计算机导论ppt课件.pptx

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,.,计算机导论,本课程内容本课程考核方法本课程学习方法参考书答疑主讲教师:

韩丽萍副教授,本课程内容,.,教学内容计算机的概念;分类;应用;计算机系统（冯氏硬件系统与软件系统）微型计算机系统（总线结构;装机常识等）二、八、十六进制无符号整数的相互转换有符号整数的补码表示法及加法/减法;逻辑运算字符编码（ASCII,汉字编码,UNICODE代码）操作系统常识与windows基本操作;输入法;字符文件DOS/WINDOWS文件管理计算机网络基本知识与Internet;计算机病毒常识,课程特点,.,是大学生进校后学习的第一门计算机基础课程；难度不高，但教学内容多，需要大量记忆；实践性强，需要课外大量上机练习；趣味性与枯燥性并存，分散性与系统性相交织。

本课程学习方法与态度,.,认真听讲，掌握基本理论；认真完成课程作业尊师、守纪、勤奋。

勿自私而狭隘（以宽待人/以严待己）；勿贪玩而失志（自觉戒除“网瘾”）;熟练实际操作:

加强文字录入与编辑技术,最好能够盲打；熟练操作:

Windows2000、Word2000、Internet,考核方法,.,习题集第8周前发给学生.第12周考试（考试时间45分钟,随堂开卷,50%为习题集原题）,参考书,.,计算机应用基础教程,景红西南交通大学出版社,计算机导论周荣辉郝晓枫等西南交通大学胶印,计算机文化基础计算机文化基础计算机应用基础,机械工业出版社清华大学出版社人民邮电出版社,答疑,.,时间：

课间地点：

本课程上课教室,电话：

13666199440辅导教师：

第一章计算机系统基础知识,.,计算机的概念计算机的发展史计算机的特点、应用及分类冯诺依曼理论及其硬件结构软件、程序、指令的概念及计算机语言,什么是计算机（computer）及其与一般计算工具的差异,.,具有加、减、乘、除运算能力具有进行逻辑运算和对结果进行判断的能力具有数据存储能力,计算机是一种能自动、高速、高效地完成信息处理的电子设备，它能按照人们编写的程序对原始输入数据进行加工、处理、存储或传送，以便获得所期望的输出信息。

一、计算机的发展与划代,.,发展ENIAC1946年美国研制,重30吨,机房占地面积140平方米,

（2）EDVAC:

19451951匈牙利出生美国数学家冯诺依曼与莫尔小组合作制五个组成部分：

输入器、输出器、运算器、存储器和控制器,一、计算机的发展与划代,.,物理器件的发展（四代计算机的特点）,第一代：

电子管机器语言、汇编语言（46年56年）第二代：

晶体管高级语言（57年64年）第三代：

集成电路操作系统（65年70年）第四代：

超大规模集成电路（71年今）特点：

1.运算速度每进一代提高一个数量级体积每进一代减少一个数量级平均无故障时间增长应用范围遍及各行各业,计算机应用的发展（三个阶段）1946-1980超、大、中、小型计算机1981-1990微型计算机（PC机：

PersonComputer）,1991-,计算机网络,计算机发展趋势-巨型化、微型化、网络化、多媒体化和智能化,计算机的特点,.,运行速度快：

每秒几十万几亿次计算精度高：

8位、16位、32位、64位、双倍字长、多倍字长存储容量大：

主存几百KB几十M、几百M、几个G，外存有几百GB判断能力强：

逻辑推现判断、记忆。

人工智能机具有学习、知识积累能力工作自动化,计算机的应用,.,科学计算人造卫星轨道、宇宙飞船制导、天文、水文、水利自动控制航天器、导弹、人造卫星姿势控制、交通信号、生产过程数据处理数据信息搜集、分类、排序、查找、计算、存储信息管理企业事业部门搜索特定数据分析、处理供决策人员使用（管理人事、档案、生产、物资）计算机辅助CAD（绘图）、CAT（测试）、CAM（制造）、CAI（教学）人工智能人类行为（感知、推理、学习、理解、联想）由计算机模拟实现自然语言的理解和生成专家系统图象处理数字通信技术与信息高速公路,计算机分类,.,按使用范围分通用计算机：

