1、1計算機基礎教程 -主講教師:*信息工程系第1章 計算機基礎知識l本章學習目標:l通過本章的學習,大家應該掌握以下內容:l計算機的發展l計算機應用領域,基本特點l計算機數據的表示l計算機的系統組成本章要點本章要點1.1 計算機概述計算機概述1.2 微型計算機的組成微型計算機的組成1.3 數據在計算機中的表示數據在計算機中的表示1.1 計算機概述l計算機分代計算機分代l計算機的分類和應用計算機的分類和應用l計算機系統組成計算機系統組成l計算機基本工作原理計算機基本工作原理一、計算機的分代一、計算機的分代時代年份器件軟件應用一 4658電子管機器語言匯編語言 科學計算二5864晶體管高級語言數據處

2、理工業控制 三6471集成電路操作系統文字處理圖形處理四71年迄今大規模集成電路數據庫、網絡等社會的各個領域電子計算機的問世電子計算機的問世電子計算機時代的到來 1946年年2月由賓夕大學月由賓夕大學研制成功的研制成功的ENIACElectronic Numerical Integrator And Calculator電子數字積分計算機電子數字積分計算機:重達重達30噸噸:占地占地170m2:18000個電子管個電子管:保存保存80個字節個字節二、計算機的分類和應用二、計算機的分類和應用u按用途和按性能指標分類按用途和按性能指標分類u應用到社會各個領域應用到社會各個領域三、計算機系統的組成三

3、、計算機系統的組成 硬硬 件件軟軟 件件計算機系統的層次硬件硬件操作操作系統系統用戶用戶應用程序應用程序計算機系統的組成計算機系統的組成 輸入設備輸入設備：鍵盤、鼠標、掃描儀鍵盤、鼠標、掃描儀 輸出設備輸出設備：顯示器、打印機顯示器、打印機 外外 存存：軟、硬盤、光盤、閃存：軟、硬盤、光盤、閃存 網絡設備網絡設備：網卡、調制解調器等：網卡、調制解調器等 操作系統：操作系統：WindowsWindows、UnixUnix、LinuxLinux語言處理程序：語言處理程序：C C、PascalPascal、VBVB等等 實用程序：診斷程序、排錯程序等實用程序：診斷程序、排錯程序等 計計算算機機系系統

4、統軟件軟件外部設備外部設備系統軟件系統軟件應用軟件應用軟件硬件硬件運算器運算器寄存器寄存器控制器控制器主機主機內存內存CPU隨機存儲器隨機存儲器(RAM)只讀存儲器只讀存儲器(ROM)高速緩沖存儲器高速緩沖存儲器 辦公軟件包、數據庫管理系統辦公軟件包、數據庫管理系統 四、計算機的基本工作原理四、計算機的基本工作原理l指令指令l指令的執行過程指令的執行過程l程序的執行過程程序的執行過程l計算機基本工作原理計算機基本工作原理1.2 1.2 微型計算機的組成微型計算機的組成l微型計算機的系統組成微型計算機的系統組成l微型計算機主要性能指標微型計算機主要性能指標一、微型計算機的系統組成一、微型計算機的

5、系統組成u系統主板（又稱母板）系統主板（又稱母板）uCPU（中央處理器）（中央處理器）u存儲器（內存）存儲器（內存）u硬盤驅動器硬盤驅動器uDVD-ROM驅動器（光驅）驅動器（光驅）u軟盤驅動器（軟驅）軟盤驅動器（軟驅）u電源電源1、系統主板 2、微處理器（CPU）l運算器、控制器和一組寄存器，合在一個芯片上稱之運算器、控制器和一組寄存器，合在一個芯片上稱之為為CPU (Central Processing Unit)CPU (Central Processing Unit)3、主存與輔存uROM（只讀存儲器）（只讀存儲器） 數據只能讀出，斷電不丟失。數據只能讀出，斷電不丟失。uRAM（隨機存

