1、? ?計算機應用根底計算機應用根底? ?第第1 1章章 計算機系統根底計算機系統根底 1945 1945年馮提出了正確的關于計算機組成與工作方式的年馮提出了正確的關于計算機組成與工作方式的建議，主要思想為：建議，主要思想為：1 1用二進制代碼表示數據和指令：主要原因是電路用二進制代碼表示數據和指令：主要原因是電路實現簡單、可靠性高、邏輯運算簡單；實現簡單、可靠性高、邏輯運算簡單；2 2采用存儲程序工作方式采用存儲程序工作方式Stored ProgramStored Program：事：事先編制程序，然后將程序存儲于計算機的存儲器中，先編制程序，然后將程序存儲于計算機的存儲器中，計算機在運行時將

2、自動地、連續地從存儲器中依次取計算機在運行時將自動地、連續地從存儲器中依次取出指令加以執行；出指令加以執行；3 3計算機硬件系統由運算器、控制器、存儲器、輸計算機硬件系統由運算器、控制器、存儲器、輸入設備及輸出設備等五大部件構成。入設備及輸出設備等五大部件構成。1.1 1.1 計算機的產生與開展計算機的產生與開展一、馮一、馮諾依曼原理諾依曼原理Von NeumannVon Neumann第一臺電子計算機第一臺電子計算機 ENIACENIAC美國賓夕法尼亞大學美國賓夕法尼亞大學19461946年年2 2月月ENIAC ENIAC Electronic Numerical Integrator A

3、nd Electronic Numerical Integrator And ComputerComputern1800018000電子管電子管n3030噸噸n170170平方米平方米n150kw150kwn50005000次次/ /秒秒馮馮諾依曼諾依曼第一臺電子計算機第一臺電子計算機 ENIACENIAC二、計算機的開展過程及趨勢二、計算機的開展過程及趨勢計算機代起始年主要器件主存儲器軟 件應用范圍第一代1946年電子管磁芯、磁鼓匯編語言科學計算第二代1958年晶體管磁芯、磁帶程序設計語言管理程序科學計算數據處理第三代1965年中小規模集成電路磁芯、磁盤操作系統高級語言逐步廣泛應用第四代19

4、71年大規模集成電路超大規模集成電路半導體磁盤數據庫網絡軟件社會各方面1 1、 電子計算機開展過程電子計算機開展過程2 2、計算機的開展趨勢、計算機的開展趨勢 現代計算機不但具有集處理文字、圖形、現代計算機不但具有集處理文字、圖形、圖像、聲音為一體的多媒體功能，而且也進圖像、聲音為一體的多媒體功能，而且也進入到了以網絡化為特征的時代，現代計算機入到了以網絡化為特征的時代，現代計算機的開展趨勢為：巨型化、微型化、網絡化和的開展趨勢為：巨型化、微型化、網絡化和智能化。目前，正處于超大規模集成電路全智能化。目前，正處于超大規模集成電路全面開展和計算機廣泛應用階段，據專家預計面開展和計算機廣泛應用階段

5、，據專家預計，新一代的計算機第五代應是，新一代的計算機第五代應是“智能化智能化計算機，它應當具有像人一樣的能看、能計算機，它應當具有像人一樣的能看、能聽、能考慮的才能。聽、能考慮的才能。 我國計算機的開展歷程我國計算機的開展歷程 詳見教材詳見教材。1 1、按處理方式分類，可以把計算機分為模擬計算機、按處理方式分類，可以把計算機分為模擬計算機、數字計算機以及數字模擬混合計算機。數字計算機以及數字模擬混合計算機。2 2、按計算機的功能分類，一般可分為專用計算與通、按計算機的功能分類，一般可分為專用計算與通用計算機。用計算機。3 3、按照計算機規模、運算速度、存儲才能等因素劃、按照計算機規模、運算速

6、度、存儲才能等因素劃分，通常將計算機分為巨型機、大型機、小型機和分，通常將計算機分為巨型機、大型機、小型機和微型機等幾類。微型機等幾類。4 4、按照其工作形式分類，可將其分為效勞器和工作、按照其工作形式分類，可將其分為效勞器和工作站兩類。站兩類。1.2 1.2 分類、性能指標及應用領域分類、性能指標及應用領域位位BitBit 在數字電子技術和計算機技術中采用二進制，代碼只在數字電子技術和計算機技術中采用二進制，代碼只有有0 0和和1 1，其中無論，其中無論0 0還是還是1 1是計算機存儲的最小單位，一個二進位只能是計算機存儲的最小單位，一個二進位只能表示為表示為2 2種狀態。種狀態。字節字節B

