第一章计算机系统基础课件
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《计算机系统基础》PPT课件
18000个电子管 1500个继电器 重30吨 占地面积约170m2
总目录
精选课件
1.1 发展史——现代计算机的发展(2)
2、计算机发展进程中的四个时代
第4代 第3代 第2代 第1代
1972—超大规模集成电路 1965—1971中小规模集成电路 1958—1964 晶体管 1946—1957 电子管
计算机的主要应用领域
总目录
精选课件
1.2.3 计算机的主要应用领域
科学计算 数据处理 自动控制 计算机辅助设计/计算机辅助制造 (CAD/CAM) 人工智能 网络应用
总目录
本节结束，请点击
精选课件
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1.3 计算机的基本工作原理及结构
计算机的基本结构
计算机的基本工作原理
总目录
精选课件
1.3.1 计算机的基本结构
输入和输出设备
输入设备——用来将现实世界中的数据输入到计算 机，并且转换成为计算机熟悉的二进制码。
常见的输入设备有：键盘、鼠标、数码相机等设备。 输出设备——将计算机处理的结果转换成为用户熟
悉的形式。 常见的输出设备有：显示器、打印机、硬盘、音箱、
网卡等。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ总目录
精选课件
各部分的协作流程
反
馈
信
程序+数据 输
第一章 计算机系统基础
总目录
精选课件
第一章 计算机系统基础
学习任务
了解发展历史 了解分类及应用 掌握结构及基本工作原理 理解并掌握数据在计算机中的表示与运算 了解目前计算机的应用环境
总目录
精选课件
1.1 计算机的发展历史
计算机史前史 现代计算机的发展
微型计算机的发展 未来新型计算机
总目录
精选课件
1.1 发展史——现代计算机的发展(2)
2、计算机发展进程中的四个时代
第4代 第3代 第2代 第1代
1972—超大规模集成电路 1965—1971中小规模集成电路 1958—1964 晶体管 1946—1957 电子管
计算机的主要应用领域
总目录
精选课件
1.2.3 计算机的主要应用领域
科学计算 数据处理 自动控制 计算机辅助设计/计算机辅助制造 (CAD/CAM) 人工智能 网络应用
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1.3 计算机的基本工作原理及结构
计算机的基本结构
计算机的基本工作原理
总目录
精选课件
1.3.1 计算机的基本结构
输入和输出设备
输入设备——用来将现实世界中的数据输入到计算 机，并且转换成为计算机熟悉的二进制码。
常见的输入设备有：键盘、鼠标、数码相机等设备。 输出设备——将计算机处理的结果转换成为用户熟
悉的形式。 常见的输出设备有：显示器、打印机、硬盘、音箱、
网卡等。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ总目录
精选课件
各部分的协作流程
反
馈
信
程序+数据 输
第一章 计算机系统基础
总目录
精选课件
第一章 计算机系统基础
学习任务
了解发展历史 了解分类及应用 掌握结构及基本工作原理 理解并掌握数据在计算机中的表示与运算 了解目前计算机的应用环境
总目录
精选课件
1.1 计算机的发展历史
计算机史前史 现代计算机的发展
微型计算机的发展 未来新型计算机
第一章计算机系统基础知识-PPT精品
1.3.2 不同进位制之间的转换
2．十进制数转换为非十进制数
整数部分：除N取余，且除到商为0为止； 小数部分：乘N取整，乘到小数部分为0为止;
乘不尽时，到满足精度为止。 （其中N为要转换的进制基数）
● 注 意 - 整数部分的余数反序书写； - 小数部分的整数正序书写。
例： (123.45)10 =( 1111？011.0111 )2
针对各国文字、符号进行统一性编码。用两 字节表示的全编码，对于ASCII字符它也使用 两字节表示。
BIG5码 台湾、香港地区普遍使用的一种繁体汉字的 编码标准，包括440个符号，一级汉字5401 个、二级汉字7652个，共计13060个汉字。
本讲内容
一、计算机中信息的表示
二、计算机软件系统
1.5.1 软件分类 1.5.2 软件体系结构
1.3.6 汉字在计算机中的表示
二、计算机软件系统 三、计算机系统安装和配置
1.3.6 汉字在计算机中的表示
输入码
汉字输入
国标码
机内码
汉字存储
