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計算機文化基礎(chǔ),邁迪娜,算機基礎(chǔ)知識,一、計算機發(fā)展與應(yīng)用,二、計算機中的信息表示,三、計算機系統(tǒng)的組成與工作原理,一、計算機發(fā)展與應(yīng)用,1、計算機發(fā)展簡介,2、我國計算機的發(fā)展簡介,3、計算機的類型與分工,4、計算機的特點,5、計算機的應(yīng)用,6、計算機病毒,1.1.1、人類第一臺數(shù)字電子計算機的誕生,時間：1946年2月15日,地點：美國賓夕法尼亞大學(xué)莫爾學(xué)院,主要人物和單位：約翰莫克利美國陸軍彈道研究所美國陸軍阿伯丁彈道實驗室,計算機名稱：ENIAC(電子數(shù)字積分計算器)英文名稱：ElectronicNumericalIntegratorandCalculator,1、計算機發(fā)展簡介,運算速度：5000次加法/秒，3/1000秒時間內(nèi)做完兩個10位數(shù)乘法,主要用途：彈道計算的數(shù)值分析,特點：采用電子線路來執(zhí)行運算、邏輯運算和儲存信息,弱點：1、存儲容量小2、靠外部開關(guān)繼電器和插線來設(shè)置計算機程序，需要大量的人工3、電子管多，容易出故障，可靠性差,主要指標(biāo)：占地170M2左右重量30噸6000個開關(guān)7000個電阻1000個電容18000個電子管50萬條線耗電140KW,ENICA是什么樣子？（1）,ENICA是什么樣子？（2）,ENICA是什么樣子？（3）,ENICA是什么樣子？（4）,40年代的程序員如何編程？,1.1.2、電子計算機發(fā)展的四個階段(從元器件上分),器件,時間,特點,第一代,數(shù)據(jù)處理方式,電子管數(shù)字計算機,1946~1956,體積大耗電多速度低價格高,機器語言匯編語言,第二代,晶體管數(shù)字計算機,1957~1964,體積縮小耗電降低性能提高,Fortran、Cobol等高級語言,第三代,集成電路數(shù)字計算機,1965~1970,體積、功耗、價格、功能等前進(jìn)一大步；軟件逐步完善,結(jié)構(gòu)化、模塊化程序設(shè)計，實時處理,第四代,大規(guī)模集成電路數(shù)字計算機,1971年代至今,體積更小功耗更低可靠性提高軟件技術(shù)更趨完善,分時、實時處理；計算機網(wǎng)絡(luò),代表計算機,ENIAC,IBM7090,IBM360,運算速度,5千~3萬次/秒,數(shù)十萬~幾百萬次/秒,數(shù)百萬~幾千萬次/秒,上億條指令/秒,3、計算機的類型與分工,(1)巨型機,主要用于大規(guī)?？茖W(xué)計算或數(shù)據(jù)處理。如數(shù)值天氣預(yù)報、核爆炸模擬，大型結(jié)構(gòu)的分析等。一般運算次數(shù)在百億次/秒，有些巨型機的峰值速度達(dá)萬億次/秒。著名的：CRAY系列、銀河－III,(2)大中型計算機,這類計算機通用性強，有很強的綜合處理能力?？梢杂糜诳茖W(xué)計算，但更多的是用于商業(yè)應(yīng)用，如大型事務(wù)處理、企業(yè)內(nèi)部信息管理等。通常稱之為“企業(yè)級”計算機。如IBM370,IBM390等。,(3)小型機,規(guī)模小、結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計試制周期短。體系結(jié)構(gòu)上通常采用RISC技術(shù)（精簡指令計算機）。對環(huán)境要求低、可靠性高，是巨型機和大中型機的輔助機。廣泛應(yīng)用于大學(xué)、研究機構(gòu)的科學(xué)計算、企業(yè)管理等。如：DEC公司的PDP系列、IBM、SUN、HP等公司也都有一系列的產(chǎn)品。,(4)工作站,某種特殊用途的高檔微型計算機，兼有大中小型機的多任務(wù)、多用戶能力，又有微機的便利操作和良好的用戶界面。目前多媒體技術(shù)普遍在工作站上使用。應(yīng)用從計算機輔助設(shè)計（CAD）領(lǐng)域擴(kuò)展到各領(lǐng)域，并充當(dāng)服務(wù)器。著名的產(chǎn)品：SGI、SUN、HP等,(5)微型機（PC機）,日常使用的電腦均為微型機，又稱為個人計算機(PersonalComputer)。所以微機也稱PC機。著名的Intel系列CPU和IBMPC及兼容機造就了微機今天繁榮的局面。