计算机基础知识

大学计算机基础第1章 计算机基础知识 第1页第第1章章 计算机根底知识计算机根底知识1.1计算机的开展与分类计算机的开展与分类1.2 微型计算机系统的组成及工作原理微型计算机系统的组成及工作原理1.3 信息的表示及存储信息的表示及存储1.4 计算机中的字符编码计算机中的字符编码1.5 计算机平安计算机平安 大学计算机基础第1章 计算机基础知识 第2页1.1计算机的开展与分类计算机的开展与分类l计算机的开展计算机的开展l1计算装置的开展计算装置的开展l 在中国春秋时期创造的算筹是人类最在中国春秋时期创造的算筹是人类最早的计算工具。距今六七百年前，中国人早的计算工具。距今六七百年前，中国人创造了历史上计算速度最快的计算工具创造了历史上计算速度最快的计算工具算盘。算盘。大学计算机基础第1章 计算机基础知识 第3页l1642年，法国数学家帕斯卡年，法国数学家帕斯卡B.Pasal创造了创造了机械式的加减法计算器，如下图。机械式的加减法计算器，如下图。l1673年，德国数学家莱布尼兹研制出了机械年，德国数学家莱布尼兹研制出了机械式乘除计算器。使机械式计算器能够完成加、减、式乘除计算器。使机械式计算器能够完成加、减、乘、除四那么运算。乘、除四那么运算。1计算装置的开展计算装置的开展 大学计算机基础第1章 计算机基础知识 第4页 1822年，英国数学家巴贝奇研制出了年，英国数学家巴贝奇研制出了差分机。差分机。这台差分机带有这台差分机带有3个存放器，每个存放个存放器，每个存放器包含器包含6个局部，每局部有一个字轮，字轮个局部，每局部有一个字轮，字轮的圆周齿上带有的圆周齿上带有09共十个数字，这台计共十个数字，这台计算器能计算平方表和其他表格，这是最早算器能计算平方表和其他表格，这是最早使用存放器来存储数据的计算机。使用存放器来存储数据的计算机。1计算装置的开展计算装置的开展 大学计算机基础第1章 计算机基础知识 第5页l1834年年，巴巴贝贝奇奇又又研研制制出出了了分分析析机机，如如下下图图。这这个个分分析析机机不不仅仅能能解解决决数数学学问问题题，而而且且还还能能进进行行逻逻辑辑运运算算，这这个个分分析析机机已已经经具具有有了了现现代代计计算算机机的的根根本本设设想想。但但由由于于受受机机械械技技术术的的限限制制，巴巴贝贝奇奇研研制制的计算机最终没有被推广。的计算机最终没有被推广。1计算装置的开展计算装置的开展 大学计算机基础第1章 计算机基础知识 第6页2电子计算机的研究电子计算机的研究 随着电子技术的不断开展，科学家随着电子技术的不断开展，科学家试图使用电子技术研制计算机。试图使用电子技术研制计算机。1884年，美国人赫尔曼年，美国人赫尔曼霍勒瑞斯霍勒瑞斯采用电子技术取代机械技术，用穿孔卡采用电子技术取代机械技术，用穿孔卡片来表示数据，研制出了制表机。片来表示数据，研制出了制表机。大学计算机基础第1章 计算机基础知识 第7页 1936年，英国数学家图灵提出了一种描年，英国数学家图灵提出了一种描述计算步骤的数学模型。根据这种模型，可述计算步骤的数学模型。根据这种模型，可以设计出简单且运算力极强的机器，这种机以设计出简单且运算力极强的机器，这种机器包括：器包括：存储器用于存储计算结果；存储器用于存储计算结果；一种语言用于运算；一种语言用于运算；扫描采集数据；扫描采集数据；计算意向准备下一步计算；计算意向准备下一步计算；执行下一步计算。执行下一步计算。这种理想的机器被称之为这种理想的机器被称之为“图灵机。图灵机。2电子计算机的研究电子计算机的研究 大学计算机基础第1章 计算机基础知识 第8页l1938年，美国数学家香农首次用布尔代数进行开年，美国数学家香农首次用布尔代数进行开关电路分析，明确地给出了实现加、减、乘、除关电路分析，明确地给出了实现加、减、乘、除等运算的电子电路的设计方法。等运算的电子电路的设计方法。l1942年，美国爱荷华州立学院数学系教授文森特年，美国爱荷华州立学院数学系教授文森特阿塔纳索夫和他的学生贝里设计了一台以电子管阿塔纳索夫和他的学生贝里设计了一台以电子管为元件且有再生存储功能的数字计算机。为元件且有再生存储功能的数字计算机。l1944年年5月，美国哈佛大学的在读研究生霍华德月，美国哈佛大学的在读研究生霍华德艾肯研制出了艾肯研制出了“哈佛哈佛IBM自动序列控制计算机，自动序列控制计算机，后来取名后来取名“MARK-I。2电子计算机的研究电子计算机的研究 大学计算机基础第1章 计算机基础知识 第9页3电子计算机的诞生电子计算机的诞生l经过了多年的科学积经过了多年的科学积累，世界上第一台电累，世界上第一台电子计算机在子计算机在1946年年2月在美国宾西法尼亚月在美国宾西法尼亚大学研制成功，取名大学研制成功，取名ENIACElectronic Numerical Integrator and Calculator)即即“电子电子数值积分式计算机。数值积分式计算机。大学计算机基础第1章 计算机基础知识 第10页ENIAC的特点的特点lENIAC使使 用用 了了 18800个个 电电 子子 管管，耗耗 电电 约约 150kW，占占 地地170m2，重重约约30吨吨，每每秒秒可可进进行行5000次次加加、减减法法运运算算，主主频频仅仅为为0.1MHz。