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1、学时/学分：64/42、理论/实验：34/303、使用教材：计算机导论,计算机导论,前 言,一、本课程的教学目的,1、计算机及相关学科的理论基础,2、后续课程学习的先导,3、计算机应用技术的技能训练,4、计算机应用能力的素质培养,二、本课程的教学内容,2、操作系统基础：DOS、Windows、Unix/Linux。,4、计算机应用技术： 数据库基础、计算机网络与网页设计、多媒体技 术、计算机安全。,1、计算机系统基础：硬件、软件、结构与发展。,3、程序设计基础： 基本方法、基本结构、软件工程、Visual BASIC。,0/1,1、数值：进制、大小、正负、小数等2、字符：英文、中文、其它3、图形：点、线、面、色彩、阴影等4、图像：位图、矢量图、分辨率等5、声音：采样频率、量化位数等6、动画：帧、时间轴、图层等7、视频：同步、压缩与解压缩等,三、预备知识（1）,多媒体信息,计算机的基本认知能力,1、逻辑运算：与 (AND)、 或 (OR) 、非 (NOT)2、移位运算: 左移、右移、循环移位等,衍生的运算能力,算术运算、条件运算及其各种复杂的组合运算,三、预备知识（2）：基本运算能力,三、预备知识（3）：基本组成,前言结束,第1章：计算机系统概论,计算机系统由硬件（Hardware ）和软件（Software）两大部分组成。,硬件是计算机系统中物理装置的总称。它们是由电子的、电磁的、光学的、机械的元器件集成的芯片，组装的电路板及各种部件和装置组成。,软件是计算机系统运行所需的各种程序及其相关资料。,1.1 冯诺依曼计算机结构,内容展开：,1.2 计算机的软件系统,1.3 计算机的特点,1.4 计算机的性能指标,1.5 计算机的发展,1.1 冯诺依曼计算机结构,1、特点 以二进制为基础 存储程序和程序控制,2、基本结构 一般认为冯 诺依曼计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大部件组成 。,图1-1 冯诺依曼计算机结构图,1)、运算器 运算器是进行算术运算和逻辑运算的基本部件。算术运算就是加、减、乘、除四则运算；逻辑运算是指“与”运算、“或”运算、“非”运算等。,2)、控制器 控制器在计算机中相当于人的大脑，它控制整个计算机有步骤、协调、自动地进行工作。,3)、存储器 存储器是计算机的“记忆”装置，存储器可以存放数字、文字、图形、图像、声音等多种媒体信息。形象地说，存储器就是计算机的信息仓库。 存储器有内存储器（又称为主存储器，简称内存或主存）和外存储器（又称为辅助存储器，简称外存或辅存）之分。,3、五大部件的功能,4)、输入设备 计算机输入设备能够把人们用文字或语言表达的问题直接用送到计算机内部进行处理。其主要功能有二：, 一是用于输入指令，指挥计算机进行各种操作，对计算机反馈的提问作出选择，以便计算机进行下一步操作。, 二是输入各种字符、图像、视频流等数据资料，供计算机进一步处理。 计算机输入设备在不同时代是不相同的。在DOS时代，键盘几乎是唯一的输入设备；到了Windows时代，鼠标与键盘重要输入设备；随着多媒体技术的迅猛发展，扫描仪、手写板、麦克风、数码相机、摄像头或摄像机等等都成了输入设备。,5、输出设备 输出设备是计算机系统最重要的组成部分之一。它把计算机输入的指令、数据加工处理完后的结果以其它设备或用户能够接受的形式输出。,现代的计算机输出设备可以把计算机处理好的结果以音乐、动画、图像、文字和表格等各种媒体形象生动地展现在人们的面前。它也是人机交互的重要界面。计算机系统的输出设备包括显示器、打印机和音箱等。,1.2 计算机的软件系统,计算机软件系统指在计算机硬件设备上运行的程序及相关的文档资料和数据。,1.2.1 计算机程序与语言 1.2.2 计算机系统软件 1.2.3 计算机应用软件,1.2.1 计算机程序与语言,1、机器语言 机器语言是计算机早期的编程语言，它采用计算机的二进制机器指令编写程序，难度大，只有计算机专业人员才能使用。它写程序容易出错，难于阅读、理解，出错了也难以查正，所以不能推广使用。,2、汇编语言 汇编语言事实上也是一种面向具体机器的语言，它依赖于具体计算机型号的指令组。通俗而言，汇编语言是用人们容易阅读和理解记忆的助记符号去替换机器指令。 例如：在机器语言中，如果10110010表示AL=AL+BL,则在汇编语言中，可用 ADD AL，BL来表示同样的功能。