【最新】一章计算机基本知识

两类运算：算术运算和逻辑运算
由算术逻辑部件ALU和一系列寄存器组成
寄存器用于存放操作数及中间结果
• 控制器（CU）
计算机的控制部件，控制各部件按程序协调工作。
• 存储器
是计算机的记忆装置，存放程序和数据
分为两大类：主存储器（主存、内存）和辅助存储器（辅 存、外存）
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内存储器
内存能被CPU直接存取，是计算机的工作存储器，存放正在加
16位 32位
•主频(MHZ) 1 2 >5 >25
第五代 202第1/2六/2 代
1993~1998 1999~今
Pentium 及 Pentium Pro
PentiumⅢPentium IV (ITANIUM)
32位
32位 64位
60~400
450~8006 2000以上
4、计算机的发展趋势
• 巨型化 高速、大容量、强功能，用于专门领域。 • 微型化 体积进一步缩小，用于各个领域。 • 网络化 计算机和现代通信技术相结合，把不同地理
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（一）计算机硬件系统
冯·诺依曼的计算机模型（三点核心） • 采用二进制形式表示数据和指令 • 采用“程序存储和程序控制”工作方式 • 计算机硬件部分由五个基本部分组成：
运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备
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1、硬件的基本组成
• 运算器（ALU）
用于加工、处理数据的部件。
机箱、电源、主板、CPU 、内存条、I/O接口卡、 硬盘、软驱、光驱
• 二、显示器 • 三、键盘、鼠标 • 四、音箱 • 五、打印机
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1、微处理器 CPU
• CPU即中央处理器，它是计算机的大脑，计算机的运算、 控制都是由它来处理的。
• 微处理器主要由控制器、运算器、寄存器、一级缓存 （L1CACHE）、二级缓存（L2CACHE）等组成。
财务管理软件
图形图像处理软件
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1.2 微型计算机系统的组成
一、微型计算机系统的硬件系统
• 微型计算机是以微处理器为核心，通过总线连接内存 储器(ROM、RAM)构成主机，通过I/O接口电路与外部 设备相连接构成硬件系统。
微型计算机硬件基本结构
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微机硬件基本配置
• 一、主机箱：
• 软件与硬件相互依存、相互支持。
指管理、监控和维护计 算机资源（包括硬件和 软件）的软件。
系统软件
软件系统
为解决各种实际 问题而开发的软
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件。
应用软件
操作系统 语言处理程序：汇编程序、编译程序 数据库管理系统：FoxPro,SQL Server 实用程序：诊断程序,备份程序等
Office办公软件
•代次
微
机 第一代 的
六 第二代 个
发 展
第三代
阶 段
第四代
•起止年份
•CPU
•字长
1971~1972 1973~1977 1978~1980 1981~1992
Intel4004、8008
4位、8位
Intel8080
8位
Intel8086 、 8088 、 80186、80286
Intel80386、80486
工的程序或数据，与辅存相比速度快、容量小，由半导体器件构成。
内存被划分成若干单元，并按一定顺序编号，每个存储单元对 应一个唯一的编号，称为存储单元的地址。
每个单元可存放8个二进制位（bits，用b表示），即每个存储单 元可存放一字节（Byte）信息。
向存储单元“存”（写）入或从存储单元“取”（读）出信息， 称为访问存储器。
内存又分为只读存储器（ROM）和随机存储器（RAM）两类。
外存储器
外存不能被CPU直接存取，当CPU需要加工其中的信息时，先
由外存调入内存，才能供CPU处理。外存与内存相比速度慢、容量 大，一般由磁表面存储器（磁盘、磁带）和光盘构成，可较长时间 保存信息。
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存储器的有关术语：
• 位（bit）：二进制的一位称为“比特”或 “位”，即一个“0”或“1”，是最小的数据单 位。
➢ 主要任务是分析炮弹轨道。
