計算機基礎課件1第1頁，共60頁，2023年，2月20日，星期四第一章計算機系統基礎學習任務

了解發展歷史

了解分類及應用

掌握結構及基本工作原理

理解并掌握數據在計算機中的表示與運算

了解目前計算機的應用環境2第2頁，共60頁，2023年，2月20日，星期四1.1計算機的發展歷史

計算機史前史

現代計算機的發展

微型計算機的發展

未來新型計算機

3第3頁，共60頁，2023年，2月20日，星期四1.1發展史——計算機史前史算盤時代巴貝奇發明的差分機(1822年)機械時代

機電時代4第4頁，共60頁，2023年，2月20日，星期四1.1計算機的發展歷史

計算機史前史

現代計算機的發展

微型計算機的發展

未來新型計算機

5第5頁，共60頁，2023年，2月20日，星期四1.1發展史——現代計算機的發展(1)

1、1946年2月，美國賓夕法尼亞大學研制成功了世界上第一臺大型通用數字電子計算機ENIAC(愛尼亞克)。18000個電子管1500個繼電器重30噸占地面積約170m26第6頁，共60頁，2023年，2月20日，星期四第1代1946—1957電子管1958—1964晶體管第2代1965—1971中小規模集成電路第3代1972—超大規模集成電路第4代2、計算機發展進程中的四個時代1.1發展史——現代計算機的發展(2)

7第7頁，共60頁，2023年，2月20日，星期四1.1計算機的發展歷史

計算機史前史

現代計算機的發展微型計算機的發展

未來新型計算機

8第8頁，共60頁，2023年，2月20日，星期四1.1發展史——微型計算機的發展9第9頁，共60頁，2023年，2月20日，星期四1.1計算機的發展歷史計算機史前史現代計算機的發展

微型計算機的發展

未來新型計算機

10第10頁，共60頁，2023年，2月20日，星期四1.1發展史——未來的新型計算機超導計算機量子計算機光子計算機超導計算機神經計算機新型計算機本節結束，請點擊返回11第11頁，共60頁，2023年，2月20日，星期四1.2計算機的分類及應用計算機的特點

計算機的分類

計算機的主要應用領域12第12頁，共60頁，2023年，2月20日，星期四1.2.1計算機的特點處理速度高。運算精度高。記憶能力強。具有邏輯判斷能力。具有友好的人機交互界面。計算機有哪些特點？著重理解其原因。13第13頁，共60頁，2023年，2月20日，星期四1.2計算機的分類及應用計算機的特點

計算機的分類

計算機的主要應用領域

14第14頁，共60頁，2023年，2月20日，星期四1.2.2計算機系統的分類(1)按計算能力進行分類，劃分為巨型計算機，大型機、中型機、小型機、微機。按目前計算機的市場分布情況，大致可以分為：大型計算機、微機、嵌入式系統和工作站。15第15頁，共60頁，2023年，2月20日，星期四平板微機(2002年)

機柜式和刀片式PC服務器(2005年)1.2.2計算機系統的分類(2)微型計算機的類型16第16頁，共60頁，2023年，2月20日，星期四蘋果iMac微機(2005年)

掌上微機PDA(個人數字助理)

1.2.2計算機系統的分類(3)17第17頁，共60頁，2023年，2月20日，星期四1.2計算機的分類及應用計算機的特點

計算機的分類

計算機的主要應用領域

18第18頁，共60頁，2023年，2月20日，星期四1.2.3計算機的主要應用領域

科學計算數據處理自動控制計算機輔助設計/計算機輔助制造(CAD/CAM)人工智能網絡應用本節結束，請點擊返回19第19頁，共60頁，2023年，2月20日，星期四1.3計算機的基本工作原理及結構計算機的基本結構

計算機的基本工作原理

20第20頁，共60頁，2023年，2月20日，星期四引入：人是如何處理事務的呢？接收信息完成結果計算控制眼睛、手記憶數據計算機也是模仿人來處理事務的。1.3.1計算機的基本結構21第21頁，共60頁，2023年，2月20日，星期四1.3.1計算機的基本結構1馮·諾伊曼計算機結構模型2采用二進制形式表示數據和指令3存儲程序22第22頁，共60頁，2023年，2月20日，星期四1.3.1計算機的基本結構

