1、四川大学计算机基础教学中心,2008年,第2章 计算机系统基础,计算机系统概述计算机的运算基础计算机中信息的表示,大学计算机基础（第2章）,2,2.1 计算机系统概述,2.1.1 计算机系统2.1.2 计算机硬件系统2.1.3 计算机软件系统,大学计算机基础（第2章）,3,1. 计算机系统的组成（P26）,硬件系统,软件系统,主机,外设,系统软件,应用软件,大学计算机基础（第2章）,4,2.1.1 计算机系统,2. 计算机系统的层次关系（P26）,人与计算机之间是间接关系,特点,裸机,硬件系统,软件系统,用户,大学计算机基础（第2章）,5,计算机硬件系统,微型计算机硬件系统（P31）,台式机,
2、便携式机,大学计算机基础（第2章）,6,计算机硬件系统,微型计算机硬件系统,主板,图3-2.2 微机主板图,内存插槽,总线插槽,CPU插槽,USB接口,电池,鼠标插口 键盘插口,并行接口,大学计算机基础（第2章）,7,2.1.1 计算机系统,3. 计算机的基本结构（P27）,冯诺依曼机,计算机由五大模块组成计算机采用二进制计算机采用“存储程序”的工作原理,大学计算机基础（第2章）,8,计算机硬件系统,CPU,内存,主机,外设,外存,只读存储器ROM 随机存储器RAM,大学计算机基础（第2章）,9,通常所说的微机的主机是指 A) CPU和内存 B) CPU和硬盘 C) CPU、内存和硬盘 D)
3、CPU、内存与CD-ROM,大学计算机基础（第2章）,10,计算机硬件系统,中央处理器CPU （P29）,运算器,加、减、乘、除,与、或、非、比较等,控制器,寄存器,CPU内部的临时高速存储单元,算术逻辑单元(ALU),大学计算机基础（第2章）,11,大学计算机基础（第2章）,12,Dont openthe PCs cover,大学计算机基础（第2章）,13,大学计算机基础（第2章）,14,计算机硬件系统,微处理器,Microprocessor,大学计算机基础（第2章）,15,2.1.1 计算机系统,4. 计算机的基本工作原理（P28）,计算机事先将需要执行的程序和数据放入存储器中。计算机工作
4、时，自动、连续地从存储器中逐条取出指令，并加以解释和执行。,“存储程序”的工作原理,大学计算机基础（第2章）,16,大学计算机基础（第2章）,17,计算机硬件系统概述,硬件通常是指构成计算机的设备实体。一台计算机应由五个基本部分组成：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。,大学计算机基础（第2章）,18,下列关于世界上第一台电子计算机ENIAC的叙述中，错误的是 A) 它是1946年在美国诞生的 B) 它主要采用电子管和继电器 C) 它是首次采用存储程序控制使计算机自动工作 D) 它主要用于弹道计算,大学计算机基础（第2章）,19,计算机能够自动工作，主要是因为采用了存储程序控制,大学计
5、算机基础（第2章）,20,冯诺依曼(Von Neumann)型体系结构的计算机硬件系统的五大部件是 A) 输入设备、运算器、控制器、存储器、输出设备 B) 键盘和显示器、运算器、控制器、存储器和电源设备 C) 输入设备、中央处理器、硬盘、存储器和输出设备 D) 键盘、主机、显示器、硬盘和打印机,大学计算机基础（第2章）,21,计算机系统,操作数,指令的组成,指令,计算机硬件能直接识别并执行的命令称为机器指令。,指令系统,计算机所能执行的所有机器指令的集合。,不同型号的计算机指令系统不同,大学计算机基础（第2章）,22,计算机系统,指令的执行过程,取指令,解释指令,执行指令,取指令,解释指令,执
6、行指令,控制器从存储器中取出指令送到指令寄存器中,由控制器对指令进行分析，并将指令的操作码转换成控制信号控制器,由控制器控制指令的执行,存储器,大学计算机基础（第2章）,23,用来控制、指挥和协调计算机各部件工作的是 A) 运算器 B) 鼠标器 C) 控制器 D) 存储器,大学计算机基础（第2章）,24,2.1.2 计算机硬件系统,2. 存储器 （P30）,内存储器,外存储器,计算机中存放程序和数据的记忆装置。,CPU不能直接读写,大学计算机基础（第2章）,25,存储器,2.1.2 计算机硬件系统,速度慢容量大,海量存储器（光盘、磁带等）,辅助存储器（磁盘）,主存储器,高速缓存 （Cache）
