第1讲 计算机系统概述
第1章 微型计算机系统概述
【学习目标】 了解微型计算机的发展。 了解微型计算机的特点。 认识微型计算机系统的组成。 了解微型计算机的主要性能指标。
1.1 微型计算机概况
世界上第一台电子计算机早在1946年就诞生了，然而微 型计算机在1971年才问世，它具有众多优点，其应用更 加广泛。微型计算机（见图1-1）具有体积小、重量轻、 耗电少、性价比最优、可靠性高、结构灵活等特点，其 应用深入到社会生活中的各个领域，并取得了飞速的发 展。计算机不仅能够完成数学运算，而且还可以进行逻 辑运算，同时还具有推理判断的能力。因此，人们又称 它为电脑。现在，科学家们正在研究具有思维能力的智 能计算机。随着科学技术的发展，人们对计算机的认识 也在不断地深入
操作系统方面
主流的操作系统有Linux、UNIX （System Ⅴ、UNIX BSD、SCO UNIX、 Solaris等）、Windows系列（现在主要有 Windows 98、Windows NT、Windows 2000、Windows XP、Windows 2003、 Windows CE等）等。
图1-1 现代微型计算机
1.1.1 微型计算机的发展
现将有关计算机中央处理器（CPU）的一些基本概念介绍 如下： 中央处理器（CPU）是指把运算和控制功能集成在一起的 那块芯片，这块芯片俗称主机。 微型计算机系统是由中央处理器（CPU）配上一定容量的 存储器（或内存）、接口电路以及必要的外部设备组成。 单板机是指把CPU、一定数量的存储器芯片和I/O接口芯 片装在一块印刷电路板上，并在该板上配以具有一定功能的 输入、输出设备。 单片机是指把CPU、一定容量的存储器和必要的I/O接口 电路集成在一个硅片上。有的单片机还包括模数（A/D）和 数模（D/A）转换器。
第一讲 Windows简介
操作系统操作系统（Operating System，简称OS）是一管理电脑硬件与软件资源的程序，同时也是计算机系统的内核与基石。
操作系统是一个庞大的管理控制程序，大致包括5个方面的管理功能:进程与处理机管理、作业管理、存储管理、设备管理、文件管理。
目前微机上常见的操作系统有DOS、OS/2、UNIX、XENIX、LINUX、Windows、Netware等。
基本介绍MS-DOSDOS的起源最早在1979年年底, Seattle Computer公司开发了第一款基于8086芯片的操作系统CP/M-86，经过改进后推出了QDOS，并在80年年底推出了86-DOS 0.3版，比尔盖茨以极低的价格买下了86-Dos的销售经营权。
1981年4月，Seattle Computer正式发布了86-DOS v1.0版，微软在当年7月将86-Dos的版权和其他所有权力买断，并将其改名为MS-Dos向市场发布。
这是微软赖以发迹的第一个成功的操作系统产品。
MS-DOS是Microsoft Disk Operating System的简称，意即由美国微软公司(Microsoft)提供的磁盘操作系统。
在Windows 98以前，DOS是个人PC兼容电脑的最基本配备，而MS-DOS则是最普遍使用的PC兼容DOS。
最初，包括Win95在内的早期WINDOWS系统都只是DOS下的一个图形化应用程序1981年，MS-DOS 1.0上市，微软与IBM合作，在IBM销售的MS-DOS启动后命令界面PC上安装DOS进行捆绑发售，支持16k内存及160k的5寸软盘。
在硬件昂贵，软件并不为人们所注意的时代，Bill Gates作为微软的核心人物，相当有远见的抓住了这次绝佳的机会。
DOS的文件和目录1)文件概念文件是指记录在存储介质(如磁盘、光盘)上的一组相关信息的集合。
2)文件标识驱动器号+路径+文件名(1到8各字符)+扩展名(1到3个字符代表文件的类型)3)通配符*代表从该位置起的一个或多个合法字符；?代表所在位置的任一个合法字符。
第1章计算机系统概论
ENIAC
ENIAC
ENIAC
ENIAC的特点： ENIAC的特点：十进制表示 的特点 程序用插线开关实现
为了改进程序的输入方式： 为了改进程序的输入方式： 二进制表达方 美国数学家冯.诺依曼，提出二进制 美国数学家冯.诺依曼，提出二进制表达方 式和存储程序控制计算机构想。 存储程序控制计算机构想 式和存储程序控制计算机构想。提出并描述一 个计算机模型EDVAC 个计算机模型EDVAC
