計算機應(yīng)用基礎(chǔ)課件：第1章 計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)

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1、第第1 1章章 計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年7月17日星期日大學(xué)計算機基礎(chǔ)教程11.1 1.1 1.1 計算機系統(tǒng)概述計算機系統(tǒng)概述計算機系統(tǒng)概述計算機系統(tǒng)概述計算機系統(tǒng)概述計算機系統(tǒng)概述 1.1.1 計算機系統(tǒng)的基本概念和構(gòu)成計算機系統(tǒng)的基本概念和構(gòu)成 1.1.2 計算機的主要應(yīng)用領(lǐng)域計算機的主要應(yīng)用領(lǐng)域 1.1.3 計算機發(fā)展的重要歷史回顧計算機發(fā)展的重要歷史回顧 返 回第第1 1章章 計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年7月17日星期日大學(xué)計算機基礎(chǔ)教程21.1計算機系統(tǒng)概述計算機系統(tǒng)概述 1.2 計算機硬件基礎(chǔ)計算機硬件基礎(chǔ) 1.3 計算機軟

2、件基礎(chǔ)計算機軟件基礎(chǔ) 第第1 1章章 計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年7月17日星期日大學(xué)計算機基礎(chǔ)教程3本章概述本章概述本章講述的是計算機系統(tǒng)的硬件基礎(chǔ)和軟件基礎(chǔ)兩方面。但對于大家非常熟悉的內(nèi)容不再詳細羅列，而是進行不同方向的延伸。包括計算機發(fā)展的關(guān)鍵歷史事件、未來的預(yù)測、基本概念和理論等內(nèi)容。第第1 1章章 計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年7月17日星期日大學(xué)計算機基礎(chǔ)教程41.1.11.1.11.1.1 1.1.1計算機系統(tǒng)的基本概念和組成計算機系統(tǒng)的基本概念和組成1.計算機的定義與工作原理 是一種能自動、高速進行科學(xué)計算和數(shù)據(jù)處理的電子設(shè)備。

3、俗稱“電腦電腦”現(xiàn)在大多數(shù)計算機的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)屬于馮馮諾依曼結(jié)構(gòu)諾依曼結(jié)構(gòu)或存儲程序結(jié)構(gòu)，存儲程序結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)由五大部件組成 運算器控制器 存儲器 輸入設(shè)備 輸出設(shè)備 返 回2.計算機的組成與工作原理第第1 1章章 計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年7月17日星期日大學(xué)計算機基礎(chǔ)教程5馮諾依曼系統(tǒng)結(jié)構(gòu)返 回 運算器運算器(ALU)控制器控制器 存儲器存儲器 輸入設(shè)備輸入設(shè)備 輸出設(shè)備輸出設(shè)備 數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù)流 控制流控制流 馮諾依曼系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點計算機由運算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備所組成；程序和數(shù)據(jù)在計算機中用二進制數(shù)表示；計算機的工作過程是由存儲程序控制程序控

4、制的。第第1 1章章 計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年7月17日星期日大學(xué)計算機基礎(chǔ)教程6返 回計算機工作原理 數(shù)據(jù)處理通信/存儲數(shù)據(jù)輸出通信/存儲數(shù)據(jù)輸入 計算機是一種基于二進制運算的信息處理機器，任何需要由計算機進行處理的信息，都必須進行一定程度的形式化，并表示成二進制編碼的形式。這就引進了數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)的概念。數(shù)據(jù)具有一定的格式且易于被計算機處理。計算機操縱、加工數(shù)據(jù)的過程稱為數(shù)據(jù)處理。計算機數(shù)據(jù)處理過程 第第1 1章章 計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年7月17日星期日大學(xué)計算機基礎(chǔ)教程73.計算機系統(tǒng)的組成返 回由由硬件硬件和和軟件軟件兩部分組成兩

5、部分組成v硬件硬件：計算機系統(tǒng)中所有實際物理裝置的總稱v軟件軟件：在計算機中運行的各種程序和相關(guān)的數(shù)據(jù)及文檔：用來向計算機指出應(yīng)如何一步步地進行規(guī)定操作：程序處理的對象：提供給用于使用的操作說明、技術(shù)資料等 硬件是軟件的工作基礎(chǔ)，軟件是硬件功能的擴充和完善。兩者相互依存，相互促進。軟件與硬件的結(jié)合，構(gòu)成完整的計算機系統(tǒng)。第第1 1章章 計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年7月17日星期日大學(xué)計算機基礎(chǔ)教程8微型計算機的邏輯結(jié)構(gòu)微型計算機的邏輯結(jié)構(gòu)返 回中央處理器外存儲器內(nèi)存儲器輸出設(shè)備系統(tǒng)總線輸入設(shè)備適配器I/O端口I/O端口外存儲器接口適配器適配器控制器運算器存儲器第第1

6、1章章 計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年7月17日星期日大學(xué)計算機基礎(chǔ)教程9返 回計算機硬件的組成計算機硬件的組成中央處理器外存儲器內(nèi)存儲器輸出設(shè)備系統(tǒng)總線輸入設(shè)備適配器I/O端口適配器適配器第第1 1章章 計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年7月17日星期日大學(xué)計算機基礎(chǔ)教程10返 回中央處理器外存儲器內(nèi)存儲器輸出設(shè)備系統(tǒng)總線輸入設(shè)備適配器I/O端口適配器適配器 包含運算器和控制器。承擔(dān)系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件運行任務(wù)的處理，是任何一臺計算機必不可少的核心組成部件。存取速度快、容量相對小，價格相對高、CPU可直接訪問、易失性 把計算機存儲器中用“0”和“1”

7、表示的信息轉(zhuǎn)換成人可直接識別的信息形式的設(shè)備 用來連接CPU、內(nèi)存、外存和各種輸入輸出設(shè)施并協(xié)調(diào)它們工作的一個控制部件第第1 1章章 計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年7月17日星期日大學(xué)計算機基礎(chǔ)教程111.1.21.1.21.1.2 計算機的主要應(yīng)用領(lǐng)域計算機的主要應(yīng)用領(lǐng)域 1.科學(xué)計算（或數(shù)值計算）科學(xué)計算是指利用計算機來完成科學(xué)研究和工程技術(shù)中提出的數(shù)學(xué)問題的計算。在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)工作中，科學(xué)計算問題是大量的和復(fù)雜的。利用計算機的高速計算、大存儲容量和連續(xù)運算的能力，可以實現(xiàn)人工無法解決的各種科學(xué)計算問題。擁有超強向量計算能力的巨型計算機特別適合于這類應(yīng)用，計算機的超

8、強計算能力不只是實現(xiàn)了已有的計算方法，而且能引起計算方法和理論上的變革。返 回第第1 1章章 計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年7月17日星期日大學(xué)計算機基礎(chǔ)教程121.1.21.1.21.1.2 計算機的主要應(yīng)用領(lǐng)域計算機的主要應(yīng)用領(lǐng)域 2.數(shù)據(jù)處理（或信息處理）數(shù)據(jù)處理是指對各種數(shù)據(jù)進行收集、存儲、整理、分類、統(tǒng)計、加工、利用、傳播等一系列活動的統(tǒng)稱。據(jù)統(tǒng)計，80以上的計算機主要用于數(shù)據(jù)處理，這類工作面寬量大，決定了計算機應(yīng)用的主導(dǎo)方向。數(shù)據(jù)處理從簡單到復(fù)雜已經(jīng)歷了三個發(fā)展階段，它們是：電子數(shù)據(jù)處理（Electronic Data Processing，簡稱EDP）它是