7、,寄存器,速度快容量小,CPU内部,内存,解决CPU与内存速度不匹配问题。,大学计算机基础（第2章）,26,图3-2.2 微机主板图,大学计算机基础（第2章）,27,2.1.2 计算机硬件系统,主存储器,内存插槽,内存条,128MB 、256MB等,大学计算机基础（第2章）,28,2.1.2 计算机硬件系统,磁道,扇区,外存储器,软盘,硬盘,C:或D: 120GB,A:3.5英寸(1.44MB),640MB,大学计算机基础（第2章）,29,下列关于CPU的叙述中，正确的是 A) CPU能直接读取硬盘上的数据 B) CPU能直接与内存储器交换数据 C) CPU主要组成部分是存储器和控制器 D)
8、CPU主要用来执行算术运算,大学计算机基础（第2章）,30,下列说法中，正确的是 A) 硬盘的容量远大于内存的容量 B) 硬盘的盘片是可以随时更换的 C) 优盘的容量远大于硬盘的容量 D) 硬盘安装在机箱内，它是主机的组成部分 E) RAM的特点是一旦断电，存储在其上的信息将全部消失，且无法恢复,大学计算机基础（第2章）,31,下面列出的四种存储器中，易失性存储器是： A）RAM B）ROM C）PROM D）CD-ROM 下列存储器当中，访问速度最快的是 A) 硬盘存储器 B) 软盘存储器 C)磁带存储器 D) 半导体存储器（RAM）,大学计算机基础（第2章）,32,2.1.2 计算机硬件系
9、统,每个内存单元地址中存放的二进制数为该单元的内容。,38F05H,地址,内容,1 0 1 1 0 1 1 0,7 6 5 4 3 2 1 0,38F04H,内存单元地址,内存单元内容,内存由很多存储单元组成，每个内存单元存放8位二进制数。内存单元的编号称为内存单元的地址。,从内存中取出信息，原信息不会被破坏。,读,写,将信息存入内存中，原信息被抹掉。,操作,大学计算机基础（第2章）,33,2.1.2 计算机硬件系统,1 Byte 8 bit,1KB = 1024 B,1MB = 1024 KB = 10242B,1GB = 1024 MB = 10243B,计算机的最小信息单位,计算机的基本
10、信息单位,1TB = 1024 GB = 10244B,存储单位,位 (bit),字节 (Byte),b7,b6,b5 b4 b3 b2 b1 b0,最高位,位,字节（8位）,100万个字节,10亿个字节,1个U盘1G,一本教材50万字,一个中文字占2个B, 1个U盘可存放1024本教材,大学计算机基础（第2章）,34,1GB的准确值是 A) 10241024Bytes B) 1024KB C) 1024MB D) 10001000 KB,大学计算机基础（第2章）,35,微机中1K字节表示的二进制位数是： A）1000 B）8x1000 C）1024 D）8x1024,大学计算机基础（第2章）
11、,36,2.1.2 计算机硬件系统,3. 输入/输出设备（P31）,用来接收用户输入的原始数据和程序，并将其转换为二进制代码，存放在内存中。,输入设备,输出设备,将内存中的处理结果转换成人们所能接受的形式（数值、文字、图、声像等），输出到相关设备上。,大学计算机基础（第2章）,37,总线,2.1.2 计算机硬件系统,总线是微机中各功能部件之间通信的信息通路，主要由地址、数据和控制三大总线组成。,大学计算机基础（第2章）,38,接口,2.1.2 计算机硬件系统,I/O设备一般是通过I/O接口与CPU或主存储器进行信息交换。,大学计算机基础（第2章）,39,无线鼠标,输入/输出设备,2.1.2 计
12、算机硬件系统,输入设备,键盘,鼠标,扫描仪,功能键,主键区,编辑键,数字键盘,光电鼠标,扫描仪,大学计算机基础（第2章）,40,2.1.2 计算机硬件系统,输出设备,显示器,打印机,绘图仪,CRT显示器,LCD液晶显示器,绘图仪,喷墨打印机,激光打印机,针式打印机,大学计算机基础（第2章）,41,2.1.2 计算机硬件系统,5. 计算机的主要性能指标（P35）,计算机内部一次最多可同时传送和处理的二进制位数。 CPU的字长越长，计算能力越强，精度越高。,字长,16位机,32位机,大学计算机基础（第2章）,42,2.1.2 计算机硬件系统,计算机每秒所能执行的指令条数。单位为MIPS（每秒百万条