通用计算处理、功能全、结构复杂、成本较高（市场销售的一般为通用机）专用计算机：

专用控制、功能单一、结构简单、成本较低（为解决某一特定问题）按机器指令的复杂成度复杂指令计算机（CISC），一百几百条指令简化指令计算机（RISC），一百条以下指令，是计算机发展方向,冯诺依曼理论,.,我们现在所使用的各种计算机都是根据“冯诺依曼”计算机理论设计和制造的“冯诺依曼”理论有三个要点:

电脑系统由运算器、控制器、存储器、输入和输出设备等五个基本单元组成电脑内部的运算指令和数据必须采用二进制数字（0和1）表示;电脑在运行时必须先将编制好的程序和数据调入主存储器（即通常所说的内存）,然后自动地连续执行程序中所设置的全部指令。

冯诺依曼体系硬件结构,.,运算器,.,是对数据进行运算的部件,能进行算术运算和逻辑运算。

存储器,.,存储器:

是用来存储大量信息的部件；存储器分为内存储器（简称“内存”）和外存储器（简称“外存”）；内存是存放当前求解问题的程序和数据的主要存储器,又称主存储器；由于多种因素限制,内存容量不太大,而常用容量大的外存储器作为辅助存储器；,控制器,.,统一指挥和控制计算机各部件进行工作的中央机构,使计算机能自动地执行程序。

由运算器、存储器、输入、输出设备发回控制器的信息为“反馈信息”,控制器将根据反馈的信息来决定下一步计算机执行的操作命令。

第二章计算机系统的组成,.,计算机硬件系统（物理设备）计算机软件系统（逻辑设备）二者相互依存，软件依赖于硬件的物质条件，硬件需要在软件的支配下才能有效地工作。

计算机系统的组成,.,计算机硬件系统,.,五大部件:

运算器（ALU-ArithmeticLogicUnit）控制器（C-Controller）存储器（M-Memory）输入设备（I-InputDevice）输出设备（O-OutputDevice）少掉其中任何一个部件就不能叫计算机。

硬件系统的名词术语

（1）,.,CPU（CenterProcessingUnit）ALU+C内存（主存）CPU可以直接访问、速度快，基本能与CPU速度匹配RAM（RandomAccessMemory）随机存储器可读写、掉电信息丢失、操作时注意保存文本ROM（ReadOnlyMemory）只读存储器只能读、掉电信息不会丢失、通常存储操作系统的基本输入输出程序,硬件系统的名词术语

（2）,.,外存（辅助存储设备）外存中的程序或数据必须调入RAM才能被CPU执行和处理。

内存是程序存储的基本要素，存取速度快，但价格较贵，容量不可能配置得非常大；外存响应速度相对较慢，但容量可以做得很大。

价格便宜，可以长期保存大量程序和数据。

硬件系统的名词术语（3）,.,主机：

ALU+C+MM+连接输入输出装置的接口,外部设备（I/O）输入设备、输出设备、外存储器、数据通信设备（用于组成计算机网络）、过程控制设备（用于计算机自动控制）,硬件系统的名词术语（4）,.,I/O接口外部设备品种多，物理性能相差大，不能直接与主机相连，必须在主机和外设之间通过特殊逻辑部件（I/O接口电路），才能实现主机与外设之间的信息交换。

