第１章 计算机基础知识.ppt

第１章 计算机基础知识 本章要求： 基本知识点 了解计算机的发展、特点及用途 掌握计算机中使用的数制及数制间的转换 弄清计算机的主要组成部件及其功能 重点及难点 计算机系统中数据的表示形式 数制之间的转换 原码、反码、补码的概念及计算 浮点数 码制 逻辑运算基础 主要内容 1.1 计算机概论 1.2 计算机常用的数制及编码 1.3 常见的信息编码 1.4 计算机系统的组成 1.1.1 计算机的发展概况 第一代 电子管计算机 第二代 晶体管计算机 第三代 中小规模集成电路计算机 第四代 大规模和超大规模集成电路计算机 人类追求的计算工具 奠定现代计算机发展的重要人物和思想 图灵与图灵机 冯·诺依曼计算机 第一台电子计算机（ENIAC） 1.1.1 计算机的发展概况 1．第一代（1946年~1958年）：电子管阶段 基本特征采用电子管作为计算机的逻辑元器件，每秒运算速度仅为几千次，内存容量仅数KB。其数据表示主要是定点数，使用机器语言或汇编语言编写程序。第一代电子计算机体积庞大，造价昂贵，用于军事和科学研究工作。其代表机型有IBM 650（小型机）、IBM 709（大型机）。 1.1.1 计算机的发展概况 2．第二代（1959年~1964年）：晶体管阶段 基本特征是采用晶体管作为计算机的逻辑元器件，由于电子技术的发展，运算速度达每秒几十万次，内存容量增至几十KB。与此同时，计算机软件技术也有了较大发展，出现了FORTRAN、COBOL、ALGOL等高级语言。与第一代计算机相比，晶体管电子计算机体积小、成本低、功能强、可靠性大大提高。除了科学计算外，还用于数据处理和事务处理。其代表机型有IBM 7094、CDC 7600。 1.1.1 计算机的发展概况 3．第三代（1965年~1970年）：集成电路阶段 基本特征是采用小规模集成电路作为计算机的逻辑元器件，随着固体物理技术的发展，集成电路工艺己可以在几平方毫米的单晶硅集成电路片上集成由十几个甚至上百个电子元器件组成的逻辑电路。它的运算速度每秒可达几十万次到几百万次，体积越来越小，价格越来越低，软件越来越完善，在监控程序的基础上发展形成了操作系统。其代表机型有IBM360。 1.1.1 计算机的发展概况 4．第四代（1971年~现在）：大规模/超大规模集成电路阶段 基本特征是采用大规模集成电路和超大规模集成电路作为计算机的逻辑元器件，20世纪70年代以来，集成电路制作工艺取得了迅猛的发展，在硅半导体上可集成更多的电子元器件，半导体存储器代替了磁芯存储器，目前，计算机的速度最高可以达到每秒几百万亿次浮点运算。操作系统不断完善，高级程序设计语言功能更加完善，人们的生活与计算机应用息息相关。 计算机发展的几个阶段 计算机发展的几个阶段 1.1.2 计算机的特点 高速运算能力 计算精度高和可靠的判断能力 具有记忆和逻辑判断能力 具有自动控制能力 1.1.3 计算机的应用 1.1.3 计算机的应用（1） 1.1.3 计算机的应用（2） 1.1.3 计算机的应用（3） 1.1.4 计算机的发展方向 未来的计算机以超大规模集成电路为基础，向 巨型化（不是体积大，而是速度高、容量大、功能强） 微型化（体积缩小、重量减轻） 网络化（分散的计算机联成网） 智能化（计算机将具有一定的“思维能力”） 方向发展。 计算机发展——巨型化 计算机发展——巨型化 计算机发展——微型化 计算机发展——微型化 计算机发展——网络化 计算机发展——网络化 计算机发展——智能化 计算机发展——智能化 1.1.5 计算机的分类 1.2 计算机常用的数制及编码 数制（计数制）指用一组固定的符号和统一的规则来表示数值的方法。 编码是采用少量的基本符号，选用一定的组合原则，以表示大量复杂多样的信息的技术。 计算机只认识“0”和“1”，任何信息必须转换成二进制形式数据后才能由计算机进行处理、存储和传输。 1.2.1 二进制数 二进制数的特点： 最多只有两个不同的数字符号，即 0 和 1 。 逢二进一。 (基数为二，逢二进一，借一为二。) 二进制优点： 0，1两个状态易物理实现； 运算规则简单。 算术运算与逻辑运算容易沟通。 1.2.2 二进制与其它数制 进位计数制的三要素： 数位：数码在一个数中所处的位置。 基数：每个数位上所能使用的数码的个数。 位权：处在某一位上的“1”所表示的数值的大小。（N进制数中，整数部分第i位的位权为Ni-1,小数部分第j位的位权为N-j 。 十进制(101.1)10＝1×102＋0×101＋1×100＋1×10-1 二进制(101.1)2＝1×22＋0×21＋1×