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大学计算机基础教程 - 第一章 计算机基础知识 公共卫生学院信息数据处理实验室 本章内容 1.1 计算机原理与组成 1.2 计算机硬件系统 1.3 计算机软件系统 1.4 计算机中信息表示 1.5 计算机的应用 本章教学大纲 学习目标：计算机的存储程序原理计算机的硬件组成及各个组成部件的功能计算机的软件组成计算机中信息的表示方法 难点各硬件组成部件的功能数值数据在计算机中的表示 1.1 计算机工作原理及组成 计算机的基本功能 存储程序原理 计算机的基本组成 指令系统 1.1.1 计算机的基本功能 计算机的定义：按人的要求接收和存储信息，自动进行数据处理和计算，并输出结果信息的机器系统。 计算机是20世纪人类最重大的科技发明之一，它被看作人类大脑功能的延伸，所以又称为电脑。 计算机的功能特点 可存储性：存储大量文字、声音、图形、音乐、图像等 高速性：人工计算几年计算机只要几个小时； 精确性：圆周率计算达小数点后200万位 通用性：把任何复杂的任务分解成基本算术和逻辑操作，用不同的程序指挥计算机自动快速处理； 自动性：根据事先编写好程序自动控制操作 1.1.2 存储程序的工作原理 冯.诺依曼(Von.Neumann,1903～1957) 美国数学教授 现代计算机之父 两个方面的重要贡献 提出了存储程序的思想 在EDVAC设计中提出的计算机结构奠定了现代计算机体系结构框架,被称为冯.诺依曼结构 1.1.2 存储程序的工作原理 - 关于程序 指令：计算机能理解并执行的命令，是一组二进制代码，具体规定计算机执行的一步操作。 程序：为了解决一个具体问题而编写的一组有序的指令。 1.1.2 存储程序的工作原理 冯.诺依曼结构： 采用二进制形式表示数据和指令 将程序（包括数据和指令序列）实现存入计算机主存贮器中，使计算机在工作时能够自动高速的从存储器中取出每一条指令加以分析和执行，直到完成全部指令任务为止。 计算机系统由运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备五大基本部分组成。 1.1.4 计算机指令系统 机器指令是指定计算机执行某种操作的命令，它可以被计算机直接识别执行，它是对计算机进行程序控制的最小单位。 指令系统是计算机物理组成部件的语言系统，也称为机器语言——表征了计算机的基本功能。 一条指令通常由操作码和地址码组成。 复杂指令集计算机与精简指令集计算机 1.2 计算机硬件系统 基本构成 总线系统 主要部件简介 微型计算机系统的硬件组成 1.2 计算机硬件系统 - 硬件的演变 1.2 计算机硬件系统 - 硬件技术的变迁 计算机代的划分（代表计算机纵向的发展） 第一代计算机(1946~1959) ——电子管 5千~4万（次/秒） 第二代计算机(1959~1963) ——晶体管几十万~百万（次/秒） 第三代计算机(1964~1975) ——集成电路百万~几百万（次/秒） 第四代计算机(1975~至今) ——超大规模集成电路（VLSI）几百万~百万亿（次/秒） 1.2.1 计算机硬件系统的基本构成 - 硬件与软件两大范畴 1.2.3 计算机各主要部件简介 运算器 控制器 1.2.3 计算机各主要部件简介 存储器：存储器采取按地址读写的工作方式 按构成的物质分： 半导体存储器、磁存储器、光存储器 按工作方式分： 随机存储器(RAM):其中内容能被随机存、取 只读存储器(ROM):其中内容只能取，不能存 顺序存储器(SAM):其中内容只能按顺序有哪些信誉好的足球投注网站存、取 直接存储器(DAM):其中内容不必有哪些信誉好的足球投注网站，直接存、取 按所处位置分： 内存—(半导体存储器、RAM、ROM） 外存—(磁存储器、光存储器、DAM） 1.2.3 计算机各主要部件简介 - 存储器容量的计算单位 (1)字位(Bit)：数在计算机中的二进制表示形式称为机器数。 1个二进制位可以表示（0，1）两种状态， 2个二进制位可以表示（00,01,10,11）4种状态。 (2)字节(Byte, B)：表示信息量大小的基本单位 每8位二进制代码为一个字节，可以表示256种状态 （1字节）1 byte = 1 B = 8 bit （1千字节） 1KB ＝ 210 B ＝1024 B （1兆字节） 1MB ＝210 KB ＝1024 KB (1千兆字节）1GB ＝ 210 MB ＝1024 MB (1兆兆字节) 1TB ＝ 210 GB ＝1024 GB 1.2.4 微型计算机系统的硬件组成 - 微型计算机的出现与起步 从1971年底在美国硅谷出现第一台微机，到1980年为微机的起步阶段，从4位、到低档8位、中档8位微机（苹果机），软件从机器语