主机与实际外设的工作速度相差极大。

计算机软件系统,.,软件：

计算机程序及有关程序的技术文档资料。

系统软件应用软件,二者间无严格界限，随着应用软件向着标准化、商业化发展，将其纳入软件库中，也可视为系统软件。

系统软件,.,系统软件：

管理、控制和维护计算机及外部设备，提供用户与计算机之间的界面，支持、开发各种应用软件的程序。

面向计算机本身的软件，如操作系统、诊断程序等。

面向用户的软件，如各种语言处理程序、实用程序、字处理程序等。

应用软件,.,应用软件：

计算机用户利用计算机的系统软件编写解决某一专门问题的程序，供最终用户使用的软件。

如财务报表软件、数据库应用软件等。

这些程序可能是用机器语言、汇编语言、或高级语言编写。

计算机的性能指标

（一）,.,.基本字长：

指参与一次运算数据基本位数，它决定运算精度。

.主存容量：

决定计算机的存贮处理能力，规定1024字节1k102410241M1024102410241G系统内存大小（我的电脑属性系统属性常规）,计算机的性能指标

（二）,.,.运算速度（含主频）早期用每秒执行加法指令次数，现在用等效速度或平均速度，还有直接用主频fm表征，巨型机几亿、几十亿次秒，微机20MHz233、266、333、450、733、1GMHz,.外围设备能力（人机界面）指计算机允许配置的外围设备能力（键盘、鼠标、显示器、打印机、绘图仪、数字化仪、网络通讯设备、多媒体设备。

）以上为“四大硬件技术指标”,中央处理单元、主机、外部设备,.,中央处理单元（CPUCenterProcessingUnit）-控制器和运算器是集成在一块芯片上,主机（处理机）-运算器、内存储器、控制器及联接它们的相关电路器件,合在一起称为计算机的主机,外部设备（“外设”）-把各种输入输出设备和外存储器统称为计算机的外部设备。

软件、程序、指令的概念及计算机语言-指令,.,指令：

计算机用以控制各种部件协调动作的二进制代码命令。

是计算机能够直接执行的基本操作。

一条指令相当于人对计算机发出的一道工作命令。

每种机器都有自己的一套指令系统,它为用户提供了该计算机能够直接执行的全部基本操作.如:

数据传送、算术和逻辑运算、输入输出、控制管理等。

不同机器的指令系统所具有的指令种类和数目不完全相同。

软件、程序、指令的概念及计算机语言-程序,.,程序：

是为完成某个特定任务的一系列指令的集合。

按一定的要求和规定安排一系列指令叫做编程序。

任何复杂的任务,在计算机中都是被分解为一系列的基本操作指令来完成的。

一个复杂的题目-首先确定解题的算法-编制运算步骤-从指令系统中选取能实现其操作的指令-组成“程序。

软件、程序、指令的概念及计算机语言-软件,.,软件:

是为发挥计算机效率和方便用户而设计的各种系统程序、应用程序以及文档资料的总称。

软件、程序、指令的概念及计算机语言-计算机语言,.,计算机语言-人们用来让计算机解题而为之编制程序（下达命令）所用的与计算机交换信息的语言；,分为机器、汇编、高级语言。

计算机语言-机器语言（最低级语言）,.,机器指令:

由0和1组成的二进制编码,如：

11000101,表示“”;,1110100表示停机,不用翻译、解释（二进制代码）计算机可直接识别、理解、执行,执行效率高难记，难编，不直观，难检查、难移植（没有通用法）,计算机语言-汇编语言（初级语言）,.,是一种助记符语言，本质上是面向机器的初级语言，用易于记忆的英文符号来表示指令,如,ADD,SUB,MOV,例如求135+22-1的值MOVAX，135MOVBX，22ADDAX，BXSUBAX，1HLT,特点:

可读性好，容易查错、方便机器不能直接识别、需翻译可移植性差,运行结果,执行目标程序,汇编语言程序（源程序）,机器语言程序（目标程序）,图1.1汇编语言程序的汇编与执行,汇编,执行目标程序,.,高级语言程序（源程序）,机器语言程序（目标程序）,目标程序,编译,计算机语言-高级语言,图1.2解释执行工作方式,解释，执行,更接近自然语言,脱离具体机器,与指令系统无关Fortran、Basic、PAScal、C、Lisp、COBOL、proLog高级语言处理程序:

翻译程序翻译程序的工作方式：

解释方式和编译方式高级语言程,序（源程序）,运行结果,图1.3高级语言程序编译工作方式特点:

易编写、易读、易查错、不依赖具体机器，需要配合使用翻译程序,第二章微型计算机系统简介,作为第四代计算机的一个重要分支，微型计算机诞生于20世纪70年代，并于1981年由IBM公司推出了以Intel8086CPU为机芯的PC（PersonComputer）机，由此开创了个人电脑及微型计算机开放式结构体系的先河。

IBM公司在推出IBM-PC机后，没有对其设计方案及该型机器的结构体系进行保密和申请专利，相反的是在一本仅售49美元的书中公开了全部设计方案，甚至包括了所有的电路图，想让其它公司来生产IBM-PC机的插件，使IBM-PC更加灵活，更加流行。

这一策略的直接结果导致了PC机的迅速发展和流行，很多公司2020/4/21.40,按照IBM-PC机的结构开始生产自己的PC机，并互相竞争，一直发展到今天。

.,其中比较著名的PC机制造商有IBM、COMPAQ、AST、ACER、中国联想等。

一、PC机的总线结构PC机采用了总线结构，将ROM、RAM、以及输入/输出接口连接起来，在CPU的统一指挥下进行工作。

总线（Bus）包括三类：

1.地址总线（AddressBus）：

负责内存和接口寻址,2.数据总线（DataBus）：

负责数据传输,.,CPU,ROMRAM,I/O接口外设,3.控制总线（ControlBus）：

负责传送控制信号CB,DBAB,二、PC机的硬件组成,.,1.主机箱：

主机箱中一般安装有以下部件：

主板（母板）：

上面插装CPU，内存条，软盘驱动器，硬盘驱动器，光盘驱动器，各种插接槽和接口以及时钟电路、ROM等。

电源CPU：

目前多以Intel、AMD和Celeron（赛扬）芯片为主.,CPU型号,推出时间MathProcess字or长（位）数据总线位数可寻址内存主频,Pentium4,2000,内含,32,64.,64GB,1.3-3.6GHz,IntelCPU历史进程简表,Pentium4CPU型号进展,.,推荐阅读网址：

http:

/,PentiumD8XX系列CPU,.,2005年第二季度，基于“Smithfield”双核心的英特尔PentiumD8XX处理器发布：

PentiumD中的“D”代表“DualCore”即双核心，合并后的核心代号为“Smithfield”。

PentiumD8XX系列目前包括805、820、830、84四款产品。

805的主频为2.66GHz。

PentiumD不支持超线程技术，制造工艺为90nm技术。

PentiumD8XX系列CPU（续）,.,PentiumD8XX芯片及其外包装（图中未显示风扇）,PentiumD9XX系列CPU,.,2006年初英特尔又推出了新一代“presler”双核心9XX处理器。

Intel酷睿2CPU,.,2006年7月27日，发布的新一代双核CPU。

与目前市场上的“奔腾”处理器相比，“酷睿2”性能提高了40%，能耗却降低了40%，随着“酷睿2”走向市场，英特尔将全面告别“奔腾”时代。

Intel酷睿2CPU（续）,.,2007年顶级配置的台式机,.,推荐阅读网址：

Intelcore2AMDAthlon64的对比：

http:

/,软磁盘（FloppyDisk）简称软盘。

它是一种表面涂有磁性物质的聚酯塑料薄膜圆盘，磁性材料被磁化时，具有两种不同的磁化方向，以此来记录二进制信息。

盘片的外面有塑料封套，对盘片起保护作用。

a.软盘数据记录格式,39磁道,0磁道,321,软盘必须插入软驱通过头与盘片接触进行读写。

软,驱以固定的角速度带动磁第3扇区盘旋转，这样磁头读写内/外磁道一周的时间完全相同，故内外磁道长度不同，但存贮的信息量相同。

.,（4）软盘,扇区：

磁盘读/写数据的基本单位，一个扇区固定存贮512字节数据。

故,.,磁盘总存贮容量=面数每面磁道数每磁道扇区数,DoubleSide,HighDensity,软盘写保护缺口：

打开缺口（使通光）有写保护；关闭缺口（使不通光）无写保护。

软盘使用的注意事项：

防潮、防晒、阴凉处保存；远离磁场；防止重压；保持盘面清洁；小心使用，预防病毒。

.,（6）硬盘驱动器及硬盘：

一个硬盘内部由多个金属磁盘面用一根同心轴（柱）串放起来，每个盘面相当于一个软盘，同样被划分为磁道和扇区，相邻盘面之间有一定间隙，磁头与盘面实现无接触读写。

一个硬盘容量由以下参数决定：

磁头数H（Heads）、柱面数C（Cylinders）、每个磁道的扇区数S（Sectors）、每个扇区的字节数B（bytes）。

硬盘总容量=HCSB,.,（7）光盘驱动器与光盘：

光盘容量:

CD一般为650MB,DVD为1.4GB17GB,主要有6种：

CD-ROM:

只读盘片CD-R（Recordable）：

可由用户一次性写入数据c.CD-RW（Rewritable）：

可多次写入的光盘。

DVD-ROMDVD-RDVD-RW,.,倍速的概念：

指光盘的数据传输速度，一倍速指150KB/s，如:

24倍速指传输速度为15024KB/S=3.6MB/s。

光盘的理论极限速度为50倍速，并且CD的速度一般高于DVD两倍。

.,显示卡：

用于控制显示器的适配器。

声音卡：

用于控制声音输入/输出。

主要性能指标是：

采样量化精度，主要有8Bit,16bit和32Bit。

目前最常用的是16位声卡。

网卡：

局域网连接适配器。

一般插在主板上。

主要性能指标是通信速度，有10MB/s和100MB/s两种。

.,三、PC机系统的软件组成,.,操作系统单用户单任务操作系统：

DOS1.0至DOS6.0单用户多任务操作系统：

WINDOWS95/98/Me多用户多任务操作系统：

WINDOWSNT/2000/XP硬件驱动程序工具软件应用软件,第三章数据的表示与运算,.,计算机最早是作为一种计算工具出现的，所以它的最基本的功能是对数进行加工和处理。

数在计算机中是以器件的物理状态来表示的。

一个具有两种不同的稳定状态且能相互转换的器件，就可以用来表示一位二进制数。

所以,二进制数的表示是最简单而且可靠的。

另外,二进制的运算规则也最简单。

因此,在计算机中,数几乎全是用二进制表示的。

计算机中的信息表达,.,信息即数据：

模拟量模数转换编码计算机接受处理数字量数值（1、2、3、.）编码计算机接受处理字符（字母、汉字.）编码计算机接受处理,数据的进位计数制,.,数据的进位计数制日常生活、生产的需要十进制，（天文）60进制，24进制，12进制计算机的发明二进制八、十六进制,相同进位计数制数可以参与运算，不同进位计数制数可以相互转换进位计数制：

用一组有序的数码和一套统一的规则进行计数，亦即用一种有权有序的位置记数法进位计数制的特点：

表示数值大小的数码与它在数据中所处的位置有关如340中的3代表的是否3100=300,（数制）续1,.,

（1）十进制（Decimal）特点：

10个数码：

0,1,2,3,4,5,6,7,8,9逢十进一，借一当十,百十,个1/101/1001/1000,（位）:

数制位幂：

102,101100,10-110-210-3,值：

310261019100110-1210-2510-3,（数制）续2,.,基数：

全部数码的个数（底数）,用“J”表示,如,十进制数的基数为10。

进位计数制：

逢基数进位的原则位权:

每位数在数值中所代表权的大小值（如:

十进制数个位的”1”代表1,即个位的位权是1,十位的”1”代表10,即十位的位权是10,百位的权为100）位权与基数的关系：

位权的值等于基数的若干次幂,（数制）续3,.,任何一个数可写成按权位展开的多项式之和：

N（an-1Jn-1+an-2Jn-2+.a0J0a-1J-1-2J-2.a-mJ-m）,N:

数；ai:

该位的数码；J:

基数；Ji:

位权；n:

整数的总位,数；369.125=310261019100110-1210-2510-3如上例：

ai分别为3，6，9，1，2，5；J=10;n=3;m=3,常用计数制：

二进制八十十六十二六十二十四,基数数码,281016126024010-70-90-F0-110-590-23,二,八,十,十六进制的对应关系十进制二进制八进制十六进制,二进制（Binary）,.,以二为基，逢二进一,借一当二通过按位权展开可以得出等值的十进制数（1011.101）2=123+121+120+12-1+12-3=（11.625）10二进制优、缺点:

物理表示容易：

电路通断、电平高低、脉冲有无、磁性正反逻辑断判断方便：

“1”、“0”与逻辑取值“是”“否”或“真”“假”（True,False）对应“0”、“1”,互为反码缺点：

表示位数长，书写不方便，不直观。

八进制数（Octal）,.,有时为了表示和书写方便,计算机中也采用八进制数。

以8为基，逢八进一（32.5）8=381+280+58-1=（26.625）10即32.5O=26.625D优、缺点书写比二进制短，但不直观,十六进制（Hexadecimal）,.,目前,大部分微型机的字长是4的整数倍,所以广泛地采用十六进制数来表示。

（3）十六进制（Hexadecimal）以十六为基，逢十六进一（32.8）163161+2160+816-1=（50.5）10即32.8H=50.5D,书与写比二、八、十进制短，但不如十进制直观（主要是习惯问题），十六进制主要用于计算机中地址、数据、指令的表示,各种进制的等价表示与相互转换

（1）,.,各种进制数据的等价表示一个数可用不同的进制来表示（12）10（1100）2（14）8（C）16同一多位记数表示式、在不同进制数时，数值大小不同。

（1100）212D（1100）8576D（1100）101100D（1100）164352D思考题：

以下哪个数最小？

（33）10、（37）8、（22）16、（100001）2,各种进制的等价表示与相互转换

（2）,.,各种进制数据的相互转换二进制面向机器八、十六进制、中间过渡十进制面向人,10，10，1016,.,整数：

除基数取余法小数：

乘基数取整法，直到纯小数部分等于零或达到精度要求为止。

小数点前后分别做例：

（13.25）10=（1101.01）2例：

（62）10=（76）8例：

（174）10=（AE）16,210，810，1610,.,按位权展开求和，整数、小数同时完成,例：

（101.11）2,12212012-112-2,（112.4）8,（5.75）1018218128048-1,（74.5）10,（1AB.C）16116210161111601216-1（427.75）10,82，28，,.,因238，故三位二进制与一位八进制直接等效，小数点后的二进制位数应用0补足成的倍数例：

（35.25）8（011101.010101）2例：

（1010.001010）2（12.12）8,162，216，,.,2416类似八进制规则。

162:

将一位十六进制数拆分成四位二进制数例：

（45.4）16（100.0101.0100）2,216,以小数点为界，整数部分由右至左，小数部分,由左至右，四位二进制数组成一位十六进制数例：

（110.1100.1010）2（6C.A）16,816，168,.,82216，,162，28，可间接进行,例：

（57.4）8（101111.100）2（101111.1000）2（2F.8）16例：

（5B.c）16（1011011.1100）2（1011011.110）2（133.6）8,二进制的算术运算,.,011,.加法规则：

000,1110,向高位进位,例：

1010.10011011.111010110.0111,101,011,向高位,.减法规则：

00110,借位,例：

1110.10011011.01110011.0010,乘法,.,111,规则：

00010,例：

101111111101111011011111,除法,.,规则：

010,111,例：

1001111111,111001-1111-110,逻辑运算,.,逻辑运算的数学基础是布尔代数（BooleanAlgebra）即二值代数，,即变量和运算结果只有两个可能的值“0”、“”，亦即“真”（True）、“假”（False），多位逻辑变量参与运算时，各位独立进行。

逻辑加（“或OR”运算）,.,A+B=C或写成ABC规则：

000,011,101,