7、yteByte字節是計算機處理數據的根本單位，即以字節為字節是計算機處理數據的根本單位，即以字節為單位解釋信息，簡寫為單位解釋信息，簡寫為“B B。通常說某臺計算機的內存容量是。通常說某臺計算機的內存容量是256M256M，那么表示該機主存儲器的容量是那么表示該機主存儲器的容量是256MB256MB，也就是說有，也就是說有256M256M個存儲單元，個存儲單元，每個存儲單元包含每個存儲單元包含8 8位二進制數。在計算機內部，數據傳送也是按字節位二進制數。在計算機內部，數據傳送也是按字節的倍數進展的。在計算機中，的倍數進展的。在計算機中， 1B=8b 1B=8b，1K=10241K=1024，1

8、KB=1024B1KB=1024B，1MB=1024KB1MB=1024KB，1GB=1024MB1GB=1024MB，1TB=1024GB1TB=1024GB。字長字長 CPUCPU在單位時間內一次處理的二進制數的多少稱為字長。即在單位時間內一次處理的二進制數的多少稱為字長。即數據總線上一次可同時傳送的數據的位數。常用的字長有數據總線上一次可同時傳送的數據的位數。常用的字長有8 8位、位、1616位、位、3232位、位、6464位等。也就是說的位等。也就是說的8 8位機、位機、1616位機、位機、3232位機、位機、6464位機。位機。地址地址 在微型計算機中，整個內存被分成一個個字節，每個

9、字節在微型計算機中，整個內存被分成一個個字節，每個字節由一個唯一的地址來標識。由一個唯一的地址來標識。CPUCPU可以訪問內存的最大尋址范圍與可以訪問內存的最大尋址范圍與CPUCPU的的地址線的根數有關。如地址線的根數有關。如CPUCPU的地址線有的地址線有3232根，那么尋址范圍為根，那么尋址范圍為0 02 23232-1-11 1、運算速度、運算速度 運算速度是衡量計算機性能的一項重要指標。通常運算速度是衡量計算機性能的一項重要指標。通常所說的計算機運算速度平均運算速度，是指每秒鐘所說的計算機運算速度平均運算速度，是指每秒鐘所能執行的指令條數，一般用所能執行的指令條數，一般用“百萬條指令秒

10、百萬條指令秒mipsmips，Million Instruction Per SecondMillion Instruction Per Second來描繪。來描繪。一般說來，機器的主頻越高，運算速度也就越快，主頻一般說來，機器的主頻越高，運算速度也就越快，主頻單位為兆赫茲單位為兆赫茲MHzMHz。2 2、存儲容量、存儲容量3 3、總線的傳輸速率、總線的傳輸速率 在總線上每秒鐘傳輸的最大字節數在總線上每秒鐘傳輸的最大字節數MB/S,MB/S,即每秒處理即每秒處理多少兆字節，傳輸速率越高，總線的信息傳輸速度就越多少兆字節，傳輸速率越高，總線的信息傳輸速度就越快。快。4 4、字長、字長 字長是字長

11、是CPUCPU一次可以處理的二進制位數，字長主要一次可以處理的二進制位數，字長主要影響計算機的處理精度和速度，字長有影響計算機的處理精度和速度，字長有8 8位、位、1616位位、3232位和位和6464位等之分。字長越長，表示一次讀寫和位等之分。字長越長，表示一次讀寫和處理的數的范圍越大，處理數據的速度越快，計算處理的數的范圍越大，處理數據的速度越快，計算精度就越高。精度就越高。5 5、兼容性、兼容性 兼容性是指一臺計算機及其附屬設備、數據文件兼容性是指一臺計算機及其附屬設備、數據文件和程序能在多大的程度上與其他計算機共同工作或和程序能在多大的程度上與其他計算機共同工作或理解其他計算機的一樣命

12、令、數據格式或語言。理解其他計算機的一樣命令、數據格式或語言。6 6、外設配置和軟件裝備、外設配置和軟件裝備7 7、可靠性、可靠性1.31.3微型計算機系統的主要組成及工作原理微型計算機系統的主要組成及工作原理 一、微型計算機系統的主要組成一、微型計算機系統的主要組成 硬件硬件HardwareHardware: :計算機系統中的實計算機系統中的實際裝置的總稱。它可以是電子的、電的、磁際裝置的總稱。它可以是電子的、電的、磁的、機械的、光的元件或由它們組成的計算的、機械的、光的元件或由它們組成的計算機部件或計算機。機部件或計算機。 軟件軟件 Software Software : :軟件是相對于硬