地址码
字形码
汉字输出
1 汉字输入码
音码类 全拼、双拼、微软拼音、自然码和 智能ABC等。
形码类 五笔字型法、郑码输入法等 。
1.3.6 汉字在计算机中的表示
余数
2 123
1 低
2
61
1
2
30
0
0.45 X2
0.90 X2
2 15 1
1.80
2
71
231
2
1
高 1
X2 1.60
X2 1.20
0
1.3.2 不同进位制之间的转换
3．非十进制数之间的转换
第1章 计算机系统基础
令任务为止。
采用二进制和程序存储
John von Neumann 冯•诺依曼
精品资料
冯·诺依曼计算机结构(jiégòu)注意：其中5-10是个
模型
重复的过程
1
程序+ 数据
10
反 馈 信 号
输入
设备 4
请响
2
求 信
应 信
号 号3
运算器
8
存9
取数
数
（内）存储器
(dìzh ǐ)
7
地
பைடு நூலகம்
指 令
5
址
控制器
操 作 命 令
什么(shén me)是现代计算机？
计算机是一种无须人工干预，能对各种信息进 行存储和快速(kuài sù)处理的电子设备。
现代计算机是电子驱动的，其本质特征是存储 控制，即将事先编好的“程序”（指令和数据） 存入“存储器”中，然后计算机就可以按照程 序步骤自动连续执行。
? 思考：计算器和计算机的区别。
精品资料
4. 主要(zhǔyào)性能指标：
➢ 字长 CPU一次所能处理的数据(shùjù)的二进制位数；CPU字长有8bit，16bit， 32bit，64bit等，目前流行的微机主要采用32bit。
➢ 工作频率
➢ 即CPU每秒所能执行的指令条数，常用主频表示，CPU主频通常以MH （兆赫）和GH（千兆赫）为单位，１MH 指每秒执行１百万条指令。目前 流行的CPU的主频均已达GH 数量级
三大芯片 北桥芯片－决定主板性能高
低(gāodī) 南桥芯片－决定主板功能多
少
精品资料
CPU插座 (chāzuò)
目前CPU均采用Socket插座(chāzuò)，Socket插座 (chāzuò)根据CPU引脚的多少进行编号。
采用二进制和程序存储
John von Neumann 冯•诺依曼
精品资料
冯·诺依曼计算机结构(jiégòu)注意：其中5-10是个
模型
重复的过程
1
程序+ 数据
10
反 馈 信 号
输入
设备 4
请响
2
求 信
应 信
号 号3
运算器
8
存9
取数
数
（内）存储器
(dìzh ǐ)
7
地
பைடு நூலகம்
指 令
5
址
控制器
操 作 命 令
什么(shén me)是现代计算机？
计算机是一种无须人工干预，能对各种信息进 行存储和快速(kuài sù)处理的电子设备。
现代计算机是电子驱动的，其本质特征是存储 控制，即将事先编好的“程序”（指令和数据） 存入“存储器”中，然后计算机就可以按照程 序步骤自动连续执行。
? 思考：计算器和计算机的区别。
精品资料
4. 主要(zhǔyào)性能指标：
➢ 字长 CPU一次所能处理的数据(shùjù)的二进制位数；CPU字长有8bit，16bit， 32bit，64bit等，目前流行的微机主要采用32bit。
➢ 工作频率
➢ 即CPU每秒所能执行的指令条数，常用主频表示，CPU主频通常以MH （兆赫）和GH（千兆赫）为单位，１MH 指每秒执行１百万条指令。目前 流行的CPU的主频均已达GH 数量级
三大芯片 北桥芯片－决定主板性能高
低(gāodī) 南桥芯片－决定主板功能多
少
精品资料
CPU插座 (chāzuò)
目前CPU均采用Socket插座(chāzuò)，Socket插座 (chāzuò)根据CPU引脚的多少进行编号。
计算机系统结构 第一章 计算机系统结构的基础知识PPT课件
PU1 DS1 MM1
CU IS PU2 DS2 MM2
SIMD
PUn DSn MMn
3.MISD多指令流单数据流
DS
MM1 MM2
IS1 CU1 IS1 PU1 IS2 CU2 IS2 PU1
MMn
ISn CUn ISn PU1
DS
4.多指令流多数据流MIMD计算机的体系结构：
CU1 IS1 PU1 DS1 CU2 IS2 PU1 DS2
i=1
n
CPU时间(T)=时钟周期长度* (CPIi*Ii )
1.1.4.3 汉德勒(Händler)分类法
1. 根据并行度和流水线提出的一种分类法。 2. t(系统型号)=(k,d,w)
➢ 程序控制部件(PCU)的个数k； ➢ 算术逻辑部件(ALU)或处理部件(PE)的个数d； ➢ 每个算术逻辑部件包含基本逻辑线路(ELC)的套数w，如加法器位
