第1讲 计算机基础知识
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第一节 计算机基础知识讲义
第一节计算机的发展与应用复习目的：1、了解计算机的发展分类2、掌握计算机的工作原理、应用、病毒、操作系统3、要求对知识能熟练掌握之处，对重点内容能达到理解应用复习重点：1、计算机的工作原理2、计算机的发展、分类、应用3、计算机的病毒4、操作系统复习难点：计算机的性能指标的理解和应用高考指南：这部分主要题型是用于单选题，多选主要在病毒和操作系统。
计算机专业词汇测试也在这一章节复习过程及内容：一、计算机的工作原理1、概念：计算机是一种能接收和存储信息，并按照存储在其内部的程序对输入的信息进行加工、处理，然后把处理结果输出的高度自动化电子设备。
2、计算机工作原理也称冯.诺会依曼原理（称存储程序原理）[典型题型分析]1、世界上第一台电子计算机是（）年，由美国科学家（）发明的，其代号为ENIAC。
A、1945B、1946C、1947D、1948E、图灵F、福雷斯特G、莫奇里H、冯.诺依曼2.简述冯诺依曼原理的基本思想？（2004年高考题）二、计算机的发展按电子计算机所采用的元器件将其划分为四代（具体见P2页表1-1），从第四代的大、超大规模集成电路的出现进入微机时代（具体见P2页表1-2）[典型题型分析]1、第二代电子计算机的主要元件器件是（）A、电子管B、晶体管C、小规模集成电路D、大规模集成电路相对应的第一代、第三代、第四代的电子元件必须记下。
2、微型计算机的分代是根据（）划分的。
A、体积B、速度C、微处理器D、内存三、计算机的特点○1处理速度快：用MIPS（每秒执行多少百万条指令）来衡量○2计算精度高：用二进制码数来决定○3记忆能力强○4可靠的逻辑判断能力○5可靠性高，通用性强[典型题型分析]1、下列数据都表示为计算机处理数据的位数，（）的精度最高A、16位B、32位C、64位D、128位2、下列哪些是属于计算机的特点的是（）（多选）A、处理速度快B、可靠性高，通用性强C、连续性D、计算精度高F、信息管理四、计算机的性能指标○1主频：是指计算机CPU在单位时间内输出的脉冲数，定了计算机的运行速度，单位为MHZ。
第1讲 计算机基础知识(计算机发展、应用与组成)
其中可能性不大的是 : A) ①和② B) ③
C) ①和③
D) ④ 【答案】 B
例3: 计算机是一种通用的信息处理工具 , 下面 是关于计算机信息处理能力的叙述 :
①它不但能处理数据 , 而且还能处理图象和声音 ②它不仅能进行计算 , 而且能进行推理决策 ③它具有几乎无限的信息存储能力 ④它能方便而迅速地与其他计算机交换信息 上面哪些叙述是正确的 ? A) ①、②和④ C) ①、②、③和④ B) ①、③和④ D) ②、③和④
1.1.2 计算机的组成与分类
1. 计算机的组成 计算机系统由计算机硬件系统和计算机软件 系统两大部分组成。
(1)中央处理器（ＣＰＵ） (2)主存储器和辅助存储器 (3)输入／输出设备 (4)总线
２.计算机的分类 (1)巨型计算机 (2)大型计算机 (3)小型计算机 (4)个人计算机
３.微处理器和ＰＣ机
４.计算机（ＰＣ机）性能指标
(1) CPU
以单字长定点指令的平均执行时间来计算 , 单位是 MIPS ( Million Instructions Per Second), 也可以以单字长浮点指令的辛均执行速度来衡量 , 单位是 MFLOPS( Million FlOating instructions Per Second)
（２）主存容量与速度
存储器的容量反映计算机记忆信息的能力。它常 以字节为单位表示。一个字节为八个二进制位， 即1byte = 8bit。 注意1MB=1024KB？还是1000ＫＢ？
（３）硬盘存储器性能 （４）系统总线的传输速率
（５）系统可靠性 平均无故障时间
（Ｍean Time Between Failure, ＭＴＢＦ） 平均故障修复时间 （Ｍean Ｔime To Repair ，ＭＴＴＲ） 可用性 Ａvailability
C) ①和③
D) ④ 【答案】 B
例3: 计算机是一种通用的信息处理工具 , 下面 是关于计算机信息处理能力的叙述 :
①它不但能处理数据 , 而且还能处理图象和声音 ②它不仅能进行计算 , 而且能进行推理决策 ③它具有几乎无限的信息存储能力 ④它能方便而迅速地与其他计算机交换信息 上面哪些叙述是正确的 ? A) ①、②和④ C) ①、②、③和④ B) ①、③和④ D) ②、③和④
1.1.2 计算机的组成与分类
1. 计算机的组成 计算机系统由计算机硬件系统和计算机软件 系统两大部分组成。
(1)中央处理器（ＣＰＵ） (2)主存储器和辅助存储器 (3)输入／输出设备 (4)总线
２.计算机的分类 (1)巨型计算机 (2)大型计算机 (3)小型计算机 (4)个人计算机
３.微处理器和ＰＣ机
４.计算机（ＰＣ机）性能指标
(1) CPU
以单字长定点指令的平均执行时间来计算 , 单位是 MIPS ( Million Instructions Per Second), 也可以以单字长浮点指令的辛均执行速度来衡量 , 单位是 MFLOPS( Million FlOating instructions Per Second)
（２）主存容量与速度
存储器的容量反映计算机记忆信息的能力。它常 以字节为单位表示。一个字节为八个二进制位， 即1byte = 8bit。 注意1MB=1024KB？还是1000ＫＢ？
（３）硬盘存储器性能 （４）系统总线的传输速率
（５）系统可靠性 平均无故障时间
（Ｍean Time Between Failure, ＭＴＢＦ） 平均故障修复时间 （Ｍean Ｔime To Repair ，ＭＴＴＲ） 可用性 Ａvailability
第1章计算机基础知识
计算机硬件的发展
电子计算机按其性能分类：
巨型计算机 大型计算机 中型计算机 小型计算机 微型计算机
4
