第2章 大学计算机基础简明教程
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大学计算机基础(第三版) 第2章 计算机基础知识
9 十六进制 R=16 基本符号：0，1，2，3，4，5，6，7，
8，9，A，B，C，D，E，F 其中，十六进制的数符A~F分别对应于十进制的10~15。
1．R进制转换为十进制
例1：将二进制数 (1101101.0101)2 转换为十进 制数
(1101101.0101) 2 = 1×26 +1× 25 +0× 24 + 1× 23 + 1× 22 + 0×21 +1 ×20 +0× 2-1 + 1×2-2 + 0×2-3 + 1×2-4 = (109.3125)10
算
外存储器：硬盘、光盘、优盘（闪存）
机
系
操作系统：Windows、Linux、UNIX、OS/2
统 系统软件 语言处理程序：Visual Basic、Visual C++、FORTRAN
软
诊断程序
件
系
数据库管理系统
统
通用应用软件 办公软件系统
应用软件
专用应用软件系统
各类企业管理信息系统：像 民航管理信息系统、 医院管理信息系统等
一条指令通常是由操作码和地址码两部分组成，如图2-9所 示
计算机的存储器又有内存储器（主存）和外 存储器（辅存）之分。
2．中央处理器（CPU）
CPU 程序计数器
8，9，A，B，C，D，E，F 其中，十六进制的数符A~F分别对应于十进制的10~15。
1．R进制转换为十进制
例1：将二进制数 (1101101.0101)2 转换为十进 制数
(1101101.0101) 2 = 1×26 +1× 25 +0× 24 + 1× 23 + 1× 22 + 0×21 +1 ×20 +0× 2-1 + 1×2-2 + 0×2-3 + 1×2-4 = (109.3125)10
算
外存储器：硬盘、光盘、优盘（闪存）
机
系
操作系统：Windows、Linux、UNIX、OS/2
统 系统软件 语言处理程序：Visual Basic、Visual C++、FORTRAN
软
诊断程序
件
系
数据库管理系统
统
通用应用软件 办公软件系统
应用软件
专用应用软件系统
各类企业管理信息系统：像 民航管理信息系统、 医院管理信息系统等
一条指令通常是由操作码和地址码两部分组成，如图2-9所 示
计算机的存储器又有内存储器（主存）和外 存储器（辅存）之分。
2．中央处理器（CPU）
CPU 程序计数器
大学计算机基础第二章
14
2.3.2 存储器
存储器分为两大类：一类是设在主机中的内存 储器，也叫主存储器，用于存放当前CPU要用的 数据和程序，属于临时存储器；另一类是属于计 算机外部设备的存储器叫外存储器，外存中存放 暂时不用的数据和程序，属于永久性存储器，需 要时应先调入内存。 1. 内存储器的几个重要概念 （1）存储容量 1字节（Byte）=8个二进制位（bits） 1 KB=1024B 1 MB=1024KB 1 GB=1024MB 15
20
图2-6 光盘读写示意图
21
（7）光盘的特点 a 存储容量大，价格低。 b 不怕磁性干扰 。 c 存取速度高 。 光盘的型号很多，有直径为14cm、12cm、8cm 等 。 目 前 ， 微 机 上 广 泛 使 用 的 直 径 为 4.72 英 寸 （12cm）光盘的存储容量达700MB 。
22
（2）存取时间 目前内存的存取时间为几微秒（10-6秒）至几 十纳秒（10-9秒）。 2. 内存储器的分类 （1）随机存储器（RAM） （2）只读存储器（ROM） 3. 外存储器 目前最常用的有磁盘、磁带和光盘等。与内存 相比，这类存储器的特点是存储容量大、价格较低， 而且在断电的情况下也可以长期保存信息。
24
（2）显示器的主要特性 显示器的主要特性：分辨率和灰度、尺寸、刷 新频率。 分辨率是越大越好，通常分： 低分辨率：300×200左右。 中分辨率：600×350左右。 高分辨率：有640×480、 l 024×768、 1 280×1 024等几种。
2.3.2 存储器
存储器分为两大类：一类是设在主机中的内存 储器，也叫主存储器，用于存放当前CPU要用的 数据和程序，属于临时存储器；另一类是属于计 算机外部设备的存储器叫外存储器，外存中存放 暂时不用的数据和程序，属于永久性存储器，需 要时应先调入内存。 1. 内存储器的几个重要概念 （1）存储容量 1字节（Byte）=8个二进制位（bits） 1 KB=1024B 1 MB=1024KB 1 GB=1024MB 15
