《计算机应用基础教程》课件01项目一 计算机基础知识.pptx
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1、项目1 计算机基础知识信 息 技 术(Windows10+Office 2016)C O M P U T E R1.3 计算机的组成目录1.2 计算机的基本概念CONTENTS1.1 计算机的发展信息技术(Windows 10+Office 2016)1.4 计算机中的信息表示信息技术(Windows10+Office 2016)第1章计算机基础知识1.1.1 早期的计算工具小石头是最早的计算工具。随着人类的不断发展,人们想用一种方法代替小石头,使计算更方便。到了春秋战国时期,人们开始用小木棍代替小石头,便形成了算筹。算筹被分为横式和竖式两种,横式的算筹代表1,竖式的算筹代表5。由于算筹中的小
2、木棍易丢、易散,所以到了唐宋时期,人们用珠子串在竹签上将其固定起来,便出现了算盘。算盘是在算筹的基础上发展起来的,算盘在当时是世界上领先的计算工具。按时间的先后顺序来讲,早期的计算工具有小石头、算筹、算盘、计算尺。信息技术(Windows10+Office 2016)第1章计算机基础知识1.1.1 早期的计算工具大约在16201630年间,为了解决复杂的计算问题,人们发明了计算尺,计算尺分为直算尺和圆算尺两种。直算尺是英国的甘特于16201626年间发明,圆算尺是英国的奥特瑞德于1630年发明。计算尺采用的是对数原理,对数的概念是苏格兰数学家纳皮尔于1614年提出的。信息技术(Windows1
3、0+Office 2016)第1章计算机基础知识1.1.2 机械计算机和电机计算机的发展机械计算机的发展历程中有5位代表人物,达芬奇、什卡尔、帕斯卡、莱布尼兹、巴贝奇。达芬奇曾经设计了加法器,但最终未能实现。德国人什卡尔1623年发明了计算器,但遗憾的是,快研制成功的时候毁于大火。帕斯卡1642年发明了加法器,是世界上第一个研制成功的加法器。莱布尼兹在1674年发明了能直接进行乘法运算的乘法器。1822年,在政府的支持下巴贝奇开始研制差分机。信息技术(Windows10+Office 2016)第1章计算机基础知识1.1.2 机械计算机和电机计算机的发展楚泽:1938年,楚泽设计出一台纯机械结
4、构的计算机Z-1,采用了二进制;1939年,设计了Z-2计算机,用继电器改进Z-1;1941年,研制出Z-3计算机;1944年,研制出Z-4计算机。艾肯:1937年发现了巴贝奇的差分机;1944年艾肯研制出马克一号计算机;1947年研制出马克二号计算机,仍然采用的是继电器;1949年研制出马克三号计算机,部分采用电子元件;1952年研制出马克四号计算机,是全电子元件的计算机。机电计算机的发展主要代表人物有楚泽和艾肯。信息技术(Windows10+Office 2016)第1章计算机基础知识1.1.3 电子计算机的发展探索奠基期电子计算机就是以电子管、晶体管、集成电路等电子元件为主要部件的计算机
5、。探索奠基期主要的事件包括以下内容。技术基础的建立ABC计算机EDVAC计算机理论基础的建立Colossus计算机信息技术(Windows10+Office 2016)第1章计算机基础知识1.1.3 电子计算机的发展探索奠基期技术基础的建立:l 1883年,美国发明家爱迪生发现了热电子效应。l 1904年,英国电气工程师弗莱明发明了真空二极管。l 1906年,美国发明家德弗雷斯发明了真空三极管。l 1906年后,具有各种性能的多极真空管、复合真空管相继被发明。信息技术(Windows10+Office 2016)第1章计算机基础知识1.1.3 电子计算机的发展探索奠基期理论基础的建立:l 18
6、47年,英国数学家布尔发表了逻辑的数学分析,建立了“布尔代数”,并创造一套符号系统。l 1936年,英国数学家图灵发表的论数字计算在决断难题中的应用论文中提出了被称为“图灵机”的抽象计算机模型,为现代计算机的逻辑工作方式奠定了基础。信息技术(Windows10+Office 2016)第1章计算机基础知识1.1.3 电子计算机的发展探索奠基期ABC计算机:1940年,阿塔纳索夫和贝利研制成功了有300个电子管,能做加法和减法运算的计算机ABC,这是有史以来第一台以电子管为元件的有记忆功能的数字计算机。Colossus计算机:1936年,图灵研制出译码计算机,当时破解了部分德国军事通讯密码。19
