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第1章计算机基础上中央财经大学信息学院本讲稿第一页，共七十七页中央财经大学信息学院第1章 计算机文化基础1.1计算机的发展历史1.2计算机中的数制和编码1.3计算机的工作原理1.4微型计算机系统构成概述1.5微型计算机硬件系统1.6微型计算机软件系统1.7计算机病毒及其防治退出下一页上一页本讲稿第二页，共七十七页中央财经大学信息学院1.1 计算机的发展历史计算机的发展简介计算机的分类计算机的主要应用退出下一页上一页章目录本讲稿第三页，共七十七页中央财经大学信息学院引子：计算工具的发展历史手指和石头：远古时代结绳计数：大约在新石器时代早期，即远古传说里伏羲、黄帝之前算筹：“运筹策于帷幄之中，决胜于千里之外”。南北朝时期的祖冲之（公元429500年），借助算筹作为计算工具，成功地将圆周率值计算到小数点后的第7位珠算盘：汉朝有有关珠算的记载，直到明代珠算才取代了算筹计算尺和机械式计算工具：西方17世纪开始，先后出现了：对数计算尺、加法器、乘法器、提花编织机（纺织）、差分机、手摇式计算机、微分仪等退出下一页上一页章目录节目录本讲稿第四页，共七十七页中央财经大学信息学院引子：数字化生存的源头英国数学家布尔：逻辑代数又称布尔代数，数字计算机的数学基础；1847年被用于他的第一部著作逻辑的数学分析之中美国数学家香农：“信息论之父”，1938年，他22岁时发表继电器和开关电路的分析，被认为是通讯历史上最杰出的理论之一数字计算机之父：电磁式数字计算机美国AT&T贝尔实验室研究人员斯蒂比兹：1937年11月，装配了“Model-K”厨房里的计算机德国人楚泽（K.Zuse）：1938年，28岁的楚泽完成了一台可编程数字计算机Z-1地窖里的计算机维纳（L.Wiener）教授：“控制论之父”，1940年指出，现代计算机应该是数字式，由电子元件构成，采用二进制，并在内部储存数据退出下一页上一页章目录节目录本讲稿第五页，共七十七页中央财经大学信息学院世界上的第一台数字计算机时间：1946年2月15日地点：美国宾夕法尼亚大学莫尔学院主要人物和单位：n约翰莫克利n美国陆军弹道研究所n美国陆军阿伯丁弹道实验室计算机名称：ENIAC(电子数字积分计算器)英文名称：ElectronicNumericalIntegratorandCalculator退出下一页上一页章目录节目录本讲稿第六页，共七十七页中央财经大学信息学院主要指标占地170M2左右重量30吨6000个开关7000个电阻10000个电容18000个电子管50万条线耗电140KW运算速度：运算速度：5000次加法/秒，3/1000秒时间内做完两个10位数乘法主要用途：主要用途：弹道计算的数值分析特点：特点：采用电子线路来执行运算、逻辑运算和储存信息弱点：弱点：n存储容量小n靠外部开关继电器和插线来设置计算机程序，需要大量的人工n电子管多，容易出故障，可靠性差退出下一页上一页章目录节目录本讲稿第七页，共七十七页中央财经大学信息学院ENICA是什么样子？退出下一页上一页章目录节目录本讲稿第八页，共七十七页中央财经大学信息学院ENICA是什么样子？退出下一页上一页章目录节目录本讲稿第九页，共七十七页中央财经大学信息学院40年代的程序员在编程退出下一页上一页章目录节目录本讲稿第十页，共七十七页中央财经大学信息学院冯诺依曼（John Von Neuman）理论提出了全新的存储程序的通用计算机方案，即“电子离散变量计算机”（EDVAC，ElectronicDiscreateVariableAutomaticComputer）冯诺依曼的基本思想可以概括为三点：n计算机由五大部分组成，即运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备n程序和数据采用二进制表示n将程序和数据存放在存储器中，让计算机自动地执行程序退出下一页上一页章目录节目录本讲稿第十一页，共七十七页中央财经大学信息学院电子计算机发展的四个阶段(从元器件上分)第一代第二代第三代第四代器件晶体管计算机电子管计算机集成电路计算机大规模集成电路计算机时间1946年1958年）1959年1964年1965年1970年1971年现在特点体积大、耗电多、速度低