微型计算机是第四代计算机的典型代表
微型计算机的发展
5
发展到以大规模集成电路为主要部件的第四代， 产生了微型计算机 以大规模、超大规模集成电路为主要部件，以 集成了计算机主要部件——控制器和运算器的 微处理器为核心所构造出的计算机系统 微处理器(Microprocessor)/微型计算机 (Microcomputer) 1971年，Intel公司设计了世界上第一个微处 理器芯片Intel4004，开创了一个全新的计算机 时代
同余的概念
同余的性质：
a+M=a(mod M)； a+nM=a(mod M)； 例：以12为模，-4+12=-4 (mod 12) 8= -4 (mod 12) 我们称8与-4对模12来说互为补数。
26
小结：
通过补数，将负数变成正数(减法变成加法) 计算机字长为n时，其模为2n (1 00······00) 计算机的序数是从0开始的，故2n在n位系统中是无 法表示的，它的表示形式与0的表示形式是一样的。
原码
数0的原码有两种不同形式:
[+0]原=00000000B [-0]原=10000000B
21
原码范围：
-127~127 11111111~01111111(0FFH~7FH)
例：8位原码机器数：
真值：x1＝ 84 = +1010100B x2 ＝－84＝－ 1010100B 机器数：[x1]原 = 01010100 [x2]原 = 11010100
符号位 数值位
机器数及真值
当一个数据用16位表示时，用最高位 D15表示符号
第1讲 计算机基础知识
（5）人工智能
例如，语音图像识别、专家系统、推理定理证明、语言翻译、 例如，语音图像识别、专家系统、推理定理证明、语言翻译、 机器人等方面
（6）计算机网络
计算机网络是计算机技术和通信技术相结合的产物， 计算机网络是计算机技术和通信技术相结合的产物，资源共 享和数据通信是计算机网络的最基本目标。 享和数据通信是计算机网络的最基本目标。
进位制 十进制 （Decimal） ） 二进制（ 二进制（Binary） ） 八进制（ 八进制（Octal） ） 十六进制 （Hexadecimal） ）
数符 0,1,2,3,4,5,6, 7,8,9 0,1 0,1,2,3,4,5,6, 7 0,1,2,3,4,5,6, 7,8,9, A,B,C,D,E.F
第1讲 计算机基础知识和打字 讲
计算机的概述 计算机中数制与编码 微机的基本操作
1.1 计算机概述
计算机是一种能按照事先存储的程序，自动、高速地进行大 计算机是一种能按照事先存储的程序，自动、 量数值计算和各种信息处理的现代化智能电子装置。 量数值计算和各种信息处理的现代化智能电子装置。
（一）
计算机发展简史
4．计算机的发展趋势
计算机的发展正向“两极”分化。一级是向微型 计算机的发展正向“两极”分化。一级是向微型 化的方向发展，使得体积更小，耗电更少，功能更多， 的方向发展，使得体积更小，耗电更少，功能更多， 用途更广，另一级是向巨型化 超高速，并行处理， 巨型化， 用途更广，另一级是向巨型化，超高速，并行处理， 更加智能化的方向发展 的方向发展。 更加智能化的方向发展。
【例1-2】将（3CF.6A）16转换成十进制数。 】 ） 转换成十进制数。 (3CF.6A) 16 = 3×162+12×161 + 15×160 + 6×16-1+10×16-2 × × × × × =3×256+12×16+15×1 + 6×0.0625 × × × × +10× +10×0.00391 =768 + 192+15 + 0.375 +0.00391 = (975.414)10
第1章 计算机基础知识
现代计算机不仅用来进行计算，还能综合处理声音、图像、 文字、视频和音频信号。
1.1.3 计算机的分类
1、按规模和综合性能指标分类 1) 巨型机：运算速度快，可达到数百亿次/秒。处理能力最强：航天、
气象等尖端领域。我国的“银河”、“神威”和“曙光” 等
2)大型机：运算速度在100万～几千万次/秒，大型、通用、速度较快、
1.2.1 计算机的基本结构
1．冯·诺依曼型计算机的基本结构 1945年美籍匈牙利科学家冯·诺依曼(Von Neumann)提
出了一个“存储程序”的计算机方案。这个方案包含3个 要点：
⑴采用二进制数的形式表示数据和指令。
⑵将指令和数据存放在存储器中。
⑶计算机硬件由控制器、运算器、存储器、输入设备和输 出设备5大部分组成。
随机存储器 （RAM）
计
内存储器 （内存）
算 机
外存储器（外存）
只读存储器 （ROM） 软盘
硬盘
系
光盘
统
键盘
外设
结
输入
图
显示器、投影机
输出设备（Output）
打印机
微机计算机系统
操作系统
绘图仪
语言处理程序
数据库管理系统
网络通信管理程序
系统软件 应用软件 软件系统
应用软件包 用户程序
几种类型的CPU（奔腾4、赛扬D、AMD）
Pentium 4 506+ 2.66G 接口类型：LGA 775
CPU主频：2.66 针脚数（Pin）：775
CPU外频： 制作工艺：0.09微米 二级缓存容量：1M CPU类型：台式机
64位技术：支持
Celeron D 346 3.06G 接口类型：LGA 775
1.1.3 计算机的分类
1、按规模和综合性能指标分类 1) 巨型机：运算速度快，可达到数百亿次/秒。处理能力最强：航天、
气象等尖端领域。我国的“银河”、“神威”和“曙光” 等
2)大型机：运算速度在100万～几千万次/秒，大型、通用、速度较快、
1.2.1 计算机的基本结构
1．冯·诺依曼型计算机的基本结构 1945年美籍匈牙利科学家冯·诺依曼(Von Neumann)提
出了一个“存储程序”的计算机方案。这个方案包含3个 要点：
⑴采用二进制数的形式表示数据和指令。
⑵将指令和数据存放在存储器中。
⑶计算机硬件由控制器、运算器、存储器、输入设备和输 出设备5大部分组成。
随机存储器 （RAM）
计
内存储器 （内存）
算 机
外存储器（外存）
只读存储器 （ROM） 软盘