➢ “埃尼阿克”共使用了18000个电子管，重达30吨，占地
170平方米 ，有两层楼那么高。
➢运算速度为每秒5000次加法，或者400次乘法
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• 1. 计算机发展的四个阶段（根据所采用的物理器件）
•代次
•起止年份 Βιβλιοθήκη Baidu所用电子器件 •数据处理方式 •运算速度
•应用领域
第一代
1946~1958
电子管
汇编语言、代 5千~3万次 军 事 及 科 学
码程序
/秒
研究
第二代
1958~1964
晶体管
高级程序设计 数十万~几 工程设计、
语言
百万次/秒 数据处理
第三代 第四代
1964~1971 1971~今
中、小规模集 成电路
大规模、超大 规模集成电路
结构化、模块 化程序设计、 实时处理
（1）巨型机：不是指体积和质量很大，而是运算速度快、存储量大、 功能强、可靠性好。实际上这种计算机已经微型化。主要用于空间 技术、天气预报、宇宙空间研究、航空动力学分析计算、尖端工程 的设计、国防等
（2）大型机：具有极强的综合处理能力和极大的性能覆盖面。一般作 为大型服务器或主机。主要用在大银行、大公司等。
•202内1/2/2存容量：计算机在内存中能存储的总字节数14
• 输入设备
是向计算机主机传送信息的装置。其功能是将数据、 程序及其他信息，从人们熟悉的形式转换为计算机能够 识别和处理的形式输入到计算机内部。
键盘、鼠标器、扫描仪、数字化仪、声音及图像输入 设备等
• 输出设备
将计算机主机的处理结果显示、打印或存储到外存上 的装置。其功能是将计算机内部二进制形式的数据信息 转换成人们所需要的或其他设备能接受和识别的信息形 式。
生物20计21/算2/2机：是以生物界处理问题的方式为模型的计算机。目前主要有：生物4分子
或超分子芯片、自动机模型、仿生算法、生物化学反应算法等几种类型。
2、计算机的分类： （一）根据用途的不同可分为通用机和专用机
• 通用计算机用途广泛，功能齐全，可适用于各个领域。数量最大， 应用最广。
• 专用机是为某一特定问题设计的计算机。 （二）根据综合性能指标分：
计算机的产生：
• 1946年2月15日，世界上第一台电子计算机“埃尼阿克” （ENIAC）在美国宾夕法尼亚大学宣告研制成功。标志着 人类社会计算机时代的开始。
➢ “埃尼阿克”计算机的最初设计方案，是由36岁的美国工
程师莫奇利于1943年提出的；
➢ 总工程师由年仅24岁的埃克特担任 ；
➢ 美国军械部拨款支持研制工作
3 电子商务 是利用计算机和网络进行的商务活动
4 实时控制----过程控制，是自动化生产的重要内容和手段
6 、
5 计算机辅助系统----CAD，CAM，CAI，CAT，CIMS
计 算 机 的
计算机辅助设计（CAD）
就是由计算机来完成产品
计计算算机机辅集助成制 制造造（系统CA（MC）IMS）设 模计拟工、作制中图的等计工算作、。分析、
第一章：计算机基本知识
1.1 计算机概述 1.2 微型计算机系统的组成 1.3 数据在计算机中的表示
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本章教学目的和重点难点
1．目的、要求 （1）计算机的发展、分类、基本特点、性能指标及应用领域。 （2）计算机中数据的表示方式及常用计数制之间的转换（二进制、
十进制、八进制和十六进制之间的转换） （3）计算机系统的基本组成（硬件系统和软件系统）、各组成部分
特点：可读性差，不易记忆，编程难、繁，容易出错。
汇编语言----用助记符号代替二进制代码的机器语言称为 汇编语言。
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(2)高级语言
高级语言----是一种独立于硬件，与自然语言和数学语言 较相近的通用编程语言。
特点：通用性和可移植性好，易读，易维护。
常用的高级语言有BASIC、FORTRAN、PASCAL、F0XBASE、 F0XPRO、C、C++等等。
• 字节（Byte）：8位二进制数组成一个字节（简 写为B），是计算机中用来表示存储空间大小的 最基本的容量单位。一个西文字符占一个字节， 一个汉字占2个字节。 其中：1B = 8 bits
1KB（210 B）=1024B
1MB（220 B）=1024KB
1GB（230 B）=1024MB
1TB（240 B）=1024GB
据都保留在服务器上，安全、便宜。由于软件（没有“浏览器/服务 2021/2器/2 ”模式）和网速的限制、本身技术的不成熟，使推广受阻。 5
3．微型计算机的发展
•1971年，美国Intel公司研制出世界上第一只微处理器芯 片，字长为4位