13、指令）。,运算速度,通常用主频（时钟频率）来描述计算机的运算速度。主频直接反映CPU的工作速度，时钟频率单位(Hz)。时钟频率越高，计算机的速度越快。,计算机处理过程中，容纳数据量的能力。,内存容量,大学计算机基础（第2章）,43,2.1.3 计算机软件系统,操作系统,支撑软件,系统软件,应用软件,办公自动化软件,第3章介绍,语言处理程序,系统工具软件,数据库管理系统,第5章介绍,第6章介绍,网络工具软件,其它应用软件,Microsoft Office,Lotus SmartSuits,金山WPS,上机实习教材,大学计算机基础（第2章）,44,1. 系统软件（P36）,2.1.3 计算机软件系
14、统,2. 应用软件（P36）,管理、监控和维护计算机资源的软件，以保证计算机系统正常运行，为用户提供基本的支持与服务。,为解决某一具体的任务或达到某一特定目标而设计的程序。应用软件可以拓宽计算机系统的应用领域，帮助用户提高工作质量和效率。,大学计算机基础（第2章）,45,2.2 计算机的运算基础,2.2.1 进位记数制2.2.2 不同进位记数制之间的转换2.2.3 二进制数的基本运算,大学计算机基础（第2章）,46,2.2.1 进位记数制,1. 基数（P37）,进位计数制是指用一组特定的数字符号，按照一定的进位规则来表示数目的计数方法。,进位计数制中所使用的不同基本符号的个数。,二进制的基数：
15、,2. 位权（P37）,每一个数位上数符所具有的权，它是一个乘方值。,二进制的位权：,2i,2,大学计算机基础（第2章）,47,2.2.1 进位记数制,十进制 D 二进制 B 八进制 O 十六进制H,10i 2i 8i 16i,10 2 8 16,逢十进一 逢二进一 逢八进一 逢十六进一,基数 ( r ),位权 ( ri ),P38 表2-1,大学计算机基础（第2章）,48,2.2.2 不同进位记数制之间的转换,R 十,位权多项式求和,(217)O =,(3AB)H,(1101.11)B,= 23 + 22 + 20 + 2-1 + 2-2 = (13.75)D,282 + 1 81 + 7
16、80 = 128 + 8 + 7= (143)D,【例】,= 3162+A161+B160 = 768+160+11= (939)D,大学计算机基础（第2章）,49,2.2.2 不同进位记数制之间的转换,十 R,(100. 345)D( )B,2|100,1100100 .,高位,低位,低位,高位,01011,先整为高，后整为低,取值：先余为低，后余为高,0.345 20.690 21.380 20.760 21.520 2 1.040,0,0,1,0,0,1,1,余数,|50,|25,2|12,2| 6,2| 3,2| 1,直到商为0,0,直到要求的精度为止,2,整数部分：除基取余法,小数部
17、分：乘基取整法,【例】,2,大学计算机基础（第2章）,50,2.2.2 不同进位记数制之间的转换,(100)D( )O,144,64,余数 8| 100 4 8| 12 4 8| 1 1 0,余数16| 100 416| 6 60,【例】,(100)D ( )H,【例】,大学计算机基础（第2章）,51,2.2.2 不同进位记数制之间的转换,( 11 100 101 . 110 1 )B ( )O,00,此处需加两个“0”,345 . 64,此处可以不加“0”,345.61 ？,错,2. 二、八、十六 进制之间的转换（P41）,【例】 二八： 3位并1位,【例】 八二： 1位展3位,整数部分：从
18、右向左进行分组 小数部分：从左向右进行分组,(231.34)O( )B,“0”不能省,10 11 1 . 11 100,错,= ( 010 011 001 . 011 100 )B,= ( 10 011 001 . 011 1)B,大学计算机基础（第2章）,52,2.2.2 不同进位记数制之间的转换,( 110 0100 . 0001 101 )B ( )H,此处需加“0”,0,此处可以不加“0”,64 . 1A,64.15 ？,错,【例】 二十六： 4位并1位,【例】 十六二： 1位展4位,是否能省？,不能省,可以省,( 64 .1A)H( 0110 0100 .0001 1010)B,(