9、以文件系統(tǒng)為手段，實現(xiàn)一個簡單項目的管理。管理信息系統(tǒng)（Management Information System，簡稱MIS）它是以數(shù)據(jù)庫技術(shù)為工具，實現(xiàn)一個復(fù)雜系統(tǒng)的全面管理，以提高工作效率。決策支持系統(tǒng)（Decision Support System，簡稱DSS）它是以數(shù)據(jù)庫、模型庫和方法庫為基礎(chǔ)，幫助管理決策者提高決策水平，改善運營策略的正確性與有效性。返 回第第1 1章章 計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年7月17日星期日大學(xué)計算機基礎(chǔ)教程131.1.21.1.21.1.2 計算機的主要應(yīng)用領(lǐng)域計算機的主要應(yīng)用領(lǐng)域 3.輔助技術(shù)計算機輔助技術(shù)包括CAD、CAM和C

10、AI等。計算機輔助設(shè)計（Computer Aided Design，簡稱CAD）計算機輔助設(shè)計是利用計算機系統(tǒng)輔助設(shè)計人員進行工程或產(chǎn)品設(shè)計，以實現(xiàn)最佳設(shè)計效果的一種技術(shù)。計算機輔助制造（Computer Aided Manufacturing，簡稱CAM）計算機輔助制造是利用計算機系統(tǒng)進行生產(chǎn)設(shè)備的管理、控制和操作的過程。將CAD和CAM技術(shù)集成，實現(xiàn)設(shè)計生產(chǎn)自動化，這種技術(shù)被稱為計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）。它的實現(xiàn)將真正做到無人化工廠。計算機輔助教學(xué)（Computer Aided Instruction，簡稱CAI）計算機輔助教學(xué)是利用計算機系統(tǒng)使用課件來進行教學(xué)。課件可以用著作工具或

11、高級語言來開發(fā)制作，它能引導(dǎo)學(xué)生循環(huán)漸進地學(xué)習(xí)，使學(xué)生輕松自如地從課件中學(xué)到所需要的知識。CAI的主要特色是交互教育、個別指導(dǎo)和因人施教。返 回第第1 1章章 計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年7月17日星期日大學(xué)計算機基礎(chǔ)教程141.1.21.1.21.1.2 計算機的主要應(yīng)用領(lǐng)域計算機的主要應(yīng)用領(lǐng)域 4.過程控制（或?qū)崟r控制）過程控制是利用計算機及時采集檢測數(shù)據(jù)，按最優(yōu)值迅速地對控制對象進行自動調(diào)節(jié)或自動控制。采用計算機進行過程控制，不僅可以大大提高控制的自動化水平，而且可以提高控制的及時性和準確性，從而改善勞動條件、提高產(chǎn)品質(zhì)量及合格率。5.人工智能（或智能模擬）人工

12、智能（Artificial Intelligence）是計算機模擬人類的智能活動，諸如感知、判斷、理解、學(xué)習(xí)、問題求解和圖像識別等?，F(xiàn)在人工智能的研究已取得不少成果，有些已開始走向?qū)嵱秒A段。例如，能模擬高水平醫(yī)學(xué)專家進行疾病診療的專家系統(tǒng)，具有一定思維能力的智能機器人等等。6.網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用計算機技術(shù)與現(xiàn)代通信技術(shù)的結(jié)合構(gòu)成了計算機網(wǎng)絡(luò)。計算機網(wǎng)絡(luò)的核心目的是資源共享和數(shù)據(jù)通信。計算機網(wǎng)絡(luò)改變了現(xiàn)代社會。返 回第第1 1章章 計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年7月17日星期日大學(xué)計算機基礎(chǔ)教程151.1.11.1.11.1.1 計算機發(fā)展的重要歷史回顧計算機發(fā)展的重要歷史回顧 1

13、.機械計算時代（19世紀以前）1614：蘇格蘭、John Napier、計算四則運算和方根運算的精巧裝置。1625：William Oughtred、計算尺。1642：法國數(shù)學(xué)家、Pascal、能進行八位計算的計算尺。商品化。1822：英國、Charles Babbage、差分機和分析機，理論非常超前，類似于百年后的電子計算機，利用卡片輸入程序和數(shù)據(jù)。1834：Babbage、通用的分析機，1840年將操作數(shù)提高到了40位，并基本實現(xiàn)了控制中心（CPU）和存儲程序的設(shè)想，而且程序可以根據(jù)條件進行跳轉(zhuǎn)。1848：英國數(shù)學(xué)家George Boole創(chuàng)立二進制代數(shù)學(xué)。提前一個世紀為現(xiàn)代二進制計算機鋪

14、平了道路。1890：美國人口普查。在1880年的普查，人工用了7年的時間進行統(tǒng)計。Herman Hollerith借鑒了Babbage的發(fā)明，用穿孔卡片存儲數(shù)據(jù)，并設(shè)計了機器。結(jié)果僅僅用了6周就得出了準確的數(shù)據(jù)（62622250人）。1896：Herman Hollerith創(chuàng)辦了IBM公司的前身。返 回第第1 1章章 計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年7月17日星期日大學(xué)計算機基礎(chǔ)教程16Pascals 計算器Pascalence(1642)第第1 1章章 計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年7月17日星期日大學(xué)計算機基礎(chǔ)教程17Charles Babb

15、age 差分機差分機 具有現(xiàn)代計算機的基本部件計算機之父具有現(xiàn)代計算機的基本部件計算機之父第第1 1章章 計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年7月17日星期日大學(xué)計算機基礎(chǔ)教程18布爾與二進制代數(shù)學(xué)布爾與二進制代數(shù)學(xué) 第第1 1章章 計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年7月17日星期日大學(xué)計算機基礎(chǔ)教程19第第1 1章章 計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年7月17日星期日大學(xué)計算機基礎(chǔ)教程201.1.11.1.11.1.1 計算機發(fā)展的重要歷史回顧計算機發(fā)展的重要歷史回顧 2.電子計算機創(chuàng)造的初期階段1906：美國、Lee De Fore

16、st、電子管。為電子計算機的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。也從機械計算時代進入了電子計算時代。1924年2月：IBM，一個具有劃時代意義的公司成立。1935：IBM推出IBM601機。一秒鐘算出乘法的穿孔卡片計算機。1500臺。1937：英國劍橋大學(xué)、Alan M.Turing、“圖靈機”的數(shù)學(xué)模型。1937：BELL試驗室、George Stibitz、用繼電器表示二進制的裝置。第一臺二進制電子計算機。1943年12月：英國、可編程計算機，包括2400個真空管，破譯德國的密碼，每秒能翻譯大約5000個字符，但使用完后不久就遭到了毀壞。1946：ENIAC（Electronic Numerical Inte

