第1章计算机概述
计算机概述
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第1章
计算机概述
计算机的基本硬件结构
外(辅助)存储器
参见P8
数据、程序
输入设备
内(主)存储器
输出设备
处理结果
运 算 器
控 制 器
CPU 主机
说明: 表示控制流
表示数据流
图 8 上一页 下一页 返回首页 返本节
第1章
计算机概述
3.计算机的工作过程 通常把运算器和控制器做在一块半导体芯片上,称 为中央处理器(微处理器),简称 CPU (Center Processing Unit)。 4.计算机的性能指标 1)主频 2)字长 3)内存容量 4)运算速度 5)存取周期
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第1章
计算机概述
天河一号 2009年10月底,由国防科技大学成功研制出峰值性能为每秒1206万亿次的“天河一号”超 级计算机。 每秒钟1206万亿次的峰值速度和每秒563.1万亿次的Linpack实测性能,使这台名为“天河一号” 的计算机位居同日公布的中国超级计算机前100强之首,也使中国成为继美国之后世界上第二个能 够研制千万亿次超级计算机的 国家。 这个速度意味着,如果 用“天河一号”计算一天, 一台当前主流微机得算160年。 “天河一号”的存储量,则相当于 4个国家图书馆藏书量之和。
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第1章
计算机概述
智能化 目前的计算机已能够部分地代替人的脑力劳动因此 也常称为“电脑”。但是人们希望计算机具有更多的类 似人的智能,比如:能听懂人类的语言、能识别图形、 会自行学习等等这就需要进一步进行研究。 近年来通过进一步的深入研究发现,由于电子电路的局 限性,理论上电子计算机的发展也有一定的局限,因此 人们正在研制不使用集成电路的计算机例如:生物计算 机、量子计算机、超导计算机等。
第一章计算机概述
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第一章计算机概述第一节计算机发展简史(硬件部分)在ENAIC诞生之前,相继产生了数学领域二进制和四则运算,同时开启了工具与机械机制造的时代。
早期计算机(原始脑力使用计算工具的时代)公元前5世纪,中国人发明了算盘,广泛应用于商业贸易中,算盘被认为是最早的计算机,并一直使用至今。
算盘在某些方面的运算能力(如:加、减、乘、除等)要超过目前的计算机,算盘的方面体现了我们中国人民无穷的智慧。
前期计算机(机械计算机时代、史前时代)17世纪开始至18世纪中后期,在西欧,由中世纪进入文艺复兴时期的社会大变革,大大促进了自然科学技术的发展,人们长期被神权压抑的创造力得到空前释放。
其中制造一台能帮助人进行计算的机器,就是最耀眼的思想火花之一。
从那时起,一个又一个科学家为把这一思想火花变成引导人类进入自由王国的火炬而不懈努力。
但限于当时的科技总体水平,大都失败了,这就是拓荒者的共同命运:往往见不到丰硕的果实。
后人在享用这甜美的时候,应该能从中品出一些汗水与泪水的滋味……从而计算机器硬件设备也进入了第二次重要历史进步阶段。
1614年,苏格兰业余数学家约翰·纳皮尔[John Napier (1550-1617)]发表了一篇论文,其中提到他发明了一种可以计算四则运算和方根运算的精巧装置。
1620年左右,在这段时期中设计和使用机械设备计算乘法是非常困难的。
1623 年,人称“计算机时代之父”的德国科学家威廉·契克卡德[Wilhelm Schickard (1592-1635)]制作了一个能进行六位以内数加减乘除运算,并能通过铃声输出答案的“计算钟”。
通过转动齿轮来进行操作。
这台设备是人类有史以来第一台机械计算机。
威廉·契克卡德计算钟1625年,英国牧师数学家威廉·奥特雷德[William Oughtred (1575-1660)]发明计算尺。
1642年至1645年,法国数学家布莱士·帕斯卡[Blaise Pascal(1623-1662)]在威廉·奥特雷德计算尺的基础上将计算尺加以改进,发明了一部使用齿轮运进行八位计算并自动进位加法器,称为“Pascalene(帕斯克林)”。
《计算机导论(第三版)》-第1章 计算机概述
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3.计算机的发展
代数 第一代 第二代 第三代 第四代 起止时间 构成元件 46-57 58-64 65-72 72电子管 晶体管 集成电路 处理方式 机器语言 高级语言 并行处理