,高级语言是指各类编程用的程序设计语言，它们中的每一种，都定义有若干控制结构和数据结构，能够较好地反应所需解决问题的实际需要，高级语言大都有一个编译或解释程序，用于把高级语言源程序翻译成机器语言目标程序。,3、高级语言,较为常用的高级语言有C语言、PASCAL、 BASIC、 FORTRAN、COBOL、ADA等。,面向对象程序设计语言是建立在对象编程的基础之上的，对象就是程序中使用的实体或“事物”，例如Windows中的按钮、窗口等等都是对象。面向对象程序设计方法是软件设计的一场革命，它代表了新颖的计算机程序设计的思维方法，该方法与结构化程序设计方法十分不同，它支持对象概念，使计算机问题的求解更接近于人们的思维活动。面向对象程序设计增加了程序代码的可重用性和可扩充性。,4、面向对象程序设计的语言 (OOP),如今使用的OOP程序设计语言主要有：C+、JAVA、J+、Power Builder、VB、VC、Delphi等。,5、基于Web的语言,Internet的快速发展和普及，使得传统的计算机应用逐渐转向WEB模式，即Browser/Server模式（B/S模式），其。编程思想和方法也不断发展和完善。,常用的Web语言有：HTML 、JAVA和J+ 、XML等,系统软件是为整个计算机系统配置的、不依赖于特定应用领域的通用软件，用来管理计算机的硬件系统和软件资源，只有在系统软件的管理下，计算机的各硬件部分才能协调一致地工作，系统软件也为应用软件提供了运行环境，离开了系统软件，应用软件同样不能运行。,1、操作系统 2、语言处理程序 3、数据库管理系统,1.2.2 计算机系统软件,1、操作系统,操作系统(Operating System，OS)是直接运行在“裸机”上的最基本的系统软件，其他软件都必须在操作系统的支持下才能运行。,1）单用户单任务的操作系统 微机上广泛使用的MS-DOS就是这种操作系统。,2）单用户多任务的操作系统 目前使用较多的Windows98，Windows2000，OS2等。,3）多用户多任务的操作系统 UNIX、WindowsNT 、Windows2000多用户的网络版。,2、语言处理程序,用汇编语言和高级语言编写的程序称为源程序，它们不能由计算机直接执行，因为计算机只能执行用机器语言编写的程序，必须通过解释或者编译成为机器指令程序(称为目标程序)以后，才能由计算机硬件加以执行。这就是说必须有一类软件，它的任务是把由汇编语言或高级语言编制成的源程序翻译成为计算机硬件能够直接执行的目标程序，这类软件就称为语言处理程序。,源程序,翻译程序,目标程序,“翻译”过程示意图,3、数据库管理系统,数据库是通过有效地组织、存储在一起的相关数据和信息的集合，它允许多个用户共享数据库中的内容。用于管理数据库的主要软件系统就是数据库管理系统(即Data Base Management System，DBMS),在数据库的发展历史中，DBMS曾有过3种模型：层次型、关系型和网状模型，目前最流行的是关系型数据库管理系统。在关系型数据库系统中，把一张二维的表格，视为一个关系。,当前流行的关系型DBMS有FoxPro、Paradox、Access、Power Builder、ORACLE、SYBASE和INFOMIX等。,应用软件是指用于应用领域的各种应用程序及其文档资料，是各领域为解决各种不同的问题而编写的软件。在大多数情况下，应用软件是针对某一特定的具体应用任务而编制成的程序。现代计算机发展的一个重要趋势是应用软件的开发越来越规范，生产效率越来越高。,1、专用的应用软件 指解决独特问题或专门问题而定制的应用软件 。,1.2.3 计算机应用软件,2、通用的应用软件 文字处理软件 、电子表格软件 、多媒体创作工具 等。,1、通用计算机的特点,1.3 计算机的特点,处理速度快：速度单位是MIPS，每秒百万条指令。目前计算机最快速度已经达到每秒钟以亿次为单位的运算。,计算精度高：与计算机能表示的二进制位数有关。现代计算机一般在32位以上，大型机达到128位。,记忆能力强：内存、外存的容量不断扩大。,可靠的逻辑判断能力：数值、非数值、检索、图像识别等。,可靠性高、通用性强：连续工作时间以月或年计算；科学计算、数据处理、工业控制、辅助工程、办公自动化。,2 、微型计算机的特点,运算器与控制器集成在一块芯片上，我们把这块芯片称作微处理器，又叫CPU芯片。