、价格高体积缩小、耗电降低、性能提高、有限兼容体积、功耗、价格、功能等前进一大步；软件逐步完善体积更小、功耗更低、可靠性提高、软件技术更趋完善数据处理方式机器语言、汇编语言Fortran、Cobol等高级语言结构化、模块化程序设计，实时处理分时、实时处理；计算机网络代表计算机ENIACIBM7090IBM360运算速度5千3万次/秒数十万几百万次/秒数百万几千万次/秒上亿条指令/秒退出下一页上一页章目录节目录本讲稿第十二页，共七十七页中央财经大学信息学院微型计算机的发展（以微处理器为标准）第一代微型计算机第二代微型计算机第三代微型计算机第四代微型计算机第五代微型计算机出现时间1971年1973年1978年1985年1993年典型微处理器Intel 4004/4040 Intel 8008 Intel8080、Z80和M6800Intel8086Intel80386Pentium字长4位和早期8位8位16位32位集成度1200个晶体管40007000个晶体管29000个晶体管27.5万个晶体管310万个晶体管退出下一页上一页章目录节目录本讲稿第十三页，共七十七页中央财经大学信息学院计算机发展历史上几次飞跃 发展阶段第一次飞跃代表性成果电子计算机标志性成就硬件1919，电子触发器1946，ENIAC冯诺依曼结构的确立软件1969，贝尔实验室Unix1957,IBM,Fortran1960,结构化程序设计语言ALGOL601970,Pascal应用1964,日本，铁路售票系统1967，IBM,应用卫星实现数据通讯1970，斯坦福大学,专家系统DENDRAL说明计算机进入社会退出下一页上一页章目录节目录本讲稿第十四页，共七十七页中央财经大学信息学院计算机发展历史上几次飞跃 发展阶段第二次飞跃代表性成果微型计算机标志性成就硬件1971，Intel40041975，美国，Altair8800/Tandy,TRS80等Apple机(motorola68000)与IBMPC机1987IBMPS/2(MCA结构)单片机软件Microsoft公司:DOS/WINDOWS应用工业控制/自动化仪器与家电OA/商业机电与宇航说明出现了许多技术与产品：工作站/并行计算机/精简指令系统（RISC）面向对象技术（OOP）客户机/服务器模型数据库技术/数据仓库的理论（80年代IBM提出）退出下一页上一页章目录节目录本讲稿第十五页，共七十七页中央财经大学信息学院计算机发展历史上几次飞跃 发展阶段第三次飞跃代表性成果网络与多媒体标志性成就硬件DECnet/IBMLAN/Ethernet（网络）1984,Macintosh机(多媒体)1986.Philip与Sony,CD-ROM1987.,RCA公司，DVI（DigitalVideoInteractive）系统软件VR（虚拟现实）OODB（面向对象数据库）多种图像格式与压缩算法应用Internet多媒体说明Internet与多媒体的结合与无限发展退出下一页上一页章目录节目录本讲稿第十六页，共七十七页中央财经大学信息学院我国计算机的发展简介著名数学家华罗庚是提倡在我国开展电子计算机科研的第一人。他于1950年回国后不久，就向中共中央提出开展电子计算机科学研究的建议。1956年6月，我国制定了19561967年科学技术发展远景规划，将“计算技术的建立”列为紧急措施之一。6月14日，国家领导人接见参加制定规划的全体科学家，这一天被定为中国计算机事业创始日1958年，中国第一台计算机103型通用数字电子计算机研制成功，运行速度每秒1500次。是根据前苏联提供的设计图制造的电子管计算机。退出下一页上一页章目录节目录本讲稿第十七页，共七十七页中央财经大学信息学院我国计算机的发展简介1960年，中国第一台自行设计的大型通用电子计算机107型通用电子数字计算机研制成功。1963年，中国第一台大型晶体管电子计算机109机研制成功。1974年以后，DJS系列13个机型先后研制成功。其中DJS-30是采用小规模集成电路、DJS-140是采用中规模集成电路、DJS-150是采用大、中规模集成电路（16位机）。1977年，中国第一台微型计算机DJS-050机研制成功。退出下一页上一页章目录节目录本讲稿第十八页，共七十七页中央财经大学信息学院我国计算机的发展简介1983年，“银河号”巨型计算机研制成功，运算速度达每秒亿次。