《计算机基础知识》PPT课件

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1、 第 1章计 算 机 基 础 知 识 1.1 计 算 机 硬 件 系 统 的 构 成 及 工 作 原 理1.2 计 算 机 软 件 系 统 的 组 成1.3 数 进 制 及 数 据 的 存 储1.4 机 器 语 言 和 高 级 语 言 1.1 计 算 机 硬 件 系 统 的 构 成 及 工 作 原 理 计 算 机 是 一 个 具 有 高 度 智 能 化 的 电 子 设 备 。计 算 机 硬 件 系 统 是 由 复 杂 的 电 子 器 件 和 机 械 部 件有 机 组 合 而 成 的 ， 用 以 实 现 复 杂 而 精 巧 的 机 械 和电 气 功 能 。 硬 件 是 整 个 计 算 机 系 统

2、 的 基 础 ， 是 软件 系 统 的 载 体 ， 软 件 是 一 种 无 形 的 资 源 ， 它 以 硬 件 系 统 为 平台 ， 用 以 实 现 对 于 计 算 机 硬 件 的 控 制 和 管 理 ， 发挥 硬 件 资 源 的 效 用 ， 实 现 一 定 的 功 能 。 1.1.1 计算机硬件系统的构成 主 机 硬 件 系 统 运 算 器 控 制 器 中 央 处 理 器 （ CPU） 只 读 存 储 器 （ ROM） 随 机 存 储 器 （ RAM） 内 存 储 器 输 入 设 备 输 出 设 备 外 存 储 器 外 部 设 备 图 1.1 计 算 机 硬 件 系 统 的 构 成 计 算

3、机 硬 件 系 统 按 其 基 本 框 架 主 要 由 主机 和 外 部 设 备 两 部 分 构 成 ， 图 1.1列 出 了 计算 机 硬 件 系 统 的 构 成 。 主 机 是 计 算 机 硬 件 系 统 的 主 要 组 成 部 分 ，主 要 包 括 中 央 处 理 器 （ CPU） 和 内 存 储 器 。 中央 处 理 器 主 要 由 运 算 单 元 （ 运 算 器 ） 和 控 制 逻辑 单 元 （ 控 制 器 ） 两 部 分 组 成 。 外 部 设 备 （ I/O设 备 ） 可 以 划 分 为 输 入 设备 、 输 出 设 备 和 外 存 储 器 。 1.1.2 计算机工作原理 冯 诺

4、 依 曼 是 计 算 机 基 本 理 论 架 构 的 奠 基 人 ，他 提 出 了 以 内 存 为 中 心 进 行 数 据 交 换 的 计 算 机 工作 原 理 。 冯 诺 依 曼 计 算 机 工 作 原 理 的 核 心 思 想 是 二 进制 和 存 储 程 序 控 制 。 二 进 制 思 想 指 的 是 所 有 外 部世 界 的 信 息 ， 如 数 据 、 程 序 、 声 音 、 图 像 和 图 形等 ， 都 必 须 以 二 进 制 的 形 式 存 储 到 计 算 机 的 存 储介 质 上 ； 存 储 程 序 控 制 指 的 是 利 用 计 算 机 解 决 实际 问 题 时 ， 必 须 将

5、解 决 实 际 问 题 的 具 体 操 作 步 骤以 程 序 的 方 式 存 储 到 计 算 机 中 ， 才 能 完 成 对 实 际问 题 的 解 决 。 程 序 是 指 令 的 有 序 集 合 ， 指 令 是 计算 机 解 决 实 际 问 题 的 具 体 操 作 。 1.2 计 算 机 软 件 系 统 的 组 成 软 件 系 统 是 计 算 机 系 统 的 灵 魂 ， 没 有 软 件的 计 算 机 系 统 是 没 有 能 力 为 用 户 做 任 何 事 情 的 。计 算 机 软 件 的 应 用 结 果 是 通 过 计 算 机 硬 件 反 映出 来 的 。 计 算 机 软 件 按 其 作 用

6、的 不 同 一 般 可 分 为 系统 软 件 和 应 用 软 件 。 系 统 软 件 是 计 算 机 软 件 系 统 的 基 础 部 分 ，通 过 它 可 以 驱 动 计 算 机 的 硬 件 部 件 ， 使 硬 件 部件 处 于 一 个 良 好 的 、 有 序 的 可 应 用 状 态 ， 达 到对 计 算 机 硬 件 的 管 理 ； 在 此 基 础 上 管 理 计 算 机软 件 系 统 的 数 据 ， 合 理 分 配 各 软 件 在 运 行 时 的权 限 、 规 则 和 检 测 各 软 件 的 运 行 状 态 ， 达 到 对计 算 机 软 件 系 统 的 管 理 。 图 1.3说 明 了 计