17、grator And Computer）：第一臺真正的電子數(shù)字計算機。開始于1943年，完成于1946年。主要用于彈道計算和氫彈的研制。約翰馮諾依曼（John Von Noumann）在這臺計算機研制的后期從理論上起了決定性的作用。返 回第第1 1章章 計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年7月17日星期日大學(xué)計算機基礎(chǔ)教程21Lee De Forest與電子管第第1 1章章 計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年7月17日星期日大學(xué)計算機基礎(chǔ)教程22ENIAC第第1 1章章 計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年7月17日星期日大學(xué)計算機基礎(chǔ)教

18、程23第一臺可操作存儲程序的計算機第一臺可操作存儲程序的計算機Mark-I第第1 1章章 計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年7月17日星期日大學(xué)計算機基礎(chǔ)教程24第一臺全面的可操作存儲程序的計算機第一臺全面的可操作存儲程序的計算機EDSAC（Electronic Delay Storage Automatic Calclator)第第1 1章章 計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年7月17日星期日大學(xué)計算機基礎(chǔ)教程25IAS 指令集指令集第第1 1章章 計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年7月17日星期日大學(xué)計算機基礎(chǔ)教程261.1.11

19、.1.11.1.1 計算機發(fā)展的重要歷史回顧計算機發(fā)展的重要歷史回顧 3.晶體管時期1947：Bell實驗室的William B.Shockley、John Bardeen和Walter H.Brattain.發(fā)明了晶體管，開辟了電子時代新紀元。1949：EDVAC（Electronic Discrete Variable And Computer）：第一臺使用磁帶的計算機。這是一個突破，可以多次在其上存儲程序。1950：軟磁盤由東京帝國大學(xué)的Yoshiro Nakamats發(fā)明。其銷售權(quán)由IBM公司獲得。開創(chuàng)存儲時代新紀元。1953：磁芯存儲器被開發(fā)出來。1954：IBM的John Back

20、us和他的研究小組開始開發(fā)FORTRAN（FORmula TRANslation），1957年完成。是一種適合科學(xué)研究使用的計算機高級語言。返 回第第1 1章章 計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年7月17日星期日大學(xué)計算機基礎(chǔ)教程27晶體管晶體管第第1 1章章 計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年7月17日星期日大學(xué)計算機基礎(chǔ)教程28磁芯存儲器磁芯存儲器第第1 1章章 計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年7月17日星期日大學(xué)計算機基礎(chǔ)教程291.1.11.1.11.1.1 計算機發(fā)展的重要歷史回顧計算機發(fā)展的重要歷史回顧 4.集成電路以后

21、（1/4）1958年9月12日：Robert Noyce（INTEL公司的創(chuàng)始人）領(lǐng)導(dǎo)發(fā)明了集成電路。不久又推出了微處理器。1959：Grace Murray Hopper開始開發(fā)COBOL語言，完成于1961年。1960：ALGOL：第一個結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計語言推出。1964：1964年到1972年的計算機一般被稱為第三代計算機。大量使用集成電路，典型的機型是IBM360系列。1965：摩爾定律、處理器的性能每年提高一倍。后來其內(nèi)容又發(fā)生了改變（約18至24個月提高一倍）。1965：Douglas Englebart、鼠標器的設(shè)想，1983年蘋果公司大量采用。1967：Niklaus Wirth

22、開始開發(fā)PASCAL語言，1971年完成。1968：Robert Noyce和他的幾個朋友創(chuàng)辦了INTEL公司。1969：ARPANET計劃開始啟動，這是現(xiàn)代INTERNET的雛形。返 回第第1 1章章 計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年7月17日星期日大學(xué)計算機基礎(chǔ)教程30集成電路集成電路第第1 1章章 計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年7月17日星期日大學(xué)計算機基礎(chǔ)教程311.1.11.1.11.1.1 計算機發(fā)展的重要歷史回顧計算機發(fā)展的重要歷史回顧 4.集成電路以后（2/4）1970：第一塊RAM芯片由INTEL推出，容量1K。標志著大規(guī)模集成電

23、路時代的出現(xiàn)。1970：Ken Thomson和Dennis Ritchie開始開發(fā)UNIX操作系統(tǒng)。1970：Internet的雛形ARPAnet（Advanced Research Projects Agency network）基本完成。開始向非軍用部門開放，許多大學(xué)和商業(yè)部門開始接入。1971年11月15日：Marcian E.Hoff在INTEL公司開發(fā)成功第一塊微處理器4004，含2300個晶體管，是個4位系統(tǒng)，時鐘頻率108KHz，每秒執(zhí)行6萬條指令。從此開始了微機發(fā)展的時代。1972：C語言的開發(fā)完成。其主要設(shè)計者是UNIX系統(tǒng)的開發(fā)者之一Dennis Ritche。這是一個非

24、常強大的語言，用于開發(fā)系統(tǒng)軟件，特別受人喜愛。1972：Hewlett-Packard發(fā)明了第一個手持計算器。返 回第第1 1章章 計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年7月17日星期日大學(xué)計算機基礎(chǔ)教程321.1.11.1.11.1.1 計算機發(fā)展的重要歷史回顧計算機發(fā)展的重要歷史回顧 4.集成電路以后（3/4）1974年4月1日：INTEL發(fā)布其8位的微處理器芯片8080。1975：Bill Gates和Paul Allen創(chuàng)辦MicroSoft公司。其最大的突破性發(fā)展是在1981年為IBM的PC機開發(fā)操作系統(tǒng)。1976：Stephen Wozinak和Stephen Jo

25、bs創(chuàng)辦蘋果計算機公司。并推出其Apple I計算機。1978年6月8日：INTEL發(fā)布其16位微處理器8086。又推出低價準16位的8088，被IBM的第一代PC機所采用。其可用的時鐘頻率為4.77、8、10MHz。大約有300條指令，集成了29000個晶體管。1979：IBM公司決定開發(fā)個人計算機，與第三方合作，微軟公司就承擔(dān)了其操作系統(tǒng)的開發(fā)工作。1981年8月12日：IBM發(fā)布其個人計算機，售價2880美元。該機有64K內(nèi)存、單色顯示器、可選的盒式磁帶驅(qū)動器、兩個160KB單面軟盤驅(qū)動器。很成功。同時MS-DOS 1.0、PC-DOS1.0發(fā)布，但不支持子目錄。1982：基于TCP/I

26、P協(xié)議的INTERNET初具規(guī)模。返 回第第1 1章章 計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年7月17日星期日大學(xué)計算機基礎(chǔ)教程331.1.11.1.11.1.1 計算機發(fā)展的重要歷史回顧計算機發(fā)展的重要歷史回顧 4.集成電路以后（4/4）計算機世界此后的發(fā)展一般的讀者是有所了解的，略舉幾個事件如下：1983：Borland公司成立。1985年11月：Microsoft Windows發(fā)布。3.0版本之前沒有廣泛應(yīng)用。需要DOS的支持，類似蘋果機的操作界面。1988：光計算機投入開發(fā)，用光子代替電子，可以提高計算機的速度。1993：INTERNET開始商業(yè)化運行。1994：Ne