硬盘
系
光盘
统
键盘
外设
结
输入
图
显示器、投影机
输出设备（Output）
打印机
微机计算机系统
操作系统
绘图仪
语言处理程序
数据库管理系统
网络通信管理程序
系统软件 应用软件 软件系统
应用软件包 用户程序
几种类型的CPU（奔腾4、赛扬D、AMD）
Pentium 4 506+ 2.66G 接口类型：LGA 775
CPU主频：2.66 针脚数（Pin）：775
CPU外频： 制作工艺：0.09微米 二级缓存容量：1M CPU类型：台式机
64位技术：支持
Celeron D 346 3.06G 接口类型：LGA 775
计算机基础知识完整(课件PPT)精选全文完整版
世界上第一台计算机ENIAC(1946)
10
1.1.3 计算机的发展过程
➢ 第一代：电子管时代（1946－1957） 代表：ENIAC 运算速度：5千－4万（次/秒） 用途：科学计算和军事方面。
电子二极管
2024/11/6
电子三极管
11
1.1.3 计算机的发展过程
➢ 第二代：晶体管时代（1958－1964） 代表： IBM1403机 运算速度：几十万－百万（次/秒） 用途：扩展到数据处理和事物管理。
13
1.1.3 计算机的发展过程
➢ 第四代：大或超大规模集成电路（ 1972－至今） 代表： IBM370系列 运算速度：几百万－几亿（次/秒） 用途：扩展到所有的行业和部门
进一步集成
中小规模集成电路
2024/11/6
集成晶体管数目约 大/超大规模集成电路 5500万个
14
1.1.4 计算机的发展趋势
2024/11/6
2
课程考核
课程考试：闭卷考试，满分100分 共三大题，包括判断题、选择题、简答题
2024/11/6
3
内容提要：
通过学习，要求掌握 • 1、计算机的相关概念 • 2、计算机的特点与应用 • 3、计算机系统组成 • 4、数制与编码 • 5、微型机的组成与性能指标 • 6、多媒体技术 • 7、计算机病毒 • 8、键盘使用
不使用而又需长期 保存的程序和数据 CPU不能直接存、 取外部存储器中的
操作。
数据。
2024/11/6
41
计算机的基本结构和工作流程 l 内部存储器
计算机应用基础
2024/11/6
授课人：
2024/11/6
1
1 一、计算机基础知识 1 二、Windows 7 的基本使用 1 三、Word 2010 的使用 1 四、Excel 2010 的使用 1 五、PowerPoint 2010 的使用 1 六、数据库及Access 2010 的使用 1 七、计算机网络与Internet应用
10
1.1.3 计算机的发展过程
➢ 第一代：电子管时代（1946－1957） 代表：ENIAC 运算速度：5千－4万（次/秒） 用途：科学计算和军事方面。
电子二极管
2024/11/6
电子三极管
11
1.1.3 计算机的发展过程
➢ 第二代：晶体管时代（1958－1964） 代表： IBM1403机 运算速度：几十万－百万（次/秒） 用途：扩展到数据处理和事物管理。
13
1.1.3 计算机的发展过程
➢ 第四代：大或超大规模集成电路（ 1972－至今） 代表： IBM370系列 运算速度：几百万－几亿（次/秒） 用途：扩展到所有的行业和部门
进一步集成
中小规模集成电路
2024/11/6
集成晶体管数目约 大/超大规模集成电路 5500万个
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1.1.4 计算机的发展趋势
2024/11/6
2
课程考核
课程考试：闭卷考试，满分100分 共三大题，包括判断题、选择题、简答题
2024/11/6
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内容提要：
通过学习，要求掌握 • 1、计算机的相关概念 • 2、计算机的特点与应用 • 3、计算机系统组成 • 4、数制与编码 • 5、微型机的组成与性能指标 • 6、多媒体技术 • 7、计算机病毒 • 8、键盘使用
不使用而又需长期 保存的程序和数据 CPU不能直接存、 取外部存储器中的
操作。
数据。
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计算机的基本结构和工作流程 l 内部存储器
计算机应用基础
2024/11/6
授课人：
2024/11/6
1
1 一、计算机基础知识 1 二、Windows 7 的基本使用 1 三、Word 2010 的使用 1 四、Excel 2010 的使用 1 五、PowerPoint 2010 的使用 1 六、数据库及Access 2010 的使用 1 七、计算机网络与Internet应用
大学计算机基础 第1讲 信息技术和计算机概述 国家精品课程课件
得益于嵌入 式技术的发 展
电子数据处理 (EDP) 管理信息系统 (MIS) 决策支持系统 (DSS)
4.计算机的应用
CAX
辅助设计； （CAD） 辅助制造； （CAM） 辅助教学； （CAI） 辅助测试； （CAT）
智能模拟
应用领域：问 题求解；逻辑 推理与定理证 明；自然语言 处理；智能信 息检索技术与 专家系统。
的功能。 缩微技术 ： 是延伸人的记忆器官存贮信息的功能。
1.3信息技术的组成
注意：这种划分只是相对的、大致 的，没有截然的界限。如传感系统里也 有信息的处理和收集，而计算机系统里 既有信息传递，也有信息收集的问题。
思考并回答：
1、信息技术和计算机技术是什么样的关系？ 2、计算机技术的本质是什么？
计算机基础科学系
2.1现代计算机的理论奠基人
存储程序工作原理 计算机的两个基本能力：一是能够
存储程序，二是能够自动地执行程序。 计算机是利用“存储器”（内存）
来存放所要执行的程序的，而称之为 CPU的部件可以依次从存储器中取出程 序中的每一条指令，并加以分析和执行， 直至完成全部指令任务为止。
约翰·冯·诺依曼 （ John Von Neuman，1903－1957），美藉匈牙利人。