ENIAC主主要要用用于于进进行行弹弹道道轨轨迹迹分分析析计计算算，当时被誉为当时被誉为“比炮弹还要快的计算机。比炮弹还要快的计算机。l缺乏：缺乏：l容量小；容量小；l线路连接工作较繁琐；线路连接工作较繁琐；l耗电量大；耗电量大；l电电子子管管的的寿寿命命短短，某某一一个个电电子子管管损损坏坏那那么么会会影影响响整整台台计计算算机机正常工作。正常工作。大学计算机基础第1章 计算机基础知识 第11页l美籍匈牙利数学家冯美籍匈牙利数学家冯诺依曼诺依曼Von Neumann为了解决这些缺乏，提出了重要的改进理论，主为了解决这些缺乏，提出了重要的改进理论，主要有两点：要有两点：l其一是电子计算机采用其一是电子计算机采用“存储程序方式工作。存储程序方式工作。就是把原来改变配线及切换开关等工作以程序的就是把原来改变配线及切换开关等工作以程序的方式预先存放在计算机中，在控制器的控制下自方式预先存放在计算机中，在控制器的控制下自动执行。动执行。l其二是明确指出了整个计算机的结构应有五个根其二是明确指出了整个计算机的结构应有五个根本组成局部：运算器、控制器、存储器、输入设本组成局部：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。备和输出设备。大学计算机基础第1章 计算机基础知识 第12页冯冯诺依曼计算机工作原理及结构图诺依曼计算机工作原理及结构图 冯诺依曼计算机工作原理：把程序输入到计算机存储器中，然后执行程序，由控制器向内存储器发出取指令命令；控制器对取出的指令进行译码，并根据指令的操作要求，向存储器和运算器发出存、取命令和运算命令；经过运算器运算后，运算结果保存到存储器中；最后，在控制器发出取指令及输出指令的作用下，将存储器中的运算结果输出到输出设备。大学计算机基础第1章 计算机基础知识 第13页4电子计算机的开展过程电子计算机的开展过程l自自1946年第一台电子计算机问世以来，计算机中年第一台电子计算机问世以来，计算机中采用的主要电子器件经过了采用的主要电子器件经过了4次更新换代次更新换代,把计算把计算机也据此分为四代。机也据此分为四代。l第一代第一代(1946-1957年年)：电子管计算机时代：电子管计算机时代l第二代第二代(1958-1964年年)：晶体管计算机时代：晶体管计算机时代l第三代第三代(1965-1970年年)：中、小规模集成电路计算：中、小规模集成电路计算机时代机时代l第四代第四代(1971至今至今)：大规模、超大规模集成电路：大规模、超大规模集成电路计算机时代计算机时代 大学计算机基础第1章 计算机基础知识 第14页计算机的分类计算机的分类l1按计算机用途划分按计算机用途划分l 计算机按照用途划分，分为通用计算机和计算机按照用途划分，分为通用计算机和专用计算机。专用计算机。l1通用计算机通用计算机l 通用计算机通用性强、功能全，具有很强通用计算机通用性强、功能全，具有很强的综合处理能力，能够解决多种类型的问题。的综合处理能力，能够解决多种类型的问题。l2专用计算机专用计算机l 专用计算机是为解决某一领域特定问题而专用计算机是为解决某一领域特定问题而配置的计算机，能够高速、可靠地处理特定的问配置的计算机，能够高速、可靠地处理特定的问题，其功能单一、通用性差。题，其功能单一、通用性差。大学计算机基础第1章 计算机基础知识 第15页2按计算机综合性能指标划分按计算机综合性能指标划分l计算机按照运算速度、存储容量、软件配置、价格等指计算机按照运算速度、存储容量、软件配置、价格等指标划分又可分为巨型计算机、大型计算机、小型计算机、标划分又可分为巨型计算机、大型计算机、小型计算机、工作站和微型计算机。工作站和微型计算机。l巨型计算机也称超级计算机。巨型计算机也称超级计算机。2021年年10月，在我国高月，在我国高性能计算学术年会上国防科技大学发布了国内首台峰值性能计算学术年会上国防科技大学发布了国内首台峰值性能超千万亿次的超级计算机系统性能超千万亿次的超级计算机系统天河一号。天河一号。“天天河一号具备每秒钟河一号具备每秒钟1206万亿次的峰值速度和每秒万亿次的峰值速度和每秒5631万亿次的万亿次的Linpack实测性能。实测性能。l“天河一号的成功研制使我国成为继美国之后第二个天河一号的成功研制使我国成为继美国之后第二个能研制千万亿次计算机的国家。能研制千万亿次计算机的国家。大学计算机基础第1章 计算机基础知识 第16页“天河一号超级计算机天河一号超级计算机 大学计算机基础第1章 计算机基础知识 第17页大型计算机大型计算机 l大型计算机包括国内常说的大、中型大型计算机包括国内常说的大、中型机。特点是大型、通用，整机运算速机。特点是大型、通用，整机运算速度高，具有很强的处理和管理能力，度高，具有很强的处理和管理能力，主要用于银行、大公司、规模较大的主要用于银行、大公司、规模较大的高校和科研院所。高校和科研院所。