模块01 计算机基础知识.ppt

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1、模块01 计算机基础知识你你知道吗？知道吗？人类自从远古时代就开始了计算活动并随着人类社会的发展发明了各种各样的计算工具，以减少繁琐复杂的计算工作。例如中国的算盘，西方人发明的手摇计算器。随着现代科学技术的发展，人们的计算课题越来越复杂，这些传统的计算工具已经远远不满足需要。此时计算机应运而生，简单的说计算机就是一种能够进行高速算术和逻辑运算的电子机器。学习目标学习目标计算机的发展计算机的基本结构及工作原理微型计算机硬件系统计算机的数与编码计算机的指令和程序设计语言项目任务1-1 计算机的发展 计算机是人类在二十世纪最伟大的发明之一，它是新技术革命的一支主力，也是推动社会向现代化迈进的积极因素

2、。在如今中，计算机广泛的应用于军事、科研、经济、文化、日常生活等各个领域，是人类不可缺少的助手和工具。动手做动手做1 电子计算机简介电子计算机简介 简单的说，计算机就是一种能够自动进行高速运算的和逻辑运算的电子机器。1946年2月，第一台现代电子计算机ENIAC（Electronic Numerical Integrator And Computer）在美国诞生。世界著名数学家冯诺依曼博士首先发表了电机计算机装置逻辑结构初探的论文，提出了电子计算机存储程序的理论，为一台具有存储程序功能的计算机EDVAC（Electronic Discrete Variable Automatic Comput

3、er）奠定了设计基础。项目任务1-1 计算机的发展动手做动手做2 计算机的发展概况计算机的发展概况 根据电子计算机采用的物理器件的发展一般把计算机的发展分为四个阶段，习惯上称为四代，虽然各个阶段的划分没有严格的界限，但有个大致的范围。第一代计算机是电子管计算机时代，时间上大约由第一台计算机ENIAC问世开始到50年代末（1946年1958年）。第二代计算机是晶体管计算机时代，时间上大约从50年代末到60年代初（1959年1964年）。第三代计算机是集成电路电子计算机时代，时间上大约从60年代中期到70年代初期（1965年1975年）。第四代计算机是采用大规模集成电路（LSI）和超大规模集成电路

4、（VLSI）的计算机，时间从70年代初期至今。动手做动手做3 微型计算机的发展微型计算机的发展 1971年，世界上第一片4位微处理器4004在Intel公司诞生，标志着计算机进入了微型计算机时代。以微处理器为核心的微型计算机属于第四代计算机。通常以微处理器为标志来划分微型计算机，如286、386、Pentium 和Pentium 4等。微型计算机的发展史实际上就是微处理器的发展史。项目任务1-1 计算机的发展动手做动手做4 我国计算机技术的发展概况我国计算机技术的发展概况 我国计算机技术研究起步晚、起点低，但随着改革开放的深入和国家对高新技术的扶持、对创新能力的倡导，计算机技术的水平正在逐步提

5、高。1956年，开始研制计算机。1958年，研制成功第一台电子管计算机103计算机。1959年，104计算机研制成功，这是我国第一台大型通用电子数字计算机。1964年，研制成功晶体管计算机。1971年，研制成功以集成电路为主要器件的DJS系列机器。这一时期，在微型计算机方面，我国研制开发了长城、紫金、联想系列微型机。动手做动手做5 计算机的分类计算机的分类 计算机发展到今天，已是琳琅满目、种类繁多，并表现出各自不同的特点。可以从不同的角度对计算机进行分类。1按处理数据的类型分类 2按使用范围分类 3按性能分类项目任务1-1 计算机的发展动手做动手做6 计算机的主要用途计算机的主要用途 计算机的

6、应用主要分为数值计算和非数值计算两大类。信息处理、计算机辅助设计、计算机辅助教学、过程控制等均属于非数值计算，其应用领域远远大于数值计算。据统计，目前计算机有5000多种用途，并且以每年300500种的速度增加。计算机的主要应用领域可以分为以下几个方面。1科学计算（数值计算）2信息处理 3过程控制 4计算机辅助设计和辅助制造 5网络通信 6人工智能 7数字娱乐 8嵌入式系统项目任务1-1 计算机的发展动手做动手做7 计算机的主要特点计算机的主要特点 计算机具有以下特点。（1）处理速度快。（2）计算精度高。（3）存储容量大。（4）可靠性高。（5）自动化工作。计算机可以在编制好的程序控制下自动工作