19、1100100 .0001101)B,大学计算机基础（第2章）,53,2.2.2 不同进位记数制之间的转换,( 576 )O,【例】,可借助二进制来完成,( 2FB )H,= ( 101111110 )B,= ( )H,= ( 1011111011 )B,= ( )O,17E,1373,0 1 2 3 4 5 6 70 1 10 11 100 101 110 1118 9 A B C D E F1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111,大学计算机基础（第2章）,54,10001,2.2.3 二进制数的基本运算,1. 算术运算（P42）,加法运算,11111
20、111 11111 111,1100101,1100101,10001,110111101110110111 101110,000 011 101 1110,【例】,大学计算机基础（第2章）,55,2.2.3 二进制数的基本运算,乘法运算,000 100 010 111,11110011,11110011,11011 1001,【例】,11110011, 11011,11011 100111011,大学计算机基础（第2章）,56,2.2.3 二进制数的基本运算,2. 逻辑运算（P43）,= 0,= 1,与,0 0 = 0 1 0 = 0 0 1 = 0 1 1 = 1,或,0 0 = 0 1
21、0 = 1 0 1 = 1 1 1 = 1,非,P43 表2-3,全真才真，一假即假,一真即真，全假才假,真的为假，假的为真,大学计算机基础（第2章）,57,2.3 计算机中信息的表示,2.3.1 计算机的数字系统2.3.2 数值数据的表示2.3.3 信息编码2.3.4 字符信息的表示2.3.5 多媒体信息的表示,大学计算机基础（第2章）,58,2.3.1 计算机的数字系统,计算机中，所有数据均以二进制代码形式表示。计算机采用二进制的主要原因有以下几点：,实现容易,运算简单,可靠性高,通用性强,大学计算机基础（第2章）,59,2.3.2 数值数据的表示,数值型,非数值型,文本型,图形,图像,声
22、音,数 据,视频,大学计算机基础（第2章）,60,2.3.2 数值数据的表示,数的长度,数的符号,小数点的表示,1. 机器数（P45）,数值型数据在计算机内部表示的二进制形式称为“机器数”，机器数具有以下特点：,8的倍数,约定表示小数点的位置,机器数具有一定的范围，超过范围便会发生溢出,大学计算机基础（第2章）,61,2. 真值（P45）,( -26 )D ( -11010 ) B,1,0,0,1,1,0,1,0,机器数,真值,2.3.2 数值数据的表示,符号,( 26 )D ( 11010 ) B,【例】,0,0,0,1,1,0,1,0,( -26 )D ( -11010 ) B,1,0,0
23、,1,1,0,1,0,大学计算机基础（第2章）,62,3. 定点数与浮点数（P45）,定点数,将小数点固定在数中某个约定的位置。,定点整数,定点小数,(121)D=（1111001)B,2.3.2 数值数据的表示,符号,1,小数点,符号,0,小数点,(-0.625)D=（-0.101)B,大学计算机基础（第2章）,63,浮点数,-0.1100112+11,阶符,阶码,数符,尾数,浮点数的规格化形式,尾数的位数决定数的精度 阶码的位数决定数的范围,例 (-110.011)B =,N = 数符尾数2阶符阶码,定点整数,定点小数,2.3.2 数值数据的表示,0,1,大学计算机基础（第2章）,64,2
