大学计算机基础.PPT

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1、大学计算机基础,绪论2009年秋,大学计算机基础,第1章 计算机基础知识2009年秋,大学计算机基础,3,本章主要内容,1.1 计算机概述1.2 数据在计算机中的表示1.3 计算机系统的组成1.4 多媒体技术1.5 计算机安全,大学计算机基础,4,1.1 计算机概述,1.1.1 计算机的产生和发展1.电子计算机的诞生与发展 计算机的发展历经了机械式计算机、机电式计算机和萌芽期的电子计算机3 个阶段。（1）电子计算机的诞生 第1 台电子计算机是1946年2月诞生于美国宾夕法尼亚大学的电子数字积分计算机（ENIAC）。美籍匈牙利数学家冯诺伊曼领导的设计小组完成全新的存储程序式的通用电子计算机方案电

2、子离散变量自动计算机（EDVAC）。,大学计算机基础,5,1.1 计算机概述,（2）冯诺伊曼型计算机的主要内容 计算机中的指令和数据等一切信息都用二进制方式表示。计算机完成的任务是由事先编好的程序完成的。计算机的程序被事先输入到存储器中，程序运算的结果也被存放在存储器中；计算机能自动连续地执行程序。程序运行所需要的信息和结果可以通过输入/输出设备完成。计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备5个部分组成。由于冯诺伊曼对现代计算机技术的突出贡献，人们称他为“计算机之父”。,大学计算机基础,6,1.1 计算机概述,（3）计算机的发展历程 第一代是电子管计算机（19461957）使用机器语

3、言，且体积大、耗电量高、运行速度慢、价格昂贵，用磁鼓存储数据。主要为军事和国防尖端技术而研制。第二代是晶体管计算机（19571964）使用高级语言，且体积小、重量轻、成本低、寿命长、速度快、功耗低，性能更稳定，用磁芯存储器。,大学计算机基础,7,1.1 计算机概述,第三代是集成电路计算机（19641970）体积变得更小，功耗更低，速度更快，兼容性更好，成本更低，应用范围进一步扩大。这一时期还出现了操作系统。第四代是大规模集成电路计算机（1970到现在）第五代是未来的智能计算机 第五代计算机是指具有人工智能的新一代计算机，它具有推理、联想、判断、决策、学习等功能。,大学计算机基础,8,1.1 计

4、算机概述,（4）微型计算机的发展微型计算机（Microcomputer）是指以微处理器为核心，由大规模集成电路制成的存储器、输入/输出接口电路及系统总线所组成的计算机（简称微型机或微机）。有的微型计算机把CPU、存储器和输入/输出接口电路都集成在单个芯片上，称为单片微型计算机，也叫单片机。自从1971年微处理器和微型计算机问世以来，就得到了快速的发展，大约每隔24年就更新换代一次。至今，微型计算机经历了4次演变，并进入第五代。微型计算机的换代通常按CPU的字长和功能来划分。,大学计算机基础,9,1.1 计算机概述,第一代（19711973）是4位或低档8位微处理器。主要的微处理器有：1971年

5、，Intel公司推出第一片4位微处理器Intel 4004 和1972年，推出了Intel 8008。第二代（19741977）是中档的8位微处理器。主要的微处理器有：Intel 8008、Z80、M6800、Rockwell 6502等。第三代（19781985）是16位微处理器。主要的微处理器有：,大学计算机基础,10,1.1 计算机概述,Intel 8086（集成度为29 000管/片，时钟频率为10 MHz）、Z8000（集成度为17500管/片）和MC68000（集成度为68000管/片）。第四代（19851992）是32位微型机。主要的微处理器有：Intel 80386和Intel

6、 80486等。第五代（1993现在）是高档32位或64位微处理器。主要的微处理器有：Intel公司的新一代处理器Pentium（奔腾）系列产品。,大学计算机基础,11,1.1 计算机概述,2未来计算机的发展（1）未来计算机的发展方向 巨型化。微型化。网络化。智能化。（2）未来的新型计算机 能识别自然语言的计算机。高速超导计算机。激光计算机。,大学计算机基础,12,1.1 计算机概述,分子计算机。量子计算机。DNA计算机。神经元计算机。生物计算机。1.1.2 计算机的分类1按用途划分 通用机：专用机,大学计算机基础,13,1.1 计算机概述,2按处理对象划分 电子数字计算机 简称电子计算机或数