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图2-6 光盘读写示意图
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（7）光盘的特点 a 存储容量大，价格低。 b 不怕磁性干扰 。 c 存取速度高 。 光盘的型号很多，有直径为14cm、12cm、8cm 等 。 目 前 ， 微 机 上 广 泛 使 用 的 直 径 为 4.72 英 寸 （12cm）光盘的存储容量达700MB 。
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（2）存取时间 目前内存的存取时间为几微秒（10-6秒）至几 十纳秒（10-9秒）。 2. 内存储器的分类 （1）随机存储器（RAM） （2）只读存储器（ROM） 3. 外存储器 目前最常用的有磁盘、磁带和光盘等。与内存 相比，这类存储器的特点是存储容量大、价格较低， 而且在断电的情况下也可以长期保存信息。
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（2）显示器的主要特性 显示器的主要特性：分辨率和灰度、尺寸、刷 新频率。 分辨率是越大越好，通常分： 低分辨率：300×200左右。 中分辨率：600×350左右。 高分辨率：有640×480、 l 024×768、 1 280×1 024等几种。
大学计算机基础简明教程
人工智能计算机时代
21世纪初，计算机技术融入人 工智能，应用领域不断扩大。
计算机硬件组成
存储器
用于存储程序和数 据，分为内存和外 存。
输出设备
如显示器、打印机 等，用于显示或输 出信息。
中央处理器
负责执行指令和处 理数据，是计算机 的核心部件。
输入设备
如键盘、鼠标、扫 描仪等，用于向计 算机输入信息。
Windows操作系统自1985年诞 生以来，经历了多个版本的迭代 和发展。
02
Windows系统特点
03
Windows常用组件
Windows系统具有友好的图形 界面、丰富的应用程序支持和广 泛的用户基础等特点。
Windows系统包含多个常用组 件，如资源管理器、任务管理器、 控制面板等。
Linux操作系统
其他设备
如电源、机箱等， 为计算机提供运行 环境。
计算机软件分类
系统软件
操作系统、编译器等，控制计算机硬件并管理软件资源。
应用软件
办公软件、图像处理软件等，满足用户特定需求。
编程语言
如C、Java、Python等，用于编写应用软件和系统软件的工具。
03
操作系统基础
操作系统概述
01
02
03
操作系统定义
大学计算机基础简明 教程
目录
• 引言 • 计算机基础知识 • 操作系统基础 • 办公软件应用 • 网络基础与应用 • 编程语言入门 • 数据库基础 • 总结与展望
大学计算机基础教程第2章
2.3 Windows XP的文件管理
2.3.5搜索文件(文件夹)
wenku.baidu.com
打开搜索窗口 搜索文件或文件夹 利用网上邻居查看共享资源 搜索计算机
2.3 Windows XP的文件管理
2．4 Windows XP的控制面板与环 境设置
控制面板
2．4 Windows XP的控制面板与环 境设置
2.1 操作系统概述
操作系统的管理功能大体可以分为五种：
进程与处理机管理 作业管理 存储管理 设备管理 文件管理
2.2 Windows XP的基本操作
Windows XP的安装、启动与退出 windows XP 操作系统安装的硬件环境
1、CPU：
奔腾Ⅱ300MHz或更高；最低奔腾Ⅱ233MHz
2.7 Windows XP的系统管理
设备管理
查看设备属性 硬件管理
2.7 Windows XP的系统管理
使用注册表
注册表是计算机Windows XP系统中的数据文 件，它包含了有关应用程序和计算机系统的配置、 Windows XP系统和应用程序的初始化信息、应用 程序和文档文件的关联关系、硬件设备的说明状态 和属性、计算机性能记录和底层的系统状态信息及 其他数据等。在系统系统时，系统从注册表中读取 各种设备的驱动程序及加载顺序信息，而设备驱动 程序从注册表中获得配置参数，同时系统还要悼念 动态的硬件配置信息保存在注册表中。
大学计算机基础(第2章简要)