1996年，国产联想电脑在国内微机市场销售量第一。2002年8月，联想集团研制成功了中国第一台万亿次巨型计算机“联想深腾1800大规模计算机系统”,浮点运算速度达到每秒1.027万亿次。在全世界按运算速度排序的前500台计算机中，这台“联想深腾”名列第24位（排名前23位的均出自美、日两国）。2003年底，全球运算速度名列前茅的商品化高性能计算机10万亿次曙光4000A落户上海超算中心，负责网格计算的海量信息服务及数据交互等系列工作。退出下一页上一页章目录节目录本讲稿第十九页，共七十七页中央财经大学信息学院计算机的特点运算速度快计算精度高存储容量大具有逻辑判断能力具有自动执行程序的能力退出下一页上一页章目录节目录本讲稿第二十页，共七十七页中央财经大学信息学院未来计算机的发展趋势巨型化：计算机的运算速度更高、存储容量更大、功能更强。微型化：微型机可渗透到诸如仪表、家用电器、导弹弹头等中小型机无法进入的领地，同时作为工业控制过程的心脏，使仪器设备实现“智能化”。多媒体化：以数字技术为核心的图像、声音与计算机、通信等融为一体的信息环境。退出下一页上一页章目录节目录本讲稿第二十一页，共七十七页中央财经大学信息学院未来计算机的发展趋势网络化：以实现硬件资源和软件资源的共享智能化：让计算机来模拟人的感觉、行为、思维过程的机理，使计算机具备视觉、听觉、语言、行为、思维、逻辑推理、学习、证明等能力，形成智能型、超智能型计算机。退出下一页上一页章目录节目录本讲稿第二十二页，共七十七页中央财经大学信息学院发展“非冯诺依曼式”计算机目前的计算机体系结构都是“冯诺依曼式”：采用存储程序方式进行工作；发展方向：n创建新的程序设计语言，即所谓的“非冯诺依曼语言”n从计算机元件方面，提出了发明与人脑神经网络类似的新型超大规模集成电路的设想，即分子芯片。退出下一页上一页章目录节目录本讲稿第二十三页，共七十七页中央财经大学信息学院发展“非冯诺依曼式”计算机重要事件n1982年日本宣布研制有人工智能的第五代计算机。采用Prolog等逻辑推理语言作为核心计算机语言；1991年宣布放弃“第五代计算机”计划，发展基于神经网络的“第六代计算机”。n1982年美国组建了微电子和计算机技术公司，成立了高级计算机体系结构研究部（MCC），对人工智能、人机界面、系统技术和实验系统成套工具等课题进行研究。n1985年欧洲共同体制定“欧洲信息技术研究的战略计划”。退出下一页上一页章目录节目录本讲稿第二十四页，共七十七页中央财经大学信息学院发展“非冯诺依曼式”计算机进展情况n生物计算机。原理：逻辑的真和假神经元的兴奋和抑制二进制的0和1n光子电脑w想法：用光束来代替电子，进行运算和存储。用不同波长的光来代表不同的数据，可快速完成复杂的计算工作。w难点：主要是需要开发出可用一条光束控制另一条光束变化的光学“晶体管”，目前的技术造出来的光学“晶体管”将使我们台式微机有汽车一样大。但目前的技术水平短期内光计算机达到实用很困难。w1984年5月，欧洲号称研制出世界上第一台光计算机。w最新进展是：IBM的研究人员一直在研究用仅为人类毛发5万分之一的微型碳分子制造芯片，目前已经可以让微型碳分子发光。退出下一页上一页章目录节目录本讲稿第二十五页，共七十七页中央财经大学信息学院发展“非冯诺依曼式”计算机量子计算机。理论：实验上也证明了量子逻辑门的存在；经典粒子在某一时刻的空间位置只有一个，而量子客体则可以存在空间的任何位置，具有波粒二象性，量子存储器可以以不同的概率同时存储0或1，具有量子叠加性。如果量子计算机的CPU中有N个量子比特，一次操作就可以同时处理2n个数据，而传统计算机一次只能处理一个数据。具有强大的并行处理能力。退出下一页上一页章目录节目录本讲稿第二十六页，共七十七页中央财经大学信息学院计算机分类（处理数据的方式）数字计算机n数字计算机所处理的数据都是以“0”和“1”表示的二进制数字，是不连续的数字量。模拟计算机n模拟计算机所处理的数据是连续的，称为模拟量。混合计算机n它集数字计算机和模拟计算机的优点于一身。退出下一页上一页章目录节目录本讲稿第二十七页，共七十七页中央财经大学信息学院计算机分类（使用范围）通用计算机n能适用于一般科技运算、学术研究、工程设计和数据处理等广泛用途的计算。通常所说的计算机均指通用计算机。