计算机基础知识课件

1.1.1计算机发展的几个阶段1.1.2现代计算机的分类1.1.3计算机主要应用领域1.1.4信息社会与计算机文化1.1计算机发展简史世界上第1台电子计算机世界上第一台电子数字式计算机于1946年2月15日在美国宾夕法尼亚大学正式投入运行，它的名称叫ENIAC(埃尼阿克)，是电子数值积分计算机(TheElectronicNumbericalIntergratorandComputer)的缩写。返回1.1.1计算机的发展阶段ENIAC档案世界上的一台电子计算机ENIAC该机重约30吨耗电量140-150千瓦含18000个电子管仅能保存80个字节返回ENICA是什么样子？返回ENICA是什么样子？返回ENICA是什么样子？返回1、电子计算机发展的四个阶段器件时间特点第一代数据处理方式电子管数字计算机20世纪40年代～50年代中期体积大、耗电多速度低、价格高机器语言汇编语言第二代晶体管数字计算机20世纪50年代后期～60年代中期体积缩小耗电降低性、能提高有限兼容FortranCobol等高级语言第三代集成电路数字计算机20世纪60年代中期～70年代中期体积功耗价格功能等前进一大步软件逐步完善结构化模块化程序设计实时处理第四代大规模集成电路数字计算机20世纪70年代至今体积更小功耗更低可靠性提高软件技术更趋完善分时实时处理计算机网络代表计算机ENIACIBM7090IBM360运算速度5千~4万次/秒数十万~几百万次/秒数百万~几千万次/秒上亿条指令/秒返回第一代（1946～1957）电子管5千~4万（次/秒）第二代（1958～1964）晶体管几十万~百万（次/秒）第三代（1965～1970）小规模集成电路百万~几百万（次/秒）第四、五代（1971年至今）超大规模集成电路几百万~几亿（次/秒）返回2.计算机的发展方向数据统计计算机、智能计算机统称为非冯·诺依曼型计算机，也称为第五代计算机，是以人工智能理论为基础的一种“智能”计算机，其核心思想是将程序设计的过程改变为逻辑设计的过程，在物理结构上采用非冯·诺依曼结构。（目前的计算机体系结构都是“冯·诺依曼式”：采用存储程序方式进行工作。）⑴、创建新的程序设计语言，即所谓的“非冯·诺依曼语言”；⑵、从计算机元件方面，提出了发明与人脑神经网络类似的新型超大规模集成电路的设想，即分子芯片。返回1.1.2现代计算机分类1、通用机：适用解决多种一般问题，该类计算机使用领域广泛、通用性较强，在科学计算、数据处理和过程控制等多种用途中都能适应。2、专用机：用于解决某个特定方面的问题，配有为解决某问题的软件和硬件，如在生产过程自动化控制、工业智能仪表等专门应用。一、按用途划分返回二.按规模划分1、巨型机：其运算速度达到每秒每秒几十万亿次。2、小巨型机：具有较高的运算速度，每秒可以执行几千万条指令，而且有较大的存储空间。4、小型机：规模较小、结构简单、运行环境要求较低，运算速度在几百万次左右。3、大型机：其性能与巨型机接近，但体积大大减小，费用仅为巨型机的1/10.返回7、工作站：以个人计算环境和分布式网络环境为前提的高性能计算机。5、微型计算机：又称PC机，中央处理器（CPU）采用微处理器芯片，具有体积小，功耗低、可靠性高、价格低，对使用环境要求不高等特点。8、服务器：在网络环境下为多个用户提供服务的共享设备。返回6、单片机：把一个计算机系统集成到一个芯片上三.按处理对象划分1、数字计算机：计算机处理时输入和输出的数值都是数字量。其运算是按数字位进行。2、模拟计算机：3、数字模拟混合计算机：输入输出既可是数字也可是模拟数据处理的数据对象直接为连续的电压、温度、速度等模拟数据。其运算过程是连续的。返回1.1.3计算机的主要应用领域科学计算信息处理过程控制计算机辅助系统多媒体技术计算机通信人工智能返回其中计算机辅助系统包含：计算机辅助设计（CAD）计算机辅助制造（CAM）计算机辅助测试（CAT）计算机辅助教学（CAI）计算机集成制造（CIMS）计算机模拟（CS）等系统返回1.2计算机组成与工作原理1.2.1计算机硬件系统1.2.2存储程序工作原理1.2.3计算机软件系统1.2.1计算机的硬件系统1.