自考计算机应用基础-第1章教材课件.ppt
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1、计算机应用基础计算机应用基础2计算机的发展 19461946年,在美国宾西法尼亚大学世界上年,在美国宾西法尼亚大学世界上第一台电子数字第一台电子数字计算机计算机ENIACENIAC(Electronic Numerical Integrator And Electronic Numerical Integrator And CalculatorCalculator电子数值积分和计算机)诞生了(如图所电子数值积分和计算机)诞生了(如图所示),它标志着计算机时代的到来。示),它标志着计算机时代的到来。人们根据计算机的性能和使人们根据计算机的性能和使用主要元器件的不同,将计算用主要元器件的不同,将计
2、算机的发展划分成四个阶段。机的发展划分成四个阶段。3计算机的发展阶段第一代计算机第一代计算机 1946-20世纪世纪50年代末,电子管时代计算机。年代末,电子管时代计算机。 主要特点:采用电子管作为计算机的主要逻辑部件体积大,耗电量主要特点:采用电子管作为计算机的主要逻辑部件体积大,耗电量大,寿命短,可靠性差成本高。电子管如图所示。大,寿命短,可靠性差成本高。电子管如图所示。 这一时期的典型机器:这一时期的典型机器: 国外的:国外的:ENIAC 、UNIVAC。 国内的:国内的:103、104等。等。 4第二代计算机第二代计算机 19581964年,晶体管计算机时代。年,晶体管计算机时代。 主
3、要特点:主要特点: 采用晶体管作为计算机的主要逻辑部件,体积减小,重量减轻,成本下降,采用晶体管作为计算机的主要逻辑部件,体积减小,重量减轻,成本下降,能耗降低。晶体管如图能耗降低。晶体管如图1-3所示。所示。 这一时期的典型机器:这一时期的典型机器: 国外的:国外的:IBM7090等,如图所示。等,如图所示。国内的:国内的:441B等。等。 计算机的发展阶段5第三代计算机第三代计算机 19641972年,集成电路计算机时代。年,集成电路计算机时代。 主要特点:主要特点: 采用中、小规模集成电路做主要逻辑部件,从而使计算机体采用中、小规模集成电路做主要逻辑部件,从而使计算机体积更小,重量更轻,
4、耗电更省,寿命更长,成本更低,运算运算速度有了更积更小,重量更轻,耗电更省,寿命更长,成本更低,运算运算速度有了更大的提高。集成电路如图所示。大的提高。集成电路如图所示。 这一时期的典型机器:这一时期的典型机器: 国外的:国外的:IBM-360等。等。 国内的:国内的:709等。等。 计算机的发展阶段6第四代计算机第四代计算机 1972年至今,大规模、超大规模集成电路计算机时代。年至今,大规模、超大规模集成电路计算机时代。 主要特点:主要特点: 采用大规模、超大规模集成电路作基本逻辑部件,使采用大规模、超大规模集成电路作基本逻辑部件,使计算机体积、重量和成本大幅度的降低,运算速度和可靠性大幅度
5、的计算机体积、重量和成本大幅度的降低,运算速度和可靠性大幅度的提高。大规模集成电路如图所示。提高。大规模集成电路如图所示。 这一时期典型机器:这一时期典型机器: 国外:国外:IBM-370等。等。 国内:银河等。国内:银河等。计算机的发展阶段7计算机的典型应用q计算机应用可以分为数值处理和非数值处理两大类。q数值数据是指能够进行数值运算并能得到确定的数值概念的信息。q除数值数据以外的其余所有信息均称为非数值数据。如文字、表格、图形、声音、控制方法、决策思想等信息处理都属于非数值处理范畴。8计算机的典型应用q科学计算q数据处理q过程控制q计算机辅助设计(CAD)/计算机辅助制造(CAM)q计算机
