1、应用本科计算机基础,高等教育计算机基础考试说明 计算机基础第一章讲义 上机考试,微型计算机系统概论,计算机的发展和应用 基于计算机的信息表示 计算机系统的组成与工作原理 微型计算机的硬件系统,计算机的发展和应用,计算机的产生 计算机的发展 计算机的特点 计算机的应用,计算机的产生,世界上第一台电子计算机ENIAC（Electronic Numerical Integrator And Calculator，电子数值积分机和计算机），于1946年2月诞生在美国宾夕法尼亚大学。它每秒可进行5000次加减运算。至今人们公认，ENIAC的问世，表明了电子计算机时代的到来，具有划时代意义。,计算机的发展
2、,第一代：电子管计算机（1946 1958） 其基本特征是采用电子管作为计算机的逻辑元件；数据表示主要是定点数；用机器语言或汇编语言编写程序。由于当时电子技术的限制，每秒运算速度仅为几千次，内存容量仅几KB。第一代电子计算机体积庞大，造价高，主要用于军事和科学研究。,计算机的发展,第二代：晶体管计算机（1958 1964） 其基本特征是晶体管电路电子计算机，内存所使用的器件大多使用铁淦氧磁性材料制成的磁芯存储器。运算速度达每秒几十万次，内存容量扩大到几十KB。晶体管计算机体积小，成本低，可靠性大大提高。除了科学计算，还用于数据处理和事务处理。,计算机的发展,第三代：集成电路计算机（1965 1
3、970） 其基本特征是逻辑元件采用小规模集成电路SSI（small scale integration）和中规模集成电路MSI（middle scale integration）。运算速度每秒可达几十万次到几百万次。存储器进一步发展，体积越来越小，价格越来越低，而软件也逐步完善。计算机开始广泛应用在各个领域。,计算机的发展,第四代：大规模集成电路计算机（1971年至今）。 其基本特征是逻辑元件采用大规模集成电路LSI（large scale integration）和超大规模集成电路VLSI（very large scale integration）技术。计算机的速度最高可达每秒几十万亿次浮点
4、运算。操作系统不断完善，应用软件已成为现代工业的一部分。,计算机的特点,1.运算速度快 2.计算精度高 3.存储能力强 4.具有逻辑判断能力 5.具有自动运行能力,计算机的应用,1.科学计算 2.数据处理 3.人工智能 4.电子商务 5.过程控制 6.计算机辅助系统 (CAD、CAM) 7. 多媒体技术,基于计算机的信息表示,数制与数制间的转换 数值信息的二进制表示 非数值信息的二进制表示,数制与数制间的转换,进位计数制 在采用进位计数制的数字系统中，如果只用r个基本符号表示数值，则称其为基r数制，r称为该数制的基数，而数值中每一固定位置对应的单位值称为权。 表1.2.1 常用的各种进位计数制
5、的表示,数制与数制间的转换,不同进位计数制的转换,(1) 二-十转换：,将二进制数按位权展开后相加,(2) 十-二转换：,整数的转换-连除法,26,2,13,余数,2,0,6,2,1,3,2,0,2,1,1,0,1,除以基数 倒取余数,数制与数制间的转换,0. 8125,2,1. 6250,2,1. 2500,2,0. 5000,取整,1,1,0,0. 6250,0. 2500,乘基数 取整数 作系数 从高位 到低位,小数的转换-连乘法,快速转换法：拆分法,( 26 )10,= 16 + 8 + 2,= 24 +23 + 21,= ( 1 1 0 1 0 )2,若小数在连乘多次后不为 0，一般
6、按照精确度要求(如小数点后保留 n 位)得到 n 个对应位的系数即可。,2,1. 0000,1,16 8 4 2 1,数制与数制间的转换,(3) 二-八转换:,5,7,(4) 八-二转换:,每位 8 进制数转换为相应 3 位二进制数,011,001,.,100,111,每 3 位二进制数相当一位 8 进制数,011,111,101,.,110,100,0,0,0,2,3,4,0,6,2,数制与数制间的转换,（5）二-十六转换：,每 4 位二进制数相当一位 16 进制数,A,1,（6）十六-二转换：,每位 16 进制数换为相应的 4 位二进制数,非数值信息的二进制表示,1.字符编码 字符是计算机
7、中使用最多的信息形式之一，它是人与计算机进行通信、交互的重要媒介。它包括了西文字符和中文字符，由于计算机是以二进制的形式存储和处理的。因此字符也必须按特定的规则进行二进制编码才能进入计算机。 （1）西文字符 对西文字符编码最常用的是ASCII（American Standard Code for Information Interchange,美国标准信息交换代码）。ASCII是用7位二进制编码，它可以表示27即128个字符。,非数值信息的二进制表示,在ASCII码表中看出，十进制码值0 32 和127（即NUL US和DEL）共34 个字符称为非图形字符（控制符）；其余94个字符称为图形字符