二进制数（Binary）
将101.01按位展开？
(101.01)2＝1×22＋0×21＋1×20＋0×2－1＋1×2－2 ＝(5.25)10
S＝Kn×2n＋Kn－1×2n－1＋...＋K1×21＋K0 ×20＋K1×2－1＋ K－2 ×2－2+…＋K－m ×2－m
基数是“8”
八进制数（Octal）
CPU的主要性能指标：
字与字长
主频
地址总线长度 数据总线长度
时钟频率 内部缓存
2.2 微型机系统的基本组成
2.主机板
主机板又称为系统主板，用于连接计算机的多个部件，是微 型计算机最基本、最重要的部件之一。主机板主要包括：CPU的 Socket插座或Slot插槽、内存插槽、总线扩展槽、各种接口（硬 盘和光驱的SCSI或PCI接口；串行口、并行口、USB接口；键盘、 鼠标接口等）、BIOS芯片、CMOS芯片、DIP开关等。目前新型的 主板还集成了显卡、声卡、网卡、调制解调器等接口。
提纲
2.1
计算机系统基本结构
2.2
微型机系统的基本组成
2.3
计算机中的信息表示
2.4
数据压缩
2.2 微型机系统的基本组成
微型机是以微处理器为核心，配上大规模集成电路制成的 存储器、输入输出接口电路，以及系统总线所组成的计算机。 一个完整的微机系统同样是由硬件系统和软件系统组成。
大学计算机基础-第2章
h
3.选择列表 右击欲输入数
据的单元格,然后在快捷菜单 上选择“选择列表”,会显示 该单元格所在列已键入的数 据项列表,从中选择需要的数 据项即可。
h
返回
4. 自动填充输入
键入前两项 (或
一项)数据，然后选中
这两个单元格，拖动
填充柄就可自动输入
系列的其余部分。
自动填充的数据
可以是等差数列，也
可以是文字序列。星
要删除整行或整列，只需单击行号或列标（选 取行或列），然后选择“编辑＼删除”命令即可。
当用“编辑＼删除”删除选定单元格或区域时 ，会出现“删除”对话框，在选项中选择相应要删 除的选项（选项内容同“插入”对话框）后，才能 删除。
h
目录
清除
操作方法：先 选取单元格或 区域，然后， 选择“编辑＼ 清除”命令， 在子菜单上选 择清除的项目 （全部、格式 、内容或批注 ）。
若要将数据复制到它相邻的若干单元格中，还可用填充的方 法。
“<Alt>+拖曳”或“<Alt>+<Ctrl>+拖曳”可以将选定的数据源 移动或复制到其他工作表上。方法是：先拖至目标工作表标签， 该标签被加亮显示，表明已进入目标工作表，再将鼠标拖放到目 标
h
目录
选择性粘贴
2.选择“复制” 命令或按 “Ctrl+C”
3.选择列表 右击欲输入数
据的单元格,然后在快捷菜单 上选择“选择列表”,会显示 该单元格所在列已键入的数 据项列表,从中选择需要的数 据项即可。
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返回
4. 自动填充输入
键入前两项 (或
一项)数据，然后选中
这两个单元格，拖动
填充柄就可自动输入
系列的其余部分。
自动填充的数据
可以是等差数列，也
可以是文字序列。星
要删除整行或整列，只需单击行号或列标（选 取行或列），然后选择“编辑＼删除”命令即可。
当用“编辑＼删除”删除选定单元格或区域时 ，会出现“删除”对话框，在选项中选择相应要删 除的选项（选项内容同“插入”对话框）后，才能 删除。
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目录
清除
操作方法：先 选取单元格或 区域，然后， 选择“编辑＼ 清除”命令， 在子菜单上选 择清除的项目 （全部、格式 、内容或批注 ）。
若要将数据复制到它相邻的若干单元格中，还可用填充的方 法。
“<Alt>+拖曳”或“<Alt>+<Ctrl>+拖曳”可以将选定的数据源 移动或复制到其他工作表上。方法是：先拖至目标工作表标签， 该标签被加亮显示，表明已进入目标工作表，再将鼠标拖放到目 标
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目录
选择性粘贴
2.选择“复制” 命令或按 “Ctrl+C”
大学计算机基础-第2章
最窗小口化按窗钮 口区栏域
语言栏 通知区域
2.2 Windows XP基本操作-桌面
5. 任务栏操作：
（1）任务栏的属性——在任务栏的空白处单击鼠标右键，在弹出的
快捷菜单中选择【属性】命令，即可打开“任务栏和「开始」菜单 属性”对话框，如图所示。