计算机基础科学系
2.2 现代计算机的发展
电子管计算机 晶体管计算机 中小规模集成电路
大规模与超大规模集成电路
按照元器件 分类
1电子管计算机
ENIAC
❖ 5000次加法/秒； 体重28吨 ； 占地170m2 ； 18800只电子管； 1500个继电器； 功率150KW。
2晶体管计算机
贝尔实验室使用800只晶体 管组装了世界上第一台晶体管计 算机TRADIC。
第1章计算机基础知识第一讲
1.1 计算机概述
计算机系统
（1）完整的计算机系统由硬件系统和软件系统组成 （2）硬件系统：又称硬件或硬设备，指构成计算机的物理装置。 （3）软件系统：又称软件或软设备，指使计算机硬件系统进行 工作的各种程序、数据和文档资料的集合。 （4）两者关系：相辅相成，缺一不可。 （5） 裸机 缺少软件系统的计算机
14
第15页/共76页
天河1号A型
15
第16页/共76页
1.1 计算机概述
计算机的特点及主要应用领域
1.计算机的特点
计算机具有存储容量大、处理速度快、工作全自动、计算精度和 可靠性高、逻辑推理和判断能力强等特点。
16
第17页/共76页
1.1 计算机概述
2.计算机的主要应用领域
（1）科学计算 （2）数据处理 （3）过程控制 （4）计算机辅助工程 （5）人工智能
27
第28页/共76页
1.1 计算机概述
（2）应用软件 为解决用户的具体问题，面向某个领域而设计的软件。如：财
务管理软件、学习软件、游戏软件、Office、WPS等
28
第29页/共76页
1.1 计算机概述
计算机工作原理
指令 指示计算机如何工作的命令，是计算机能实现的基本操作， 每一个计算机系统都有它的指令集。指令是由一串二进制代码表示， 通常由操作码和地址码两个部分组成。
7．BIOS
38
第39页/共76页
1.2 微型计算机硬件构成
39
第40页/共76页
1.2 微型计算机硬件构成
CPU（Central Processing Unit）即中央处理单元，是微机系统 的核心，也是整个系统最高的执行单位。它负责整个系统指令的执行， 数学与逻辑的运算，数据的存储与传送，以及对内对外输入与输出的控 制。
第1章计算机基础知识1
2.应用软件：
为了解决实际问题而设计的程序系统称为应用软件，从服务对象上可分为：通用软件、专 用软件。
1.3 数制与编码
1.3.1 1.3.2 1.3.3 1.3.4 1.3.5 数制 数制之间的转换 二进制数的运算 计算机中数的表示 文字信息在计算机内部的表示
1.3.1 数制 ——十进制
【例1.1】 1999可表示成： 1×1000＋9×100＋9×10＋9×1 ＝1×103＋9×102＋9×101＋9×100 式中每个数字符号的位置不同，它所代表的数值大小也不同，这就是 经常所说的个位、十位、百位、千位、..的意思。 由数的位置不同决定的值称为位值，或称 “权”。 二进制数也是一种进位计数制，但它的基数是2。数中0和1的位置不同， 它所代表的数值也不同。
计算机应用基础
郑州科技学院
课程介绍
计算机基础知识 计算机硬件系统 计算机操作系统 Word2003 Excel2003 PowerPoint2003 网络与多媒体
学 习 目 标
了解计算机的发展史和计算机的应用领域 掌握数制的基本概念及进制的转换 掌握计算机中信息的编码 掌握计算机系统的基本组成及各组成部分的 功能与技术指标 了解计算机硬件安全和信息安全知识
1.3.3 二进制数的运算
1．二进制数的算数运算：加减、乘除法运算 0+0=0 0+1= 1 1+0=1 1+1=10 0-0 =0 0-1=1 1-0=1 1-1= 0 0*0=0 0*1=0 1*0=0 1*1=1 2．二进制数的逻辑运算：与（AND） 、或（OR）、非（NOT)
0∧0=0 0∨0=0
补充：二进制数和八进制数互换
（１）二进制数转换成八进制数
转换方法：二进制数转换成八进制数时，只要从小数点位置 开始，向左或向右每三位二进制划分为一组（不足三位时可 补 0 ），然后写出每一组二进制数所对应的八进制数码即可。 【例1.6】 将二进制数（10110001.111）转换成八进制数： 010 110 001. 111 2 6 1 . 7 （10110001.111）2=（261.7）8。 （２）八进制转换为二进制 转换方法：将每位八进制数分别用三位二进制数表示，就可 完成八进制数和二进制数的转换。 【例1.7】 ：将（741.566）8转换成为二进制数 解（741.566）8=（111 100 001.101 110 110）2
第1章计算机基础知识
(1)
定位
定位是指移动鼠标，将显示在屏幕上的鼠 标光标指向的目标对象或目标位置处。其操作 方法是：握住鼠标，在光滑的桌面或鼠标垫上 随意移动，此时，屏幕上的鼠标光标会随之同 步移动，然后再慢慢指向目标位置。
计算机应用基础知识
(2)
单击
单击又称“点击”，常用于选定对象、打 开菜单或启动程序。单击的操作方法是：先移 动鼠标，让屏幕上的鼠标光标指向某个对象， 然后用食指按下鼠标左键后松开按键，此时鼠 标左键将自动弹起还原。
计算机应用基础知识
光盘驱动器
光盘驱动器（简称光驱），用于读取光盘内容，包括使用光 驱来安装各种软件。
计算机应用基础知识
微型计算机的档次：
从第一代个人计算机问世到今天，CPU芯片已经发 展到第七代产品，对应地产生了7个档次的个人微型机 系列： 1)第一代微机：CPU：8088 诞生于1981年。 2)第二代微机：CPU：80286 诞生于1985年。 3)第三代微机：CPU：80386 诞生于1987年。 4)第四代微机：CPU：80486 诞生于1989年。 5)第五代微机：CPU：80586 诞生于1993年。中文名 “奔腾” 6)第六代微机：CPU：PentiumⅡ、PentiumⅢ、Pentium ４，诞生于1998年。 7)第七代微机：CPU：64位机 诞生于2003年（AMD）， 2005年（Inerl).
