第2章计算机基础知识
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计算机基础(第二章)课件
• 上述按不同标准对操作系统的分类可以用下图所示的分类图表示。
§2.1.1 操作系统的基本知识
• 操作系统种类繁多，但其基本目的只有一个：为不同应用目的的用户 提供不同形式和不同效率的资源管理。在现代操作系统中，往往是将
• 上述多种类型操作系统的功能集成为一体，以提高操作系统的功能和 应用范围。例如在Windows NT、Unix及Linux等操作系统中，就融合了 批处理、实时、网络等操作技术和功能。 •
§2.1.1 操作系统的基本知识
• 1. 什么是操作系统 • 计算机系统是由软件系统和硬件系统组成的，为了使安装在 计算机的软件与计算机硬件资源协调一致、有条不紊地工作 ，就必须有一个软件对计算机系统的软件、硬件资源进行统 一管理和调度，这个软件就是操作系统（Operating System， OS）。 • 操作系统是最基本的系统软件，是用于管理和控制计算机全 部软件和硬件资源、方便用户使用计算机的一组程序，是运 行在硬件上的第一层系统软件，其他软件必须在操作系统的 支持下才能运行。它是软件系统的核心。因此，操作系统是 计算机硬件与其他软件的接口，也是用户和计算机的接口。 下图为计算机系统层次结构与用户关系图，它表示了操作系 统在其中的位置。
• （3）网络功能及安全功能强大 • 内置了TCP／IP协议和拨号上网软件，用户只需进行一些简单的设置就 能上网浏览、收发电子邮件等。内置了Internet连接防火墙，可以有效 地防止黑客入侵，抵御来自外部的攻击，保证系统的安全。同时 Windows XP对局域网的支持也很出色，用户可以很方便地在Windows XP中实现资源共享。 • （4）多媒体功能 • 媒体播放器与Windows XP融为一体，支持音频、视频的编辑及播放工 作，可以支持高级的显卡、声卡。用户可以轻松地播放最流行的音乐 或观看影片，也可以用麦克风和摄像头进行网上的语音或视频聊天。
§2.1.1 操作系统的基本知识
• 操作系统种类繁多，但其基本目的只有一个：为不同应用目的的用户 提供不同形式和不同效率的资源管理。在现代操作系统中，往往是将
• 上述多种类型操作系统的功能集成为一体，以提高操作系统的功能和 应用范围。例如在Windows NT、Unix及Linux等操作系统中，就融合了 批处理、实时、网络等操作技术和功能。 •
§2.1.1 操作系统的基本知识
• 1. 什么是操作系统 • 计算机系统是由软件系统和硬件系统组成的，为了使安装在 计算机的软件与计算机硬件资源协调一致、有条不紊地工作 ，就必须有一个软件对计算机系统的软件、硬件资源进行统 一管理和调度，这个软件就是操作系统（Operating System， OS）。 • 操作系统是最基本的系统软件，是用于管理和控制计算机全 部软件和硬件资源、方便用户使用计算机的一组程序，是运 行在硬件上的第一层系统软件，其他软件必须在操作系统的 支持下才能运行。它是软件系统的核心。因此，操作系统是 计算机硬件与其他软件的接口，也是用户和计算机的接口。 下图为计算机系统层次结构与用户关系图，它表示了操作系 统在其中的位置。
• （3）网络功能及安全功能强大 • 内置了TCP／IP协议和拨号上网软件，用户只需进行一些简单的设置就 能上网浏览、收发电子邮件等。内置了Internet连接防火墙，可以有效 地防止黑客入侵，抵御来自外部的攻击，保证系统的安全。同时 Windows XP对局域网的支持也很出色，用户可以很方便地在Windows XP中实现资源共享。 • （4）多媒体功能 • 媒体播放器与Windows XP融为一体，支持音频、视频的编辑及播放工 作，可以支持高级的显卡、声卡。用户可以轻松地播放最流行的音乐 或观看影片，也可以用麦克风和摄像头进行网上的语音或视频聊天。
全国青年教师素养大赛一等奖课件第2章 计算机基础知识
它是以二进制和存储程序控制为核心的通用 电子数字计算机体系结构原理，明确规定了计算 机由运算器、控制器、存储器、输入和输出设备 5大部分组成。
计算机硬件结构图：
1．运算器
运算器是对数据进行加工处理的核心部件。 它在控制器的操纵下与内存交换信息，负责进行 各类基本的算术运算、逻辑运算、比较运算、移 位运算以及逻辑判断等。
2.1.2 计算机软件
软件是指系统中实现数据信息处理的程序以及开 发、使用和维护程序所需的有关文档的集合。 软件分类： • 系统软件 • 应用软件
1.系统软件
系统软件通常负责管理、控制和维护计算机的各 种软硬件资源、并为用户提供一个友好的操作界面 和工作平台。 （1）操作系统 （2）语言处理系统 （3）数据库管理系统 （4）辅助性工具软件
内存的存取速度直接影响计算机的运算速度。
内存主要分为两类： 随机读写存储器RAM（Random Access Memory）， 只读存储器ROM(Read Only Memory)。
（2）外部存储器
外部存储器简称外存，长期存放程序和数据。 通常外存不与计算机的其它部件直接交换数据，只 与内存交换数据，而且不是按单个数据存取，而是 成批地进行数据交换。 常用的外存有软盘、硬盘、光盘和U盘等。 外存与内存不同点： • 在断电后仍然保存信息，而内存则信息丢失； • 外存容量大，而内存容量相对较小。 • 外存读写速度慢，而内存读写速度快。
（2）二进制数转换为十进制数
这种转换比较简单，只要将待转换的二进制 数按权展开，然后相加即可得到相应的十进制数。 （101.11）2 = 1×(2)2+0×(2)1+1×(2)0+1×(2)1+1×(2)-2=(5.25)10