数 3. t(系统型号)＝(k×k’,d×d’,w×w’) ：有流水线
解：由题意可知：Fe=0.4, Se=10，根据Amdahl定律
1
1
Sn
0.60.4
0Байду номын сангаас6
1.5 4
6
10
例1.2：假设FP指令集中浮点平方根操作FPSQR占整个测试程序执 行时间的20%(fe0)，采用2种不同方法进行改进：
一种方法是采用FPSQR硬件，使FPSQR操作的速度加快到10 倍(Se0)。另一种实现方法是使所有浮点数据指令的速度加快，使 FP指令的速度加快到1.6倍(Se1)，FP指令占整个执行时间的50% （Fe1)。请比较这两种设计方案。采用哪种实现技术来求浮点数 平方根FPSQR的操作对系统的性能影响较大。
CU IS PU2 DS2 MM2
SIMD
PUn DSn MMn
3.MISD多指令流单数据流
DS
MM1 MM2
IS1 CU1 IS1 PU1 IS2 CU2 IS2 PU1
MMn
ISn CUn ISn PU1
DS
4.多指令流多数据流MIMD计算机的体系结构：
CU1 IS1 PU1 DS1 CU2 IS2 PU1 DS2
i=1
n
CPU时间(T)=时钟周期长度* (CPIi*Ii )
1.1.4.3 汉德勒(Händler)分类法
1. 根据并行度和流水线提出的一种分类法。 2. t(系统型号)=(k,d,w)
➢ 程序控制部件(PCU)的个数k； ➢ 算术逻辑部件(ALU)或处理部件(PE)的个数d； ➢ 每个算术逻辑部件包含基本逻辑线路(ELC)的套数w，如加法器位
数 3. t(系统型号)＝(k×k’,d×d’,w×w’) ：有流水线
解：由题意可知：Fe=0.4, Se=10，根据Amdahl定律
1
1
Sn
0.60.4
0Байду номын сангаас6
1.5 4
6
10
例1.2：假设FP指令集中浮点平方根操作FPSQR占整个测试程序执 行时间的20%(fe0)，采用2种不同方法进行改进：
一种方法是采用FPSQR硬件，使FPSQR操作的速度加快到10 倍(Se0)。另一种实现方法是使所有浮点数据指令的速度加快，使 FP指令的速度加快到1.6倍(Se1)，FP指令占整个执行时间的50% （Fe1)。请比较这两种设计方案。采用哪种实现技术来求浮点数 平方根FPSQR的操作对系统的性能影响较大。
第1章-计算机基础知识PPT课件
1.3.1 微型计算机硬件系统
内存储器是微型机用来存放当前正在使用的 程序、数据、运算结果等信息的部件，微处理 器可直接对内存进行访问。
内存储器按工作方式的不同，可以分为只读 存储器（ROM）、随机存储器（RAM）。
ROM存储的信息可以被微处理器读取，但 不能往ROM中写入信息；断电后，ROM中存 储的信息不会消失。
输入数字、英文字母、标点符号及基本图形符号 鼠标可以方便、准确地移动光标来进行定位，
并通过按键完成各种操作和命令。 扫描仪是一种图像输入设备，通过光电转换原
理将原始数据数字化后输入到计算机中。
1.3.1 微型计算机硬件系统
4. 输出设备 输出设备的作用是将计算机中数据信息传送到
外部媒介，并转化为某种表现形式。 微型机中常见的输出设备有：显示器、打印机
4. 输入设备（Input Drive） 输入设备是计算机用于输入程序和数据的设备。
常用的有键盘、鼠标、扫描仪等。 5. 输出设备（Output Drive）
输出设备是用于接收从内存传递过来的数据， 并转化为某种表现形式。常用的有显示器、音箱 、打印机、绘图仪等。
1.2.2 计算机软件系统
1. 系统软件 系统软件是指管理、监控、维护和操作计算机
RAM存储的信息可以被微处理器读取，也 可以向RAM中写入信息；断电后，RAM中存 储的信息会消失。
1.3.1 微型计算机硬件系统
主板是微型机的一个极其重要的硬件设备， 安装有微型机的主要电路系统，提供多种接口 将微型机中各个硬件设备紧密地联系在一起， 并提供了各个设备间传送信息（如地址信息、 数据信息、控制信息）的通道—系统总线。
硬盘在使用时，要注意防止震动、摇晃，而 且要远离强磁场、防潮、防尘。
第一章计算机系统基础ppt课件
任何操作可以由软件来实现也可以有硬件来实现〔设计 计算机系统时，应思索各个方面的要素：价钱、速 度、可靠性、存储容量、变卦周期〕
实体硬件机功能的扩展
固件的概念〔功能上是软件，形状上是硬件〕
2021/6/29
湘南学院
22
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第一章小结