以微处理器为核心,加上用大规模集成电路做成的RAM和ROM存储芯片、输入输出接口芯片等组成的计算机称为微型计算机。,体积小、重量轻 价格便宜、成本低使用方便、运行可靠对工作环境无特殊要求,现已广泛应用于工业、农业、国防、教育培训、电子商务、银行、政府机构、服务业等各种领域，并已普及到各个家庭。,1.4 计算机的性能指标,计算机性能评价是一个很复杂的问题。不论是什么型号的计算机总有其特色和优点，也有它的不足。因此对计算机性能的评价应该是全面而综合的。,常用性能指标1、主频 2、字长 3、运算速度,4、内存容量 5、存取周期 6、性能价格比,1、主频（时钟周期） 主频是计算机的重要指标之一，因为这在很大程度上决定了运行速度。主频的单位是兆赫兹（MHz），以微型计算机为例，早期的主频只有几MHz ，现在奔腾（Pentium）芯片可达几GHz 以上。,2、字长 由于计算机存放一个参与运算的机器数所使用的电子器件的基本个数是固定的，通常把这种具有固定位数的二进制串称为字，而把字包含的二进制数的位数称为字长。通常所说的计算机是多少位，就是指机器字长的二进制位数。例如16位微机的字长为16位，32位微机的字长为32位。一般说来，计算机的字长愈长，其性能就越高。,3、运算速度 单位为Mips（百万条指令每秒）。是一项综合性的参考指标。过去用执行定点加法指令作为标准来衡量，现在一般用等效速度或平均速度来衡量。等效速度是由各种指令的平均执行时间以及相应的指令运行比例计算出来的，即用加权平均法求得。,4、内存容量内存容量是计算机内存所能存放二进制数的量。单位有：bit(位)：能够存放一个二进制数的0或1Byte(字节)：存放8位二进制数，即1Byte8bit 用1B表示KB(千字节)： 1KB=1024B=210BMB(兆字节)：1MB=1024KB=220BGB：1GB=1024MB=230BTB：1TB=1024GB=240B,5、存取周期 存取周期指连续启动两次独立的存储器操作（例如连续两次读操作）所需间隔的最小时间。 写操作：把信息代码存入存储器的操作。读操作：把信息代码从存储器中取出的操作。,6、性能价格比 这里讲的性能是综合性能，包括硬件性能、软件性能、使用性能等，而价格也同样要考虑整个系统的价格，包括硬件的价格和软件的价格。,除上述的评价指标以外还应考虑兼容性、可靠性、系统可维护性及汉字处理能力、数据库管理系统、网络功能等。总之，计算机系统的性能需综合考虑。,1.5 计算机的发展,从1946年第一台计算机诞生到现在50多年时间里，按照计算机所采用的物理器件分，计算机的发展已经经历了五代：,第一代：从1946年1957年，采用电子管为基本器件，运算速度为每秒几千次至每秒几万次。主要在军事和国防尖端技术等领域的科学计算，数据处理机开始得到应用。,第二代：从1958年1964年，采用晶体管为基本器件，运算速度为每秒几万次至每秒几十万次，主要应用领域为科学计算、工程设计等，工业控制机开始得到应用。,第三代：从1965年1970年，采用集成电路（IC）为基本器件，运算速度为每秒几十万次至每秒几百万次，应用领域进一步扩大，小型计算机开始出现。,第四代：从1971年，采用大规模集成电路（LSI）和超大规模集成电路（VLSI）为基本器件，运算速度为每秒几百万次至每秒几亿次，应用领域更加广泛，微型计算机开始出现。,第五代：智能计算机 计算机 智能化是使计算机具有模拟人的视觉和思维过程的能力。智能化的研究包括模式识别、物形分析、自然语言的生成和理解、博奕、定理自动证明、自动程序设计、专家系统、学习系统和智能机器人等。 目前计算机正朝着巨型、微型、网络、智能、多媒体等方面发展。,第1章结束,第2章：数据存储,计算机中的数据：数值数据和非数值数据。,数据均用二进制代码表示，原因如下：,1、器件的特性 具有两个稳态的二值电路，只能表示两个数码0和1。,2、二进制的特性 运算简单、电路实现方便、成本低廉。,内容展开,2.1 进位计数制及相互转换,2.2 数值数据的计算机表示,2.3 非数值数据的计算机表示,2.1 进位计数制及相互转换,1、进位计数制 十进制、二进制、八进制、十六进制,2、常用进位计数制之间的转换1）十进制数转换成二进制数、八进制数及十六进制数2）二、八、十六进制数转换成十进制数,1、进位计数制,1）十进制数：十进制数具有以下三个特点。 (1) 基数为10，表示数的符号有0,1,2,3,4,5,6,7,8,9。 (2) 逢十进一。 (3) 按权展开。 