2．二进制数与八进制数的互换
计算机硬件结构图：
1．运算器
运算器是对数据进行加工处理的核心部件。 它在控制器的操纵下与内存交换信息，负责进行 各类基本的算术运算、逻辑运算、比较运算、移 位运算以及逻辑判断等。
2.1.2 计算机软件
软件是指系统中实现数据信息处理的程序以及开 发、使用和维护程序所需的有关文档的集合。 软件分类： • 系统软件 • 应用软件
1.系统软件
系统软件通常负责管理、控制和维护计算机的各 种软硬件资源、并为用户提供一个友好的操作界面 和工作平台。 （1）操作系统 （2）语言处理系统 （3）数据库管理系统 （4）辅助性工具软件
内存的存取速度直接影响计算机的运算速度。
内存主要分为两类： 随机读写存储器RAM（Random Access Memory）， 只读存储器ROM(Read Only Memory)。
（2）外部存储器
外部存储器简称外存，长期存放程序和数据。 通常外存不与计算机的其它部件直接交换数据，只 与内存交换数据，而且不是按单个数据存取，而是 成批地进行数据交换。 常用的外存有软盘、硬盘、光盘和U盘等。 外存与内存不同点： • 在断电后仍然保存信息，而内存则信息丢失； • 外存容量大，而内存容量相对较小。 • 外存读写速度慢，而内存读写速度快。
（2）二进制数转换为十进制数
这种转换比较简单，只要将待转换的二进制 数按权展开，然后相加即可得到相应的十进制数。 （101.11）2 = 1×(2)2+0×(2)1+1×(2)0+1×(2)1+1×(2)-2=(5.25)10
2．二进制数与八进制数的互换
第二章微型计算机基础知识
第二章 微型计算机基础知识
教学目标：
1.了解基本的逻辑电路和逻辑代数。 2. 掌握微机中基本部件的符号及性能。 3.掌握总线的基本概念、作用及使用。 4.掌握控制字的概念及用法。 5. 掌握依照控制字读写存储器的过程。 6.掌握微机系统的组成与分类 7.掌握微机的外部结构和基本工作原理
教学重点： 1. 掌握微机中基本部件的符号及性能。 2.掌握总线的基本概念、作用及使用。 3.掌握控制字的概念及用法。 4. 掌握依照控制字读写存储器的过程。 5.掌握微机的外部结构和基本工作原理 教学难点： 1.总线的基本概念、作用及使用 2.掌握控制字的概念及用法。 3.掌握依照控制字读写存储器的过程。
1.功能强 2.可靠性强 3.价格低 4.适应性强
5.周期短、见效快
6.体积小、重量轻、耗电省
7.维护方便
四、微型计算机的性能指标 衡量一台微机性能的优劣，主要由它的 系统结构、硬件组成、系统总线、外部设 备以及软件配置等因素来决定。具体体现 在以下几个主要技术指标上。 1.字长 微机的字长是指微处理器内部一次可以 并行处理二进制代码的位数。它与微处理 器内部寄存器以及CPU内部数据总线宽度 一致，字长越长，所表示的数据精度就越 高。
（2）第二个控制字是： CpEpLmEr =0001 即Er=1，令ROM放出数据。 也就是说，当Er为高电平，R0中的8位 数据就被送到W总线上去。这样的动作 不需等待 时钟脉冲的同步讯号。 （3）第三个控制字是： CpEpLmEr=1000 即Cp=1，这是命令PC加1,所以PC=0001 这是在取数周期完了时，要求PC进一步 ，以便为下一条指令准备条件。
六、存储器的符号
1.只读存储器(ROM) 只存储固定程序的存储器,一旦写入 后,一般不能改变。即不能再写入新的 字节，而只能从中“读”出其所存储的内 容。 (1)通用的写法是m×nROM
教学目标：
1.了解基本的逻辑电路和逻辑代数。 2. 掌握微机中基本部件的符号及性能。 3.掌握总线的基本概念、作用及使用。 4.掌握控制字的概念及用法。 5. 掌握依照控制字读写存储器的过程。 6.掌握微机系统的组成与分类 7.掌握微机的外部结构和基本工作原理
教学重点： 1. 掌握微机中基本部件的符号及性能。 2.掌握总线的基本概念、作用及使用。 3.掌握控制字的概念及用法。 4. 掌握依照控制字读写存储器的过程。 5.掌握微机的外部结构和基本工作原理 教学难点： 1.总线的基本概念、作用及使用 2.掌握控制字的概念及用法。 3.掌握依照控制字读写存储器的过程。
1.功能强 2.可靠性强 3.价格低 4.适应性强
5.周期短、见效快
6.体积小、重量轻、耗电省
7.维护方便
四、微型计算机的性能指标 衡量一台微机性能的优劣，主要由它的 系统结构、硬件组成、系统总线、外部设 备以及软件配置等因素来决定。具体体现 在以下几个主要技术指标上。 1.字长 微机的字长是指微处理器内部一次可以 并行处理二进制代码的位数。它与微处理 器内部寄存器以及CPU内部数据总线宽度 一致，字长越长，所表示的数据精度就越 高。
（2）第二个控制字是： CpEpLmEr =0001 即Er=1，令ROM放出数据。 也就是说，当Er为高电平，R0中的8位 数据就被送到W总线上去。这样的动作 不需等待 时钟脉冲的同步讯号。 （3）第三个控制字是： CpEpLmEr=1000 即Cp=1，这是命令PC加1,所以PC=0001 这是在取数周期完了时，要求PC进一步 ，以便为下一条指令准备条件。
六、存储器的符号
1.只读存储器(ROM) 只存储固定程序的存储器,一旦写入 后,一般不能改变。即不能再写入新的 字节，而只能从中“读”出其所存储的内 容。 (1)通用的写法是m×nROM
大学计算机基础第二章 计算机信息基础
教学进度
2.3 信息表示与编码
补码的概念是怎么来的？
计算机科学与工程系