7、，不需要人工干预，实现自动化工作。（6）适用范围广。计算机在各行各业中的广泛应用，常常产生显著的经济效益和社会。项目任务1-1 计算机的发展动手做动手做8 未来计算机的发展趋势未来计算机的发展趋势 21世纪是网络的时代，是超高速信息公路建设取得实质性进展并进入应用的年代。那么，计算机的发展趋势是什么?未来新一代计算机的类型是什么?计算机的发展趋势 （1）巨型化 （2）微型化 （3）网络化 （4）智能化动手做动手做9 信息的基本概念发展信息的基本概念发展 信息同物质、能源一样重要，是人类生存和社会发展的三大基本资源之一。数据处理之后产生的结果为信息，信息具有针对性、实时性，是有意义的数据。项目任

8、务1-2 计算机的基本结构及工作原理 一个完整的计算机由硬件和软件两大部分组成。硬件是构成计算机的各种物理设备的总称，软件是为了运行、管理和维护计算机而编制的程序和各种文档的总和，两者缺一不可。动手做动手做1 计算硬件系统概述计算硬件系统概述计算机系统的总体结构如图所示。项目任务1-2 计算机的基本结构及工作原理动手做动手做2 计算机软件组成计算机软件组成 软件系统是指装入计算机的程序文件和数据文件，如操作系统Windows和办公软件以及数据库应用程序等。软件系统可分为系统软件与应用软件。硬件和软件缺一不可，如果没有硬件，软件将失去运行的物质基础，如果没有软件，计算机硬件也发挥不了作用。在系统

9、软件中，操作系统又是所有应用软件的运行基础。目前微型计算机常用的操作系统是微软公司的Windows操作系统。动手做动手做3 计算机的结构计算机的结构 计算机的结构反映了计算机各个组成部件之间的连接方式。1直接连接 运算器、存储器、控制器和外部设备四个组成部件之间的任意两个组成部件，相互之间基本上都有单独的连接线路。冯诺依曼在1952年研制的计算机ISA基本上就采用了直接连接的结构。2总线结构 现代的计算机普遍采用总线结构。总线是一级连接各个部件的公共通信线，包括运算器、控制器、存储器和输入/输出设备之间进行信息交换和控制传递需要的全部信号。项目任务1-2 计算机的基本结构及工作原理动手做动手做

10、4 计算机的基本工作原理计算机的基本工作原理 计算机开机后，CPU首先读取并执行BIOS（固化在只读存储器ROM中的一部分操作系统程序），它启动操作系统的装载过程，先把一部分操作系统从磁盘中读入内存，然后再由读入的这部分操作系统装载其他的操作系统程序，系统装载操作系统的过程称为引导。操作系统被装载到内存后，计算机才能接收用户的命令，执行其他的程序。指令，就是让计算机完成某个操作所发出的命令。程序，就是由一系列指令所组成的有序集合，计算机执行程序就是执行这一系列指令。计算机执行指令一般分为两个阶段。第一个阶段是将要执行的指令从内存中取出送入CPU；第二个阶段是由CPU对指令进行分析译码，判断该条

11、指令要完成的操作，向各部件发出完成该操作的控制信号，完成该指令的功能。当一条指令执行完后就处理下一条指令。一般将第一个阶段称为取指周期，第二个阶段称为执行周期。计算机运行程序时，CPU先从内存中读出一条指令到CPU内执行，指令执行完后，再从内存中读出下一条指令到CPU内执行。CPU不断地取指令，然后执行指令，这就是程序的执行过程。项目任务1-3 微型计算机硬件系统 微型计算机的硬件资源是指微型计算机系统中可以看得见摸得着的物理装置，即机械器件、电子线路等设备，这是微型计算机赖以存在的基础，也是软件系统得以正常运行的平台。动手做动手做1 微机的主要性能指标微机的主要性能指标 显然，评定一台微机的