7、43年,弗劳尔斯设计出更先进的译码计算机“巨人”(Colossus),用了1500个电子管。ENIAC计算机:1943年,美国军方出资研制ENIAC计算机,1945年研制成功,1946年2月举行了典礼。世界上第一台通用计算机“ENIAC”于1946年2月14日在美国宾夕法尼亚大学诞生。发明人是美国人莫克利(JohnW.Mauchly)和艾克特(J.PresperEckert)。信息技术(Windows10+Office 2016)第1章计算机基础知识1.1.4 电子计算机的发展蓬勃发展期电子计算机的蓬勃发展时期经历了30年左右的时间,共发展了4代计算机。阶段划分年代采用的元器件运算速度(每秒指
8、令数)主要特点应用领域第一代计算机1946 1957 年电子管几千条主存储器采用磁鼓,体积庞大、耗电量大、运行速度低、可靠性较差、内存容量小国防及科学研究工作第二代计算机1958 1964 年晶体管几万至几十万条主存储器采用磁芯,开始使用高级程序及操作系统,运算速度提高、体积减小工程设计、数据处理第三代计算机1965 1970 年中小规模集成电路几十万至几百万条主存储器采用半导体存储器,集成度高、功能增强、价格下降工业控制、数据处理第四代计算机1971 年至今大规模、超大规模集成电路上千万至万亿条计算机走向微型化,性能大幅度提高,软件也越来越丰富,为网络化创造了条件。同时计算机逐渐走向人工智能
9、化,并采用了多媒体技术,具有听、说、读、写等功能工业、生活等各个方面信息技术(Windows10+Office 2016)第1章计算机基础知识1.1.5 计算机的发展展望1计算机的发展趋势1234巨型化智能化微型化网络化信息技术(Windows10+Office 2016)第1章计算机基础知识1.1.5 计算机的发展展望2研制中的新型计算机 DNA生物计算机 光计算机 量子计算机新型计算机主要体现在新的原理、新的元器件。目前,研制中的新型计算机有3种。信息技术(Windows10+Office 2016)第1章计算机基础知识1.1.5 计算机的发展展望l DNA生物计算机:以DNA作为基本的运
10、算单元,通过控制DNA分子间的生化反应来完成运算。具有体积小、存贮量大、运算快、耗能低、并行性的优点。l 光计算机:以光作为载体来进行信息处理的计算机。有3个优点:光器件的带宽非常大,传输和处理的信息量极大;信息传输中畸变和失真小,信息运算速度高;光传输和转换时,能量消耗极低。l 量子计算机:遵循物理学的量子规律来进行多数计算和逻辑计算,并进行信息处理的计算机。具有运算速度快、存储量大、功耗低的优点。1.3 计算机的组成目录1.2 计算机的基本概念CONTENTS1.1 计算机的发展信息技术(Windows 10+Office 2016)1.4 计算机中的信息表示信息技术(Windows10+
11、Office 2016)第1章计算机基础知识1.2.1 计算机的定义和特点计算机的定义和特点广义地讲:计算机是能够辅助或自动计算的工具。早期的计算工具属于辅助计算的工具,机械计算机、机电计算机和电子计算机属于自动计算的工具。狭义地讲:计算机是指现代电子数学计算机,即基本部件由电子器件构成、内部能存储二进制信息,处理过程由内部存储的程序自动控制的计算工具。1计算机的定义信息技术(Windows10+Office 2016)第1章计算机基础知识1.2.1 计算机的定义和特点计算机的定义和特点2计算机的特点自动化程度高强大的存储能力准确的逻辑判断能力具有网络与通信功能计算精度高运算速度快信息技术(W
12、indows10+Office 2016)第1章计算机基础知识1.2.2 计算机的性能指标和分类计算机的性能指标和分类1计算机的性能指标字长存储容量软件的配置速度外部设备的配置信息技术(Windows10+Office 2016)第1章计算机基础知识1.2.2 计算机的性能指标和分类计算机的性能指标和分类2计算机的分类巨型机大型机中型机小型机微型机12345信息技术(Windows10+Office 2016)第1章计算机基础知识1.2.2 计算机的性能指标和分类计算机的性能指标和分类巨型机:巨型机也称超级计算机或高性能计算机,是速度最快、处理能力最强的计算机,是为少数部门的特殊需要而设计的。
13、信息技术(Windows10+Office 2016)第1章计算机基础知识1.2.2 计算机的性能指标和分类计算机的性能指标和分类大型机:大型机也称大型主机,其特点是运算速度快、存储量大、通用性强,主要针对计算量大、信息流通量多、通信能力高的用户,如银行、政府部门和大型企业等。信息技术(Windows10+Office 2016)第1章计算机基础知识中型机小型机1.2.2 计算机的性能指标和分类计算机的性能指标和分类中型机的性能低于大型机,其特点是处理能力强,常用于中小型企业和公司。小型机是指采用精简指令集处理器,性能和价格介于微型机服务器和大型机之间的一种高性能64位计算机。小型机的特点是结