所谓“模”，是指一个系统的量程，或者说一 个系统所能表示的最大的数(比如，钟的最大数 为 12 ，但 12 被溢出变为 0) 。按模运算是指运算 结果超过模时，模丢失。当模为整数时，按模 运算也可理解成除以模求余数的过程。常用符 号“mod”表示按模运算，如：18 mod 12=6 mod 12，即：18和6都是指向6点。
二进制、八进制、十六进制
例：
计算机科学与工程系
十进制
位权相加法：各位数码乘位权，再相加。
八进制 十进制 (113.5231)8 = 1×82 + 1×81 + 3×80 + 5×8-1 + 2×8-2+3×8-3+1×8-4
= 64 + 8 + 3 + 0.625 + 0.03125+0.005859375
计算机科学与工程系
十六进制 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F 10
教学进度
常 用 数 制 的 对 应 关 系
2.1 计算机所使用的数制
2.1.2 二进制的运算
计算机科学与工程系
二进制的算术运算
加： 0+0=0 0+1=1 1+0=1 1+1=10
本位为0， 向高位进位1
例：对于模为28=256时，[-5]补=[-5]反后再在最后一位 加1=[11111011]2=25110，180-5=180+ [-5]补 =180+251=256+175=175（256溢出了，因为模是256)
教学进度
2.3 信息表示与编码
2.3 信息表示与编码
补码的概念是怎么来的？
计算机科学与工程系
所谓“模”，是指一个系统的量程，或者说一 个系统所能表示的最大的数(比如，钟的最大数 为 12 ，但 12 被溢出变为 0) 。按模运算是指运算 结果超过模时，模丢失。当模为整数时，按模 运算也可理解成除以模求余数的过程。常用符 号“mod”表示按模运算，如：18 mod 12=6 mod 12，即：18和6都是指向6点。
二进制、八进制、十六进制
例：
计算机科学与工程系
十进制
位权相加法：各位数码乘位权，再相加。
八进制 十进制 (113.5231)8 = 1×82 + 1×81 + 3×80 + 5×8-1 + 2×8-2+3×8-3+1×8-4
= 64 + 8 + 3 + 0.625 + 0.03125+0.005859375
计算机科学与工程系
十六进制 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F 10
教学进度
常 用 数 制 的 对 应 关 系
2.1 计算机所使用的数制
2.1.2 二进制的运算
计算机科学与工程系
二进制的算术运算
加： 0+0=0 0+1=1 1+0=1 1+1=10
本位为0， 向高位进位1
例：对于模为28=256时，[-5]补=[-5]反后再在最后一位 加1=[11111011]2=25110，180-5=180+ [-5]补 =180+251=256+175=175（256溢出了，因为模是256)
教学进度
2.3 信息表示与编码
计算机理论基础 第二章 11.16
蓝洋专转本计算机理论基础 第二章
1.计算机的发展
早期的计算工具
算盘（中国，唐朝）
计算尺（欧洲，1622）
蓝洋专转本计算机理论基础 第二章
1.计算机的发展
1. 早期的计算工具
加减法器，（法国，1642，帕斯卡）
蓝洋专转本计算机理论基础 第二章
1.计算机的发展
1. 早期的计算工具
差分机，（英国，1812，巴贝奇）
1.主板的组成
蓝洋专转本计算机理论基础 第二章
1.主板的组成
蓝洋专转本计算机理论基础 第二章
主板的组成
1. CPU插座 2. 主存储器插槽 3. PCI总线扩展槽，（显卡、声卡、网卡）；AGP总 线扩展槽。 4. 芯片组：固定在主板上，协调微机系统的正常运 转。 5. BIOS芯片：固化在主板上一块 Flash ROM 芯片中 的一组机器语言程序。 6. CMOS芯片：易失性储存器，需要电池供电，存放 着与计算机硬件相关的一些参数（配置信息）。 蓝洋专转本计算机理论基础 第二章
蓝洋专转本计算机理论基础 第二章
CPU性能指标—高速缓存（cache)
1. cache是一种小容量高速缓冲存储器，直接制作在CPU 芯片内，速度几乎与CPU一样快，分一级和二级缓存， 其容量越大，级数越多，效果越显著 2. 程序运行时，一部分指令和数据会被预先成批拷贝到 Cache中 3. 当CPU需要从主存读（写）指令或数据时，先检查 Cache，若有直接从Cache中读取，若无再访问主存储 器 4. Cache具有透明性，它的内容不能由程序直接访问（对 程序员是透明的） 5. Cache的命中率：CPU需要的指令或数据在Cache中直接 蓝洋专转本计算机理论基础 第二章 找到的概率
第2章 计算机系统基础知识.doc
第二章计算机系统基础知识一、选择题1，在计算机运行时，把程序和数据一样存放在内存中，这是1946年由______________ 所领导的研究小组正式提岀并论证的。
A.图灵B.布尔C.冯•诺依曼D.爱因斯坦2.计算机屮运算器的主要功能是oA.控制计算机的运行B.算术运算和逻辑运算C.分析指令并执行D.负责存取存储器屮的数据3.计算机的CPU毎执行一个 ___________ ,就完成一步基木运算或判断。
A.语句B.指令C.程序D.软件4 .计算机能按照人们的意图白动、高速地进行操作，是因为采用了A.程序存储在内存B.高性能的CPUC.高级语言D.机器语言5.磁盘驱动器属于___________ 设备。
A.输入B.输出C.输入和输出D.以上均不是6.以下描述___________ 不正确。
A.内存与外存的区别在于内存是临时性的，而外存是永久性的B.内存与外存的区别在于外存是临时性的，而内存是永久性的C.平时说的内存是指RAMD・从输入设备输入的数据直接存放在内存7.计算机的主机指的是。