7、字计算机。模拟计算机 数模混合机3按规模划分 指计算机的运算速度、存储容量、存取速度等综合性的性能指标和处理能力。巨型计算机 大/中型计算机 小型计算机,大学计算机基础,14,1.1 计算机概述,微型计算机 工作站 服务器1.1.3 计算机的特点 处理速度快 存储容量大，存储时间久 计算精确度高 有逻辑判断能力 自动化工作能力 应用领域广泛,大学计算机基础,15,1.1 计算机概述,1.1.4 计算机的应用1科学计算2数据处理数据处理也称信息处理，是指对各种数据进行收集、存储、整理、分类、统计、加工、利用、传播等一系列活动的统称。数据处理从简单到复杂经历了以下3个发展阶段：电子数据处理（Ele

8、ctronic Data Processing，EDP）管理信息系统（Management Information System，MIS）决策支持系统（Decision Support System，DSS）,大学计算机基础,16,1.1 计算机概述,3辅助技术 计算机辅助技术包括CAD、CAM和CAI等。（1）计算机辅助设计（2）计算机辅助制造将CAD和CAM技术集成，实现设计生产自动化，这种技术被称为计算机集成制造系统（CIMS）。它的实现将真正做到工厂（或车间）无人化。（3）计算机辅助教学4过程控制5人工智能,大学计算机基础,17,1.1 计算机概述,6网络与通信7电子商务与电子政务8仿

9、真和虚拟现实,大学计算机基础,18,1.2 数据在计算机中的表示,数据作为信息的载体，总是用一系列事先约定的特定符号表示。常用的数据形式有数值数据（定点数、浮点数）和非数值数据（字符、汉字、声音、图形、图像等）。1.2.1 数制 进位计数制简称数制，是用于计数的方法和规则。计算机中最常用的进制是二进制，为了书写、表示和理解的方便还经常用到十进制、八进制和十六进制。,大学计算机基础,19,1.2 数据在计算机中的表示,1计数规则（1）数码 数码是不同数制中规定的用于计数的符号。在R进制中，一般用0R1共R个阿拉伯数字表示。（2）基数 数制中规定的实现计数规则的数，R进制的基数为R，运算规则是“逢

10、R进一，借一为R”。（3）位权 位权简称为权，是用于决定数据中各数位不同含义的数。因此，即使同一个数码，当出现在不同数位时其含义（即权值）也不同。R进制中第i位（个位为第0位）的权是Ri。,大学计算机基础,20,（4）基数和权的关系任一给定的某进制数据都可表示为基数的一系列若干次幂的和的表达式，即权展开式。例如，对于R进制数据anan1a1a0.a1am，其权展开式如下。（anan1a1a0.a1am）R=anRn+an1Rn1+a1R1+a0R0+a1R1+amRm 或（anan1a1a0.a1am）R=其中，i为位置序号（i0）；m为序号最小值；n为序号最大值；ai为第i位的数码，0aiR

11、1；Ri为第i位的权。,1.2 数据在计算机中的表示,大学计算机基础,21,1.2 数据在计算机中的表示,2常用的数制（1）十进制 数码共10个，分别是：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9。基数为10。运算特点是：“逢十进一，借一为十”。权，第i位（整数最低位为第0位）的权为10i。,大学计算机基础,22,1.2 数据在计算机中的表示,（2）二进制 数码共2个，分别是：0、1。基数为2。运算特点是：“逢二进一，借一为二”。权，第i位（整数最低位为第0位）的权为2i。,大学计算机基础,23,1.2 数据在计算机中的表示,（3）八进制 数码共8个，分别是：0、1、2、3、4、5、6、7。基数为

12、8。运算特点是：“逢八进一，借一为八”。权，第i位（整数最低位为第0位）的权为8i。,大学计算机基础,24,1.2 数据在计算机中的表示,（4）十六进制 数码共16个，分别是：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A（10）、B（11）、C（12）、D（13）、E（14）、F（15）。基数为16。运算特点是：“逢十六进一，借一为十六”。权，第i位（整数最低位为第0位）的权为16i。,大学计算机基础,25,1.2 数据在计算机中的表示,3二进制数的运算（1）二进制数的特点 计算机之所以用二进制表示指令和数据，其主要原因有以下几方面。技术上容易实现。运算规则简单。便于逻辑运算。可靠性高。通用性强

13、。,大学计算机基础,26,1.2 数据在计算机中的表示,（2）二进制的算术运算 加法运算。二进制加法运算的运算规则是：00=0，01=1，10=1，11=0（向高位进位）。减法运算。二进制减法运算的运算规则是：00=0，01=1（向高位借位），10=1，11=0。乘法运算。二进制乘法运算的运算规则是：00=0，01=0，10=0，11=1。除法运算。二进制除法运算的运算规则是：00=0，01=0，10=0（无意义），11=1。,大学计算机基础,27,1.2 数据在计算机中的表示,（3）二进制的逻辑运算 位逻辑运算最常用、最基本的只有三种：（位）逻辑与、（位）逻辑或、（位）逻辑非。（位）逻辑与，