27、tscape 1.0瀏覽器發(fā)布。1995年8月23日：Windows 95 發(fā)布，可以完全脫離MS-DOS，純32位的多任務(wù)操作系統(tǒng)。取得了巨大的成功。1996年1月：Netscape 2.0發(fā)布。第一個支持JavaScript的瀏覽器。1997年4月：IBM的深藍（Deep Blue）戰(zhàn)勝國象世界冠軍卡斯帕羅夫。2001年8月27日，Intel發(fā)布主頻高達2GHz的P4處理器。返 回第第1 1章章 計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年7月17日星期日大學(xué)計算機基礎(chǔ)教程34返 回IBM S/360(1964)4004CPU IBM PC 第第1 1章章 計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)計算機系

28、統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年7月17日星期日大學(xué)計算機基礎(chǔ)教程35返 回8086 CPU 80386 CPU 第第1 1章章 計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年7月17日星期日大學(xué)計算機基礎(chǔ)教程361.2 1.2 1.2 計算機的硬件基礎(chǔ)計算機的硬件基礎(chǔ)計算機的硬件基礎(chǔ)計算機的硬件基礎(chǔ)計算機的硬件基礎(chǔ)計算機的硬件基礎(chǔ) 1.2.1 計算機系統(tǒng)的基本概念和構(gòu)成計算機系統(tǒng)的基本概念和構(gòu)成 1.2.2 二進制與數(shù)字電路二進制與數(shù)字電路 1.2.3 存儲體系與數(shù)據(jù)的表示存儲體系與數(shù)據(jù)的表示 返 回1.2.4 CPUCPU與指令系統(tǒng)與指令系統(tǒng) 1.2.5 計算機的基本工作原理計算機

29、的基本工作原理 第第1 1章章 計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年7月17日星期日大學(xué)計算機基礎(chǔ)教程371.2.11.2.11.2.1 二進制與數(shù)字電路二進制與數(shù)字電路 1.二進制在日常生活中，人們最習(xí)慣使用十進制數(shù)，在計算機中主要使用二進制數(shù)。二進制數(shù)的基數(shù)是“2”，數(shù)位上只有0和1兩個數(shù)碼，計數(shù)時逢二進一。在計算機中采用二進制數(shù)主要有三條理由：二進制數(shù)易于表示。二進制數(shù)只用0和1兩個不同的數(shù)碼，所以具有兩個穩(wěn)定狀態(tài)的元件均可用來表示二進制數(shù)，如開關(guān)的通、斷；電路電平的高低；磁性元件不同的磁化方向等。二進制數(shù)運算規(guī)則簡單，會使運算器的結(jié)構(gòu)變得簡單，運算的控制也容易實現(xiàn)。二

30、進制數(shù)適于邏輯運算。二進制數(shù)中只有0和1兩個數(shù)碼，可代表邏輯代數(shù)中的真和假。邏輯運算是計算機執(zhí)行任務(wù)所必需的。返 回第第1 1章章 計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年7月17日星期日大學(xué)計算機基礎(chǔ)教程381.2.21.2.21.2.2 二進制與數(shù)字電路二進制與數(shù)字電路 2.數(shù)字電路計算機內(nèi)部的大部分部件都是集成電路，通常稱之為芯片。集成電路（IC）就是一個充滿了微小的電路器件如電線、半導(dǎo)體、電容和電阻的半導(dǎo)體晶片。通常芯片被封裝在陶瓷中，通過引腳與其他計算機部件相連。在計算機系統(tǒng)內(nèi)部，芯片安裝在一個被稱為主板的電路板上。有些芯片是焊接在板上，而另外一些芯片則是插在主板上，是

31、可以取走的。焊接的芯片是永久連接的，而那些可以插拔的芯片則可以進行升級。在微機中，主板包含了處理器、內(nèi)存條和處理輸入輸出的芯片。蝕刻在主板上的電路就像電線一樣，為計算機芯片之間傳送數(shù)據(jù)提供了通道。另外，主板還有一些擴展槽用于連接外圍設(shè)備。計算機中使用的大部分電路其輸入、存儲、輸出的信號都是數(shù)字化的，因此稱為數(shù)字電路。相反進行模擬信號傳輸和處理的電路是模擬電路。返 回第第1 1章章 計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年7月17日星期日大學(xué)計算機基礎(chǔ)教程39v 機箱、顯示器、鍵盤、鼠標器等 主板、硬盤、軟驅(qū)、光驅(qū)、電源、風(fēng)扇等v CPU、芯片組、內(nèi)存條、總線插槽、I/O控制器、I

32、/O端口、擴充卡等部件第第1 1章章 計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年7月17日星期日大學(xué)計算機基礎(chǔ)教程401.主板v組成：組成：CPU插座、存儲器插座、擴展槽、插座、存儲器插座、擴展槽、ROM BIOS、時鐘時鐘/CMOS、電池、超級、電池、超級I/O芯片等。芯片等。處理器 I/O端口軟驅(qū)及IDE硬盤連接器存儲器插座電源連接器PCI總線槽CPU插座第第1 1章章 計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年7月17日星期日大學(xué)計算機基礎(chǔ)教程41華碩P4T主板實物照片CPU插座內(nèi)存條插座 軟驅(qū)、硬盤IDE連接器電源連接器PCI總線插槽 芯片組 I/O端口主板尺寸

33、逐步標準化，目前使用較多的是主板尺寸逐步標準化，目前使用較多的是ATXATX規(guī)格的主板規(guī)格的主板第第1 1章章 計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年7月17日星期日大學(xué)計算機基礎(chǔ)教程42擴充卡及其與主板的關(guān)系擴充卡及其與主板的關(guān)系v擴充卡(適配器或控制器)種類圖形卡聲音卡視頻卡等v擴充卡與主板及外部設(shè)備連接通過主板上的ISA或PCI總線插槽與主板相連有端口用于連接顯示器等外部設(shè)備。許多擴充卡的功能可以部分或全部集成在主板上(例如，軟盤、硬盤、串行口、并行口、聲音、圖形顯示、網(wǎng)絡(luò)連接等控制電路都可以集成在主板上)第第1 1章章 計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束202

34、2年7月17日星期日大學(xué)計算機基礎(chǔ)教程431.2.21.2.21.2.2 存儲體系與數(shù)據(jù)的表示存儲體系與數(shù)據(jù)的表示 返 回v 存儲程序和數(shù)據(jù)v 內(nèi)存儲器內(nèi)存儲器(簡稱內(nèi)存或主存簡稱內(nèi)存或主存)速度快、容量小，價格高，易失性，CPU可直接訪問 存儲介質(zhì)：半導(dǎo)體芯片(簡稱外存或輔存)速度慢、容量大，價格低，非易失性，CPU不能直接訪問 存儲介質(zhì)：磁盤、光盤、磁帶等1.存儲器概述存儲器概述第第1 1章章 計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年7月17日星期日大學(xué)計算機基礎(chǔ)教程441.2.31.2.31.2.3 存儲體系與數(shù)據(jù)的表示存儲體系與數(shù)據(jù)的表示 返 回存儲器層次結(jié)構(gòu)：存儲器層次

35、結(jié)構(gòu)：在塔狀結(jié)構(gòu)中，存取速度塔尖最高，向下依次降低在塔狀結(jié)構(gòu)中，存取速度塔尖最高，向下依次降低第第1 1章章 計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年7月17日星期日大學(xué)計算機基礎(chǔ)教程451.2.31.2.31.2.3 存儲體系與數(shù)據(jù)的表示存儲體系與數(shù)據(jù)的表示 返 回v隨機存取存儲器隨機存取存儲器-RAM（Random Access Memory）即可從中讀取信息，又可寫入信息。根據(jù)需要改變即可從中讀取信息，又可寫入信息。根據(jù)需要改變 開機前開機前RAM中沒有信息，開機后操作系統(tǒng)對其管理中沒有信息，開機后操作系統(tǒng)對其管理 關(guān)機后信息將消失。關(guān)機后信息將消失。RAM中的信息可中的信