计算机应用基础知识
三、微型计算机的输入/输出设备 输入设备——键盘和鼠标
键盘 键盘是电脑中最重要的输入设备之一，通 过键盘上的各按键便可以将用户所需的字符、 数字等信息输入到电脑中。 键盘可根据其按键数分为101键、103键、 104键、107键等，目前最常用的为107键键盘。
计算机应用基础知识
CSP初试精讲精练 第一节 计算机基础知识
计算机的核心部件，被称为计算机的“大脑”，又称“微处理器”。 • 内存储器：简称“内存”，用于电脑内部的存储。相对外存而言，读写速度快，但是存储空间小，并
且存储在 RAM 里的数据断电后会丢失。注意与“外存(硬盘等)”区分开。 RAM(Random Access Memory)：随机存取存储器，与CPU直接交互数据，可随时读写，断电数据 全部丢失。 ROM(Read-Only Memory)：只读存储器，只能读出无法写入信息。信息一旦写入后就固定下来， 断电数据不会丢失，故又称为固定存储器。
例题一
以下哪个奖项是计算机科学领域的最高奖？( A)
A. 图灵奖 B. 冯诺依曼奖 C. 诺贝尔奖 D. 普利策奖
计算机结构
• 计算机必须由运算器、存储器、控制器、输入设备、输出设备构成，即为“冯·诺依曼结构”。 • CPU(Central Processing Unit)：中央处理器，由运算器(计算)+控制器(指挥)+寄存器组成。
使用机器语言和汇编语言 编写程序
使用FORTRAN等高级程序设 计语言
操作系统、数据库管理系 统等开始使用
软件开发工具和平台、分 布式计算、网络软件等
科学和工程计算
广泛应用于数据 处理领域
科学计算、数据 处理、工业控制
等领域
各行各业
计算机发展历史
● 艾伦·图灵 1936年提出了图灵机的概念，证明了通用计算理论，给出了计算机应有的主要框架 并提出了关于机器思维的问题。 计算机界的最高奖项“图灵奖”以他命名，被称为“计算机界的诺贝尔奖”。
• 输出设备：在计算机与人交互时，将处理结果以人类能够识别/感受的方式呈现出来的设备。常有的输 出设备包括显示器、音响、打印机等。
• 输入设备输出设备统称：I/O设备
且存储在 RAM 里的数据断电后会丢失。注意与“外存(硬盘等)”区分开。 RAM(Random Access Memory)：随机存取存储器，与CPU直接交互数据，可随时读写，断电数据 全部丢失。 ROM(Read-Only Memory)：只读存储器，只能读出无法写入信息。信息一旦写入后就固定下来， 断电数据不会丢失，故又称为固定存储器。
例题一
以下哪个奖项是计算机科学领域的最高奖？( A)
A. 图灵奖 B. 冯诺依曼奖 C. 诺贝尔奖 D. 普利策奖
计算机结构
• 计算机必须由运算器、存储器、控制器、输入设备、输出设备构成，即为“冯·诺依曼结构”。 • CPU(Central Processing Unit)：中央处理器，由运算器(计算)+控制器(指挥)+寄存器组成。
使用机器语言和汇编语言 编写程序
使用FORTRAN等高级程序设 计语言
操作系统、数据库管理系 统等开始使用
软件开发工具和平台、分 布式计算、网络软件等
科学和工程计算
广泛应用于数据 处理领域
科学计算、数据 处理、工业控制
等领域
各行各业
计算机发展历史
● 艾伦·图灵 1936年提出了图灵机的概念，证明了通用计算理论，给出了计算机应有的主要框架 并提出了关于机器思维的问题。 计算机界的最高奖项“图灵奖”以他命名，被称为“计算机界的诺贝尔奖”。
• 输出设备：在计算机与人交互时，将处理结果以人类能够识别/感受的方式呈现出来的设备。常有的输 出设备包括显示器、音响、打印机等。
• 输入设备输出设备统称：I/O设备
第1章计算机基础知识
机器人是计算机人工智能的典型例子，其核心就是计算机。 第一代机器人是机械手；第二代机器人对外界信息能够反馈，有一定 的触觉、视觉和听觉；第三代机器人是智能机器人，具有感知和理解周围 环境，使用语言、推理、规划和操纵工具的技能，能模仿人完成某些动作。 机器人不怕疲劳，精确度高，适应力强，已开始用于搬运、喷漆、焊 接和装配等工作中。机器人还能代替人在危险工作环境中劳动，如在有放 射线、污染有毒、高温、低温、高压和水下等环境中工作。
目录
1.1 计算机的发展、分类及用途 1.2 计算机中数据的表示与存储 1.3 计算机硬件系统 1.4 计算机软件系统
3
1.1 计算机的发展、分类及用途
自从数学发明以来，人类就离不开计数与计算。但 由于人脑的计算和记忆能力有限，因此复杂的计算就只 能借助功能更强大的外部工具来实现。
19世纪，电子技术的发展取得了巨大的进步， 特别是电子管的发明，把电子理论和电子元器件水 平推到了一个新的高度。同时，数理逻辑、脉冲技 术、信息论、控制论等日趋成熟，为电子计算机的 诞生提供了必要的理论基础和技术条件。
8
1.1.2 计算机的分类
按处理的信号划分
数字机 所处理的数据都是以0 和1表示的二进制数字，是 不连续的离散数字，具有 运算速度快、准确、存储 量大等优点，因此适宜科 学计算、信息处理、过程 控制和人工智能等，具有 最广泛的用途。
模拟机 所处理的数据是连续 的，称为模拟量。模拟量 以电信号的幅值来模拟数 值或某物理量的大小。模 拟计算机解题速度快，适 合于解高级的微分方程， 在模拟计算和控制系统中 应用较多。
22
1.2.2 计算机中的数制
无论使用哪一种进位计数制，数值的表示都包含两个基本要素：基数和各位的“位权”。
目录
1.1 计算机的发展、分类及用途 1.2 计算机中数据的表示与存储 1.3 计算机硬件系统 1.4 计算机软件系统
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1.1 计算机的发展、分类及用途
自从数学发明以来，人类就离不开计数与计算。但 由于人脑的计算和记忆能力有限，因此复杂的计算就只 能借助功能更强大的外部工具来实现。
19世纪，电子技术的发展取得了巨大的进步， 特别是电子管的发明，把电子理论和电子元器件水 平推到了一个新的高度。同时，数理逻辑、脉冲技 术、信息论、控制论等日趋成熟，为电子计算机的 诞生提供了必要的理论基础和技术条件。
8
1.1.2 计算机的分类
按处理的信号划分
数字机 所处理的数据都是以0 和1表示的二进制数字，是 不连续的离散数字，具有 运算速度快、准确、存储 量大等优点，因此适宜科 学计算、信息处理、过程 控制和人工智能等，具有 最广泛的用途。