专用计算机n这是为适应某种特殊应用而设计的计算机，其运行程序不变，效率较高，速度较快，精度较好，但不宜作它用。如飞机的自动驾驶仪，坦克上的火控系统中用的计算机，都属专用计算机。退出下一页上一页章目录节目录本讲稿第二十八页，共七十七页中央财经大学信息学院计算机分类（性能）巨型机n主要用于大规模科学计算或数据处理。如数值天气预报、核爆炸模拟，大型结构的分析等。一般运算次数在百亿次/秒，有些巨型机的峰值速度达万亿次/秒。n如CRAY系列、银河III大中型计算机n这类计算机通用性强，有很强的综合处理能力。可以用于科学计算，但更多的是用于商业应用，如大型事务处理、企业内部信息管理等。通常称之为“企业级”计算机。n如IBM370,IBM390等。退出下一页上一页章目录节目录本讲稿第二十九页，共七十七页中央财经大学信息学院计算机分类（性能）小型机n规模小、结构简单、设计试制周期短。体系结构上通常采用RISC技术（精简指令计算机）。对环境要求低、可靠性高，是巨型机和大中型机的辅助机。广泛应用于大学、研究机构的科学计算、企业管理等。n如：DEC公司的PDP系列、IBM、SUN、HP等公司也都有一系列的产品。工作站n某种特殊用途的高档微型计算机，兼有大中小型机的多任务、多用户能力，又有微机的便利操作和良好的用户界面。目前多媒体技术普遍在工作站上使用。应用从计算机辅助设计（CAD）领域扩展到各领域，并充当服务器。n著名的产品：SGI、SUN、HP等退出下一页上一页章目录节目录本讲稿第三十页，共七十七页中央财经大学信息学院计算机分类（性能）微型机（PC机）n日常使用的电脑均为微型机，又称为个人计算机(PersonalComputer)。所以微机也称PC机。n著名的Intel系列CPU和IBMPC及兼容机造就了微机今天繁荣的局面。n微机的出现使得计算机真正面向全人类，真正成为大众化的信息处理工具。退出下一页上一页章目录节目录本讲稿第三十一页，共七十七页中央财经大学信息学院计算机的应用科学计算n虽然科学计算在整个计算机的应用中所占的比重在逐步下降，已不足10%，但随着科学技术的不断发展，需要解决的问题的复杂性、计算量、精度和速度要求的不断提高，科学计算在现代科学研究中的地位在不断提高，尤其在尖端科学领域中，显得更为重要。信息管理n信息管理的核心是数据处理，就是对各种信息进行收集、整理、存储、分类、加工和利用的过程。数据处理是一切信息管理、辅助决策系统的基础。各类管理信息系统（MIS）、决策支持系统（DDS）、专家系统（ES）以及办公自动化系统（OAS）都需要数据处理支持，这已成为当代计算机的主要任务。退出下一页上一页章目录节目录本讲稿第三十二页，共七十七页中央财经大学信息学院计算机的应用过程控制n大型企业的生产过程自动控制，是计算机应用的又一重要领域。计算机能及时采集数据，按最佳方案实现自动控制。如数字化机床、电子仪表等。计算机辅助系统n计算机辅助设计（CAD，ComputerAidedDesign）和计算机辅助制造（CAM，ComputerAidedManufacturing）。将CADCAM和数据库技术集成在一起，形成CIMS（计算机集成制造系统）技术，实现设计、制造和管理完全自动化。退出下一页上一页章目录节目录本讲稿第三十三页，共七十七页中央财经大学信息学院计算机的应用n计算机辅助教学（CAI，ComputerAssistedInstruction）：指利用计算机来辅助完成教学计划或模拟某个实验过程。人工智能的研究和应用n人工智能（AI）是指将人脑进行的演绎推理的思维过程、规则和采取的策略、技巧等编制成程序，在计算机中存一些公理和规则，让计算机自动进行求解。这是计算机技术与控制论学科发展起来的边缘学科，是计算机应用的重要领域和前沿学科，其目的是使计算机具有“推理”和“学习”的功能。人工智能将给计算机硬件和软件带来革命，最终导致智能计算机的出现。退出下一页上一页章目录节目录本讲稿第三十四页，共七十七页中央财经大学信息学院计算机的应用n人工智能w“自然语言理解”是人工智能的一个分支。现代计算机技术已发展到通过语言方式命令计算机完成特定的操作。w“专家系统”是人工智能的另一个重要分支。它是使计算机具有某一方面的专门知识，利用这些知识来处理所遇到的问题，如人机对弈、模拟医生开处方等。甚至卓越的国际象棋大师也常常败在计算机的手下。