孙2011大学计算机基础02

孙2011大学计算机基础02

第2章计算机系统基础计算机系统概述计算机的运算基础计算机中信息的表示2008年四川大学计算机基础教学中心\n2.1计算机系统概述2.1.1计算机系统2.1.2计算机硬件系统2.1.3计算机软件系统2大学计算机基础（第2章）\n1.计算机系统的组成（P26）硬件系统软件系统主机外设系统软件应用软件3大学计算机基础（第2章）\n2.1.1计算机系统2.计算机系统的层次关系（P26）人与计算机之间是间接关系特点应用软件系统软件裸机硬件系统软件系统用户4大学计算机基础（第2章）\n计算机硬件系统微型计算机硬件系统（P31）台式机便携式机5大学计算机基础（第2章）\n计算机硬件系统微型计算机硬件系统主板图3-2.2微机主板图内存插槽总线插槽CPU插槽USB接口电池芯片组串行接口鼠标插口键盘插口并行接口6大学计算机基础（第2章）\n控制器存储器运算器输入设备输出设备2.1.1计算机系统3.计算机的基本结构（P27）冯·诺依曼机计算机由五大模块组成计算机采用二进制计算机采用“存储程序”的工作原理数据流控制流7大学计算机基础（第2章）\n计算机硬件系统CPU内存主机外设运算器控制器存储器输入设备输出设备外存只读存储器ROM随机存储器RAM8大学计算机基础（第2章）\n通常所说的微机的主机是指A)CPU和内存B)CPU和硬盘C)CPU、内存和硬盘D)CPU、内存与CD-ROM9大学计算机基础（第2章）\n计算机硬件系统中央处理器CPU（P29）运算器算术运算逻辑运算加、减、乘、除与、或、非、比较等控制器取指令解释指令控制指令执行寄存器通用寄存器专用寄存器CPU内部的临时高速存储单元算术逻辑单元(ALU)10大学计算机基础（第2章）\n11大学计算机基础（第2章）\nDon’topenthePC’scover12大学计算机基础（第2章）\n13大学计算机基础（第2章）\n计算机硬件系统微处理器Microprocessor14大学计算机基础（第2章）\n2.1.1计算机系统4.计算机的基本工作原理（P28）计算机事先将需要执行的程序和数据放入存储器中。计算机工作时，自动、连续地从存储器中逐条取出指令，并加以解释和执行。“存储程序”的工作原理15大学计算机基础（第2章）\n16大学计算机基础（第2章）\n计算机硬件系统概述硬件通常是指构成计算机的设备实体。一台计算机应由五个基本部分组成：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。17大学计算机基础（第2章）\n下列关于世界上第一台电子计算机ENIAC的叙述中，错误的是A)它是1946年在美国诞生的B)它主要采用电子管和继电器C)它是首次采用存储程序控制使计算机自动工作D)它主要用于弹道计算18大学计算机基础（第2章）\n计算机能够自动工作，主要是因为采用了存储程序控制19大学计算机基础（第2章）\n冯·诺依曼(VonNeumann)型体系结构的计算机硬件系统的五大部件是A)输入设备、运算器、控制器、存储器、输出设备B)键盘和显示器、运算器、控制器、存储器和电源设备C)输入设备、中央处理器、硬盘、存储器和输出设备D)键盘、主机、显示器、硬盘和打印机20大学计算机基础（第2章）\n计算机系统操作码地址码操作数指令的组成指令计算机硬件能直接识别并执行的命令称为机器指令。指令系统计算机所能执行的所有机器指令的集合。不同型号的计算机指令系统不同21大学计算机基础（第2章）\n计算机系统指令的执行过程取指令解释指令执行指令取指令解释指令执行指令控制器从存储器中取出指令送到指令寄存器中由控制器对指令进行分析，并将指令的操作码转换成控制信号控制器由控制器控制指令的执行存储器22大学计算机基础（第2章）\n用来控制、指挥和协调计算机各部件工作的是A)运算器B)鼠标器C)控制器D)存储器23大学计算机基础（第2章）\nCPU内存外存2.1.2计算机硬件系统2.存储器（P30）内存储器随机存储器(RAM)只读存储器(ROM)外存储器计算机中存放程序和数据的记忆装置。