A.计算机的主机箱B. CPU和内存储器C.运算器和控制器D.运算器和输入/输出设备&下而关于ROM的说法屮，不正确的是_____________________ 。
A.CPU不能向ROM随机写入数据B.ROM屮的内容在断电后不会消失C.ROM是只读存储器的英文缩写D.ROM是只读的，所以它不是内存而是外存9.微型计算机屮的总线通常分为（）三种。
A.数据总线、地址总线和控制总线B.数据总线、信息总线和传输总线C.地址总线、运算总线和逻辑总线D.逻辑总线、传输总线和通信总线10. _______________________________ 计算机的软件系统可分为。
A.程序和数据B.程序、数据和文档C.操作系统与语言处理程序D.系统软件与应用软件11•计算机应由5个基本部分组成，下面各项，____________ 不属于这5个基木组成。
《计算机科学导论》第2章 计算机基础知识
几种常用的进位计数制比较
十进制数 二进制数 十六进制数 八进制数
符号组成
0 ~9
0和1 和
0~9，A~F ，
0~7
基数 第K位权值 位权值
10
－ 10K－１
2
－ 2K－１
16
－ 16K－１
8
Ｋ－１ 8 Ｋ－１
加减运算 法则
逢十进一 借一当十
逢二进 一， 借一当 二
进一， 逢16进一， 进一 借一当16 借一当
逢八进一 借一当八
数制之间的转换
其它进制转换为十进制 二进制与八进制、 二进制与八进制、十六进制的相互转换 十进制数转换为其它进制数
其它进制转换为十进制
方法： 按进位计数制（ 位置计数法） 展开计算 方法 ： 按进位计数制 （ 位置计数法 ） 后得到十进制 例1：将二进制数 ：将二进制数1101.101转换为十进制数 转换为十进制数 解： （1011.101）2 ） =1×23+0×22+1×21+1×20+1×2-1+0×2-2+1×2-3 × × × × × × × =8+0+2+1+0.5+0+0.125 =11.625
练 习
将（11.375）10转换为二进制数 ） 将十进制数301.6875转换为十六进制数 转换为十六进制数 将十进制数 将3ADH转换为十进制数 3ADH转换为十进制数 将10001110010001010B转换为十六进制 10001110010001010B转换为十六进制
计算机中为什么采用二进制？ 计算机中为什么采用二进制？
解： 2 ︳105 余数为1 2 ︳52 余数为1 余数为0 2 ︳26 余数为0 余数为0 2 ︳13 余数为0 余数为1 2 ︳6 余数为1 余数为0 2 ︳3 余数为0 余数为1 2 ︳1 余数为1 余数为1 0 余数为1 所以，（105） ＝（1101001 ，（105 1101001） 所以，（105）10＝（1101001）2
第2章基础知识(计算机专业导论第三版40)
三位二进
计算机专业导论
2.2 数的码制
2.2.1 机器数和真值 机器数：一个数连同其符号一起在 机器中的表示。 真 值：机器数的数值。
计算机专业导论
8位微机中的带符号数： D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
符号位
数值位
0 D7 =
1
正数 负数
机器数 01010010B = 11010010B =
计算机专业导论
10进制16进制 16进制10进制 10进制X进制 X进制10进制
计算机专业导论
小结数制转换
•十进制=〉其他进制 整数部分除 基数倒取余、小数部分乘基数取整
•其他进制 =〉十进制 按公式展开
•二进制 〈=〉十六进制 四位二进 制对应一位十六进制
•二进制 〈=〉八进制 制对应一位八进制
计算机专业导论
2.1.1 几种 进制数 • 十进制——符合人们的习惯 • 二进制——便于物理实现 • 十六进制——便于识别、书写
计算机专业导论
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 + K-1×10-1+K-2×10-2+······+K-m×10-m =
真值 +82 82
计算机专业导论
2.2.2 带符号数的三种表示方法
（1）原码 最高位为符号位 0 正数 1 负数 后面n-1位是数值。
[+4]原 = 0 000 0100B
第2章计算机知识
《大学计算机应用基础 》
第2章
2.3
Windows XP 的文件管理
2.3.1 文件与文件夹 1．文件和文件夹的概念
文件是指被赋予名字并存储在磁盘上的一组相关信息的集合， 文件可以是程序、数据、文字、图形、图像、动画或声音等。 文件夹是系统组织和管理文件的一种手段，文件夹中既可包 含文件，也可包含其他文件夹，文件夹中包含的文件夹通常 称为“子文件夹”。 2．文件和文件夹的命名 文件名由主文件名和扩展名组成，主文件名和扩展名之间必 须用分隔符“．”隔开，文件扩展名用以标识文件类型。
《大学计算机应用基础 》
第2章
2.2.1 Windows XP的桌面组成与操作 1．桌面背景 2．桌面图标 3．任务栏
例2-1 在桌面创建word文档图标。
例2-2 将桌面上的图标按照“大小”排列，再将桌面上的图标隐藏。
《大学计算机应用基础 》
第2章
Windows XP的窗口、对话框的组成及操作
第2章
Windows xp 菜单及工具栏
“开始”菜单Windows XP应用程序的入口
《大学计算机应用基础 》
第2章
2．下拉式菜单 一般菜单栏中的菜单都属于下拉式菜单，单击就可打开，如 图2-15所示。 3．快捷菜单 快捷菜单是Windows XP提供给用户执行快速操作的方法之 一。
任务栏快捷菜单
《大学计算机应用基础 》
第2章