•它采用了间接寻址技术。在这种技术中，间接寻址指令所 它采用了间接寻址技术。在这种技术中， 它采用了间接寻址技术 形成的地址，不是存放操作数的地址， 形成的地址，不是存放操作数的地址，而是用来形成操作 数地址的地址。这种寻址技术在分类、 数地址的地址。这种寻址技术在分类、排序中是非常有用 的； •采用了专用的程序控制指令，这种指令对应于不同程序 采用了专用的程序控制指令， 采用了专用的程序控制指令 间的控制转移，如它的LINK/TRA指令对， LINK/TRA指令对 间的控制转移，如它的LINK/TRA指令对，即后来人们常 称的调用子程序/子程序返回指令对， 称的调用子程序/子程序返回指令对，对调用子过程等是 十分有效的； 十分有效的； •I/O处理机与CPU间的通讯采用了中断控制，并且在I/O处 I/O处理机与CPU间的通讯采用了中断控制，并且在I/O处 I/O处理机与CPU间的通讯采用了中断控制 I/O 理机中采用字的拆、装技术以使得CPU I/O设备间的字 CPU和 理机中采用字的拆、装技术以使得CPU和I/O设备间的字 长能够匹配； 长能够匹配； •采用了DMA技术。即当I/O处理机请求访问主存储器时， 采用了DMA技术。即当I/O处理机请求访问主存储器时， 采用了DMA技术 I/O处理机请求访问主存储器时 可能使CPU的主存访问请求延迟一个存储周期， CPU的主存访问请求延迟一个存储周期 可能使CPU的主存访问请求延迟一个存储周期，但是并不 中断CPU的操作，只是使CPU操作推迟一个存储周期； CPU的操作 CPU操作推迟一个存储周期 中断CPU的操作，只是使CPU操作推迟一个存储周期；
第一章微型计算机系统概述
计算机一次能处理的二进制数字的位数。取决于微处理 器的内部通用寄存器的位数和数据总线的宽度
3. 微处理器的集成度
微处理器芯片上集成的晶体管的密度。 Pentium 310万管/片
4. 内存容量
是CPU可以直接访问的存储器，内存大小反映了计 算机即时存储信息的能力；
以上只是一些主要性能指标，还须综合考虑其他因素。
一、 二，八，十，十六进制数
十进制数的两个主要特点：
1. 有十个不同的数字符号：0, 1, 2, … 9。 2. 遵循“逢十进一”原则。
一般地，任意一个十进制数N都可以表示为：
N=Kn-1×10n-1+Kn-2 ×10n-2+······+K1×101+K0×100
+
m
K-1×10-1+K-2×10-2+······+K-m×10-m = Ki 10 i
i n 1
*基数：数制所使用的数码的个数
*权：数制中每一位所具有的位值.
整数部分 小数部分
式中，10称为十进制数的基数，i表示数的某一位，10i 称该位 的权，Ki 表示第I位的数码。 Ki 的范围为0~9中的任意一个数
设基数用R表示，则对于二进制，R=2, Ki为0或1， 逢二进一。
m
N= Ki 2i i n1
4. 按体积大小分：
(1) 台式机(又称桌上型) (2) 便携式(又称可移动微机、笔记本型、
膝上型、口袋型、掌上型和钢笔型)
四、微型计算机的主要性能指标
1. 运算速度
通常所说的计算机运算速度(平均运算速度)，是指每秒 钟所能执行的指令条数，一般用“百万条指令／秒”(MIPS) 来描述。
第1章 计算机系统概述
1.4.2 电子 计算机的发展简史
• 第一代 电子管时代 电子管时代(1946-1958) 耗电高，体积大，定点计算，机器语言， 耗电高，体积大，定点计算，机器语言，汇编语言 • 第二代 晶体管时代 晶体管时代(1958-1965) 变集中处理为分级处理，浮点运算、 变集中处理为分级处理，浮点运算、高级语言 • 第三代 中小规模集成电路时代 中小规模集成电路时代(1965-1970) 存储容量大，运算速度快，几十至几百万次 秒 存储容量大，运算速度快，几十至几百万次/秒 • 第四代 大规模集成电路时代 大规模集成电路时代(1971至今 至今) 至今 向大型机和微型机两个方向发展 • 现代计算机发展方向 巨型化，微型化，网络化，智能化，多媒体化 巨型化，微型化，网络化，智能化， 根据摩尔定律集成电路大体上每18个月翻一番，今后可再用 年 根据摩尔定律集成电路大体上每 个月翻一番，今后可再用10年。 个月翻一番
计算机组成与结构
清华大学 王爱英主编 主讲 马洪连
第一பைடு நூலகம்计算机系统概论
1.1 计算机的语言 自然语言：人类相互交流信息所用的语言 自然语言 高级语言：由于当前的计算机还不具备理解自然 高级语言 语言的能力，于是人们希望找到一种和自然语言 接近并能为计算机接受的语言，这种语言被称为 计算机的高级语言 。 机器语言：然而目前的通用计算机不会直接执行 机器语言 用高级语言编写的程序，因而要先将其翻译成机 器能执行的语言，这种语言被称为机器语言（由 二进制代码表示的指令组成）。 汇编语言：符号式程序设计语言。 汇编语言