（2）任务栏的移动
任务栏可以放置在桌面的顶部、 左侧或右侧。
2.1 Windows XP概述--启动与退出
2. Windows XP的注销 选择 “开始”| “注销”命令。
o “切换用户”：指在不关闭当前登录用户的情况下切换到另 一个用户，用户可以不关闭正在运行的程序，而当再次返回 该用户时，系统会恢复保留的原始状态。
o “注销”：将保存当前设置并关闭该登录用户。
o 在左边的窗格中，若驱动器或文件夹前面有“＋”号，表明该驱 动器或文件夹有下一级子文件夹，单击该“＋”号可展开其所包 含的子文件夹，当展开驱动器或文件夹后，“＋”号会变成“－” 号，表明该驱动器或文件夹已展开，单击“－”号，可折叠已展 开的内容。
2.3 文件管理-资源管理器
打开资源管理器的步骤 ①单击“开始”按钮，打开【开始】菜单。 ② 选择【所有程序】→【附件】 → 【Windows资源管理
又可以分为系统软件和应用软件，其中，操作系统是最重 要的系统软件。 • 操作系统（Operating System，OS）是计算机系统中所 有硬件、软件资源的组织者和管理者，是用户与计算机之 间的接口，每个用户都是通过操作系统来使用计算机的。 因此，操作系统是计算机系统中最重要、最基本的系统软 件。
大学计算机基础第2章
2.3.2 外部设备
（3）扫描仪 扫描仪是一种能够把图像资料输入计算机的外 部仪器设备。图片、照片、胶片、图纸图形、各类 文稿资料等都可作为扫描对象，提取和将原始的线 条、图形、文字、照片、平面实物转换成可以被计 算机软件编辑和存储在计算机文件中的装置。
2.3.1 主机
10．光驱 光驱是用来读/写光盘内容的设备，是计算机中比 较常见的配件。目前，光驱可分为CD-ROM驱动器、 DVD驱动器 （DVD-ROM）、康宝（COMBO）、 DVD刻录机等。
2.3.2 外部设备
外部设备简称“外设”，是微型机系统中I/O 设备（包括外存）的统称，对数据和信息起着传输、 转送和存储的作用。 1．输入设备 输入设备（英文名为Input Devices），主要 功能是将各种数据、字符、文字、图形、程序等信 息转换为计算机能够识别的编码形式存储到计算机 中。最常用的输入设备是键盘，其他的输入设备有 鼠标、扫描仪等。
2.1 微型机系统体系
2.1.2 计算机指令 计算机指令是根据预定安排指挥计算机工作的 命令，而程序是பைடு நூலகம்系列指令的序列，执行程序的过程 就是计算机的工作过程。 通常一条指令由操作码和操作数两个部分组成， 它们都由二进制数表示，操作码决定计算机完成什么 操作，操作数是操作的具体对象。计算机完成一条指 令的执行需要首先从内存取出指令，送到控制器对指 令进行分析，然后执行指令，执行指令的过程实际上 是控制器通过发出所需的一系列控制电位指挥计算机 有关部件完成操作的过程。
大学计算机基础第二章计算机基础知识
数据处理
数据存储
计算机可以存储大量的数据，包 括文本、图像、音频、视频等， 有助于数据的长期保存和检索。
数据处理
计算机可以对数据进行加工、分 析和处理，如数据挖掘、统计分 析等，有助于发现数据中的规律 和趋势。
数据传输
计算机可以通过互联网和其他通 信技术实现数据的快速传输和共 享，有助于信息的传播和交流。
冯诺依曼体系结构的定义
冯诺依曼体系结构是一种计算机体系结构，由五个部分组成，包括运算器、控制器、存储器、输入设 备和输出设备。
冯诺依曼体系结构的特点
该体系结构采用二进制数制，指令和数据都存储在存储器中，由控制器按照指令顺序依次读取并执行 指令，实现了自动化的信息处理。
04
计算机的应用领域
科学计算
人工智能应用
人工智能技术已经广泛应用 于医疗、金融、交通、教育 等领域，为人类带来了巨大
的便利和效益。
ຫໍສະໝຸດ Baidu
人工智能发展前景
随着技术的不断进步和应用 场景的不断拓展，人工智能 的发展前景非常广阔，未来 将更加深入地影响人类社会 的各个方面。
量子计算
01
量子计算原理
量子计算利用量子力学原理进行信息 处理，具有超强的并行计算能力和高 度保密性，能够解决传统计算机无法 处理的复杂问题。
生物信息学是生物学与计算机科学交 生物信息学在基因组学、蛋白质组学、
大学计算机基础-第2章
绿色:声道输出 音频I/O接口： 蓝色:声道输入 音箱、耳麦 粉红色:麦克风 输入
2.2.3 常见外部接口及其作用 说 明 插针 信号 I/O