运算器运算器又称算术逻辑单元ALU（ArithmeticLogicUnit）。运算器的主要任务是执行各种算术运算和逻辑运算。2.控制器控制器是对输入的指令进行分析，并统一控制计算机的各个部件完成一定的任务的部件。3.存储器存储器具有记忆功能，用来保存信息，如数据、指令和运算结果等存储器的分类1、内存（主存）：（指CPU可以直接存取信息的存储器）③随机存储（RAM）：开机后，用户可以向其中写入、取出信息，关机后其中的信息消失，再次通电也不能恢复。②可擦除的只读存储（EPROM）：3、外存（辅助存储器）：指CPU需要经过输入/输出通道进行交换信息的存储器。例如硬盘、软盘、磁带、光盘等2、高速缓冲存储器：（Cache):用来存储主存中马上就要执行的指令和数据或经常被CPU访问的那部分执行程序。速度是DRAM的10倍左右①只读存储器（ROM）：是用户只能读出不能写入的存储器，所存的信息能永久保存。高速高性能的动态存储器存储器存储器的功能：主要功能是存放程序和数据。主存储器的核心是存储体，它由许多存储器单元组成，每个单元可以存放一个数据。给存储器单元按一定的顺序编号，该编号就是相应存储器的地址，CPU根据其地址对存储单元存取信息。4输入/输出设备输入设备：是用来接受用户输入的原始数据和程序，并将它们变为计算机能识别的二进制数存放到内存中。键盘一般称标准输入设备输出设备：用于将存放在内存中由计算机处理的结果转变为人们所能接受的形式显示器一般称标准输出设备。一、以二进制为运算基础采用二进制的优点为：1.二进制码在物理上最容易实现。2.二进制码用来表示的二进制数及其编码、计数、加减运算规则简单。3.二进制码的两个符号“1”和¨0”正好与逻辑命题的两个值“是”和“否”相对应。4.与电子部件的二态性相对应。返回1.2.2存储程序工作原理基本工作原理：“冯.诺依曼”思想二、计算机采用存储程序方式工作，并且进一步明确指出了整个计算机的结构应由五个部分组成：运算器、控制器、存储器、输入装置和输出装置。控制器运算器输出设备存储器输入设备指令流控制流数据流返回计算机的软件系统1、系统软件：是管理、监护和维护计算机资源的软件2、应用软件：是为解决用户实际问题而设计的软件②各种程序设计语言及其解释程序和编译程序语言翻译系统①操作系统④数据库管理系统③服务程序：机器的监控管理程序、调试程序、故障检测和诊断程序、①科学计算②工程设计③数据处理④过程控制1.2.3计算机的软件系统1.3计算机中信息表示1.3.1进位计数制1.3.2机器中数的表示1.3.3字符的表示1.3.4多媒体信息的表示1.3.1数制基础1数制的概念数制是用一组固定的数字符号和一套统一的规则来表示数目的方法。如果用R个基本符号来表示数目，则称其为R进制，R称为该数制的基数。返回进位制二进制八进制十进制十六进制规则逢二进一逢八进一逢十进一逢十六进一基数r=2r=8r=10r=16数符0，10,1,…,70,1,…,90,1,…,9,A,B,C,D,E,F位权2i8i10i16i下标BQDH表：计算机中常用进制数的表示返回2各种数制的转化进位计数制的三个相关概念：数码：用不同的数字符号来表示一种数制的数值，这些数字符号称为“数码”。如在R进制中，数码为0，1，2，…R－1共R个。基数：数制所使用的数码个数称为“基数”。如在R进制中，基数为R返回位权：某种数制的每一位所具有的固定系数称为“位权”。如在R进制中，第n位数的位权为Rn-1例：(824)10=8×102+2×101+4×100(110)2=1×22+1×21+0×20返回常用进位计数制的特点十进制数（Decimai）一个十进制数具有以下三个特征：·有十个不同的数码，即0、1、3、4、5、6、7、8、9；·基数为10,计数规律为“逢十进位,借一当十”；·位权关系为10i（其中:i=n-1，n-2…1，0.