控制信息。是雙向總線。數(shù)據(jù)總線位數(shù)是計(jì)算機(jī)主要指標(biāo)。表達(dá)傳輸數(shù)據(jù)能力，與CPU位數(shù)對(duì)應(yīng)，32位微處理器采取32位數(shù)據(jù)總線。32位飛躍，內(nèi)部總線32位，與存放器相連外部總線是64位，提升數(shù)據(jù)傳輸能力。45第45頁(yè)2、地址總線傳輸?shù)刂沸畔?，如：訪問(wèn)內(nèi)存、某外設(shè)地址等。地址由CPU提供，是單向總線。地址總線傳輸內(nèi)存地址，所以，總線位數(shù)決定CPU可直接尋址內(nèi)存范圍。32位=232個(gè)內(nèi)存地址=4GB46第46頁(yè)3、控制總線傳輸控制信號(hào)。CPU向內(nèi)存或I/O接口電路發(fā)出讀寫信號(hào)；I/O接口電路向CPU發(fā)送同時(shí)工作聯(lián)絡(luò)信號(hào)。I/O接口——實(shí)現(xiàn)CPU和外設(shè)信息交換。端口地址——對(duì)I/O接口中存放器統(tǒng)一編址，便于訪問(wèn)，同內(nèi)存。外設(shè)經(jīng)過(guò)接口同CPU相連？數(shù)字/模擬并行/串行速度

接口技術(shù)——CPU和外設(shè)數(shù)據(jù)傳遞方式。47第47頁(yè)Inter8048單片機(jī)譯碼器鍵盤工作原理：鍵盤接口8042CPU應(yīng)用程序鍵盤緩沖區(qū)內(nèi)存主板掃描和識(shí)別發(fā)中止請(qǐng)求調(diào)中止處理程序鍵盤子系統(tǒng)：鍵盤和接口48第48頁(yè)1.4.3程序自動(dòng)執(zhí)行程序執(zhí)行在控制器控制下自動(dòng)完成。計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)最終只能執(zhí)行由機(jī)器指令組成程序。程序在執(zhí)行前必須首先裝入內(nèi)存,程序執(zhí)行時(shí)CPU負(fù)責(zé)從內(nèi)存中逐條取出指令——分析識(shí)別（譯碼）——最終執(zhí)行指令，從而完成了一條指令執(zhí)行周期。CPU就是這么周而復(fù)始地工作，直至程序完成。開啟一個(gè)程序執(zhí)行只需將程序第一條指令地址置入程序計(jì)數(shù)器（PC）中即可。49第49頁(yè)1.取指從內(nèi)存中取出要執(zhí)行指令。IP地址內(nèi)存IR（指令存放）2.譯碼IR（指令存放）控制器控制信號(hào)序列3.執(zhí)行但程序并不總是次序執(zhí)行，有時(shí)要轉(zhuǎn)移，指令分2種類型：操作類指令：算邏運(yùn)算、數(shù)據(jù)存取和傳送等。轉(zhuǎn)移類指令：實(shí)現(xiàn)程序分支、轉(zhuǎn)移（有沒(méi)有條件）等。機(jī)器指令格式操作碼地址碼/操作數(shù)50第50頁(yè)比如：P251、IP取指IR，IP+1IP2、譯碼器識(shí)別指令，生成控制信號(hào)序列3、IPAR，IP+1IP4、依據(jù)AR地址取出數(shù)10數(shù)據(jù)總線AX存上5、IPIR，IP+1IP6、譯碼器識(shí)別指令，生成控制信號(hào)序列7、IPAR，依據(jù)AR地址取出數(shù)15數(shù)據(jù)總線DR存上8、DR中數(shù)與AX中數(shù)運(yùn)算器+AX存放器9、IPIR，IP+1IP10、譯碼，HLT，暫停。51第51頁(yè)機(jī)器指令—計(jì)算機(jī)執(zhí)行某種操作命令，由計(jì)算機(jī)直接識(shí)別執(zhí)行。指令是對(duì)計(jì)算機(jī)進(jìn)行程序控制最小單位。全部指令集合稱為計(jì)算機(jī)指令系統(tǒng)。指令系統(tǒng)是軟件和硬件界面。指令系統(tǒng)內(nèi)核是硬件。在指令系統(tǒng)基礎(chǔ)上結(jié)構(gòu)軟硬件——。用機(jī)器指令編寫程序——機(jī)器語(yǔ)言程序1.4.4計(jì)算機(jī)指令系統(tǒng)52第52頁(yè)機(jī)器指令格式操作碼地址碼/操作數(shù)指令按功效分：操作類：命令計(jì)算機(jī)各部件完成基本算術(shù)邏輯運(yùn)算、數(shù)據(jù)存取、數(shù)據(jù)傳送等操作。