1 DCD I 数据载波检测 2 SIN I 串行输入 双排、9根针D型接口，常称为异步通信接口 3 SOUT O 串行输出 （RS-232）。这种接口支持要求串行数据传输 4 DTR O 数据终端就绪 （每条线每次传输一位数据）的设备。连接：IC 5 GND 无 信号接地 卡读写器、条形码扫描器等。 6 DSR I 数据集就绪 7 RTS O 请求发送 8 CTS I 消除以发送 9 RI I 振铃指示灯 串行接口插针分配表
南/北桥芯片：系统主板的核心部件。主要用于 协调和控制 CPU、内存和各部件间的数据传输。
南桥芯片：主要协助CPU对 键盘控制器、 USB接口、磁盘驱动器和电源管理控制器等进 行管理。 北桥芯片：主要协助CPU对 内存储器、显示器、 PCI插槽等进行管理。
PCI插槽：
可接声卡或 网卡等。
PCI-E插槽：
I/O 无 I/O I/O 无
说明 电源电压 数据 数据 信号接地
PS/2 键盘和鼠标接口
是6孔DIN接口。见插针编号图：
键盘接口插针分配表
针 信号 I/O 说明 1 KBDATA I/O 键盘数据 无 无连接 2 NC 无 信号接地 3 GND 无 熔断电源 4 FVcc 电压 5 KBCLK 6 NC I/O 键盘时钟 无 无连接
大学计算机基础 第2章 简明教程(补充硬件部分)
指令 1 指令 2 指令 3 取指令 1 分析指令 1 取指令 2 执行指令 1 分析指令 2 取指令 3 执行指令 2 分析指令 n 取指令 1 t
演示：计算机基本工作原理
12
2.3 计算机软件系统
软件是指程序、程序运行所需要的数据以及开发、使 用和维护这些程序所需要的文档的集合。
系统软件
语言处理程序 操 作 系
处理器
控制整个计算机 所有部件的工作
处 理 器
控制器
运算器
执行算术运算 和逻辑运算
6
存储器
存储器是计算机存储数据和程序的记忆单元集合， 每个记忆单元由8位二进制位组成，可读写其中的数据。
存储器通常分为内存储器和外存储器 存储器
信息交流中心
内存储器
存放大量信息 的外存储器
7
存储器
每个记忆单元由8位二进制位组成。
演示：计算机基本工作原理
11
计算机基本工作原理
指令的串行执行是当执行指令的三个部件依次全部完成后，才开 始下一条指令的执行，在此过程中在执行某功能部件时，其他两个 功能部件是不工作的。
取指令 分析指令 (a) 指令的串行执行 执行指令
2.指令的并行执行 指令的并行执行就是使这三个功能部件并行工作，则可提高计算 机执行指令的速度，现在的计算机一般采用流水线技术。 则有三条指令的并行执行均理论速度是串行执行的3倍
演示：计算机基本工作原理
12
2.3 计算机软件系统
软件是指程序、程序运行所需要的数据以及开发、使 用和维护这些程序所需要的文档的集合。
系统软件
语言处理程序 操 作 系
处理器
控制整个计算机 所有部件的工作
处 理 器
控制器
运算器
执行算术运算 和逻辑运算
6
存储器
存储器是计算机存储数据和程序的记忆单元集合， 每个记忆单元由8位二进制位组成，可读写其中的数据。
存储器通常分为内存储器和外存储器 存储器
信息交流中心
内存储器
存放大量信息 的外存储器
7
存储器
每个记忆单元由8位二进制位组成。
演示：计算机基本工作原理
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计算机基本工作原理
指令的串行执行是当执行指令的三个部件依次全部完成后，才开 始下一条指令的执行，在此过程中在执行某功能部件时，其他两个 功能部件是不工作的。
取指令 分析指令 (a) 指令的串行执行 执行指令
2.指令的并行执行 指令的并行执行就是使这三个功能部件并行工作，则可提高计算 机执行指令的速度，现在的计算机一般采用流水线技术。 则有三条指令的并行执行均理论速度是串行执行的3倍
大学计算机基础第二章讲义
第二章计算机硬件及软件系统
计算机系统是一个复杂的工作系统，它由硬件系统和软件系统组成。所谓计算机的硬件系统，通俗地说就是构成计算机的看得见摸得着的部件，即构成计算机的各种物理设备的总称。例如：计算机的主机、显示器、键盘、磁盘驱动器等。软件系统是运行、管理和维护计算机的各类程序和文档的总称。通常把不装备任何软件的计算机称为“裸机”，计算机之所以能够应用到各个领域，是由于计算机装上不同软件后，能够出色地按照人们的意志完成各种不同的任务。本章主要介绍计算机硬件及软件知识。
2-1 计算机硬件系统的组成