名称容量速度特点存放内容内存小快掉电后信息丢失需要执行的程序和数据外存大慢掉电后信息不丢失暂时不用的信息名称特点存放内容RAM可读、可写掉电后信息丢失需要执行的程序和数据ROM只读、不可写掉电后信息不丢失系统引导程序、基本I/O程序等CPU不能直接读写24大学计算机基础（第2章）\n存储器2.1.2计算机硬件系统速度慢容量大海量存储器（光盘、磁带等）辅助存储器（磁盘）主存储器高速缓存（Cache）寄存器速度快容量小外存CPU内部内存CPU外存Cache内存解决CPU与内存速度不匹配问题。25大学计算机基础（第2章）\n图3-2.2微机主板图26大学计算机基础（第2章）\n2.1.2计算机硬件系统主存储器内存插槽内存条128MB、256MB等27大学计算机基础（第2章）\n2.1.2计算机硬件系统磁道扇区柱面柱面外存储器软盘硬盘C:或D:120GBA:3.5英寸(1.44MB)光盘光驱640MB28大学计算机基础（第2章）\n下列关于CPU的叙述中，正确的是A)CPU能直接读取硬盘上的数据B)CPU能直接与内存储器交换数据C)CPU主要组成部分是存储器和控制器D)CPU主要用来执行算术运算29大学计算机基础（第2章）\n下列说法中，正确的是A)硬盘的容量远大于内存的容量B)硬盘的盘片是可以随时更换的C)优盘的容量远大于硬盘的容量D)硬盘安装在机箱内，它是主机的组成部分E)RAM的特点是一旦断电，存储在其上的信息将全部消失，且无法恢复30大学计算机基础（第2章）\n下面列出的四种存储器中，易失性存储器是：A）RAMB）ROMC）PROMD）CD-ROM下列存储器当中，访问速度最快的是A)硬盘存储器B)软盘存储器C)磁带存储器D)半导体存储器（RAM）31大学计算机基础（第2章）\n2.1.2计算机硬件系统每个内存单元地址中存放的二进制数为该单元的内容。38F05H地址内容10110110......7654321038F04H内存单元地址内存单元内容内存由很多存储单元组成，每个内存单元存放8位二进制数。内存单元的编号称为内存单元的地址。从内存中取出信息，原信息不会被破坏。读写将信息存入内存中，原信息被抹掉。操作32大学计算机基础（第2章）\n2.1.2计算机硬件系统1Byte＝8bit1KB=1024B1MB=1024KB=10242B1GB=1024MB=10243B计算机的最小信息单位计算机的基本信息单位1TB=1024GB=10244B存储单位位(bit)字节(Byte)b7b6b5b4b3b2b1b0最高位位字节（8位）100万个字节10亿个字节1个U盘1G,一本教材50万字,一个中文字占2个B,1个U盘可存放1024本教材33大学计算机基础（第2章）\n1GB的准确值是A)1024×1024BytesB)1024KBC)1024MBD)1000×1000KB34大学计算机基础（第2章）\n微机中1K字节表示的二进制位数是：A）1000B）8x1000C）1024D）8x102435大学计算机基础（第2章）\n2.1.2计算机硬件系统3.输入/输出设备（P31）用来接收用户输入的原始数据和程序，并将其转换为二进制代码，存放在内存中。输入设备输出设备将内存中的处理结果转换成人们所能接受的形式（数值、文字、图、声像等），输出到相关设备上。36大学计算机基础（第2章）\n总线2.1.2计算机硬件系统DB（数据总线）CB（控制总线）AB（地址总线）I/O接口存储器外设微处理器MPU总线是微机中各功能部件之间通信的信息通路，主要由地址、数据和控制三大总线组成。37大学计算机基础（第2章）\n接口2.1.2计算机硬件系统I/O设备一般是通过I/O接口与CPU或主存储器进行信息交换。38大学计算机基础（第2章）\n无线鼠标输入/输出设备2.1.2计算机硬件系统输入设备键盘鼠标扫描仪功能键主键区编辑键数字键盘光电鼠标扫描仪39大学计算机基础（第2章）\n2.1.2计算机硬件系统输出设备显示器打印机绘图仪CRT显示器LCD液晶显示器绘图仪喷墨打印机激光打印机针式打印机40大学计算机基础（第2章）\n2.1.2计算机硬件系统5.