——馮·諾伊曼計算機結構模型控制器運算器存儲器輸入設備輸出設備著重理解各部分的功能！23第23頁，共60頁，2023年，2月20日，星期四運算器與控制器(1)運算器也稱算術邏輯單元(ALU)，是計算機進行算術運算和邏輯運算的部件。控制器主要用來控制程序和數據的輸入/輸出，以及各個部件之間的協調運行。24第24頁，共60頁，2023年，2月20日，星期四運算器與控制器(2)在現代計算機中，往往將運算器和控制器集成在一個集成電路芯片內，這個芯片稱為CPU(中央控制單元)。CPU性能的高低，往往決定了一臺計算機性能的高低。控制器CPU

運算器25第25頁，共60頁，2023年，2月20日，星期四

內存地址存儲器存儲器主要功能是存放運行中的程序和數據。注：在馮·諾伊曼計算機模型中，存儲器是指內存單元。對存儲器的基本操作是數據的寫入或讀出，這個過程稱為“內存訪問”。CPU如何找到對應的存儲單元進行訪問呢？26第26頁，共60頁，2023年，2月20日，星期四輸入和輸出設備輸入設備用來將現實世界中的數據輸入到計算機，并且轉換成為計算機熟悉的二進制碼。常見的輸入設備有：鍵盤、鼠標、數碼相機等設備。輸出設備將計算機處理的結果轉換成為用戶熟悉的形式。常見的輸出設備有：顯示器、打印機、硬盤、音箱、網卡等。27第27頁，共60頁，2023年，2月20日，星期四輸入設備輸出設備運算器(內)存儲器控制器程序+數據反饋信號響應信號地址指令取數存數操作指令響應信號請求信號請求信號處理結果各部分的協作流程28第28頁，共60頁，2023年，2月20日，星期四在計算機中采用二進制，使信息數字化容易實現，并可以用二值邏輯元件進行表示和處理。思考：我們日常生活中的進制……

最常用的十進制星期：七進制小時：24進制，分鐘：60進制，秒：60進制

1.3.1計算機的基本結構

——采用二進制形式表示數據和指令為什么要用二進制呢？29第29頁，共60頁，2023年，2月20日，星期四1.3.1計算機的基本結構

——存儲程序

存儲程序意味著事先將編制好的程序(包含指令和數據)存入計算機存儲器中，計算機在運行程序時就能自動地、連續地從存儲器中依次取出指令并執行。“指令”是什么呢?30第30頁，共60頁，2023年，2月20日，星期四1.3計算機的基本工作原理及結構計算機的基本結構

計算機的基本工作原理

31第31頁，共60頁，2023年，2月20日，星期四1.3.2計算機的基本工作原理

——指令和程序指令指令是能被計算機識別并執行的二進制代碼，它規定了計算機能完成的某一種操作。

指令通常由兩個部分組成：操作碼操作數

程序由一系列指令組成，這些指令在內存中是有序存放的，而指令號表明了它的執行順序。

程序、指令、指令號是什么呢?32第32頁，共60頁，2023年，2月20日，星期四1.3.2計算機的基本工作原理

——指令系統指令系統是指一臺計算機的所有指令的集合。指令系統都應具有以下功能的指令：數據傳送指令數據處理指令程序控制指令輸入/輸出指令其他指令33第33頁，共60頁，2023年，2月20日，星期四1.3.2計算機的基本工作原理

——計算機的工作原理(1) 計算機中一條指令的執行過程取指令譯碼分析指令執行指令34第34頁，共60頁，2023年，2月20日，星期四1.3.2計算機的基本工作原理

——計算機的工作原理(2)本節結束，請點擊返回35第35頁，共60頁，2023年，2月20日，星期四1.4數據在計算機中的表示和運算數值數據的表示字符數據的表示多媒體數據的表示計算機的運算基礎36第36頁，共60頁，2023年，2月20日，星期四1.4.1數值數據的表示二進制數二進制數在電子元件中容易實現、容易運算計算機內部使用的是什么數據?為什么?37第37頁，共60頁，2023年，2月20日，星期四1.4.1數值數據的表示

——數制及其轉換(1)十進制；二進制；八進制；十六進制常用進制有哪些?各種進制數如何區別？ B表示二進制數制；O表示八進制數制；D或不帶字母表示十進制數制；H表示十六進制數制。

38第38頁，共60頁，2023年，2月20日，星期四1.4.1數值數據的表示

——數制及其轉換(2)r進制數的展開和式

an…a1a0a-1…a-m(r)

＝anrn＋…＋a1r＋a0＋a-1r-1＋…＋a-mr-m其中r為基數，整數為n＋1位，小數為m位39第39頁，共60頁，2023年，2月20日，星期四1.4.1數值數據的表示

