计算机的基本组成和工作原理ppt课件.ppt

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1、第二章 计算机的基本组成和工作原理,师洪,硬件系统是指计算机系统中由各种电子的、机械的、磁性的、光的器件或装置组成的看得见、摸得着的物理部分。是构成计算机系统的各种功能部件的集合。,软件系统是指控制、管理和指挥计算机工作和解决种类应用问题的所有程序和技术资料的总和。是构成计算机系统的各种程序的集合。,2.1 计算机硬件系统,2.2 计算机的基本工作原理,2.3 计算机软件系统,2.4 微型计算机的结构,主要内容:,2.5 多媒体技术和多媒体计算机,2.6 计算机中数的表示,2.7 信息编码,2.8 键盘操作,2.9 智能ABC输入法,2.10 计算机安全使用常识,2.1节内容,2.1 计算机硬

2、件系统,2.2 计算机的基本工作原理,2.3 计算机软件系统,2.4 微型计算机的结构,主要内容:,2.5 多媒体技术和多媒体计算机,2.6 计算机中数的表示,2.7 信息编码,2.8 键盘操作,2.9 智能ABC输入法,2.10 计算机安全使用常识,2.1 计算机硬件系统,2.2 计算机的基本工作原理,2.3 计算机软件系统,2.4 微型计算机的结构,主要内容:,2.5 多媒体技术和多媒体计算机,2.6 计算机中数的表示,2.7 信息编码,2.8 键盘操作,2.9 智能ABC输入法,2.10 计算机安全使用常识,2.1 计算机硬件系统,2.2 计算机的基本工作原理,2.3 计算机软件系统,2

3、.4 微型计算机的结构,主要内容:,2.5 多媒体技术和多媒体计算机,2.6 计算机中数的表示,2.7 信息编码,2.8 键盘操作,2.9 智能ABC输入法,2.10 计算机安全使用常识,2.1 计算机硬件系统,2.2 计算机的基本工作原理,2.3 计算机软件系统,2.4 微型计算机的结构,主要内容:,2.5 多媒体技术和多媒体计算机,2.6 计算机中数的表示,2.7 信息编码,2.8 键盘操作,2.9 智能ABC输入法,2.10 计算机安全使用常识,2.1 计算机硬件系统,2.2 计算机的基本工作原理,2.3 计算机软件系统,2.4 微型计算机的结构,主要内容:,2.5 多媒体技术和多媒体计

4、算机,2.6 计算机中数的表示,2.7 信息编码,2.8 键盘操作,2.9 智能ABC输入法,2.10 计算机安全使用常识,2.1 计算机硬件系统,2.2 计算机的基本工作原理,2.3 计算机软件系统,2.4 微型计算机的结构,主要内容:,2.5 多媒体技术和多媒体计算机,2.6 计算机中数的表示,2.7 信息编码,2.8 键盘操作,2.9 智能ABC输入法,2.10 计算机安全使用常识,2.1 计算机硬件系统,2.2 计算机的基本工作原理,2.3 计算机软件系统,2.4 微型计算机的结构,主要内容:,2.5 多媒体技术和多媒体计算机,2.6 计算机中数的表示,2.7 信息编码,2.8 键盘操

5、作,2.9 智能ABC输入法,2.10 计算机安全使用常识,2.1 计算机硬件系统,2.2 计算机的基本工作原理,2.3 计算机软件系统,2.4 微型计算机的结构,主要内容:,2.5 多媒体技术和多媒体计算机,2.6 计算机中数的表示,2.7 信息编码,2.8 键盘操作,2.9 智能ABC输入法,2.10 计算机安全使用常识,2.1 计算机硬件系统,2.2 计算机的基本工作原理,2.3 计算机软件系统,2.4 微型计算机的结构,主要内容:,2.5 多媒体技术和多媒体计算机,2.6 计算机中数的表示,2.7 信息编码,2.8 键盘操作,2.9 智能ABC输入法,2.10 计算机安全使用常识,2.

