大学计算机基础电子教案.ppt

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1、湛湛江江舰舰船船器器材材仓仓库库业业务务处处电电 子子 教教 案案大学计算机基础大学计算机基础计算机与信息科学学院计算机与信息科学学院计算机基础系计算机基础系湛湛江江舰舰船船器器材材仓仓库库业业务务处处课课 程程 说说 明明教学安排：教学安排：上课上课2+2+上机上机2/2/周周上课：上课：618618周周 上机：上机：718718周周教学大纲：教学大纲：全国高等学校（重庆考区）非计算机全国高等学校（重庆考区）非计算机 专业计算机等级考试一级考试大纲专业计算机等级考试一级考试大纲考试要求：考试要求：1 1非音、体、美及艺术专业学生期末全校统一非音、体、美及艺术专业学生期末全校统一考试；考试；2

2、 2音、体、美及艺术专业学生要求参加全国高音、体、美及艺术专业学生要求参加全国高等学校（重庆考区）非计算机专业学生计算机等等学校（重庆考区）非计算机专业学生计算机等级考试一级考试级考试一级考试教学网站：教学网站：计算机基础教学网计算机基础教学网 JSJJC.CQNU.EDU.CNJSJJC.CQNU.EDU.CN2湛湛江江舰舰船船器器材材仓仓库库业业务务处处目目 录录第第1 1章章 计算机基础知识计算机基础知识第第2 2章章 操作系统平台操作系统平台第第3 3章章 办公软件办公软件第第4 4章章 多媒体技术基础多媒体技术基础第第5 5章章 计算机网络技术计算机网络技术第第6 6章章 数据库与软

3、件工程简介数据库与软件工程简介第第7 7章章 计算机信息技术计算机信息技术3湛湛江江舰舰船船器器材材仓仓库库业业务务处处第第1 1章章 计算机基础知识计算机基础知识返回 结束 计算机技术计算机技术 计算机系统组成计算机系统组成 计算机信息处理计算机信息处理4湛湛江江舰舰船船器器材材仓仓库库业业务务处处1.1 1.1 计算机技术计算机技术1.1.1 计算机的发展和展望计算机的发展和展望 1计算工具的演变计算工具的演变算筹算筹算盘算盘计算尺计算尺加法器加法器计算器计算器 分析机分析机5湛湛江江舰舰船船器器材材仓仓库库业业务务处处 1834年，年，巴贝奇巴贝奇在研制差分机的工作中，看到了制在研制差分

4、机的工作中，看到了制造一种新的、在性能上大大超过差分机的计算机的可能造一种新的、在性能上大大超过差分机的计算机的可能性，他把这个未来的机器称为性，他把这个未来的机器称为分析机分析机。查尔斯查尔斯.巴贝奇巴贝奇 巴贝奇巴贝奇设计的设计的分析机分析机有有3个主要部分：个主要部分：第一部分是由许多轮子组成的保存数据第一部分是由许多轮子组成的保存数据的存储库；第二部分是对数据进行各种的存储库；第二部分是对数据进行各种运算的装置；第三部分是对操作顺序进运算的装置；第三部分是对操作顺序进行控制，并对所要处理的数据及输出结行控制，并对所要处理的数据及输出结果加以选择的装置，它相当于现代计算果加以选择的装置，

5、它相当于现代计算机的控制器。同时，在多年的研究制造机的控制器。同时，在多年的研究制造实践中，巴贝奇写出了世界上第一部关实践中，巴贝奇写出了世界上第一部关于计算机程序的专著。于计算机程序的专著。巴贝奇是国际计巴贝奇是国际计算机界公认的、当之无愧的计算机之父。算机界公认的、当之无愧的计算机之父。6湛湛江江舰舰船船器器材材仓仓库库业业务务处处 计算机科学的奠基人是英国科学家艾兰计算机科学的奠基人是英国科学家艾兰图灵（图灵（Alan Mathison Turing，19121954）。）。在二战期间，为了能在二战期间，为了能彻底破译德国的军事作密电，图灵设计并制成了真空管彻底破译德国的军事作密电，图灵

6、设计并制成了真空管机器机器Colossus，多次成功的破译了德军作战密码，为反法，多次成功的破译了德军作战密码，为反法西斯战争做出了卓越的贡献。他在计算机科学方面的主西斯战争做出了卓越的贡献。他在计算机科学方面的主要贡献有两个：一是建立了图灵机（要贡献有两个：一是建立了图灵机（Turing Machine，TM）模型，奠定了可计算理论的基础；二是提出图灵测）模型，奠定了可计算理论的基础；二是提出图灵测试，阐述了机器智能的概念。试，阐述了机器智能的概念。阿兰阿兰.图灵图灵 为纪念图灵对计算机科学做出的为纪念图灵对计算机科学做出的贡献，美国计算机学会（贡献，美国计算机学会（ACM）于）于1966年