w“机器人”是人工智能的前沿领域。它可以代替人进行一些危险作业、流水线生产安装等工作。退出下一页上一页章目录节目录本讲稿第三十五页，共七十七页中央财经大学信息学院计算机的应用娱乐与游戏退出下一页上一页章目录节目录本讲稿第三十六页，共七十七页中央财经大学信息学院1.2 计算机中的数制和编码计算机中的常用数制常用数制之间的转换数据的单位与存储方式字符编码退出下一页上一页章目录本讲稿第三十七页，共七十七页中央财经大学信息学院计算机中的常用数制十进制二进制八进制十六进制基数102816位权1012181161数字符号090，10709，AF退出下一页上一页章目录节目录本讲稿第三十八页，共七十七页中央财经大学信息学院数制的基数和位权基数n所谓某进位数制的基数是指该进制中允许选用的基本数字符号的个数。位权n由于每个数位上的数字所表示的数值等于该数字乘以一个与数字所在位置有关的常数，这个常数就是位权。位权的大小是以基数为底，以数字所在位置的序号为指数的整数幂。退出下一页上一页章目录节目录本讲稿第三十九页，共七十七页中央财经大学信息学院十进制数（Decimal）特点：n有0、1、2、9十个数字n逢十进一，进位基数为10，位的权数是十的幂。十进制数569.28可以表示为：886.78=810281016100710-1810-2任意一个十进制数可以表示为(D)10=dn10n-1dn-110n-2d2101d1100d-110-1d-210-2d-m10-mnm=di10i-1dj10-ji=1j=1其中：di和dj为09中任一个数字；n为整数部分位数；m为小数部分位数；10i-1和10-j分别为整数部分和小数部分位权。退出下一页上一页章目录节目录本讲稿第四十页，共七十七页中央财经大学信息学院二进制（Binary）特点：n有0、1二个数字n逢二进一，进位基数为2二进制数110.01可以表示为：(110.01)2=12212102002-112-2任意二进制可以表示为：(B)2=bn2n-1bn-12n-2b221b120b-12-1b-22-2b-m2-mnm=bi2i-1bj2-ji=1j=1其中：bi和bj为0或1；n为整数部分位数；m为小数部分位数；2i-1和2-j分别为整数部分和小数部分位权。退出下一页上一页章目录节目录本讲稿第四十一页，共七十七页中央财经大学信息学院八进制（Octal）特点：n0、1、2、3、4、5、6、7这八个数字符号n逢八进一，进位基数为8八进制数234.56可以表示为：(234.56)8=28238148058-168-2任意八进制数可表示为：(O)8=On8n-1On-18n-2O281O180O-18-1O-28-2O-m8-mnm=Oi8i-1Oj8-ji=1j=1其中：Oi和Oj为07中的一个数；n为整数部分位数；m为小数部分位数；8i-1和8-j分别为整数部分和小数部分位权。退出下一页上一页章目录节目录本讲稿第四十二页，共七十七页中央财经大学信息学院十六进制（Hexadecimal）特点：n有09、A、B、C、D、E、F十六个数码n逢十六进一，进位基数为16十六进制数4E.24F可表示为：(4E.2F)H=416114160216-11516-2任意十六进制数可表示为：(H)16=Hn16n-1Hn-116n-2H2161H1160H-116-1H-216-2H-m16-mnm=Hi16i-1Hj16-ji=1j=1其中：Hi和16j为0F中的一个数；n为整数部分位数；m为小数部分位数；16i-1和16-j分别为整数部分和小数部分位权。退出下一页上一页章目录节目录本讲稿第四十三页，共七十七页中央财经大学信息学院常用数制之间的相互转换二进制数转换成十进制数(1001)2=123+022+021+120=(9)10(11.101)2=121+120+12-1+02-2+12-3=(3.625)10八进制数转换成十进制数(35)8=381+580=24+5=(29)10(1276)8=183+282+781+680=512+128+56+6=(702)10退出下一页上一页章目录节目录本讲稿第四十四页，共七十七页中央财经大学信息学院常用数制之间的相互转换十六进制数转换成十进制(32CF)16=3163+2162+12161+15160=12288