12、优劣，不能只依据一两项指标，一般需要综合考虑。下面介绍微机的几项核心技术指标。1字长 2时钟频率 3运算速度 4存储容量 5存取周期 项目任务1-3 微型计算机硬件系统动手做动手做2 微机的基本配置微机的基本配置 无论是什么品牌和型号的微机，其主要组成部分都是相似的，因此其基本配置也相似。了解微机的基本配置可以从以下项目考虑：制造商、型号、机箱样式、CPU型号、内存、主板、显卡、硬盘、光驱、声卡、网卡、鼠标和键盘等。这些项目不一定要全部了解，只要抓住几个主要配置就可以判断机器的性能。动手做动手做3 微机的主要硬件系统微机的主要硬件系统 微机与其他类型计算机的工作原理和组成并无本质的区别。1主板

13、 2中央处理器 3内部存储器 4外部存储器 5机箱和电源 6输入/输出设备 7打印机 项目任务1-4 计算机中的数与编码 计算机要正常工作，就必须存放各种指令及各种类型的数据，这些数据不仅包括数值，还包括各种字符、文字、图形、图像、声音、动画和视频等。动手做动手做1 数制的基本概念数制的基本概念 人们在生产实践和日常生活中创造了许多种表示数的方法，如常用的十进制、钟表计时中使用的六十进制等。这些数的表示规则称为数制。数值在计算机中以二进制表示，这是由计算机所使用的逻辑器件所决定，其好处是：运算简单、实现方便、成本低。动手做动手做2 数制间的转换数制间的转换 1非十进制数转换成十进制数 非十进制

14、数转换成十进制数的方法是按权展开。2十进制数转换成其他进制 将十进制数转换化为其他进制时，可将此数分成整数与小数两部分分别转换，然后拼接起来即可。3二进制与十六进制间的转换 由于16是2的4次幂，所以可以用4位二进制数来表示1位十六进制数。项目任务1-4 计算机中的数与编码动手做动手做3 计算机数据的存储计算机数据的存储 由于在计算机内部指令和数据都是用二进制数表示的，因此，计算机系统中信息存储、处理也都是以二进制数为基础的。以下为计算机内数据的常用单位。位：一个二进制位，称为位（bit），是数据的最小单位，表示为bit。字节：8位二进制数编为一组，称为一个字节（Byte），是信息处理的最基本

15、单位，表示为B。字：由若干字节组成的（通常取字节的整数倍）。现代计算机中存储数据是以字节作为处理单位的，如一个英文大写字母用一个字节表示，而一个汉字和国标图形字符需用两个字节表示。实际使用中这样的单位表示量太小，常用KB、MB、GB和TB作为数据的存储单位。动手做动手做4 西文字符的编码西文字符的编码 所谓编码，就是用二进制数来表示数据的代码。计算机中常用的字符（西文字符）编码有两种：EBCDIC码和ASCII码。IBM系列的大型计算机采用EBCDIC码，微型计算机采用ASCII码。项目任务1-4 计算机中的数与编码动手做动手做5 汉字的编码汉字的编码 为使计算机可以处理汉字，也需要对汉字进行

16、编码。计算机进行汉字处理的过程，实际上是各种汉字编码间的转换过程。汉字编码有汉字信息交换码、汉字输入码、汉字内码、汉字字形码和汉字地址码等。下面分别介绍各种汉字编码。1汉字信息交换码 2汉字输入码 3汉字内码 4汉字字形码 5汉字地址码项目任务1-5 计算机指令和程序设计语言 计算机能按照要求自动完成工作是因为采用了存储程序控制。那么，什么是程序呢？程序又是用何种工具编写的呢？动手做动手做1 计算机指令计算机指令 指令就是用户给计算机下达的命令，它告诉计算机要干什么，所要用到的数据在哪里，操作结果又将送往何处。所以，指令包括操作码和地址码。操作码：指出指令完成操作的类型，如加、减、乘、除、传送等。地址码（或称操作数）：指出参与操作的数据和操作结果存放的位置。一条指令只能完成一个简单的操作，而一个比较复杂的操作，就需要由许多简单操作组合而成，这就形成了程序。简单地说，程序就是一组计算机指令序列。动手做动手做2 程序设计语言程序设计语言 一台计算机可能有多种多样的指令，这些指令的集合称为该计算机的指令系统。程序设计语言是用来编写计算机程序的，是用户与计算机交互的语言。按其指令代码的类型分为机器语言、汇编语言和高级语言。