第一章第一章 计算机基础知识计算机基础知识 一 计算机的基本概念一 计算机的基本概念 1 计算机的发展与分类 发展阶段发展阶段 4 代 按使用的电子器件或构成元件划分 第一代 电子管 1946 1957 第一台计算机 1946 年 ENIAC 第二代 晶体管 1958 1964 第三代 小规模集成电路 1965 1970 第四代 大规模和超大规模集成电路 1971 至今 典型代表 微型计算机 分类 分类 分为数字电子计算机 数字电子计算机分类 用途 科学计算工程 工业控制 数据计算机 大小 巨型 小型 微型 模拟电子计算机 2 计算机的主要用途 科学计算 数据处理 自动控制 计算机辅助系统 人工智 能 其中 科学计算是最早的应用领域 计算机早期主要用于军事 要点 理解每个应用领域的适用范围 3 计算机的主要特点 自动控制能力 高速运算能力 记忆能力 计算精度高 逻辑判断能力 通用性 强 其中自动控制能力的基础是存储程序 另 计算机的可编程性 要点 重在理解 4 信息的基本概念 信息和数据 信息是人们由客观事物得到的 使人们能够认知客观事物的各种消息 情报 数 字 信号 图形 图像 语音等所包括的内容 数据是客观事物的属性的表示 可以是数值数据和各种非数值数据 对计算机而 言 数据是指能够为其处理的经过数字化的信息 二 计算机系统的组成二 计算机系统的组成 1 计算机系统的基本组成 计算机系统由计算机硬件系统和计算机软件系统两大部分组成 ENIAC 大型向量计算机 757 图 1 1 计算机系统的组成 中央处理器 CPU 运算器 控制器 主机 中央处理器 内存储器 外部设备 输入设备 输出设备 外存储器 注 CPU 只能直接读写内存 不能直接读写外存 存储在外存上的数据和程序需先 读到内存 才能进行处理 2 硬件系统的组成及各个部件的主要功能 冯 诺依曼提出了存储程序原理 奠定了计算机的基本结构和工作原理 我们今天所 使用的计算机都是属于冯 诺依曼结构计算机 冯 诺依曼结构计算机包括运算器 控制器 存储器 输入设备 输出设备五大部分 运算器 算术运算和逻辑运算的主要部件 控制器 指挥中心 存储器 用来保存程序和数据 内部存储器 内存或主存储器 外部存储器 外存或辅助存储器 输入设备 键盘 鼠标 扫描仪 磁盘驱动器 触摸屏 输出设备 显示器 打印机 绘图仪 磁盘驱动器 冯 诺依曼结构的主要特点 存储程序控制 程序由指令构成 指令由操作码和地址码构成 机器以 CPU 为中心 冯 诺依曼 鼠标 图 1 2 冯 诺依曼结构计算机 3 计算机数据存储的基本概念 存储器分为内存储器 内存 和外存储器 外存 内存速度快 但容量有限 CPU 可直接访问 外存存储容量大 存取速度比内存低 外存中存放的程序或 数据必须调入内存后 才能被计算机执行和处理 存储单位 位 bit 比特 计算机中最小存储单位 即一个二进制位 0 或 1 通常用 b 表示 字节 Byte 8 位组成一个字节 常用 B 表示 计算机中用来表示内存储器 容量大小的基本单位 字 Word 由若干个字节组成 通常把计算机一次所能处理的数据的最大位 数称为该机器的字长 字长越长 一次所处理的信息越多 计算精度越高 1B 8b 1KB 千字节 1024B 1MB 兆字节 1024KB 1GB 吉字节 1024MB 4 指令 程序 软件的概念以及软件的分类 指令 含有操作码和地址码的一串二进制代码 程序 为解决某一问题而设计的一系列有序的指令或语句集合 软件 程序 程序运行时所需的数据以及文档 裸机 仅有硬件系统 没有安装任何软件 软件的分类 系统软件 包括 操作系统 各种语言处理程序 系统支持和服务程序 数据库管理系统 应用软件 内存 包括 用户程序 应用软件包 程序设计语言的种类 机器语言 二进制语言 能直接执行 汇编语言 采用助记符 源程序需翻译成机器语言 高级语言 面向程序 三三 信息编码信息编码 1 数值在计算机中的表示形式 