大学计算机基础第1章 计算机基础知识 第18页小型计算机小型计算机l小型计算机规模小，结构简单，可靠性高，小型计算机规模小，结构简单，可靠性高，本钱较低，主要用于科学计算、工业控制、本钱较低，主要用于科学计算、工业控制、数据采集及分析中。数据采集及分析中。工作站工作站l工作站是介于工作站是介于PC机与小型机之间的一种高机与小型机之间的一种高档微机，其运算速度比微机快，存储容量档微机，其运算速度比微机快，存储容量大。主要用于某些专业领域，例如图像处大。主要用于某些专业领域，例如图像处理、动画设计、地球物理等。理、动画设计、地球物理等。大学计算机基础第1章 计算机基础知识 第19页微型计算机微型计算机 微型计算机也称个人计算机或微型计算机也称个人计算机或PC机。机。微型计算机设计先进、可靠性强、功能齐微型计算机设计先进、可靠性强、功能齐全、运算速度快、价格低等优势加快了计全、运算速度快、价格低等优势加快了计算机的普及。包括台式计算机、笔记本计算机的普及。包括台式计算机、笔记本计算机及一体计算机等。算机及一体计算机等。大学计算机基础第1章 计算机基础知识 第20页计算机的开展趋势计算机的开展趋势 计算机广泛应用于科学研究、数据处计算机广泛应用于科学研究、数据处理、过程检测与控制、计算机辅助系统、理、过程检测与控制、计算机辅助系统、电子商务、多媒体技术、虚拟现实、人工电子商务、多媒体技术、虚拟现实、人工智能、通信网络等方面，并且仍呈上升趋智能、通信网络等方面，并且仍呈上升趋势。随着大规模集成电路的开展，微型机势。随着大规模集成电路的开展，微型机的集成度将不断加强，运行速度和存储能的集成度将不断加强，运行速度和存储能力将不断提高。电子计算机正朝着巨型化、力将不断提高。电子计算机正朝着巨型化、微型化、网络化、智能化方向开展。微型化、网络化、智能化方向开展。当前，世界上许多国家正在研制新一当前，世界上许多国家正在研制新一代计算机系统，科学家试图通过纳米技术、代计算机系统，科学家试图通过纳米技术、光技术、生物技术、量子技术等研制光计光技术、生物技术、量子技术等研制光计算机、生物计算机、分子计算机、量子计算机、生物计算机、分子计算机、量子计算机等。算机等。大学计算机基础第1章 计算机基础知识 第21页1.2 微型计算机系统的组成及工作原理微型计算机系统的组成及工作原理l计算机应用最广泛的就是微型计算机，人们平时计算机应用最广泛的就是微型计算机，人们平时说的说的“电脑就是指微型计算机。微型计算机多电脑就是指微型计算机。微型计算机多数以台式计算机、笔记本计算机居多。数以台式计算机、笔记本计算机居多。大学计算机基础第1章 计算机基础知识 第22页计算机系统包括硬件系统和软件系统两局部。计算机系统包括硬件系统和软件系统两局部。大学计算机基础第1章 计算机基础知识 第23页计算机硬件的组成计算机硬件的组成l计算机的根本硬件组成分为微处理器、存计算机的根本硬件组成分为微处理器、存储器、输入设备、输出设备等，从直观上储器、输入设备、输出设备等，从直观上看，计算机分为主机和外部设备，主机包看，计算机分为主机和外部设备，主机包括计算机电源、主板、括计算机电源、主板、CPU、硬盘驱动器、硬盘驱动器硬盘、光盘驱动器光驱、内存、硬盘、光盘驱动器光驱、内存、显卡、声卡、网卡等，外部设备包括常用显卡、声卡、网卡等，外部设备包括常用的输入输出设备，如：键盘、鼠标、的输入输出设备，如：键盘、鼠标、U盘、盘、麦克风、音箱等。麦克风、音箱等。大学计算机基础第1章 计算机基础知识 第24页1.主板主板l主板又称主机板主板又称主机板Main borad、系统板，是计算机的、系统板，是计算机的各个部件连接的核心设备，是计算机主机内部最大的一块各个部件连接的核心设备，是计算机主机内部最大的一块集成电路板，集成电路板，大学计算机基础第1章 计算机基础知识 第25页l主板的核心部件是芯片组，控制着整个主主板的核心部件是芯片组，控制着整个主板的工作，多数芯片组由南、北桥芯片组板的工作，多数芯片组由南、北桥芯片组成，其中北桥芯片控制着成，其中北桥芯片控制着CPU、内存和显、内存和显卡的工作，南桥芯片负责控制系统的输入、卡的工作，南桥芯片负责控制系统的输入、输出等功能。主板性能的上下影响着整台输出等功能。主板性能的上下影响着整台计算机的总体性能。主要生产芯片组的厂计算机的总体性能。主要生产芯片组的厂商有商有Intel、VIA、SIS等，典型的主板品牌等，典型的主板品牌有华硕有华硕ASUS、微星、微星(MSI)、技嘉、技嘉(GIGABYTE)、精英、精英(ECS)等。等。1.主板主板 大学计算机基础第1章 计算机基础知识 第26页l主板是基于总线技术设计的，总线是连接计算机中各个部件的一主板是基于总线技术设计的，总线是连接计算机中各个部件的一组物理信号线。总线通常可分为片内总线、片总线、内总线、外组物理信号线。总线通常可分为片内总线、片总线、内总线、外总线。总线。l1片内总线：也称芯片内部总线，片内总线位于片内总线：也称芯片内部总线，片内总线位于CPU内部，内部，实现实现CPU内部各单元电路之间的连接和信号传递。内部各单元电路之间的连接和信号传递。