如： 529.65=5102+2101+9100+610-1+510-2,数据无论采用那种进制数制，都包含两个基本要素：基数和“位权”。在数制系统中，把用来计数的符号的个数称为基数。把表示数的大小的数位称为“位权”，其值等于以基数为底，数字符号所在位置的序号为指数的整数次幂。,2）二进制数： 二进制数也有3个特点： (1) 基数为2，用0、1两个符号表示所有的二进制数。 (2) 逢二进一。 (3) 按权展开。 如： (110110.1)2125+124+023+122+12l+020+12 1=(54.5)10,3）八进制数： 八进制数也具有如下3个特点。 (1) 基数为8，表示数的符号有0,1,2,3,4,5,6,7。 (2) 逢八进一。 (3) 按权展开。 如：(1704.25)8=183+782+081+480十28-1+58-2 =(964.328125)10,4）十六进制数： 十六进制数也具有如下3个特点。 (1) 基数为16。 (2) 逢十六进一。 (3) 按权展开。 十六进制数的基数为16，采用16个符号来表示所有的十六进制数据，它们依次是 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F。如十六进制数2EC.F的实际数值为： (2EC.F)16=2162+14161+12160+1516-1 =2256+1416+121+150.0625=(748.937)10,2、数制之间的转换,1）十进制数转换成二进制数、八进制数及十六进制数,转换规则整数部分：除2/8/16取余，一次次相除，直到商为零，最后一次得到的余数为最高位。,小数部分：乘2/8/16取整，然后把所得的小数部分再次乘以2/8/16，取其乘积的整数部分，如此反复，直到最后小数部分为0或满足精度要求，将每次乘得的整数部分按从左到右顺序排列。,例如：将205.125转换为二进制数。,1）整数部分的转换过程(每次除以2，直到余数为0)： 205 102 51 25 12 6 3 1 0 余数： 1 0 1 1 0 0 1 1把所得的余数倒序排列为11001101，它就是十进制数205所对应的二进制数。,2）小数部分的转换为：0.1252=0.250 0 转换后的整数部分排列顺序为：0.2502=0.500 0 001，这就是0.625转换后的结果。 0.5002=1.00 1 最后结果0.000 转换结束 (205.125)10=(11001101.001)2,2）、二、八、十六进制数转换成十进制数,转换原则 把任意的N进制数转换成十进制数非常简单，只需要把N进制数按权展开并计算出展开式的结果就可以了。,(111010.101)2 =125 +124+123+022+121+020+12-1+02-2+12-3=32+16+16+2+1+0.5十0.125=(59.625)10,(2EC.F)16 =2162+14161+12160+116-1 =512+224+12+0.0625 =(7416.0625)l0,3）二、八、十六进制数之间的转换,二进制数转换为八/十六进制数的规则把二进制整数从低位开始，每3/4位一分节，并计算出分节后的数字。小数部分，则从高位开始，每3/4位一分节，如果最后不足3/4位，则在最后添0加够3/4位，然后把相应的节转换成八/十六进制数。,例如，把1111010101转换为八进制数： ( 001111010101)2=(1725)8,把101001111.101001011转换为十六进制数： (0001 0100 1111. 1010 0101 1000)2 =(14F.A58)16,1、真值与机器数2、定点数与浮点数 3、带符号数的表示方法,2.2 数值数据在计算机中的表示,1、真值与机器数,1）真值：用“+”、“-”表示符号的数据。 如 N1 = + 0.1101，N2 = - 0.1110,2）机器数：符号用二进制数0或1来表示且符号位总是在数值位之前。并规定“0”表示正号，“1”表示负号。 如 N1 = 0.1101，N2 = 1.1110,3）机器数的特点：是计算机中表示的数据，位数固定，能表示的数值范围受到机器字长位数的限定。例如，某种字长为16位的计算机，能表示的无符号整数范围为 0 65535 (0216-1)，能表示的有符号数整数的范围是（-32768 +32767）。如果计算机运算的结果超出了机器数能表示的范围，就会产生 “溢出”，计算机就会停止运行，进行溢出处理。