8、。 计算机的内部存储与操作以字节为单位，即8个二进制位为单位。因此一个字符在机算机内实际是用8位表示。正常情况下，最高为d7为0。在需要奇偶校验时，这一位可用于存放奇偶校验位的值，此时称该位为校验位。 西文字符除了常用的ASCII编码外，还有一种EBCDIC码（Extended Binary Coded Decimal Interchange Code，扩展的二十进制交换码），这种字符编码主要用在大型机器中。 EBCDIC码采用8位基2 码表示，有256个编码状态，但往往只选用其中一部分。,非数值信息的二进制表示,2.中文字符 用计算机处理汉字时，必须先将汉字代码化，汉字是象形文字，种类繁多，
9、编码比较困难，而且在一个汉字处理系统中，输入、内部处理、输出对汉字编码的要求不尽相同，因此进行一系列的汉字编码及转换，汉字信息处理中各编码及流程如图1-4所示。其中虚框中的编码对国标码而言。 （1）汉字输入码 在机算机系统中使用汉字，首先遇到的问题是如何把汉字输入到计算机内。为了能直接使用西文标准键盘进行输入，必须为汉字设计相应的编码方法。汉字编码方法主要分为三类：数字编码、拼音码和字形编码。,非数值信息的二进制表示,（2）内部码内部码是字符在设备或信息处理系统内部最基本的表达形式，是在设备和信息处理系统内部存储、处理、传输字符用的代码。一个国标码占两个字节，每个字节最高位仍为；英文字符的机内
10、码是位ASCII码，最高位也为，为了在计算机内部能够区分是汉字编码还是ASCII码，将国标码的每个字节的最高位有变为，变换后的国标码成为汉字机内码，由此可知汉字机内码的每个字节都大于128，而每个西文字符的ASCII码值均小于128。以汉字“大”为例，国标码为3473，机内码为B4F3H。,非数值信息的二进制表示,（3）字形码 汉字字形码是表示汉字字形的字模数据，通常用点阵、矢量函数等方式表示。用点陈表示字形时，汉字字形码指的是就是这个汉字字形点阵的代码。根据输出的汉字的要求不同，点阵的多少也不同。简易型汉字为16 x 16点阵，提高型汉字为24 x 24点阵、32 x 32点阵、48 x 4
11、8点阵等。 点阵规模愈大，字形愈清晰美观，所占用的存储的空间也愈大。以16 x 16点阵为例，每个汉字要占用32B存储空间，两级汉字大约占用256KB。因此，字模点阵用来构成“字库”，字库中存储了每个汉字的点阵代码，当显示输出时检索字库，输出字模点阵得到字形。,计算机系统的工作原理与组成,计算机的基本工作原理 计算机系统的组成 微型计算机系统的分类,计算机的基本工作原理,1.计算机的指令系统。 指令是能被计算机识别并执行的二进制代码，它规定了计算机能完成的某一种操作。指令的数量和类型由CPU决定。 一台计算机的所有指令的集合，称为该计算机的指令系统。不同类型的计算机，指令系统的指令条数有所不同
12、。,计算机的基本工作原理,计算机的工作过程实际上是快速地执行指令的过程。当计算机在工作时，有两种信息在执行指令的过程中流动：数据流和控制流。 数据流是指原始数据、中间结果、结果数据、源程序等。控制流是由控制器对指令进行分析、解释后向各部件发出的控制命令。指挥各部件协调地工作。,计算机的基本工作原理,现在的计算机采用的是冯诺依曼的存储程序原理为基础。下面以指令的执行过程来认识计算机的基本工作原理。指令执行的过程分为以下四个步骤： （1）取出指令 （2）分析指令 （3）执行指令 （4）一条指令执行完成，程序计数器加1或将转移地址码送入程序计数器，然后回到（1） 。,计算机系统的组成,一个完整的计算
13、机系统是由硬件系统和软件系统两部分组成的。硬件系统是组成计算机系统的各种物理设备的总称，是计算机系统得物质基础，如CPU、存储器、输入设备、输出设备等。硬件系统又称为裸机，裸机只能识别有0和1组成的机器代码。没有软件的计算机是不能有效地工作的，有了软件的计算机才能存储、处理和检索信息。软件系统是为运行、管理和维护计算机而编制的各种程序、数据和文档的总称。,计算机系统的组成,在计算机系统中，对于软件和硬件的功能没有一个明确的分界线。软件实现的功能可以用硬件来实现，称为硬化或固化，例如，微机的ROM芯片就是固化了系统的引导程序；同样硬件实现的功能也可以用软件来实现，成为硬件软化，例如，在多媒体计算
14、机中，视频卡是用于对视频信息的处理，现在的计算机一般通过软件来实现。,微型计算机系统的分类,（1）按组成结构分类 单片机 单板机 （2）按用途分类 微型计算机按用途可分为台式机、便携式计算机、手持式计算机等。,微型计算机的硬件系统,硬件系统,主机,外部设备,外存:硬盘、软盘、光盘、U盘,CPU,内存,输入设备：键盘、鼠标,输出设备：显示器、打印机、绘图仪,运算器,控制器,RAM,ROM,计算机主机系统的组成,主板,内存条,CPU,软驱,硬盘驱动软驱,DVD可刻录光驱,计算机主机系统的组成,电源,声卡,显卡,调制解调器,无线网卡,计算机常用外部设备的组成,CRT显示器,键盘,LCD显示器,光电鼠标,激光打印机,移动硬盘,