大 规 模 集 成 电 数据库系 路 统
4.计算机的特点
运算速度快(几百万-亿次/秒) 精度高(有效数字6位-16位-任意) 有记忆能力(存储信息) 有判断功能 能在程序控制下自动工作
21世纪高等院校计算机系列教材
主编
Байду номын сангаас
杨克昌 王岳斌
中国水利水电出版社
第1章 计算机概述
什么是计算机 计算机的产生与发展 计算机的特点与分类 计算机的应用 计算机人物与奖项
1. 什么是计算机
计算机,又叫电子计算机(电子 数字计算机)、电脑;
计算机是一种具有记忆功能、能按人 的意图(即事先编制并存储的程序) 自动高速运行的机器。
科学计算:航空航天,天气预报 数据处理:数据库,文字处理 自动控制:炼钢,炼油 CAX(CAD,CAM,CAI,…) 人工智能:下棋,作曲,机器人 网络应用:Internet
11.著名计算机人物 著名计算机人物
计 算 机 科 学 之 父 , 阿 伦 图 灵 Alan Turing, 1912.6~1954.6,英国数学家。 1951年被选 为英国皇家学会院士。1936年,图灵发表了一 篇著名的论文《论可计算数及其在判定问题中 的应用》,论文中提出了一种十分简单但运算 能力极强的理想计算装置,这一装置是一种理 想的计算模型,这种计算机模型奠定了计算机 组成部件、工作方式和顺序,被称为图灵机, 图灵的这一思想奠定了整个现代计算机的理论 基础。 图灵对计算机科学的杰出贡献主要表现在:创建 了自动机理论,发展了可计算性理论,奠定了 人工智能的基础。
第1章 计算机基础知识
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1.1.3 计算机的分类
1、按规模和综合性能指标分类 1) 巨型机:运算速度快,可达到数百亿次/秒。处理能力最强:航天、
气象等尖端领域。我国的“银河”、“神威”和“曙光” 等
2)大型机:运算速度在100万~几千万次/秒,大型、通用、速度较快、
1.2.1 计算机的基本结构
1.冯·诺依曼型计算机的基本结构 1945年美籍匈牙利科学家冯·诺依曼(Von Neumann)提
出了一个“存储程序”的计算机方案。这个方案包含3个 要点:
⑴采用二进制数的形式表示数据和指令。
⑵将指令和数据存放在存储器中。
⑶计算机硬件由控制器、运算器、存储器、输入设备和输 出设备5大部分组成。
随机存储器 (RAM)
计
内存储器 (内存)
算 机
外存储器(外存)
只读存储器 (ROM) 软盘
硬盘
系
光盘
统
键盘
外设
结
输入
图
显示器、投影机
输出设备(Output)
打印机
微机计算机系统
操作系统
绘图仪
语言处理程序
数据库管理系统
网络通信管理程序
系统软件 应用软件 软件系统
应用软件包 用户程序
几种类型的CPU(奔腾4、赛扬D、AMD)
Pentium 4 506+ 2.66G 接口类型:LGA 775
CPU主频:2.66 针脚数(Pin):775
CPU外频: 制作工艺:0.09微米 二级缓存容量:1M CPU类型:台式机
64位技术:支持
Celeron D 346 3.06G 接口类型:LGA 775
第一节 计算机基础知识
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计算过程在程序控制下自动执行,中间无需人工干预,
每秒可做5000个加法,或500次乘法,或50次除法,工
作一小时完成的计算量相当于100个人用手摇计算机计
算两个月。"埃尼克''被认为是电子计算机的始祖,它开
创了电子计算机的历史。
3
4
▪ 2.计算机的发展
1.1.2 微型计算机的发展 概况
▪1.第一代(1971~1973年)4位型计算机 ▪2.第二代(1974~1978年)8位型计算机 ▪3.第三代(1979~1985年)16位型计算机 ▪4.第四代(1986~1992年)32位型计算机 ▪5.第五代(1993~今)64位型计算机 ▪位:指的是机器的字长,字长越长,其精度 越高。
已达几十亿次。
▪ 我国"银河"计算机
每秒达几亿次。
7
▪ 2 .计算精度高
▪ 一般电子计算机可以有十几位有效数字,有的在百位以上甚至更 高。
▪ 3.有较强的记忆能力
▪ 计算机能自动记忆住进入计算机的数据和程序,记忆的数据可以 达到几千万甚至几亿个。
▪ 4. 具有逻辑判断能力,自动化程度高
▪ 计算机并无自己的意志,它不能自己启动,不会自己寻求问题和 制定求解问题的方案,计算机必须接受人的指令。但是,一旦人 们把求解问题的一串指令输入机器启动后,计算机就能按照程序 自动地进行工作直到完成为止,工作过程中一般不需要的人工干 预。它不但能顺序地逐个执行指令,也能按照程序的规定通过逻 辑判断选定下一步要执行的指令,还可按照程序的规定使某些指 令反复执行若干遍。