24、.3.2 数值数据的表示,4. 原码、反码和补码（P46）,Y = - 48,X原,X反,X补,X = + 95,1,1,Y原,Y反,Y补,大学计算机基础（第2章）,65,2.3.3 信息编码,1. 编码（P48）,2. 数字化编码（P48）,采用数字作为基本符号进行编码。,用少量的基本符号，一定的组合原则,以表示出大量复杂的信息。,计算机内使用的是二进制编码（也称为基2码）。,基本符号,大学计算机基础（第2章）,66,2.3.4 字符信息的表示,1. 西文字符编码（P48）,ASCII码,ASCII码是美国国家标准信息交换码的简称。,【编码原则】,用7位二进制数表示一个字符，该方案能表示12
25、8个不同的字符。,见P49 表2-4,【机内表示】,用一个字节表示，最高位为“0”。,大学计算机基础（第2章）,67,A (100 0001)B a (110 0001)B,英文字母编码规律,满足正常的字母排序关系,大小写ASCII码值仅差(32)D,AB Z a b z,(65)D,(97)D,【基本特点】,数字字符(09)编码规律,高三位：011,低四位与十进制数09对应,满足正常排列顺序,1 (011 0001)B 2 (011 0010)B,128个字符,32个不可显示和打印字符,95个可显示和打印字符,2.3.4 字符信息编码,大学计算机基础（第2章）,68,2. 汉字编码（P50）
26、,汉字,输入码,【汉字处理的关键】,汉字输入,机内的表示,汉字输出,【汉字信息处理流程】,交换码,机内码,字型码,输出汉字,2.3.4 字符信息编码,大学计算机基础（第2章）,69,交换码,GB3212-80是我国颁布的信息交换用汉字编码字符基本集的代号，简称“国标码”。,【编码原则】,用双7位进行编码。共收集了7445个汉字、字符。,2.3.4 字符信息编码,大学计算机基础（第2章）,70,2.3.4 字符信息编码,机内码,【编码原则】,“啊” 字，存放在国标码表中第 16区1位。,用双字节进行编码，每个字节的最高位为“1”。,国标码： 0110000 0100001,机内码：,【例】,查表
27、,大学计算机基础（第2章）,71,输入码（外码）,用等长数字串进行编码,利用汉字发声的声韵编码,利用汉字的字形结构进行编码,利用汉字的音、形结合进行编码,数字码,拼音码,字形码,音形码,2.3.4 字符信息编码,大学计算机基础（第2章）,72,2.3.4 字符信息编码,输出码（字型码）,汉字点阵字模称为字型码。,点阵类型,点阵,占用字节数,1616,32,2424,72,3232,128,4848,288,【例】,“跑” 字,大学计算机基础（第2章）,73,2.3.5 多媒体信息的表示,多媒体信息在计算机内表示，需要经过以下过程：,多媒体信息,采样,量化,编码,数字化,采样,量化,按一定的时间
28、间隔对模拟信号进行取样,将离散信号转化为有限位二进制数表示,大学计算机基础（第2章）,74,2.3.5 多媒体信息的表示,1. 声音信息数字化（P52）,0,01001010,采样频率(11khz),采样精度（8位）,大学计算机基础（第2章）,75,2.3.5 多媒体信息的表示,2. 图形图像信息数字化（P52）,图形数字化,用一系列的计算机指令表示一幅图。,直线 （ line, start_point, end_point）,圆 （ circle, center_x, center_y, radius）,占有空间小、缩放不变形,大学计算机基础（第2章）,76,2.3.5 多媒体信息的表示,图
29、像数字化,图像信息数字化是以点阵形式描述一幅图。,采样 (1010),量化 (1位),像元 (pixel),大学计算机基础（第2章）,77,2.3.5 多媒体信息的表示,3. 视频信息数字化（P53）,视频信息可以看作是动态图像，它由一幅幅静态的图像（称为帧）所构成，这些静止图像经连续播放便产生动态效果。,按一幅一幅的彩色图像为单位进行数字化。,大学计算机基础（第2章）,78,1. 选择题,2. 判断题,(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10),3. 填空题,Homework,(1)C (2)D (3)B (4)B (5)A (6)C (7)B (8)D (9)A (10)B(11)C (12)C (13)D (14)B (15)C (16)D (17)B (18)B (19)C (20)B,大学计算机基础（第2章）,79,Homework,