模拟机 所处理的数据是连续 的，称为模拟量。模拟量 以电信号的幅值来模拟数 值或某物理量的大小。模 拟计算机解题速度快，适 合于解高级的微分方程， 在模拟计算和控制系统中 应用较多。
22
1.2.2 计算机中的数制
无论使用哪一种进位计数制，数值的表示都包含两个基本要素：基数和各位的“位权”。
第一课计算机基础
计算机应用基础
第一章
单位名称 位
字节 千位 千字节 兆位 兆字节 千兆位 千兆字节* 兆兆位 兆兆字节
表示符号 b B Kb KB Mb MB Gb GB Tb TB
值 0或者1 8个二进制位 1024个位 1024个字节 1048576个位 1048576个字节 1073741824个位 1073741824个字节 1099511627776个位 1099511627776个字节
计算机应用基础
4. 计算机的发展趋势
第一章
巨型化：运算速度更快、存储容量更大、功能更强 微型化：计算机更小巧、价廉、软件丰富，功能强大 网络化：将不同区域、不同种类的计算机连接起来，实 现信息共享，使人们更加方便地进行信息交流。 智能化：建立在现代科学基础上、综合性强的边缘学科。
计算机应用基础
高 级 语 言 、 完 科学技术领域 善的操作系统
第四代大规模、超 大 规 模 、 超 大 数据库管理系 人工智能、数据
大规模集成电路计 规模集成电路 统 、 网 络 操 作 通 信 及 社 会 的 各
算 机 （ 1971 年 至
系统
领域
今）
计算机应用基础
3. 微型计算机的发展
第一章
微型计算机诞生于20世纪70年代。人们通常把微型 计算机叫做PC（Personal Computer）机或个人电脑。一 台微型计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和 输出设备五大部分组成。其中运算器和控制器（CPU） 被集成在一个芯片上，也被称为微处理器。微处理器的 性能决定着微型计算机的性能。
5、 计算机的应用领域
第一章
（1）科学计算 （2）信息管理 （3）过程检测与控制 （4）计算机辅助系统
第一章：计算机基础知识总结_01
机各部件工作的是
� 8、运算器的功能是
计算机主要性能指标选择题
� 9、CPU的主要性能指标是
� A）字长、运算速度、时钟频率 � B）可靠性和精度 � C）耗电量和效率 � D）冷却效率
� 10、影响一台计算机性能的关键部件是
� A）CD-ROM � B）硬盘 � C）CPU � D）显示器
� A）引入CPU和内存储器的概念 � B）采用机器语言和十六进制 � C）采用二进制和存储程序控制的概念 � D）采用ASCII的编码系统
� 2、世界上第一台公认的电子计算机产生的年代是
� A）1943 � B）1946 � C）1950 � D）1951
计算机发展选择题
� 3、第二代电子计算机所采用的电子元件是
� 时钟频率也叫主频，是指计算机CPU的时钟频率。一般主频越高，计算 机的运算速度就越快。 � 主频的单位为兆赫兹（MHz）、吉赫兹（GHz）。 � P42.0/256M/80G/16XDVD/17
� 表示CPU是 Intel奔腾第4代，主频是3.0GHz，内存为256M，硬盘80G � 16倍速数字式多功能DVD光驱，17英寸彩色显示器
信息存储单位选择题
� 1、假设某台式计算机的内存储器容量为 128MB，硬盘容量为10GB。 硬盘容量是内存容量的：
� A）40倍 � B）60倍 � C）80倍 � D）100倍
� 2、1KB的精确数值是
� A）1024Bytes � B）1000Bytes � C）1024Bits � D）1000Bits
� 18、下列度量单位中，用来度量计算机外部设备传输率的是
� A）MB/s � B）MIPS � C）GHz � D）MB
计算机主要性能指标选择题
� 8、运算器的功能是
计算机主要性能指标选择题
� 9、CPU的主要性能指标是
� A）字长、运算速度、时钟频率 � B）可靠性和精度 � C）耗电量和效率 � D）冷却效率
� 10、影响一台计算机性能的关键部件是
� A）CD-ROM � B）硬盘 � C）CPU � D）显示器
� A）引入CPU和内存储器的概念 � B）采用机器语言和十六进制 � C）采用二进制和存储程序控制的概念 � D）采用ASCII的编码系统
� 2、世界上第一台公认的电子计算机产生的年代是
� A）1943 � B）1946 � C）1950 � D）1951
计算机发展选择题
� 3、第二代电子计算机所采用的电子元件是
� 时钟频率也叫主频，是指计算机CPU的时钟频率。一般主频越高，计算 机的运算速度就越快。 � 主频的单位为兆赫兹（MHz）、吉赫兹（GHz）。 � P42.0/256M/80G/16XDVD/17
� 表示CPU是 Intel奔腾第4代，主频是3.0GHz，内存为256M，硬盘80G � 16倍速数字式多功能DVD光驱，17英寸彩色显示器
信息存储单位选择题
� 1、假设某台式计算机的内存储器容量为 128MB，硬盘容量为10GB。 硬盘容量是内存容量的：
� A）40倍 � B）60倍 � C）80倍 � D）100倍
� 2、1KB的精确数值是
� A）1024Bytes � B）1000Bytes � C）1024Bits � D）1000Bits
� 18、下列度量单位中，用来度量计算机外部设备传输率的是
� A）MB/s � B）MIPS � C）GHz � D）MB
计算机主要性能指标选择题
第1章 计算机基础知识
（1）巨型计算机。 （2）大型计算机。 （3）小型计算机。 （4）微型计算机。
10
第1章 计算机基础知识
1.2 计算机的系统组成
一台完整的计算机系统由硬件系统和软件系统两部 分组成。硬件与软件结合，计算机才能正常运行。
11
第1章 计算机基础知识
1.2.1 计算机的硬件系统
一个完整的计算机硬件系统，主要由运算器、控制器 、存储器（内部存储器和外部存储器）、输入设备和输出 设备五大部件组成。其中，运算器和控制器统称为中央处 理器（CPU——Central Processing Unit），CPU是计算 机的核心部件，由它发号施令协调计算机各个部件有条 不紊地工作。 1. 运算器
7.计算机网络应用
计算机网络的出现，加速了全球的信息化进程。所有的信 息资源连接成一个全球性的大型网络，包括文字、数据、图形 、图像和视频等各种形态的信息都可以在一个大型网络中交互