6、取存儲器）（隨機存取存儲器） 既允許寫入也允許讀出，斷電信息丟失。既允許寫入也允許讀出，斷電信息丟失。u外存儲器外存儲器(輔存輔存) a.軟磁盤存儲器：軟磁盤、軟磁盤驅動器、軟磁軟磁盤存儲器：軟磁盤、軟磁盤驅動器、軟磁盤控制器適配卡盤控制器適配卡 b.硬磁盤存儲器：硬磁盤、硬磁盤驅動器、硬磁硬磁盤存儲器：硬磁盤、硬磁盤驅動器、硬磁盤控制器適配卡盤控制器適配卡 c.光盤存儲器：光盤盤片、光盤驅動器光盤存儲器：光盤盤片、光盤驅動器 內存與外存的比較主存主存外存外存項目項目ROM RAM軟盤軟盤硬盤硬盤光盤光盤造價造價高高高高低低+低低低低+速度速度快快快快慢慢+慢慢慢慢+容量容量小小+小小斷電斷電

7、有有無無有有有有有有功能：功能： 是介于是介于CPU和內存之間的一種可高速和內存之間的一種可高速存取信息的芯片，是存取信息的芯片，是CPU和和RAM之間的橋梁，之間的橋梁，用于解決用于解決CPU和內存之間的速度沖突問題。和內存之間的速度沖突問題。4、高速緩沖存儲器（Cache）工作過程工作過程:CPUCacheRAM存儲器層次結構 ALU寄存器寄存器 Cache存儲器主存儲器(RAM)輔助存儲器(軟盤、硬盤、光盤)后援存儲器(磁帶庫、光盤庫)二、微型計算機的主要性能指標二、微型計算機的主要性能指標l字長字長：計算機一次能直接處理的二進制數據的位計算機一次能直接處理的二進制數據的位數，字長越長計

8、算機運算速度越強數，字長越長計算機運算速度越強l運算速度運算速度：計算機每秒內執行指令的數目計算機每秒內執行指令的數目l主頻：主頻： CPU的時鐘頻率的時鐘頻率l內存容量：內存容量：1KB=1024B 1MB=1024KB 1GB=1024MB1.3 數據在計算機中的表示數據在計算機中的表示l進位計數制進位計數制l數制轉換數制轉換l字符的表示字符的表示 所謂進位計數制是指按進位的原則進行計所謂進位計數制是指按進位的原則進行計數。進位計數制有兩個數。進位計數制有兩個基本特點基本特點：一、進位計數制一、進位計數制逢逢R R進一進一采用位權表示法采用位權表示法逢逢R R進一進一 R R是指進位計數制

9、表示一位所需要的符號數目，稱為是指進位計數制表示一位所需要的符號數目，稱為基數基數。例如十進制數是由例如十進制數是由0 0、1 1、2 2、3 3、4 4、5 5、6 6、7 7、8 8、9 9十個十個數字符號組成，基數為數字符號組成，基數為1010，逢十進一。二進制數由，逢十進一。二進制數由0 0、1 1兩兩個數字符號組成，基數為個數字符號組成，基數為2 2，逢二進一。，逢二進一。 采用位權表示法采用位權表示法 處在不同位置上的數字所代表的值不同，一個數字在某處在不同位置上的數字所代表的值不同，一個數字在某個固定位置上所代表的值是確定的，這個固定位上的值個固定位置上所代表的值是確定的，這個固

10、定位上的值稱為位權。位權與基數的關系是，各進位制中位權的值稱為位權。位權與基數的關系是，各進位制中位權的值恰好是基數的若干次冪。恰好是基數的若干次冪。例例1在十進制數中，在十進制數中，3058.72 可表示為：可表示為： 3058.72=3103+0102+5101+8100+ 710-1+210-2例例2在二進制數中，在二進制數中，10111.01 可表示為：可表示為： 10111.01=124+023+122+121+1 20+02-1+12-2因此，任何一種數制表示的數都可以寫成按位權展開的因此，任何一種數制表示的數都可以寫成按位權展開的多項式之和。多項式之和。( ( 按權值展開按權值展