1.4.3 计算机的六大分类
• 巨型机——世界几家公司生产，最快1.4万亿次，9千个CPU组成 Cray-1,Cray-2,Cray-3,国产银河I, 银河II, 银河III • 小巨型机——功能同巨型机相近，价格相对便宜，发展十分迅速 美国Convex公司的C系列机为其代表产品。 • 大型机——大中型企事业单位作为计算中心的主机使用，统一调 度主机资源，代表产品有IBM360，370，4300等。 • 小型机——它可以满足部门性的需求，供小型企事业单位使用， 典型产品有IBM-AS/400，DEC-VAX系列，国产太级 • 工作站——用于特殊的专业领域，例如图象处理和辅助设计等。 典型产品有HP-APOLLO，SUN工作站等。 • 微型机——个人或家庭使用，PC机/个人计算机，价格低廉
第1讲 计算机系统概述
第一章 计算机系统概论
1.2
1.2.1
计算机的分类及应用
计算机的分类
1. 按信息的表示形式和处理方式分类 数字计算机： 处理离散的、数字化的信息 模拟计算机： 处理连续变化的模拟量信息 数字模拟混合计算机： 处理的信息既有数字量 又有模拟量 通常所说的计算机都指的是数字计算机 。
第一章 计算机系统概论
1946年由美国宾夕法尼 亚大学研制的ENIAC 重达30吨 占地170m2 18000个电子管 1500个继电器 耗电150kW
第一台电子数字积分计算机 Electronic Numerical Integrator And Calculator
第一章 计算机系统概论
ENIAC与现代微型机的比较：
第一章 计算机系统概论
注： （1）存储器有很多存储单元，每个存储单元存放 一个数据。为区分不同的存储单元，为每个存储单 元进行编号，这个编号就称为存储单元的地址。 （2）输入设备和输出设备常合称为输入/输出设 备，简称I/O（Input/Output）设备。 （3）运算器和控制器合在一起称为中央处理单 元——CPU(Central Processing Unit)。
解释方式 将用户编写的源程序的一条语句翻译成机器
语言后，立即执行它，且不保留机器语言， 然后，再翻译下一条语句，如此重复，直到 程序结束。它的特点是翻译一次只能执行一 次，当第二次重复执行时，又要重新翻译， 因而效率较低。
第一章 计算机系统概论
2．计算机系统的层次结构
计算机系统的多级层次结构如下图所示：
（3）采用二进制码表示数据和指令。 （4）指令由操作码和地址码组成。
（5）以运算器为中心，输入输出设备与存储 器间的数据传送都通过运算器。
计算机系统概述
第1章计算机系统概述信息化是当今社会发展的主流，信息技术是当今世界崭新的生产力，信息产业也已成为当今全球第一大产业，计算机技术则是重要支柱。
随着计算机科学技术的发展和应用，以及它对人类社会产生的巨大影响，“掌握和应用计算机”的能力已成为当今衡量个人素质高低的重要标志。
通过本章的学习，除对计算机有基本的认识外，也为后面了解计算机的相关知识打下良好基础。
1.1 计算机的基本知识1.1.1 计算机的发展历程1．第一台电子计算机第一台电子计算机于1946年2月在美国诞生，称为“埃尼阿克”（Electronic Numerical Integrator and Calculator，ENIAC），即电子数值积分计算机。
它具有计算速度快、精度高、能按给定的程序自动计算等特点。
ENIAC共用了18 000多只电子管，重量达30吨，占地170平方米，每小时耗电150千瓦，真可谓“庞然大物”，它不仅存储容量小，而且全部指令还没有存放在存储器中；它的操作相当复杂，稳定性差，它采用线路连接的方法编排程序，每次解题都要靠人工改接连线，准备时间大大超过实际计算时间。
但在当时，这台计算机的运算速度是惊人的，每秒钟能做5000次加法运算，3毫秒便可进行一次乘法运算，与手工计算相比大大加快了，60秒钟射程的导弹弹道计算时间由手工计算的20分钟缩短到30秒，它开创了计算机的新纪元，把人们从奴隶般的计算中解放出来了。
2．冯·诺依曼结构计算机针对ENIAC在存储程序方面存在的致命弱点，美籍匈牙利数学家冯·诺依曼（John V on Neumann）于1946年6月提出了一个“存储程序”的计算机方案。
这个方案包含三个要点：•采用二进制数的形式表示数据和指令。
•将指令和数据按执行顺序都存放在存储器中。
•由控制器、运算器、存储器、输入设备、输出设备5大部分组成计算机。
其工作原理的核心是“存储程序”和“程序控制”，就是通常所说的“顺序存储程序”的概念。
汇编语言基础知识.