14、构简单、可靠性高、维护费用低,常用于中小型企业。信息技术(Windows10+Office 2016)第1章计算机基础知识1.2.2 计算机的性能指标和分类计算机的性能指标和分类微型机:微型计算机简称微机,它是应用最普及的机型,占了计算机总数中的绝大部分,而且价格便宜、功能齐全,被广泛应用于机关、学校、企事业单位和家庭中。信息技术(Windows10+Office 2016)第1章计算机基础知识1.2.3 计算机的应用领域和工作模式计算机的应用领域和工作模式1计算机的应用领域过程控制人工智能计算机辅助科学计算网络通信多媒体技术信息技术(Windows10+Office 2016)第1章计算机基
15、础知识1.2.3 计算机的应用领域和工作模式计算机的应用领域和工作模式计算机的工作模式也称为计算模式,指计算应用系统中数据和应用程序的分布方式。单机模式:以单台计算机构成的应用模式,在计算机网络没有出现前,计算机的工作模式都是单机模式。网络模式:多台计算机连成计算机网络,多台计算机互相分工合作,完成应用系统的功能。网络模式有客户机/服务器模式和浏览器/服务器模式两种类型。2计算机的工作模式信息技术(Windows10+Office 2016)第1章计算机基础知识1.2.4 计算机的结构与原理计算机的结构与原理1计算机的结构计算机的结构就是计算机各功能部件之间的相互连接关系。计算机的结构是不断发
16、展与完善的,经历了3个发展阶段。l 以运算器为核心的结构l 以存储器为核心的结构l 以总线为核心的结构信息技术(Windows10+Office 2016)第1章计算机基础知识1.2.4 计算机的结构与原理计算机的结构与原理总线传送数据地址控制信息指令信息技术(Windows10+Office 2016)第1章计算机基础知识1.2.4 计算机的结构与原理计算机的结构与原理计算机总线123数据总线地址总线控制总线信息技术(Windows10+Office 2016)第1章计算机基础知识1.2.4 计算机的结构与原理计算机的结构与原理总线结构有4个特点各部件都与总线相连接,或通过接口与总线相连接总
17、线结构便于模块化结构设计,简化系统设计总线结构便于故障的诊断和维修。总线结构便于系统的扩充和升级信息技术(Windows10+Office 2016)第1章计算机基础知识1.2.4 计算机的结构与原理计算机的结构与原理计算机的工作原理是“存储程序”原理,是冯诺依曼在EDVAC方案中提出的。计算机的工作原理:将编写好的程序和原始的数据存储在计算机的存储器中,即“存储程序”;计算机按照存储的程序逐条取出指令加以分析,并执行指令所规定的操作,即“程序控制”。2计算机的工作原理1.3 计算机的组成目录1.2 计算机的基本概念CONTENTS1.1 计算机的发展信息技术(Windows 10+Offic
18、e 2016)1.4 计算机中的信息表示信息技术(Windows10+Office 2016)第1章计算机基础知识1.3 计算机的组成运算器控制器存储器输入设备输出设备为运行、管理和维护计算机而编制的各种指令、程序和文档的总称。硬件系统+软件系统信息技术(Windows10+Office 2016)第1章计算机基础知识1.3 计算机的组成n计算机系统包括:硬件系统和软件系统。n计算机的硬件是指计算机中的物理装置和机械设备。n计算机硬件组成都遵循冯诺依曼结构,由五大功能部件组成。1.3.1 计算机的硬件系统信息技术(Windows10+Office 2016)第1章计算机基础知识1.3.1 计算
19、机硬件系统外部设备外部设备运运算算器器控控制制器器内内存存储储器器外外存存储储器器存存储储器器输输入入设设备备输输出出设设备备硬硬 件件CPU信息技术(Windows10+Office 2016)第1章计算机基础知识1.3.1计算机硬件系统计算机硬件系统1.运算器n运算器(Arithmetic Unit,AU)n又称算术逻辑部件(ALU),主要用于,即数据的加工处理。n由算术逻辑部件(ALU)、通用或专用寄存器以及内部总线三部分组成;n执行操作:算术运算(+-)、逻辑运算(与或非)、移位操作(左移、右移)n性能指标:字长和运算速度。n字长:计算机的字长越长,能表示的数值范围就越大,计算精度也就
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