+512+192+15=(13007)10(2B4E)16=2163+11162+4161+14160=8192+2816+64+14=(11086)10退出下一页上一页章目录节目录本讲稿第四十五页，共七十七页中央财经大学信息学院十进制数转换成其他进制数如果将十进制数转换为R进制的数，可将十进制的整数部分和小数部分分离开来，然后按下列规则转换n十进制整数化为R进制数:除R取余法，得R进制整数n十进制纯小数化为R进制数:乘R取整法，得R进制纯小数退出下一页上一页章目录节目录本讲稿第四十六页，共七十七页中央财经大学信息学院十进制数转换为二进制数整数部分除2取余数到排方法将十进制数237.25转换为二进制数2237余数为1，即b0=1，注意：此为最低位2118余数为0，即b1=0259余数为1，即b2=1229余数为1，即b3=1214余数为0，即b4=027余数为1，即b5=123余数为1，即b6=11余数为1，即b7=1，注意：此为最高位退出下一页上一页章目录节目录本讲稿第四十七页，共七十七页中央财经大学信息学院十进制数转换为二进制数小数部分转换如下：0.2520.50整数部分为0，即b-1=0。此为最高位21.00整数部分为1，即b-2=1。此为最低位0.00余下的纯小数为零，结束最后结果为：(237.25)10=(11101101.01)2。退出下一页上一页章目录节目录本讲稿第四十八页，共七十七页中央财经大学信息学院问题十进制数如何转换成八进制数和十六进制数？n提示：与十进制数转换为二进制数相似返回本讲稿第四十九页，共七十七页中央财经大学信息学院二进制数转换为十六进制数将给定的二进制数以小数点为界，分别向左、向右每4位分成一组，若不足4位，要分别前补0（整数部分）或后补0（小数部分）。然后将每4位一组的数分别用对应的十六进制数来书写。将二进制数101101011.01101转换成十六进制数二进制数：000101101011.01101000十六进制数：16B.68退出下一页上一页章目录节目录本讲稿第五十页，共七十七页中央财经大学信息学院十六进制转换为二进制将每一位十六进制数用对应的4位二进制数来表示，其最左侧和最右侧的0可以省去。将十六进制数2AF.C5转换成二进制数十六进制数：2AF.C5二进制数：001010101111.11000101最后结果：(2AF.C5)16=(1010101111.11000101)2退出下一页上一页章目录节目录本讲稿第五十一页，共七十七页中央财经大学信息学院问题八进制与二进制之间如何进行转换？n提示：八进制数对应的是3位二进制数，从小数点位置开始向左、右每3位分成一组，不足3位，整数在前补0，小数在后补0十六进制与八进制之间如何转换？n提示：可通过二进制进行转换返回本讲稿第五十二页，共七十七页中央财经大学信息学院数据单位【位】bit:二进制位，是计算机中数据最小的单位。【字节】Byte:8位二进制数组成1个字节，是衡量信息数量或存储设备容量的基本单位。1Byte=8bit【字】Word:一个存储单元所存放的内容称为一个字。常用来表示数据或信息的长度。【字长】：一个存储单元（或一个字）所包含的二进制位数称为字长，它是衡量计算机精度和运算速度的主要技术指标。同常说计算机是8位机、16位机或32位机，就是指计算机的字长是8位的、16位的或32位的。退出下一页上一页章目录节目录本讲稿第五十三页，共七十七页中央财经大学信息学院数据的存储方式一个字=1个字节=8位二进制MSBLSB1个字=2个字节=16位二进制MSBLSB一个字长最右边的一位称最低有效位，最左边的一位称最高有效位。在8位字长中，自右而左，依次为b0b7，为一个字节。在16位字长中，自右而左，依次为b0b15，为两个字节，左边8位为高位字节，右边8位为低位字节。b7b6b5b4b3b2b1b0b15b14b13b2b1b0退出下一页上一页章目录节目录本讲稿第五十四页，共七十七页中央财经大学信息学院字符编码字符编码（CharacterCode）就是规定用怎样的二进制码来表示字母、数字以及一些专用符号。在计算机系统中，有两种重要的字符编码方式，一种是美国国际商业机器公司（IBM）的扩充二进制码EBCDIC，主要用于IBM的大型主机，还有一种就是微型计算机系统中用得最多最普遍的美国标准信息交换码ASCII码（AmericanStandardCodeforInformationInterchange）。