•按微处理器的字长及微型机的主要性能划分，微型机的 发展可分为六代：
应
是指用计算机进行生产设备
用
的管理、控制和操作的过程。
领
6 多媒体技术
域
7 虚拟现实
8 人工智能
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二、计算机系统的组成
运算器
硬件系统
CPU 主机
内存
控制器
随机存储器(RAM) 只读存储器(ROM)
计算 机系
外存 外设 输入设备
统的
输出设备
组成
系统软件
软件系统
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应用软件
高级语言源程序必须经过相应的翻译程序翻译成机器指 令的程序（目标程序），才能被计算机理解并执行。这 种翻译通常有两种做法：
（1）编译方式：FORTRAN、PASCAL等采用编译方式。
（2）解释方式：BASIC语言采用解释方式。
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3．软件概念及分类
操作系统是直接运行在裸机上的最基本的系统软件，
的功能及相应关系。 （4）存贮器种类、存贮容量、位、字节、KB、MB、GB、TB等概念。 （5）汉字在计算机中的表示。
2．重点、难点 重点：计算机系统的组成、软件、硬件组成及组成部分的功能及
相应关系。 难点：数据表示、硬件、软件。
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1.1 计算机概述
一、计算机的发展和应用
• 计算机----就是一种能自动、高速、精确地完成大量算 术运算、逻辑运算和信息处理的电子设备。
分时、实时数 据处理、计算 机网络
数百万~几 千万次/秒
上亿条指 令/秒
工业控制、 数据处理
工业、生活 等各方面
第四代计算机的一个重要分支是微型计算机，即个人计算机。 新一代计算机： 智能计算机：把信息采集、存储、处理、通信和人工智能结合一起具有形式 推理、联想、学习和解释能力。
神经网络计算机：模仿人的大脑判断能力和适应能力，并具有可并行处理多 种数据功能的神经网络计算机
显示器、打印机、绘图仪、声音及图像输出设备
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（二）计算机的软件系统
1．指令、指令系统与程序的概念
指令是能被计算机直接识别与执行的，指示计算机进行某种操作的命令， 是一组二进制代码。 计算机指令由操作码和操作数两部分组成。 格式为：
操作码 操作数
指令系统是一种计算机所能识别并可执行的全部指令的集合。 指令和指令系统与计算机的硬件密切相关，每一种计算机都有它们各 自的指令系统。
程序是指能使计算机完成某种操作任务的一组有序的指令集。
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2．程序设计语言
用于编写计算机可执行程序所用的语言称为程序设计语 言。它们可分为低级语言和高级语言。
(1)低级语言（面向机器、依赖于硬件）
机器语言----能直接被计算机识别并执行的语言。是以二 进制代码0和1表示的指令集合。
• 软件：任是何其用他来软指件挥都计必须算在机操完作成系具统的体支工持作下的才程能运序行和。数据， 是整个操计作系算统机的的作灵用魂是管。理和控制计算机系统中所有的硬
• 硬是计件算：件存户机和指储和管计的的软理算件“是，机资躯所外之源干能部间，”够设的合备接，看理管口地是得理。组物见，主织质的文要计基组件功算管能础成机理为的；计和：工算作处作机业理流的管机程理管物，。理是理，用设备， • 裸机：指只有硬件没有软件的计算机。
位置的计算机连接，实现通信和资源共享 • 智能化 能够模拟人脑和思维功能 • 多媒体化 不仅能够处理数字、字符信息，而且能够
处理图、文、声、像等多种媒体信息
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5、计算机的特点
1 运算速度快 2 精确度高 3 具有记忆和判断能力 4 程序运行自动化
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1 科学计算（数值计算） 2 数据处理（信息处理）信息处理是最广泛的应用领域。
（3）小型机：规模小、结构简单、设计试制周期短，更易推广和普及。 广泛用于工业自动控制、企业管理、大学和科研机构等。
（4）工作站：是一种高档微机。具有较强的数据处理能力和高性能的 图形功能。专门处理某类特殊事务的一种独立的计算机。
（5）微型计算机：小、轻、使用方便、价格便宜，成为计算机主流。 （6）网络计算机：通过网络连到服务器上，没有硬盘，所有应用和数