13、軟件是相對于硬件而言的，是使硬件充分發揮其功能的所有件而言的，是使硬件充分發揮其功能的所有程序的總和。程序的總和。 外部設備硬件系統計算機系統軟件系統中央處理器CPU運算器控制器內存隨機存儲器（RAM）只讀存儲器（ROM）輸入設備：鍵盤、鼠標器、光筆、掃描儀等輸出設備：顯示器、打印機、繪圖儀等通信設備：網卡、調制解調器等外存設備：磁帶、軟盤、硬盤、光盤等系統軟件：操作系統、程序設計語言、數據庫管理系統、編譯系統等應用軟件：各種應用程序主機圖圖1.21.2 計算機系統組成計算機系統組成計算機五大硬件部件關系圖計算機五大硬件部件關系圖微型計算機的硬件組成微型計算機的硬件組成一、數制及其表示方法一、

14、數制及其表示方法一、數制及其要素：一、數制及其要素： 數制：按進位原那么進展計數的方法。數制：按進位原那么進展計數的方法。例：十進制數有例：十進制數有 : 0、1、2、3、4、5、6、7、8、9十種狀態。十種狀態。我們說：我們說：十進制數基數十進制數基數10，變化范圍，變化范圍010-1看一個十進制數：看一個十進制數： 4 0 9 4 每一位十種數碼的狀態每一位十種數碼的狀態09 千千 百百 十十 個個 本位值的大小本位值的大小=數數本位權本位權 103102101100 如：千位如：千位= 4103=40001.4 1.4 數制、碼制和編碼數制、碼制和編碼十進制數有二個要素：十進制數有二個要

15、素： 1. 基數：十基數：十 每一位每一位 0、1、2、3、4、5、6、7、8、10-1 逢逢 十十 進進 一。一。 2. 位權：位權：10i 某一位數的大小某一位數的大小 = 數數位權位權. 二個要素也適用于二、八、十六進制二個要素也適用于二、八、十六進制 二進制數二進制數: 基數基數2 位權位權2i 八進制數八進制數: 基數基數8 位權位權8i 十六進制數十六進制數: 基數基數16 位權位權16i數制的表示方法數制的表示方法 第一種方法：第一種方法：數值數值R R，其中，其中R R為進制的類型。為進制的類型。第二種方法：第二種方法：數值后跟一特定大寫英文字母，十數值后跟一特定大寫英文字母，

16、十進制數用表示符進制數用表示符D D或者可省略或者可省略，二進制數用表示，二進制數用表示符符B B，八進制數用表示符，八進制數用表示符Q Q，十六進制數用表示符，十六進制數用表示符H H 。例：例：十進制數十進制數423423， 表示為表示為42342310 10 或或423D423D或或423423二進制數二進制數10011001， 表示為表示為100110012 2 或或1001B1001B八進制數八進制數237237， 表示為表示為2372378 8 或或237Q237Q十六進制數十六進制數5FE5FE，表示為，表示為5FE5FE1616 或或5FEH5FEH 推廣一般形式任意十進制推廣

17、一般形式任意十進制： N=k n 10n+k n-1 10 n-1+k0 100 +k-1 10-1+ +k-m 10-m = k i 10i i= -mn對于任意進制對于任意進制: N= k i R iR 基數基數 ， Ri 位權，位權， 逢逢R進一進一例例: 二進制數二進制數 B=10011101 B=1 27+1 24+1 23+1 22+1 20 =15710二、數制之間的轉換：二、數制之間的轉換： 在計算機里進展運算和處理均是按二進制數處理的，在計算機里進展運算和處理均是按二進制數處理的，而二進制數寫起來費事，書寫時又以八進制或十六而二進制數寫起來費事，書寫時又以八進制或十六進制表示

18、，日常生活中又常用十進制，因此就有數進制表示，日常生活中又常用十進制，因此就有數制之間轉換問題：制之間轉換問題： 1 1、R R進制進制向向十進制轉換十進制轉換 方法：方法：各位按權展開相加。各位按權展開相加。例例 ： 13Q =181+380=11 1100B=123+122+021+020=12 2CH =2161+12160=442 2、十進制數向、十進制數向R R進制轉換進制轉換方法：方法：整數部分和小數部分要分開處理：整數部分和小數部分要分開處理：整數部分轉換方法：整數部分轉換方法：除以除以R R取余數，直到商為取余數，直到商為0 0，余數自下而上排列。余數自下而上排列。小數部分轉換方法：小數部分轉換方法：乘以乘以R R取整數，直到積為取整數，直到積為0 0或或到達精度的要求，整數自上而下排列。到達精度的要求，整數自上而下排列。3 3、二進制數向八進制、十六進制轉換、二進制數向八進制、十六進制轉換方法：方法：以小數點為基準向左和向右每以小數點為基準向左和向右每三位