,2、定点数与浮点数,1）定点整数：N = Ns Nn Nn-1 Nn-2 N2 N1 N0 ，如：0 1101011（+107），1 1101011（-107）等。,2）定点小数：N = Ns N-1 N-2N-m ，如：0 .1101011，1.1101011等。,3）浮点数：N = MRE，对于二进制，N = M2EM：浮点数的尾数（定点小数）；R：阶的基数； E：阶码（整数） 。,其中 e：阶码；es：阶符；m：尾数；ms：数符,3、带符号数的表示方法,1）原码：符号位+数值位x = 0.1000111 x 原 = 0 1000111x = 0.1000111 x 原 = 1 1000111,2）反码： 符号位+数值位的各位取反（仅对负数）x = 0.1000111 x 反 = 0 1000111；正数不变x = 0.1000111 x 反 = 1 0111000；负数各位取反,3）补码：符号位+各位取反+最低位加1（仅对负数）x = 0.1000111 x 补 = 0 1000111；正数不变x = 0.1000111 x 补 = 1 0111000+1= 1 0111001,补码的应用举例：X=+10011，Y=+11001，求X-Y,解：X-Y=X+（-Y）X+（-Y）补=X补+（-Y）补X补=0.10011，（-Y）补=1.00111X+（-Y）补=X补+（-Y）补 = 0.10011+1.00111 =1.11010所以：X-Y补=1.11010 X-Y= X-Y补补= - 00110,2.3 非数值数据的计算机表示,1 、字符在计算机内的表示 ASCII码：用7位来表示各种常用符号，即每个字符由7位二进制码组成，共有27=128种不同编码，用来表示128个符号。一个字符在计算机内实际是用1字节即8位二进制数表示，其最高位为0。,2、中文字符在计算机中的表示 1）汉字输入码：数字码，音码，形码等。2）汉字机内码：国标码 区位码 机内码3）汉字字形码：点阵字库、矢量字库等,第2章 数据在计算机中的表示,结 束,第3章：数字逻辑基础,计算机系统的硬件是有许多逻辑器件组成的，它们一般可以分成组合逻辑器件和时序逻辑器件两大类。,如果该器件的输出状态仅与当时的输入状态有关，而与过去的输入状态无关，则称为组合逻辑器件，组合逻辑电路的基本单元为门电路，常用的组合逻辑器件有加法器、算术逻辑运算单元（ALU）、译码器等；,如果逻辑器件的输出状态不但与当时的输入有关，而且还与电路在此刻以前的状态有关，则称为时序逻辑器件，时序逻辑器件内必须包含能存储信息的记忆元件(触发器)，它是构成时序逻辑电路的基础，常用的时序逻 辑器件有计数器、寄存器等。,内容展开,3.1 基本运算 3.1.1 逻辑运算 3.1.2 移位运算 3.2 逻辑门与触发器 3.2.1逻辑门电路 3.2.2 触发器 3.3 计算机中的逻辑部件 3.3.1 全加器 3.3.2 计数器 3.3.5 寄存器,3.1 基本运算,数字系统或计算机中的基本运算包括：逻辑运算和移位运算，它们都是二进制数字的位运算，是构成其它各种运算的基础。,逻辑运算：与、或、非以及其它复合逻辑移位运算：(算术逻辑循环)左、右移位,3.1.1 逻辑运算,表3-1 三种基本逻辑运算,例如：X=10101011，Y=11100001，则XY=10100001；X=10101011，Y=11100001，则XY=11101011；X=1010，Y=1000，则 =0101， = 0111。,1、算术右移 ： X3 X2 X1 X0 X3 X3 X2 X1 2、算术左移 ： X3 X2 X1 X0 X2 X1 X0 03、逻辑右移 ： X3 X2 X1 X0 0 X3 X2 X1 4、逻辑左移 ： X3 X2 X1 X0 X2 X1 X0 05、循环右移 ： X3 X2 X1 X0 X0 X3 X2 X1 6、循环左移 ： X3 X2 X1 X0 X2 X1 X0 X3 7、带进位位的循环右移 ：C X3 X2 X1 X0 X0 C X3 X2 X18、带进位位的循环左移 ：C X3 X2 X1 X0 X3 X2 X1 X0 C,3.1.2 移位运算,3.2 逻辑门与触发器,计算机系统的硬件是有许多逻辑器件组成的，它们一般可以分成组合逻辑器件和时序逻辑器件两大类。如果某器件的输出状态仅与当时的输入状态有关，而与过去的输入状态无关，则称为组合逻辑器件 ；如果逻辑器件的输出状态不但与当时的输入有关，而且还与电路在此刻以前的状态有关，则称为时序逻辑器件。