,4、計算機的特點,(1)運行速度快,(2)精度高,(3)存儲容量大,(4)具有邏輯判斷能力,5、計算機的應(yīng)用,(1)科學(xué)計算（數(shù)值計算）：數(shù)值天氣預(yù)報模式計算,(2)數(shù)據(jù)處理（信息處理）：網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),(3)人工智能：,(4)自動控制：,(5)計算機輔助設(shè)計、制造和教學(xué)：CAD/CAM/CAI,(6)娛樂和游戲,【位】bit:二進(jìn)制位，是計算機中數(shù)據(jù)最小的單位。,【字節(jié)】Byte:8位二進(jìn)制數(shù)組成1個字節(jié)，是衡量信息數(shù)量或存儲設(shè)備容量的基本單位。1Byte=8bit,【字】Word:一個存儲單元所存放的內(nèi)容稱為一個字。常用來表示數(shù)據(jù)或信息的長度。,【字長】：一個存儲單元（或一個字）所包含的二進(jìn)制位數(shù)稱為字長，它是衡量計算機精度和運算速度的主要技術(shù)指標(biāo)。同常說計算機是8位機、16位機或32位機，就是指計算機的字長是8位的、16位的或32位的。,信息數(shù)量或存儲容量的單位及換算關(guān)系：,1TB=210GB=220MB=230KB=240B,太字節(jié)吉字節(jié)兆字節(jié)千字節(jié)字節(jié),相鄰單位之間是210倍關(guān)系，即：1KB＝210B＝1024B1MB＝1024KB1GB＝1024MB1TB＝1024GB,2.3.3、計算機系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的單位,三、計算機系統(tǒng)的組成與工作原理,1、計算機硬件,2、計算機軟件,計算機系統(tǒng),,硬件系統(tǒng),軟件系統(tǒng),輸入設(shè)備,運算器,輸出設(shè)備,存儲器,控制器,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,程序,原始數(shù)據(jù),運行結(jié)果,存取命令,輸出命令,輸入命令,取數(shù),存數(shù),指令,計算機的硬件組成,1、計算機硬件,1、運算器,2、控制器,3、存儲器：內(nèi)存：RAM外存：硬盤、軟盤、光驅(qū),4、輸入設(shè)備：鍵盤、鼠標(biāo)等,5、輸出設(shè)備：顯示器、打印機,,CPU,顯示器,主機,鍵盤鼠標(biāo)音箱,,,CPU主板內(nèi)存顯示卡硬盤光驅(qū)軟驅(qū)聲卡MODEM網(wǎng)卡機箱及電源,,理論上的硬件結(jié)構(gòu)實際上的硬件結(jié)構(gòu),計算機的工作原理,系統(tǒng)總線,CPU,RAM,BIOS,IDE接口,軟盤接口,打印接口,鍵盤接口,,,,,,,,鍵盤,硬盤,軟盤,打印機,,,,,,,,,,,鼠標(biāo)接口,,,鼠標(biāo),,光驅(qū),AGP插槽,,,顯示器,顯示卡,,,,電源,,,,,,3.1.1主板,主板是將CPU、內(nèi)存及外部設(shè)備連成一體的橋梁,3.1.2、中央處理器（CPU）,中央處理器（CPU—CentralProcessingUnit）又稱微處理器（MPU—MicroProcessUnit）由運算器和控制器組成。運算器：主要功能是對數(shù)據(jù)進(jìn)行算術(shù)和邏輯加工?？刂破鳎菏怯嬎銠C的神經(jīng)中樞和指揮中心。它從存儲器取指令，進(jìn)行譯碼，分析指令，再根據(jù)指令功能發(fā)出控制命令，控制各部件去執(zhí)行指令中規(guī)定的任務(wù)。它由指令寄存器、譯碼器、程序計數(shù)器、操作控制器等組成。,8088,286,386,486,,,,INTEL公司：PENTIUMPII賽揚PIIIP4,AMD公司：K5、K6、K7、毒龍、雷鳥,,準(zhǔn)16位,16位,32位,32位,32位(外64位）,主頻：4.77MHz,16MHz,40MHz,100MHz,100----1000多MHz,(1)、微機CPU的發(fā)展過程,賽揚---CPU,K6III---CPU,PIII---CPU,P4---CPU,(2)、CPU的性能指標(biāo)A、字長（數(shù)據(jù)位）,CPU的字長是指其數(shù)據(jù)總線的寬度。單位是二進(jìn)制位（bit）,8088CPU內(nèi)部總路線為16位、外部總線為8位，那么8088是多少位的CPU？,8088是16位的CPU,B、CPU的外部總線,數(shù)據(jù)總線（DataBus）：是雙向傳輸信號。表示CPU的字長。,地址總線（AddressBus）：是單向傳輸信號。8088CPU20位地址線，支持的最大內(nèi)存是220=1M。