7、算 机 软 件 系 统 的 分 类 。 系 统 软 件 ： 操 作 系 统 、 实 用 软 件 包 和 语 言 处 理 软 件 应 用 软 件 ： 办 公 软 件 包 、 浏 览 器 、 数 据 库 系 统 和 实 时 系 统 软 件 系 统 图 1.3 软 件 系 统 分 类 1.3 数 进 制 及 数 据 的 存 储1.3.1 数进制1 数 制 定 义 按 进 位 的 原 则 进 行 计 数 ， 称 为 进 位 计 数 制 ，简 称 “ 数 制 ” 。 （ 1） 逢 N进 一 。 N为 数 制 中 所 需 要 的 数 码 符 号 的 总 个 数 ， 称为 基 数 。 （ 2） 位 权 表

8、示 法 。 位 权 是 指 一 个 数 字 在 某 个 固 定 位 置 上 所 代表 的 值 ， 位 权 与 基 数 的 关 系 是 ： 各 进 位 制 中 位权 的 值 是 基 数 的 若 干 次 幂 。例1.1 (123.45)101 (10)22 (10)13 (10)04 ( 10)-1 5 (10)-2 2 常 用 的 数 制 （ 1） 十 进 制 数 （ 2） 二 进 制 数 （ 3） 八 进 制 数 （ 4） 十 六 进 制 数 1.3.3 进制转换1 十 进 制 与 其 他 进 制 之 间 的 转 换 转 换 规 则 ： 整 数 部 分 除 基 逆 序 取 余 法 ， 小 数部

9、 分 乘 基 顺 序 取 整 法 。例1.2 (35)10(100011)2 2 35 2 17 1 2 8 1 2 4 0 2 2 0 2 1 0 0 1 逆序取余 数 例1.3 (27)10=(1B)16 16 27 16 1 11 0 1 逆序取余数 例1.4 (0.6875)10=(0.1011)2 0.6785 2 1. 3570 2 0. 7140 2 1. 4280 2 0.8560 2 1.7120 顺序取整数 2 其 他 进 制 转 换 为 十 进 制转 换 规 则 ： 按 权 展 开 相 加 。例1.5 (11011)21 241 230 221 211 20(27)10例

10、1.6 (6A)166 (16)110 (16)0 (106)10 3 二 进 制 、 八 进 制 和 十 六 进 制 之 间 的 转 换 除 上 述 用 脚 标 方 式 表 示 不 同 进 制 外 ， 还 可 以使 用 后 缀 字 母 （ 一 般 大 写 ） 的 方 式 表 示 。 后 缀 B表 示 二 进 制 ， 后 缀 O表 示 八 进 制 ， 后 缀 D表 示 十进 制 ， 后 缀 H表 示 十 六 进 制 ， 例 如 ： 二 进 制10101010B， 八 进 制 123O， 十 进 制 123D， 十 六进 制 123H。 也 可 以 在 后 缀 字 母 两 侧 加 小 括 号 ，

11、如 123(O)， 10(B)。 （ 1） 二 进 制 、 八 进 制 之 间 的 转 换 二 进 制 转 换 为 八 进 制 的 规 则 是 从 低 位 起 每 3位 组 合 成 1位 八 进 制 数 ， 八 进 制 转 换 为 二 进 制 的规 则 是 从 低 位 起 每 一 位 八 进 制 位 转 换 为 3位 相 应二 进 制 数 ， 不 足 3位 左 侧 补 0。（ 2） 二 进 制 、 十 六 进 制 之 间 的 转 换 二 进 制 转 换 为 十 六 进 制 的 规 则 是 从 低 位 起 每4位 组 合 成 一 位 十 六 进 制 数 ， 十 六 进 制 转 换 为 二进 制

12、的 规 则 是 从 低 位 起 每 1位 十 六 进 制 位 转 换 为4位 相 应 二 进 制 数 ， 不 足 4位 左 侧 补 0。 例1.7 1011001B=131O 1 0 1 1 0 0 1 1 3 1 例1.8 1011001 B=59H 0 1 0 1 1 0 0 1 5 9 1.3.4 数据在内存中的存储 先 看 一 下 内 存 的 组 织 形 式 。 内 存 的 组 织 形 式 如 图 1.4所 示 。 图 1.4 内 存 的 组 织 形 式 等大小的存储单元 地 址 是 存 储 单 元 在 内 存 中 的 位 置 ， 每 8个 连续 的 二 进 制 位 有 惟 一 确 定