7、创立了年创立了“图灵奖图灵奖”，每年颁发，每年颁发给在计算机科学领域中做出突出贡献给在计算机科学领域中做出突出贡献的研究人员，的研究人员，目前是计算机科学的最目前是计算机科学的最高奖，被称为高奖，被称为“计算机界的诺贝尔奖计算机界的诺贝尔奖”。7湛湛江江舰舰船船器器材材仓仓库库业业务务处处 另一个也被称为现代计算机之父的是美籍匈牙利数另一个也被称为现代计算机之父的是美籍匈牙利数学家冯学家冯诺依曼（诺依曼（Von Neumann，19031957）。）。他和他他和他的同事们研制出了人类第二台计算机的同事们研制出了人类第二台计算机EDVAC，对后来的，对后来的计算机在体系结构和工作原理方面都产生了

8、重大影响。计算机在体系结构和工作原理方面都产生了重大影响。在在EDVAC中采用了中采用了“存储程序存储程序”的概念，以此概念为基的概念，以此概念为基础的各类计算机统称为冯础的各类计算机统称为冯诺依曼机。诺依曼机。冯冯.诺依曼诺依曼 六十多年来，虽然计算机系统六十多年来，虽然计算机系统从性能指标、运算速度、工作方式、从性能指标、运算速度、工作方式、应有领域等各方面都与当时的计算应有领域等各方面都与当时的计算机产生了很大差别，但其基本结构机产生了很大差别，但其基本结构并没有变，都属于冯并没有变，都属于冯诺依曼机。诺依曼机。但是，冯但是，冯诺依曼自己也承认，他诺依曼自己也承认，他的关于计算机的关于计

9、算机“存储程序存储程序”的想法的想法都来自图灵。都来自图灵。8湛湛江江舰舰船船器器材材仓仓库库业业务务处处2计算机的发展史计算机的发展史 世界上公认的第一台电子计算机于世界上公认的第一台电子计算机于1946年年2月诞生于月诞生于美国宾夕法尼亚大学，取名为美国宾夕法尼亚大学，取名为ENIAC（Electronic Numeric Integrator and Calculator），即电子数字积分），即电子数字积分计算机计算机，两位主要研制人为，两位主要研制人为莫契利莫契利（J.Mauchiy）和）和埃克埃克特特（J.Eckert）。在）。在ENIAC的实际制造过程中，莫契利是的实际制造过程中，

10、莫契利是总设计师，埃克特则承担总工程师的角色。总设计师，埃克特则承担总工程师的角色。ENIAC大约大约由由18000个电子管、个电子管、1500个继电器组成，每小时耗电个继电器组成，每小时耗电100150KW，占地，占地170平方米，重平方米，重50吨，平均每秒运算吨，平均每秒运算5000次浮点加法。第一台计算机尽管体积庞大、耗电量次浮点加法。第一台计算机尽管体积庞大、耗电量高、运算速度慢，但是，它奠定了计算机发展的技术基高、运算速度慢，但是，它奠定了计算机发展的技术基础，在诞生之后的础，在诞生之后的50多年时间里，其飞速发展，很快成多年时间里，其飞速发展，很快成为一个产业，即计算机产业。为一

11、个产业，即计算机产业。9湛湛江江舰舰船船器器材材仓仓库库业业务务处处 ENIAC本身存在两大缺点：本身存在两大缺点：一是没有存储器；二是没有太明一是没有存储器；二是没有太明晰的晰的CPU概念。概念。ENIAC的发明仅的发明仅仅表明计算机的问世，对为现代仅表明计算机的问世，对为现代计算机在体系结构和工作原理上计算机在体系结构和工作原理上奠定了基础。奠定了基础。第一台计算机第一台计算机ENIAC 第一款商用计算机是第一款商用计算机是1951年开始生产的年开始生产的UNIVAC计算计算机。机。1948年年12月，月，ENIAC的两个发明人莫契利和埃克特的两个发明人莫契利和埃克特创立了自己的计算机公司

12、创立了自己的计算机公司“埃克特埃克特莫契利计算机公莫契利计算机公司司”（EMCC），生产），生产UNIVAC计算机，于计算机，于1951年年6月月14日日正式移交给了美国人口普查局，用于公众领域的数据处正式移交给了美国人口普查局，用于公众领域的数据处理。莫契利和埃克以及他们的理。莫契利和埃克以及他们的UNIVAC奠定了计算机工业奠定了计算机工业的基础。的基础。10湛湛江江舰舰船船器器材材仓仓库库业业务务处处 从从1946年第一台计算机诞生以来，计算机的体积不年第一台计算机诞生以来，计算机的体积不断变小，但性能、速度却在不断提高。断变小，但性能、速度却在不断提高。按其采用的物理按其采用的物理元件