6、网络q人工智能9计算机系统结构q计算机系统结构通常由五大基本部件组成。10键盘键盘扫描扫描仪仪鼠标、手写鼠标、手写半导体存储器半导体存储器软盘软盘光盘与驱动器光盘与驱动器硬盘硬盘音频输出音频输出文字打印文字打印影像输出影像输出计算机系统结构11计算机工作原理q冯诺依曼体系结构构成的计算机,必须具有如下功能: 把需要的程序和数据送至计算机中。 必须具有长期记忆程序、数据、中间结果及最终运算结果的能力。 能够完成各种算术、逻辑运算和数据传送等数据加工处理的能力。 能够根据需要控制程序走向,并能根据指令控制机器的各部件协调操作。 能够按照要求将处理结果输出给用户。 12计算机工作原理q每一条指令的执
7、行过程可以分成四个基本操作:取出指令:从存储器某个地址中取出要执行的指令。分析指令:在取出的指令送到指令译码器中,译出与指令对应的操作。执行指令:向各个部件发出控制操作,完成指令要求。为下一条指令做好准备。13微型计算机的主要性能指标q字长q字长是计算机内部一次可以处理的二进制数码的位数。字长越长,数据处理的速度越快。然而,字长越长,计算机的硬件代价相应也增大。目前微型计算机的字长以32位为主,小型机、网络服务器和大中型机以64位为主。14微型计算机的主要性能指标q 速度q 速度是衡量计算机性能的一项重要指标。通常所说的计算机运算速度(平均运算速度),是指每秒钟所能执行的指令条数,一般用“百万
8、条指令秒”(mips,Million Instruction Per Second)来描述。同一台计算机,执行不同的运算所需时间可能不同,因而对运算速度的描述常采用不同的方法。常用的有CPU时钟频率(主频)、每秒平均执行指令数(ips)等。微型计算机一般采用主频来描述运算速度,例如,Pentium/133的主频为133 MHz,Pentium/800的主频为800 MHz,Pentium 4 1.5G的主频为1.5 GHz。一般说来,主频越高,运算速度就越快。 15微型计算机的主要性能指标q存储器的容量q可靠性q可维护性q性能价格比16计算机软、硬件系统17CPU 中央处理器简称中央处理器简称
9、CPU(Central Processing Unit),它是,它是计算机系统的核心,是计算机中执行处理数据指令的器件,计算机系统的核心,是计算机中执行处理数据指令的器件,包括运算器和控制器两大部分。包括运算器和控制器两大部分。 CPU是微机硬件系统的核心,一般由高速电子线路组是微机硬件系统的核心,一般由高速电子线路组成。目前的成。目前的CPU都集成在一块芯片上,称为微处理器,如都集成在一块芯片上,称为微处理器,如图所示。微处理器不等于微型计算机,它只是组成微机的图所示。微处理器不等于微型计算机,它只是组成微机的一个核心器件。一个核心器件。18CPU的速度与主频CPU执行指令的速度与系统时钟有
10、着密切的关系。执行指令的速度与系统时钟有着密切的关系。所谓所谓CPU的主的主频即频即CPU能够适应的时钟频率,或者说是能够适应的时钟频率,或者说是CPU产品的标准工作频率,产品的标准工作频率,它等于它等于CPU在一秒钟内能够完成的工作周期数在一秒钟内能够完成的工作周期数。CPU的主频是以的主频是以MHz(兆赫兆赫)、GHz(千兆赫千兆赫)为单位。为单位。1 MHz为每秒为每秒100万周期。主频越高就表明万周期。主频越高就表明CPU运算速度越快。下表列出了各种奔运算速度越快。下表列出了各种奔腾级腾级CPU的主频的主频。奔腾级CPU的分类主频(隐含单位是MHz)奔 腾Pentium60,166MM
11、X Perltium166,233高能奔腾Pentium Pro150,200奔腾Pentium233,400奔腾Pentium1 GHz奔腾4Pentium 42 GHz19CPU的字长字长是指字长是指CPU在一次操作中能处理的最大数据在一次操作中能处理的最大数据单位单位,它体现了一条指令所能处理数据的能力。,它体现了一条指令所能处理数据的能力。能够处理的数据的位数是中央处理器性能高低的能够处理的数据的位数是中央处理器性能高低的一个重要标志。一个重要标志。 例如,一个例如,一个CPU的字长为的字长为16位,则每执行一条位,则每执行一条指令可以处理指令可以处理16位二进制数据。早期的微处理器位