,组合逻辑电路的基本单元为门电路；时序逻辑器件内必须包含能存储信息的记忆元件触发器，它是构成时序逻辑电路的基础。,3.2.1 逻辑门,&,1,1,&,=1,触发器的特点 1） 两个互补的输出端Q和 2）两个稳定的状态。通常将Q=1和 =0称为“1”状态，而把Q=0和 =1称为“0”状态。当输入信号不发生变化时，触发器状态稳定不变。 3）在一定输入信号作用下，触发器可以从一个稳定状态转移到另一个稳定状态。通常把输入信号作用之前的状态成为“现态”，记作Q n和 n ，而把输入信号作用后的状态称为触发器的次态，记作Q (n+1) 和 (n+1) 。为了简单起见，一般省略现态上的上标n，就用Q和 表示现态。显然，次态就是现态和输入的函数。,3.2.2 触发器,1、基本R-S触发器,1）电路图 2） 逻辑符号 3） 功能表,4）次态方程：Q n+1= +RDQ =0,5）状态转换图,1）逻辑符号 2）功能表 3）状态表,2、D触发器,4）次态方程 Q（n+1）=D,5）状态转换图,1）逻辑符号 2）功能表 3）状态表,3、J-K触发器,4）次态方程Q（n+1）=J + Q,5）状态转换图,3.3 基本逻辑器件,常用的组合逻辑器件有加法器、算术逻辑运算单元（ALU）、译码器、编码器、多路选择器、多路分配器等 。,常用的时序逻辑器件有计数器、寄存器、序列检测器、代码产生器等。,设有两个四位二进制数相加，其竖式如下： 1 0 1 0 被加数A 0 0 1 1 加数B+ 0 0 1 0 0 低位向高位的进位Ci-1 1 1 0 1 和S,3.3.1 全加器,计数器是一种对输入脉冲进行计数的时序逻辑电路，被计数的脉冲信号称作“计数脉冲”。计数器的“数”是用触发器的状态组合来表示的，在计数脉冲作用下使一组触发器的状态逐个转换成不同的状态组合来表示数的增加或减少，即可达到计数的目的。,3.3.2 计数器,计数器的种类很多，按其进位制可分为二进制、十进制和任意进制计数器；按其功能可分为加法计数器、减法计数器和加/减可逆计数器等。下图是“模”为16的二进制可逆加/减计数器。,计数器的逻辑符号及引脚功能,寄存器是数字系统中用来存放数据或运算结果的一种常用逻辑部件。,3.3.5 寄存器,4位双向移位寄存器 的逻辑符号及功能,第3章 数字逻辑基础结束,第4章：计算机体系结构,计算机体系结构指的是，构成计算机系统主要部件的总体布局、部件的主要性能以及这些部件之间的连接方式。 本章主要介绍计算机系统的硬件结构及其系统组成。,内容展开,4.1 计算机系统的硬件结构 4.1.1 现代计算机结构的特点 4.1.2 计算机硬件的典型结构 4.2 计算机系统的硬件组成 4.2.1 运算器 4.2.4 输入器 4.2.2 控制器 4.2.5 输出器 4.2.3 存储器4.3 微机系统的硬件配置 4.3.1 中央处理器（CPU） 4.3.4 输入输出设备 4.3.2 存储器系统 4.3.5 外存储设备 4.3.3 主机板 4.3.6 网络与多媒体设备,4.1.1 现代计算机结构的特点,现代计算机转向以存储器为中心，其组成框图如下所示。,4.1.2 计算机硬件的典型结构,1、小型机的总线型结构 单总线结构 、 CPU为中心的双总线结构 、以存储器为中心的双总线结构。,2、微型机的一般结构,3、大、中型计算机的通道结构,1）小型机的单总线结构,2）以CPU为中心的小型机双总线结构,3）以M为中心的小型机双总线结构,4）微型机的一般结构,5）大、中型计算机的通道型结构,4.2 计算机系统的硬件组成,运算器：运算器是一个对数据信息进行加工处理的部件， 主要执行算术运算和逻辑运算。,控制器：控制器是计算机的指挥中心，它使计算机各部件自动协调地工作。,存储器：存储器是用来存储程序和各种数据信息的记忆部件。,输入器：输入器又称输入设备，是变换输入形式的部件。它将人们熟悉的信息形式变换成计算机能接受并识别的信息形式。,输出器：输出器又称输出设备，是变化计算机输出信息的部件。它将计算机运算结果的二进制信息转换成人类或其他设备所能接受和识别的形式、如字符、文字、图形、图像、声音等。,4.2.1 运算器,4.2.2 控制器,4.2.3 存储器,4.2.4 输入器,输入的信息有数字、字母、文字、图形、图像、声音等多种形式，送入计算机的只有一种形式，就是二进制数据。一般的输入设备只用于原始数据和程序的输入。