36、息可v只讀存儲器只讀存儲器-Rom(Read Only Memory)只可從其中讀取信息只可從其中讀取信息 在開機之前在開機之前ROM中已經(jīng)事先存有信息中已經(jīng)事先存有信息 關(guān)機后其中的信息不會消失。關(guān)機后其中的信息不會消失。2 內(nèi)存儲器分類內(nèi)存儲器分類第第1 1章章 計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年7月17日星期日大學(xué)計算機基礎(chǔ)教程461.2.31.2.31.2.3 存儲體系與數(shù)據(jù)的表示存儲體系與數(shù)據(jù)的表示 BIOS ROM芯片芯片返 回（Basic Input/Output System）它是存放在ROM芯片中的一組機器語言程序，具有啟動計算機、診斷計算機故障及控制低級

37、輸入輸出操作的功能。包含四個部分的程序：POST（Power On Self Test，加電自檢）程序系統(tǒng)自舉（裝入）程序CMOS設(shè)置程序基本外圍設(shè)備的驅(qū)動程序第第1 1章章 計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年7月17日星期日大學(xué)計算機基礎(chǔ)教程471.2.31.2.31.2.3 存儲體系與數(shù)據(jù)的表示存儲體系與數(shù)據(jù)的表示 3.3.外存儲器（外存儲器（1/21/2）簡稱為外存或輔存，不與CPU直接相連，因此CPU不能直接訪問它，要訪問需要借助于相應(yīng)的I/O接口電路進行讀和寫操作?，F(xiàn)代計算機的外存主要是用磁性介質(zhì)材料制造的，即磁性存儲器。因而外存屬于永久性存儲器。由于外存的結(jié)構(gòu)與

38、內(nèi)存不同，除了數(shù)據(jù)的存儲之外，讀寫主要依賴機械運動完成，所以外存的讀寫并不是按照存儲單元為單位進行的，而是按塊進行的，最小的塊就是一個扇區(qū)。一般的，每個扇區(qū)容量規(guī)定為512字節(jié)。返 回第第1 1章章 計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年7月17日星期日大學(xué)計算機基礎(chǔ)教程481.2.31.2.31.2.3 存儲體系與數(shù)據(jù)的表示存儲體系與數(shù)據(jù)的表示 返 回：長期保存各類信息：長期保存各類信息：可讀寫，大容量，不便攜帶：可讀寫，大容量，不便攜帶 磁盤片（存儲介質(zhì)）磁盤片（存儲介質(zhì)）主軸與主軸電機主軸與主軸電機 移動臂和磁頭移動臂和磁頭 控制電路控制電路 密封于一個盒狀裝置內(nèi)，密封于

39、一個盒狀裝置內(nèi)，即硬盤驅(qū)動器。即硬盤驅(qū)動器。磁盤盤片磁盤盤片控制電路控制電路主軸主軸移動臂移動臂磁頭磁頭第第1 1章章 計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年7月17日星期日大學(xué)計算機基礎(chǔ)教程49第第1 1章章 計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年7月17日星期日大學(xué)計算機基礎(chǔ)教程50第第1 1章章 計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年7月17日星期日大學(xué)計算機基礎(chǔ)教程51 (1)(1)硬盤盤片：由硬盤盤片：由鋁合金鋁合金制成，上涂有很薄的磁性材料；制成，上涂有很薄的磁性材料；(2)(2)每塊硬盤由每塊硬盤由1-51-5張盤片組成，它們都張盤

40、片組成，它們都固定在主軸固定在主軸上；上；(3)(3)當(dāng)硬盤工作時，主軸底部的電機帶動主軸，主軸帶動當(dāng)硬盤工作時，主軸底部的電機帶動主軸，主軸帶動 磁盤高速旋轉(zhuǎn)磁盤高速旋轉(zhuǎn)；(4)(4)盤片旋轉(zhuǎn)，盤片旋轉(zhuǎn)，磁頭磁頭負責(zé)盤片上負責(zé)盤片上 數(shù)據(jù)的寫入或讀出。數(shù)據(jù)的寫入或讀出。(5)(5)移動臂移動臂用來固定磁頭，使磁頭用來固定磁頭，使磁頭 可以沿著盤片的可以沿著盤片的高速移動，高速移動，以便定位到指定的磁道。以便定位到指定的磁道。第第1 1章章 計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年7月17日星期日大學(xué)計算機基礎(chǔ)教程52溫徹斯特硬盤溫徹斯特硬盤柱面：硬盤中所有單碟上半徑相同磁道的組

41、柱面：硬盤中所有單碟上半徑相同磁道的組合合硬盤中的信息定位硬盤中的信息定位：三個參數(shù)決定：三個參數(shù)決定：柱面數(shù)柱面數(shù)、扇區(qū)數(shù)扇區(qū)數(shù)和和磁頭數(shù)磁頭數(shù)（FAT中存放）硬盤的尺寸：硬盤的尺寸：3.25”3.25”、2.5”2.5”、1.8”1.8”柱面磁道 存貯容量的計算存貯容量的計算=磁頭數(shù)磁頭數(shù)(記錄面記錄面)*柱面數(shù)柱面數(shù)(磁道磁道)*扇區(qū)數(shù)扇區(qū)數(shù)(區(qū)區(qū))*512字節(jié)字節(jié)第第1 1章章 計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年7月17日星期日大學(xué)計算機基礎(chǔ)教程53 成本低，容量大，可靠性高，不易受損，耐用，成本低，容量大，可靠性高，不易受損，耐用，易于長期保存數(shù)據(jù)易于長期保存數(shù)據(jù)

42、 讀出速度和數(shù)據(jù)傳輸速度讀出速度和數(shù)據(jù)傳輸速度比硬盤慢得多比硬盤慢得多CD 光盤存儲器光盤存儲器DVD 光盤存儲器光盤存儲器第第1 1章章 計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年7月17日星期日大學(xué)計算機基礎(chǔ)教程54保護層，其上有標簽反射層記錄信息層聚碳酸酯透明塑料襯盤（基層）信息記錄軌道（光道）信息記錄軌道（光道）從盤片的中心到邊緣的一個從盤片的中心到邊緣的一個螺旋形軌道螺旋形軌道。第第1 1章章 計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年7月17日星期日大學(xué)計算機基礎(chǔ)教程55 在盤片的信息記錄層上沿螺旋形軌道在盤片的信息記錄層上沿螺旋形軌道(光道光道)壓制出一系