计算机系统的 根本概念 构成：硬件和软件 层次构造 计算机系统的根本任务原理 计算机的根本组成部分 五大部件 冯·诺依曼型计算机特点
2021/6/29
湘南学院
8
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1.3计算机的硬件
计算机组成原理
一、数字计算机根本组成 控制器：人的大脑的操作控制功能 运算器：人的大脑的计算功能 存储器：人的大脑记忆功能 输入设备：交互接口，笔 输出设备：交互接口，纸
2021/6/29
湘南学院
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1.3计算机的硬件
这是第一个8位微处置器，它比4004复杂一倍。 1974年出现了Intel 8080。这是第一个通用微处置器，而4004
和8008是为特殊用途而设计的。8080是为通用微机而设计 的中央处置器。 20世纪70年代末才出现强大的通用16位微处置器，8086便是其 中之一。 这一开展趋势中的另一阶段是在1981年，贝尔实验室和HP公司 开发出了32位单片微处置器。 Intel于1985年推出了32位微处置器Intel 80386。 到如今的64
2021/6/29
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4
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1.1计算机的分类和运用
计算机组成原理
四、计算机的运用 科学计算 自动控制 丈量和测试 信息处置 教育和卫生 家用电器 人工智能
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第1章计算机系统基础知识PPT课件
2020/11/6 30
(2)外部因素。对此可将数据分成不同的密级， 规定外部使用员的权限；设置身份认证、密 码、设置口令、设置指纹、声纹、笔迹等多 种认证；设置防火墙，为计算机建立一道屏 障，防止外部人侵破坏数据；建立入侵检测、 审计和追踪，对计算机进行防卫；同时，也 可采用包括计算机的物理环境的保障、防辐 射、防水、防火等外部防灾措施。
表1-14：典型的安全威胁例子
威胁
说明
授权侵犯 为某一特权使用一个系统的人却将该系统用作其他未授
权的目的
拒绝服务 对信息或其他资源的合法访问被无条件地拒绝，或推迟
与时间密切相关的操作
窃听
信息从被监视的通信过程中泄露出去
信息泄露 信息被泄露或暴露给某个未授权的实体
截获/修改 某一通信数据项在传输过程中被改变、删除或替代
2020/11/6快寄。存器临时存放指令、数据及运算结果，速度极14
输入输出设备
习惯上将CPU和主存储器的有机组合称为主 机。
输入设备的作用是把信息转换成二进制形式 输人到计算机的存储器中：数字、字母和控 制符等。
输出设备的作用是把运算处理结果按照人们 所要求的形式输出到外部存储介质上。可以 是数字、字母、表格、图形等.
2020/11/6 3
1.1.1 计算机发展史
1. 大型机阶段 2. 小型机阶段 3. 微型机阶段 4. 客户机/服务器阶段 5. 互连网阶段
2020/11/6 4
1、大型机阶段(mainframe)
1946年，美国为计算弹道轨迹而研制成功了世界第 一台计算机。ENIAC(埃尼阿克)
体积大、耗电量大、寿命短、可靠性差、成本高、 容量小
接口：强调标准性
2020/11/6 23
(2)外部因素。对此可将数据分成不同的密级， 规定外部使用员的权限；设置身份认证、密 码、设置口令、设置指纹、声纹、笔迹等多 种认证；设置防火墙，为计算机建立一道屏 障，防止外部人侵破坏数据；建立入侵检测、 审计和追踪，对计算机进行防卫；同时，也 可采用包括计算机的物理环境的保障、防辐 射、防水、防火等外部防灾措施。
表1-14：典型的安全威胁例子
威胁
说明
授权侵犯 为某一特权使用一个系统的人却将该系统用作其他未授
权的目的
拒绝服务 对信息或其他资源的合法访问被无条件地拒绝，或推迟
与时间密切相关的操作
窃听
信息从被监视的通信过程中泄露出去
信息泄露 信息被泄露或暴露给某个未授权的实体
截获/修改 某一通信数据项在传输过程中被改变、删除或替代
2020/11/6快寄。存器临时存放指令、数据及运算结果，速度极14
输入输出设备
习惯上将CPU和主存储器的有机组合称为主 机。
输入设备的作用是把信息转换成二进制形式 输人到计算机的存储器中：数字、字母和控 制符等。
输出设备的作用是把运算处理结果按照人们 所要求的形式输出到外部存储介质上。可以 是数字、字母、表格、图形等.