14、也称为逻辑乘，简称为位与，用符号“”或“”表示。运算规则是：00=0，10=0，01=0，11=1。（位）逻辑或，简称为位或，用符号“”或“+”表示。运算规则是：0+0=0，1+0=1，0+1=1，1+1=1。（位）逻辑非，简称位非，用符号“”表示。运算规则是：=0，=1。,大学计算机基础,28,1.2 数据在计算机中的表示,1.2.2 不同数制间的转换 1R进制转换为十进制 要把R进制（二进制或八进制或十六进制等）数转换为十进制数，只需将该数按权展开后，将各数位数码与位权相乘的积相加，所得到的和即为R进制数对应的十进制数。【例1】将数据（10110.1011）2转换为十进制数。（10110.

15、1011）2=124+023+122+121+020+121+022+123+124=16+0+4+2+0+0.5+0.25+0.0625=（22.8125）10,大学计算机基础,29,1.2 数据在计算机中的表示,【例2】将数据（237.45）8转换为十进制数。（237.45）8=282+381+780+481+582=128+24+7+40.125+50.015625=159+0.5+0.078125=（159.578125）10【例3】将数据（1A3.4F）16转换为十进制数。（1A3.4F）16=1162+10161+3160+4161+15162=256+160+3+0.25+0.0

16、5859375=（419.30859375）10,大学计算机基础,30,1.2 数据在计算机中的表示,2十进制转换为R进制要将十进制数转换为R进制（二进制或八进制或十六进制等）数，应把数据分成整数部分和小数部分分别转换，然后再将转换结果拼接起来，可得到转换后的R进制数。十进制整数转换为R进制的方法是：将待转换的数用R整除后，保留余数，然后不断将所得到的商用R整除，并保留余数，直到商为零为止。运算得到的余数即为转换得到的R进制数，且先得到的余数为最低位，最后得到的余数为最高位。十进制小数转换为R进制的方法是：将待转换的数与R相乘后，忽略积的整数部分，把剩下的小数部分继续用R去乘，然后继续忽略整数

17、部分，把剩下的小数部分与R相乘，直到小数部分为零为止。相乘运算中所取得的整数值即为转换得到的R进制数，且最先得到的为最高位，最后得到的为最低位。,大学计算机基础,31,1.2 数据在计算机中的表示,【例4】将数据（123.375）10转换为二进制数。（123.375）10=（1111011.011）2（1）整数部分如下（2）小数部分如下。,611,2,71,2,31,2,11,2,01,余数,低位,高位,0.375 2,0.750 00.750 2,1.500 10.500 2,1.000 1,高位,低位,余数,大学计算机基础,32,1.2 数据在计算机中的表示,【例5】将数据（3457.05

18、）10转换为八进制数。（3457.05）10（6601.03）8（1）整数部分如下（2）小数部分如下,3457,8,66,8,06,8,低位,高位,余数,0.05 2,0.40 0 0.40 8,3.20 3,余数,高位,低位,大学计算机基础,33,1.2 数据在计算机中的表示,【例6】将数据（345.5）10转换为十六进制数。（345.5）10=（159.8）16（1）整数部分如下。（2）小数部分如下。,345,16,219,16,15,16,01,余数,低位,高位,0.5 16,8.0 8 0.0,余数,注 意 任何进制的零是相当的，所以进制转换不改变数的正负号。R进制数总能精确地转换为十

19、进制数，但十进制的小数不一定能精确地转换为R进制的小数。,大学计算机基础,34,1.2 数据在计算机中的表示,3二进制和八进制、十六进制之间的转换 要实现二进制和八进制、十六进制之间的转换，可以首先将待转换的数据转换为十进制，然后再将十进制数转换为目标进制。可是，要以十进制作为转换的桥梁，其运算过程略显复杂。23=8，24=16，这说明三种进制的权存在某种内在关系，即1位八进制数对应3位二进制数，1位十六进制数对应4位二进制数，其对应关系如表1.1所示。,大学计算机基础,35,1.2 数据在计算机中的表示,表1.1二进制和八进制、十六进制数之间的关系,表1.1二进制和八进制、十六进制数之间的关