2.1.3 Windows XP的启动、注销与退出
2.2 Windows XP的基本操作 Windows XP的基本操作包括：Windows XP的 桌面操作、Windows XP的窗口操作、Windows XP的菜单操作。
《大学计算机应用基础 》
第二章-计算机基础知识
第⼆章-计算机基础知识第⼆章计算机基础知识2.1 将下列各⼆进制教转换为⼗进制教。
①110l0B ②l10100B ③l01010llB ④ll1llB答：①11010B=26 ②110100B=52 ③10101011B=171 ④11lllB=312.2 将第2.1题中各⼆进制教转换为⼗六进制教。
答：①110l0B=lAH ②110100B=34H ③l01010llB=ABH ④ll1llB=lFH2.3 将下列各教转换为⼗六进制教。
129D 253D 0l0000llBCD 0010100lBCD答：129D=81H 253D=FDH 0l0000llBCD=2BH 00101001BCD=1DH2.4 什么叫原吗、反吗及补吗?答：计算机中的带符号数有三种表⽰法，即：原码、反码和补码。
正数的符号位⽤0表⽰，负数的符号位⽤1表⽰。
这种表⽰法称为原码。
反码可由原码得到：:如果是正数，则其反码和原码相同；如果是负数，则其反码除符号为1外，其他各数位凡是1转换为0，凡是0转换为1。
这种表⽰法称为反码。
补码可由反码得到：如果是正数，则其补码和反码相同；如果是负数，则其补码为反码加1。
这种表⽰法称为补码。
2.5 ⼰知原码如下，写出其补码和反码（其最⾼位为符号位）。
①[X]原=01011001 ③[X]原=11011011②[X]原=00111110 ④[X]原=11111100答：①[X]反=01011001③[X]反=10100100②[X]反=00111110 ④[X]反= 10000011①[X]补=01011001 ③[X]补=10100101②[X]补=00111110 ④[X]补= 100001002.6 当微机把下列数看成⽆符号教时，它们相应的⼗进制教为多少?若把它们看成是补吗，最⾼位为符号往，那么它们相应的⼗进制数是多少？①10001110 ②10110000 ③00010001 ④0l110101答：把①~④的数看成⽆符号数时，它们相应的⼗进制数如下：①10001110=142 ②10110000=176 ③00010001=17 ④01110101=117若把它们看成是补码，最⾼位为符号位，那么它们相应的⼗进制数如下：①10001110= -114 ②10110000=--80 ③00010001=17 ④01110101=1172.7 触发器、寄存器及存储器之间有什么关系?答：:触发器是计算机记忆装置的基本单元。
计算机二级第二章
固态驱动器（SSD）
采用闪存技术存储信息，具有速度快、 价格高、容量适中的特点。
网络存储
通过网络连接远程服务器进行数据存 储和访问，具有灵活性高、可扩展性 强的特点。
04
输入输出系统
输入输出原理
输入输出系统的基本概念
输入输出系统是计算机与外部设备之间的接口，负责数据的输入和输出。
输入输出操作的过程
处理方法。
移位运算
包括算术移位、逻辑移位和循环移位 等运算的规则和性质。
数据加密与解密运算
包括常见加密算法如DES、AES等的 基本原理和实现方法，以及数据加密 标准的发展历程和趋势。
03
存储系统
存储器的层次结构
寄存器
位于CPU内部，速度最快，容量最小，用于暂存 指令和数据。
主存储器（内存）
位于主机内部，速度与Cache相比较慢，容量较 大，用于存放正在运行的程序和数据。
Mac OS系列
由苹果公司开发的专有操作 系统，具有优雅的界面设计 和强大的多媒体处理能力， 广泛应用于苹果计算机和移 动设备领域。
Android系列
由Google公司和开放手机联 盟联合开发的基于Linux的 开源移动操作系统，具有广 泛的应用软件支持和良好的 用户体验，广泛应用于智能 手机和平板电脑等领域。
操作系统的分类和特点
批处理操作系统
将用户提交的作业成批地处理，分为单道和多道批处理系统 。
分时操作系统
允许多个用户通过终端同时与计算机交互，共享主机资源。
操作系统的分类和特点
80%
实时操作系统
对外部输入的信息在规定的时间 内做出响应，适用于实时控制和 实时信息处理等领域。
100%
网络操作系统
大学计算机基础 第2章 简明教程(补充硬件部分)
第二章 计算机基础知识
2.1 计算机系统概述
2.2 计算机硬件系统和工作原理 2.3 计算机软件系统 2.4 微型计算机硬件组成
1
2.1 计算机系统概述
硬件
软件 系统软件 应用软件
计算机系统=硬件系统+软件系统
2
计算机系统的组成
CPU 主机
内存
运算器 控制器 随机存储器(RAM) 只读存储器(ROM) 高速缓冲存储器(Cache)
17
常用高级语言
Fortran语言 1954年推出，适用于科学和工程计算。 COBOL语言 是面向商业的通用语言，1959年推出，主要用于数 据处理，随着数据库管理系统的迅速发展，很少使用。 Pascal语言 结构化程序设计语言，1968年推出，适用于教学、科 学计算、数据处理和系统软件等开发，目前已被C语言取代. C与C++语言 1972年推出C语言，1983年加入面向对象的概念， 改名为C++。语言简练、功能强，适用面广。 BASIC语言 初学者语言，1964年推出；1991年微软推出可视化的 、基于对象的VisualBasic开发环境，发展到现在的开 发环境，则是完全面向对象、功能更强大。 Java语言 一种新型的跨平台的面向对象设计语言，1995年推出， 适用于网络应用 .