6、1 计算机硬件系统,2.2 计算机的基本工作原理,2.3 计算机软件系统,2.4 微型计算机的结构,主要内容:,2.5 多媒体技术和多媒体计算机,2.6 计算机中数的表示,2.7 信息编码,2.8 键盘操作,2.9 智能ABC输入法,2.10 计算机安全使用常识,2.1 计算机硬件系统,功能：在计算机程序的控制下，完成数据的输入、运算、输出等操作。,数据流,控制流,输入设备,输出设备,运算器,控制器,存储器,中央处理器(CPU),外部数据, CPU（中央处理单元）=运算器+控制器：在微型计算机中，将CPU做在一片大规模集成电路上。主机：运算器、控制器、内存储器加上输入、输出接口电路一起称为计算

7、机的主机。外设：把各种输入、输出设备和外存储器通称为计算机的外围设备，简称外设。,运算器,运算器（ALU）,运算器是执行算术运算和逻辑运算的部件,它的任务是对信息进行加工处理。,算术和逻辑运算,暂存操作数和运算结果。,存放算术逻辑单元在工作中产生的状态信息。,暂存操作数或数据地址。,控制器,控制器的主要作用是使计算机能自动执行程序。,控制器是统一指挥各控制计算机各部件进行工作的“神经中枢”。它对输入的指令进行分析，并统一控制计算机的各个部件以完成一定的任务。,中央处理器(CPU),由运算器和控制器组成，又称为微处理器。,关于CPU的术语,位（bit）：一位二进制信息称为1位，是二进制数的基本单

8、位。,字节（Byte)：8位二进制信息称为一个字节。,字（Word）：作为一个整体被传送和运算的一串二进制数。,字长：一个字所包含的二进制数位数。一般是字节的整数倍。,主频：CPU工作时的时钟频率。一般情况下，主频超高，运行速度越快。,存储器,存储器是计算机的记忆部件，用来存储程序和数据。,存储器,内部存储器,外部存储器,输入设备,把用户提供的原始信息(程序、数据)转换成电信号，并通过计算机的接口电路将这些信息顺序送入存储器中。,常用输入设备,输出设备,将计算机的运算和处理结果以能为人们或其它机器所接受的形式输出。,常用输出设备,内部存储器,内部存储器,在计算机内部直接与CPU进行信息交换的部

9、件。一般采用半导体存储器。,功能：1、为其他部件运行提供必需的信息 2、保存运算中间结果及最后结果,特点：任何需要处理的数据，均必须先存放到内存中。,地址：内存由许多存储单元组成。所有存储单元都有一个顺序编号，该编号称为存储单元的地址。每一个存储单元可存放若干位数据代码，既可是指令、也可是数据。(图示),存取周期：从存储器存取一个字到能够再存取下一个字所需要的时间。是衡量存储器工作速度的重要指标。值越小，工作速度越快。,内部存储器,一个存储器中存储单元的总数称为该存储器的存储容量。,存储容量的单位一般用字节。,1 Byte = 8 bit1 KB = 1024 Byte1 MB =1024 K

10、B = 220 Byte1 GB = 1024 MB = 220 KB = 230 Byte1 TB = 1024 GB = 220 MB = 230 KB = 240 Byte,内部存储器,Cache（高速缓冲存储器）,主存储器,ROM（只读存储器）,RAM（随机存储器）,“读”操作,“写”操作,“读”操作,“写”操作,ROM,RAM,组成,特点,外部存储器,3.5英寸软驱,5.25英寸软驱,闪盘（U盘）,硬盘,移动硬盘,CD-ROM,DVD-ROM,外部存储器,内存与外存的区别,内存单元,“读”、“写”操作,从存储器中取出原来记录的内容，并且不破坏存储器的内容，这种操作称为存储器的“读”。

11、,将新的内容保存到存储器中，并抹去原来的内容，这种操作称为存储器的“写”。,内存与外存的区别,冯诺依曼美籍匈牙利科学家,2.2 计算机的基本工作原理,冯 诺依曼思想（1946年）,计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备组成,程序和数据在计算机中用二进制数表示,计算机的工作过程是由存储程序控制的,计算机能够自动地完成运算或处理过程的基础是存储程序和程序控制，存储程序与程序控制原理是冯诺依曼思想的核心。,指令是对计算机进行程序控制的最小单位所有的指令的集合称为计算机的指令系统,程序是为完成一项特定任务而用某种语言编写的一组指令序列。,计算机的工作过程,略,系统软件,管理、控制和维护计算