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1.1.1 计算机发展史
1. 大型机阶段 2. 小型机阶段 3. 微型机阶段 4. 客户机/服务器阶段 5. 互连网阶段
2020/11/6 4
1、大型机阶段(mainframe)
1946年，美国为计算弹道轨迹而研制成功了世界第 一台计算机。ENIAC(埃尼阿克)
体积大、耗电量大、寿命短、可靠性差、成本高、 容量小
接口：强调标准性
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计算机基础课件第1章
云存储在数据备份、恢复与共 享中的应用
量子计算与生物计算
量子计算的基本原理与优势 生物计算的原理与应用领域
量子计算机的硬件实现与挑战 DNA计算、光计算和光量子计算等前沿技术展望
THANKS
感谢观看
计算机内部采用的数制，基数为2，采用0和 1两个数字符号。
十六进制数
数制转换方法
基数为16，采用0-9和A-F共16个数字符号， 常用于表示计算机内存地址。
包括整数部分和小数部分的转换，涉及除 法和乘法运算。
计算机中字符的编码
1 2
ASCII码
美国标准信息交换代码，用7位二进制数表示一 个字符，共可表示128个字符。
外存储器
包括硬盘、U盘、光盘等， 用于永久存储数据和程序。
存储器的性能指标
容量、速度、价格等，影 响计算机的存储能力和成 本。
输入输出设备
输入设备
输入输出设备的接口
键盘、鼠标、扫描仪等，用于将信息 输入到计算机中。
USB、HDMI、蓝牙等，决定了设备 与计算机的连接方式和传输速度。
输出设备
显示器、打印机、音响等，用于将计 算机处理后的结果输出。
计算机基础课件第1 章
目录
• 计算机概述 • 计算机硬件 • 计算机软件 • 计算机网络 • 计算机数据表示与处理 • 计算机新技术与发展趋势
01
计算机概述
计算机的定义与发展
01
计算机是一种基于微处理器的智 能电子计算机器，具有高速运算 、存储和处理数据的能力。
02
计算机的发展经历了机械计算机 、电子管计算机、晶体管计算机 、集成电路计算机和超大规模集 成电路计算机等五个阶段。
人工智能与机器学习
01
职称计算机系统基础知识PPT课件
第 一 章：计 算 机系统 基 础 知 识
五、 计算机的应用 （1）科学计算 （数值计算）
计算机最早的应用领域。如天气预报、工 程计算等。 （2）信息处理 。对数据的采集、加工、处理、 分析、统计、归类等，以获得对人有用的信息。 如银行的存/取款系统，火车票订票系统
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第 一 章：计 算 机系统 基 础 知 识
A、用来存储计算机系统中需长期存放的、 大量的信息。 B、不能直接与CPU相连，其数据经内存 传递给CPU进行操作。 C、速度慢、价格低、容量大 D、包括软盘、硬盘、光盘、USB闪存、 移动硬盘等。
第 一 章：计 算 机系统 基 础 知 识
3.5英寸软盘片的内部结构
由一张圆形软塑料片涂上 可记录信息的磁性材料而制成。 通过软盘驱动器（软驱）读取 其中的数据。
硬件（Hardware) 是指有形的物理设备，即实际存在的物理
装置的总称。如显示器、键盘、机箱、鼠标等 软件（ software)
是用来指挥计算机完成具体工作的程序和数据， 是整个计算机的灵魂。
它包括计算机上运行的程序、数据及文档。
第 一 章：计 算 机系统 基 础 知 识
硬件和软件的关系
硬件是软件赖以运行的物质基础，软 件是人与硬件之间的界面。 二者具有逻 辑上的等价性，即硬件的功能可以用软件 实现，软件的功能也可以用硬件实现。
（3）实时控制（过程控制） 。它是实现自动化生 产的重要内容和手段。如导弹、无人驾驶飞机等 （4）计算机辅助功能。
CAD（计算机辅助设计） CAM（计算机辅助制造） CAI（计算机辅助教学） （5）人工智能 。 模拟人类智能，如机器人，专家系统，语言、 图像识别等。
第 一 章：计 算 机系统 基 础 知 识
相关主题
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• 210 byte＝1K • 210 K＝1M • 210 M＝1G • 210 G＝1T
第一章计算机系统基础
13
1.3计算机的硬件
五、控制器
• 指令和程序:指令的形式（操作和地址码、存储程序的概念、指令中程 序和数据的存放、指令系统）
• 指令和数据存储