,常用的输入设备有键盘、电传打字机、纸带输入机、卡片输入机、光笔、鼠标及模/数转换器等。,4.2.5 输出器,输出器又称输出设备，是变化计算机输出信息的部件。它将计算机运算结果的二进制信息转换成人类或其他设备所能接受和识别的形式，如字符、文字、图形、图像、声音等。输出设备和输入设备一样，需要通过接口与主机连接。,常用的输出设备有：打印机、显示器、纸带穿孔机、数/模转换器等。,4.3 微机系统的硬件配置,自从1971年美国生产出世界上第一台微机以来，已从第一代4位机演变到今天的64位机。微机系统小巧、灵活、方便和廉价的优点为计算机普及开辟了极为广阔的天地。微型计算机，也称PC机（personal Computer），作为计算机体系结构中的一种，具有很高的性能价格比，目前已广泛应用于日常工作与生活之中。它采用典型的单总线结构，其中单总线根据传送的信息类型又可以分为：数据总线（DB）、地址总线（AB）以及控制总线（CB）。同一般的计算机一样，微型机计算机也是由五大部件组成，其中运算器和控制器合称CPU，CPU与内存合称为主机，输入设备和输出设备合称为外设。下面从六大方面阐述微机系统的硬件组成。,4.3.1 中央处理器（CPU）,CPU是PC机的核心，它的主要功能是执行程序指令，完成各种运算和控制功能。,CPU的类型标志着PC类型。就INTEL CPU而言，已从8088发展到P4。除INTEL公司的CPU外，还有AMD、Cyrix、TI等公司的CPU。目前较为流行的CPU是奔腾CPU。,主频、总线宽度、速度等参数是CPU的常见指标 。,4.3.2 存储器系统,半导体存储器系统是计算机进行信息加工时存放信息的场所。典型系统主机板上有三类半导体存储器，即ROM BIOS集成芯片、系统的RAM存储器以及二级高速缓存。,半导体存储器按制造原理和使用范围一般分为随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。,随机存储器：动态RAM 、静态RAM 、视频RAM 、Cache存储器 、SDRAM 、CMOS存储器 等。,只读存储器：ROM BIOS 、键盘 BIOS 、影子ROM,4.3.3 主机板,打开计算机的外壳，往往能发现一块最大的印刷电路板，这一块印刷电路板被称为主机板。主机板（简称主板，Main board）又称系统板或母板，是PC机的核心部件。,主板上的重要部件有：中央处理器插槽；内存储器芯片条插槽；高速缓冲芯片或插槽；BIOS芯片；CMOS芯片；键盘与鼠标的插槽；插扩充板用的扩充槽；电池；固定在主板上的一些端口插槽；管理主板系统的核心逻辑芯片组等。,主机板发生根本性改变有3个因素：新的微处理器、新的类型以及日渐减少的芯片数量，也就是通常所说的CPU、芯片组与总线。这些因素也构成了主机板分类的基础。,4.3.4 输入输出设备,输入设备主要有：键盘、鼠标、扫描仪、光笔等。输出设备包括：显示器、各类打印机等。,1、视频显示系统 ：视频监视器（Monitor）和显示控制适配器（Adapter，简称适配器、显示卡、显示或视频控制卡）组成。,2、打印机 ：常用的打印机分为点阵式打印机、喷墨打印机和激光打印机。它们共同的性能指标是打印分辨率（DPI）和打印速度。,3、键盘和鼠标 ：键盘是计算机最基本的输入设备，通过一根五芯电缆连接到机内主机板的键盘插座上。常用的鼠标一般分两类：机械式和光电式 。,4、扫描仪 ：扫描仪是将图片或文本通过扫描输入计算机的设备，它的出现，可以弥补键盘和鼠标输入的不足。,4.3.5 外存储设备,外存储设备一般可分为：软磁盘、硬磁盘以及光盘等。,1、软盘系统 ：由软盘驱动器、适配卡和软盘组成。,2、硬盘系统 ：类似于软盘系统，硬盘系统由硬盘片、硬盘驱动器和适配器组成，通过硬盘适配器与主机相连。 参数主要有容量、转速等。,3、光存储设备 ：光盘是近年来飞速发展起来的一种数据存储设备。开始是作为多媒体计算机的关键部件之一而被使用的。目前，它不仅是多媒体数据的存储设备，也是各种程序和各种计算机文挡的存储设备。 光盘可分为：只读光盘（CD-ROM）、 一次性写光盘（WORM）、可读写光盘（E-R/W）等。,4.3.6 网络与多媒体设备,计算机正朝着网络化、多媒体化方向发展。微机系统要具备多媒体功能，必须配置音频处理系统；要具备联网功能，必须配置网卡或调制解调器等设备。,1、声卡 ：音频处理系统是由声卡、话筒、音箱等设备组成的，其中声卡是必不可少的。