20、系,大学计算机基础,36,1.2 数据在计算机中的表示,（1）二进制数和八进制数的互换二进制数转换为八进制的规则是：以小数点为界，向左右两侧每3位为一组进行划分，若整数部分不足3位时在高位补0，若小数部分不足3位时在最低位补0，然后依据表1.1所示的二进制和八进制数之间的对应关系进行转换。例如，将（1101100.1101011）2转换为八进制数。,001 101 100.110 101 100,1 5 4.6 5 4,所以，（1101100.1101011）2=（154.654）8,大学计算机基础,37,1.2 数据在计算机中的表示,八进制数转换为二进制数的规则和二进制数转换为八进制数正好相

21、反，只要按表1.1所示，将1位八进制数转换为3位二进制数即可。例如，将（154.654）8转换为二进制数。,001 101 100.110 101 100,1 5 4.6 5 4,所以，（154.654）8=（1101100.1101011）2,大学计算机基础,38,1.2 数据在计算机中的表示,（2）二进制数和十六进制数的互换二进制数转换为十六进制的规则和二进制数转换为八进制的规则的区别是，按4位为一组进行划分，并在整数部分不足4位时在高位补0，小数部分不足4位时在最低位补0，最后依据表1.1所示的二进制和十六进制数之间的对应关系进行转换。例如，将（1101100.1101011）2转换为十

22、六进制数。,6 C.D 6,0110 1100.1101 0110,所以，（1101100.1101011）2=（6C.D6）16,大学计算机基础,39,1.2 数据在计算机中的表示,十六进制数转换为二进制数的规则和二进制数转换为十六进制数正好相反，同样按表1.1所示将1位十六进制数转换为4位二进制数即可。例如，将（6C.D6）16转换为二进制数。,6 C.D 6,0110 1100.1101 0110,所以，（6C.D6）16=（1101100.1101011）2,大学计算机基础,40,1.2 数据在计算机中的表示,4八进制和十六进制之间的互换八进制数和十六进制数之间没有直接的转换规则，只有

23、先将其中的一种进制转换为其他进制后，再转换为目的进制。实现八进制数和十六进制数间转换的中间进制可以十进制，也可以是二进制，但由于以十进制为中间进制的运算量较大，所以，一般都采用以二进制作为中间进制进行转换。例如，将数据（2375.35）8转换为十六进制，将数据（3FA9.4B）16转换为八进制的方法如下。,大学计算机基础,41,1.2 数据在计算机中的表示,所以，（2375.35）8=（4FD.74）16（3FA9.4B）16=（37651.226）8,大学计算机基础,42,1.2 数据在计算机中的表示,1.2.3 带符号数的编码 带符号数的编码是针对带符号的定点整数的一系列编码规则，包括原码

24、、反码和补码等。1真值 当数据用二进制形式表示时，在数据的最高位前用“+”和“”分别表示数据正负的数叫做数据的真值。2机器数 由于计算机只能识别“0”和“1”这两个符号，因此，数的正负也用“0”和“1”表示。一般情况下，数的最高位作为符号位，用“0”表示正数，用“1”表示负数。这种把符号位数字化后的数据叫做机器数。例如，真值为（00101101）2的机器数是10101101。,大学计算机基础,43,1.2 数据在计算机中的表示,3原码 用“0”和“1”分别表示数据的正负号，有效值用二进制的绝对值表示的数据称为原码。例如+60和60的原码（8位二进制形式）分别是00111100和10111100

25、。4反码 正数的反码和原码相同，负数的反码是对其原码除符号位以外按位取反的结果值。这样，+0和0的反码不同，（+0）反=00000000，（0）反=11111111。5补码 正数的补码和原码相同，负数的补码用其反码加1表示。+0和0的补码相同。数据用补码表示后可以用加法运算实现两个数相减的运算。,大学计算机基础,44,1.2 数据在计算机中的表示,1.2.4 数据在计算机中的表示 1数值数据 数据除了正负号、有效位外，还有小数点。无符号数据没有符号位，数的最高位是数据的有效位。有符号数据的最高位是用“0”或“1”表示数据正负的符号位。根据小数点事先约定的默认位置的不同，数值数据分为定点数和浮点

26、数两种。（1）定点数 定点数是指小数点位置固定在指定位置不变的数据。根据事先约定的小数点位置的不同，可分为定点小数、定点整数和定点混合小数（既含整数又含小数的数）。定点数的数据格式如图1.1所示。,大学计算机基础,45,1.2 数据在计算机中的表示,图1.1 定点数的不同格式,大学计算机基础,46,（2）浮点数 浮点数是指由整数和小数两部分组成的包含小数点的数据，并且小数点的位置可以随意改变。对于任一浮点数X可表示如下。X=MRE 其中，M为尾数，R为基数，E为阶码（即指数）。例如，以下各数均为浮点数34.6789的正确表达格式：3.46789101，0.346789102，346.78910