计算机硬件的基本功能是接受计算机程序的控制来实现数据输入、运算、数据输出等一系列根本性的操作。计算机硬件系统由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大基本构件组成。图2-1列出了一个计算机系统的基本硬件结构。其中，实线代表数据流，虚线代表指令流。
2-1-1 主板
1．系统主板
主板又叫主机板、母板、系统板等，是计算机系统的主要组件，包括中央处理器、主存储器、支持电路和总线控制器以及插接件。计算机的质量与主板的设计和工艺有极大的关系。随着计算机技术的发展，高度整合主板成为主板发展的一个必然趋势，现在主板不但可以集成声卡、MODEM、网卡、Raid（独立磁盘冗余阵列），而且还可以集成显卡，以及各种新型接口。图2-2为一个实际的A TX主板的布局结构及外型图。
图2-2 A TA 主板
(1) CPU 插槽。CPU 需要通过某个接口与主板连接才能进行工作。CPU 采用的接口方式有引脚式、卡式、触点式、针脚式等。对应到主板上就有相应的插槽类型。目前，在安装形式上主要分为Socket 和Slot 两大工业标准， 图2-2所示CPU 插槽为Socket 插槽，目前的Pentium 4 CPU 采用的是Socket 478插槽。
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翻译程序。用非机器语言写的程序称为源程序；通过翻译程
序翻译后的程序称为目标程序。翻译程序也称为编译器。针 对不同的程序设计语言编写出的程序，有各自的翻译程序， 互相不通用。
23
语言处理程序 —— 汇编程序
汇编程序是将汇编语言编制的程序（源程序）翻译成机器语
言程序（目标程序）ห้องสมุดไป่ตู้工具。
汇编 程序 汇编语言 源程序 机器语 言程序
27
2.2.2应用软件
为某一专门的应用目的而开发的软件称为应用软件 。 例如： 1. 办公软件包 2. 图形和图象处理软件 3.数据库系统 4. Ineternet服务软件 5.娱乐与学习软件
28
微 型 计 算 机 的 硬 件 组 成
显视器是计算机的主要输出 设备，它将来自计算机显卡 的电信号转换为屏幕上的彩 色亮点，从而形成图像。 声卡位于 系统单元 内，提供 到扬声器、 麦克风和 耳机的连 接。
10
输入设备
常用输入设备：键盘、鼠标、扫描仪、光笔、数字化仪等。 常用输出设备：显示器、打印机、绘图仪等。
11
2.2.2 “存储程序”工作原理
PC
+1
指令是对计算机进行程序控制的最小单位。 所有的指令的集合称为计算机的指令系统。
机器指令格式
操作码 操作数
机器执行什么操作 执行对象（具体数、存放位置）
数据总线 DB
译
码
指令寄存器
指令译码器 控制电路 控制总线 CB
指令1 指令2 指令3 指令4 、、、 、、、
数据1 数据2 数据3
、、、
数 据
器
计算机工作原理
衡量CPU性能的主要技术指标
字长：CPU在单位时间内(同一时间)能一次处理的 二进制数的位数叫字长 位宽：CPU通过外部数据总线与外部设备之间一次 能传递的数据位数 主频，是CPU的时钟频率，一个时钟周期完成的指 令数是固定的，所以主频越高，CPU的速度也就 越快了。不过由于各种CPU的内部结构也不尽相 同，所以并不能完全用主频来概括CPU的性能。
体的机器无关，易学、易用。常见的高级语言有：C、 BASIC、PASCAL等。 面向对象语言：Visual Basic 、 JAVA Delphi等。
语言处理程序
在所有的程序设计语言中，除了用机器语言编制的程序能够
被计算机直接理解和执行外，其他的程序设计语言编写的程
序都必须经过一个翻译过程才能转换为计算机所能识别的机 器语言程序，实现这个翻译过程的工具是语言处理程序，即
29
键盘作为多数计算机 的主要输入设备。
2.4.1 微型计算机
1.微型计算机概述
30
存储器与存储系统
存储器是一种具有保存和存取信息 （程序、数据）的设备/器件，是计 算机系统不可或缺的资源。
CPU
寄存器
高速缓存Cache
现代微型计算机的存储系统结构： SRAM 高速缓存--主存(内存)--外存 为什么采用这种结构？ 1 M 2 ... M Mn 指令执行速度依赖于内存读写速度 主存 高速CPU需配置高速内存 DRAM 大软件需配置大容量内存 高速度
停止，报错并提醒用户更正代码。解释方式不生成目标程序。
解释程序
高级语言 源程序 数据