13、，一般将现代计算机的发展分成以下几个阶段。元件，一般将现代计算机的发展分成以下几个阶段。第一代计算机（第一代计算机（19461957年）年）电子管时代电子管时代第二代计算机（第二代计算机（19581964年）年）晶体管时代晶体管时代第三代计算机（第三代计算机（19651970年）年）中小规模集成电路时代中小规模集成电路时代 第四代计算机（第四代计算机（1971年至今）年至今）大规模集成电路时代大规模集成电路时代第五代计算机第五代计算机 智能型时代智能型时代 一般认为，第五代计算机（即智能型计算机）应具一般认为，第五代计算机（即智能型计算机）应具有以下几方面功能：有以下几方面功能：具有处理各种信

14、息的能力。能对声音、文字、图象等具有处理各种信息的能力。能对声音、文字、图象等形式表达的信息进行识别处理。形式表达的信息进行识别处理。具有一定的学习、联想、推理和解释问题的能力。具有一定的学习、联想、推理和解释问题的能力。具有对人类自然语言的基本理解能力和对自然语言编具有对人类自然语言的基本理解能力和对自然语言编写的程序的处理能力。写的程序的处理能力。11湛湛江江舰舰船船器器材材仓仓库库业业务务处处3微型计算机的发展微型计算机的发展 微型计算机诞生于微型计算机诞生于20世纪世纪70年代，是发展最为迅猛、年代，是发展最为迅猛、变化最为迅速的高新科技之一。微型计算机与大、中、变化最为迅速的高新科技

15、之一。微型计算机与大、中、小型计算机的区别在于体积大小、结构复杂程度、功率小型计算机的区别在于体积大小、结构复杂程度、功率消耗、性能指标、数据储存容量、指令系统和软件配置消耗、性能指标、数据储存容量、指令系统和软件配置等方面的不同。微型计算机具有体积小、价格低、可靠等方面的不同。微型计算机具有体积小、价格低、可靠性强、操作简单等特点。通常，将微型计算机的性强、操作简单等特点。通常，将微型计算机的CPU芯芯片称做微处理器。微型计算机的发展是与微处理器的发片称做微处理器。微型计算机的发展是与微处理器的发展是同步的。展是同步的。1965年年4月月9日，时任仙童半导体公司研究日，时任仙童半导体公司研究

16、开发实验室主任的戈登开发实验室主任的戈登摩尔（摩尔（Gordon Moore，Intel公司公司的创始人之一）提出了著名的摩尔定律：的创始人之一）提出了著名的摩尔定律：计算机的计算机的CPU性能性能“每隔每隔18个月，集成度将翻一番，速度将提高一个月，集成度将翻一番，速度将提高一倍，而其价格将降低一半倍，而其价格将降低一半”。这一定律量化和揭示了这一定律量化和揭示了微型计算机的这一独特的发展速度，而如今这一翻番的微型计算机的这一独特的发展速度，而如今这一翻番的周期以缩短为周期以缩短为12个月甚至更短。个月甚至更短。12湛湛江江舰舰船船器器材材仓仓库库业业务务处处 高速化高速化 Intel公司最

17、新推出的公司最新推出的64位位Pentium 4 531处理器处理器主频达到主频达到3.0 GHz。超小型化超小型化 小巧、方便和易于携带一直是微型计算机的小巧、方便和易于携带一直是微型计算机的发展方向，最典型的标志是笔记本式计算机和发展方向，最典型的标志是笔记本式计算机和PDA的流的流行。行。多媒体化多媒体化 体现在全新的多媒体处理芯片的设计、多媒体现在全新的多媒体处理芯片的设计、多媒体和超媒体系统的开发和标准化、虚拟现实技术和发展体和超媒体系统的开发和标准化、虚拟现实技术和发展多媒体通信等。多媒体通信等。网络化网络化 网络计算机、具有连网功能的网络计算机、具有连网功能的PDA以及各种类以及

18、各种类型的个人计算机等正在飞速发展。型的个人计算机等正在飞速发展。人机界面更友好，诸如手写输入、自然语音输入等技人机界面更友好，诸如手写输入、自然语音输入等技术将进一步完善，计算机将成为人类最友好的朋友和最术将进一步完善，计算机将成为人类最友好的朋友和最容易使用的现代工具。容易使用的现代工具。今后，微型计算机的今后，微型计算机的发展方向发展方向是：是：13湛湛江江舰舰船船器器材材仓仓库库业业务务处处4计算机的新技术计算机的新技术 计算机新技术的发展日新月异。从现今的技术角度来计算机新技术的发展日新月异。从现今的技术角度来说，在说，在21世纪初将得到快速发展并具有重要影响的新技术世纪初将得到快速

19、发展并具有重要影响的新技术有有嵌入式计算机嵌入式计算机、云计算云计算和和中间件技术中间件技术等。等。1）嵌入式计算机）嵌入式计算机 2）云计算）云计算 云计算是网格计算、云计算是网格计算、分布式计算、并行计算、分布式计算、并行计算、效用计算、网络存储、效用计算、网络存储、虚拟化、负载均衡等计虚拟化、负载均衡等计算机技术和网络技术发算机技术和网络技术发展融合的产物。展融合的产物。3）中间件技术）中间件技术 14湛湛江江舰舰船船器器材材仓仓库库业业务务处处5计算机的发展趋势计算机的发展趋势 光计算机光计算机 是利用光作为信息传输介质的计算机，具是利用光作为信息传输介质的计算机，具有超强的并行处理能