18
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
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。
2.1 计算机系统概述
2.2 计算机硬件系统和工作原理 2.3 计算机软件系统 2.4 微型计算机硬件组成
1
2.1 计算机系统概述
硬件
软件 系统软件 应用软件
计算机系统=硬件系统+软件系统
2
计算机系统的组成
CPU 主机
内存
运算器 控制器 随机存储器(RAM) 只读存储器(ROM) 高速缓冲存储器(Cache)
17
常用高级语言
Fortran语言 1954年推出，适用于科学和工程计算。 COBOL语言 是面向商业的通用语言，1959年推出，主要用于数 据处理，随着数据库管理系统的迅速发展，很少使用。 Pascal语言 结构化程序设计语言，1968年推出，适用于教学、科 学计算、数据处理和系统软件等开发，目前已被C语言取代. C与C++语言 1972年推出C语言，1983年加入面向对象的概念， 改名为C++。语言简练、功能强，适用面广。 BASIC语言 初学者语言，1964年推出；1991年微软推出可视化的 、基于对象的VisualBasic开发环境，发展到现在的开 发环境，则是完全面向对象、功能更强大。 Java语言 一种新型的跨平台的面向对象设计语言，1995年推出， 适用于网络应用 .
18
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
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。
计算机基础知识-第2章
计算机导论
第2章 图灵机模型及数据编码
2.2 图灵机
在第一台电子计算机ENIAC诞生的10年前即 1936年，英国数学家图灵发表了题为“论可计算
数 及其在判定问题中的应用”﹙On Computer Numbers With an Application to the ntscheidungs problem﹚的学术论文，奠定了学术界公认的现代 电子计算机的理论和模型基础。 1、希尔伯特纲领
根据图灵的研究，直观地说，所谓计算就是计 算者﹙人或机器﹚对一条两端可无限延长的纸带上 的一串0和1执行指令，一步一步地改变纸带上的0或 1，经过有限步骤，最后得到一个满足预先规定的符 号串的变换过程。图灵用形式化方法成功表述可计
计算机导论
第2章 图灵机模型及数据编码
算这一过程的本质。图灵的研究成果是哥德尔 研究成果的进一步深化，该成果不仅再次表明了 某些数学问题是不能用任何机械过程来解决的思 想，而且还深刻揭示可计算所具有的“能行过程” 的本质特征。
过程是能行的﹙能够具体表现在一个算法中﹚，当 且仅当它能够被一台图灵机实现。
图灵机等计算模型均是用来解决问题的，理论 上的能行性隐含着计算模型的正确性，而实际实现 中的能行性还包含时间与空间的有效性。
第2章 图灵机模型及数据编码
计算机导论
3、图灵机 计算机是使用相应的程序来完成任何设定好的任务。
图灵机是一种思想模型， 它由三部分组成： 一个控制器，一条可以无限延伸的 带子和一个在带子上左右移动的读 写头。
图灵机的功能是完成对输入信息进行变换得 到输出信息的计算。
计算机导论
第2章 图灵机模型及数据编码
机器从给定带子上的某起始点出发，其动作完 全由其初始状态及机内五元组来决定。就某种意义 而言，一个机器其实就是它作用于纸带上的五元组 集。一个机器计算的结果是从机器停止时带子上的 信息得到的。 4、冯·诺依曼型计算机
第2章 计算机基础知识总结
21
2.1.5 信息的几种编码
1. BCD码
BCD (Binary Coded Decimal)码：是一种二－十 进制的编码。
（1）压缩BCD码
使用四位二进制数表示一位十进制数
十进制数与 BCD 码之间的转换：可按位（或四
位二进制数组）直接进行。
例: (731)10=(0111 0011 0001)BCD
十进制：是使用数字0 、 1、2、… 、9等符号来表示 数值且采用“逢十进一”的进位计数制。表示为：
(198.1)10 位权: 或 (198.1)D 或 198.1 十进制的基数为10。
198.1=1×102+9×101+8×100+1×10-1
3
1. 十进制
位权表示法数制的特点：
18
2.1.4 码制
原码表示法：用符号位和数值表示带符号数，正
数的符号位用“ 0” 表示，负数的符号位用“ 1” 表
示，数值部分用二进制形式表示。
例: [+62]原 = 00111110,
[- 62]原 = 10111110
反码表示法：正数的反码与原码相同，负数的反 码为对该数的原码除符号位外各位取反。 例: [+62]反 = 00111110, [- 62]反 = 11000001
= ( Ai N ) ( Ai N )
i i i n i -1
0
-m
i ( A i N ) = in
4
-m
2. 二进制
二进制：使用数字0和1等符号来表示数值且采 用“逢二进一”的进位计数制。表示为： (100.1)2
或
2.1.5 信息的几种编码
1. BCD码
BCD (Binary Coded Decimal)码：是一种二－十 进制的编码。
（1）压缩BCD码
使用四位二进制数表示一位十进制数
十进制数与 BCD 码之间的转换：可按位（或四
位二进制数组）直接进行。
例: (731)10=(0111 0011 0001)BCD
十进制：是使用数字0 、 1、2、… 、9等符号来表示 数值且采用“逢十进一”的进位计数制。表示为：
(198.1)10 位权: 或 (198.1)D 或 198.1 十进制的基数为10。
198.1=1×102+9×101+8×100+1×10-1
3
1. 十进制
位权表示法数制的特点：