第一章计算机系统基础
14
1.3计算机的硬件 六、控制器的基本任务
第一章计算机系统基础
11
1.3计算机的硬件
三、运算器
• 算术运算和逻辑运算
• 在计算机中参与运算的 数是二进制的
• 运算器的长度一般是8、 16、32或64位
运算电路单元
寄存器B
累加器A
2020/11/14
第一章计算机系统基础
12
1.3计算机的硬件
四、存储器 • 存储数据和程序（指令） • 容量（存储单元、存储单元地址、容量单位） • 分类内存（ROM、RAM）、外存 • 存储器单位：
15
1.3计算机的硬件
七、适配器与I/O设备 • 输入设备：把人们所熟悉的某种信息形式变换为机器
内部所能接收和识别的二进制信息形式 • 输出设备：把计算机处理的结果变换为人或其他机器
设备所能接收和识别的信息形式 • 适配器：它使得被连接的外围设备通过系统总线与主
机进行联系，以便使主机和外围设备并行协调地工作 • 总线：构成计算机系统的骨架，是多个系统部件之间
进行数据传送的公共通路。 总之，现代电子计算机是由运算器、存储器、控
制器、适配器、总线和输入/输出设备组成的。这也是 人们常说的计算机硬件。
第一章计算机系统基础
16
1.4计算机的软件
一、软件的组成与分类
计算机软件相对计算机硬件来说是看不见，是计算机 系统中不可少的无形部件。主要有两大类：
• 系统软件：用来简化程序设计，简化使用方法，提高 计算机的使用效率，发挥和扩大计算机的功能及用途。 它包括以下四类：
• 电子数字计算机，它是在算盘的基础上发展起来的，是用数 目字来表示数量的大小。数字计算机的主要特点是按位运算， 并且不连续地跳动计算。
第一章计算机系统基础
2
1.1计算机的分类和应用
二、数字计算机分类 数字计算机根据计算机的效率、速度、价格、运行的经济性
和适应性来划分，可以划分为两类：
• 专用计算机：专用机是最有效、最经济和最快速的计算机，但是它的适 应性很差。
的产品，于是，微处理器诞生了。 • 微处理器演变中的另一个主要进步是1972年出现的Intel 8008，这是第一个8位微处理
器，它比4004复杂一倍。 • 1974年出现了Intel 8080。这是第一个通用微处理器，而4004和8008是为特殊用途而设
计的。8080是为通用微机而设计的中央处理器。 • 20世纪70年代末才出现强大的通用16位微处理器，8086便是其中之一。 • 这一发展趋势中的另一阶段是在1981年，贝尔实验室和HP公司开发出了32位单片微处
第一章 计算机系统概论
• 1.1 计算机的分类和应用 • 1.2 计算机发展简史 • 1.3 计算机的硬件 • 1.4 计算机的软件 • 1.5 计算机系统的层次结构
第一章计算机系统基础
1.1计算机的分类和应用
一、电子计算机从总体上来说分为两大类。 • 电子模拟计算机。“模拟”就是相似的意思。模拟计算机的特点
• 通用计算机：通用计算机适应性很大，但是牺牲了效率、速度和经济性。
第一章计算机系统基础
3
பைடு நூலகம்
1.1计算机的分类和应用
三、通用计算机分类
通用计算机根据体积、简易性、功率损耗、 性能指标、数据存储容量、指令系统规模和机器 价格等可以分为：
• 超级计算机
• 大型机
• 服务器
• 工作站
• 微型机
• 单片机
2020/11/14
第一章计算机系统基础
9
1.3计算机的硬件
二、冯·诺依曼型计算机
• 存储程序 • 按地址自动执行 • 五大部件：包括控制器、运算器、存储器、输入设备、输出
设备 • 以运算器为中心
第一章计算机系统基础
10
1.3计算机的硬件
冯·诺依曼型计算机
输入
存储器 运算器
控制器
数据信号 控制信号
输出 地址信号
2020/11/14
理器。 • Intel于1985年推出了32位微处理器Intel 80386。 • 到现在的64
第一章计算机系统基础
8
1.3计算机的硬件
一、数字计算机基本组成 • 控制器：人的大脑的操作控制功能 • 运算器：人的大脑的计算功能 • 存储器：人的大脑记忆功能 • 输入设备：交互接口，笔 • 输出设备：交互接口，纸
第一章计算机系统基础
4
1.1计算机的分类和应用
四、计算机的应用
• 科学计算 • 自动控制 • 测量和测试 • 信息处理 • 教育和卫生 • 家用电器 • 人工智能
第一章计算机系统基础
1.2计算机发展简史
一、计算机的五代变化 • 第一代为1946—1957年，电子管计算机：数据处理 • 第二代为1958—1964年，晶体管计算机：工业控制 • 第三代为1965—1971年，中小规模集成电路计算机：