ASCII码有7位ASCII码和8位ASCII码两种。7位ASCII码称为基本ASCII码，是国际通用的。它包含10个阿拉伯数字、52个英文大小写字母、32个字符和运算符以及34个控制码，一共128个字符。退出下一页上一页章目录节目录本讲稿第五十五页，共七十七页中央财经大学信息学院7位ASCII码表b6b5b4b3b2b1b0000001010011 1001011101110000NULDLESP0PP0001SOHDC1!1AQaq0010TX2DCS2BRbr0011ETXDC3#3CScs0100EOTDC4$4DTdt0101ENQNAK%5EUeu0110ACKSYN&6FVfv0111BELETB7GWgw退出下一页上一页章目录节目录本讲稿第五十六页，共七十七页中央财经大学信息学院7位ASCII码表（续前表）b6b5b4b3b2b1b00000010100111001011101111000BSCAN(8HXhx1001HTEM)9IYiy1010LFSUB*:JZjz1011VTESC+;Kk1100FFFS,Nn1111SIUS/?OoDEL退出下一页上一页章目录节目录本讲稿第五十七页，共七十七页中央财经大学信息学院1.3 计算机的工作原理指令系统和程序的概念指令和程序在计算机中的执行过程退出下一页上一页章目录本讲稿第五十八页，共七十七页中央财经大学信息学院指令系统和程序的概念指令：指令是计算机硬件可执行的、完成一个基本操作所发出的命令。指令系统：全部指令的集合就称为该计算机的指令系统。计算机指令由操作码和操作数组成。程序：计算机为完成一个完整的任务必须执行的一系列指令的集合，称为程序。n用高级程序语言编写的程序称为源程序。n能被计算机识别并执行的程序称为目标程序。退出下一页上一页章目录节目录本讲稿第五十九页，共七十七页中央财经大学信息学院指令的执行过程计算机一条指令的执行过程一般分为三个步骤：n取指令n分析指令 n执行指令 取指令分析指令执行指令取下一条指令，周而复始地执行指令序列的过程就是进行程序控制的过程。程序的执行就是程序中所有指令执行的全过程。退出下一页上一页章目录节目录本讲稿第六十页，共七十七页中央财经大学信息学院1.4 微型计算机系统构成计算机系统只读存储器随机存储器中央处理器控制器运算器硬件主机内存储器外部设备输出设备其它输入设备鼠标键盘其它显示器打印机其它辅助存储器磁盘存储器光盘磁带系统软件操作系统语言处理程序其它应用软件应用程序函数库其它软件高速缓冲存储器软盘硬盘退出下一页上一页章目录本讲稿第六十一页，共七十七页中央财经大学信息学院1.5 微型计算机硬件系统微型计算机硬件构成中央处理器存储器总线与接口输入设备输出设备其他设备微型计算机的主要性能指标退出下一页上一页章目录本讲稿第六十二页，共七十七页中央财经大学信息学院计算机硬件组成运算器控制器存储器输入设备输出设备输出信息程序+数据表示数据信息流向表示控制信息流向退出下一页上一页章目录节目录本讲稿第六十三页，共七十七页中央财经大学信息学院计算机硬件组成输入设备（InputUnit）n输入设备的主要作用是把准备好的数据、程序等信息转变为计算机能接受的电信号送入计算机。例如，用键盘输入信息时，敲击它的每个键位都能产生相应的电信号并送入计算机；又如模数转换装置，把控制现场采集到的温度、压力、流量、电压、电流等模拟量转换成计算机能接受的数字信号，然后再传入计算机。目前常用的输入设备有键盘、鼠标、扫描仪等。退出下一页上一页章目录节目录本讲稿第六十四页，共七十七页中央财经大学信息学院计算机硬件组成输出设备（OutputUnit）n输出设备的主要功能是把计算机处理后的数据、计算结果或工作过程等内部信息转换成人们习惯接受的信息形式（如字符、曲线、图像、表格、声音等）或能为其他机器所接受的形式输出。例如，在纸上打印出印刷符号或在屏幕上显示字符、图形等。常见的输出设备有显示器、打印机、绘图仪等，它们分别能把信息直观地显示在屏幕上或打印出来。退出下一页上一页章目录节目录本讲稿第六十五页，共七十七页中央财经大学信息学院计算机硬件组成存储器（MemoryUnit）n存储器是计算机的记忆装置，其基本功能就是存储二进制形式的数据和程序，所以存储器应该具备存数和取数功能。