18
2.1.4 码制
原码表示法：用符号位和数值表示带符号数，正
数的符号位用“ 0” 表示，负数的符号位用“ 1” 表
示，数值部分用二进制形式表示。
例: [+62]原 = 00111110,
[- 62]原 = 10111110
反码表示法：正数的反码与原码相同，负数的反 码为对该数的原码除符号位外各位取反。 例: [+62]反 = 00111110, [- 62]反 = 11000001
= ( Ai N ) ( Ai N )
i i i n i -1
0
-m
i ( A i N ) = in
4
-m
2. 二进制
二进制：使用数字0和1等符号来表示数值且采 用“逢二进一”的进位计数制。表示为： (100.1)2
或
第二章 计算机系统基础
目前常用的办公软件有Microsoft公司的Microsoft
Office和我国金山公司的WPS Office。
（2）多媒体制作软件
多媒体制作软件是用于录制、播放、编辑声音
和图形图像等多媒体信息的一组应用程序。 处理声音的软件 Wave studio、Mixer 处理图形图像的软件AutoCAD、PhotoShop 动画制作软件Flash、3DS Max
汇编语言： 第二代计算机程序设计语言 最接近机器指令的一种语言 用便于人们记忆的符号来替代机器指令的操 作码
注意：CPU不能直接理解和执行用汇编语言编写的程 序，必须通过汇编程序将汇编语言的指令翻译成机 器语言指令表示的目标程序才能被机器理解和执行。
例2.2 A=15+10的汇编语言程序如下：
（3）Internet服务软件
Internet服务软件主要包括：
浏览器
电子邮件软件
文件传输软件
（4）娱乐与学习软件 CAI(Computer Assisted Instruction)计算机辅 助教学。
2.1.2 计算机基本工作原理
指令是能被计算机识别并执行的的二进制代码，完成一种操作。
指令
数(位宽)
字长：单位时间内能一次处理的二进制的位数。 通用寄存器的位数：等于字长
BIOS芯片：存有与该主板搭配的基本输入输出系统 程序，能够让主板识别各种硬件，还可以设置引导系 统的设备，调整CPU外频等。 北桥芯片：主板芯片组中起主导作用的最重要的组成 部分，负责与CPU的联系并控制内存、AGP、PCI数 据在北桥内部传输。 芯片组的名称就是以北桥芯片的名称命名的，例如 Intel 875芯片组的北桥芯片是82875P。
外部设备
输入设备（鼠标、键盘等）
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擦除，因此可以更新BIOS的内容，升级十分方便，但
也成为主板上唯一可以被病毒攻击的芯片。BIOS中的 程序一旦被破坏，主板将不能工作。
主机板的组成--主板芯片组
芯片组(Chipset)是主板的核心组成部分，按照在主板 上的排列位置的不同，通常分为北桥芯片和南桥芯片。
北桥芯片通常在主板上靠近CPU插槽的位置，负责与 CPU的联系并控制内存，作用是在处理器与PCI总线、 DRAM、AGP和L2高速缓存之间建立通信接口。因为北桥 芯片的数据处理量非常大，所以此类芯片的发热量一 般较高，在此芯片上装有散热片。
南桥芯片一般位于主板上离CPU插槽较远的下方，PCI 插槽的附近，南桥芯片负责I/O总线之间的通信，南桥 芯片的发展方向主要是集成更多的功能，例如网卡、 RAID、IEEE 1394、甚至WI-FI无线网络等等。
主机板的组成--CMOS芯片
CMOS是主板上的一块可读/写的ROM芯片，用来保存 当前系统的硬件配置和一些用户设定的参数。用户 可以利用CMOS对微机的系统参数进行设置。设置方 法是，系统启动时按设置键（通常是Del键）进入 BIOS设置窗口，在窗口内进行CMOS的设置。CMOS开 机时由系统电源供电，关机时靠主板上的电池供电。
为了解决主存RAM与CPU工作速度不匹配的问题，在CPU 和主存之间设置了一级高速度、小容量的存储器，称 之为高速缓冲存储器 。 Cache用来存放当前内存中频繁使用的程序块和数据块。 当CPU访问这些程序和数据时，首先从Cache中查找， 如果所需程序和数据不在Cache中，则到主存中读取数 据，同时将数据回写入Cache中。 Cache由静态存储器（SRAM）构成。目前，微机中的 Cache设置成二级或三级。一开始的高速小容量存储器 就被称为一级缓存（L1 Cache），每级缓存比前一级 缓存速度慢且容量大。
硬件 系统
计算机外观结构
主机箱内部结构
主机前面板和主机箱后部
2.2.2 微处理器
微处理器也叫中央处理单元(CPU)，主要由运算器和 控制器组成，是任何微型计算机系统中必备的核心 部件。
Intel4004微 处理器芯片
微处理器主要性能指标
字长 ：字长越长，CPU可同时处理的数据二进制位数就 越多，运算能力就越强，计算精度就越高。 外频：CPU的外部时钟频率称为外频。它直接影响CPU与 内存之间的数据交换速度。外频是CPU的基准频率，决 定着整块主板的运行速度。。 主频：CPU能够适应的时钟频率。主频越高，CPU的运算 速度也就越快。CPU的主频以MHz（兆赫兹）、GHz（吉
4. 外存储器
外存储器即外存，其主要作用是长期存放计算 机工作所需要的系统文件、应用程序、用户程 序、文档和数据等。 外存中存储的程序和数据必须先送入内存，才
能被计算机执行。
主要外存储设备，分为软盘、硬盘、光盘等，
它们既是输入设备，也是输出设备。
（1）硬盘（HDD） 固定式硬盘一般置于主机箱内 。 硬盘的容量取决于硬盘的磁头数、柱面数及每个磁道 扇区数。 硬盘的容量=柱面数×磁头数×扇区数×512B。 硬盘的格式化。使用新硬盘之前，必须对硬盘进行硬 盘的低级格式化、硬盘分区和硬盘的高级格式化。
即使关机，信息也不会丢失，但应注意更换电池。
主机板的组成--各种接口