11、開 ) )二二進制：進制：用用B B表示表示如：如：101101 101101 B B八八進制：進制：用用O O表示表示如：如：567 567 O O十十進制：進制：用用D D或不加任何字母來表示或不加任何字母來表示如：如：98 98 D D 或或 9898十六十六進制：進制： 用用H H表示表示如：如：A82B A82B H H常用數制及表示常用數制及表示數制數制基本符號基本符號基值基值權權十進制十進制091010n-1二進制二進制0、122n-1八進制八進制0788n-1十六進制十六進制09A、B、C、D、E、F1616n-1表表1.1 十進制、二進制、八進制、十六進制數的常用表示方法十進

12、制、二進制、八進制、十六進制數的常用表示方法十進制二進制八進制十六進制十進制二進制八進制十六進制000000010101012A100011111101113B200102212110014C300113313110115D401004414111016E501015515111117F6011066161000020107011177 81000108 91001119 二、各種進制數之間的相互轉換uR（R=2,8,16）進制數轉換為十進制數）進制數轉換為十進制數u十進制數轉換為十進制數轉換為R（R=2,8,16）進制數）進制數u二、八、十六進制之間的轉換二、八、十六進制之間的轉換1、R進制

13、數轉換為十進制數l使用使用按權展開相加按權展開相加法：即各位法：即各位R進制系數乘進制系數乘以與其對應的權相加求和即為與之相對應的以與其對應的權相加求和即為與之相對應的十進制數。十進制數。步驟：步驟： 1)確定權值確定權值 2)系數乘以所在位相應權系數乘以所在位相應權 3)相加求和相加求和例 求（1100101.101）2 的等值十進制(1100101.101)(1100101.101)2 2=1=126+126+125+025+024+024+023+123+122+ 22+ 0 021+121+120+120+12-1 +02-1 +02-2+12-2+12-32-3=64+32+0+0+

14、4+0+1+0.5+0.125=64+32+0+0+4+0+1+0.5+0.125= =（101.625101.625）1010即即 （1100101.1011100101.101）2 2= =（101.625101.625）1010解：解： =1*2 6-1 +1*2 4-1 +1*2 3-1 +1*2 1-1 =32+8+4+1 =45D=45D練練1 （101101）B=（ ）D練練2 （267）O=（ ）D解：解： =2*8 3-1 +6*8 2-1 +7*8 1-1 = 2*64+6*8+7*1=128+48+7 =183D=128+48+7 =183D練練3 （1CA）H=（ ）D

15、解；解； =1*16 3-1 +12*16 2-1 +10*16 1-1 =1*256+12*16+10*1 =458D=458D2、十進制數轉換為R進制數1)整數的轉換整數的轉換 除除R取余法倒著寫取余法倒著寫2)小數部分的轉換小數部分的轉換 乘乘R取整法正著寫取整法正著寫例例4 求（求（66.625）10的二進制數的二進制數解解 先求（先求（66）10的等值二進制數的等值二進制數2 66023312160280240220211 0 即（即（66）10=（1000010）2再求（再求（0.625）10的等值二進制數的等值二進制數 0.6252=1.250 1 0.2502=0.500 0

16、0.5002=1.000 1 即（即（0.625）10=（0.101）2 所以，（所以，（66.625）10=（1000010.101）2注：注：十進制小數不一定都能轉換成完全等值十進制小數不一定都能轉換成完全等值的二進制小數的二進制小數. .解：解： 2 128 0 低位低位 2 64 0 2 32 0 2 16 0 2 8 0 2 4 0 2 2 0 2 1 1 高位高位 0所以：所以：128D=10000000B練練4 128D=（ ）B3 3、二、八、十六進制之間的轉換、二、八、十六進制之間的轉換 二進制數和八進制數之間的轉換二進制數和八進制數之間的轉換 一位八進制數就相當于一位八進制