-1，-2…-m）。返回二进制数（Binary）一个二进制数具有以下三个特征：·有两个不同的数码，即0和1；·基数为2,计数规律为“逢二进位,借一当二”；·位权关系为2i（其中:i=n-1，n-2…1，0.-1，-2…-m）。返回八进制数（Octal）一个八进制数具有以下三个特征：·有八个不同的数码，即0、1、3、4、5、6、7；·基数为8,计数规律为“逢八进位,借一当八”；·位权关系为8i（其中:i=n-1，n-2…1，0.-1，-2…-m）。返回十六进制（Hexadecimal）一个十六进制数具有以下三个特征：·有十六个不同的数码，即0、1、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F；·基数为16,计数规律为“逢十六进位,借一当十六”；·位权关系为16i（其中:i=n-1，n-2…1，0.-1，-2…-m）。返回其它数制（R数制）转换为十进制：按权展开相加即只要把二进制中出现1的位数权相加即可。【例】：将(110101.101)2转换为十进制。(110101.101)2=1×25＋1×24＋0×23＋1×22＋0×21＋1×20＋1×2-1＋0×2-2＋1×2-3=32＋16＋0＋4＋0＋1＋0.5＋0.125=(53.625)10返回各进制之间的转换例如：(156)10＝()2余数2|1560(最低位)2|7802|3912|1912|912|402|202|11(最高位)0结论：(156)10＝(10011100)2十进制→R进制1）整数部分的转换方法一：除以r取余,从末位取起即：除以R取余数，直到商为0，得到的余数即为二进数各位的数码，余数从下到上排列。返回方法二：降幂法292827262524232221205122561286432168421101100100(356)10=256+64+32+4=28+26+25+22=(101100100)2返回十进制转换成二进制的几个特例：256D255D127D等等=28=100000000B=28–1=11111111B=27–1=1111111B返回例如：(0.625)D=()B乘2取整：整数部分0.625×21.2501×20.5000×21.0001结论：(0.625)D=(0.101)B2）小数部分转换乘以r取整，按顺序取数即：乘以R取整数，得到的整数即为二进数各位的数码，整数从上到下排列。★循环数根据要求取数。返回混小数的转换对于既有整数部分又有小数部分的十进制数的转换，可以将两部分的转换分开进行，最后再将结果合并在一起即可。【例】：十进数156.625转换成二进制数为10011100.101B返回二进制八进制二进制十六进制二进制十六进制00000000010008001100011100190102001021010A0113001131011B1004010041100C1015010151101D1106011061110E1117011171111F表：二进制、八进制和十六进制之间的关系返回二进制、十六进制的相互转换1）二进制数转换成十六进制数的方法是：“四位合一位”法：以小数点为界，整数向左，小数向右，四位一格，不足补零，格内变为十进制【例】：将1110101.11B转换成十六进制数。01110101．1100↓↓↓75.C转换结果为1110101.11B=75.CH返回2）十六进制数转换成二进制数方法，正好与二进制数转换成十六进制数的方法相逆，即“一位扩展四位”法：一位变四位，不足前补零，最后截去首尾空零。将每位十六进制数化成4位二进制数书写，便可得到转换结果。【例】：将3A6.C5H转换成二进制数。3A6.C5↓↓↓↓↓001110100110.11000101转换结果为3A6.C5H=1110100110.11000101B。返回二进制、八