43、列凹坑，壓制出一系列凹坑，凹坑的兩個邊沿處均表示數(shù)凹坑的兩個邊沿處均表示數(shù)據(jù)據(jù)“1”1”；其它平坦處表示數(shù)據(jù)；其它平坦處表示數(shù)據(jù)“0”0”。光道距離：光道距離：1.6 m1.6 m ，凹坑寬度：，凹坑寬度：0.5 m0.5 m，最小凹坑長度最小凹坑長度:0.83 m:0.83 m 第第1 1章章 計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年7月17日星期日大學(xué)計算機基礎(chǔ)教程56 1 按規(guī)格分：按規(guī)格分：DVD-Video 、DVD-Audio 2.從存儲器角度分從存儲器角度分 DVD-ROM 只讀，類似只讀，類似CD-ROM DVD-R 限寫一次，類似限寫一次，類似CD-R DVD-

44、RAM 多次讀寫，類似多次讀寫，類似CD-RW 3.按尺寸分：按尺寸分：120mm和和80mmDVD 光光盤盤類類型型 120mmDVD光光盤盤存存儲儲容容量量(GB)80mmDVD 光光盤盤存存儲儲容容量量(GB)DVD-ROM DVD-Video 單單面面單單層層(SS/SL)單單面面雙雙層層(SS/DL)雙雙面面單單層層(DS/SL)雙雙面面雙雙層層(DS/DL)4.7(DVD-5)8.5(DVD-9)9.4(DVD-10)17(DVD-18)1.46(DVD-1)2.66(DVD-2)2.92(DVD-3)5.32(DVD-4)第第1 1章章 計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)

45、束2022年7月17日星期日大學(xué)計算機基礎(chǔ)教程57采用采用FlashFlash存儲器技術(shù)存儲器技術(shù);體積小，重量輕體積小，重量輕;容量可以按需要而定（容量可以按需要而定（8MB8MB2GB2GB）;具有寫保護功能，數(shù)據(jù)安全可靠具有寫保護功能，數(shù)據(jù)安全可靠;使用壽命長使用壽命長(達達1010年）。年）。利用通用的利用通用的USBUSB接口，比軟盤快，且接口，比軟盤快，且可以與幾乎所有計算機連接?？梢耘c幾乎所有計算機連接。閃存盤閃存盤第第1 1章章 計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年7月17日星期日大學(xué)計算機基礎(chǔ)教程581.2.31.2.31.2.3 存儲體系與數(shù)據(jù)的表示存儲體

46、系與數(shù)據(jù)的表示 4.數(shù)據(jù)表示（1/5）數(shù)據(jù)表示指的是信息表達、操作和記錄方式。計算機中只能存儲0和1兩個不同的數(shù)碼。一串二進制代碼究竟表示什么含義，只有使用該代碼的程序才知道。所有客觀事物的數(shù)據(jù)表達最終都使用0和1的二進制代碼表示。一個數(shù)據(jù)在計算機內(nèi)部表示時候可能會有不同的二進制形式，這是因為使用不同的編碼方法形成的；同樣的，計算機內(nèi)部的一串二進制代碼也可能表示完全不相關(guān)的兩個數(shù)據(jù)。計算機技術(shù)需要研究各種有效的存儲表達數(shù)據(jù)的方法，以利于節(jié)省存儲數(shù)據(jù)的空間和處理數(shù)據(jù)的時間，還要盡可能精確而非準確地表示實際問題。這需要在多方面因素上進行折衷考慮。返 回第第1 1章章 計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)首

47、頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年7月17日星期日大學(xué)計算機基礎(chǔ)教程591.2.31.2.31.2.3 存儲體系與數(shù)據(jù)的表示存儲體系與數(shù)據(jù)的表示 4.數(shù)據(jù)表示（2/5）數(shù)據(jù)表示單位位（bit）：表示1位二進制代碼。字節(jié)（byte）：表示8位二進制代碼。字（word）：表示16位二進制代碼。存儲字長：一個存儲單元的二進制位數(shù)。其它更大的如KB、MB等。數(shù)值型數(shù)據(jù)和非數(shù)值型數(shù)據(jù)數(shù)值型數(shù)據(jù)指具有量的含義的數(shù)學(xué)中的數(shù)據(jù)，非數(shù)值型數(shù)據(jù)指的是不具有量的含義的文字類型的數(shù)據(jù)。返 回第第1 1章章 計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年7月17日星期日大學(xué)計算機基礎(chǔ)教程601.2.31.2.31.2.3

48、 存儲體系與數(shù)據(jù)的表示存儲體系與數(shù)據(jù)的表示 4.數(shù)據(jù)表示（3/5）字符編碼常用字符128個，包括：數(shù)字0952個大小寫英文字母AZ、az32個標點符號、運算符、專用符號34個控制符采用ASCII（American Standard Code for Information Interchandge）編碼 7位ASCII碼采用7位二進制數(shù)表示一個字符，最高位為08位ASCII編碼也稱擴展ASCII（EBCDIC，Extended Binary_Coded Decimal Interchange Code）。最高位為0，與7位ASCII編碼相同。最高位為1，為擴展ASCII碼。各國一般采用擴展AS

49、CII碼，表示本國語言和特殊字符 返 回第第1 1章章 計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年7月17日星期日大學(xué)計算機基礎(chǔ)教程61字符十進制碼八進制碼十六進制碼.0486030.9577139.A6510141.Z901325A.a9714161.z1221727A.第第1 1章章 計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年7月17日星期日大學(xué)計算機基礎(chǔ)教程621.2.31.2.31.2.3 存儲體系與數(shù)據(jù)的表示存儲體系與數(shù)據(jù)的表示 4.數(shù)據(jù)表示（4/5）漢字編碼 漢字編碼主要用于解決漢字的輸入、處理和輸出問題。返 回字形碼輸入碼國標碼內(nèi) 碼輸入設(shè)備輸出設(shè)備漢字信

50、息處理過程輸入碼拼音類：全拼、雙拼、智能ABC、微軟全拼等 字形類：五筆字形碼 音形混合：自然碼 第第1 1章章 計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年7月17日星期日大學(xué)計算機基礎(chǔ)教程631.2.31.2.31.2.3 存儲體系與數(shù)據(jù)的表示存儲體系與數(shù)據(jù)的表示 4.數(shù)據(jù)表示（5/5）機內(nèi)碼（內(nèi)碼）：漢字在計算機內(nèi)部存儲、處理和傳輸時使用的編碼。一個漢字的機內(nèi)碼用兩個字節(jié)表示。1981 年我國頒布信息交換用漢字編碼字符集基本集，即GB2312-80，這種編碼稱為國標碼國標碼。國標碼每個字節(jié)的最高位由0改為1 構(gòu)成。漢字內(nèi)碼=漢字國標碼+(8080)H國標碼采用兩字節(jié)編碼，它把我

51、國漢字和682個非漢字字符按規(guī)則排成94行、94列。其行號稱為區(qū)號，列號稱為位號，這就是區(qū)位碼。國標碼=區(qū)位碼+（2020）H，兩個字節(jié)的最高位均為0返 回漢字 國標碼 漢字內(nèi)碼滬 2706(00011011 00000110B)10011011 10000110B久 3035(00011110 00100011B)10011110 10100011B第第1 1章章 計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年7月17日星期日大學(xué)計算機基礎(chǔ)教程64漢字字形碼：漢字字庫中存儲的漢字字形的數(shù)字化信息。一般有16*16、24*24、48*48、64*64點陣，點陣數(shù)越大，字形質(zhì)量越高。例：