l2片总线：也称元件级总线，通常是指计算机主板上以片总线：也称元件级总线，通常是指计算机主板上以CPU为核心，与外围控制芯片之间交换信息的总线，也叫前端总线，为核心，与外围控制芯片之间交换信息的总线，也叫前端总线，包括地址总线、数据总线和控制总线。包括地址总线、数据总线和控制总线。l3内总线：也称系统总线，是插件板与插件板之间互相连接内总线：也称系统总线，是插件板与插件板之间互相连接交换信息的总线，同样包括地址总线、数据总线和控制总线。如交换信息的总线，同样包括地址总线、数据总线和控制总线。如独立的网卡、声卡、视频采集卡等各类接口卡与主板的接口，常独立的网卡、声卡、视频采集卡等各类接口卡与主板的接口，常见的有见的有ISA、PCI、PCI-Express总线等。总线等。l4外总线：也称通信总线，是主机与外部设备接口的总线。外总线：也称通信总线，是主机与外部设备接口的总线。1.主板主板 大学计算机基础第1章 计算机基础知识 第27页2微处理器微处理器l微处理器也叫中央处理单元微处理器也叫中央处理单元Central Processing Unit，CPU,由运算器和控制器及由运算器和控制器及内部存放器组成，它是负责完成读指令、解释和内部存放器组成，它是负责完成读指令、解释和执行指令的重要部件，并协调计算机有条不紊的执行指令的重要部件，并协调计算机有条不紊的工作，是计算机系统中必备的核心部件。工作，是计算机系统中必备的核心部件。大学计算机基础第1章 计算机基础知识 第28页3存储器存储器l存储器分为内存储器和外存储器。存储器分为内存储器和外存储器。l1内存储器内存储器l 内存储器按其工作方式的不同，可以分为随内存储器按其工作方式的不同，可以分为随机存取存储器机存取存储器RAM和只读存储器和只读存储器ROM。大学计算机基础第1章 计算机基础知识 第29页高速缓冲存储器高速缓冲存储器Cachel高速缓冲存储器高速缓冲存储器Cache用于解决用于解决CPU运算速运算速度与内存读写速度不匹配的矛盾，度与内存读写速度不匹配的矛盾，l当当CPU调用大量数据时，就可避开内存，而从缓调用大量数据时，就可避开内存，而从缓存中调用，从而加快读取速度。存中调用，从而加快读取速度。Cache的读取速的读取速度比内存快，度比内存快，Cache的容量越大，可缓冲数据量的容量越大，可缓冲数据量就越多，计算机的整体性能就越好。就越多，计算机的整体性能就越好。lCache一般分为一级一般分为一级Cache和二级和二级Cache。局部。局部高端高端CPU还具有三级还具有三级Cache，每一级缓存中所储，每一级缓存中所储存的全部数据都是下一级缓存的一局部。存的全部数据都是下一级缓存的一局部。大学计算机基础第1章 计算机基础知识 第30页2外存储器外存储器l外存储器简称外存，计算机执行程序外存储器简称外存，计算机执行程序和加工处理数据时，外存中的信息按信息和加工处理数据时，外存中的信息按信息块或信息组先送入内存后才能使用。外存块或信息组先送入内存后才能使用。外存储器的速度比内存储器慢，但断电后信息储器的速度比内存储器慢，但断电后信息不丧失，可以长期保存。不丧失，可以长期保存。l计算机常用的外存有硬盘、光盘、计算机常用的外存有硬盘、光盘、U盘、软盘、软盘。盘。l目前，目前，U盘、光盘的使用越来越普及，软盘盘、光盘的使用越来越普及，软盘已经逐渐被淘汰。已经逐渐被淘汰。大学计算机基础第1章 计算机基础知识 第31页硬盘硬盘 大学计算机基础第1章 计算机基础知识 第32页光盘光盘 大学计算机基础第1章 计算机基础知识 第33页闪存盘闪存盘 大学计算机基础第1章 计算机基础知识 第34页软盘软盘l由于软盘的存储容量小，存取速度相对较慢，且容易被磁化，造成数据丧失，在外存储器中没有太多优势。当前计算机已经很少使用软盘驱动器及软盘。l计算机软盘有5.25英寸盘和3.5英寸盘。l软盘记录信息的格式同硬盘一样，不同的是软盘只有一个盘片前后两个磁面。l由于软盘的存储容量小，存取速度相对较慢，且容易被磁化，造成数据丧失，在外存储器中没有太多优势。l当前计算机已经很少使用软盘驱动器及软盘。大学计算机基础第1章 计算机基础知识 第35页4输入设备输入设备l输入设备是计算机系统的重要组成局部，文字、输入设备是计算机系统的重要组成局部，文字、声音、图像等媒体信息必须通过输入设备才能输声音、图像等媒体信息必须通过输入设备才能输入到计算机中。入到计算机中。输入设备包括键盘、鼠标、手写输入设备包括键盘、鼠标、手写板、扫描仪、磁盘或光盘、麦克风、摄像头、数板、扫描仪、磁盘或光盘、麦克风、摄像头、数码相机、录像机等。码相机、录像机等。大学计算机基础第1章 计算机基础知识 第36页1键盘键盘 正确操作计算机键盘的方法是：将左手食指放在正确操作计算机键盘的方法是：将左手食指放在F键上，键上，右手食指放在右手食指放在J键上，然后通过左手及右手在主键盘区左键上，然后通过左手及右手在主键盘区左上、右下移动来控制键盘。上、右下移动来控制键盘。大学计算机基础第1章 计算机基础知识 第37页2鼠标鼠标l鼠标根据结构可分为机械式鼠标、光电式鼠标根据结构可分为机械式鼠标、光电式鼠标、光机式鼠标。根据接口类型可以分鼠标、光机式鼠标。