4.汇编语言程序设计的意义
学习汇编语言的意义： 1）与硬件密切相关，是学习硬件类课程的先行课 和基础课。 2）有利于理解计算机的工作原理。 3）可直接而有效地控制硬件。 4）执行效率高，占用空间小。 5）特殊应用只能使用汇编语言，如加密解密等。 应该指出的是：在计算机速度大大提高和存储器容 量大大增加的今天，高级语言的使用更为广泛和普遍 （特别是编写大型程序）。
×16-1+11 ×16-2 引入十六进制数的目的是为了描述二进制数。
数的书写方法：
1）二进制数尾部加B(b)。 2）十六进制数尾部加H(h)；如记数符号a,b,c, d,e,f打头，头部应加0，如0A8F5H；记数符号 a,b,c,d,e,f 不区别大小写，与ABCDEF等效。 3）十进制数尾部加D(d)，但通常可以省略。
二进制的数符集中有两个符号：0和1；
八进制的数符集中有8个符号：0,1,2,3,4,5,6,7；
十 进 制 的 数 符 集 中 有 10 个 符 号 ： 0,1,2,3,4,5,6, 7,8,9；
十 六 进 制 的 数 符 集 中 有 16 个 符 号 ： 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F。
★集成开发环境：开发工具包括文本编辑、翻译程序、 调试程序、连接程序等，在DOS时代，其各自是独立 的；现在将其集成为一个软件，即为“集成开发环 境”。
返回1.1
1.1.3计算机的程序设计语言
低级语言 程序设计语言
1.机器语言 2.汇编语言
3.高级语言 C/C++、JAVA、 DELPHI……
1.机器语言
负数原码：符号位为1，数值位照抄。 例：X=+25=+00011001B [X]原=00011001B
第1章 计算机系统概述
第1章 计算机系统概述
1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 计算机概论 计算机系统的组成 计算机的分类 计算机的信息表示 思 考 题
1.1 计算机概论
1.1.1 计算机的发展历史和发展趋势
第一台计算机产生于1946年,美国 按计算机采用的电子逻辑器件划分为四代：
第一代：电子管 第二代：晶体管 第三代：中小规模集成电路 第四代：大规模集成电路
| 小数位 尾数部分
1.4 计算机的信息表示
1.4.3 常用的数据编码
BCD码
BCD码也叫做8421码，是一种二进制的数字编码形式，用4位 二进制数来编码1位十进制数。例：(8765)10=(1000 0111 0110 0101)8421
字符编码
常用的字符有十进制数字符号0～9，大小写的英文字母，各种 运算符、标点符号等。为了便于计算机识别与处理，这些字符 在计算机中是用二进制形式来表示的，通常称为字符的二进制 编码。国际上通用的是美国标准信息交换码(American Standard Code for Information Interchange，ASCII)。
汉字编码
根据国标GB 2312—1980规定，全部国标汉字及符号组成 94×94的矩阵，在这个矩阵中，每一行称为一个“区”，每 一列称为一个“位”。这样，就组成了94个区(01～94区)，每 个区内有94个位(01～94)的汉字字符集。
1.5 思考题
1. 计算机的发展经历了哪几代？每一代的特点是什么？ 2. 计算机系统的基本组成是什么？每一部分又包括哪些内容？ 3. 简述计算机的应用主要包含哪些方面。 4. 微型计算机可以分为哪几类？每一类的特点是什么？ 5. 将下列十进制数转换为BCD码：6021、9257、7368。 6. 计算机能够直接识别和处理的语言是什么？ 7. 微型计算机中普遍使用的字符编码是什么码？ 8. 根据传送内容的不同，总线分为哪几种？ 9. 分别说出3款台式机品牌名称和3款笔记本电脑品牌的名称。 10. 比较一下笔记本电脑、移动PC和一体化电脑有什么不同。 11. 字节是计算机中最常用、最基本的存储单位，用什么来表示？一般英 文字符是多少个字节？而汉字是由几个字节构成的？
《计算机组装与维护》教案课程
《计算机组装与维护》教案第一节计算机系统概述教学目的：1.了解计算机网络的发展简史2.掌握计算机网络的分类3.掌握计算机网络的组成和网络的基本要素教学重点：计算机网络的组成和网络的基本要素教学难点：计算机网络的组成和网络的基本要素教学方法：讲授法教学用具：投影、多媒体计算机授课时间：课时计划：3课时教学过程：导言：计算机发展到今天，已不再是一种应用工具，它已经成为一种文化和潮流，并给各各行业带来了巨大的冲击和变化。
同时，计算机文化也在改变着生活模式和思维模式，从来没有一种文化会像计算机文化一样得到如此一致的认同。
所为计算机是电子数字计算机的简称，是一种自动地、高速地进行数值运算和信息处理的电子设备。
本章介绍计算机的特点、分类、应用以及计算机的组成，并阐述硬件和软件之间的关系。
新课内容：IBM公司生产的PC机采用了“开放式体系结构”，即主板上大都有6---8个扩展插槽，供PC机外围设备使用，通过更换板卡，对微机的相应子系统进行局部升级，使其具有更大的灵活性和扩充性，并且公开了其技术资料，因此其它公司先后为IBM系列PC机推出了不同版本的系统软件和丰富多样的应用软件，以及种类繁多的硬件配套产品。
因此当今以IBM PC微型计算机中的主流产品。
一、计算机的发展1946年2月14日世界上第一台电子计算机ENIAC在美国的宾夕法尼亚大学诞生。
人类进入科学计算的新纪元，进入了信息时代。
1.第一代电子管计算机时代第一代计算机发展时间从1947年到1957年，近11年的时间。
其主要采用电子管作为主要的逻辑元件。
主要特点：存储量小，体积庞大，价格昂贵，功耗巨大，运算速度慢。
应用在科学计算和军事等方面。