27、1。计算机中的浮点数用指定长度的二进制数表示。其中阶码用带符号的二进制定点整数表示，阶码决定数据的表示范围；尾数用二进制定点小数（纯小数）表示，尾数决定数据的精确度。,大学计算机基础,47,1.2 数据在计算机中的表示,浮点数的表示格式如图1.2所示。2字符数据 字符数据是指一切可以在计算机中表示的西文字符、特殊符号及汉字等。不论哪种字符数据，在计算机中都用按一定规则编码的二进制数据表示，只是不同的计算机对字符信息的编码方式不同。（1）西文字符及ASCII码,图1.2 浮点数的存储格式,大学计算机基础,48,西文字符包括拉丁字母、数字、标点符号和一些特殊符号等。针对西文字符的编码方式很多，诸如

28、BCD码、余3码、格雷码等，但在微型计算机中应用最广泛的是ASCII码和EBCDIC码。ASCII（American Standard Code for Information Interchange）码即美国标准信息交换代码，是微型机中使用最为广泛的西文字符的编码规则。,大学计算机基础,49,1.2 数据在计算机中的表示,ASCII码用7位二进制数（d6d5d4d3d2d1d0）表示，共有128个不同的状态，可表示128个不同字符组成的字符集，其中编码值031（00000000011111）对应不可打印的各种控制字符；编码值32（0100000）表示空格字符SP；编码值127（1111111

29、）表示“删除”控制码DEL；其余94个编码对应可打印字符。,大学计算机基础,50,1.2 数据在计算机中的表示,在所有可打印字符中，为了便于比较，数字及字母均采用正常数字顺序及字母顺序连续编排的方式。其中数字09对应的ASCII码是4857；大写字母AZ对应的ASCII码是6590；小写字母az对应的ASCII码是97122。所有ASCII码值及含义如表1.2所示。控制码含义的进一步解释如表1.3所示。,大学计算机基础,51,1.2 数据在计算机中的表示,表1.2 7位ASCII码表,大学计算机基础,52,1.2 数据在计算机中的表示,表1.3 控制码的含义,大学计算机基础,53,1.2 数据

30、在计算机中的表示,（2）汉字及编码 计算机中对汉字的编码规则主要有输入码、国标码、内码和字模码等。各种不同编码间的关系如图1.4所示。汉字处理包括汉字的输入、存储和输出等环节。输入码也称机外码，是计算机操作人员通过西文键盘输入汉字时所用到的信息编码。（a）数字码。数字编码就是用数字串代表一个汉字的输入，常用的是国标区位码。,图1.4 汉字系统编码的处理模型,大学计算机基础,54,1.2 数据在计算机中的表示,（b）拼音码。拼音编码是以汉语拼音为基础的输入方法。常见的拼音码有简拼码、双拼码、全拼码、智能ABC及微软拼音等。（c）字形码。字形编码是以汉字的形状及字形结构确定的编码。首尾码、郑码、表

31、形码、五笔划和五笔字型等便是这种编码方式的实例（d）音形码。充分发挥音码和形码的优势，可更好地解决汉字的正确输入问题，进一步提高输入效率。目前较为典型的音形码是万能五笔。（e）其他的输入方法。随着模式识别技术、语音识别技术、手写识别技术及扫描输入技术的日趋成熟，语音输入、手写输入技术已经成为手机、PDA及通用微型计算机中的汉字输入方式。,大学计算机基础,55,1.2 数据在计算机中的表示,国标码。国标码，也称交换码.GB2312-80国标码中收录了一级和二级汉字及图形符号共7445个，其中图形符号682个.GB2312-80编码标准中只收录了常用的汉字，为了满足更多环境对汉字更广泛的应用需求，

32、我国相继制定并推出了GB12345、GB13000（GBK）、GB18030和GB2311-1990等国标码，彻底解决了计算机中收录的汉字数量太少而不能满足应用需要的问题，同时也很好地解决了对简体字和繁体字的不同需求及各种不同文字的混合编码等问题。,大学计算机基础,56,1.2 数据在计算机中的表示,Unicode中所有字符都使用等长的两个字节对字符进行编码。在该字符集中不仅包含中文、韩文、日文等世界各国主要语种的字符，还包括许多专用符号。为了统一地表示世界各国的文字，1993年国际标准化组织公布了“通用多八位编码字符集”的国际标准ISO/IEC 10646，简称UCS（Universal C