20、力和超高速的运算速度，这是现代计有超强的并行处理能力和超高速的运算速度，这是现代计算机望尘莫及的。目前，光计算机的许多关键技术，如光算机望尘莫及的。目前，光计算机的许多关键技术，如光存储技术、光存储器、光电子集成电路等都已取得重大突存储技术、光存储器、光电子集成电路等都已取得重大突破。破。生物计算机（分子计算机）生物计算机（分子计算机）采用由生物工程技术产采用由生物工程技术产生的蛋白质分子构成的生物芯片。在这种芯片中，信息以生的蛋白质分子构成的生物芯片。在这种芯片中，信息以波的形式传播，运算速度比当今最新一代计算机快波的形式传播，运算速度比当今最新一代计算机快10万倍，万倍，能量消耗仅相当于普

21、通计算机的十分之一，并且拥有巨大能量消耗仅相当于普通计算机的十分之一，并且拥有巨大的存储能力。的存储能力。量子计算机量子计算机 是利用处于多现实态下的原子进行运算是利用处于多现实态下的原子进行运算的计算机。刚进入的计算机。刚进入21世纪之际，人类在研制量子计算机的世纪之际，人类在研制量子计算机的道路上取得了新的突破。美国研究人员已成功地实现了道路上取得了新的突破。美国研究人员已成功地实现了4量子位逻辑门量子位逻辑门,取得了取得了4个锂离子的量子缠结状态。个锂离子的量子缠结状态。15湛湛江江舰舰船船器器材材仓仓库库业业务务处处1.1.2 计算机的特点、分类及应用计算机的特点、分类及应用1计算机的

22、特点计算机的特点 第一台计算机诞生至今仅有六十多年时间，其发展之第一台计算机诞生至今仅有六十多年时间，其发展之迅速、应用之广泛，是与计算机本身所具有的特点密不可迅速、应用之广泛，是与计算机本身所具有的特点密不可分的。其特点主要表现在：分的。其特点主要表现在：运算速度快运算速度快存储能力强存储能力强计算精度高、可靠性强计算精度高、可靠性强具有逻辑判断能力具有逻辑判断能力运行自动化运行自动化通用性强通用性强信息处理的有力工具信息处理的有力工具16湛湛江江舰舰船船器器材材仓仓库库业业务务处处2计算机的分类计算机的分类 计算机按其规模可分为计算机按其规模可分为巨型机、大中型机、小型机、巨型机、大中型机

23、、小型机、微型机、服务器微型机、服务器等。这里的规模并不是单纯的体积，而是等。这里的规模并不是单纯的体积，而是计算机的运算速度、字长、存储容量、指令系统类型、输计算机的运算速度、字长、存储容量、指令系统类型、输入输出能力、软件配置等各方面性能指标的综合。入输出能力、软件配置等各方面性能指标的综合。3计算机的应用计算机的应用 随着计算机的迅猛发展，其应用领域已渗透到国民随着计算机的迅猛发展，其应用领域已渗透到国民经济各个部门及社会生活的各个方面。其应用主要体现经济各个部门及社会生活的各个方面。其应用主要体现在以下几个方面：在以下几个方面：科学计算科学计算信息处理信息处理过程控制过程控制多媒体应用

24、多媒体应用电子商务电子商务计算机辅助工程计算机辅助工程 CAD、CAI、CIMS网络应用网络应用智能模拟智能模拟 人工智能（人工智能（AI）和虚拟现实）和虚拟现实17湛湛江江舰舰船船器器材材仓仓库库业业务务处处1.2 1.2 计算机系统组成计算机系统组成 随着计算机技术的飞速发展，计算机应用已渗透到随着计算机技术的飞速发展，计算机应用已渗透到社会的各个领域。为了更好地使用计算机，必须了解计社会的各个领域。为了更好地使用计算机，必须了解计算机系统的硬件、软件、工作原理等相关基本知识。算机系统的硬件、软件、工作原理等相关基本知识。1.2.1 计算机系统的组成计算机系统的组成 一个完整的计算机系统是

25、由一个完整的计算机系统是由硬件系统（简称硬件）硬件系统（简称硬件）和和软件系统（简称软件）软件系统（简称软件）两大部分组成的，如下图所两大部分组成的，如下图所示。示。18湛湛江江舰舰船船器器材材仓仓库库业业务务处处19湛湛江江舰舰船船器器材材仓仓库库业业务务处处 硬件是指构成计算机中的物理设备实体硬件是指构成计算机中的物理设备实体，如计算机，如计算机的中央处理器（又称的中央处理器（又称CPU，由运算器与控制器组成）、，由运算器与控制器组成）、内外存储器、输入设备和输出设备等。内外存储器、输入设备和输出设备等。软件是指计算机软件是指计算机所使用的各种程序的集合及有关的文档资料所使用的各种程序的集