2.第二代晶体管计算机时代第二代计算机发展时间从1958年到1964年，近7年的时间。
其主要采用晶体管作为主要的逻辑元件。
主存储器还是用磁芯，外存储器开始用磁盘。
主要特点：存储容量增加，运算速度得到了明显的提高。
3.第三代集成电路计算机时代第三代计算机发展时间从1965年到1970年，近6年的时间，用中、小集成电路晶体代替分立元件晶体管。
(完整版)计算机组装与维护(全)
1.3.1 计算机基本硬件
计算机的基本硬件设备包括主机部件、输入设备和输出
设备3大部分。主机部件又包括主板、CPU和内存条等计算
机的核心部件。输入设备是指将数据输入给计算机的设备，
常用的输入设备有键盘、鼠标、扫描仪以及数码相机等。
输出设备是指将计算机的处理结果以适当的形式输出的设
备，常用的输出设备有显示器和打印机等。
（3）兼容机的售后服务 质保期一般只有短短的一年。各个配件的质保
和售后服务也不尽相同，维修复杂。
二、品牌机的特点 （1）品牌机的优势 • 购买过程简单方便。 • 稳定性较高。 • 可以得到高附加值的产品。 • 售后服务较好。 （2）品牌机的劣势 • 价格偏高。 • 可升级性差。 • 瓶颈效应突出。 • 计算机配置的原则和标准
信息量大，安全系数也比较高。计
算机关机后，硬盘中的数据不会丢
希捷
失，是长期存储数据的首选设备。
250GB硬盘 （5）显卡：显卡也称图形加速卡，是计算机中
主要的板卡之一。它用于把主板传
来的数据做进一步的处理，生成能
供显示器输出的图形图像、文字等
信息。有的主板集成了显卡，但在
七彩虹显卡
对图形图像效果要求较高的场合 （如3D游戏、工程设计等），建议 配置独立显卡。
LCD显示器
（3）音箱：计算机的发展带动了各部分配件的 发展，音箱作为一种主流的音频输 出设备，是多媒体计算机的重要组 成部分之一，有相当多的用户在配 置计算机时将其作为必选配件。
音箱 （4）键盘和鼠标：键盘和鼠标是计算机最重要 的输入设备之一，也是用户 与计算机进行沟通的工具。
键盘和鼠标
1.3.2 主机内部硬件
控制和城市交通管理等方面
性能大幅度提高，价格大幅度下降， 几千万～ 在办公自动化、数据库管理、图像 几千亿 识别、语音识别和专家系统等领域
计算机组成原理考试题库
【课程信息】课程名称：计算机组成原理课程编码：任课教师：侯艳艳；单承刚【录入】侯艳艳【章节】第一章计算机系统概述【知识点】1、计算机系统简介2、计算机的基本组成3、计算机硬件的主要技术指标【单选题】1．运算器的核心部件是。
A．数据总线B．数据选择器C．累加寄存器D．算术逻辑运算部件答案：D2．存储器主要用来。
A．存放程序B．存放数据C．存放微程序D．存放程序和数据答案：D3．至今为止，计算机中所含所有信息仍以二进制方式表示，其原因是。
A．节约元件B．运算速度快C．物理器件性能决定D．信息处理方便。
答案：B4．对计算机软、硬件资源进行管理，是的功能。
A．操作系统B．数据库管理系统C．语言处理程序D．用户程序答案：C5．微型计算机的发展以技术为标志。
A．操作系统B．微处理器C．硬盘D．软件答案：B6．电子计算机的算术/逻辑单元、控制单元及主存储器合称为______。
A．CPUB．ALUC．主机D．UP答案：C7．输入、输出装置以及外接的辅助存储器称为______。
A．操作系统B．存储器C．主机D．外围设备答案：D8．用户与计算机通信的界面是______。
A．CPUB．外围设备C．应用程序答案：B9．下列______属于应用软件。
A．操作系统B．编译程序C．连接程序D．文本处理答案：D10．下列______不是输入设备。
A．画笔及图形板B．键盘C．鼠标器D．打印机答案：D11．冯?诺伊曼机工作方式的基本特点是______。
A．多指令流单数据流；B．按地址访问并顺序执行指令；C．堆栈操作；D．存储器按内容选择地址。
答案：B12．用户与计算机通信的界面是______。
A．CPU；B．外围设备；C．应用程序；D．系统程序。
答案：B13．在下列四句话中，最能准确反映计算机主要功能的是。
A．计算机可以存储大量信息B．计算机能代替人的脑力劳动C．计算机是一种信息处理机D．计算机可实现高速运算。
答案：C14．计算机硬件能直接执行的只能是。
计算机组成与结构第1章 计算机系统概述
计算机的过去
根据逻辑元件，计算机的发展划分为四代： 第一代(1946年～1958年)是电子管计算机 第二代(1959年～1964年)是晶体管计算机 第三代(1965年～1970年)是集成电路计算机 第四代( 1971年以后)是大规模和超大规模集成电路计算机
从1946年计算机诞生以来，大约每五年运算速度提高10倍，可 靠性提高10倍，成本降低10倍，体积缩小10倍。60多年来计算 机的发展过程，是在冯 · 诺依曼型计算机结构的基础上，紧紧围 绕提升运算速度、扩大存储容量、降低制造成本、提高系统可靠 性和使用的方便性为目的，不断采用新器件和研制新软件的过程。
23
二、计算机的分类
计算机从总体上分： • 模拟计算机、数字计算机（数字计算机俗称电脑）
计算机从用途上分： • 通用机、专用机
数字计算机按性能进一步分： • 巨型机、大型机、中型机、小型机、微型机、单片机
24
计算机的应用
1．科学计算 2．信息管理 3．过程检测与控制 4．计算机辅助工程 5．人工智能方面的
目前绝大多数计算机仍然建立在存储程序、程序控制概念的基础 上，称为冯·诺依曼型计算机。
28
外设
四、计算机的硬件组成
Байду номын сангаас输入设备
存储器
辅助存储器
输出设备
主存储器
主机
运算器
控制器
CPU
控制 数据 地址/指令
29
1、运算器
运算器的功能是执行算术运算、逻辑运算以及数据 转换，更复杂的运算分解成这些基本运算来实现。
