第一章-计算机基础知识课件.ppt
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- 第一章 计算机基础知识 课件
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1、第一章 计算机基础知识一、计算机概述定义:计算机是一种能快速而高效地完成信息处理的数字化电子设备,它能按照人们编写的程序对原始输入数据进行加工处理、存储或传送,以便获得所期望的输出信息,从而利用这些信息来提高社会生产率并改善人民的生活质量。计算机是使用相应的程序来完成任计算机是使用相应的程序来完成任何设定好的任务。何设定好的任务。图灵机是一种思想模型,它由三部图灵机是一种思想模型,它由三部分组成:一个控制器,一条可以无分组成:一个控制器,一条可以无限延伸的带子和一个在带子上左右限延伸的带子和一个在带子上左右移动的读写头。移动的读写头。为纪念图灵对计算机的贡献,为纪念图灵对计算机的贡献,美国计算
2、机博物馆于美国计算机博物馆于1966年年设立了设立了“图灵奖图灵奖”1944 年年 8 月月 1945 年年 6 月月 世界著名的数学家世界著名的数学家冯冯诺依曼诺依曼博士首先提出了电子计算机中博士首先提出了电子计算机中存储程序存储程序的概念,从而导致第的概念,从而导致第一台具有存储程序功能的计算一台具有存储程序功能的计算机的诞生机的诞生,它具有存储能力并它具有存储能力并采用二进制进行计算。采用二进制进行计算。John von NeumannJohn von Neumann冯冯 诺依曼诺依曼1946年年2月诞生于美国月诞生于美国 运算速度运算速度50005000次次/s/s 启动电力启动电力1
3、50KW150KW 18800 18800个电子管个电子管 1000010000只电容只电容 70007000个电阻个电阻 保存保存8080个字节个字节 占地占地170170平方米平方米 重达重达3030吨吨1946年年 ENIAC主机房主机房1.1.2 计算机的发展第一代第一代(1946-19551946-1955)电子管电子管5 5千千-4-4万(次万(次/秒)秒)第二代第二代(1955-19641955-1964)晶体管晶体管几十万几十万-百万(次百万(次/秒)秒)第三代第三代(1965-19701965-1970)集成电路集成电路百万百万-几百万(次几百万(次/秒)秒)第四代第四代(1
4、971-1971-今)今)大大/超大规模集成电路超大规模集成电路几百万几百万-几亿(次几亿(次/秒)秒)第第1:55年年UNIAC-全晶体管机全晶体管机有规模:有规模:52年年IBM701机机代表:代表:CDC公司的公司的CYBER系列系列71年年Intel公司公司4/8位位CPU4004/80881.1.1.1.计算机的发展计算机的发展时代时代年份年份器件器件软件软件应用应用一一 46-5846-58电子管电子管机器语言汇编语言机器语言汇编语言 科学计算科学计算二二58-6458-64晶体管晶体管高级语言高级语言数据处理工业控制数据处理工业控制 三三64-7164-71集成电路集成电路操作系
5、统操作系统文字处理图形处理文字处理图形处理四四7171年迄今年迄今大规模集成电路大规模集成电路数据库、网络等数据库、网络等社会的各个领域社会的各个领域(19461955)电子管电子管晶体管晶体管中、小规模中、小规模集成电路集成电路LSI/VLSI(19551964)(19651970)(1971今)今)速度、可靠性速度、可靠性外围设备外围设备软软 件件无无单一单一多样化、多样化、完善完善无无各种操作各种操作系统、应系统、应用软件用软件机器语言机器语言汇编语言汇编语言高级语言高级语言程序语言程序语言低低高高1代代2代代3代代4代代1.1.1.1.计算机的发展计算机的发展1.1.3 1.1.3 计
