1.1计算机工作原理
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
等替代。从第一台计算机的诞生至今，计算机都是电子器件实现，因此， 我们目前使用的绝大多数计算机叫“电子计算机”。 目前，科研工作者正不断探索“量子计算机”、“生物计算机”、“光 子计算机”等等。
7
Python程序设计基础
2、二进制数 计算机是电子设备，利用计算机可以处理数字信号的数据，也可以处理
模拟信号的数据。 我们目前使用的是“数字电子计算机”。
模拟信号
数字信号
8
Python程序设计基础
2、二进制数
数字计算机的电路只有两种工作状态： “1”表示“开” “0”表示“关”。 计算机硬件用高低电平表示“0”或“1”，且只能处理“0”或者“1”
组合的信息。用户数据和控制这些数据的“命令”都需要用二进制数
表示。
9
示例：二进制10101（十进制：21）
01
计算机的核心部分，加法和乘法装置应当是数字式的
02 03
04 05
无人干预数据按运算序列放置于机器的运算过程
运行中涉及的逻辑判断应由机器自身完成
加法和乘法采用二进制
机器应包括存储数据和控制命令的装置
5
Python程序设计基础
1、计算机起源 冯诺依曼实现计算机过程中，也汲取了图灵和
维纳的思想。运算器采用了二进制方法实现，
16
Python程序设计基础
思考 1. 维纳认为计算机的设计应该遵循下述原则? 2. 计算机与计算器额本质区别是什么？ 3. 数字信号与模拟信号有什么区别？ 4. 二进制数的计数规则是怎样的？ 5. 冯诺依曼提出了什么原理？由哪几部分组成？简述 每一部分的作用。
17
每天进步一 点
输入设备
控制器
数 据
数 据 存储器
数 据
数 据
14
Python程序设计基础
3、计算机工作原理
(1) 运算器：运算器是任何计算机的核心设备之一，其作用就是用来进行
算术运算和逻辑运算，是计算机的主体。
(2) 控制器：计算机的指令控制中心，用来分析指令、协调I/O操作和内
存访问。 (3)存储器：用来存储程序、数据、运算的中间结果及最后结果的设备，f 分为三种类型：内存、外存、寄存器。
电子器件采用电子管。ENIAC由18800个电子 管组成，如右图所示。利用电子管实现了计算 机的核心部件ALU。每秒钟可做5000次加减法 或400次乘法运算。
6
Python程序设计基础
1、计算机起源 电子管缺点：体积大，耗电大，容易损坏。
随着电子技术的不断发展，计算机的核心部件逐渐用晶体管、集成电路
算机运算过程中，由存储器按事先编好的程序，快速地提供给微处理器
进行处理，在处理当中不需要用户干预。”的原理。计算机之所以能够 获得高速度就是基于存储程序和程序控制这个原理。
13
Python程序设计基础
3、计算机工作原理 主要包括五部分：输入设备、输出设备、存储器、运算器、控制器。
指令
运算器
指令 输出设备
128瓦 0
64瓦 0
32瓦 0
16瓦 1
8瓦 0
4瓦 1
2瓦 0
1瓦 1
Leabharlann Baidu
易于物理实现 二进制数运算简单
Python程序设计基础
2、二进制数 二进制数中的“0”、“1”按照“逢二进一”的原则计数。例如二进制
的“100”对应十进制的“4”。计算机存储二进制数的最小单位就是
“比特（bit）”，简写“b”。计算机常常按照“字节”的方式存储指 令和数据。字节（Byte）是计算机处理数据的基本单位，简写为“B”。
............. 字节 字节
11
Python程序设计基础
2、二进制数 指令：指挥器工作的命令。一系列按一定顺序排列的指令就构成了程序。
不同的指令、不同类型的数据，所占的字节数都不同。
3
1字节 2字节
3
C
1字节
C
3.58
1字节 2字节 3字节 4字节
3.58
12
Python程序设计基础
3、计算机工作原理 冯·诺依曼提出了“将计算机要处理的程序和数据先放在存储器中，在计
计算机工作原理
Python程序设计基础 1.1 计算机工作原理
1 2 3
计算机起源 二进制数
计算机工作原理
Python程序设计基础
1、计算机起源 中文名词“计算机”来源于英文“Computer”,大约在十九世纪四十年
代提出。它代表了科学家一种美好的愿景，希望有种机器能够像人的大
脑一样分析问题、处理问题。大脑的工作过程：计算“8+6÷2=？”
15
Python程序设计基础
计算机工作原理
(4) 输入设备：用来完成数据输入功能的部件，即向计算机输送程序、数
据以及各种信息的设备。常用的输入设备有键盘、鼠标、扫描仪、U盘、
磁盘和触摸屏等。
(5) 输出设备：用来长期保存数据的，即将计算机工作的中间结果或最终 的处理结果从内存传送到外存的设备。常用的输出设备有显示器、打印 机、绘图仪、U盘以及磁盘等。
3
Python程序设计基础
1、计算机起源 阿兰图灵是一名数学家，发表了经典论文“论可计算
数及其在判定问题中的应用”，并提出了“程序控制”
思想，阐明了“有一种机器，也能像人脑一样执行指