控制轉(zhuǎn)移類：控制程序執(zhí)行次序、實(shí)現(xiàn)程序分支、轉(zhuǎn)移等。指令系統(tǒng)指令數(shù)目和種類決定計(jì)算機(jī)能力和體系結(jié)構(gòu)。53第53頁(yè)指令種類：P26-27

算術(shù)邏輯運(yùn)算類移位

數(shù)據(jù)傳送

轉(zhuǎn)移類系統(tǒng)特權(quán)指令其它指令指令發(fā)展：P2754第54頁(yè)1.4.5微處理器CPU與CPU性能相關(guān)問(wèn)題：

1、CPU速度與主頻由高速電子線路組成。飛躍達(dá)億次/S。

CPU執(zhí)行指令速度與系統(tǒng)時(shí)鐘親密相關(guān)。系統(tǒng)時(shí)鐘：是計(jì)算機(jī)特殊器件，它周期發(fā)出脈沖式電信號(hào)，控制和同時(shí)各個(gè)器件工作節(jié)拍。時(shí)鐘頻率越高，機(jī)器工作速度越快。CPU主頻——CPU能夠適應(yīng)時(shí)鐘頻率（標(biāo)準(zhǔn)工作頻率）=1秒內(nèi)CPU能完成工作周期數(shù)。單位：MHZ、GHZ1MHZ=100萬(wàn)周期/S55第55頁(yè)

2、CPU字長(zhǎng)

CPU在一次操作中能處理最大數(shù)據(jù)單位，它表達(dá)了一條指令所能處理數(shù)據(jù)能力。決定運(yùn)算精度。如：一個(gè)CPU字長(zhǎng)為16位，每執(zhí)行一條指令可處理16位二進(jìn)制數(shù)據(jù)。若處理多位數(shù)據(jù)，則需要幾條指令才能完成。飛躍是64位。56第56頁(yè)3、高速緩存處理：CPU速度》內(nèi)存存取速度普通，在一定時(shí)間，程序執(zhí)行總集中于程序代碼一個(gè)小范圍內(nèi)，將此范圍代碼由內(nèi)存調(diào)入緩存，所以，加緊CPU訪問(wèn)內(nèi)存速度，加緊指令執(zhí)行速度。如：有512K緩存，與CPU封裝在一塊芯片上，不能隨意選擇。57第57頁(yè)4.指令流水線控制技術(shù)原指令執(zhí)行是串行。為加緊指令執(zhí)行速度路徑：提升單條指令執(zhí)行速度（提升主頻）指令并行執(zhí)行（如圖P28）