17、數就相當于3 3位二進制數位二進制數u二到八進制：以小數點為分界線，分別向左右每三位二到八進制：以小數點為分界線，分別向左右每三位二進制數寫成相應的一位八進制數二進制數寫成相應的一位八進制數u八到二進制：每一位八進制數寫成相應的三位二進制八到二進制：每一位八進制數寫成相應的三位二進制數，即數，即3 3位二進制數取代每一位八進制數。位二進制數取代每一位八進制數。例5 把 (10110101.01101)2 轉換為八進制數。 二進制數：二進制數： 010 110 101 . 011 010 l 八進制數：八進制數： 2 6 5 . 3 2例6 把 (345.23)8 轉換成二進制數八進制數：八進制

18、數： 3 4 5 . 2 3 進制數：進制數： 011 100 101 . 010 011練練511011.01101B=（ ）D練練6 563.25D=（ ）B011011.01101= 011 111.011 010=37.32D563.25=101 110 011.010 101B 二進制數和十六進制數之間的轉換 一位十六進制數就相當于一位十六進制數就相當于4 4位二進制數位二進制數u十六進制到二進制：每一位十六進制數寫成相應的四十六進制到二進制：每一位十六進制數寫成相應的四位二進制數，即位二進制數，即4 4位二進制數取代每一位十六進制數。位二進制數取代每一位十六進制數。u二到十六進制：

19、以小數點為分界線，分別向左右每四二到十六進制：以小數點為分界線，分別向左右每四位二進制數寫成相應的一位十六進制數位二進制數寫成相應的一位十六進制數例例7 將將10111010111101.10111B=（ ）H . 二進制數：二進制數： 0010 1110 1011 1101 . 1011 1000 十六進制數：十六進制數： 2 E B D . B 8例8 將 (3A8C.9D)16轉換成二進制數。 十六進制數：十六進制數： 3 A 8 C . 9 D 0011 1010 1000 1100 . 1001 1101 二進制數：二進制數：l(3A8C.9D)16=（11101010001100.

20、10011101）2三、字符的表示三、字符的表示1、西文字符ASCII碼：全稱碼：全稱“美國信息交換標準代碼美國信息交換標準代碼”。 采用采用7位二進制編碼，共位二進制編碼，共128個個 字符。字符。 非非圖形字符（控制字符）：圖形字符（控制字符）： 032和和127，共，共34個個 圖形字符（普通字符）：圖形字符（普通字符）：33126，共，共94個個ASCII表列為高位：列為高位：d6d5d4 行為低位：行為低位：d3d2d1d0字符的表示順序是：字符的表示順序是：d6d5d4d3d2d1d0需要掌握的特殊字符的需要掌握的特殊字符的ASCIIASCII碼碼 “a”z”：1100001111

21、1010：97122 ”A”Z”：10000011011010：6590 ”0”9”：01100000111001：4857 空格字符（SP）：0100000：32 換行（LF）：0001010：10 回車（CR）：0001101：13 刪除（DEL）：1111111：1272、漢字編碼（以國標碼為例）輸入碼輸入碼國標碼國標碼機內碼機內碼地址碼地址碼字形碼字形碼漢字輸入碼衡量一個漢字輸入碼好壞的標準衡量一個漢字輸入碼好壞的標準 編碼短；重碼少；好學好記編碼短；重碼少；好學好記分類：音碼：以漢語拼音為基礎分類：音碼：以漢語拼音為基礎 形碼：以漢字形狀為基礎形碼：以漢字形狀為基礎漢字國標碼漢字國標碼“國家標準信息交換漢字編碼國家標準信息交換漢字編碼”， 代號為代號為“GB2312-80”，簡稱為，簡稱為“國標碼國標碼”。共有共有6763個漢字，并把其分為兩級個漢字，并把其分為兩級 一級漢