计算机基础复习汇总
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地址总线 数据总线 控制总线
ALU
R1 R2 R3
I
CPU
2020/12/21
存储器
共34页
接口电路
外部设备
25
连接外设：系统总线
• 外部总线只提供各种信号标准，不考虑其实现 • 符合总线标准的外设，可连接到总线被主机使用 • 外部总线就是系统总线，因为外部总线是基于系
统层次连接——高层次
1．处理器总线 – 前端连接CPU和存储器，以较高频率运行 – 后端较低频率，将CPU高频转为较低频的信号，控制
2020/12/21
32 共b3i4t页s
17
另一种形式：码和编码
• 编码：用数码对非数值内容进行编号 • 编码的目的之一是为了标记特定的对象
– 数字、字母、符号
• 二—十进制码、ASCII码、 Unicode编码、汉字 编码
• UTF-8，UTF-16 和 UTF-32，分别指使用8位、16 位或32位表示字符
• 第四代计算机（1975年—）
– 大规模集成电路（LSIC） ——Intel系列处理器
2020/12/21
共34页
6
计算机软件的进化
• 第一代软件为1950年代，主要是二进制代码语言， 是内置在机器内部的指令
• 50年代末的第二代软件——高级语言。典型的高级 语言有IBM公司的FORTRAN，还有COBOL
和系统启动自举程序
• CMOS：保存系统的各种设备参数，如 CPU型号，频率，硬盘，内存等，供OS获 取这些信息并正确管理
2020/12/21
共34页
34
数据组织和存储
– 计算机五个组成部分 – 程序存储 – 二进制
• 计算机的类型、特点和用途
2020/12/21
共34页
2
信息系统（Information System ）：
六个组成要素，它们是：
1. 硬件。 2. 软件。 3. 数据/信息。 4. 人。 5. 过程或称为处理——归纳为操作步骤。 6. 通信。
2020/12/21
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19
计算机的3个子系统
• 计算机系统结构——研究计算机硬件组成 • 五个组成部分——处理器、存储器、输入、输出、总线 • 三个子系统：
输 入 /输 出 子系统
地址总线 数据总线 控制总线
处理器 子系统
存储器 子系统
图3.1 计算机三个子系统和总线的连接
2020/12/21
2020/12/21
共34页
18
硬件：计算机的体系结构
1. 计算机的三个子系统 2. 计算机的大脑：处理器系统 3. 计算机记忆能力：存储器系统 4. 人机交互：输入输出系统 5. 信息公共通道：总线 6. 微机：办公桌上的机器 7. 输入设备：用户操作机器 8. 输出设备：数字化表达与理解 9. USB接口和总线：新型的连接 10.多媒体计算机系统 11.并行处理系统
共34页
16
浮点数
• 小数点浮动——科学计数法(指数)
123. 4567 = 0.1234567 103
6.5=110.1=0.1101x23=0.8125x23
• 容许的数值范围很大，硬件复杂 • 浮点数分为阶码和尾数两部分
– 阶码：表示小数点在该数中的位置，带符号整数 – 尾数：表示数的有效数值，可用整数或纯小数
(4) 十六进制：
逢十六进一
0、1……9、 A、B ……F （a、b ……f）
2020/12/21
共34页
13
数制转换小结
主要在十进制和二进制之间
• 二进制(八进制、十六进制)十进制 :求幂相加法 • 十进制二进制(八进制、十六进制)
整数部分: 除2(8、16)取余 小数部分: 乘2(8、16)取整
2020/12/21
共34页
4
计算机的发展史
• 历史上的自动计算装置
– 算盘——是最早被广泛使用的计算装置 – 1642法国莱斯•帕斯卡发明的Pascaline – 19世纪初英国数学家巴贝奇——计算机之父 – 穿孔卡片机和IBM公司
• 第一台电子计算机
– 1936年英国阿兰•图灵--图灵机 – ABC计算机 – ENIAC世界上第一台可以真正运算、全部是电子装置
• 微机系统的启动原理
2020/12/21
共34页
28
软件系统及其组成
• 计算机的软件系统 系统软件 ＋ 应用软件
• 软件的特点
– 软件是一种逻辑实体，看不到具体的形态 – 软件开发没有制造过程——复制——保护问题 – 没有机械磨损和老化——生存期——软件退化、失效 – 软件受计算机系统的限制——软件移植性问题 – 软件实际问题复杂、程序逻辑结构复杂——软件昂贵 – 软件的社会因素——机构、体制及管理、观念和心理
– 操作系统能更有效地 对计算机软件和硬件 资源进行管理和使用
2020/12/21
共34页
31
操作系统的分类