12、机，并支持应用程序运行的各种软件。,特点：通用性、基础性,2.3 计算机软件系统,计算机软件系统包括系统软件和应用软件。,系统软件,分类,操作系统,共享计算机系统的资源管理者,硬件资源,软件资源,五大管理功能：处理机管理（CPU管理）存储器管理（内存管理）设备管理（输入输出管理）文件管理（信息管理）,用户与计算机之间的接口,操作系统类型： WindowsUnixDosLinux,程序设计语言,机器语言 用二进制表示的、计算机惟一能理解和直接执行的程序语言。,汇编语言 将机器语言“符号化”的程序设计语言。,高级语言 面向问题求解过程的程序设计语言。,语言处理程序,通常把高级语言或汇编语言编写的程

13、序称为源程序。,汇编程序、编译程序、解释程序,应用软件,程序库 主要用于数值计算和统计分析（SPSS、SAS）,软件包 针对某种应用而设计的应用程序（WPS、AutoCAD),套装软件 具有不同功能的一组程序（Microsoft Office）,2.4 微型计算机的结构,CPU存储器主板,微型机的结构组成,各种接口适配器电源主机箱,软盘、硬盘、光盘驱动器,CPU,Intel、AMD、VIA公司,存储器,存 取 速 度 更 快,单 位 价 格 更 高,存 储 容 量 更 大,CPU,高速缓存(Cache),主 存,辅 存,内存,主 板,AT、ATX结构,软盘、硬盘、光盘驱动器,各种接口适配器,显

14、示卡,调制解调器卡,网 卡,声 卡,电 源,为系统装置的各个部件和键盘提供工作所需的电源。,主机箱,卧式、立式,微型机最常用的外部设备的使用,显示器,鼠 标,打印机,外部存储器,键 盘,显示器,又称监视器。是计算机的标准输出设备。,作用：在输入时显示从键盘输入的命令或数据；显示在程序或命令执行过程中的必要信息和结果；,分类：阴极射线管(CRT)、平板液晶(图示)单色、彩色,分辩率=“横向点数”“纵向点数”,MDA单色显示器 720 350CGA图形显示器 320 200EGA增强图形显示器 640 350VGA-视频图形显示器 640 480 1024 768SVGA超级视频图形显示器 102

15、4 768 1280 1024 1600 1280,液晶显示器,阴极射线显示器（CRT）,显示器,鼠标器,无线鼠标,机械式,光电式,串行接口(COM1 COM2),PS/2接口,USB接口,有线鼠标,打印机,针式打印机,喷墨打印机,激光打印机,根据工作原理可分为击打式和非击打式两类。,外部存储器,磁盘存储器由磁盘、磁盘驱动器、适配器组成,磁盘驱动器是对软、硬盘上存储的信息进行读写操作的设备。它由读/写磁头、步进电机、驱动电机和控制电路组成。,光 盘,光盘存储器的基本原理：利用聚焦激光光束在光盘上进行光学读写。,只读型光盘（CD-ROM）追记型光盘（WORM）可擦写型光盘（E-R/W）,只读光盘

16、驱动器 （CD-ROM、DVD-ROM）读、写光盘驱动器 （光盘刻录机）,光盘驱动器的种类,光盘的种类,软盘存储器,电机轴孔,写保护口,读写口,快门,软盘存储器,磁盘容量=面数每面磁道数每磁道扇区数512Byte,格式化,(目的)将磁盘划分磁道和扇区引导扇区（BOOT）文件分配表（FAT）文件目录表（FDT）工作区,信息是按磁道和扇区来存储,硬盘存储器,钢性磁片,马 达,磁头及定位系统,电子线路,注意：不要强烈冲击和震荡,2.5 多媒体技术和多媒体计算机,媒体的含义:指可存储信息的物理实体指信息的表现形式或载体,多媒体计算机中所指的媒体,将文字、声音、图形、图像、动画等多种媒体组合起来形成的有