计算机的主要性能指标（P35）计算机内部一次最多可同时传送和处理的二进制位数。CPU的字长越长，计算能力越强，精度越高。字长16位机32位机41大学计算机基础（第2章）\n2.1.2计算机硬件系统计算机每秒所能执行的指令条数。单位为MIPS（每秒百万条指令）。运算速度通常用主频（时钟频率）来描述计算机的运算速度。主频直接反映CPU的工作速度，时钟频率单位(Hz)。时钟频率越高，计算机的速度越快。计算机处理过程中，容纳数据量的能力。内存容量42大学计算机基础（第2章）\n2.1.3计算机软件系统操作系统支撑软件系统软件应用软件办公自动化软件第3章介绍语言处理程序系统工具软件数据库管理系统第5章介绍第6章介绍网络工具软件其它应用软件MicrosoftOfficeLotusSmartSuits金山WPS上机实习教材43大学计算机基础（第2章）\n1.系统软件（P36）2.1.3计算机软件系统2.应用软件（P36）管理、监控和维护计算机资源的软件，以保证计算机系统正常运行，为用户提供基本的支持与服务。为解决某一具体的任务或达到某一特定目标而设计的程序。应用软件可以拓宽计算机系统的应用领域，帮助用户提高工作质量和效率。44大学计算机基础（第2章）\n2.2计算机的运算基础2.2.1进位记数制2.2.2不同进位记数制之间的转换2.2.3二进制数的基本运算45大学计算机基础（第2章）\n2.2.1进位记数制1.基数（P37）进位计数制是指用一组特定的数字符号，按照一定的进位规则来表示数目的计数方法。进位计数制中所使用的不同基本符号的个数。二进制的基数：2.位权（P37）每一个数位上数符所具有的权，它是一个乘方值。二进制的位权：2i246大学计算机基础（第2章）\n2.2.1进位记数制十进制D二进制B八进制O十六进制H10i2i8i16i102816逢十进一逢二进一逢八进一逢十六进一基数(r)位权(ri)P38表2-147大学计算机基础（第2章）\n2.2.2不同进位记数制之间的转换1.十R（P39）R→十位权多项式求和(217)O=(3AB)H(1101.11)B=23+22+20+2-1+2-2=(13.75)D2×82+1×81+7×80=128+8+7=(143)D【例】=3×162+A×161+B×160=768+160+11=(939)D48大学计算机基础（第2章）\n2.2.2不同进位记数制之间的转换十→R(100.345)D≈()B2|1001100100.高位低位低位高位01011先整为高，后整为低取值：先余为低，后余为高0.345×20.690×21.380×20.760×21.520×21.0400010011余数|50|252|122|62|32|1直到商为00直到要求的精度为止2整数部分：除基取余法小数部分：乘基取整法【例】249大学计算机基础（第2章）\n2.2.2不同进位记数制之间的转换(100)D＝()O14464余数8|10048|1248|110余数16|100416|660【例】(100)D＝()H【例】50大学计算机基础（第2章）\n2.2.2不同进位记数制之间的转换(11100101.1101)B＝()O00此处需加两个“0”345.64此处可以不加“0”345.61？错二八2.二、八、十六进制之间的转换（P41）【例】二→八：3位并1位【例】八→二：1位展3位整数部分：从右向左进行分组小数部分：从左向右进行分组(231.34)O＝()B“0”不能省10111.11100错=(010011001.011100)B=(10011001.0111)B51大学计算机基础（第2章）\n2.2.2不同进位记数制之间的转换(1100100.0001101)B＝()H此处需加“0”0此处可以不加“0”64.1A64.15？错二十六【例】二→十六：4位并1位【例】十六→二：1位展4位是否能省？