33、ode Set）。UCS包含了中国、日本、韩国等国家的文字。这一标准为包括汉字在内的各种正在使用的文字提供了统一的编码方案。,大学计算机基础,57,1.2 数据在计算机中的表示,内码。汉字内部码也称为机内码或内码，是汉字在设备或信息处理系统内部最基本的表达形式，是在设备和信息处理系统内部存储、处理、传输汉字时用到的代码。,字模码。汉字字模码是表示汉字外观字形的字模数据，是用于输出汉字的编码规则。字模码也称为字形码，通常用点阵或矢量函数等方式表示。“大”字1616点阵的字形及编码如图1.5所示。,大学计算机基础,58,1.2 数据在计算机中的表示,3多媒体数据 包括音频、视频、图形和图像等多媒体

34、数据。媒体数据及编码的内容可参见多媒体技术一节。1.2.5 信息技术 1信息技术概述 是利用计算机和各种通信手段来获取信息、传递信息、存储信息、处理信息、显示信息和分配信息等的相关技术。信息技术主要包括微电子技术、传感技术、计算机技术和通信技术等。,大学计算机基础,59,1.2 数据在计算机中的表示,（1）什么是信息国际标准化组织（ISO）在IT安全管理指南中对信息的解释是：信息是通过在数据上施加某些约定而赋予这些数据的特殊含义。广义上讲，信息是人类社会和自然界所传达出来的信号或消息，是事物的运动状态和方式，是事物的一种属性。信息可以是文字、图形、图像、语言、声音等，也可以是消息、情报、指令和

35、信号等。信息同物质和能量一样是人类生存和社会发展的基本资源。信息的特点是不灭性、复制性和时效性。（2）信息技术的定义,大学计算机基础,60,1.2 数据在计算机中的表示,信息技术是指有关信息的收集、识别、提取、变换、存储、处理、检索、检测、分析和利用等的技术。信息技术是指利用计算机和现代通信手段获取、传递、存储、处理、显示和分配信息的技术（新华词典）。我国的一些专家学者认为：信息技术是指研究信息如何产生、获取、传输、变换、识别和应用的科学技术。（3）信息技术的基本问题 信息技术的基本问题包括信源和信宿、信道以及编码和度量问题。,大学计算机基础,61,1.2 数据在计算机中的表示,信息源。（a）

36、自然信源，包括来自于物理、化学、天体、地理、生物等方面的自然的信息。（b）社会信源，包括政治、军事、管理、金融、商情以及各种情报等。（c）知识源，古今中外记录下来的知识和专家的经验都蕴含大量的信息。信宿 信道 编码。所谓编码，就是用符号来表达信息，即进行信源编码。,大学计算机基础,62,1.2 数据在计算机中的表示,信息度量。信息的核心问题是它的度量问题。（）信息技术的关键技术现代信息技术是建立在微电子技术、计算机技术、光电子技术、传感技术、多媒体技术、自动控制技术、视频技术和遥感技术等多学科基础上的新兴的多学科交叉技术。信息技术的主要内容有感测与识别技术、信息传递技术、信息处理与再生技术和信

37、息施用技术4个方面。其中最为核心的几个技术如下。,大学计算机基础,63,1.2 数据在计算机中的表示,微电子技术。计算机技术。通信技术。传感技术。光电子技术。通过分析和实践，计算机技术、通信技术、传感技术和控制技术是信息技术的4大基本技术。计算机技术和通信技术是信息技术的两个支柱。2信息单位计算机中表示信息常用的单位主要有位、字节、字、千字节、兆字节和吉字节等。,大学计算机基础,64,1.2 数据在计算机中的表示,（1）位（2）字节（3）常用的存储单位 1 KB=210 B=1024 B 1 MB=210 KB=220 B 1 GB=210 MB=220 KB=230 B 1 TB=210 G

38、B=220 MB=230 KB=240 B（4）具有前瞻性的新型存储单位 1 PB（PetaByte）=210 TB=250 B 1 EB（ExaByte）=210 PB=260 B 1 ZB（ZettaByte）=210 EB=270 B 1 YB（YottaByte）=210 ZB=280 B,大学计算机基础,65,1.3 计算机系统的组成,1.3.1 计算机系统组成概述 计算机由硬件和软件两部分组成。计算机组成如图1.6所示。,图1.6 计算机系统的组成,大学计算机基础,66,1.3 计算机系统的组成,1.3.2 计算机硬件系统 计算机硬件系统由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备