52、48*48點陣，需要（48/8*48）=288B空間 第第1 1章章 計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年7月17日星期日大學(xué)計算機基礎(chǔ)教程65BIG5編碼編碼 是目前臺灣、香港地區(qū)普遍使用的一種繁體漢字的編碼標準，包括440個符號，一級漢字5401個、二級漢字7652個，共計13060個漢字GBK編碼vGBK編碼是中國大陸制訂的、等同于UCS的新的中文編碼擴展國家標準。GBK工作小組于1995年12月完成GBK規(guī)范。該編碼標準兼容GB2312，共收錄漢字21003個、符號883個，并提供1894個造字碼位，簡、繁體字融于一庫。vWindows95/98簡體中文版的字庫表層編

53、碼就采用的是GBK，通過GBK與UCS之間一一對應(yīng)的碼表與底層字庫聯(lián)系 第第1 1章章 計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年7月17日星期日大學(xué)計算機基礎(chǔ)教程661.2.31.2.31.2.3 存儲體系與數(shù)據(jù)的表示存儲體系與數(shù)據(jù)的表示 5.存儲器的詳細分類（1/3）按存儲介質(zhì)分類用來制作存儲信息的物質(zhì)稱為存儲介質(zhì)。用半導(dǎo)體元件組成的存儲器稱為半導(dǎo)體存儲器。用磁性材料組成的存儲器稱為磁存儲器，由于是將磁材料涂在金屬或塑料表面制成，一般也稱為磁表面存儲器。用光學(xué)原理制成的存儲器稱為光存儲器。返 回第第1 1章章 計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年7月17日星期

54、日大學(xué)計算機基礎(chǔ)教程671.2.31.2.31.2.3 存儲體系與數(shù)據(jù)的表示存儲體系與數(shù)據(jù)的表示 5.存儲器的詳細分類（2/3）按存取方式分類若存儲器中任何存儲單元的內(nèi)容都能被隨機存取，而且存取時間與存儲單元的物理位置無關(guān)，則稱它們?yōu)殡S機存取存儲器（RAM），一般的半導(dǎo)體存儲器即屬于RAM。其特點是存取速度快，容易與CPU的速度相匹配，一般用于計算機的內(nèi)存。若存儲器中的內(nèi)容不能被刷新，各存儲單元的內(nèi)容只能讀不能寫，則將它們稱為只讀存儲器（ROM）。半導(dǎo)體ROM通常充當(dāng)內(nèi)存中存放重要系統(tǒng)程序的存儲器。若存儲器只能按某種順序存取，即存取時間與存儲單元的物理位置有關(guān)，則稱它們?yōu)轫樞虼鎯ζ鳎⊿AM）。

55、磁帶存儲器及只讀光盤存儲器都是典型的順序存儲器。其特點是存儲容量大、存取速度慢，但每字節(jié)成本較低，一般用作計算機的外存或海量存儲器。若存儲器存取數(shù)據(jù)時不必對存儲介質(zhì)做事先順序搜索而直接存取信息，則將它們稱為直接存儲器（DAM），磁盤存儲器和部分光盤存儲器是典型的DAM。其特點是存儲容量大，存取速度介于RAM與SAM之間，一般用作計算機的外存。返 回第第1 1章章 計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年7月17日星期日大學(xué)計算機基礎(chǔ)教程681.2.31.2.31.2.3 存儲體系與數(shù)據(jù)的表示存儲體系與數(shù)據(jù)的表示 5.存儲器的詳細分類（3/3）按信息和可保護性分類斷電后數(shù)據(jù)將消失的

56、存儲器稱為易失性或非永久性存儲器。斷電后仍保持信息的存儲器稱為非易失性存儲器，磁盤、磁帶存儲器是典型的非易失性存儲器。按所處位置及功能分類按存儲器所處的位置及功能可以將它們分為主存（內(nèi)存、與CPU緊密相聯(lián)）和輔存（外存）兩類。硬盤、光盤、軟盤都屬于外存。內(nèi)存可以被CPU直接訪問。由RAM和ROM組成，能快速進行讀寫操作。CPU不能直接訪問的那些用來存放暫時不用的程序和數(shù)據(jù)的存儲器稱為計算機的外存。一般是由容量大、速度較低慢、價格低的磁表面存儲器和光存儲器等充當(dāng)。返 回第第1 1章章 計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年7月17日星期日大學(xué)計算機基礎(chǔ)教程691.2.31.2.3

57、1.2.3 存儲體系與數(shù)據(jù)的表示存儲體系與數(shù)據(jù)的表示 6.存儲器的性能指標一般在評價存儲器、存儲體系的優(yōu)劣時重點考慮容量、速度、可靠性、價格等幾方面的因素。這些因素直接影響存儲器的使用效果好壞，同時也直接影響著計算機系統(tǒng)的整體效率。存儲容量存儲容量就是存儲器可以容納的二進制信息的數(shù)量。1KB=210Byte=1024Byte1MB=1024KB=220Byte1GB=1024MB=230Byte存儲器的最大容量可以由存儲器地址碼的位數(shù)確定，若地址碼位數(shù)為N，即可以產(chǎn)生2N個不同的地址碼，存儲器的最大容量為2N字節(jié)。訪問時間訪問時間是計算機查找存儲介質(zhì)上的數(shù)據(jù)并讀取它的平均時間。微機上外存儲設(shè)備

58、的訪問時間一般使用毫秒來衡量，而內(nèi)存的訪問時間一般使用納秒（1ns=10-9s）來衡量。返 回第第1 1章章 計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年7月17日星期日大學(xué)計算機基礎(chǔ)教程701.2.31.2.31.2.3 存儲體系與數(shù)據(jù)的表示存儲體系與數(shù)據(jù)的表示 7.高速緩存和虛擬存儲器（1/2）為了使計算機存儲系統(tǒng)的性能進一步優(yōu)化，可以建立起一個由多層性能、價格不同的存儲器構(gòu)成的存儲系統(tǒng)，使得在CPU和程序員來看，存儲器容量足夠的大、速度足夠的快、價格盡可能的低。這就是存儲體系要研究的任務(wù)，相關(guān)的技術(shù)有很多，主要的有如下兩種。高速緩沖存儲器要進一步加快數(shù)據(jù)訪問的速度，就要在計算機

59、中使用高速緩沖技術(shù)。高速緩沖存儲器（Cache）是介于CPU和計算機內(nèi)存之間的特殊存儲器，它的速度比內(nèi)存快很多，接近于 CPU的速度，容量比較小。它依賴于一種特殊的完全的硬件調(diào)度算法，總是盡可能將內(nèi)存中將來可能用到的數(shù)據(jù)塊調(diào)度到其中，這樣就使CPU獲得的大部分數(shù)據(jù)來源于此，自然提高了CPU的工作速度，也相當(dāng)于提高了整個存儲系統(tǒng)的速度。由于Cache是完全硬件實現(xiàn)，所以不僅對于軟件、甚至對于機器的指令系統(tǒng)而言，Cache都是透明的。在內(nèi)存和硬盤之間也可以采用類似的技術(shù)。返 回第第1 1章章 計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年7月17日星期日大學(xué)計算機基礎(chǔ)教程711.2.31.