存数是指往存储器里“写入”数据；取数是指从存储器里“读取”数据。读写操作统称为对存储器的访问。存储器分为内存储器和外存储器两类。n中央处理器（CPU）只能直接访问存储在内存中的数据，而外存中的数据只有先调入内存后才能被中央处理器访问、处理。退出下一页上一页章目录节目录本讲稿第六十六页，共七十七页中央财经大学信息学院计算机硬件组成运算器（ArithmeticUnit）n运算器是计算机的核心部件，是对信息进行加工和处理的部件，其速度几乎决定了计算机的计算速度。n运算器主要由一个加法器、若干个寄存器和一些控制线路组成。退出下一页上一页章目录节目录本讲稿第六十七页，共七十七页中央财经大学信息学院计算机硬件组成控制器（ControlUnit）n控制器是指挥和协调计算机各部件有条不紊工作的核心部件，它控制计算机的全部动作。控制器主要由指令寄存器、译码器、时序节拍发生器、程序计数器和操作控制部件等组成。它的基本功能就是从存储器中取出指令、分析指令、确定指令类型并对指令进行译码，产生控制信号去控制各个部件完成各种操作。退出下一页上一页章目录节目录本讲稿第六十八页，共七十七页中央财经大学信息学院计算机硬件组成控制器的功能:n指令寄存器：存放由存储器取得的指令。n译码器：将指令中的操作码翻译成相应的控制信号。n时序节拍发生器：产生一定的时序脉冲和节拍电位，使得计算机有节奏、有次序地工作。n操作控制部件：将脉冲、电位和译码器的控制信号组合起来，有时间性地、有顺序地去控制各个部件完成相应的操作。n指令计数器：指出下一条指令的地址。当顺序执行程序中的指令时，每取出一条指令，指令计数器就自动加“1”得到下一条指令的地址退出下一页上一页章目录节目录本讲稿第六十九页，共七十七页中央财经大学信息学院微型计算机的硬件构成常用台式PC硬件系统的基本配置有14大配件：CPU、主板、内存、硬盘、光驱、显示器、显卡、声卡、音箱、键盘、鼠标、机箱、电源和打印机，还有扫描仪、绘图仪等。主机箱是微机的主要设备的封装设备，有卧式和立式两种。退出下一页上一页章目录节目录本讲稿第七十页，共七十七页中央财经大学信息学院微型计算机的机箱在主机箱内安装有CPU、内存储器、主板、硬盘及硬盘驱动器、光盘驱动器、软盘驱动器、机箱电源和各种接口卡等部件退出下一页上一页章目录节目录本讲稿第七十一页，共七十七页中央财经大学信息学院微型计算机的主板主板也称系统板，是一块多层印刷信号电路，外表两层印刷信号电路，内层印刷电源和地线。主板上插有中央处理器（CPU），它是微机的核心部分，还有用于插内存条的插槽等。另外还有68个长条形插槽，它们是扩展槽，是主机通过系统总线与外围设备联系的通道，用来扩展系统功能的各种接口卡都插在扩展槽上，如显示卡、声卡、网卡、防病毒卡等等退出下一页上一页章目录节目录本讲稿第七十二页，共七十七页中央财经大学信息学院微机主板退出下一页上一页章目录节目录本讲稿第七十三页，共七十七页中央财经大学信息学院微型计算机的硬件结构微机目前多采用总线结构微机硬件系统由中央处理器、内存、外存、输入输出设备组成。其中核心部件CPU通过总线连接內存构成微型计算机的主机。主机通过接口电路配上输入/输出设备就构成了微机系统的基本硬件结构。退出下一页上一页章目录节目录本讲稿第七十四页，共七十七页中央财经大学信息学院微型计算机系统结构主机外设AB地址总线DB数据总线CB控制总线内存储器ROMI/O 接口I/O设备外存储器中央处理器RAM退出下一页上一页章目录节目录本讲稿第七十五页，共七十七页中央财经大学信息学院中央处理器（CPU）中央处理器简称CPU（CentralProcessingUnit），它是计算机系统的核心，在微机中也称微处理器，主要由运算器、控制器组成。运算器：主要功能是对数据进行算术和逻辑加工。控制器：是计算机的神经中枢和指挥中心。它从存储器取指令，进行译码，分析指令，再根据指令功能发出控制命令，控制各部件去执行指令中规定的任务。它由指令寄存器、译码器、程序计数器、操作控制器等组成。退出下一页上一页章目录节目录本讲稿第七十六页，共七十七页中央财经大学信息学院CPU赛扬-CPUK6III-CPUPIII-CPUP4-CPUPentium-CPU退出下一页上一页章目录节目录本讲稿第七十七页，共七十七页