不能省可以省(64.1A)H＝(01100100.00011010)B＝(1100100.0001101)B52大学计算机基础（第2章）\n2.2.2不同进位记数制之间的转换(576)O八十六【例】可借助二进制来完成(2FB)H=(101111110)B=()H=(1011111011)B=()O17E13730123456701101110010111011189ABCDEF1000100110101011110011011110111153大学计算机基础（第2章）\n100012.2.3二进制数的基本运算1.算术运算（P42）加法运算111＋11＋111＝11111＋1111100101110010110001110111＋101110＝110111＋1011100＋0＝00＋1＝11＋0＝11＋1＝10【例】54大学计算机基础（第2章）\n2.2.3二进制数的基本运算乘法运算0×0＝01×0＝00×1＝01×1＝1111100111111001111011×1001＝【例】11110011＋1101111011×10011101111011×1001110110000000000＋1101155大学计算机基础（第2章）\n2.2.3二进制数的基本运算2.逻辑运算（P43）=0=11：真0：假与0∧0=01∧0=00∧1=01∧1=1或0∨0=01∨0=10∨1=11∨1=1非P43表2-3全真才真，一假即假一真即真，全假才假真的为假，假的为真56大学计算机基础（第2章）\n2.3计算机中信息的表示2.3.1计算机的数字系统2.3.2数值数据的表示2.3.3信息编码2.3.4字符信息的表示2.3.5多媒体信息的表示57大学计算机基础（第2章）\n2.3.1计算机的数字系统计算机中，所有数据均以二进制代码形式表示。计算机采用二进制的主要原因有以下几点：实现容易运算简单可靠性高通用性强58大学计算机基础（第2章）\n2.3.2数值数据的表示数值型非数值型文本型图形图像声音数据视频59大学计算机基础（第2章）\n2.3.2数值数据的表示数的长度数的符号小数点的表示1.机器数（P45）数值型数据在计算机内部表示的二进制形式称为“机器数”，机器数具有以下特点：8的倍数约定表示小数点的位置0：正1：负机器数具有一定的范围，超过范围便会发生溢出60大学计算机基础（第2章）\n2.真值（P45）(-26)D＝(-11010)B10011010机器数真值2.3.2数值数据的表示0：正1：负符号(26)D＝(11010)B【例】00011010(-26)D＝(-11010)B1001101061大学计算机基础（第2章）\n3.定点数与浮点数（P45）定点数将小数点固定在数中某个约定的位置。定点整数定点小数(121)D=（1111001)B2.3.2数值数据的表示符号11010000小数点符号01111001小数点(-0.625)D=（-0.101)B62大学计算机基础（第2章）\n浮点数-0.110011×2+11阶符阶码数符尾数浮点数的规格化形式尾数的位数决定数的精度阶码的位数决定数的范围[例](-110.011)B=N=数符×尾数×2阶符×阶码定点整数定点小数2.3.2数值数据的表示000000111110011063大学计算机基础（第2章）\n2.3.2数值数据的表示4.原码、反码和补码（P46）01011111Y=-48[X]原[X]反[X]补X=+95101100101100110110110011[Y]原[Y]反[Y]补010111110101111164大学计算机基础（第2章）\n2.3.3信息编码1.编码（P48）2.数字化编码（P48）采用数字作为基本符号进行编码。用少量的基本符号，一定的组合原则,以表示出大量复杂的信息。计算机内使用的是二进制编码（也称为基2码）。基本符号0165大学计算机基础（第2章）\n2.3.4字符信息的表示1.西文字符编码（P48）ASCII码ASCII码是《美国国家标准信息交换码》的简称。【编码原则】用7位二进制数表示一个字符，该方案能表示128个不同的字符。见P49表2-4【机内表示】用一个字节表示，最高位为“0”。