计算机组成与结构第1章 计算机系统 概述
为什么要开设“计算机组成与结构”
重要的专业基础课有：
数据结构
第1讲 计算机系统概述
2011年5月29日
§3 计算机选购指南
品牌机的选购 通常从这几方面来比较：配置与价格、 通常从这几方面来比较：配置与价格、 易用性与外观、售后服务与技术支持等 易用性与外观、 兼容机的选购 首先要考虑各配件的稳定 性，其次考虑 配件组合后的稳定性， 配件组合后的稳定性，最后才决定选购 什么档次的配件。 什么档次的配件。
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4
2011年5月29日
§4 组装和维护的基本常识
严禁带电插拔微机的插头和卡 插卡插到槽后要检查是否平整，不得歪斜 内存条插到插槽后，其两头的小孔应卡进槽架的定位 凸柱上 各种电缆要认清上面的标记（电缆边上的色标）和插 座上的数字记号，不要插反，特别是直流电源插头更 要小心 检查所配设备使用的电源是否与供电电压一致 当所有配件安装好，应反复检查无误后，即可接通电 源，开始验机 第一次开机需要进入CMOS SETUP（CMOS设置） 整机安装好后，最好连续考机72小时，质量较差的部 件很可能在这段时间内就会暴露出问题来
电脑组装与维修
第一讲 计算机系统概述
§1 计算机系统的组成 §2 硬件系统的基本结构 §3 计算机选购指南 §4 组装和维护的基本常识
返回 退出 计算机系统的组成
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2
2011年5月29日
§2 硬件系统的基本结构
主板 CPU 内存 基本输入设备 基本输出设备
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5 2011年5月29日
本讲习题
1. 上网和查阅有关资料，了解微机的发展历史。 2. 根据了解的知识，列出微机的硬件和软件组成。 3. 分别打开不同档次、配置的微机机箱，查看整体 结构。掌握各种配件的名称；接口、插座的名称。 4. 了解品牌机和组装机的区别。 5. 识别台式机主机背后的接口，掌握台式机外部的 连接方法（包括显示器与主机的连接、键盘和鼠标与 主机的连接）。
计算机组成原理前3章课后习题参考答案-
白中英第五版计算机组成原理课后习题参考答案第一章计算机系统概述4、冯•诺依曼型计算机的主要设计思想是什么？它包括哪些主要组成部分？答：冯•诺依曼型计算机的主要设计思想是存储程序和程序控制，其中存储程序是指将程序和数据事先存放到存储器中，而程序控制是指控制器依据存储的程序来控制全机协调地完成计算任务。
总体来讲，存储程序并按地址顺序执行，这就是冯•诺依曼型计算机的主要设计思想。
5、什么是存储容量？什么是单元地址？什么是数据字？什么是指令字？答：见教材P8和P10。
7、指令和数据均存放在内存中，计算机如何区分它们是指令还是数据？答：见教材P10。
第二章运算方法和运算器1、写出下列各整数的原码、反码、补码表示（用8位二进制数）。
3、有一个字长为32位的浮点数，符号位1位，阶码8位，用移码表示，尾数23位，用补码表示，基数为2，请写出：（1）最大数的二进制表示阶码用移码表示，题中并未说明具体偏移量，故此处按照移码的定义，即采用偏移量为27=128，则此时阶码E的表示范围为0000 0000~1111 1111，即0~255，则在上述条件下，浮点数为最大数的条件如下：所以最大数的二进制表示为：0 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 111对应十进制真值为：+（1-2-23）×2127（2）最小数的二进制表示浮点数为最小数的条件如下：所以最小数的二进制表示为：1 1111 1111 0000 0000 0000 0000 0000 000对应十进制真值为：-1×2127（3）规格化数所表示数的范围规格化要求尾数若为补码表示，则符号位和最高有效位符号必须不同。
（A）浮点数为最大正数的条件如下：所以最大正数的二进制表示为：0 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 111对应十进制真值为：+（1-2-23）×2127（B）浮点数为最小正数的条件如下：所以最小正数的二进制表示为：0 0000 0000 1000 0000 0000 0000 0000 000对应十进制真值为：+2-1×2-128=+2-129（C）浮点数为最大负数的条件如下：所以最大负数的二进制表示为：0 0000 0000 0111 1111 1111 1111 1111 111对应十进制真值为：-（2-1+2-23）×2-128（D）浮点数为最小负数的条件如下：所以最小负数的二进制表示为：0 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 000对应十进制真值为：-1×2127所以，规格化数所表示数的范围如下：正数+2-129~+（1-2-23）×2127负数-2127 ~-（2-1+2-23）×2-1284、将下列十进制数表示成IEEE754标准的32位浮点规格化数。
《认识计算机系统》课件
《认识计算机系统》PPT 课件
欢迎来到《认识计算机系统》PPT课件！本课程将带领您深入了解计算机系统 的各个方面，从硬件到软件，从网络到安全，让您全面认识计算机的奥秘与 应用。
第一章：计算机系统概述
计算机定义与分类
介绍计算机的定义和不同的分类，了解计算机的 基本概念。
计算机系统层次结构
探索计算机系统的层次结构，从底层硬件到高层 应用软件的关系。
计算机在工作中的应用
