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1、计 算 机 基 础,第一章 计算机基础知识,计算机 一计算机的发展一、计算机的发展,三、计算机中数据的表示方法,四、计算机病毒与防治,本章内容,计算机概述数制与编码计算机硬件系统计算机软件系统性能指标计算机指令系统,1.1 计算机概述,1946年 ENIAC,1.1.1 计算机发展简史1.计算机的诞生,“关公战秦琼”,1971年至今,1965-1971年,1958-1964年,1946-1957年,以晶体管为逻辑元件,以电子管为逻辑元件,以小规模集成电路为主,以超大规模集成电路为主,按计算机采用元器件不同，可分为四代：,1.1.1 计算机发展简史2.计算机的发展,将程序和数据存放在计算机的内存
2、中，让计算机进行逻辑判断，按照设计好的程序执行，直至完成全部指令任务为止。,John von Neumann约翰冯诺依曼,计算机之父存储程序原理,1.1.1 计算机发展简史3.冯渃伊曼结构,1.1.2 计算机的分类1.按应用范围分类,专用计算机,1.1.2 计算机的分类1.按应用范围分类,通用计算机,1.1.2 计算机的分类2.按规模分类,巨型机,1.1.2 计算机的分类2.按规模分类,大型机,1.1.2 计算机的分类2.按规模分类,小型机,1.1.2 计算机的分类2.按规模分类,工作站,1.1.2 计算机的分类2.按规模分类,微型机,1.2 数制与编码,什么是（进位计）数制,数制：指用一组固
3、定的符号和统一的规则来表示数的方法，也称计数制。进位计数制：按进位的方法进行计数，如十进制“满十进一”。,进位计数制的三要素数位：指数中各数字的位置基数：用来表示数字的符号个数位权：数字在不同位置上的倍率值,123456789.0,108 107 106 105 104 103 102 101 100 10-1,9 8 7 6 5 4 3 2 1-1,计算机世界使用二进制,为什么计算机要使用二进制,为什么人类世界要使用十进制,古代世界起，几乎都采用十进制,中国最早使用十进制,古巴比伦采用60进制,玛雅采用20进制,计算机逻辑电路更适合使用二进制,技术易于实现,运算规则简单,适合逻辑运算,数制转
4、换方便,抗干扰能力强,1.2.1 计算机内数的表示与转换1.常用的进位计数制,十进制(D)R=10，可使用 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9二进制(B)R=2，可使用 0,1八进制(O)R=8，可使用 0,1,2,3,4,5,6,7十六进制(H)R=16，可使用 0,9,A,B,C,D,E,F,“逢R进一，借一当R”,十、二、八、十六进制数间的对应,十：0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15二：0 1 10 11 100 101 110 111 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111八：0 1 2 3 4 5 6
5、 7 10 11 12 13 14 15 16 17：0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F,十六,1 1 10 11 100 101+0+1+1+1+1+1 1 10 11 100 101 110,1.2.1 计算机内数的表示与转换1.常用的进位计数制,十进制向二进制的转换 按权展开,1.2.1 计算机内数的表示与转换2.数制的转换,非十进制向十进制的转换 整数：除2取余小数：乘2取整,1.2.1 计算机内数的表示与转换2.数制的转换,十进制数,整数,小数,二进制数,例：将（25.25)10 转换成二进制数,25,2,12,2,6,2,3,2,1,1,0,0,1,转换
6、结果：,（25.25)10,=（11001,0.2 5,2,0.5 0,0,0.5,2,1.0,1,.01)2,整数部分,小数部分,除2 取余，倒排,乘2 取整，顺排,1.2.1 计算机内数的表示与转换2.数制的转换,例:将八进制数（4675.21)8转换成二进制数,转换过程：,4 6 7 5.2 1,101,111,110,100,.010,001,转换结果：,（4675.21）8,=（100 110 111 101.010 001）2,八进制向二进制的转换 对位取数一拆三,1.2.1 计算机内数的表示与转换2.数制的转换,例:将十六进制数（3ACD.A1)16 转换成二进制数,十六进制向二
7、进制的转换 对位取数一拆四,1.2.1 计算机内数的表示与转换2.数制的转换,转换过程：,3 A C D.A 1,1101,1100,1010,0011,.1010,0001,转换结果：,（3ACD.A1）16=（11 1010 1100 1101.1010 0001）2,例:将二进制数（1 010 110 101.101 110 1）2 转换成八进制数,转换过程：,101,110,010,001,110,100,转换结果：,（1 010 110 101.101 110 1）2=（1265.564）8,5,6,2,1,6,4,.101,.5,1左边补00为001,1右边补00为100,1.2.
