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计算机文化基础 - 第一章 电子数字计算机基础知识 计算机文化基础 第一章 电子数字计算机基础知识 目录 计算机发展简史 计算机的组成及工作原理 信息的表示与存储 计算机的类型与分工 计算机软件系统 社会信息化 计算机发展简史 二进制和存储程序控制计算机的产生 第一台电子数字计算机—ENIAC 冯·诺依曼结构计算机 计算机发展的几个阶段 电子管时代 晶体管时代 中小规模集成电路时代 大规模及超大规模集成电路时代 第一台电子计算机—ENIAC 电子数字积分与计算机，ENIAC (1943～1946) Electronic Numerical Integrator And Calculator 第一台电子计算机—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 冯·诺依曼结构计算机 存储程序控制原理 五个基本部件 运算器 控制器 存储器 输入设备 输出设备 第一台存储程序控制计算机 电子延迟存储自动计算机，EDSAC (1949) Electronic Delay Storage Automatic Computer 计算机发展的几个阶段 计算机的组成与工作原理 指令、指令系统和程序 存储程序控制原理 计算机的基本组成 CPU的工作原理 指令和指令系统 指令 计算机所能识别并执行的一条操作命令 每条指令都规定了计算机所要执行的一种基本操作 指令是对计算机进行程序控制的最小单位 指令格式 指令的格式与类型 指令类型 传送指令 数据存取、数据传送 算术逻辑运算指令 基本的算术逻辑运算 输入/输出指令 从外部设备读取或写入数据 程序控制指令 实现控制转移功能，如跳转 指令系统 一台计算机所有指令的集合 不同种类的计算机，其指令系统也不尽相同 程序 (Program) 程序 完成某项既定任务而编写的一组指令序列 计算机按照程序规定的流程依次执行指令，才能完成相应的计算任务 计算机的两个基本能力 能够存储程序 能够自动执行程序 存储程序控制原理 存储程序控制原理 计算机用存储器按地址存放所要执行的程序和数据，用CPU按地址从存储器中取出程序中的每一条指令，并加以分析，执行指令规定的操作 存储程序控制原理是计算机内在的基本工作原理 存储程序控制原理决定了人们使用计算机的主要方式—编写并运行程序 计算机的基本组成 计算机结构示意图 中央处理器 (CPU) 运算器 对数据进行程序中指令所规定的运算操作 控制器 对其他四个部件发出控制信号，以控制全机完成指令规定的处理任务 中央处理器 运算器和控制器通常在一个机柜或一个集成电路芯片中，统称为中央处理器(CPU) 中央处理器是计算机执行指令和程序的中心 存储器 (Memory) 存储器 存放程序和数据，包括运算的中间结果和最终结果 存储器又称为“内存”或“主存” 在存储器中，程序和数据的存放是没有任何区别的 外部设备 外部设备 输入设备和输出设备统称为“外部设备”或“I/O设备” 常见的输入设备有键盘、鼠标、扫描仪等 常见的输出设备有显示器、打印机等 外部存储器(简称“外存”)是一种特殊的外部设备，包括磁带、软盘、硬盘、光盘等 总线 (Bus) 总线 在计算机基本部件之间传送信息的通路 根据所连接部件的不同 输入输出总线、存储器总线、CPU总线 根据所传送信息的类别 地址总线 (AB, Address Bus) 控制总线 (CB, Control Bus) 数据总线 (DB, Data Bus) 信息的表示与存储 二进制 字长与信息存储单位 数值信息的表示及数制转换 二、八、十六及十进制 整数转换法—除基取余法 小数转换法—乘基取整法 非数值信息的表示 中西文字符的表示 二进制 (Binary) 二进制 二进制可以方便的用具有两种稳定状态的物理量表示，如电压的高低、电流的有无等 二进制的四则运算规则简单 二进制便于表示逻辑量和逻辑运算 计算机用二进制方式存储各种信息 计算机与人交互时，把二进制信息转换为人们熟悉的形式，如十进制数、文字、图象等 字长 字长 字长指参加运算的寄存器所含有的二进制数的位数 字长代表了机器的精度 机器的功能设计决定了机器的字长 大型机需要字长为32位、64位等 微型机一般字长为16位、32位等 信息存储单位 信息存储单位 位(b, bit) 一位二进制信息，度量数据的最小单位 字节(B, byte) 八位二进制信息，信息存储中最常用的基本单位 数量级前缀 1K = 1024 = 210 1M = 1024K = 220 1G = 1024M = 230 1T = 1024G = 240 数值信息的表示 r进位值制 r进制 逢r进一 位值制 每位的权值与位置有关，即 当r=2时，即为二