介绍计算机在各行各业中的 应用，如医疗保健和金融服 务。
计算机在科学研究中的 应用
探索计算机在科学领域中的 重要作用，如模拟和数据分 析。
结束语
1 课程总结
总结《认识计算机系统》 课程的重点内容和收获。
2 学习建议
提供学习计算机系统的建 议和指导，帮助学生进一 步深入学习。
3 答疑时间
计算机系统组成
讲解计算机系统的各个组成部分，包括硬件和软 件。
计算机性能指标
介绍衡量计算机性能的指标，如处理速度和存储 容量等。
第二章：计算机硬件组成
中央处理器(CPU)
探索中央处理器的作用和组成，了解它在计算机中 的重要性。
存储器
介绍主要的存储器类型，如内存和硬盘，及其在计 算机中的作用。
输入输出(I/O)设备
1 计算机安全概述
探索计算机安全的重要性 和各种安全威胁，了解如 何保护计算机系统。
2 计算机病毒与防范
介绍计算机病毒的类型和 危害，并提供保护计算机 免受病毒侵害的建议。
3 加密技术
讲解加密技术的原理和应 用，保护信息安全。
第六章：计算机应用
计算机在生活中的应用
展示计算机在日常生活中的 广泛应用，如社交媒体和在 线购物。
信息技术基础知识
信息技术根底知识第一节计算机系统概述所谓计算机，是一种能接收、存储和处理数据，并能在存储指令程序控制下产生输出结果的快速、精确的符号加工系统，这一系统是在存储指令程序控制下工作的。
计算机系统由硬件和软件构成。
硬件是计算机系统中的实际装置，是系统的根底和核心(称为硬核)，一般由中央处理器〔CPU〕、存储器、输入/输出设备等组成，它以机器语言提供给程序员使用。
软件指的是操作系统、文本编辑程序、调试程序、汇编程序、编译程序、数据库管理系统、文字处理系统、视窗(Windows)软件、网络软件以及其它各种应用程序等，其中较低层次的程序〔如操作系统、汇编程序〕与硬件密切有关，而用户在使用高级语言或第四代语言编写程序时，根本上已与硬件的实现无关，但是硬件的结构和性能对程序处理的速度影响极大。
计算机软件和硬件在逻辑功能上是等效的，即某些操作可以用软件，也可以用硬件实现，因此软、硬件之间没有固定不变的分界面，而是受实际应用的需要以及系统性能价格比所支配。
从使用人员来看，机器的速度、可靠性、可维护性是主要的硬件技术指标。
具有相同功能的计算机系统，其软、硬件之间的功能分配可以有很大差异。
回忆计算机的开展历史可以看出，在早期，由于硬件昂贵，所以计算机的硬件比拟简单，尽量让软件完成更多的工作。
但是随着组成计算机的根本元器件的开展，其价格不断下降，性能不断提高，因而硬件本钱不断下降。
与此同时，随着应用的不断开展，软件本钱在计算机系统中所占的比例不断上升，这就造成了软、硬件之间的分界面的推移，即将某些由软件完成的工作交给硬件去完成，同时还提高了计算机实际运行速度。
第二节计算机硬件一、计算机的硬件组成组成计算机的根本部件有中央处理器〔CPU〕、存储器和输入/输出〔I/O〕设备。
图2-1是计算机硬件的根本组成。
图2-1 计算机硬件的根本组成二、输入/输出设备输入/输出设备一般由两局部组成，一局部是设备本身，另一局部是设备接口，用来控制并实现设备与主机之间的信息传送。
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第一部著作《逻辑的数学分析》
1854年，已经担任柯克大学教授的布尔再
次出版《思维规律的研究——逻辑与概率
的数学理论基础》
凭借这两部著作，布尔建立了一门新的数 学学科——布尔代数
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6. 模拟计算机（续）
1938年，美国数学家香农(C. Shannon)第一次 在布尔代数和继电器开关电路之间架起了桥梁 ，以脉冲方式处理信息的继电器开关，从理论 到技术彻底改变了数字电路的设计。 1948年，香农凭借《通信的数学基础》一书， 被誉为“信息论之父”。 1956年，香农参与发起了达特默斯人工智能会 议，率先把人工智能运用于计算机下棋方面， 还发明了一个能自动穿越迷宫的电子老鼠，以 此验证了计算机可以通过学习提高智能。
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1941年，楚泽的电磁式计算机Z-3完成。
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Z－3
重建Z－1
Z－4
老年楚泽（中）
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
数字计算机之父
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6. 模拟计算机（续）
电磁式计算机叫MarkⅠ，也 叫“自动序列受控计算机” ，在计算机发展史上占据重
要地位，是计算机“史前史
”里最后一台著名的计算机 ，发明者是美国哈佛大学艾 肯(H.Aiken)博士。
§1 计算机的发展
电子数字计算机(Electronic Digital Computer)简 称为电子计算机或计算机，也是人们常说的电脑 ，是二十世纪最辉煌的成就之一。 计算机给人类带来了巨大的变化。 计算机的定义： 计算机是一种能按照事先存储的程序，自动地、 高速地、精确地进行大量数值计算，并且具有记 忆(存储)能力、逻辑判断能力、可靠性能的数字 化信息处理的现代化智能电子设备。
南宋时期的数学家杨辉发明了《乘 除通变算宝》
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3. 机械计算机
1623年，德国科学家契克卡
德(W. Schickard)为天文学
家开普勒(Kepler)制作了一