13、 的 地 址 编 号 。 这 8个 连续 的 二 进 制 位 所 组 成 的 存 储 单 元 称 之 为 一 个 字节 （ Byte） 。 连 续 的 两 个 字 节 称 为 字 （ Word） ， 连 续 的两 个 字 称 为 双 字 （ Double Word） 。 机 器 码 和 真 值 的 概 念 ： 数 据 在 内 存 中 的 存 储 形 式 称 为 机 器 码 ， 机 器码 所 表 示 的 实 际 值 称 为 真 值 。 下 面 来 看 一 下 数 据是 如 何 存 储 在 计 算 机 内 存 中 的 。1 整 数 的 存 储 假 定 某 计 算 机 系 统 中 一 个 整 数 用

14、 一 个 字 节 存储 。 当 存 储 有 符 号 数 时 ， 该 字 节 的 最 高 位 为 符 号位 （ 1表 示 负 数 ， 0表 示 非 负 的 数 ） ， 其 余 位 是 数据 位 ； 当 存 储 无 符 号 数 时 ， 该 字 节 的 所 有 位 都 是数 据 位 。 计 算 机 中 有 符 号 数 的 存 储 是 以 补 码 形 式 存 储的 。 一 个 整 数 有 以 下 三 种 码 制 。 原 码 原 码 是 符 号 位 数 码 化 了 的 二 进 制 。例 如 ， 十 进 制 123的 原 码 为 ： 符 号 位 为 0 表 示 为 正 数 0 1 1 1 1 0 1 1

15、（ 1） 有 符 号 数 的 存 储 符 号 位 为 1 表 示 为 负 数 1 1 1 1 1 0 1 1 十 进 制 123的 原 码 为 ： 反 码 对 负 数 而 言 ， 反 码 就 是 原 码 中 除 符 号 位 以外 的 其 余 位 一 律 取 反 ； 对 正 数 而 言 ， 原 码 即 为反 码 。例 如 ， 十 进 制 123的 反 码 为 ： 1 0 0 0 0 1 0 0 补 码 对 负 数 而 言 ， 补 码 就 是 在 反 码 的 基 础 上 加1； 对 正 数 而 言 ， 原 码 即 为 补 码 。 在 求 反 码 过程 中 符 号 位 不 发 生 变 化 ， 当 数

16、 据 位 的 最 高 位有 进 位 时 ， 舍 去 进 位 。例 如 ， 十 进 制 123的 补 码 为 ： 反 码 1 补 码 1 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 1 0 1 假 如 某 整 数 的 机 器 码 是 ffH， 它 所 表 示 的 真值 是 1， 因 为 ffH对 应 的 原 码 是 81H， 所 以 其 表示 的 真 值 是 1。 假 如 某 整 数 的 机 器 码 是 80H， 那么 它 所 表 示 的 真 值 应 该 是 多 少 ？ 80H是 机 器 码 ，它 的 符 号 位 是 1， 于 是 按 照 补 码 的 运 算 规 则 ， 可得 到 其 原 码

17、 是 80H（ 补 码 减 1， 再 取 反 ） ， 于 是80H对 应 的 真 值 是 0。 而 在 数 学 上 0表 示 没 有 ，没 有 正 负 之 分 。 计 算 机 系 统 规 定 当 某 一 负 数 的 原码 和 补 码 一 致 时 ， 假 定 用 m表 示 这 一 原 码 或 补 码 ，其 所 表 示 的 真 值 是 | m |。 所 以 80H表 示 的 真 值为 128D。 （ 2） 无 符 号 数 的 存 储 无 符 号 数 存 储 时 只 需 将 某 数 用 二 进 制 表 示 ，然 后 补 足 八 位 ， 即 是 其 存 储 形 式 。 其 表 示 的 范 围为 0 2

18、55。 2 字 符 的 存 储 字 符 在 内 存 中 存 储 时 占 一 个 字 节 的 存 储空 间 。 存 储 的 是 该 字 符 对 应 的 ASC 1.4 机 器 语 言 和 高 级 语 言1 机 器 语 言 机 器 语 言 是 第 一 代 计 算 机 语 言 ， 它 由 0、 1代 码 组 成 ， 是 能 被 计 算 机 直 接 理 解 执 行 的 指 令集 合 。 2 汇 编 语 言 为 了 克 服 机 器 语 言 的 缺 点 ， 人 们 引 入 一些 助 记 符 ， 用 符 号 来 表 示 指 令 ， 也 就 是 将 指令 符 号 化 ， 这 就 是 汇 编 语 言 。 3 高 级 语 言 所 谓 计 算 机 高 级 语 言 ， 就 是 接 近 于 数学 问 题 描 述 的 语 言 ， 接 近 人 类 自 然 语 言 的方 式 编 程 的 语 言