8、1 计算机内数的表示与转换2.数制的转换,二进制向八进制的转换 对位取数三合一,转换过程：,1011,0111,0101,0010,1100,转换结果：,（101 0111 1011.0011 0010 11）2=（57B.32C）16,B,7,5,2,C,.0011,.3,例:将二进制数（101 0111 1011.0011 0010 11）2 转换成十六进制数,1.2.1 计算机内数的表示与转换2.数制的转换,二进制向十六进制的转换 对位取数四合一,1.2.2 计算机容量的表示,Bit 最小单位Byte 1Byte=8bitKB 1KB=1024ByteMB 1MB=1024KBGB 1G
9、B=1024MBTB 1TB=1024GB,用7位二进制编码，其排列次序为d6d5d4d3d2d1d0，d6为高位，d0为低位。它共有128种编码组合，可表示128个字符，其中数字10个、大小写英文字母52个、其他字符32个和控制字符34个。为与字节相对应，ASCII编码时在高位填为0，称为基本ASCII码。,1.2.3 字符的表示1.ASCII码,1.2.3 字符的表示2.汉字编码,汉字输入码汉字区位码汉字国标码汉字机内码汉字字形码,1.2.3 字符的表示2.汉字编码,王永民,王码五笔创始人首创“汉字字根周期表”发明25键4码高效汉字输入法和字词兼容技术。在世界上，首破电脑汉字输入每分钟10
10、0 字大关，获中、美、英三国专利。,1.2.3 字符的表示2.汉字编码,1.2.3 字符的表示2.汉字编码,1.3 计算机硬件系统,软件系统,硬件系统,计算机系统,计算机系统组成,计算机系统,硬件,软件,存储器,内存,CPU,控制器,随机存储器(RAM),只读存储器(ROM),输入设备（键盘、鼠标、扫描仪等）,输出设备（显示器、打印机、绘图仪等）,系统软件(OS、语言处理程序、DBMS、工具）,应用软件(字处理、计算机辅助设计等),运算器,外存（硬盘、光盘、U盘等）,主机,外设,计算机系统组成,1.3.2 微型计算机的组成,1.3.2 微型计算机的组成,机箱,1.3.2 微型计算机的组成,主板
11、,1.3.2 微型计算机的组成,1.3.2 微型计算机的组成,中央处理器,1.3.2 微型计算机的组成,内存储器,1.3.2 微型计算机的组成,显示适配器,1.3.2 微型计算机的组成,声卡,1.3.2 微型计算机的组成,光盘驱动器,1.3.2 微型计算机的组成,硬盘驱动器,1.3.2 微型计算机的组成,USB闪存驱动器和固态硬盘,目前，人们多数使用的是基于Flash闪存的固态盘。Flash的最小存储单元是晶浮栅晶体管，对应于磁盘中的一个bit的存储单元。固态盘中，在存储单元晶体管的栅（Gate）中，注入不同数量的电子，通过改变栅的导电性能，改变晶体管的导通效果，实现对不同状态的记录和识别。有
12、些晶体管，栅中的电子数目多与少，带来的只有两种导通状态，对应读出的数据就只有0/1；有些晶体管，栅中电子数目不同时，可以读出多种状态，能够对应出00/01/10/11等不同数据。所以，Flash的存储单元可分为SLC（一个萝卜一个坑）和MLC（2个/多个萝卜一个坑）两种。,1.3.2 微型计算机的组成,区别在于SLC的状态简单，所以读取很容易，MLC有多种状态，读取时，容易出错，需要校验，速度相对较慢。实际MLC的状态识别过程比上述复杂很多，读取一次MLC的功耗比SLC大很多。由于材料本身的缘故，SLC可以接受10万次级的擦写，而MLC材料只能接受万次级擦写操作，所以MLC的寿命比SLC少很多
13、。但是，也是最重要的，由于MLC中的信息量大，同一个存储单元，信息量是SLC的N倍，所以相同容量的磁盘，MLC类型Flach成本更低，存储单元体积更小，这也导致市面上多数固态盘都采用了MLC型的Flash颗粒。SLC由于其特性，仅在高端的高速存储设备中使用。不难理解，固态盘写入，就是改变晶体管里栅中电子数目的过程。读出，就是向晶体管施加电压，获取不同导通状态，对应识别存储数据的过程。Flash颗粒便是大量这种浮栅晶体管的阵列，一般的U盘中会有1-2粒这种Flash颗粒，视容量而定；在SSD硬盘中，常见会有8-16粒Flash颗粒。,4.输入设备 向计算机输入数据、程序及各种信息的部件,输出设备
14、的作用是将计算机的处理结果传达给用户。常用的输出设备是显示器、打印机、绘图仪等。,输入设备的作用是将用户对计算机的操作信息传递给计算机，常用的输入设备是键盘、鼠标、扫描仪等。,5.输出设备 将计算机处理结果以人们或其它设备能识别的形式输出的部件,输出设备,主频,内存容量,存取速度,外存容量,运算速度,四 计算机的主要性能指标,字长,可靠性,计算机性能指标主要有以上几项,第四节微型计算机软件系统,软件是计算机的灵魂，它包括指挥控制计算机各部分协调工作并完成各种功能的程序和各种数据。,1、系统软件 面向计算机管理、支持应用软件开发和运行的软件。系统软件大致包括以下几种类型：,(1)操作系统(Ope
15、rating System)操作系统是是系统软件的核心。是管理计算机软硬件资源，调度用户作业和处理各种中断，从而保证计算机各部分协调有效工作的软件。,(2)程序设计语言 将高级语言编写的源程序翻译成计算机能识别和执行的二进制机器语言程序。,(3)数据库管理系统 一种对数据进行组织、管理、查询并提供一定处理能力的大型系统软件。,(4)工具软件 提供各种运行所需的服务。如软件开发工具的编辑程序、装配链接程序、测试程序及故障诊断程序等。,机器语言是唯一能被计算机硬件识别和执行的语言,2 应用软件 应用软件是为解决各种实际问题而编制的计算机应用程序的总称。应用软件是面向用户、面向应用领域的软件。,应用软件主要包括科学计算软件包、文字处理软件、辅助工程软件、图形软件、工具软件等。如人事管理系统、图书管理系统、Word、Excel、Office、3DMAXPhotoShop等。,3 计算机指令系统 3.1概念：,3 计算机指令系统,3.2 指令执行过程,3.2 指令执行过程,谢 谢,