6、算机的特点计算机的特点2.2.计算机的分类计算机的分类计算机分类方法大致有如下三种计算机分类方法大致有如下三种:u按信息的表示和处理方式分按信息的表示和处理方式分 按信息的表示和处理方式划分,计算机可分为数字电子计算按信息的表示和处理方式划分,计算机可分为数字电子计算机、模拟电子计算机及数字模拟混合电子计算机。机、模拟电子计算机及数字模拟混合电子计算机。u按计算机用途分按计算机用途分 按计算机的用途划分,可分为专用计算机与通用计算机。按计算机的用途划分,可分为专用计算机与通用计算机。u按计算机规模与性能分按计算机规模与性能分 按计算机规模大小与性能高低划分,可分为巨型机、大型按计算机规模大小与
7、性能高低划分,可分为巨型机、大型机、中型机、小型机与微型机五大类。机、中型机、小型机与微型机五大类。3.3.计算机的应用领域计算机的应用领域(1)科学计算)科学计算。(2)实时控制。)实时控制。(3)数据处理)数据处理。(4)计算机辅助设计、辅助制造和辅助教学)计算机辅助设计、辅助制造和辅助教学。(5)文字处理和)文字处理和办公自动化。办公自动化。(6)人工智能。)人工智能。(7)计算机网络计算机网络。1.2计算机系统的硬件系统结构计算机硬件系统计算机硬件系统 1.2.2 计算机的硬件系统主机主机外设外设输入设备输入设备输出设备输出设备外存设备外存设备网络设备网络设备计算机硬件包括主机和外设计
8、算机硬件包括主机和外设 迄今为止所有计算机从其功能结构来看,都可看作由五大部分组成:运算器 功能:算术运算和逻辑运算控制器 功能:使计算机能自动地执行程序,并使各部分协调工作存储器 功能:用于保存程序和数据 主存储器(内部存储器)存放当前所执行程序的指令和数据 辅助存储器(外部存储器)存放暂不参加运算的程序的指令和数据输入设备 用于程序和数据输入(标准设备:键盘)输出设备 用于程序和数据输出(标准设备:显示器)计算机工作原理示意图计算机工作原理示意图程序程序原始数据原始数据运算结果运算结果输入设备输入设备主存储主存储器器辅助存储器辅助存储器输出设备输出设备运算器运算器控制器控制器输输入入输出输
9、出指令数据线指令数据线控制信号线控制信号线对照一下人进行某项运算时的情况对照一下人进行某项运算时的情况输入设备输入设备主存储器主存储器辅助存储器辅助存储器输出设备输出设备运算器运算器控制器控制器输入输入输出输出程序程序原始数据原始数据运算结果运算结果大脑大脑(控制器)(控制器)控控制制计算、判断计算、判断(运算器)(运算器)记忆细胞记忆细胞(内部存储器)(内部存储器)眼、耳等眼、耳等手、口等手、口等笔记本、手册等笔记本、手册等解题方法解题方法 (事先学习)事先学习)题目题目提供答案提供答案输入输入输出输出输入设备输出设备外部存储器常用术语常用术语在计算机五大部分中,运算器和控制器是最核心的部分
10、,通常做在一个器件上,称作CPU。【术语术语】CPU=控制器控制器+运算器运算器(+寄存器组)寄存器组)只有主存(内存)可直接与CPU交换信息,它与CPU组合可实现计算机的基本功能。【术语术语】主机主机=CPU+主存储器主存储器输入/输出(Input/Output)设备和外存合称“外围设备”。【术语术语】外设外设=I/O+辅助存储器辅助存储器运算器运算器输入设备输入设备主存储器主存储器辅助存储器辅助存储器输出设备输出设备控制器控制器输入输入输出输出程序程序原始数据原始数据运算结果运算结果软件的分类软件的分类 系统软件系统软件操作系统操作系统 DOS/Windows95/98/ME/XPDOS/
11、Windows95/98/ME/XP语言处理程序语言处理程序ADA,BASIC,C+ADA,BASIC,C+服务性程序服务性程序(邮件邮件,打印,游戏打印,游戏)数据库管理系统数据库管理系统 Informix,SQLInformix,SQL网络系统网络系统字处理软件字处理软件 WPS,WordWPS,Word表格处理软件表格处理软件 Excel CellExcel Cell辅助设计软件辅助设计软件 AutoCADAutoCAD实时控制软件实时控制软件 FixFix 应用软件应用软件软件软件1.2.3 1.2.3 计算机软件系统计算机软件系统 计算机系统的组成CPU (Central Proce