令序列。”并且给出了一种计算模型，也是最早的通
用计算机的模型，即图灵机。
4
Python程序设计基础
1、计算机起源
维纳在《控制论》中认为计算机的设计应该遵循下述原则：
7
Python程序设计基础
2、二进制数 计算机是电子设备，利用计算机可以处理数字信号的数据，也可以处理
模拟信号的数据。 我们目前使用的是“数字电子计算机”。
模拟信号
数字信号
8
Python程序设计基础
2、二进制数
数字计算机的电路只有两种工作状态： “1”表示“开” “0”表示“关”。 计算机硬件用高低电平表示“0”或“1”，且只能处理“0”或者“1”
组合的信息。用户数据和控制这些数据的“命令”都需要用二进制数
表示。
9
示例：二进制10101（十进制：21）
01
计算机的核心部分，加法和乘法装置应当是数字式的
02 03
04 05
无人干预数据按运算序列放置于机器的运算过程
运行中涉及的逻辑判断应由机器自身完成
加法和乘法采用二进制
机器应包括存储数据和控制命令的装置
5
Python程序设计基础
1、计算机起源 冯诺依曼实现计算机过程中，也汲取了图灵和
维纳的思想。运算器采用了二进制方法实现，
16
Python程序设计基础
思考 1. 维纳认为计算机的设计应该遵循下述原则? 2. 计算机与计算器额本质区别是什么？ 3. 数字信号与模拟信号有什么区别？ 4. 二进制数的计数规则是怎样的？ 5. 冯诺依曼提出了什么原理？由哪几部分组成？简述 每一部分的作用。
17
每天进步一 点
输入设备
控制器
数 据
数 据 存储器
数 据
数 据
14
Python程序设计基础
3、计算机工作原理
(1) 运算器：运算器是任何计算机的核心设备之一，其作用就是用来进行
算术运算和逻辑运算，是计算机的主体。
(2) 控制器：计算机的指令控制中心，用来分析指令、协调I/O操作和内
存访问。 (3)存储器：用来存储程序、数据、运算的中间结果及最后结果的设备，f 分为三种类型：内存、外存、寄存器。
电子器件采用电子管。ENIAC由18800个电子 管组成，如右图所示。利用电子管实现了计算 机的核心部件ALU。每秒钟可做5000次加减法 或400次乘法运算。
6
Python程序设计基础
1、计算机起源 电子管缺点：体积大，耗电大，容易损坏。
随着电子技术的不断发展，计算机的核心部件逐渐用晶体管、集成电路
算机运算过程中，由存储器按事先编好的程序，快速地提供给微处理器
进行处理，在处理当中不需要用户干预。”的原理。计算机之所以能够 获得高速度就是基于存储程序和程序控制这个原理。
13
Python程序设计基础
3、计算机工作原理 主要包括五部分：输入设备、输出设备、存储器、运算器、控制器。
指令
运算器
指令 输出设备
128瓦 0
64瓦 0
32瓦 0
16瓦 1
8瓦 0
4瓦 1
2瓦 0
1瓦 1
Leabharlann Baidu
易于物理实现 二进制数运算简单
Python程序设计基础
2、二进制数 二进制数中的“0”、“1”按照“逢二进一”的原则计数。例如二进制
的“100”对应十进制的“4”。计算机存储二进制数的最小单位就是
“比特（bit）”，简写“b”。计算机常常按照“字节”的方式存储指 令和数据。字节（Byte）是计算机处理数据的基本单位，简写为“B”。
............. 字节 字节
11
Python程序设计基础
2、二进制数 指令：指挥器工作的命令。一系列按一定顺序排列的指令就构成了程序。
不同的指令、不同类型的数据，所占的字节数都不同。
3
1字节 2字节
3
C
1字节
C
3.58
1字节 2字节 3字节 4字节
3.58
12
Python程序设计基础
3、计算机工作原理 冯·诺依曼提出了“将计算机要处理的程序和数据先放在存储器中，在计
计算机工作原理
Python程序设计基础 1.1 计算机工作原理
1 2 3
计算机起源 二进制数
计算机工作原理
Python程序设计基础
1、计算机起源 中文名词“计算机”来源于英文“Computer”,大约在十九世纪四十年
代提出。它代表了科学家一种美好的愿景，希望有种机器能够像人的大
脑一样分析问题、处理问题。大脑的工作过程：计算“8+6÷2=？”
15
Python程序设计基础
计算机工作原理
(4) 输入设备：用来完成数据输入功能的部件，即向计算机输送程序、数
据以及各种信息的设备。常用的输入设备有键盘、鼠标、扫描仪、U盘、
磁盘和触摸屏等。
(5) 输出设备：用来长期保存数据的，即将计算机工作的中间结果或最终 的处理结果从内存传送到外存的设备。常用的输出设备有显示器、打印 机、绘图仪、U盘以及磁盘等。
3
Python程序设计基础
1、计算机起源 阿兰图灵是一名数学家，发表了经典论文“论可计算
数及其在判定问题中的应用”，并提出了“程序控制”
思想，阐明了“有一种机器，也能像人脑一样执行指
令序列。”并且给出了一种计算模型，也是最早的通
用计算机的模型，即图灵机。
4
Python程序设计基础
1、计算机起源
维纳在《控制论》中认为计算机的设计应该遵循下述原则：