• 批处理系统 • 分时系统 • 实时操作系统 • 并行操作系统 • 网络操作系统和分布式系统 • 微机操作系统
– MS-DOS – Windows – Unix – Linux – Macintosh
• 八进制二进制: 1位八进制对应3位二进制 • 十六进制二进制: 1位十六进制对应4位二进制 • 十六进制 二进制 八进制
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共34页
14
计算机中的数
• 计算机采取一种约定的方法解决数的正或负问题
– 数的最高位为符号位 – 用“0”表示正数，“1”表示负数 – 例如：+ 1011 写作 01011
共34页
20
中央处理器
• CPU——也称为处理器（Processor） • VLSI(超大规模集成电路)——集成运算器和控制器
ALU
数据总线
控制单元
寄存器组
R1
图
3.3 CPU
R2
R3
I
示
意
程序计数器
图
控制 总线
地址 总线
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21
RISC和CISC
两种类型的处理器系统的设计——CISC 处理器的系统、RISC处理器的系统
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共34页
9
计算机的类型
• 超级计算机 Supercomputers ，计算能力为 T级（Tera-scale，万亿）
• 大中型计算机（Mainframe Computer ） • 小型计算机（Minicomputer） • 工作站（Workstation） • 微型计算机（Microcomputer） • 移动计算机（Notebook Computer） • 嵌入式计算机（Embedment Computer）
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29
系 统 软 件
软
件
系
应
统
用
软
件
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操作系统
语言处理程序 系统服务程序
应用软件包
用户程序
共34页
Back Overview
数据库/信息管理
办公自动化 科学计算 辅助设计/制 造 其他应用软件
30
什么是操作系统
• 定义
– 操作系统是计算机硬 件和用户（其他软件 和人）之间的接口， 它使得用户能够方便 地操作计算机
• 软件的分类
• 常见的操作系统。操作系统的地位
• 操作系统的内核为Kernel，与用户和地图其他程序的接口为 Shell
• 操作系统的四个管理功能：处理器管理、文件管理、内存管 理、输入输出管理
• 进程是运行中的作业，作业是包括待运行程序和正在运行的 所有程序
• Windows的基本特点和基本使用方法，Windows资源管理器 的使用
大学计算机基础 复习汇总
基础教学中心 2020年12月21日
计算机基础知识
• 计算机是科学，也是科学工具 • 定义：计算机是一种能按照事先存储的程序，自
动、高速地进行大量数值计算和各种信息处理的 现代化智能电子装置 • 计算机是信息系统的重要组成部分——六大要素 • 计算机模型和冯·诺依曼体系结构
2020/12/21
共34页
22
CPU的主要技术指标
主频：CPU内部元部件的工作频率(Hz)。如 Pentium4/1.7G表示该CPU为奔腾Ⅳ型，主频为 1.7 GHz。CPU的主频越高，运算速度就越快。
字长（Word）：Intel 4004字长仅4位。目前主流 微机CPU的字长为32 位和64 位
2020/12/21
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10
信息表示和数字逻辑基础
1. 理解数据表示 2. 数制 3. 数制转换 4. 计算机中的数 5. 另一种形式：码和编码 6. 逻辑代数基础 7. 逻辑电路 * 8. 逻辑设计基础 *
• 数制（Number System） ：全称为记数（计数）体制 • 顺序记数，例如： 567. 1 • 多项式记数，例如：5102+6101+7100 +110-1 Nhomakorabea共34页
3
• 计算机有多种模型，冯·诺依曼（John von Neumann）体系结构——现代计算机的基础
• 冯·诺依曼模型主要可归纳为以下三点
（1）计算机有五个组成部分：输入、存储、处 理（运算）、控制和输出
（2）程序和数据以二进制形式存放在计算机存 储器中
（3）计算机根据程序的指令序列进行，即程序 存储（Stored-Program）的概念
• 第三代软件以“操作系统”为标志——20世纪60年 代中期
• 第四代——软件的产业特征开始显露