17、机整体称为多媒体。,多媒体技术是指利用计算机技术落把文字、声音、图形、图像、动画等多种媒体综合一体化，使它们建立起逻辑联系，并能进行加工处理的技术。,多媒体技术的特点：集成性交互性 *多媒体的关键特征*数字化实时性,多媒体计算机： 能综合处理多媒体信息，使多种信息建立联系，并具有交互性的计算机系统。,多媒体信息处理技术包括录入、变换、压缩、存储、解压缩、传输、显示等。,一幅彩色静止画面 （1024*1024*24） 3MB存储容量,一秒钟的NTSC制活动视频画面 100MB存储容量、800Mbps数据传输率,图形 JPEG,多媒体计算机系统 = 多媒体硬件系统 + 多媒体软件系统,多媒体主机、

18、多媒体输入设备、多媒体输出设备、多媒体存储设备、多媒体适配器（卡）、操纵控制设备,操作系统、多媒体数据库管理系统、多媒体压缩/解压缩软件、多媒体声像同步软件、多媒体通信软件。,教育与培训商业领域 信息领域娱乐与服务,多媒体技术的应用,2.6 计算机中数的表示,进位计数制的特点,1、按基数来进位、借位 。即“逢R进1，借1当R”。2、用位权值来计数。,基 数,不同的计数制是以基数 R（Radix)来区分的。,十进制数 R=10 包含 0、1、2、3、4、5、6、7、8、9 十个字符八进制数 R=8 包含 0、1、2、3、4、5、6、7 八个字符十六进制数 R=16 包含 0、1、2、3、4、5、

19、6、7、8、9、A、 B、C、D、E、F 十六个字符二进制数 R=2 包含 0、1 二个字符,注意：R进制数的最大数符是R-1，不是R。 每一个数符只能用一个字符来表示。,位权值,在任何一种数制中，每个数的每个位置上都各有一个位权值。,对任意一个数N，都可按“权”展开。,NR =,=an-1Rn-1+ + a1R1+ a0R0 + a-1R-1 + + a-mR-m (ai = 0，1 R-1）,不同数制的相互转换,二、八、十六进制数转换为十进制数,十进制数转换为二、八、十六进制数,八进制数转换为二进制数,十六进制数转换为二进制数,二进制数转换为八、十六进制数,十六进制数转换八进制数,八进制数

20、转换十六进制数,二进制数的优点,容易表示 节约设备 运算简单 运行可靠,BCD码（数）,二进制编码的十进制数。它不是独立的进位计数制，仍是一个十进制数。不过它的每一位不再用全个十进制数符来表示，而是用4位二进制数来编码，以方便计算机的存储和处理。常用的是8421码。,二进制数 后缀 “B” 10011101B八进制数 后缀 “O”或“Q” 23.56O或23.56Q十六进数 后缀 “H” 23.56H十进制数 后缀 “D”或缺省 23.56D或23.56,0+0=0 0+1=1 1+1=10 00=0 01=0 11=1,二、八、十六进制数转换为十进制数,方法：按二、八、十六进制数的位权值展开

21、。,例一：二进制转十进制,例二：八进制转十进制,例三：十六进制转十进制,十进制数转换为二、八、十六进制数,小数部分用乘R取整法转换（R=2，8，16） 即用基数R做乘数不断的去乘这个小数，直到小数部分为0。 读数规则：先整为高位，后整为低位。,方法：整数部分用除R取余法转换（R=2，8，16） 即用基数R做除数不断的去除这个整数，直到商为0。 读数规则：先余为低位，后余为高位。,举例:(37.65)10=(?)2,例:(37.65)10=(?)2,整数部分,2,37,0,18, 余数为1,2, 余数为0,9,2,4,2, 余数为1,2,2, 余数为0,1,2, 余数为0, 余数为1,低位,高位