大家好
1
第一章 计算机基础知识
2
第一章 计算机基础 1.1计算机概述
第1章计算机与信息技术概述
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第1章计算机与信息技术概述1.1计算机概述计算是人类表达思维活动的一种方式,而计算工具则是人类思维活动的结晶。
从远古到现代,人类使用的计算工具先后经历了手工、机械和机电3个发展阶段,目前的电子计算机是人类计算工具的最新发展。
那什么是计算机呢?简单地说,计算机是一种能快速且高效地自动完成信息处理的电子设备。
它与以往的计算设备最大的区别在于,计算机实现了存储程序,即程序在计算机内部可以发生变化。
在本章中将首先简单介绍计算机的发展、特点和应用领域以及信息技术及计算机病毒等基本概念,然后重点介绍计算机中信息的表示与存储。
1.1.1计算机发展简史我国早在春秋战国时期就发明了算筹法,这使得后来的数学家祖冲之计算出了当时最精确的圆周率。
唐朝末期,标志着古老东方文明的算盘又在我国诞生。
1642年,法国数学家Pascal发明了能完成加、减运算的手摇式机械计算机。
1694年,德国数学家Leibnitz设计出了能完成加、减、乘、除和开方运算的手摇式机械计算机。
1820年,英国数学家Babbage提出了用卡片存储数据和让计算机根据条件决定下一步计算的设想。
1910年,美国IBM公司生产出了一种用卡片存储数据、用继电器完成计算的计算机。
1941年,美籍匈牙利数学家V on Neumann提出了3个非常重要的概念。
(1)存储程序:存储不仅要存储数据,而且要存储程序。
(2)采用二进制:计算机内部使用二进制。
(3)顺序控制:从存储器中取指令或数据,由控制器解释,由运算器完成计算。
这3个基本概念的提出为电子计算机的出现奠定了坚实的理论基础,而以它们为理论制造出来的计算机至今仍然是计算机体系结构的主流,V on Neumann也因此被誉为电子计算机之父。
1946年,世界上第一台电子数字积分式计算机——埃尼亚克(The Electronic Numerical Integrator And Computer,ENIAC)在美国宾夕法尼亚大学莫尔学院诞生。
北京科技大学《计算机基础》课件计算机概述
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计算机程序设计语言,其表达方式更接近人们
对求解过程或问题的描述方式,而且与具体的
计算机指令系统无关。
A=15
A=A+10
第1章 计算机概述
1.2.2.2 计算机软件系统
机器语言:
汇编语言:
高级语言:
10110000 00001111 00101100 00001010
MOV A ,15 ADD A ,10
机器语言:计算机能唯一识别并可直接执行的 语言,由二进制数(0或1)排列组合而成。
10110000 00001111
汇编语言:用00一101些10助0 记0符000表10示10指令功能的计算
机语言,和机器语言基本上是一一对应的,更
便于记忆。
MOV A ,15
ADD A ,10
高级语言:同自然语言和数学语言比较接近的
软件概念及分类 软件相关概念 计算机语言
第1章 计算机概述
1.2.2.2 计算机软件系统
软件:程序 + 文档 + 数据
系统软件:
用来管理、维护计算机并
软
协调计算机各部件有效工 作的软件。
件
应用软件: 实现具体应用的软件。
第1章 计算机概述
1.2.2.2 计算机软件系统
❖ 指令:计算机能够识别并执行的“操作命令” 指令=操作码+操作数
1.2.1 计算机组成
运算器:进行算术运算和逻辑运算的部件
Arithmetic and Logic Unit
ALU 寄存器 寄存器
算术运算: + - ×÷
逻辑运算: AND,OR,NOT
第1章 计算机概述
1.2.1 计算机组成
存储器:存储程序和数据 内 存:存储正在运行的程序和数据以及中间结果、最终结果
第1章 计算机系统概述
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第1章 计算机系统概述
1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 计算机概论 计算机系统的组成 计算机的分类 计算机的信息表示 思 考 题
1.1 计算机概论
1.1.1 计算机的发展历史和发展趋势