2020/12/21
共34页
7
计算机的特点
1．高速、精确的运算能力 2．准确的逻辑判断能力 3．强大的存储能力 4．具有自动功能 5．网络功能
2020/12/21
共34页
8
计算机的用途
1．科学计算 2．数据处理 3．实时系统 4．计算机辅助 5．计算机网络 6．人工智能 7．数字娱乐 8．嵌入式系统
外频：CPU与外围部件进行信息交换的信号频率。 如CPU和存储器之间交换数据，一般使用外部信 号频率进行同步。典型的频率为100MHz、 133MHz、200MHz、400MHz等
2020/12/21
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23
各种存储器的主要性能参数
存储器层次
存储周 期
寄存器
<10ns
高速缓冲存储器
10～ 60ns
– CISC （Complex Instruction Set Computer，复杂 指令集计算机）——Intel公司——设计思路就 是基于使用大量的指令
– RISC （Reduced Instruction Set Computer精简指 令集计算机） ——从指令系统中去掉一些不常 用的指令降低处理器电路的复杂程度，提高 整个计算机的执行速度
2020/12/21
共34页
32
操作系统的组成部分
用户界面
操作系统
进程管理器
内存管理器
设备管理器
文件管理器
2020/12/21
共34页
33
启动计算机：BIOS和CMOS
• BIOS —— Basic Input Output System基本 输入输出系统
– 一组程序 – 包括基本I/O代码、Setup程序、开机自检程序
存储容量 <512B 8KB～4MB
价格 位置 很高 CPU内部 较高 SRAM，CPU内或外
主存储器
60～ 300ns
32MB～2GB
高
DRAM
*磁、光存储器
10～ 30ms
2020/12/21
GB ～ TB 较低 计算机外部
共34页
24
内部总线：连接计算机内部部件
• 三总线结构：地址总线、数据总线和控制总线
的计算机
• 现代计算机----通用数字电子计算机
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5
四代计算机及其特点
• 第一代计算机（1946—1959）
– 电子管计算机
• 第二代计算机（1959—1963）
– 晶体管计算机
• 第三代计算机（1663—1975年）
– 集成电路（IC，Integrated Circuits）计算机
一般表达式： n：整数位；m：小数位； A：数码 0，1，...... N-1； R 为基数；Ri 权系数
n
N Ai Ri im
2020/12/21
共34页
12
常用数制
• 各种常用数制
(1) 二进制：0、1
逢二进一
(2) 十进制：0、1，…，9 逢十进一
(3) 八进制：0、1，…，7 逢八进一
- 1011 写作 11011
• 用0或1表示正负号的数——计算机的“机器数”
• 主要有原码、补码和反码三种
2020/12/21
共34页
15
计算机中的数的两种常用格式
• 定点、浮点 • 定点纯小数和定点纯整数
符号 小数点位置
数值部分
符号
• 使用比例因子调整数的范围
数值部分
小数点位置
2020/12/21
显示、软盘、硬盘、打印机、鼠标器、键盘等外设 2． I/O总线
2020/12/21
共34页
26
微型计算机
• 掌握微型计算机的组成 • 掌握输入输出设备的功能 • 常用的输入设备和输出设备 • 熟悉USB接口总线的特点和应用
2020/12/21
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27
操作系统
• 软件是计算机的灵魂，软件是用户使用计算机硬件的接口或 桥梁
ALU
R1 R2 R3
I
CPU
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存储器
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接口电路
外部设备
25
连接外设：系统总线
• 外部总线只提供各种信号标准，不考虑其实现 • 符合总线标准的外设，可连接到总线被主机使用 • 外部总线就是系统总线，因为外部总线是基于系
统层次连接——高层次
1．处理器总线 – 前端连接CPU和存储器，以较高频率运行 – 后端较低频率，将CPU高频转为较低频的信号，控制
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另一种形式：码和编码
• 编码：用数码对非数值内容进行编号 • 编码的目的之一是为了标记特定的对象
– 数字、字母、符号