如：飛躍CPU結(jié)構(gòu)圖：64位數(shù)據(jù)總線，32位地址和控制總線58第58頁(yè)中央處理器（CPU）總線接口單元指令代碼高速緩存數(shù)據(jù)高速緩存指令預(yù)取緩沖器譯碼部件整數(shù)部件轉(zhuǎn)移預(yù)測(cè)部件浮點(diǎn)部件接內(nèi)存RAMALUALU59第59頁(yè)中央處理器CPUCPU是計(jì)算機(jī)心臟，用來(lái)實(shí)現(xiàn)程序控制功效（自動(dòng)從內(nèi)存中讀入指令和自動(dòng)執(zhí)行指令）。CPU結(jié)構(gòu)示意圖地址總線標(biāo)志存放器指令存放器數(shù)據(jù)暫存器控制電路指令譯碼器地址存放器指令指針存放器R1R2R3R4存放器組運(yùn)算器PC數(shù)據(jù)總線控制總線ALU計(jì)算機(jī)工作原理60第60頁(yè)主板中央處理單元CPU主存MEMORY主板接口卡總線插槽存放子系統(tǒng)輸入輸出子系統(tǒng)61第61頁(yè)1.5計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)1.5.1計(jì)算機(jī)軟件概述硬件裸機(jī)62第62頁(yè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成硬件軟件運(yùn)算器：執(zhí)行各種算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算控制器：控制程序運(yùn)行，協(xié)調(diào)各部件動(dòng)作存放器：存放指令和數(shù)據(jù)輸入設(shè)備：接收用戶指令和數(shù)據(jù)輸出設(shè)備：展現(xiàn)程序運(yùn)行結(jié)果系統(tǒng)軟件：面向系統(tǒng)應(yīng)用軟件：面向應(yīng)用CPU（微處理器）內(nèi)存：RAM、ROM外存：硬盤、軟盤、CD-ROM鍵盤、鼠標(biāo)、掃描儀……顯示器（屏幕）、打印機(jī)……Windows、Unix、C……MSOffice、Photoshop、WPS……主機(jī)外設(shè)關(guān)系：軟件和硬件有機(jī)結(jié)合整體，之間關(guān)系說(shuō)明。63第63頁(yè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)用

系

統(tǒng)戶應(yīng)

其操

裸機(jī)

統(tǒng)

件

件用軟他作

系軟64第64頁(yè)1.5.2計(jì)算機(jī)語(yǔ)言概述不論是操作系統(tǒng)還是應(yīng)用軟件，都需要使用對(duì)應(yīng)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言編寫程序。

程序設(shè)計(jì)是指編寫一系列能為計(jì)算機(jī)所識(shí)別并執(zhí)行指令。這些指令用程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言編寫。

程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言是一組專門設(shè)計(jì)用來(lái)生成一系列可被計(jì)算機(jī)處理和執(zhí)行指令符號(hào)集合。伴隨計(jì)算機(jī)發(fā)展，程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言經(jīng)歷了不一樣發(fā)展過(guò)程。人們開發(fā)各種編程語(yǔ)言以適應(yīng)不一樣時(shí)期編程需要。65第65頁(yè)1第一代語(yǔ)言——機(jī)器語(yǔ)言計(jì)算機(jī)編程最先使用就是機(jī)器語(yǔ)言。因?yàn)橛?jì)算機(jī)只識(shí)別二進(jìn)制0和1代表電子數(shù)字信號(hào)，機(jī)器語(yǔ)言就直接用0和1編寫程序，它不需要任何翻譯就能被計(jì)算機(jī)硬件了解和執(zhí)行，所以程序執(zhí)行效率高。不過(guò)用二進(jìn)制代碼表示機(jī)器語(yǔ)言編寫程序十分困難，而且編寫出來(lái)程序也難以閱讀。另外，因?yàn)闄C(jī)器語(yǔ)言只能為特定計(jì)算機(jī)所識(shí)別，所以，對(duì)于不一樣計(jì)算機(jī)編程，就要使用不一樣二進(jìn)制編碼。66第66頁(yè)2第二代語(yǔ)言——匯編語(yǔ)言