39、5个部分组成。1计算机硬件的组成（1）运算器运算器又称算术逻辑运算部件，是计算机中进行信息处理和数据运算的部件。（2）控制器控制器是计算机的控制中枢，由程序计数器（PC）、指令寄存器（IR）、指令译码器、时序发生器和操作控制器组成。,图1.6 计算机系统的组成,大学计算机基础,67,1.3 计算机系统的组成,运算器和控制器合称为中央处理器（Central Processing Unit，CPU），是计算机的核心部件。（3）存储器 存储器是计算机中存储程序和数据的部件。可分为内部存储器和外部存储器。内部存储器简称为内存或主存，一般用来存储需要CPU执行的程序和数据，是能够被CPU直接读出和写入的

40、存储器。根据其存取性质的不同可分为只读存储器（Read Only Memory，ROM）和随机存取存储器（Random Access Memory，RAM）。内存与CPU合称为主机。,大学计算机基础,68,1.3 计算机系统的组成,常见的只读存储器主要有以下几种。掩膜式ROMPROM，可编程只读存储器EPROMEEPROM或E2PROM 随机存取存储器是一种既能读出又能写入的存储器。可分为静态随机存取存储器（Static RAM，SRAM）和动态随机存取存储器（Dynamic RAM，DRAM）。,大学计算机基础,69,1.3 计算机系统的组成,外部存储器也称辅助存储器，简称为外存或辅存。外存

41、的构成材料有磁性材料（如磁盘、磁带等）、光学材料（如光盘）、半导体材料（如U盘）等。（4）输入设备常见的输入设备主要有键盘、鼠标、扫描仪、数字化仪等。（5）输出设备常见的输出设备主要有显示器、打印机、绘图仪等。输入设备和输出设备通常合称为输入/输出设备或外部设备，简称为I/O设备或外设。,大学计算机基础,70,1.3 计算机系统的组成,2计算机硬件的主要性能指标（1）运算速度（2）字长（3）内存容量（4）外存容量3微型计算机的硬件组成 通常情况下，一台微型计算机的基本配置主要包括主板、CPU、内存条、显示器、显卡、硬盘、光驱、键盘、主机箱、电源等。,大学计算机基础,71,1.3 计算机系统的组

42、成,（1）主板主板（Mainboard）也称为母板（Motherboard）或系统板（System Board），是微机系统中最大的一块集成电路板。基于Intel 945芯片组的DP965LT主板如图1.7所示。,图1.7 Intel DP965LT主板,大学计算机基础,72,1.3 计算机系统的组成,南桥和北桥芯片组。BIOS芯片。常见的主板总线及接口。（a）体现不同功能的系统总线有以下几种 数据总线：用于在各功能部件之间实现双向数据（包括指令和数据）传递。地址总线：用于传输数据的源地址和目的地址。控制总线：用于在各功能部件之间传递控制信号。,大学计算机基础,73,1.3 计算机系统的组成,

43、（b）体现信号传递范围和设计标准的常用局部总线有以下几种。ISA总线PCI总线USB总线IEEE 1394总线（俗称火线）、具有3D图形加速功能的AGP总线和PCI Express总线等。主板的主要性能指标。包括前端总线及其频率、外频、倍频和超频等。,大学计算机基础,74,1.3 计算机系统的组成,（a）CPU的主要生产厂家有Intel、AMD、Zilog、Motorola、IBM和Cyrix等。（b）CPU核心数量。双核处理器是指在一个处理器上集成了两个运算核心，从而提高计算能力。（c）CPU接口类型。接口类型有引脚式、卡式、触点式、针脚式等多种。主板常见的插槽有Socket和Slot两类，

44、每一类都有许多不同的子类。（d）CPU制作工艺。有0.5m、0.35m、0.25m、0.18m和0.13m制造工艺等。,大学计算机基础,75,1.3 计算机系统的组成,CPU的主要性能指标有主频、外频、工作电压（额定电压）、接口类型、缓存容量、指令集和制作工艺等。（3）内存条 内存条是内存在微机中的实物形式。内存条分类。主要分为SIMM内存条和DIMM内存条两种。内存条的主要技术指标。内存条的主要技术指标有容量、封装的引脚数量和类型、工作频率、设计标准、存取时间、数据位宽和带宽、校验和延迟等。,大学计算机基础,76,1.3 计算机系统的组成,（4）显卡和显示器 显卡，也称显示适配卡，显卡的作用