12、二进制数据。早期的微处理器都是都是8位机和位机和16位机,位机,32位机的代表就是位机的代表就是PC486,而目前的奔腾机已是而目前的奔腾机已是64位。位。20存储器存储器是计算机的记忆和存储部件,用来存放存储器是计算机的记忆和存储部件,用来存放信息。信息。对存储器而言,容量越大,存取速度越快,对存储器而言,容量越大,存取速度越快,其性能越好。对于存储器主要从以下四个方面来其性能越好。对于存储器主要从以下四个方面来衡量其性能:衡量其性能: 容量容量可以存储的最大数据量,通常使用可以存储的最大数据量,通常使用KB、MB、GB和和TB来计量来计量持久性持久性持久性强的技术就是不容易出现数据丢失和破
13、坏的技术持久性强的技术就是不容易出现数据丢失和破坏的技术 多功能性多功能性存储设备可以访问多种类型介质上的数据。存储设备可以访问多种类型介质上的数据。访问速度访问速度是由访问时间和数据传输速率决定的。是由访问时间和数据传输速率决定的。 21存储器22内存储器 内存储器,又叫内存或者主存储器,它与内存储器,又叫内存或者主存储器,它与CPU一起构成计算机主机。内存可以被一起构成计算机主机。内存可以被CPU直接直接访问。访问。 内存储器按其工作特点可分为内存储器按其工作特点可分为只读存储器只读存储器ROM(ReadOnly Memoy)和和随机存取存储器随机存取存储器RAM(Random Acces
14、s Memory)。半导体存储器半导体存储器盒装的内存条盒装的内存条 23外存储器 外存储器又称为辅助存储器,它的容量一般外存储器又称为辅助存储器,它的容量一般都比较大,且容易移动,便于不同计算机之间进都比较大,且容易移动,便于不同计算机之间进行信息交流。行信息交流。软盘软盘软盘软驱24硬盘硬盘硬盘内部结构硬盘内部结构从左到右依次为从左到右依次为2.5in、1.8in、1in和和0.85in硬盘硬盘硬盘是由若干个硬盘片组成的盘片组,上面覆硬盘是由若干个硬盘片组成的盘片组,上面覆盖着磁性氧化物。硬盘一般被固定在计算机箱内。盖着磁性氧化物。硬盘一般被固定在计算机箱内。硬盘的存储格式与软盘类似,但硬
15、盘的容量要大得硬盘的存储格式与软盘类似,但硬盘的容量要大得多,存取信息的速度也快得多。多,存取信息的速度也快得多。外存储器25外存储器磁带磁带磁带在磁带在20世纪世纪60年代是大型计算机上最为流行的存年代是大型计算机上最为流行的存储设备,微机出现以后,使用的磁带是盒式磁带,与今储设备,微机出现以后,使用的磁带是盒式磁带,与今天的录音磁带类似,如图。天的录音磁带类似,如图。26外存储器光盘光盘光盘具有容量大、存取速度快、不易受光盘具有容量大、存取速度快、不易受干扰等特点。光盘根据其制造材料和记录干扰等特点。光盘根据其制造材料和记录信息方式的不同一般分为三类:只读光盘信息方式的不同一般分为三类:只
16、读光盘(CD-ROM)、一次性写入光盘、一次性写入光盘(CD-R)和可和可擦写光盘擦写光盘 (CD-RW)。如图。如图。CD-R、CD-RW和常见的和常见的DVD光盘光盘CD-ROM、CD-RW、DVD刻录机、外置式光驱刻录机、外置式光驱27新型存储设备 U盘盘移动硬盘移动硬盘 MO名片光盘名片光盘28输入设备 输入输出设备是计算机的五大组成部分之一,输入输出设备是计算机的五大组成部分之一,统称为外围设备,也简称为外设。输入设备的作统称为外围设备,也简称为外设。输入设备的作用是将程序、数据、文本等内容输入计算机。用是将程序、数据、文本等内容输入计算机。 自然键盘、无线键盘、手写键盘自然键盘、无
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