• 二—十进制码、ASCII码、 Unicode编码、汉字 编码
• UTF-8，UTF-16 和 UTF-32，分别指使用8位、16 位或32位表示字符
• 第四代计算机（1975年—）
– 大规模集成电路（LSIC） ——Intel系列处理器
2020/12/21
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6
计算机软件的进化
• 第一代软件为1950年代，主要是二进制代码语言， 是内置在机器内部的指令
• 50年代末的第二代软件——高级语言。典型的高级 语言有IBM公司的FORTRAN，还有COBOL
和系统启动自举程序
• CMOS：保存系统的各种设备参数，如 CPU型号，频率，硬盘，内存等，供OS获 取这些信息并正确管理
2020/12/21
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数据组织和存储
– 计算机五个组成部分 – 程序存储 – 二进制
• 计算机的类型、特点和用途
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2
信息系统（Information System ）：
六个组成要素，它们是：
1. 硬件。 2. 软件。 3. 数据/信息。 4. 人。 5. 过程或称为处理——归纳为操作步骤。 6. 通信。
2020/12/21
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计算机的3个子系统
• 计算机系统结构——研究计算机硬件组成 • 五个组成部分——处理器、存储器、输入、输出、总线 • 三个子系统：
输 入 /输 出 子系统
地址总线 数据总线 控制总线
处理器 子系统
存储器 子系统
图3.1 计算机三个子系统和总线的连接
2020/12/21
2020/12/21
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硬件：计算机的体系结构
1. 计算机的三个子系统 2. 计算机的大脑：处理器系统 3. 计算机记忆能力：存储器系统 4. 人机交互：输入输出系统 5. 信息公共通道：总线 6. 微机：办公桌上的机器 7. 输入设备：用户操作机器 8. 输出设备：数字化表达与理解 9. USB接口和总线：新型的连接 10.多媒体计算机系统 11.并行处理系统
共34页
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浮点数
• 小数点浮动——科学计数法(指数)
123. 4567 = 0.1234567 103
6.5=110.1=0.1101x23=0.8125x23
• 容许的数值范围很大，硬件复杂 • 浮点数分为阶码和尾数两部分
– 阶码：表示小数点在该数中的位置，带符号整数 – 尾数：表示数的有效数值，可用整数或纯小数
(4) 十六进制：
逢十六进一
0、1……9、 A、B ……F （a、b ……f）
2020/12/21
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数制转换小结
主要在十进制和二进制之间
• 二进制(八进制、十六进制)十进制 :求幂相加法 • 十进制二进制(八进制、十六进制)
整数部分: 除2(8、16)取余 小数部分: 乘2(8、16)取整
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计算机的发展史
• 历史上的自动计算装置
– 算盘——是最早被广泛使用的计算装置 – 1642法国莱斯•帕斯卡发明的Pascaline – 19世纪初英国数学家巴贝奇——计算机之父 – 穿孔卡片机和IBM公司
• 第一台电子计算机
– 1936年英国阿兰•图灵--图灵机 – ABC计算机 – ENIAC世界上第一台可以真正运算、全部是电子装置
• 微机系统的启动原理
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软件系统及其组成
• 计算机的软件系统 系统软件 ＋ 应用软件
• 软件的特点
– 软件是一种逻辑实体，看不到具体的形态 – 软件开发没有制造过程——复制——保护问题 – 没有机械磨损和老化——生存期——软件退化、失效 – 软件受计算机系统的限制——软件移植性问题 – 软件实际问题复杂、程序逻辑结构复杂——软件昂贵 – 软件的社会因素——机构、体制及管理、观念和心理
– 操作系统能更有效地 对计算机软件和硬件 资源进行管理和使用
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操作系统的分类