286CPU24位地址線，支持的最大內(nèi)存是224=16MB。486CPU32位地址線，支持的最大內(nèi)存是232=4GB。,控制總線（ControleBus）：是單向傳輸信號。有輸出也有輸入,D、CPU運算速度,CPU的運算速度是指其每秒鐘能夠處理的指令數(shù)，單位是MIPS（百萬指令每秒）。CPU的不光取決于主頻，更主要地取決于處理器的邏輯結(jié)構(gòu)。80286-12MHZ的運算速度為：2.66MIPSPentium66MHZ的運算速度為：112MIPS“龍芯”1號CPU的運算速度：超過每秒2億次（200MIPS）,3.1.3、存儲器,內(nèi)存（主存儲器）外存（輔助存儲器）,隨機存儲器RAM---內(nèi)存只讀存儲器ROM---BIOS軟盤硬盤光盤磁帶,(1)、內(nèi)存儲器,只讀存儲器(ROM)：關(guān)電后存儲器里的信息不會消失,ROM--BIOS,,隨機存儲器(RAM)：關(guān)電后存儲器里的信息會馬上消失,(2)、外存儲器,外存儲器分為:軟盤、硬盤、光驅(qū),軟盤,,,,,,,,,,,,,,,,,1扇區(qū),,0磁道,1磁道,,,,2扇區(qū),磁盤高級格式化過程是把磁盤劃分為一個個磁道，然后把每個磁道分為若干扇區(qū)。,每個扇區(qū)大小為：512B（字節(jié)）,1.44M軟盤有：有2面每面有：80個磁道每個磁道有：18個扇區(qū),容量=2*80*18*512=1474560B=1440KB約=1.44MB,軟盤：1.44M硬盤：10,20,40,80,120G光盤：650M---750M1G=1024M1M=1024KB1KB=1024B,光盤驅(qū)動器,工作原理CDROM光盤是由特殊的有機玻璃或透明塑料制成,上面附著金屬薄膜用來記錄信息。激光通過聚集形成高能量的光點照射在光盤的表面,使該處的金屬膜融化蒸發(fā)形成細(xì)小的凹坑。CDROM表面金屬膜的平坦和凹坑兩種狀態(tài)的交替變化便記錄了二進(jìn)制的“0”和“1”。,,,主鍵盤區(qū),數(shù)字小鍵盤,,,,,,,,,,功能及控制鍵,3.1.4、輸入設(shè)備——鍵盤,3.1.5、輸出設(shè)備,顯示器打印機,軟件是微機的靈魂。沒有安裝軟件的微機稱為“裸機”，無法完成任何工作。微機軟件分成系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩大類。,2、計算機軟件,系統(tǒng)軟件：是向用戶提供的一系列程序和文檔資料的統(tǒng)稱。它面向計算機的硬件，與計算機的硬件結(jié)構(gòu)、邏輯功能有密切關(guān)系。如：DOS、WINDOWS等應(yīng)用軟件：是用戶為了解決各自的應(yīng)用領(lǐng)域里的具體任務(wù)而編寫的各種應(yīng)用程序和有關(guān)文檔資料的統(tǒng)稱。如：WORD、WPS,3.2.1、系統(tǒng)軟件：（1）操作系統(tǒng)MS-DOS、Windows95、Windows98、Windows2000、WindowsNT、UNIX、Linux（2）程序設(shè)計語言機器語言匯編語言高級語言Pascal、Basic、VisualBasic、C、C++、VisualC++、VFOXPRO。,3.2.2、應(yīng)用軟件：（1）字處理軟件Word2000、WPS（2）表處理軟件Excel2000、Lutos123（3）計算機輔助CAD、CAI、CAM（4）數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)MSSQLServer、FOXPRO,3.2.4、計算機語言的發(fā)展：（1）20世紀(jì)60年代LISP語言：用于人工智能領(lǐng)域APL語言：涉及矩陣運算的科學(xué)計算領(lǐng)域COBOL語言：文本處理領(lǐng)域SIMULA語言：處理仿真問題BASIC語言：支持高度交互的解釋型語言（2）20世紀(jì)70年代結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計：PASCAL、Ada、C（3）20世紀(jì)80年代面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計：C++、JAVA、Delphi（4）第五代語言：人工智能語言PROLOG,小結(jié)計算機系統(tǒng)組成,計算機系統(tǒng),,硬件系統(tǒng),軟件系統(tǒng),運算器,控制器,存儲器,輸入設(shè)備,輸出設(shè)備,,,系統(tǒng)軟件,應(yīng)用軟件,,操作系統(tǒng),語言軟件,