计算结果
25
高级语言翻译程序——编译方式
翻译工作由编译程序完成。如同笔译在纸上记录翻译后的结 果。编译程序对整个源程序经过编译处理，产生一个与源程 序等价的目标程序；目标程序还可能要调用一些其他语言编 写的程序和程序库中的标准子程序，通过连接程序将目标程
6
中央处理器CPU
寄存器组 R1 R2 R3 R4 运 算 ALU 器 PC 指令 指针 寄存器 地 址 寄存 器
地址总线
数据暂存器 指令寄存器 指令译码器 数据总线
CPU是计算机的 心脏，用来实现程 序控制功能（自动 从内存中读入指令 和自动执行指令）。
标 志 寄存器
控制电路
控制总线
CPU结构示意图
CMOS存储器
存放计算机的配置信息，如日期 和时间、硬盘容量、RAM容量等
虚拟内存
计算机使用磁盘空间来模拟内存的能力
计算机工作原理
9
存储器
每个记忆单元由8位二进制位组成。
字节BYTE 7 6 5 4 3 2 1 0
位Bit
1KB=210B=1024B 1MB= 210KB= 1024KB 1GB= 210MB= 1024MB 1TB= 210GB= 1024GB
主机是包含电源、存储设备和电 路板的机箱，其中电路板上有计 算机的主处理器和内存。 CD-ROM和DVD 驱动器采用激光技 术从光盘上读取数 据。
硬盘驱动器一般 安装在系统单元 内，当其工作时， 机箱上的指示灯 会亮。 鼠标是一种输入 指示设备，帮助 用户操作对象并 选择菜单项。
软盘驱动器将数据写 到软盘上，当其工作 时，其指示灯就亮， 警告用户此时不要取 出软盘。
34
硬盘的结构
柱面、磁头、扇区 唯一确切的扇区： 0 柱面、1 磁头、12 扇区
第2章 计算机系统
2.1 计算机系统的组成与工作原理
2.2 计算机软件系统
2.3 计算机硬件系统
1
2.1 计算机系统的组成与工作原理
2.1.1计算机系统的组成
计算机系统分为：硬件+软件
软件
硬件
系统软件 应用软件
2
计算机系统的组成
CPU
主机
运算器 寄存器 控制器 随机存储器(RAM) 只读存储器(ROM) 高速缓冲存储器
大容量
矛盾
低成本
外存 外存 ... 1 2
外存 n
31
外存
硬盘、光盘、U盘等
计算机工作原理
磁盘(外存储器)
扇区 磁道 磁道（cylinders）0 磁道中存 有文件分配表（FAT）信息 扇区（sectors,512字节） 簇（clusters）一个磁道上的一 个或更多扇区组合成一个簇,簇 是DOS用来存储文件信息的最 小单位。 FAT是DOS存放磁盘目录结构
汇编程序的具体翻译工作步骤： ① 用机器操作码代替符号化的操作符。 ② 用数值地址代替符号名称。 ③ 将常数翻译为机器的内部表示。 ④ 分配指令和数据的存储单元。
24
语言处理程序 —— 高级语言翻译程序
1)解释方式
解释方式的翻译工作由解释程序来完成。解释程序对源程序进
行逐句分析，若没有错误，将该语句翻译成一个或多个机器语 言指令，然后立即执行这些指令；若解释时发现错误，会立即
序和有关的程序库组合成一个完整的可执行程序。执行速度
快，修改源程序后都必须重新编译。一般高级语言（C/C++、 PASCAL、FORTRAN、COBOL等）都是采用编译方式。
编译程序 源程序 目标程序 连接程序 可执行程序
数据
计算结果
26
.C
.OBJ
.EXE
实用程序
完成一些与管理计算机系统资源及文件有关的任务 系统设置软件 （不必直接修改注册表） 超级兔子软件、Windows优化大师 诊断程序（识别并且改正计算机系统存在的问题 ） 控制面板的系统chkdsk 备份程序（备份程序把硬盘上的文件复制到其他存储设备上） “附件|系统工具|”的“备份” 反病毒程序 文件压缩程序
John von Neumann 冯诺依曼
1949 EDSAC
计算机工作原理
运算器：进行算术、逻辑运算，加工和处理数 据(Arithmetic Logic Unit, ALU) 控制器：分析程序控制信息，控制并协调各项 操作。 运算器和控制器是计算机的核心，称为中央处 理单元（Central Processing Unit, CPU）
– 特点：控制简单 ，速度低，机器各部件利用率。例如 在取指令时译码器和运算器等都空闲，而在存结果时其 它部件也在空闲。 ⁶ 若能把程序中的多条指令在时间上重叠起来执行会否显 著提高机器速度呢？
取指1 译码1 取数1 运算1 存数1 取指2 译码2 取数2 运算2 存数2…....