根据接口类型可以分为为PS/2接口、串行接口、接口、串行接口、USB接口、红外接口、红外接口及无线接口这接口及无线接口这5种类型。种类型。大学计算机基础第1章 计算机基础知识 第38页5输出设备输出设备l输出设备用于传输计算机处理结果的信息。输出设备用于传输计算机处理结果的信息。常用输出设备有显示器、打印机、音箱、常用输出设备有显示器、打印机、音箱、绘图仪等。绘图仪等。大学计算机基础第1章 计算机基础知识 第39页1.2.2 计算机软件的组成计算机软件的组成l软件由程序、数据和有关文档组成。程序软件由程序、数据和有关文档组成。程序是为完成某个任务按照一定顺序编写的指是为完成某个任务按照一定顺序编写的指令集合。文档是软件开发过程中建立的技令集合。文档是软件开发过程中建立的技术资料。程序是软件的主体。术资料。程序是软件的主体。l软件按用途分为系统软件和应用软件。软件按用途分为系统软件和应用软件。大学计算机基础第1章 计算机基础知识 第40页1系统软件系统软件l系统软件是管理、监控和维护计算机系统系统软件是管理、监控和维护计算机系统资源的软件，用来扩大计算机的功能、提资源的软件，用来扩大计算机的功能、提高计算机的工作效率。系统软件是计算机高计算机的工作效率。系统软件是计算机正常运转不可缺少的。系统软件包括操作正常运转不可缺少的。系统软件包括操作系统及系统应用程序。系统及系统应用程序。l操作系统操作系统Operation system是最根本是最根本的系统软件。常见的操作系统有：的系统软件。常见的操作系统有：DOS、Windows、UNIX、Linux等等,本书第二章将本书第二章将详细介绍操作系统。详细介绍操作系统。大学计算机基础第1章 计算机基础知识 第41页系统应用程序系统应用程序 l系统软件还包括系统应用程序如：语言处系统软件还包括系统应用程序如：语言处理程序、数据库系统、系统监控程序等。理程序、数据库系统、系统监控程序等。l语言处理程序包括计算机语言、编译程序、语言处理程序包括计算机语言、编译程序、解释程序等。解释程序等。l计算机语言开展至今可分为以机器语言、计算机语言开展至今可分为以机器语言、汇编语言及高级语言汇编语言及高级语言3大类。大类。大学计算机基础第1章 计算机基础知识 第42页2应用软件应用软件l办公应用软件：办公应用软件：Microsoft Office、WPS、Lotus Notes等。等。l平面设计软件：平面设计软件：Photoshop、CorelDRAW、Freehand等。等。l多媒体开发软件：多媒体开发软件：Authorware、Flash等。等。l三维动画设计软件：三维动画设计软件：3DS Max、Maya等。等。l辅助设计软件：辅助设计软件：AutoCAD、Pro/E、Rhino等。等。大学计算机基础第1章 计算机基础知识 第43页1.2.3 计算机的工作过程计算机的工作过程l计算机工作过程就是计算机工作过程就是CPU不断从内存中取出指令、分析指不断从内存中取出指令、分析指令、执行指令的过程。令、执行指令的过程。l1取指令取指令 按照程序计数器的地址，将要执行的指令从内按照程序计数器的地址，将要执行的指令从内存中送到存中送到CPU的指令存放器中。的指令存放器中。l2分析指令分析指令 由译码器对指令存放器中的指令进行译码，由译码器对指令存放器中的指令进行译码，分析该指令所要完成的操作，然后将操作码转换成相应的分析该指令所要完成的操作，然后将操作码转换成相应的控制信号。由指令中的地址码确定操作数存放的地址。控制信号。由指令中的地址码确定操作数存放的地址。l3执行指令执行指令 控制器发出控制信号，使运算器及其他器件控制器发出控制信号，使运算器及其他器件按指令规定动作执行。根本指令执行时间由按指令规定动作执行。根本指令执行时间由CPU的时钟频的时钟频率主频及所用时钟周期决定，因此率主频及所用时钟周期决定，因此CPU的主频越高，的主频越高，运算速度也就越快。运算速度也就越快。l例如：在例如：在8086指令系统中：指令系统中：MOV AL C3H l 这条指令中，这条指令中，MOV就是操作码，就是操作码，AL C3H 这局部就这局部就是操作数。指明将是操作数。指明将C3H传送到传送到CPU内部存放器内部存放器AL中。中。大学计算机基础第1章 计算机基础知识 第44页1.3 信息的表示及存储信息的表示及存储l信息技术经过了信息技术经过了4次技术革命次技术革命l第第1次信息技术革命是文字的出现和使用，人们可次信息技术革命是文字的出现和使用，人们可以通过文字交流信息。以通过文字交流信息。l第第2次信息技术革命是毕昇印刷术的创造，也是我次信息技术革命是毕昇印刷术的创造，也是我国四大创造之一。国四大创造之一。l第第3次技术革命是次技术革命是 、播送和电视的使用，人们通、播送和电视的使用，人们通过无线电通信交互信息。过无线电通信交互信息。l第第4次技术革命就是计算机与通信技术的结合，人次技术革命就是计算机与通信技术的结合，人们通过计算机及网络传播信息。们通过计算机及网络传播信息。