為使編程人員從煩瑣、難以了解機(jī)器語(yǔ)言中解放出來(lái)，人們研制了用字母、數(shù)字和符號(hào)組成匯編語(yǔ)言來(lái)表示0和1組成機(jī)器語(yǔ)言。比如，在機(jī)器語(yǔ)言中，乘表示為001011，而用匯編語(yǔ)言只需用M表示。因?yàn)橛?jì)算機(jī)只能識(shí)別0和1組成指令，所以，用匯編語(yǔ)言編寫源程序不能直接被計(jì)算機(jī)所識(shí)別，必須由翻譯程序?qū)⑵渚幾g成機(jī)器語(yǔ)言目標(biāo)程序才能被計(jì)算機(jī)識(shí)別。匯編語(yǔ)言與機(jī)器語(yǔ)言一樣，都是面向機(jī)器語(yǔ)言，它與機(jī)器語(yǔ)言指令是一一對(duì)應(yīng)，所以，用匯編語(yǔ)言編寫程序執(zhí)行速度快，占用內(nèi)存小，運(yùn)行效率也較高，所以經(jīng)慣用匯編語(yǔ)言編寫系統(tǒng)軟件、實(shí)時(shí)控制程序、外部設(shè)備或端口數(shù)據(jù)輸入輸出程序。用匯編語(yǔ)言編寫程序與用機(jī)器語(yǔ)言編寫程序一樣，都需要了解CPU結(jié)構(gòu)，依賴于詳細(xì)機(jī)器，都是面向機(jī)器低級(jí)語(yǔ)言，用它們編寫程序工作量較大而且無(wú)通用性。67第67頁(yè)3第三代語(yǔ)言——高級(jí)語(yǔ)言（過(guò)程語(yǔ)言）

為了使程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言獨(dú)立于機(jī)器，而且提升編程效率，人們研究出了高級(jí)語(yǔ)言。高級(jí)語(yǔ)言采取類似英語(yǔ)單詞字符來(lái)表示指令，它能夠?qū)讞l機(jī)器語(yǔ)言指令合并為一條高級(jí)指令，并與詳細(xì)計(jì)算機(jī)指令系統(tǒng)無(wú)關(guān)。使用高級(jí)語(yǔ)言好處是無(wú)需了解計(jì)算機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)。用高級(jí)語(yǔ)言編寫程序不但能夠提升工作效率，而且易于移植。當(dāng)前慣用高級(jí)語(yǔ)言有：用于編程初學(xué)者和非專用人員BASIC以及以后發(fā)展QuickBASIC、QBASIC和TrueBASIC；用于商業(yè)賬務(wù)管理COBOL；用于科學(xué)、數(shù)學(xué)和工程FORTRAN；用于教學(xué)和開發(fā)Pascal；

20世紀(jì)60年代十年內(nèi)，人們最少創(chuàng)造了200各種高級(jí)語(yǔ)言。LISP、SNOBOL、BASIC。20世紀(jì)70年代，結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)。PASCAL、C、Ada68第68頁(yè)面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言20世紀(jì)80年代，提出面向?qū)ο蟾拍?。C++、Java（網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用開發(fā)語(yǔ)言）可運(yùn)行于全部操作系統(tǒng)平臺(tái)。用于程序設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫(kù)、多媒體應(yīng)用等。用類與對(duì)象、封裝性等69第69頁(yè)5.面向?qū)ο笈c可視化程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言VB、Delphi、VC++等。提供可視化集成開發(fā)環(huán)境，以組件形式提供可視化類庫(kù)，程序開發(fā)是可視化。即編程工作經(jīng)過(guò)可視化操作實(shí)現(xiàn)，對(duì)應(yīng)代碼系統(tǒng)自動(dòng)生成。適合開發(fā)圖形用戶界面，做到所見即所得。降低編程復(fù)雜度，提升編程效率。70第70頁(yè)6非過(guò)程化語(yǔ)言告訴計(jì)算機(jī)做什么只需說(shuō)明要完成工作目標(biāo)和條件，即可得到所要結(jié)果。其它是系統(tǒng)完成。編程是系統(tǒng)完成。但適合部分領(lǐng)域，通用性、靈活性不如過(guò)程化語(yǔ)言。如：關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)SQL語(yǔ)言。71第71頁(yè)1.5.3操作系統(tǒng)概述操作系統(tǒng)是指控制和指揮計(jì)算機(jī)系統(tǒng)工作程序組。操作系統(tǒng)主要工作包含