小型计算机 • 第四代为1972—1990年，大规模和超大规模集成电
路计算机：微型计算机 • 第五代为1991年开始，巨大规模集成电路计算机：
单片机
第一章计算机系统基础
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1.2计算机发展简史
二、半导体存储器的发展 • 20世纪50～60年代，所有计算机存储器都是由微小的铁磁体环 • 1970年，仙童半导体公司生产出了第一个较大容量半导体存储器 • 从1970年起，半导体存储器经历了11代：单个芯片1KB、4KB、
16KB、64KB、256KB、1MB、4MB、16MB、64MB、256MB、GB。 • 其中1K=210,1M=220,1G=230
第一章计算机系统基础
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1.2计算机发展简史
三、微处理器的发展 • 1971年Intel公司开发出Intel 4004。这是第一个将CPU的所有元件都放入同一块芯片内
• 控制器的基本任务：按照一定的顺序一条接着一条取 指令、指令译码、执行指令。取指周期和执行周期
• 控制器完全可以区分开哪些是指令字，哪些是数据字。一 般来讲，取指周期中从内存读出的信息流是指令流，它流 向控制器；而在执行器周期中从内存读出的信息流是数据 流，它由内存流向运算器。
第一章计算机系统基础
第一章计算机系统基础
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1.3计算机的硬件
五、控制器
• 指令和程序:指令的形式（操作和地址码、存储程序的概念、指令中程 序和数据的存放、指令系统）
• 指令和数据存储
第一章计算机系统基础
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1.3计算机的硬件 六、控制器的基本任务
第一章计算机系统基础
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1.3计算机的硬件
三、运算器
• 算术运算和逻辑运算
• 在计算机中参与运算的 数是二进制的
• 运算器的长度一般是8、 16、32或64位
运算电路单元
寄存器B
累加器A
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第一章计算机系统基础
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1.3计算机的硬件
四、存储器 • 存储数据和程序（指令） • 容量（存储单元、存储单元地址、容量单位） • 分类内存（ROM、RAM）、外存 • 存储器单位：
15
1.3计算机的硬件
七、适配器与I/O设备 • 输入设备：把人们所熟悉的某种信息形式变换为机器
内部所能接收和识别的二进制信息形式 • 输出设备：把计算机处理的结果变换为人或其他机器
设备所能接收和识别的信息形式 • 适配器：它使得被连接的外围设备通过系统总线与主
机进行联系，以便使主机和外围设备并行协调地工作 • 总线：构成计算机系统的骨架，是多个系统部件之间
进行数据传送的公共通路。 总之，现代电子计算机是由运算器、存储器、控
制器、适配器、总线和输入/输出设备组成的。这也是 人们常说的计算机硬件。
第一章计算机系统基础
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1.4计算机的软件
一、软件的组成与分类
计算机软件相对计算机硬件来说是看不见，是计算机 系统中不可少的无形部件。主要有两大类：
• 系统软件：用来简化程序设计，简化使用方法，提高 计算机的使用效率，发挥和扩大计算机的功能及用途。 它包括以下四类：
• 电子数字计算机，它是在算盘的基础上发展起来的，是用数 目字来表示数量的大小。数字计算机的主要特点是按位运算， 并且不连续地跳动计算。
第一章计算机系统基础
2
1.1计算机的分类和应用
二、数字计算机分类 数字计算机根据计算机的效率、速度、价格、运行的经济性
和适应性来划分，可以划分为两类：
• 专用计算机：专用机是最有效、最经济和最快速的计算机，但是它的适 应性很差。
的产品，于是，微处理器诞生了。 • 微处理器演变中的另一个主要进步是1972年出现的Intel 8008，这是第一个8位微处理
器，它比4004复杂一倍。 • 1974年出现了Intel 8080。这是第一个通用微处理器，而4004和8008是为特殊用途而设