大学计算机基础第1章 计算机基础知识 第45页计算机采用二进制数表示的优点计算机采用二进制数表示的优点l由于计算机是一种电子设备，电子线路只有由于计算机是一种电子设备，电子线路只有“闭闭合、合、“断开这两种状态，使用二进制数表示断开这两种状态，使用二进制数表示数据，在电子设备上比较容易实现。数据，在电子设备上比较容易实现。l计算机数据采用二进制数表示，其优点如下：计算机数据采用二进制数表示，其优点如下：l其一，用二进制数其一，用二进制数“0和和“1表示低电位和高表示低电位和高电位，在电子线路上最容易实现。电位，在电子线路上最容易实现。l其二，由于二进制数只有其二，由于二进制数只有“0和和“1两个数，两个数，表示电路的两种工作状态，工作可靠，稳定性好。表示电路的两种工作状态，工作可靠，稳定性好。l其三，二进制数的运算规那么简单，通用性强。其三，二进制数的运算规那么简单，通用性强。大学计算机基础第1章 计算机基础知识 第46页l位位Bit是计算机的最小数据存储单位，是计算机的最小数据存储单位，每每8个二进制位为个二进制位为1个字节个字节Byte，存储，存储器的存储容量一般用器的存储容量一般用KB、MB、GB、TB来来表示，它们之间的换算关系如下：表示，它们之间的换算关系如下：l1KB=1210Byte=1024Bytel1MB=1210KB=1024KBl1GB=1210MB=1024MBl1TB=1210GB=1024GB 大学计算机基础第1章 计算机基础知识 第47页l在计算机中作为一个整体被存取、传送、在计算机中作为一个整体被存取、传送、处理的二进制数字串叫做一个字，每个字处理的二进制数字串叫做一个字，每个字中二进制位数的长度称为字长。一个字由中二进制位数的长度称为字长。一个字由假设干个字节组成，不同的计算机系统字假设干个字节组成，不同的计算机系统字长不同，常见的有长不同，常见的有8位、位、16位、位、32位、位、64位位等，字长越大，存放数的范围越大，精度等，字长越大，存放数的范围越大，精度越高越高,字长也是衡量计算机性能的一个重要字长也是衡量计算机性能的一个重要指标。指标。大学计算机基础第1章 计算机基础知识 第48页数制数制l在人们生活中经常使用十进制计数，但二进制计在人们生活中经常使用十进制计数，但二进制计数也并不陌生，比方：两只筷子为一双。其它非数也并不陌生，比方：两只筷子为一双。其它非十进制计数如：三尺为一米；七天为一周；二十十进制计数如：三尺为一米；七天为一周；二十四小时为一天；六十分钟为一小时等等，十进制四小时为一天；六十分钟为一小时等等，十进制的计算规那么是人民日常生活中经常使用的，而的计算规那么是人民日常生活中经常使用的，而非十进制又如何运算呢？非十进制又如何运算呢？l本节将详细介绍非十进制数的运算规那么以及十本节将详细介绍非十进制数的运算规那么以及十进制数与非十进制数之间的换算方法。进制数与非十进制数之间的换算方法。大学计算机基础第1章 计算机基础知识 第49页1进位计数制进位计数制l1基数基数l每一种进制都有固定数目的计数符号，这些计数符号的个每一种进制都有固定数目的计数符号，这些计数符号的个数也称为基数。数也称为基数。l二进制数二进制数Binary：0和和1，共计，共计2个计数符号，基数为个计数符号，基数为2。l八进制数八进制数Octal：0、1、2、3、4、5、6、7，共，共8个个计数符号，基数为计数符号，基数为8。l十进制数十进制数(Decimal)：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9，共，共10个计数符号，基数为个计数符号，基数为10。l十六进制数十六进制数(Hexadecimal)：09，A，B，C，D，E，F，共，共16个计数符号，其中个计数符号，其中AF对应十进制中的对应十进制中的1015，基数为基数为16。大学计算机基础第1章 计算机基础知识 第50页2权值权值l在不同进制中，每一个数的每个位置都有一个权值。在不同进制中，每一个数的每个位置都有一个权值。权值是以基数为底、数码所在位置的序号为指数的权值是以基数为底、数码所在位置的序号为指数的次幂。在十进制中，从小数点向左，每一位对应的次幂。在十进制中，从小数点向左，每一位对应的权值分别为权值分别为100、101、102等；从小数点向右，每等；从小数点向右，每一位对应的权值分别为一位对应的权值分别为10-1、10-2等。等。l十进制数十进制数12345.67表示为：表示为：l12345.6710=1104+2103+3102+4101+5100+610-1+710-2l二进制数二进制数101.11表示为：表示为：l101.112=122+021+120+12-1+12-2l 在这个二进制数中，从小数点向左，每一位在这个二进制数中，从小数点向左，每一位对应的权值分别为对应的权值分别为20、21、22；从小数点向右，每；从小数点向右，每一位对应的权值分别为一位对应的权值分别为2-1、2-2。大学计算机基础第1章 计算机基础知识 第51页不同进制数的相互转换不同进制数的相互转换l1非十进制数转换为十进制数非十进制数转换为十进制数l非十进制数转换成十进制数的方法是按权非十进制数转换成十进制数的方法是按权展开法，即将每位数码乘以各自的权值并展开法，即将每位数码乘以各自的权值并累加，得到的结果即为该数的十进制数。