• 批处理系统 • 分时系统 • 实时操作系统 • 并行操作系统 • 网络操作系统和分布式系统 • 微机操作系统
– MS-DOS – Windows – Unix – Linux – Macintosh
• 八进制二进制: 1位八进制对应3位二进制 • 十六进制二进制: 1位十六进制对应4位二进制 • 十六进制 二进制 八进制
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计算机中的数
• 计算机采取一种约定的方法解决数的正或负问题
– 数的最高位为符号位 – 用“0”表示正数，“1”表示负数 – 例如：+ 1011 写作 01011
共34页
20
中央处理器
• CPU——也称为处理器（Processor） • VLSI(超大规模集成电路)——集成运算器和控制器
ALU
数据总线
控制单元
寄存器组
R1
图
3.3 CPU
R2
R3
I
示
意
程序计数器
图
控制 总线
地址 总线
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RISC和CISC
两种类型的处理器系统的设计——CISC 处理器的系统、RISC处理器的系统
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9
计算机的类型
• 超级计算机 Supercomputers ，计算能力为 T级（Tera-scale，万亿）
• 大中型计算机（Mainframe Computer ） • 小型计算机（Minicomputer） • 工作站（Workstation） • 微型计算机（Microcomputer） • 移动计算机（Notebook Computer） • 嵌入式计算机（Embedment Computer）
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系 统 软 件
软
件
系
应
统
用
软
件
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操作系统
语言处理程序 系统服务程序
应用软件包
用户程序
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Back Overview
数据库/信息管理
办公自动化 科学计算 辅助设计/制 造 其他应用软件
30
什么是操作系统
• 定义
– 操作系统是计算机硬 件和用户（其他软件 和人）之间的接口， 它使得用户能够方便 地操作计算机
• 软件的分类
• 常见的操作系统。操作系统的地位
• 操作系统的内核为Kernel，与用户和地图其他程序的接口为 Shell
• 操作系统的四个管理功能：处理器管理、文件管理、内存管 理、输入输出管理
• 进程是运行中的作业，作业是包括待运行程序和正在运行的 所有程序
• Windows的基本特点和基本使用方法，Windows资源管理器 的使用
大学计算机基础 复习汇总
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计算机基础知识
• 计算机是科学，也是科学工具 • 定义：计算机是一种能按照事先存储的程序，自
动、高速地进行大量数值计算和各种信息处理的 现代化智能电子装置 • 计算机是信息系统的重要组成部分——六大要素 • 计算机模型和冯·诺依曼体系结构
2020/12/21
共34页
22
CPU的主要技术指标
主频：CPU内部元部件的工作频率(Hz)。如 Pentium4/1.7G表示该CPU为奔腾Ⅳ型，主频为 1.7 GHz。CPU的主频越高，运算速度就越快。
字长（Word）：Intel 4004字长仅4位。目前主流 微机CPU的字长为32 位和64 位
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10
信息表示和数字逻辑基础
1. 理解数据表示 2. 数制 3. 数制转换 4. 计算机中的数 5. 另一种形式：码和编码 6. 逻辑代数基础 7. 逻辑电路 * 8. 逻辑设计基础 *
• 数制（Number System） ：全称为记数（计数）体制 • 顺序记数，例如： 567. 1 • 多项式记数，例如：5102+6101+7100 +110-1 Nhomakorabea共34页
3
• 计算机有多种模型，冯·诺依曼（John von Neumann）体系结构——现代计算机的基础
• 冯·诺依曼模型主要可归纳为以下三点
（1）计算机有五个组成部分：输入、存储、处 理（运算）、控制和输出
（2）程序和数据以二进制形式存放在计算机存 储器中
（3）计算机根据程序的指令序列进行，即程序 存储（Stored-Program）的概念