第一台计算机产生于1946年,美国 按计算机采用的电子逻辑器件划分为四代:
第一代:电子管 第二代:晶体管 第三代:中小规模集成电路 第四代:大规模集成电路
| 小数位 尾数部分
1.4 计算机的信息表示
1.4.3 常用的数据编码
BCD码
BCD码也叫做8421码,是一种二进制的数字编码形式,用4位 二进制数来编码1位十进制数。例:(8765)10=(1000 0111 0110 0101)8421
字符编码
常用的字符有十进制数字符号0~9,大小写的英文字母,各种 运算符、标点符号等。为了便于计算机识别与处理,这些字符 在计算机中是用二进制形式来表示的,通常称为字符的二进制 编码。国际上通用的是美国标准信息交换码(American Standard Code for Information Interchange,ASCII)。
汉字编码
根据国标GB 2312—1980规定,全部国标汉字及符号组成 94×94的矩阵,在这个矩阵中,每一行称为一个“区”,每 一列称为一个“位”。这样,就组成了94个区(01~94区),每 个区内有94个位(01~94)的汉字字符集。
1.5 思考题
1. 计算机的发展经历了哪几代?每一代的特点是什么? 2. 计算机系统的基本组成是什么?每一部分又包括哪些内容? 3. 简述计算机的应用主要包含哪些方面。 4. 微型计算机可以分为哪几类?每一类的特点是什么? 5. 将下列十进制数转换为BCD码:6021、9257、7368。 6. 计算机能够直接识别和处理的语言是什么? 7. 微型计算机中普遍使用的字符编码是什么码? 8. 根据传送内容的不同,总线分为哪几种? 9. 分别说出3款台式机品牌名称和3款笔记本电脑品牌的名称。 10. 比较一下笔记本电脑、移动PC和一体化电脑有什么不同。 11. 字节是计算机中最常用、最基本的存储单位,用什么来表示?一般英 文字符是多少个字节?而汉字是由几个字节构成的?
第1章计算机基础知识第一讲
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1.1 计算机概述
计算机系统
(1)完整的计算机系统由硬件系统和软件系统组成 (2)硬件系统:又称硬件或硬设备,指构成计算机的物理装置。 (3)软件系统:又称软件或软设备,指使计算机硬件系统进行 工作的各种程序、数据和文档资料的集合。 (4)两者关系:相辅相成,缺一不可。 (5) 裸机 缺少软件系统的计算机
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第15页/共76页
天河1号A型
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1.1 计算机概述
计算机的特点及主要应用领域
1.计算机的特点
计算机具有存储容量大、处理速度快、工作全自动、计算精度和 可靠性高、逻辑推理和判断能力强等特点。
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1.1 计算机概述
2.计算机的主要应用领域
(1)科学计算 (2)数据处理 (3)过程控制 (4)计算机辅助工程 (5)人工智能
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第28页/共76页
1.1 计算机概述
(2)应用软件 为解决用户的具体问题,面向某个领域而设计的软件。如:财
务管理软件、学习软件、游戏软件、Office、WPS等
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第29页/共76页
1.1 计算机概述
计算机工作原理
指令 指示计算机如何工作的命令,是计算机能实现的基本操作, 每一个计算机系统都有它的指令集。指令是由一串二进制代码表示, 通常由操作码和地址码两个部分组成。
7.BIOS
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1.2 微型计算机硬件构成
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第40页/共76页
1.2 微型计算机硬件构成
CPU(Central Processing Unit)即中央处理单元,是微机系统 的核心,也是整个系统最高的执行单位。它负责整个系统指令的执行, 数学与逻辑的运算,数据的存储与传送,以及对内对外输入与输出的控 制。
第1章计算机基础知识1
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2.应用软件:
为了解决实际问题而设计的程序系统称为应用软件,从服务对象上可分为:通用软件、专 用软件。
1.3 数制与编码
1.3.1 1.3.2 1.3.3 1.3.4 1.3.5 数制 数制之间的转换 二进制数的运算 计算机中数的表示 文字信息在计算机内部的表示
1.3.1 数制 ——十进制
【例1.1】 1999可表示成: 1×1000+9×100+9×10+9×1 =1×103+9×102+9×101+9×100 式中每个数字符号的位置不同,它所代表的数值大小也不同,这就是 经常所说的个位、十位、百位、千位、..的意思。 由数的位置不同决定的值称为位值,或称 “权”。 二进制数也是一种进位计数制,但它的基数是2。数中0和1的位置不同, 它所代表的数值也不同。
计算机应用基础
郑州科技学院
课程介绍
计算机基础知识 计算机硬件系统 计算机操作系统 Word2003 Excel2003 PowerPoint2003 网络与多媒体
学 习 目 标
了解计算机的发展史和计算机的应用领域 掌握数制的基本概念及进制的转换 掌握计算机中信息的编码 掌握计算机系统的基本组成及各组成部分的 功能与技术指标 了解计算机硬件安全和信息安全知识
1.3.3 二进制数的运算
1.二进制数的算数运算:加减、乘除法运算 0+0=0 0+1= 1 1+0=1 1+1=10 0-0 =0 0-1=1 1-0=1 1-1= 0 0*0=0 0*1=0 1*0=0 1*1=1 2.二进制数的逻辑运算:与(AND) 、或(OR)、非(NOT)
0∧0=0 0∨0=0
补充:二进制数和八进制数互换
(1)二进制数转换成八进制数
转换方法:二进制数转换成八进制数时,只要从小数点位置 开始,向左或向右每三位二进制划分为一组(不足三位时可 补 0 ),然后写出每一组二进制数所对应的八进制数码即可。 【例1.6】 将二进制数(10110001.111)转换成八进制数: 010 110 001. 111 2 6 1 . 7 (10110001.111)2=(261.7)8。 (2)八进制转换为二进制 转换方法:将每位八进制数分别用三位二进制数表示,就可 完成八进制数和二进制数的转换。 【例1.7】 :将(741.566)8转换成为二进制数 解(741.566)8=(111 100 001.101 110 110)2
第1章 计算机系统概述
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2.运算器 运算器是对信息或数据进行处理和运算的部件
,经常进行的运算是算术运算和逻辑运算。
息的存储和交流的中心。 4.输入设备 输入设备用于输入原始数据和程序等信息。 常用的输入设备有键盘、鼠标、光电输入机 等。
3.存储器 存储器用来存储程序和数据,是计算机各种信
5.输出设备 输出设备用于输出计算结果和各种有用信息
第13页 2012年6月11日星期一
第1章
计算机系统概述
1982年采用大、中规模集成电路研制成16位 的DJS-150机。 1983年国防科技大学推出向量运算速度达一亿 次的银河I巨型计算机。1992年向量运算速度达10亿 次的银河Ⅱ投入运行。1997年银河Ⅲ投入运行,速 度为130亿次每秒,内存容量为9.15GB。 1999年具有世界水平的大规模并行计算机系统 神威I号研制成功,其最高运算速度达每秒3840亿次 浮点运算。 2002年,国内第一台万亿次超级计算机——联 想深腾诞生。
(1)计算机由运算器、控制器、存储器、输 入设备、输出设备五大部件构成。
(2)采用存储程序的方式,将程序和数据放 在同一存储器中,参加运算。 (3)采用二进制码表示数据和指令。 (4)指令由操作码和地址码组成。
(5)以运算器为中心,输入输出设备与存储 器间的数据传送都通过运算器。
第6页 2012年6月11日星期一
第15页 2012年6月11日星期一
第1章
2. 按用途分类:
计算机系统概述
通用计算机 :功能齐全、通用性强 ;
专用计算机 :功能单一、可靠性高,作为军 事、工业控制等方面的专用设 备;
一般所讲的计算机都是通用计算机 。
3. 按计算机的规模分类: 巨型机、大型机、中型机、小型机和微型机。
计算机
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十六进制 0,1,… 0,1,…,9, A,B,C,D,E,F 16 逢十六进一 借一当十六 i 16 Hexadecimal
-m
注:①i 为整数
n-1 n-2 1 0 -1 -m ②(N)R=an-1R +an-2R +…+a1R +a0R +a-1R +…+a-mR