12、ssing Unit)中央处理器CPU是计算机控制和处理数据以产生信息的计算元件。在微型计算机中,CPU是一块大约1.5英寸见方、封装有成千上万个晶体管的集成电路芯片,称为“microprocessor”(微处理器),简记 MPU。Memory(主存储器)主存储器又称为“内存”或RAM(随机存取存储器),是一种用于临时存储的工作存储器,用来存储需要马上由CPU处理的数据和程序,可以将它理解为计算机的“工作区”或“办公桌区”。主存储器存储容量的大小决定了每次数据处理量的大小和程序的运行规模和复杂程度。和CPU一样,主存储器也是一种集成电路芯片,断电时,存储在其中的所有数据和程序将全部消失,故称为
13、“易失的”(volatile)存储器。所以在计算机中还需要一种所谓“辅助存储器”(如磁盘、磁带等)来存储数据和信息。笔记本机用256M内存普通内存条安装在主板上的内存条System board(主板)CPU插座内存插槽Secondary Storage Hardware(辅助存储器)功能 以相对长久的(“非易失”)的方式存储数据和程序。即断电时所存内容不会丢失。常见辅助存储器类型有:l软磁盘(diskette or floppy disk)l硬磁盘(hard disk)l磁带(magnetic tape)l光盘(optical disks)软磁盘和硬磁盘软磁盘与硬磁盘:盘片光盘和光盘驱动器磁带
14、及磁带机新型存储器:闪存(U盘)拥有拥有512MB闪存的超酷闪存的超酷MP3 闪速存储器(Flash memory)具有掉电后信息保留的特点,又可以在线写入(写入前自动擦除),并且可以按页连续字节写入,读出速度高。Input Hardware(输入系统硬件)功能 接受数据并将其转换为适合于计算机处理的形式。常见输入设备 Scanner(扫描仪)手写板数字化仪Output Hardware输出设备功能 将计算机处理产生的信息转换为用户可以识别和使用的形式。Hardcopy output(硬考贝输出)输出的图文通过打印机、绘图机等印制在纸面等,用户可以取走。Softcopy output(软考贝输
15、出)输出的图文通过显示器显示在屏幕上,或输出音响通过音箱播放,用户可以观看和欣赏,但无法取走。输出设备面面观针式打印机喷墨打印机激光打印机1.4 计算机性能指标1.字长字长字长是指计算机能处理的二进制数据的位数,直接涉及到计算机的功能、用途和应用范围、领域。字长决定着计算机运算的精度,一般微机字长有16位、32位,高档微机为64位、128位。其它机型多为32位、64位。根据字长,计算机有16位机(早期)、32位机等。2.运算速度运算速度 通常运算速度用每秒钟能执行多少条指令来表示,单位一般用MIPS(百万条 指令秒)。目前,高档微机的运算速度可达几百万次秒,巨型机可达几百万亿次秒。3.主频主频
16、 主频是指计算机的时钟频率,单位为兆赫兹(MHZ)(现在已经达到GHZ的级别),它在很大程度上决定了计算机的运算速度。5.存储容量存储容量 在存储器里以字节为单位存储信息,因此存储器的容量即指存储器所能存储的字节数,它是衡量存储器大小的重要标志。通常地址线的根数决定了最大可寻址的内存范围。如地址线为20根,可寻址的最大存储容量为2的20次方,即1M。那么32位机就可达4G。目前,我们所使用的WINDOWS XP实际只有3.25G)64位机可达4G以上。4存取周期存取周期 存储器完成一次读或写信息操作所需的时间称为读写时间,两次读写操作之间的时间间隔称为存取周期。它是衡量存储器速度的重要标志。(
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