计的。8080是为通用微机而设计的中央处理器。 • 20世纪70年代末才出现强大的通用16位微处理器，8086便是其中之一。 • 这一发展趋势中的另一阶段是在1981年，贝尔实验室和HP公司开发出了32位单片微处
第一章 计算机系统概论
• 1.1 计算机的分类和应用 • 1.2 计算机发展简史 • 1.3 计算机的硬件 • 1.4 计算机的软件 • 1.5 计算机系统的层次结构
第一章计算机系统基础
1.1计算机的分类和应用
一、电子计算机从总体上来说分为两大类。 • 电子模拟计算机。“模拟”就是相似的意思。模拟计算机的特点
• 通用计算机：通用计算机适应性很大，但是牺牲了效率、速度和经济性。
第一章计算机系统基础
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பைடு நூலகம்
1.1计算机的分类和应用
三、通用计算机分类
通用计算机根据体积、简易性、功率损耗、 性能指标、数据存储容量、指令系统规模和机器 价格等可以分为：
• 超级计算机
• 大型机
• 服务器
• 工作站
• 微型机
• 单片机
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第一章计算机系统基础
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1.3计算机的硬件
二、冯·诺依曼型计算机
• 存储程序 • 按地址自动执行 • 五大部件：包括控制器、运算器、存储器、输入设备、输出
设备 • 以运算器为中心
第一章计算机系统基础
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1.3计算机的硬件
冯·诺依曼型计算机
输入
存储器 运算器
控制器
数据信号 控制信号
输出 地址信号
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理器。 • Intel于1985年推出了32位微处理器Intel 80386。 • 到现在的64
第一章计算机系统基础
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1.3计算机的硬件
一、数字计算机基本组成 • 控制器：人的大脑的操作控制功能 • 运算器：人的大脑的计算功能 • 存储器：人的大脑记忆功能 • 输入设备：交互接口，笔 • 输出设备：交互接口，纸
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1.1计算机的分类和应用
四、计算机的应用
• 科学计算 • 自动控制 • 测量和测试 • 信息处理 • 教育和卫生 • 家用电器 • 人工智能
第一章计算机系统基础
1.2计算机发展简史
一、计算机的五代变化 • 第一代为1946—1957年，电子管计算机：数据处理 • 第二代为1958—1964年，晶体管计算机：工业控制 • 第三代为1965—1971年，中小规模集成电路计算机：
小型计算机 • 第四代为1972—1990年，大规模和超大规模集成电
路计算机：微型计算机 • 第五代为1991年开始，巨大规模集成电路计算机：
单片机
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1.2计算机发展简史
二、半导体存储器的发展 • 20世纪50～60年代，所有计算机存储器都是由微小的铁磁体环 • 1970年，仙童半导体公司生产出了第一个较大容量半导体存储器 • 从1970年起，半导体存储器经历了11代：单个芯片1KB、4KB、
16KB、64KB、256KB、1MB、4MB、16MB、64MB、256MB、GB。 • 其中1K=210,1M=220,1G=230
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1.2计算机发展简史
三、微处理器的发展 • 1971年Intel公司开发出Intel 4004。这是第一个将CPU的所有元件都放入同一块芯片内
• 控制器的基本任务：按照一定的顺序一条接着一条取 指令、指令译码、执行指令。取指周期和执行周期
• 控制器完全可以区分开哪些是指令字，哪些是数据字。一 般来讲，取指周期中从内存读出的信息流是指令流，它流 向控制器；而在执行器周期中从内存读出的信息流是数据 流，它由内存流向运算器。
第一章计算机系统基础