数值在计算机中以二进制表示 这是由计算机所使用的逻辑器件所决定 其好处是 运算简单 实现方便 成本低 十进制 逢十进一 使用 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 共 10 个数字 二进制 逢二进一 使用 0 1 共 2 个数字 八进制 逢八进一 使用 0 1 2 3 4 5 6 7 共 8 个数字 十六进制 逢十六进一 使用 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F 共 16 个数字 二进制与十进制之间的转换 尤其需要掌握 1 字节内二进制到十进制的换算 表 1 1 二进制与十进制的对应关系 1 位 8 进制可以转换成 3 位二进制 1 位 16 进制可以转换成 4 位二进制 2 理解字符编码 计算机除了能处理数字数据外 还能处理非数值的各种字符数据 如英文字母 汉字 运算符等 但在计算机中数据是用二进制表示的 所以那些数据在输入计算机之前 必须进行编码 编码有很多种方法 但采用相同的编码方式 才能使全国乃至全世界的计 算机用户在信息的表示 交换 处理 传输和存储等基本问题上达成一致 1 字符编码 ASCII 美国信息交换标准码 是常用的字符编码 采用 7 位二进制编码 可 以表示 128 个字符 27 128 最高位为 0 表 1 2 ASCII 代码表 Windows2000 操作系 统 0 9 对应 ASCII 码为 48 57 A Z 为 65 90 a z 为 97 122 2 汉字编码 针对汉字的计算机输入及机内表示内码 用连续的两个字节表示 每字节最高位 为 1 四 微型计算机的硬件组成四 微型计算机的硬件组成 1 CPU 内存 接口和总线的概念 主板 主板是固定在主机箱箱体上的一块电路板 是计算机各种部 件相互连接的纽带和桥梁 CPU 中央处理器 是计算机的核心 所有的算术和逻辑运 算都是由它完成的 是决定计算速度 处理能力 档次的关键部件 存储器 分内存和外存 内存 是计算机的主要工作存储器 内储速度快 但容量有 限 内存又分 RAM 和 ROM ROM 只读存储器 只读而不能写入信息 常固化在芯片上 不会因断电而消 失 RAM 随机存储器 可以进行任意的计或写操作 断电内容消失 不能永久保 存 外存 软盘 硬盘 光盘 磁带以及目前极为流行的 U 盘等都属 于外存 是外部设备 外存的容量大 价格低廉 但存取速度慢 用于存放暂时不用的程 序和数据 还有一种特殊的存储器是高速缓冲存储器 Cache 接口 串行接口 COM1 COM2 并行接口 打印机接口 LPT1 键盘接口 硬盘驱动 器接口 总线 分芯片总线 系统总线 ISA EISA PCI 外总线 SCSI IDE USB 2 微处理器 微型计算机和微型计算机系统的概念 微处理器 CPU 微型计算机 CPU 存储器 输入输出接口电路 系统总线 CPU 微型计算机系统 微型计算机 外围设备 电源 辅助电路 系统软件 3 常用外部设备的性能指标 键盘 101 键 103 键 105 键 鼠标 机械式和光电式 左 中 右三键或左 右二键 显示器 分辨率 800 600 1024 768 1028 1024 适配器 显示卡 CGA EGA VGA SVGA TVGA 等 打印机 点阵 喷墨 激光 4 微型计算机的主要性能指标及配置 运算速度 是衡量 CPU 工作快慢的指标 一般以每秒完成多少次完成多少次运算来 度量 常用主频来表示 如 1GHz 字长 CPU 一次可处理二进制位数 字长主要影响计算机的精度和速度 字长 有 8 16 32 和 64 位 字长越长 表示一次读写和处理的数的范围越大 处理数据的速 度越快 计算精度越高 主存容量 64M 128M 显示器

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