使用。
9
第1章 计算机基础知识
1.1.5
计算机的分类
计算机有多种分类方法，如根据信息的表示和处理方 式，有数字电子计算机、模拟电子计算机和数字模拟混合 电子计算机；根据用途来分，有专用计算机和通用计算 机；根据计算机规模和性能来分，有巨型计算机、大型计 算机、小型计算机和微型计算机。
7
第1章 计算机基础知识
3.数据处理
计算机数据处理指对人类社会的生产活动、经济与市场、 我国改革开放的总体规划等大量数据进行处理，对这些数据进 行计划、分析、计算、评估等操作。
4.计算机辅助技术
计算机辅助技术包含计算机辅助设计（CAD——Computer Aided Design）、计算机辅助制造（CAM——Computer Aided Manufacturing）和计算机辅助教学（CAI——Computer Aided Instruction）。
10
第1章 计算机基础知识
1.2 计算机的系统组成
一台完整的计算机系统由硬件系统和软件系统两部 分组成。硬件与软件结合，计算机才能正常运行。
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第1章 计算机基础知识
1.2.1 计算机的硬件系统
一个完整的计算机硬件系统，主要由运算器、控制器 、存储器（内部存储器和外部存储器）、输入设备和输出 设备五大部件组成。其中，运算器和控制器统称为中央处 理器（CPU——Central Processing Unit），CPU是计算 机的核心部件，由它发号施令协调计算机各个部件有条 不紊地工作。 1. 运算器
7.计算机网络应用
计算机网络的出现，加速了全球的信息化进程。所有的信 息资源连接成一个全球性的大型网络，包括文字、数据、图形 、图像和视频等各种形态的信息都可以在一个大型网络中交互
使用。
9
第1章 计算机基础知识
1.1.5
计算机的分类
计算机有多种分类方法，如根据信息的表示和处理方 式，有数字电子计算机、模拟电子计算机和数字模拟混合 电子计算机；根据用途来分，有专用计算机和通用计算 机；根据计算机规模和性能来分，有巨型计算机、大型计 算机、小型计算机和微型计算机。
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第1章 计算机基础知识
3.数据处理
计算机数据处理指对人类社会的生产活动、经济与市场、 我国改革开放的总体规划等大量数据进行处理，对这些数据进 行计划、分析、计算、评估等操作。
4.计算机辅助技术
计算机辅助技术包含计算机辅助设计（CAD——Computer Aided Design）、计算机辅助制造（CAM——Computer Aided Manufacturing）和计算机辅助教学（CAI——Computer Aided Instruction）。
第1章计算机基础_文字素材
第1章计算机基础知识电子计算机（Computer）是一种能自动、高速地处理信息的电子设备，又称“电脑”，简称“计算机”。
它是20世纪人类最伟大的科学技术发明之一。
由于它提高了人类对信息的利用水平，引发了信息技术革命，极大地推动了人类社会的进步与发展。
在未来，它还会更深入地与其他学科相结合，对科学技术的进步产生极大的影响。
因此计算机知识也就成为21世纪人类知识结构中不可缺少的组成部分。
本章主要介绍计算机的发展及应用、信息表示方式、系统组成、微型计算机的基本配置及其选购和计算机安全知识等内容。
1.1 计算机的发展及应用1.1.1 计算机的产生和发展1．计算机的产生世界上第一台电子数字计算机诞生于1946年，取名为ENIAC（埃尼阿克）。
ENIAC是英文Electronic Numerical Integrator and Calculator（电子数字积分计算机）的缩写。
这台计算机主要是为了解决弹道计算问题而研制的，由美国宾夕法尼亚大学莫尔电气工程学院的J.W.Mauchly （莫奇莱）和J.P.Eckert（埃克特）主持研制的。
ENIAC计算机（如图1-1所示）使用了18000 多个电子管，10000多个电容器，7000个电阻，1500多个继电器，耗电150千瓦，重量达30吨，占地面积为170平方米。
它的加法速度为每秒5000次。
ENIAC不能存储程序，只能存20个字长为10位的十进制数。
ENIAC计算机的问世，宣告了电子计算机时代的到来。
1944年7月，美籍匈牙利科学家冯·诺依曼博士在莫尔电气工程学院参观了正在组装的ENIAC 计算机。
这台计算机的成功和不足，促使他开始构思一个更完整的计算机体系方案。
1946年，他撰写了一份《关于电子计算机逻辑结构初探》的报告。
该报告首先提出了“存储程序”的全新概念，奠定了存储程序式计算机的理论基础，确立了现代计算机的基本结构，称为冯·诺依曼体系结构。
第1章计算机基础知识
1.3 计算机的基本工作原理
20
1.3.2 程序与软件 程序是为使计算机完成某项特定的任务而编写的一个有
序的命令和数据的集合。这些命令可以是计算机指令，也可 以是某种汇编语言或高级语言的词句。
软件是为方便用户，提高计算机效能而编制的各种程序 的总称。从软件工程学的观点来看，软件是程序的完善和发 展，它是经过严格的正确性检验和实际试用，并具有相对稳 定的文本和完整的文档资料的程序。
(5) 人工智能。用计算机来模拟人的智能，包括模式识别 、景物分析、语言识别、机器翻译、专家系统、博弈、 机器人。
(6) 网络应用。例如，电子商务、网上购物、远程教学。
1.2 计算机的组成
10
一个完整的计算机系统由硬件系统和软件系统组成
硬件系统由主机和外部设备组成（各种物理设备）。 软件系统由系统软件和应用软件组成，是运行、管理 和维护计算机的各类程序和文档的总称。
操作系统的功能：存储器管理、CPU管理、设备管理、文件管理 和作业管理。
1.3 计算机的基本工作原理
18
1.3.1 计算机的基本工作原理
冯·诺依曼计算机的工作原理可概述为
要点：
“存储程序” + “程序控制”
1．以二进制表示数据和指令（程序）。
2. 先将程序存入存储器中，再由控制器自动读 取并执行。
1.3 计算机的基本工作原理
19
存储程序与程序控制
存储程序是指人们必须事先把计算机的执行步骤序列（即程 序）及运行中所需的数据，通过一定的方式输入并存储在计 算机的存储器中。
程序控制是指计算机运行时能自动地逐一取出程序中一条条 指令，加以分析并执行规定的操作 。