26、合及有关的文档资料，这些程序，这些程序是用计算机语言编制的，它包括计算机本身运行所需的是用计算机语言编制的，它包括计算机本身运行所需的系统软件和用户为解决某应用领域的实际问题所需的应系统软件和用户为解决某应用领域的实际问题所需的应用软件。用软件。在计算机系统中，对于软件和硬件的功能没有一个明在计算机系统中，对于软件和硬件的功能没有一个明确的分界线。确的分界线。计算机系统的硬件和软件是相辅相成，缺一不可的。计算机系统的硬件和软件是相辅相成，缺一不可的。硬件是基础，硬件是基础，硬件本身只是一台硬件本身只是一台“裸机裸机”，无法工作，无法工作；软件是灵魂，只有硬件本身，而没有相应软件的机器就软件是灵

27、魂，只有硬件本身，而没有相应软件的机器就无法工作。只有当硬件和软件很好地协调配合，才能有无法工作。只有当硬件和软件很好地协调配合，才能有效地发挥计算机所具有的功能，来解决用户需要解决的效地发挥计算机所具有的功能，来解决用户需要解决的实际问题，达到为用户服务的目的。实际问题，达到为用户服务的目的。20湛湛江江舰舰船船器器材材仓仓库库业业务务处处1.2.2 硬件系统硬件系统 1946年，美籍匈牙利数学家冯年，美籍匈牙利数学家冯诺依曼在一篇题为诺依曼在一篇题为关于电子计算机逻辑设计的初步讨论关于电子计算机逻辑设计的初步讨论的学术报告中，的学术报告中，提出了提出了“存储程序存储程序”的概念，并且进行了

28、论证。其主要的概念，并且进行了论证。其主要观点可归结为：观点可归结为：计算机硬件应由运算器、控制器、存储器、输入设计算机硬件应由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备等五大部分组成的体系结构；备和输出设备等五大部分组成的体系结构；计算机中处理的数据模型是由二进制数所表示的指计算机中处理的数据模型是由二进制数所表示的指令和数据；令和数据；将事先编制好的程序和原始数据一并存入计算机的将事先编制好的程序和原始数据一并存入计算机的存储器中，启动计算机，在不受人工干预的情况下，计存储器中，启动计算机，在不受人工干预的情况下，计算机自动地、高速地从存储器中取出指令并且执行（被算机自动地、高速地从存储器

29、中取出指令并且执行（被归纳为：归纳为：二进制、存储程序、程序控制二进制、存储程序、程序控制）的思想。）的思想。21湛湛江江舰舰船船器器材材仓仓库库业业务务处处 冯冯诺依曼的上述思想奠定了现代计算机体系结构诺依曼的上述思想奠定了现代计算机体系结构的基础。六十多年来，虽然计算机系统从性能指标、运的基础。六十多年来，虽然计算机系统从性能指标、运算速度、工作方式、应有领域等各方面都与当时的计算算速度、工作方式、应有领域等各方面都与当时的计算机产生了很大差别，但其基本结构并没有变，所以，机产生了很大差别，但其基本结构并没有变，所以，现现代计算机又统称为冯代计算机又统称为冯诺依曼计算机诺依曼计算机。22湛

30、湛江江舰舰船船器器材材仓仓库库业业务务处处1运算器运算器 运算器由数据寄存器、累加器、算术逻辑部件、辅运算器由数据寄存器、累加器、算术逻辑部件、辅助电路等组成，主要功能是算术运算和逻辑运算。计算助电路等组成，主要功能是算术运算和逻辑运算。计算机中最主要的工作是运算，大量的数据运算任务是在运机中最主要的工作是运算，大量的数据运算任务是在运算器中进行的。算器中进行的。运算器又称算术逻辑单元运算器又称算术逻辑单元（ALU）。）。2控制器控制器 控制器由程序计数器、指令寄存器、指令译码器、控制器由程序计数器、指令寄存器、指令译码器、时序部件和微操作控制部件等组成，是计算机的时序部件和微操作控制部件等组

31、成，是计算机的“神经神经中枢中枢”和和“指挥中心指挥中心”，它从内存依次取出指令，对其，它从内存依次取出指令，对其译码，并按每条指令所规定的功能，向整个系统发出相译码，并按每条指令所规定的功能，向整个系统发出相应的控制信号，实施对其他部件的控制，使计算机各部应的控制信号，实施对其他部件的控制，使计算机各部件统一协调地动作。件统一协调地动作。23湛湛江江舰舰船船器器材材仓仓库库业业务务处处3存储器存储器 存储器的功能是用来存放程序和数据，是计算机中存储器的功能是用来存放程序和数据，是计算机中各种信息存储和交流的中心。可根据需要随时向存储器各种信息存储和交流的中心。可根据需要随时向存储器存取数据，