60、2.31.2.3 存儲體系與數(shù)據(jù)的表示存儲體系與數(shù)據(jù)的表示 7.高速緩存和虛擬存儲器（2/2）虛擬存儲器現(xiàn)在的微機系統(tǒng)中對應(yīng)的一個常見詞匯就是“虛擬內(nèi)存”?，F(xiàn)有的操作系統(tǒng)都不會用盡所有的內(nèi)存，因為它們使用計算機的空閑硬盤空間來擴充內(nèi)存。計算機使用的磁盤存儲器模擬的內(nèi)存被稱為虛擬內(nèi)存。虛擬內(nèi)存技術(shù)使得計算機在物理內(nèi)存較少的情況下可以運行大型程序、操作大型的數(shù)據(jù)文件和同時運行多個程序。虛擬內(nèi)存的速度要比內(nèi)存的速度慢很多，因為磁盤是一個慢速設(shè)備，從虛擬內(nèi)存中取數(shù)據(jù)要花費更長的時間。像內(nèi)存一樣，虛擬內(nèi)存中的數(shù)據(jù)在電源關(guān)閉之后也不存在。其實并不奇怪，雖然磁盤上的數(shù)據(jù)通常在斷電后不會丟失，但事實上，虛擬內(nèi)

61、存中的數(shù)據(jù)在斷電之后也不會真正丟失，但是在加電之后，計算機再也不能夠訪問這些數(shù)據(jù)了。這是因為存儲在內(nèi)存中控制計算機訪問虛擬內(nèi)存的指令在斷電之后不存在了。返 回第第1 1章章 計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年7月17日星期日大學(xué)計算機基礎(chǔ)教程728.CMOS存儲器 存放用戶對計算機硬件所設(shè)置的一些參數(shù)（稱為“配置信息”），包括開機密碼、系統(tǒng)日期和時間等。CMOS是一種半導(dǎo)體存儲器芯片，為非易失性存儲器。只要電池供電正常，即使計算機關(guān)機后它也不會丟失所存儲的信息以及時鐘停走。：在啟動過程中，若按下Del鍵。第第1 1章章 計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年

62、7月17日星期日大學(xué)計算機基礎(chǔ)教程73第第1 1章章 計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年7月17日星期日大學(xué)計算機基礎(chǔ)教程74第第1 1章章 計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年7月17日星期日大學(xué)計算機基礎(chǔ)教程75第第1 1章章 計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年7月17日星期日大學(xué)計算機基礎(chǔ)教程76第第1 1章章 計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年7月17日星期日大學(xué)計算機基礎(chǔ)教程771.2.41.2.41.2.4 CPU與指令系統(tǒng)與指令系統(tǒng) 1.CPU1.CPU返 回：Central Processing Un

63、it：取指令、執(zhí)行指令：取指令、執(zhí)行指令按照指令的要求完成對數(shù)據(jù)的運算和處理按照指令的要求完成對數(shù)據(jù)的運算和處理第第1 1章章 計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年7月17日星期日大學(xué)計算機基礎(chǔ)教程78存取速度快；存取速度快；臨時存放參加運算的數(shù)據(jù)和得到的中間結(jié)果臨時存放參加運算的數(shù)據(jù)和得到的中間結(jié)果（執(zhí)行單元）（執(zhí)行單元）對數(shù)據(jù)進行各種算術(shù)運算和邏輯運算對數(shù)據(jù)進行各種算術(shù)運算和邏輯運算組成：組成：取指令，解釋指令的含義（指令譯碼）產(chǎn)生控制其取指令，解釋指令的含義（指令譯碼）產(chǎn)生控制其它部件的操作控制信號，記錄內(nèi)部狀態(tài)它部件的操作控制信號，記錄內(nèi)部狀態(tài)第第1 1章章 計算機系

64、統(tǒng)基礎(chǔ)計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年7月17日星期日大學(xué)計算機基礎(chǔ)教程791.2.41.2.41.2.4 CPU與指令系統(tǒng)與指令系統(tǒng) 2.2.指令系統(tǒng)指令系統(tǒng)返 回操作碼操作碼操作數(shù)操作數(shù)操作碼：即命令詞，指出計算機應(yīng)執(zhí)行何種操作操作碼：即命令詞，指出計算機應(yīng)執(zhí)行何種操作操作數(shù)：指出該指令所操作的數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)存放的位置操作數(shù)：指出該指令所操作的數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)存放的位置v 指令采用二進制表示，用來規(guī)定計算機執(zhí)行什么操作指令采用二進制表示，用來規(guī)定計算機執(zhí)行什么操作v 是構(gòu)成程序的基本單位是構(gòu)成程序的基本單位 第第1 1章章 計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年7月17日星期

65、日大學(xué)計算機基礎(chǔ)教程801.2.41.2.41.2.4 CPU與指令系統(tǒng)與指令系統(tǒng) 3.主要指標和提高性能的技術(shù)（1/2）制約CPU的速度的因素有：時鐘頻率、字長、高速緩沖存儲器以及指令系統(tǒng)的大小等。主時鐘頻率（主頻）計算機有一個系統(tǒng)時鐘用來定時發(fā)出脈沖以控制所有系統(tǒng)操作的時間。系統(tǒng)時鐘與保存日期和時間的“實時時鐘”不同。系統(tǒng)時鐘決定數(shù)據(jù)傳輸和指令執(zhí)行的速度或頻率。系統(tǒng)時鐘的頻率決定了計算機執(zhí)行指令的速度，決定了計算機在一定時間內(nèi)所能夠執(zhí)行的指令數(shù)。衡量時鐘頻率的常用單位之一是兆赫。最初IBM PC的微處理器時鐘頻率是4.77MHz，現(xiàn)在的處理器的執(zhí)行速度可以達到幾個GHz以上。微機中還有外頻

66、和倍頻之分。主頻是CPU內(nèi)部使用的頻率，外頻是主板的工作頻率，是主板向CPU提供的基準工作頻率，倍頻指的是以上兩個頻率之間的倍數(shù)。字長字長就是中央處理器可以同時處理的數(shù)據(jù)位數(shù)。字長決定于CPU的寄存器和總線的數(shù)據(jù)寬度。字長較長的計算機在一個指令周期內(nèi)要比一個字長短的計算機處理更多的數(shù)據(jù)。最初的微機使用8位處理器，現(xiàn)在都是32位或64位的處理器。返 回第第1 1章章 計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)首頁首頁結(jié)束結(jié)束2022年7月17日星期日大學(xué)計算機基礎(chǔ)教程811.2.41.2.41.2.4 CPU與指令系統(tǒng)與指令系統(tǒng) 3.主要指標和提高性能的技術(shù)（2/2）指令集的復(fù)雜性隨著計算機指令集的擴充，系統(tǒng)設(shè)計人員將增加越來越多的復(fù)雜的指令，這些指令比較長，需要的執(zhí)行時間也更多。同時也帶來了CPU中控制器的復(fù)雜化以及基本指令執(zhí)行效率的降低。基于使用復(fù)雜指令集CPU的計算機被稱為復(fù)雜指令集計算機（CISC）。精簡指令集計算機（RISC）的CPU只有一個數(shù)量有限的指令集，但是這些指令的執(zhí)行速度很快。在理論上，RISC計算機要比CISC計算機快。流水線和并行處理單處理器計算機串行執(zhí)行指令，也就是說一個時刻