大学计算机基础
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第1章信息技术与计算机
一、信息概述
1.几个概念
1数据:将客观事物记录下来的可以鉴别的符号;
2信息:经过加工以后并对客观世界产生影响的数据;
3信息科学:研究信息及其运动规律的科学;
4信息技术IT:凡是能扩展人的信息功能的技术,都是信息技术;主要包括:
a.感测与识别技术
b.信息传递技术
c.信息处理与再生技术
d.信息使用技术
5信息技术的核心:微电子技术,计算机技术,光电子技术,通信技术微电子技术是基础,计算机技术和通信技术是两大支柱
二、计算机概述
1.计算机的发展简史
(1)第一台计算机:ENIAC
(2)第一台有存储功能的计算机:EDSAC;冯诺伊曼提出用二进制存储数据的思想;
(3)第一台商品化的计算机:UNIVAC
(4)计算机四代的发展:
a)第一代:逻辑元件:电子管;软件方面:汇编语言和机器语言
b)第二代:逻辑元件:晶体管;软件方面:出现程序设计语言
c)第三代:逻辑元件:集成电路;软件方面:出现操作系统
d)第四代:逻辑元件:大规模和超大规模的集成电路;软件方面:数据库和
网络
(5)计算机的发展趋势:巨型化、微型化、网络化、智能化、多媒体化
2.计算机的用途和特点
a)用途
i.科学计算
ii.信息处理数据处理:计算机最广泛的用途
iii.实时控制过程控制
iv.计算机辅助设计辅助工程:CAD计算机辅助设计、CAM计算机辅助制造、CAI计算机辅助教学
v.人工智能
b)特点最主要的特点是:自动控制及存储程序
i.运算速度快
ii.计算精度和可靠性高
iii.存储容量大
iv.判断能力强,具有逻辑运算能力
v.自动化程度高,通用性强
3.计算机的分类
1)按信息表示方式分:数字计算机、模拟计算机、混合式计算机
2)按用途分:通用计算机、专用计算机
3)按规模分:巨型机、大型机、小型机、微型计算机、工作站、服务器
4.计算机的新技术:芯片技术、并行处理技术、网络技术、蓝牙技术、嵌入技术、中间件技术等;
第2章计算机系统的组成
一、计算机基本工作原理
1.指令和程序
(1)指令
a)定义:让计算机完成某个操作所发出的命令,是计算机硬件的最大功能,是
程序设计的最小单位,计算机工作的命令;
b)组成:操作码规定计算机要执行的基本操作和操作数执行对象或执行对象
的存储地址
(2)程序:完成特定任务的一组指令序列的组合
(3)指令系统:计算机所能执行的全部指令;指令系统反映了计算机的基本功能,不同的计算机其指令系统也不相同;
2.指令的执行过程
3.程序的执行过程
二、计算机的系统组成硬件系统和软件系统
1.硬件系统五大部分:运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备
(1)CPUCentral Processing Unit中央处理器
a)组成:运算器、控制器
b)功能:
i.运算器ALU:进行算术运算和逻辑运算
ii.控制器:从内存中取出指令、分析指令,发出控制信号从而执行指令
(2)存储器:内部存储器和外部存储器
a)内存:存储正在执行的程序和数据,可以直接和CPU发生数据交换
b)外存:不能直接和CPU发生数据交换,必须通过内存进行数据交换
(3)输入设备:接收用户输入的原始数据和程序
(4)输出设备:存放在内存中由计算机处理的结果转变为人们所能接受的形式2.软件系统
(1)系统软件:用于使用和管理计算机的软件;如:操作系统、程序设计语言、数据库管理系统等
(2)应用软件:在硬件和系统软件的支持下,面向具体问题和具体用户的软件三、微型计算机的硬件组成
1.主机主板、微处理器、内部存储器
(1)CPU在微型计算机中称为微处理器
(2)内部存储器
a)RAM:随机存储器,可以进行读写操作,断电以后存储的内容消失
b)ROM:只读存储器,一般情况下只能进行读的操作,断电以后存储的内容不消
失
c)内存按字节编址,按字节存储数据
2.外部设备外部存储器、输入设备、输出设备
(1)外部存储器:软盘、硬盘、光盘既是输入设备又是输出设备的是外部存储器(2)输入设备:键盘、鼠标等
(3)输出设备:显示器、打印机等
3.三总线结构
(1)DBData Bus:数据总线,传输数据信号
(2)ABAddress Bus:地址总线,传输地址信号
(3)CBControl Bus:控制总线,传输控制信号
四、微型计算机的主要性能指标
1.字长:字长表示参与运算的一个字所含的二进制位数;字长越长计算速度越
快,精度越高,处理能力越强;
2.存储容量:主要指内存容量,以字节为单位;主存容量大,可以快速运行程序,
对大量数据进行连续操作,减少对外存的存取次数;
3.主频:CPU的时钟频率;一般来说,主频决定计算机的运算速度,时钟频率越
高,计算机的运算速度也越高;
4.运算速度:计算机每秒所能执行的指令条数,其单位为百万次/秒,百万次/
秒又称MIPS;
五、数字化信息编码和数据表示
1.编码的定义:采用少量的基本符号,选用一定的组合原则,以表示出大量复杂多样的信息;
2.计算机中的二进制编码
(1)组成:0,1
(2)原因:
a)物理上容易实现
b)运算规则简单
c)与逻辑运算的“真假”、“是否”相对应
3.进制的概念