——數制及其轉換(3)二、八、十六進制轉換為十進制展開和式！怎樣轉換？(1101.01)2＝1×23＋1×22＋0×21＋1×20＋0×2-1＋1×2-2＝8＋4＋1＋0.25＝13.25(237.4)8＝2×82＋3×81＋7×80＋4×8-1＝128＋24＋7＋0.5＝159.5(A05.C)16＝10×162＋0×161＋5×160＋12×16-1＝2560＋5＋0.75＝2565.7540第40頁，共60頁，2023年，2月20日，星期四1.4.1數值數據的表示

——數制及其轉換(4)十進制轉換為二、八、十六進制怎樣轉換？十進制整數r進制數：除以

r取余數，直到商為0時結束。所得余數序列，先余為低位，后余為高位。十進制小數

r進制數：乘以

r取整數，直到余數為0時結束。所得整數序列，先整為高位，后整為低位。41第41頁，共60頁，2023年，2月20日，星期四1.4.1數值數據的表示

——數制及其轉換(5)實例：求(11.375)10＝(

)2。整數轉換除2取余，小數轉換乘2取整。 將轉換后的整數與小數相拼，有：

(11.375)10＝(1011.011)2。

42第42頁，共60頁，2023年，2月20日，星期四1.4.1數值數據的表示

——數制及其轉換(6)實例：求(93.4375)10＝(

)8

。 將轉換后的整數與小數相拼，有：

(93.4375)10＝(135.34)8

。

43第43頁，共60頁，2023年，2月20日，星期四1.4.1數值數據的表示

——數制及其轉換(7)二進制與八、十六進制間的轉換二進制與八進制間的轉換已小數點為中點，三位為一單位進行轉換。不足三位補零。例:(101101.01)2=(101,101.010)=(55.2)8二進制與十六進制間的轉換已小數點為中點，四位為一單位進行轉換。不足四位補零。例:

(1111011011.100101011)2=(3DB.958)1644第44頁，共60頁，2023年，2月20日，星期四1.4.1數值數據的表示

——數值數據的表示(1)計算機中數的相關概念數的長度:在計算機中，數的長度按“比特”(bit)來計算。但因存儲容量常以“字節”(byte，等于8bit)為計量單位，所以數據長度也常以字節為單位計算。

數的符號:一般總是用數的最高位(左邊第一位)來表示數的正負號，并約定以“0”表示正，以“1”表示負

小數點的表示方法:在計算機中并不用某個二進制位來表示小數點，而是隱含規定小數點的位置45第45頁，共60頁，2023年，2月20日，星期四1.4.1數值數據的表示

——數值數據的表示(2)數的定點表示方法定點整數：小數點的位置約定在最低數值位的后面，用于表示整數

定點小數：小數點的位置約定在數符位和數值部分的最高位之間，用以表示小于1的純小數。46第46頁，共60頁，2023年，2月20日，星期四1.4.1數值數據的表示

——數值數據的表示(3)浮點數的表示（1）為什么使用浮點數表示？浮點格式如何？浮點數的組成？浮點數的思想來源于數學中的指數表示形式： N＝M×RC47第47頁，共60頁，2023年，2月20日，星期四1.4.1數值數據的表示

——數值數據的表示(4)浮點數的表示（2）-對于一個R進制數，只要確定M與C的值(|M|＜1)，就可以確定該數的值，即N＝M×RC的值就惟一確定了-實例：－0.11011×2－011在機內的表示形式10000011111011000000000000000000階碼部分尾數部分48第48頁，共60頁，2023年，2月20日，星期四1.4.1數值數據的表示

——數值數據的表示(5)BCD碼為什么使用BCD碼？有何優點？-可以快速進行十進制數據與二進制數據的轉換-采用“逢十進組”的原則亦容易實現-以4位二進制數表示1位十進制數。

例如：[123]10＝[000100100011]BCD

49第49頁，共60頁，2023年，2月20日，星期四1.4數據在計算機中的表示和運算數值數據的表示字符數據的表示多媒體數據的表示計算機的運算基礎50第50頁，共60頁，2023年，2月20日，星期四1.4.2

字符數據的表示英文字符的表示

ASCII碼、EBCDIC碼和Unicode碼中文字符的表示

GB2312-80，即“國標碼”

51第51頁，共60頁，2023年，2月20日，星期四1.4數據在計算機中的表示和運算數值數據的表示字符數據的表示多媒體