累加，得到的结果即为该数的十进制数。大学计算机基础第1章 计算机基础知识 第52页1非十进制数转换为十进制数非十进制数转换为十进制数 大学计算机基础第1章 计算机基础知识 第53页2十进制数转换为非十进制数十进制数转换为非十进制数 l整数局部：整数局部：“除基取余法，即整数局部除基取余法，即整数局部不断除以基数取余数，直到商为不断除以基数取余数，直到商为0为止，最为止，最先得到的余数为最低位数，最后得到得余先得到的余数为最低位数，最后得到得余数为最高位数。数为最高位数。l小数局部：小数局部：“乘基取整法，即小数局部乘基取整法，即小数局部不断乘以基数取整数，直到积为不断乘以基数取整数，直到积为0或到达有或到达有效精度为止，最先得到的整数为最高位数，效精度为止，最先得到的整数为最高位数，最后得到的整数为最低位数。最后得到的整数为最低位数。大学计算机基础第1章 计算机基础知识 第54页例例4：将十进制数：将十进制数49.345转换成二进转换成二进制数小数保存制数小数保存4位。位。l整数求解：整数求解：l整数局部：整数局部：4910=(110001)2 大学计算机基础第1章 计算机基础知识 第55页l小数求解：小数求解：l小数局部：小数局部：0.345100.01012l最后求得：最后求得：(49.345)10=1100012+0.01012=(110001.0101)2 大学计算机基础第1章 计算机基础知识 第56页例例5：将十进制数：将十进制数68.345转换成八进转换成八进制数，小数局部保存制数，小数局部保存4位。位。l整数求解：整数求解：l小数求解：小数求解：(68.345)10=(104)8+0.26058=(104.2605)8 大学计算机基础第1章 计算机基础知识 第57页3二进制数与八、十六进制数的快二进制数与八、十六进制数的快速转换法速转换法l每每3位二进制数对应位二进制数对应1位八进制数，每位八进制数，每4位二进制数位二进制数对应对应1位十六进制数。二进制数转换为八、十六进位十六进制数。二进制数转换为八、十六进制数比转换为十进制数容易得多，因此常用八、制数比转换为十进制数容易得多，因此常用八、十六进制数来表示二进制数。十六进制数来表示二进制数。二二进制制八八进制制00000011010201131004101511061117二二进制制十六十六进制制二二进制制十六十六进制制00000100080001110019001021010A001131011B010041100C010151101D011061110E011171111F 大学计算机基础第1章 计算机基础知识 第58页l将二进制数快速转化为八进制数或十六进制数方法：将二进制数快速转化为八进制数或十六进制数方法：以二进制数小数点为中心分别向两边分组，每以二进制数小数点为中心分别向两边分组，每3位或位或4位位为一组转换成八进制数或十六进制数，如两边位数为一组转换成八进制数或十六进制数，如两边位数缺乏，就用缺乏，就用0补足。补足。l例例6：将二进制数分别转换为八、十六进制数。：将二进制数分别转换为八、十六进制数。大学计算机基础第1章 计算机基础知识 第59页l八、十六进制转换为二进制方法也是如此，八、十六进制转换为二进制方法也是如此，将每位八进制数或十六进制数展开为将每位八进制数或十六进制数展开为3位或位或4位二进制数，然后再去掉两边无位二进制数，然后再去掉两边无意义的意义的0即可。即可。大学计算机基础第1章 计算机基础知识 第60页l1.4 计算机中的字符编码计算机中的字符编码字符包括数字、字母及各种符号。由于计算机采用二进制数存储数据，因此数字、字母及各种字符也按相应规那么转换成二进制数存储在计算机中。字符包括数字、字母及各种符号。由于计算机采用二进制数存储数据，因此数字、字母及各种字符也按相应规那么转换成二进制数存储在计算机中。字符包括数字、字母及各种符号数值的表示 数在计算机中可以定义为无符号数或有符号数。无符号数的最高位为数值位，即表示数值。以8位字长为例，无符号十进制数215的表示：大学计算机基础第1章 计算机基础知识 l对于有符号数来说，是将符号位和数值位对于有符号数来说，是将符号位和数值位一起编码。符号位最高位用一起编码。符号位最高位用0表示正数，表示正数，用用1表示负数，而数值位是该数的二进制数，表示负数，而数值位是该数的二进制数，也称为真值。有符号数的表示法有也称为真值。有符号数的表示法有3种：原种：原码、反码和补码。码、反码和补码。第61页 大学计算机基础第1章 计算机基础知识 原码、反码与补码原码、反码与补码l正数的原码、反码与补码相同。正数的原码、反码与补码相同。l原码由符号局部和数值局部组成。其中，原码由符号局部和数值局部组成。其中，符号局部正数用符号局部正数用0表示，负数用表示，负数用1表示，数表示，数值局部是该数的绝对值的二进制数。值局部是该数的绝对值的二进制数。l负数的反码：符号位为负数的反码：符号位为1，其余位对应原码，其余位对应原码按位取反即按位取反即0变变1，1变变0。l负数的补码是在反码上加负数的补码是在反码上加1。