45、是将CPU送来的需要通过显示器显示的图像数据处理成显示器可以识别的数据形式，然后发送到显示器以图形方式显示出来。显卡主要由显卡主芯片、显示存储器、数字/模拟转换器、显卡BIOS、总线接口及VGA接口等部件组成。图1.12所示为艾尔莎 8600GT钛金版显卡,图1.12 艾尔莎 8600GT钛金版显卡,大学计算机基础,77,1.3 计算机系统的组成,显示器是微型计算机的标准输出设备根据显示器发光原理的不同，可分为阴极射线管（CRT）显示器和液晶显示器两种。CRT与液晶显示器的外观如图1.13所示。,（a）三星988MB+CRT显示器（b）三星940BW液晶显示器图1.13 CRT与液晶显示器,大

46、学计算机基础,78,1.3 计算机系统的组成,（5）硬盘和光驱 硬盘。硬盘是计算机中容量最大、速度最快的外部存储设备。硬盘的外观、剖面及内部结构图如图1.14所示。,（a）硬盘外观图（b）硬盘剖面图（c）硬盘内部结构图图1.14 硬盘的外观、剖面及结构图,大学计算机基础,79,1.3 计算机系统的组成,光盘驱动器和光盘。用于读写光盘信息的设备。常见的光驱有CD-ROM光驱（只能读取CD盘的信息）、DVD-ROM光驱（只能读取CD盘和DVD盘的信息）、COMBO光驱（俗称康宝，能读取CD盘、DVD光盘，还能刻录CD光盘）和DVD刻录机（不仅能读取CD和DVD光盘，而且能刻录CD盘和DVD盘）等。

47、光驱的技术指标主要有数据传输率、平均寻道时间、CPU占用时间和接口类型等。光盘的外观尺寸有两种，分别是直径为120 mm（4.72英寸）的5英寸盘和直径为78 mm（3.07英寸）的3英寸盘。,大学计算机基础,80,（6）键盘和鼠标键盘和鼠标都是计算机中常用的输入设备，但键盘是击打型输入设备，而鼠标是指向型输入设备。图1.16所示为Microsoft的极动套装键盘和鼠标。,图1.16 Microsoft的极动套装键盘和鼠标,大学计算机基础,81,1.3 计算机系统的组成,（7）主机箱和电源主机箱简称机箱，是用于安装和保护电源、主板、硬盘、光驱等设备的支架和容器。主机箱根据外观和内部结构的不同可

48、分为塔式机箱、机架式机箱、立式机箱和卧式机箱。电源是主机的供电设备，电源外接220 V的市电，内接主板，为主板提供额定电压的直流电。图1.17所示为立式机箱、卧式机箱及电源的外观。,图1.17 机箱及电源外观,大学计算机基础,82,（8）声卡和音箱声卡是声音卡或音频卡的简称，其功能是控制声音的输入和输出。声卡由音频处理芯片、混音芯片、功率放大器、总线接口及CD音频连接器等组成。图1.18所示为一款PCI声卡的外观。,图1.18 PCI声卡,（8）声卡和音箱,（8）声卡和音箱,图1.18 PCI声卡,音箱是将音频电信号还原为声音信号的设备，音箱主要由扬声器、分频器、功率放大器、特殊音效与功能电路

49、、箱体和电源等几个部分组成。,大学计算机基础,83,1.3 计算机系统的组成,（9）打印机 打印机是将程序、字符、图形、图像等各种数据输出到纸上的设备。根据其工作原理的不同，可分为针式打印机、激光打印机和喷墨打印机。（10）其他 常见的微型机中的硬件设备还有网卡、电视卡、绘图仪、扫描仪、数码相机、数码摄像机、摄像头、U盘、移动硬盘、手写笔等。1.3.3 计算机软件系统 计算机软件系统由系统软件和应用软件两个部分组成。,大学计算机基础,84,1.3 计算机系统的组成,1系统软件常用的系统软件主要有操作系统、程序设计语言、语言处理程序、数据库管理系统和各种实用程序等。（1）操作系统直接建立在硬件基

50、础上，由一组程序模块组成的集合。这些程序用于管理和控制计算机系统中的软硬件资源，合理组织计算机正常的工作流程，并为用户方便地利用这些资源提供良好的工作环境和友好的用户界面。,大学计算机基础,85,1.3 计算机系统的组成,（2）程序设计语言和语言处理程序 程序设计语言。机器语言。汇编语言。高级语言。语言处理程序。汇编程序。解释程序。编译程序。,大学计算机基础,86,1.3 计算机系统的组成,（3）数据库管理系统 常用的数据库管理系统主要有dBASE、FoxBase、Access、Visual FoxPro、PowerBuilder和Oracle等。（4）实用程序系统设置与诊断程序备份程序反病毒