接口电路是CPU与外部设备之间的连接缓冲。 CPU与外部设备的工作方式、工作速度、信号类 型都不相同，通过接口电路的变换作用，把二 者匹配起来。 微机的I/O接口有两种：即串行接口和并行接口。
i/o接口
CPU与外设的连接示意图
越短，硬盘的整体性能也就越好。目前主流的3.5英寸硬
盘的转速有5400rpm、5900rpm、7200rpm、10000rpm， 2.5英寸硬盘的转速以10000rpm为主。
（2）光盘存储器
•光盘存储器是利用光学方式进行读写信息的存储设备， 主要由光盘、光盘驱动器(即CD-ROM驱动器)和光盘控制 器组成。
输入接口
微处理 器 CPU
主存储器 RAM ROM
输出接口
输入设备
输出设备
2.2.5 主机板(Main Board)
主机板用于连接计算机的多个部件。 主板结构就是根据主板上各元器件的布局排列 方式，尺寸大小，形状，所使用的电源规格等 制定出的通用标准，所有主板厂商都必须遵循。
ATX主板
Micro ATX主板
硬盘的基本参数
单碟容量：硬盘是由多个存储碟片组合而成的，而单碟 容量就是一个存储碟所能存储的最大数据量。目前的硬 盘容量一般在500GB～2TB范围内。
转速：是硬盘内电机主轴的旋转速度，也就是硬盘盘片
在一分钟内所能完成的最大转数。单位表示为rpm，是转 /每分钟。RPM值越大，内部传输率就越快，访问时间就
多核心处理器：所谓多核心处理器就是在一块CPU基板 上集成了多个处理器核心，并通过并行总线将各处理器
核心连接起来。
微处理器主要性能指标
生产工艺：CPU内部有数量极多的晶体管，它是 通过光刻工艺进行加工的。现在的光刻精度一般
用纳米（nm）表示,数据越小，表示精度越高，
生产工艺越先进，这样生产出的CPU工作主频可
赫兹）为单位。现在常用的CPU主频有1.5GHz、2.0GHz、
2.4GHz等。CPU的主频＝外频×倍频系数。
微处理器主要性能指标
倍频系数：指CPU主频与外频之间的相对比例关系。在 相同的外频下，倍频越高CPU的频率也越高。
缓存：缓存的结构和大小对CPU速度的影响非常大，CPU
内缓存的运行频率极高，一般是和处理器同频运作，工 作效率远远大于系统内存和硬盘。。
(4)常见的移动存储设 备—移动硬盘
移动硬盘大多采用硅氧盘 片 。 移动硬盘大多采用USB、 IEEE1394接口，能以较高 的速度与系统进行数据传 输。 目前,市场上主流移动硬盘
的尺寸是2.5英寸和3.5英
寸，硬盘容量高达2TB。
(5)常见的移动存储设备— 存储卡
存储卡是用于手机、数码相机、便携式电脑、MP3和 其他数码产品上的独立存储介质，一般是卡片的形
微型计算机系统的三个层次
微处理器 微型计算机 微型计算机系统
2.1 微型计算机的层次关系
微型计算机系统 微型计算机 微处理器
ALU
控制逻辑
内部总线
寄存器组
系统总线
ROM RAM 软件系统 I/O接口 I/O设备 I/O接口 I/O设备
2.2 微型计算机硬件系统
主机 微处理器(CPU) 内存储器 总线 输入/输出接口 外存储器(硬盘、光盘、U盘等) 外部 设备 输入设备(键盘、鼠标、扫描仪、数码相机等 输出设备(显示器、打印机、绘图仪等) 其他(网卡、声卡、调制解调器、视频卡等)
计算机系统的光盘有三类：只 读光盘、一次写入光盘和可擦 写光盘
（2）光盘存储器
数据传输率是光驱的基 本参数,指光驱在1秒内 所能读出的最大数据量。 数据传输率为150KB/S， 这种速率的光盘驱动器 称为1倍速驱动器，记为 1X；
CD-ROM驱动器的最大读 取数据传输率为52倍速。
(3)常见的移动存储设 备--U 盘
主机板的组成
BIOS芯片：BIOS即“基本输入/输出系统”（Basic Input/Output System），是一块方块状的存储器， 它保存着计算机系统中的基本输入/输出程序、系统 信息设置、自检程序和系统启动自举程序。
BIOS负责从计算机开始加电到完成操作系统引导之前 的各个部件和接口的检测、运行管理。现在主板的 BIOS还具有电源管理、CPU参数调整、系统监控、病 毒防护等功能。 目前，主板上的BIOS芯片采用闪存。由于闪存可以电
态，故统称为存储卡，包括CF卡、MMC卡、SD卡和SM
卡。
存储卡具有体积小巧、携带方便、使用简单的优点。 同时，由于大多数存储卡都具有良好的兼容性，便 于在不同的数码产品之间交换数据。 近年来，一些计算机就内置了读卡器，以方便用户 传输数据到计算机中。
2.2.4 总线
总线(BUS)是连接微机中各个部件的一组物理 信号线，用于各部件之间的信息传输。
一次传输信息的位数称为总线宽度。
通常将CPU芯片内部的总线称为内部总线，而 连接系统各部件间的总线称为外部总线，也 称为系统总线。 按照总线上传送信息类型的不同，可将总线 分为数据总线、地址总线和控制总线。
微型计算机的总线结构图
地址总线(AB)：通常地址总线是单向的。地址总线的宽度与所 数据总线(DB)：是CPU同各部件交换信息的通路。数据 寻址的范围有关，即地址总线的位数决定了CPU可直接寻址的 总线都是双向的。 内存空间大小，一般来说，若地址总线为n根，则可寻址空间 控制总线(CB)：用控制总线来传送控制信号 为2n字节比如8位微机的地址总线为16根，则其最大可寻址空 间为216＝64KB 数据总线 地址总线 控制总线
0面
磁 头 驱 动 机 构
2面
旋转机构
1面
存储格式
扇区 存储信息是按磁道和扇区 来存储的。磁道是由外向 内的一个个同心圆，每个 磁道划分为若干个弧段， 便得到一个个扇区 (Sector)，扇区是磁盘的 基本存储单位，每个扇区 磁盘结构及磁道扇区划分 的存储量为512字节。
磁道
柱面
磁道 扇区
硬 盘 的 结 构
2. 内存储器
目前，微机中常用的内存以内存条的形式插于
主板内存插槽上 。 评价内存条的性能指标主要有两个： 1GB、2GB和4GB等。