第62页 大学计算机基础第1章 计算机基础知识 西文字符编码西文字符编码l西文字符编码使用西文字符编码使用7位二进制数表示的位二进制数表示的ASC码表码表示示l数字：数字：011000048表示字符表示字符0，011100157表示字符表示字符9；l大写字母：大写字母：100000165表示字符表示字符A，101101090表示字符表示字符Z；l小写字母：小写字母：110000197表示字符表示字符a，1111010122表示字符表示字符z；l控制字符表：控制字符表：000110113表示回车，表示回车，010000032表示空格等。表示空格等。第63页 大学计算机基础第1章 计算机基础知识 汉字在计算机中的表示汉字在计算机中的表示l1.汉字国标码汉字国标码l汉字是象形文字，我国在汉字是象形文字，我国在1981年公布了年公布了?中中华人民共和国国家标准信息交换汉字编码华人民共和国国家标准信息交换汉字编码字符集字符集-根本集根本集?用于汉字信息交换。代号是用于汉字信息交换。代号是GB2312-80，称为国标码。在，称为国标码。在GB2312-80中，收集了汉字和图形符号中，收集了汉字和图形符号7445个，其中个，其中汉字汉字6763个，图形符号个，图形符号682个。个。第64页 大学计算机基础第1章 计算机基础知识 2.区位码区位码l国标国标GB2312-80规定，汉字和图形符号排规定，汉字和图形符号排列在列在94行、行、94列组成的矩阵内，此矩阵可列组成的矩阵内，此矩阵可容纳容纳8836个汉字和图形符号，现收录了个汉字和图形符号，现收录了6763个汉字和个汉字和682个图形符号，还留有空余个图形符号，还留有空余以便备用。把行号称为区号，列号成为位以便备用。把行号称为区号，列号成为位号，在区位码中，区号在前，位号在后。号，在区位码中，区号在前，位号在后。如汉字如汉字“啊位于啊位于16区第区第1位，那么位，那么“啊啊字的区位码为：区码字的区位码为：区码+位码，即为位码，即为“1601。第65页 大学计算机基础第1章 计算机基础知识 3.汉字输入码汉字输入码l汉字输入码也称外码，指用户从键盘上输汉字输入码也称外码，指用户从键盘上输入代表汉字的编码。根据所采用输入方法入代表汉字的编码。根据所采用输入方法的不同，汉字输入码分为字音编码如各的不同，汉字输入码分为字音编码如各种拼音输入法、字形编码如五笔字型种拼音输入法、字形编码如五笔字型和音型码等几大类。例如汉字和音型码等几大类。例如汉字“啊用啊用字音输入法为字音输入法为“a；五笔字型输入法为；五笔字型输入法为“kbsk，这里的，这里的“a、“kbsk都是汉都是汉字输入码。字输入码。第66页 大学计算机基础第1章 计算机基础知识 4.汉字机内码汉字机内码l汉字机内码又称汉字机内码又称“内码，指计算机内部内码，指计算机内部存储、处理加工和传输汉字时所用的由存储、处理加工和传输汉字时所用的由0和和1符号组成的代码。符号组成的代码。l例如：例如：l 汉字汉字“啊啊 国标编码为国标编码为0110000和和01000013021H，在两字节的最高位置，在两字节的最高位置1后，其内码就是后，其内码就是10110000和和10100001B0A1H。第67页 大学计算机基础第1章 计算机基础知识 1.5 计算机平安计算机平安l计算机病毒的概念：计算机病毒是一种人计算机病毒的概念：计算机病毒是一种人为编制的可以制造故障的计算机程序。为编制的可以制造故障的计算机程序。l病毒的特点病毒的特点l计算机病毒一般具有破坏性、传染性、可计算机病毒一般具有破坏性、传染性、可激发性、潜伏性及隐蔽性等特点。激发性、潜伏性及隐蔽性等特点。第68页 大学计算机基础第1章 计算机基础知识 计算机病毒的分类计算机病毒的分类l1.按病毒的寄生方式分类按病毒的寄生方式分类l1引导型病毒引导型病毒l2文件型病毒文件型病毒l3复合型病毒复合型病毒l 2按病毒的发作条件分类按病毒的发作条件分类l1定时发作型定时发作型l2定数发作型定数发作型l3随机发作型随机发作型第69页 大学计算机基础第1章 计算机基础知识 计算机病毒的防治计算机病毒的防治l软件检测杀毒：使用专用病毒检测和杀毒软件检测杀毒：使用专用病毒检测和杀毒软件，这种方法适用病毒传播范围较大的软件，这种方法适用病毒传播范围较大的情况。情况。l如：瑞星杀毒软件，如：瑞星杀毒软件，360平安卫士，卡巴斯平安卫士，卡巴斯基反病毒软件，金山毒霸等软件。它们都基反病毒软件，金山毒霸等软件。它们都可以对软、硬盘及可以对软、硬盘及U盘上的计算机病毒进行盘上的计算机病毒进行诊断和去除。软件检测和杀毒的方法操作诊断和去除。软件检测和杀毒的方法操作简单，使用方便，适合于普通计算机用户。简单，使用方便，适合于普通计算机用户。第70页 大学计算机基础第1章 计算机基础知识 本章小结本章小结l本章重点内容本章重点内容l1.计算机的开展与分类计算机的开展与分类l2.计算机的工作过程计算机的工作过程l3.进制转换进制转换l4.原码、反码及补码的表示原码、反码及补码的表示l5.西文字符编码及中文字符编码的表示西文字符编码及中文字符编码的表示第71页