66大学计算机基础（第2章）\nA(1000001)Ba(1100001)B英文字母编码规律满足正常的字母排序关系大小写ASCII码值仅差(32)DA＜B…＜Za＜b…＜z(65)D(97)D【基本特点】数字字符(0~9)编码规律高三位：011低四位与十进制数0~9对应满足正常排列顺序1(0110001)B2(0110010)B128个字符32个不可显示和打印字符95个可显示和打印字符2.3.4字符信息编码67大学计算机基础（第2章）\n2.汉字编码（P50）汉字输入码【汉字处理的关键】汉字输入机内的表示汉字输出【汉字信息处理流程】交换码机内码字型码输出汉字2.3.4字符信息编码68大学计算机基础（第2章）\n交换码GB3212-80是我国颁布的《信息交换用汉字编码字符·基本集》的代号，简称“国标码”。【编码原则】用双7位进行编码。共收集了7445个汉字、字符。2.3.4字符信息编码69大学计算机基础（第2章）\n2.3.4字符信息编码机内码【编码原则】“啊”字，存放在国标码表中第16区1位。用双字节进行编码，每个字节的最高位为“1”。国标码：01100000100001机内码：【例】查表101100001010000170大学计算机基础（第2章）\n输入码（外码）用等长数字串进行编码利用汉字发声的声韵编码利用汉字的字形结构进行编码利用汉字的音、形结合进行编码数字码拼音码字形码音形码2.3.4字符信息编码71大学计算机基础（第2章）\n简易型普及型提高型精密型2.3.4字符信息编码输出码（字型码）汉字点阵字模称为字型码。点阵类型点阵占用字节数16163224247232321284848288【例】“跑”字72大学计算机基础（第2章）\n2.3.5多媒体信息的表示多媒体信息在计算机内表示，需要经过以下过程：多媒体信息采样量化编码数字化采样量化按一定的时间间隔对模拟信号进行取样将离散信号转化为有限位二进制数表示73大学计算机基础（第2章）\n2.3.5多媒体信息的表示1.声音信息数字化（P52）2551270-127-25501001010采样频率(11khz)采样精度（8位）74大学计算机基础（第2章）\n2.3.5多媒体信息的表示2.图形图像信息数字化（P52）图形数字化用一系列的计算机指令表示一幅图。直线（line,start_point,end_point）圆（circle,center_x,center_y,radius）占有空间小、缩放不变形75大学计算机基础（第2章）\n2.3.5多媒体信息的表示图像数字化图像信息数字化是以点阵形式描述一幅图。1111100000111110000011111000001111100000000000000011111000001111100000111110000011111000001111100000采样(10×10)量化(1位)像元(pixel)76大学计算机基础（第2章）\n2.3.5多媒体信息的表示3.视频信息数字化（P53）视频信息可以看作是动态图像，它由一幅幅静态的图像（称为帧）所构成，这些静止图像经连续播放便产生动态效果。按一幅一幅的彩色图像为单位进行数字化。77大学计算机基础（第2章）\n1.选择题2.判断题(1)×(2)√(3)×(4)×(5)√(6)√(7)√(8)×(9)×(10)√3.填空题Homework1.基数位权2.CPU内存3.地址4.指令5.CPU与内存容量6.阶码尾数7.66H或102D(1)C(2)D(3)B(4)B(5)A(6)C(7)B(8)D(9)A(10)B(11)C(12)C(13)D(14)B(15)C(16)D(17)B(18)B(19)C(20)B8.“存储程序”的工作原理11.12812.278大学计算机基础（第2章）\nHomework13.系统软件应用软件14.2215.操作码地址码16.1617.需要执行的程序和数据18.内存19.ABDBCB20.大慢21.离散22.高大23.汇编高级24.二进制25.运算器控制器79大学计算机基础（第2章）