32、其中，将信息存入存储器中称为存取数据，其中，将信息存入存储器中称为“写写”存储存储器；从存储器中取出信息称为器；从存储器中取出信息称为“读读”存储器。存储器。存储器是由许多存储单元组成的，为使计算机能识存储器是由许多存储单元组成的，为使计算机能识别这些单元，给每个单元一个编号，称为别这些单元，给每个单元一个编号，称为“地址地址”，计计算机就是根据地址来访问存储器的算机就是根据地址来访问存储器的。就如同在旅馆中要。就如同在旅馆中要知道某人所住的唯一房间号，才能找到该人一样。知道某人所住的唯一房间号，才能找到该人一样。存储器分为存储器分为内存储器内存储器和和外存储器外存储器两种。两种。24湛湛江江

33、舰舰船船器器材材仓仓库库业业务务处处 1）内存储器）内存储器 内存储器简称内存储器简称内存，又称主存储器内存，又称主存储器，通常由半导体，通常由半导体材料制成。用户通过输入设备输入的程序和数据送入内材料制成。用户通过输入设备输入的程序和数据送入内存；控制器执行的指令和运算器处理的数据取自内存，存；控制器执行的指令和运算器处理的数据取自内存，运算的中间结果和最终结果保存于内存；输出设备输出运算的中间结果和最终结果保存于内存；输出设备输出的信息来源于内存；内存中的信息如要长久保存应送到的信息来源于内存；内存中的信息如要长久保存应送到外存储器中。总之，内存要与计算机的各个部件打交道，外存储器中。总之

34、，内存要与计算机的各个部件打交道，进行数据传送。因此，内存的存储速度直接影响着计算进行数据传送。因此，内存的存储速度直接影响着计算机的运算速度。机的运算速度。内存储器分为内存储器分为只读存储器（只读存储器（ROM）、随机存储器、随机存储器（RAM）、高速缓冲存储器（）、高速缓冲存储器（Cache）。）。25湛湛江江舰舰船船器器材材仓仓库库业业务务处处 只读存储器（只读存储器（Read only Memory，ROM）容量较小，容量较小，通常用来存放一些不能改写而用于管理机器本身的监控通常用来存放一些不能改写而用于管理机器本身的监控程序和其它基本的服务程序。它存储的信息一般是厂商程序和其它基本的

35、服务程序。它存储的信息一般是厂商在制造时写入的。如主板上的基本输入输出系统在制造时写入的。如主板上的基本输入输出系统BIOS（Basic Input/Output System）。）。BIOS是一个小型是一个小型指令集合，在开机时，指令集合，在开机时，CPU首先执行首先执行BIOS中的指令来搜中的指令来搜索磁盘上的操作系统文件。早期索磁盘上的操作系统文件。早期ROM不能修改或更新数不能修改或更新数据，而今天随技术的发展，据，而今天随技术的发展，ROM中数据已经可以更新。中数据已经可以更新。随机存储器（随机存储器（Random Access Memory，RAM）是一是一种既可种既可“读读”又可

36、又可“写写”，断电后数据会丢失的存储器。，断电后数据会丢失的存储器。相对于相对于ROM来说，来说，RAM容量较大，是通常所说的主存储容量较大，是通常所说的主存储器。器。高速缓冲存储器（高速缓冲存储器（Cache）是介于是介于CPU和内存之间的和内存之间的一种可高速存取信息的芯片，是一种可高速存取信息的芯片，是CPU和和RAM之间的桥梁，之间的桥梁，用于解决它们之间的速度冲突问题。用于解决它们之间的速度冲突问题。26湛湛江江舰舰船船器器材材仓仓库库业业务务处处 2）外存储器）外存储器 外存储器简称外存储器简称外存，又称辅助存储器外存，又称辅助存储器，主要用来长，主要用来长期存放期存放“暂时不用暂

37、时不用”的程序和数据。通常外存不和计算的程序和数据。通常外存不和计算机的其他部件直接交换数据，只和内存机的其他部件直接交换数据，只和内存RAM交换数据。交换数据。常用的外存有硬盘、光盘、优盘等。常用的外存有硬盘、光盘、优盘等。存储器容量是指存储器中存储数据的最大容量，其存储器容量是指存储器中存储数据的最大容量，其基本单位是字节（基本单位是字节（Byte，B），每个字节由），每个字节由8个二进制位个二进制位（bit）组成，即）组成，即1 B=8 bit。为了方便描述，比字节大的。为了方便描述，比字节大的容量单位还有：容量单位还有：KB、MB、GB、TB。其换算关系为：。其换算关系为：1 KB=2