台机械计算机
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3. 机械计算机（续）
法国科学家布莱斯•帕斯卡 (Blaise Pascal：1623—1662年) 是被公认为是制造出机械计算 机的第一人。
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1.1 计算机产生的史前史 1.算筹
算筹又称为筹、策、算子等 算筹在中国的起源很早 中国著名科学家祖冲之(429—
500年)借助算筹作为计算工具计
算出圆周率
祖冲之(429—500年)
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2. 算盘
算盘也称珠算，是中国劳动人民创 造的一种工具 由古代“算筹”演变而来 素有“中国计算机”之称 最早见于汉末三国时代徐岳撰写的 《数术记遗》
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6. 模拟计算机（续）
1937年11月，在
AT&T贝尔实验室
工作的斯蒂比兹
(G. Stibitz)，运用
继电器作为计算机 的开关元件。
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6. 模拟计算机（续）
1939年，楚泽继电器组装了Z-2。 希特勒战败后，楚泽辗转流落到瑞士一 个荒凉的村庄，一度转向研究计算机软 件理论。 1938年，28岁的楚泽(K.Zuse)完成了一 台可编程数字计算机Z-1的设计。 1945年建造了Z-4计算机。 1949年，他建立了“Zuse计算机公司” ，继续开发更先进的机电式程序控制计 算机。
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6. 模拟计算机（续）
布什(V.Bush)为了求
解与电路有关的微分
方程，制作了一台模 拟计算装置助其求解
1873年，美国人鲍德 温(F. Baldwin)，利 用齿数可变齿轮，设 法制造出一种小型计
算机样机
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6. 模拟计算机（续）
英国数学家布尔(G.Boole：1815—1864年)
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1.1 计算机的产生和发展简史
◆计算机的产生和发展不是一蹴而就的，而是经历了
漫长历史的过程。
◆在这过程中，科学家们经过艰难的探索，发明了各
种各样的“计算机”，这些“计算机”顺应了当时历 史的发展，发挥了巨大的作用，推动了社会的进步， 也推动了计算机技术的发展。
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1.2 计算机的产生
1. 图灵 1936年，阿伦•图灵(Alan Turing：1912—1954年)在他的 一篇具有划时代意义的论文— —《论可计算数及其在判定问 题中的应用》(On Computer Numbers With an Application to the Entscheidungs Problem)中 ，论述了一种假想的通用计算 器，也就是理想计算机，被后 人称为“图灵机”(Turing Machine——TM)。
查理斯•巴贝奇(Charles
Babbage：1792—1871年) 在1822年研制出第一台差
Babbage(1792—1871年)
分机。
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5. 差分机和分析机（续）
阿达•奥古斯塔
(Ada Augusta：
Ada(1815—1852年)
1815—1852年)是
计算机领域著名的
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3. 机械计算机（续）
德国著名数学家戈特弗里德•威 廉•莱布尼茨(Gottfried Wilhelm Leibniz：1646—阿1716年)将帕 斯卡的“加法器”扩大为乘除运
算
1700年左右，莱布尼茨从中国“
易图”(八卦)里受到启发，悟出
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了二进制数之真谛。
女程序员。
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6. 模拟计算机
19世纪末，赫尔曼• 霍列瑞斯(Herman Hollerith：1860— 1929)首先用穿孔卡 完成了第一次大规 模数据处理。
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6. 模拟计算机（续）
托马斯•沃森
(T.Watson)和
IBM
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4. 提花机
西汉年间中国的纺织
工匠已能熟练掌握提
花机技术 。
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4. 提花机（续）
法国机械师约瑟夫•杰
卡德(Joseph Jacquard)
，大约在1801年完成了
“自动提花编织机”的
设计制作，真正成功地 改进了提花机。
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5. 差分机和分析机
英国剑桥大学著名科学家