22、,读数为100101,小数部分,0.652=1.3 取出整数1,0.32=0.6 取出整数0,0.62=1.2 取出整数1,0.22=0.4 取出整数0,0.42=0.8 取出整数0,0.82=1.6 取出整数1,0.62=1.2 取出整数1,0.22=0.4 取出整数0,0.42=0.8 取出整数0,0.82=1.6 取出整数1,高位,低位,读数为101001,=(100101.101001)2,八进制数转换为二进制数,方法：将每位八进制数码展开为3位二进制数，去掉 首、尾多余的“0”即可,例：(7451.32)8=(?)2,解：（7 4 5 1 . 3 2）8=(?)2,(7451.32)

23、8=(111100101001.01101)2,十六进制数转换为二进制数,方法：将每位16进制数码展开为4位二进制数，去掉首、尾多余的“0”即可,例：(1457.32)16=(?)2,解：（1 4 5 7 . 3 2）16=(?)2,(7451.32)16=(1010001010111 . 0011001)2,二进制数转换为八、十六进制数,方法：1、以小数点为中心，分别向左、向右每3（4）位分成一组，不足的则在前（后）加“0”补足3（4）位。 2、将每个分组用一个对应的八（十六）进制数代替。,八进制数转换十六进制数,方法：1、将每位八进制数码展开为3位二进制数。 2、以小数点为中心，分别向左、

24、向右每4位分成一组，不足的则在前（后）加“0”补足4位。 3、将每个分组用一个对应的十六进制数代替。,十六进制数转换八进制数,方法：1、将每位十六进制数码展开为4位二进制数 2、以小数点为中心，分别向左、向右每3位分成一组，不足的则在前（后）加“0”补足3位。 3、将每个分组用一个对应的八进制数代替。,数值型数据的表示形式,在计算机内部能直接表示和使用的数据有：数值数据、字符数据、逻辑数据，采用二进制来表示。,根据小数点在数中的位置，数在计算机中可以用定点数和浮点数两种方法来表示。小数点位置固定不变的数称为定点数。小数点位置是可变的（浮动的）数称为浮点数。浮点数表示的数范围比定点数大，运算精度

25、也较高。,带符号数的表示,二进制数和十进制数一样，有正负之分。 计算机中、号用一位二进制数来表示。0表示号， 1表示号。 同数符号一起数码化的数称为机器数。 机器数真正表示的数值称为真值。 计算机中纯小数的小数点隐含在符号位之后，不占一位。,（1）原码表示法,（2）反码表示法,（3）补码表示法,（1）原码表示法,正数的符号用0表示，负数的符号用1表示，数值部分按一般二进制数的形式表示。,原码的性质原码实际上是数值化的符号位加上真值的绝对值。符号-绝对值表示法。真值0在原码中的表示形式+0原=00000000 -0原=10000000,（2）反码表示法,正数的反码表示与其原码表示相同；负数的反码

26、表示是将该数的原码除符号位以外，其余各位取反（即0取反后为1，1取反后0）。,真值0在反码中的表示形式： +0原=00000000 -0原=10000000 +0反=00000000 -0反=11111111,（3）补码表示法,正数的补码表示与其原友码表示相同；负数的补码表示为先求该数的反码，再在最低位加1。,真值0在补码中的表示形式： +0原=00000000 -0原=10000000 +0反=00000000 -0反=11111111 +0补=00000000 -0补=00000000,2.7 信息编码,ASCII码（美国信息交换标准码） 它用7位二进制编码表示128种字符和控制符号。,字

27、符 0 (0110000)2 (48)10,字符 A (1000001)2 (65)10,字符 a (1100001)2 (97)10,汉字编码,汉字输入码的常见编码有字音、字形、数字、音形,国标码(GB2312-80)。每个编码长两个字节，每个字节低7位表示汉字信息，最高位为0。,汉字交换码是用于不同的计算机汉字系统之间交换信息的汉字代码。每个编码长两个字节，每个字节低7位表示信息，最高位为“1”,为了最终显示、打印汉字，需将汉字内码转换成汉字字形码。,汉字字形码,汉字字形码是表示汉字字形的字模数据，也称字模码，是用点阵表示的汉字字形代码，它是汉字的输出形式。,2.8 键盘操作,键位分配,开