38、10 B=1024 B，1 MB=220 B=1024 KB，1GB=230 B=1024 MB，1 TB=240 B=1024 GB。外存储器与内存储器相比，具有存储容量大、性价外存储器与内存储器相比，具有存储容量大、性价比高、脱机情况下可永久保存信息等优点，但速度较内比高、脱机情况下可永久保存信息等优点，但速度较内存储器慢得多。存储器慢得多。27湛湛江江舰舰船船器器材材仓仓库库业业务务处处 输入设备用来向计算机内存输入数据和程序，能将输入设备用来向计算机内存输入数据和程序，能将输入的信息转换为计算机可以识别的形式（二进制）存输入的信息转换为计算机可以识别的形式（二进制）存放到内存中。常用的

39、输入设备有键盘、鼠标、扫描仪、放到内存中。常用的输入设备有键盘、鼠标、扫描仪、光笔等。光笔等。4输入设备输入设备5输出设备输出设备 输出设备用来将存放在内存中由计算机处理的结果转输出设备用来将存放在内存中由计算机处理的结果转变为人们所能接受的形式。常用的输出设备有显示器、变为人们所能接受的形式。常用的输出设备有显示器、打印机、绘图仪、音响等。打印机、绘图仪、音响等。输入设备和输出设备简称输入设备和输出设备简称I/O设备设备，又称为，又称为外部设备外部设备。28湛湛江江舰舰船船器器材材仓仓库库业业务务处处1.2.3 计算机的工作原理计算机的工作原理 根据冯根据冯诺依曼机诺依曼机“存储程序存储程序

40、”的概念，计算机的的概念，计算机的工作过程实际上就是执行指令和程序的过程。工作过程实际上就是执行指令和程序的过程。程序程序是指能完成特定功能的一组指令的有序集合。是指能完成特定功能的一组指令的有序集合。计算机按照程序设定的指令依次执行，并完成对应一系计算机按照程序设定的指令依次执行，并完成对应一系列操作，这就是程序执行的过程。列操作，这就是程序执行的过程。1指令和程序指令和程序 指令指令是能被计算机识别并执行的二进制代码，完成是能被计算机识别并执行的二进制代码，完成某一特定的操作。某一特定的操作。一条指令由一条指令由操作码和操作数操作码和操作数两个部分组成。两个部分组成。一台计算机的所有指令的

41、集合，称为该计算机的指一台计算机的所有指令的集合，称为该计算机的指令系统。不同的计算机类型，其指令系统的指令条数也令系统。不同的计算机类型，其指令系统的指令条数也不同。一般指令系统可分为不同。一般指令系统可分为五种类型：数据传送、数据五种类型：数据传送、数据处理、程序控制、输入输出、状态处理、程序控制、输入输出、状态29湛湛江江舰舰船船器器材材仓仓库库业业务务处处2计算机的工作原理计算机的工作原理 计算机工作过程的实质就是依次执行指令的过程，因计算机工作过程的实质就是依次执行指令的过程，因为控制器对各部件的控制都是通过指令实现的。一般地，为控制器对各部件的控制都是通过指令实现的。一般地，一条指

42、令的执行过程如下：一条指令的执行过程如下：取指令取指令 根据当前控制器中程序计数器的指令起始地址值根据当前控制器中程序计数器的指令起始地址值,从内存中取出指令送到控制器的指令寄存器存储起来。从内存中取出指令送到控制器的指令寄存器存储起来。分析指令分析指令 将指令寄存器中存放的指令送往指令译码器，对将指令寄存器中存放的指令送往指令译码器，对操作码进行译码，即将指令的操作码转换成相应的控制电操作码进行译码，即将指令的操作码转换成相应的控制电位信号，由地址码确定操作数地址。位信号，由地址码确定操作数地址。执行指令执行指令 由操作控制部件发出完成该操作所需要的一系列由操作控制部件发出完成该操作所需要的

43、一系列控制信息，驱动相应部件完成该指令所要求的操作。控制信息，驱动相应部件完成该指令所要求的操作。程序计数器自动加程序计数器自动加1 1 为执行下一条指令做好准备，即形成为执行下一条指令做好准备，即形成下一条指令地址。下一条指令地址。30湛湛江江舰舰船船器器材材仓仓库库业业务务处处1.2.4 软件系统软件系统 软件系统软件系统是指是指程序程序、程序运行所需要的、程序运行所需要的数据数据以及开以及开发、使用和我维护这些程序所需要的发、使用和我维护这些程序所需要的文档的集合文档的集合。通常将通常将软件软件分为分为系统软件系统软件和和应用软件应用软件两大类。两大类。1系统软件系统软件 系统软件是指管

44、理、控制、监视、维护计算机系统正系统软件是指管理、控制、监视、维护计算机系统正常运行的各类程序集合，是用户与计算机间联系的桥梁。常运行的各类程序集合，是用户与计算机间联系的桥梁。一般地，系统软件通常包括操作系统、程序设计语言、语一般地，系统软件通常包括操作系统、程序设计语言、语言处理程序、各种服务程序和数据库管理系统等。言处理程序、各种服务程序和数据库管理系统等。1）操作系统）操作系统 操作系统是指管理机器、管理用户、合理调度计算操作系统是指管理机器、管理用户、合理调度计算机全部软硬件资源的程序集合。机全部软硬件资源的程序集合。其主要的功能是进行其主要的功能是进行CPU管理、存储管理（内存管理