,2、调制解调器 ：如果微机要通过电话线上网，则必须要配置调制解调器（Modem）。Modem是由调制器（modulator）和解调器（demodulator）两个单词组合而成的复合词。,3、网卡 ：单台计算机如果要与其它计算机互联，构成一个网络环境，则必须配置网卡。网卡是微机与计算机网络连接的部件。,第4章 计算机系统结构结束,第5章：操作系统基础,操作系统是为了方便用户，控制和管理硬件和软件资源以使计算机能够有序并高效运行的系统软件,操作系统是计算机系统软件的核心，是计算机的灵魂，是计算机系统的管家，软件和硬件资源的协调大师。掌握了操作系统，就掌握了计算机的精髓。,目录,5.1 操作系统概述5.2 DOS操作系统5.3 Windows操作系统5.4 Unix及Linux,5.1 操作系统概述,5.1.1 概述5.1.2 操作系统的历史5.1.3 操作系统的功能5.1.4 操作系统的工作原理5.1.5 操作系统的分类5.1.6 常用的微机操作系统,5.1.1 概述,操作系统 Operating System，OS 操作系统是一种软件，属于系统软件 从用户角度看，操作系统可以看成是计算机的硬件扩充 人机交互方式来看，操作系统是用户与机器的接口 用管理者角度看，操作系统也是管理资源的程序扩充,5.1.2 操作系统的历史,1946年50年代末（无操作系统）第一代初级单道操作系统第二代多道程序设计共享阶段多模式系统网络操作系统和分布式操作系统,5.1.3 操作系统的功能,1、处理器管理 主要任务是为了解决处理器（CPU）的分配问题，它决定了在多个程序申请管理器时，选择调度哪个程序，占用处理器。在该程序运行之前要为其分配必要的资源（如内存空间，外部设备等），在程序运行过程中要控制其运行状态，以及程序之间的同步和通讯等操作。,2、存储器管理 主要任务是为了解决内存空间的分配问题，它为程序和数据分配内存空间， 使它们所占用的存储区不发生冲突。在多个程序共享内存的情况下，它还必须为每道程序提供保护，使各道程序都能在自己所属存储区中，互相不干扰,3、设备管理 主要任务是为了当用户需使用外部设备时，提出请求，由它进行分配，当用户程序运行到要使用某设备时由它驱动外部设备，同时它还能处理外部设备的中断请求。,4、文件管理 主要任务是管理文件目录，为文件分配存储空间，执行用户提出的使用文件的各种命令。对文件管理的要求是使用简单，只要给出文件名就可使用有关命令去存取信息，安全可靠，有保护措施，文件被破坏时能即使恢复，文件既能共享又能保密。,5、作业管理 主要任务是提供给用户一个使用计算机系统的界面，使用户能够方便地运行自己的作业，并对进入系统的所有用户作业进行管理和组织（包括作业调度和作业控制），以提高整个计算机系统的使用效率。,三种接口：A、命令行 B、程序接口 C、图形用户接口,5.1.4 操作系统的工作原理,1、多道程序设计,概念：多个计算程序同时驻留在主存中并发执行,优点： 提高资源的利用率,5.1.5 操作系统的分类,按照处理方式、运行环境、服务对象和功能的不同，操作系统分为： 1、单用户 独占 2、批处理 成批 3、实时 分为实时控制和实时信息处理 4、分时 时间片 5、网络 网络通信和网络共享 6、分布式 无主从关系,5.1.6 常用的微机操作系统,MS DOS (MICROSOFT) WINDOWS (MICROSOFT) LINUX (自由软件） MACINTOSH （APPLE) UNIX OS/2 (IBM),5.2 DOS 操作系统,5.2.1 基本概念5.2.2 dos组成5.2.3 文件、目录和路径5.2.4 基本命令5.2.5 文件分配表,曾经非常辉煌,5.2.1 DOS的基本概念,DOS disk operation system 单用户单任务1981诞生 microsoft dos 6.22 纯 dos 8.0 随 win me一起发行。世界上使用最多的操作系统好多游戏都是在dos下 。 16位,5.2.2 DOS的组成,系统核心： 三模块 一引导 三模块： 命令处理 （） 文件管理 （msdos.sys） 输入输出 （io.sys） 一引导：引导程序 软盘零磁道零面第一 扇区,启动流程图,5.2.3 文件、目录和路径,1、文件 概念：记录在存储介质（例如磁盘）上的一组相关信息的集合。 命名规则：8.3规则 主名最多八个，扩展名最多三个。 不能包含：。，；： / ? + 通配符： ？任意一个 * 任意多个 常见扩展名和设备文件名,2、