指令是指计算机完成某个基本操作的命令。指令能被计算机 硬件理解并执行。一条指令就是计算机机器语言的一个语句， 是程序设计的最小语言单位。一条计算机指令是用一串二进 制代码表示的 。
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年份 1946~1953 1954~1964 1965~1970
1971~今 新一代
电路 电子管 晶体管
特点 磁鼓、磁带 磁芯、磁盘
集成电路
终端访问
大、超大规模 集成电路
个人计算机
突破冯·诺依曼式的计算机结构
计算机的分代
电子管
晶体管
史料：
IBM的发展史 HP的发展史
集成电路
大规模集成电路
硅谷人才摇篮仙童半导体公司 比尔.盖茨
3．量子计算机 利用处于多现实态下的原子进行运算的计算机， 这种多现实态是量子力学的标志。
摩尔定理
单
晶 体 管 数
位
时
间百
执
万 条
/
行每
的秒
指
令
数
每18个月芯片能力增长一倍。
微型计算机的产生和发展
计算机发展趋势：巨型化、微型化、网络化和智能化。
时代 第一代 第二代
John V.Atanasoff和Clifford E.Berry为数学物理研究研制的
早期计算机
计算机是使用相应的程序来完成任何设定好 的任务。
图灵机是一种思想模型， 它由三部分组成： 一个控制器，一条可以无限延 伸的带子和一个在带子上左右 移动的读写头。
为纪念图灵对计算机的贡献， 美国计算机博物馆于1966年 设立了“图灵奖”
电子计算机时代
ENIAC
MARK I
1833 分析机
差分机和分析机
查尔斯.巴贝奇
1812年差分机
1834年分析机
史料：查尔斯.巴贝奇
三部分组成： (1)由许多轮子组成的保存数据的存储库； (2)运算装置； (3)能对操作顺序进行控制，并选择所需处理的 数据以及输出结果的装置。
MARK I 1944年
机械式，只能做加法
计算器 1673年，德国Gottfried Leibniz
–
机械式，加、减、乘、除和开方
差分机 1812年，英国Charles Babbage
分析机 1834年，英国Charles Babbage
早期人类追求的计算工具
加法器
Charles Babbage
1642 Blaise Pascal 1822 差分机
1.1.2 现代计算机的产生
ENIAC 冯·诺依曼结构的计算机
世界上第一台现代计算机ENIAC
5000次加法/秒 体重28吨 占地170m2 18800只电子管 1500个继电器 功率150KW
史料：莫奇莱和埃克特
1946年2月由宾州大学研制的ENIAC 电子计算机时代的到来
每秒5千次加减运算
重达30吨
没有存储器
占地250m2
采用十进制
启动工耗150000瓦
18000个电子管
第一款商用计算机：UNIVAL
1947年，莫奇莱和埃克特
电子数字积分计算机
Electronic Numerical Integrator And Calculator
冯·诺依曼结构的计算机
冯·诺依曼结构（程序存储式电子 数字自动计算机方案）——计 算机硬件体系结构由五个基本 部件：输入器、输出器、控制 器、运算器和存储器组成。
未来新一代计算机
超导计算机 量子计算机 光子计算机 生物计算机 神经计算机
未来新型计算机
1．光计算机 利用光子取代电子进
行数据运算、传输和存储。 不同波长的表示不同
的数据 优点：超高速 缺点：体积庞大
2．生物计算机（分 子计算机）
20 世 纪 80 年 代 中 期开始研制
采用了生物芯片
冯·诺依曼理论要点
存储程序工作原理
计算机的两个基本能力：一是能够 存储程序，二是能够自动地执行程序。
计算机是利用“存储器”（内存）
来存放所要执行的程序的，而称之为
CPU的部件可以依次从存储器中取出程
序中的每一条指令，并加以分析和执行，
直至完成全部指令任务为止。
John von Neumann 冯诺依曼
计算机基本功能和分类 – 各种名词缩写
数制与数制转换（本讲重点，难点） – 数制的概念 – 二进制与十、八、十六进制的转换 – 二进制的计算规则
什么是现代计算机？
计算机是一种无须人工干预，能对各种信息进 行存储和快速处理的电子设备。
现代计算机是电子驱动的，其本质特征是存储 控制，即将事先编好的“程序”（指令和数 据）存入“存储器”中，然后计算机就可以 按照程序步骤自动连续执行。
Howard Aiken博士发现了查尔斯.巴贝奇的论文 在IBM的支持下，用机电方式制造了MARK I MARK II和 MARK III是电子计算机
51尺长 重5顿 750,000部份合并而成
有72个累加器，每一个 有自己的算术部件，及 23位数的寄存器。
ABC计算机 1941年 电子管数字计算机
思考：计算器和计算机的区别。
1.1 计算机的概念与发展史
1. 早期计算工具的发展 2. 现代计算机的产生 3. 现代计算机的发展
早期人类追求的计算工具
算 盘 中国唐代 第一种手动式计数器
计算尺 1622年，英国William Oughtred
角函数运算
手动式、减、乘、除、指数和三
加法器 1642年，法国Blaise Pascal
阿兰.图灵和冯.诺依曼
史料： 阿兰.图灵 冯·诺依曼
计算机科学奠基人 英国科学家 阿兰.图灵
主要贡献： • 建立图灵机模型，奠定了可计算理论 的基础 • 提出图灵测试，阐述了机器智能的概 念 美国计算机学会(ACM)1966年设立图灵
电子计算机之父： 美籍匈牙利数学家 冯.诺依 主要曼贡献：
• 与同事研制人类第二台计算机EDVAC • “存储程序”概念 冯·诺依曼计算机 • 奠定了现代计算机体系结构和工作原 理
冯·诺依曼结构框图
程序+ 数据
反 馈 信 号
输入 设备
请响 求应 信信 号号
运算器
存 取数 数
（内）存储器
指 地令 址
控制器
数据流
操
控制流设备 结果
响请 应求 信信 号号
1.1.3 现代计算机的发展
1. 现代计算机发展的5个时代 2. 微机的产生
现代计算机发展的5个时代
时代 第一代 第二代 第三代 第四代 第五代
21世纪高等学校计算机科学与技术规划教材
大学计算机基础
主编：陈刚 课件改编：江汉大学计算中心 2010.8.
大学计算机基础 第一部分计算机基础理论
第1讲 计算机基础知识
本讲要点
计算机的概念与发展史 – 什么是计算机 – 计算机发展4阶段，第1台现代计算机，微机产生和发 展 – 冯.诺依曼结构计算机