45、）、文件管理、设备管管理、存储管理（内存管理）、文件管理、设备管理和作业管理（即用户程序调度管理）等。理和作业管理（即用户程序调度管理）等。31湛湛江江舰舰船船器器材材仓仓库库业业务务处处2）程序设计语言）程序设计语言 机器语言机器语言 机器语言是指用计算机能识别的机器语言是指用计算机能识别的0、1指令代码表达指令代码表达的程序设计语言，即是由一系列机器指令所构成的。的程序设计语言，即是由一系列机器指令所构成的。机器语言是计算机唯一能直接识别和执行的计算机机器语言是计算机唯一能直接识别和执行的计算机语言。语言。汇编语言汇编语言 汇编语言是指用一些能反映指令功能的助记符来表达汇编语言是指用一些能

46、反映指令功能的助记符来表达机器指令的符号式语言。机器指令的符号式语言。高级语言高级语言 高级语言是用类似于人们熟悉的自然语言和数学语高级语言是用类似于人们熟悉的自然语言和数学语言形式来描述解决实际问题的计算机语言，是独立于机言形式来描述解决实际问题的计算机语言，是独立于机器的一种程序设计语言。器的一种程序设计语言。32湛湛江江舰舰船船器器材材仓仓库库业业务务处处 第四代程序设计语言第四代程序设计语言 第四代程序设计语言简称第四代程序设计语言简称4GL，是面向问题的、非，是面向问题的、非过程化的程序设计语言。使用这种语言设计程序时，用过程化的程序设计语言。使用这种语言设计程序时，用户不必给出解题

47、过程的描述，仅需要向计算机提出所要户不必给出解题过程的描述，仅需要向计算机提出所要解决的问题就可以了，至于如何完成、采用什么算法和解决的问题就可以了，至于如何完成、采用什么算法和代码等则是计算机软件的问题。代码等则是计算机软件的问题。为了更好地用计算机来描述、表达和处理现实世界为了更好地用计算机来描述、表达和处理现实世界的对象，提出了的对象，提出了面向对象（非过程化）面向对象（非过程化）的高级程序设计的高级程序设计语言，一般将其归为第四代程序设计语言。比较常见的语言，一般将其归为第四代程序设计语言。比较常见的有：有：C+、Visual BASIC、Visual C+、JAVA（一种新（一种新型

48、的跨平台的面向对象程序设计语言，适用于网络应用型的跨平台的面向对象程序设计语言，适用于网络应用开发）等。开发）等。目前，常见的高级语言有：目前，常见的高级语言有：BASIC、FORTRAN、PASCAL、C语言等，这些均是语言等，这些均是面向过程面向过程的高级程序设计的高级程序设计语言。语言。33湛湛江江舰舰船船器器材材仓仓库库业业务务处处3）语言处理程序）语言处理程序 源程序源程序 用汇编语言或高级语言编制的程序叫源程序。用汇编语言或高级语言编制的程序叫源程序。目标程序目标程序 目标程序是指源程序经过翻译加工后得到的机器语言目标程序是指源程序经过翻译加工后得到的机器语言程序，可由计算机直接执

49、行。目标程序也被称为目标代程序，可由计算机直接执行。目标程序也被称为目标代码、目的程序或结果程序。码、目的程序或结果程序。语言处理程序是指将源程序翻译成机器能识别的目语言处理程序是指将源程序翻译成机器能识别的目标程序的系统程序。标程序的系统程序。“翻译程序翻译程序”通常有汇编、编译和通常有汇编、编译和解释三种类型。一般的翻译过程如图所示。解释三种类型。一般的翻译过程如图所示。汇编语言汇编语言高级语言高级语言源程序源程序目标代码目标代码汇编汇编编译（解释）编译（解释）34湛湛江江舰舰船船器器材材仓仓库库业业务务处处 4）服务程序）服务程序 服务程序是专门为系统维护及使用进行服务的一些服务程序是专

50、门为系统维护及使用进行服务的一些专用程序。专用程序。常用的服务程序有：系统设置程序、诊断程序、纠常用的服务程序有：系统设置程序、诊断程序、纠错程序、编辑程序、文件压缩程序、防病毒程序等。错程序、编辑程序、文件压缩程序、防病毒程序等。5）数据库系统（）数据库系统（DBS）数据库系统由数据库（数据库系统由数据库（DB）、数据库管理系统）、数据库管理系统（DBMS）、数据库应用软件、数据库管理员和硬件等组）、数据库应用软件、数据库管理员和硬件等组成。成。目前，常用的数据库管理系统有目前，常用的数据库管理系统有Access、VFoxPro、SQL Server、Oracle、Sybase等。等。利用数