28、始菜单键:,鼠标右键:,常用键说明,注意：CTRL、SHIFT、ALT必须与其它键同时按下才起作用。,2.9 智能ABC输入法,以拼音为基础，以词组输入为主的智能化输入法。,前导符用法：i：输入小写中文数字的前导字符I：输入大写中文数字的前导字符v：输入图形符号的前导字符v：实现中文输入过程中的英文输入,计算机的启动,1、开机（冷启动）,正确的开机顺序：先开外部设备，最后开主机。,冷启动时,计算机先进行系统自检。,热启动：在主机电源已经开启的情况下再次启动系统， 一般在计算机死机或误操作情况下使用 。,热启动时不进行系统自检,Reset,2.10 计算机安全使用常识,2、关机,正确的关机顺序：

29、先关主机，然后关所有外部设备。,注意： 1、为了保护系统，关机后再开机，时间间隔至少10秒以上。 2、禁止在带电情况下，插、拔任何设备及电源。 3、对长期不用的计算机，为了避免受潮，经常给计算机通电。,中华人民共和国计算机信息系统安全保护条例中明确指出： “计算机病毒，是指编制或者在计算机程序中插入的破坏计算机功能或者毁坏数据，影响计算机使用，并能自我复制的一组计算机指令或者程序代码。”,计算机病毒（Computer Virus ）,病毒的起源,病毒举例,计算机病毒的特点,1、破坏性 2、传染性 3、隐蔽性 4、潜伏性,计算机病毒的分类,1、引导型病毒 2、文件型病毒 3、复合型病毒,计算机病

30、毒的传染途径,1、计算机网络 2、磁盘 3、盗版光盘,计算机病毒的检测、清除和预防,计算机病毒的起源,莫里斯事件： 1988年11月2日下午5时1分59秒，美国康奈尔大学的计算机科学系研究生，23岁的莫里斯（Morris）将其编写的蠕虫程序输入计算机网络。在几小时内导致Internet网络堵塞。这个网络连接着大学、研究机关的至少6000多台计算机，这些计算机用于与美国军方交换和搜集非机密数据。莫里斯因计算机欺诈和滥用罪，成为依据1986年制定的计算机安全法被地方法院起诉的第一个计算机犯罪者。,1986年1月在巴基斯坦的拉合尔，Basit和Amjad两兄弟为防止非法拷贝编制了世界第一例IBM P

31、C机病毒。也是世界上罕见的写有病毒作者的姓名、住址的病毒。,巴基斯坦病毒,病毒举例,1987年11月，在以色列的希伯莱大学发现，病毒设计者将病毒设计成1988年5月13日发作，这一天恰好是以色列占领巴基斯坦的40周年纪念日，致使希伯莱大学数千台微机感染，速度变慢。,PLO病毒,病毒举例,1998年4月26日以来，我国计算机病毒监测网连续监测到一种被命名为 CIH的恶性病毒，主要感染Windows系统。这是发现的首例直接攻击、破坏硬件系统的计算机病毒，是破坏力最为严重的病毒之一。,CIH病毒,病毒举例,每月13日，若用户使用一个带“台湾1号”宏病毒的Word文档模板时，病毒发作：在屏幕中间弹出一

32、个对话框，提示用户做一道心算题，如做错，它将会无限制的打开文件，直至Word内存不够、Word出错为止。如果心算题做对，会提示用户“什么是巨集病毒(宏病毒)？”，回答是“我就是巨集病毒”；再提示用户“如何预防巨集病毒？”，回答是“不要看我”。,“台湾1号”宏病毒,病毒举例,起源于西欧的一个色情站点的新闻讨论组，在美国西部时间星期五上午8:30开始传播，仅用12-16个小时已经席卷全球互联网络。蒙 丽 莎”被认为是迄今发现的传播最快的病毒。它是一个宏病毒，隐藏在微软Word 97格式的文件里，以附件的方式通过电子邮件传播。,“ 蒙丽莎” Melissa,病毒举例,发件者以不明来历的电子邮件地址，不断重复将电子邮件寄于同一个收件人，大量消耗网络资源，随时可能会因为“超载”带来整个电脑的瘫痪。,电子邮件炸弹,病毒举例,