• 第三代软件以“操作系统”为标志——20世纪60年 代中期
• 第四代——软件的产业特征开始显露
2020/12/21
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7
计算机的特点
1．高速、精确的运算能力 2．准确的逻辑判断能力 3．强大的存储能力 4．具有自动功能 5．网络功能
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8
计算机的用途
1．科学计算 2．数据处理 3．实时系统 4．计算机辅助 5．计算机网络 6．人工智能 7．数字娱乐 8．嵌入式系统
外频：CPU与外围部件进行信息交换的信号频率。 如CPU和存储器之间交换数据，一般使用外部信 号频率进行同步。典型的频率为100MHz、 133MHz、200MHz、400MHz等
2020/12/21
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各种存储器的主要性能参数
存储器层次
存储周 期
寄存器
<10ns
高速缓冲存储器
10～ 60ns
– CISC （Complex Instruction Set Computer，复杂 指令集计算机）——Intel公司——设计思路就 是基于使用大量的指令
– RISC （Reduced Instruction Set Computer精简指 令集计算机） ——从指令系统中去掉一些不常 用的指令降低处理器电路的复杂程度，提高 整个计算机的执行速度
2020/12/21
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操作系统的组成部分
用户界面
操作系统
进程管理器
内存管理器
设备管理器
文件管理器
2020/12/21
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33
启动计算机：BIOS和CMOS
• BIOS —— Basic Input Output System基本 输入输出系统
– 一组程序 – 包括基本I/O代码、Setup程序、开机自检程序
存储容量 <512B 8KB～4MB
价格 位置 很高 CPU内部 较高 SRAM，CPU内或外
主存储器
60～ 300ns
32MB～2GB
高
DRAM
*磁、光存储器
10～ 30ms
2020/12/21
GB ～ TB 较低 计算机外部
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内部总线：连接计算机内部部件
• 三总线结构：地址总线、数据总线和控制总线
的计算机
• 现代计算机----通用数字电子计算机
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5
四代计算机及其特点
• 第一代计算机（1946—1959）
– 电子管计算机
• 第二代计算机（1959—1963）
– 晶体管计算机
• 第三代计算机（1663—1975年）
– 集成电路（IC，Integrated Circuits）计算机
一般表达式： n：整数位；m：小数位； A：数码 0，1，...... N-1； R 为基数；Ri 权系数
n
N Ai Ri im
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常用数制
• 各种常用数制
(1) 二进制：0、1
逢二进一
(2) 十进制：0、1，…，9 逢十进一
(3) 八进制：0、1，…，7 逢八进一
- 1011 写作 11011
• 用0或1表示正负号的数——计算机的“机器数”
• 主要有原码、补码和反码三种
2020/12/21
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15
计算机中的数的两种常用格式
• 定点、浮点 • 定点纯小数和定点纯整数
符号 小数点位置
数值部分
符号
• 使用比例因子调整数的范围
数值部分
小数点位置
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显示、软盘、硬盘、打印机、鼠标器、键盘等外设 2． I/O总线
2020/12/21
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微型计算机
• 掌握微型计算机的组成 • 掌握输入输出设备的功能 • 常用的输入设备和输出设备 • 熟悉USB接口总线的特点和应用
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操作系统
• 软件是计算机的灵魂，软件是用户使用计算机硬件的接口或 桥梁