指令的重叠执行——流水线工作原理
程序是为完成一项特定任务而用某种语言 编写的一组指令序列。
计算机软件概述
12
计算机的基本工作原理
计算机的工作原理是：“存储程序” + “程序控
制”
R1 R2 R3 R4
CPU
PC
总线
地 址 寄 存 器 地址总线 AB
内存
、、、
寄存器组
指令 指针 寄存器
程 序
地
址
运 算 器 标 志 寄存器
数据暂存器
磁盘结构及磁道扇区划分
和哪些簇存放哪些文件等信息
磁盘格式化
32
磁盘容量
容量=磁盘面数磁道数/面扇区数/磁道字节数/扇区
容量 = 2 80 18 512（字节） = 1474560（B） = 1440（KB） = 1.44（MB）
33
软盘的结构
软盘标签
读/写保护口 轴空
索引空 磁头 读/写窗口
操作系统
系统软件
应用软件
应用软件 协助人们 完成某项 任务。
上网软件 学习课件 娱乐软件 商务软件 ……
设备驱动 实用工具 编译系统
文字处理
电子表格
演示软件 图形软件 视频软件
……
计算机软件概述
系统软件
操作系统
最基本的系统软件，其它的所有软件都是建立在操作系统的基础上。
实用工具
用来提供一种让计算机用户控制分配和使用计算机资源的方法，以 增强操作系统的功能。
系统软件
3
计算机的五大部件
存储器 外存储器 输 入 设 备 输 出 设 备
冯.诺依曼思想： • 二进制 •程序与数据一样 存放在内存 •五大模块
内存储器
运算器 控制器
数据流
控制流
4
冯· 诺依曼计算机
存储程序工作原理
计算机的两个基本能力：一是能够存储程序， 二是能够自动地执行程序。 计算机是利用“存储器”（内存）来存放所要 执行的程序的，而称之为CPU的部件可以依次 从存储器中取出程序中的每一条指令，并加以 分析和执行，直至完成全部指令任务为止。
2.2计算机软件系统
软件是指程序、程序运行所需要的数据以及开发、 使用和维护这些程序所需要的文档的集合。
18
计算机软件系统
存储程序工作原理的计算机决定了它的使用方式： 编写程序和运行程序
硬件
系统软件
“吃软不吃硬”的EDSAC
软件
应用软件 计算机软件概述
计算机软件分类
软件
系统软件 协助计算 机执行基 本任务。
设备驱动程序
设备驱动程序告诉计算机中的操作系统如何使用某一硬件。 即插即用一项用于自动处理PC机硬件设备安装的工业标准。
编译器
编译器是程序员将高级语言编写的指令翻译成可以在计算机上执行 的代码的软件开发工具，它的特点是目标语言比源语言低级。
计算机软件概述
1.5.2 计算机语言概述
1、机器语言：二进制代码，计算机可以直接识别 的语言，机器语言依赖CPU的指令系统。执行效 率高，但不易理解和编写程序。 2、汇编语言：用助记符代替机器语言的操作数和 操作码。与机器语言相对应。存在兼容性问题。 3、高级语言：接近人类的自然语言，也称算法语言，与具
衡量CPU性能的主要技术指标
外频，是系统总线的工作频率； 倍频，是指CPU外频与主频相差的倍数。用 公式表示就是：主频=外频×倍频 • CPU的主频以MHz（兆赫兹）为单位。 1MHz等于每秒100万周期。
指令的流水线控制技术
• 冯· 诺依曼型计算机工作原理
– 依序逐条执行程序指令，每条指令的各个操作也按顺序 串行执行。例如：加法指令依序分成取指令/指令译码/ 取数操作/运算处理和写结果五个步骤。执行过程如下：
内存
硬件 计 算 机 系 统 软件
应用软件
外部设备
输入设备：键盘、鼠标、扫描仪 输出设备：显示器、打印机 外 存：软、硬盘、光盘、闪存 网络设备：网卡、调制解调器等 操作系统：Windows、Unix、Linux 语言处理程序：C、Pascal、VB等 实用程序：诊断程序、排错程序等 办公软件包、数据库管理系统
五条指令重叠执行情况： 1T 2T 3T 4T 5T ——机器执行时间 取指1译码1取数1 运算1 存数1 取指2译码2 取数2 运算2 存数2 取指3 译码3 取数3 运算3 存数3 取指4 译码4 取数4 运算4 存数4 取指5 译码5 取数5 运算5 存数5 由上可见，若将一条指令的执行时间分为五段, 每段所 用时间为T，则一条指令执行时间为5T。系统工作正常后 每隔T时间就得到一条指令的处理结果。平均速度提高了4 倍。这种工作方式称为流水线处理。本例为五级流水线处 理方式。
计算机工作原理
7
存储器 存储器是计算机存储数据和程序的记忆单元集合
每个记忆单元由8位二进制位组成，可读写其中
的数据。
8
认识计算机内存
与处理器直接相连的存放数据的器件称为内存， 不直接与处理器相连的介质如磁盘称为外存。
随机访问存储器RAM
存放操作系统指令、软件指令、处理数据
只读存储器ROM
ROM BIOS小型指令集合