其中: 表示基数, 其中:R 表示基数,a 表示某进制的数码
1.1 计算机概述(11)
五、计算机的应用领域 1.科学计算 1.科学计算 它是指利用计算机来完成科学研究和工程 技术中提出的数学问题的计算。 技术中提出的数学问题的计算。 2.信息处理 2.信息处理 信息处理是指对各种信息进行收集、 信息处理是指对各种信息进行收集、存储 整理、分类、统计、加工、 、整理、分类、统计、加工、利用和传播等一 系列活动的统称。 系列活动的统称。 3.过程检测与控制 3.过程检测与控制 它是指用计算机及时采集检测数据, 它是指用计算机及时采集检测数据,按最
1.1 计算机概述(2)
ENIAC(Electronic Numerical Integrator And Calculator) 电子数值积分计算机
电子管:18800只 电子管:18800只 :18800 电阻:70000 :70000个 电阻:70000个 电容:10000 :10000只 电容:10000只 继电器:1500 :1500个 继电器:1500个 耗电:140kW/h 耗电:140kW/h 占地:170m 占地:170m2 重量:30 :30吨 重量:30吨 速度:5000 :5000次 速度:5000次/秒
八进制
0 1 2 3 4 5 6 7 10 11 12 13 14 15 16 17
第一章计算机发展史计算机系统的组成
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• 冯.诺依曼结构计算机存储程序的计算机方案包 含的三个要点 • 1.采用二进制数的形式表示数据和指令 • 2.将指令和数据安执行顺序都存放在存储器中 • 3.由控制器、运算器、存储器、输入设备和输 出设备五大部分组成计算机。 • 其工作核心是存储程序和程序控制
计算机的特点和分类
1.计算机的主要特点 (1)运算速度快。现在的电子计算机可以达到每秒上亿次,甚至更高。 (2)计算精度高。电子计算机的计算精度是其他计算工具无法相比的。 (3)具有记忆和逻辑判断能力。 (4)程序进行自动化。计算机与以前的所有计算工具本质区别在于它 能摆脱人的干预,自动、连续地进行各 种操作。
控制器
运算器 存储器
大容量存储器
存储 器
存放程序 和数据
执行算术运算 和逻辑运算
I/O设备 I/O子系统
计算机系统的硬件组成 输入/输出设备
常用输入设备:键盘、鼠标、扫描仪、光笔、数字化仪等。 常用输出设备:显示器、打印机、绘图仪等。
微型计算机的基本组成
(1)计算机硬件系统
• 计算机硬件系统由五部分构成 • 运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备。 • 1、输入设备:输入设备是用来向计算机主机输入程序和数 据的设备。 • 2、运算器(ALU):是计算机中进行算术运算和逻辑运算 的部件。 • 3、控制器:是统一控制和指挥计算机各个部件协调工作的 部件。 • 运算器和控制器合称为中央处理器(CPU)是计算机的核心 部件。 • 4、存储器:是用来存储程序和数据的部件把数据从存储器 中取出的过程称为读,把数据存入存储器的过程称为写存 储容量用B、KB、MB、GB等单位表示通常将存储器分为内 存储器和外存储器。
国于1980年制定的国家标准GB2312—80,代号为
第1章 计算机概论
![第1章 计算机概论](https://img.taocdn.com/s3/m/ab40850ecc175527072208cf.png)
2.计算机的组成结构
计算机由控制器、运算器、存储器、输入设备和输出
设备五部分构成
大学计算机基础
五大部分关系图
大学计算机基础
①运算器:对信息或数据进行处理和运算(主要是算术和逻辑运算)
的部件。
②存储器(Memory Unit):存储程序和各种数据信息 ③控制器:整个计算机系统的控制中心,它指挥计算机各部分协调工
作
④输入设备:用来向计算机输入各种原始数据和程序的设备,键盘是 必备的输入设备、常见的输入设备还有鼠标、扫描仪、光电输入机等。
⑤输出设备:从计算机输出各种数据的设备,常用的输出设备有显示
器、打印机、绘图仪等。
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1.2.2 指令、指令系统和程序
1.指令
指令是指能被计算机识别并执行的二进制代码,它规定了计
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目录
1.1
计算机概述
1.2 计算机基本工作原理 1.3 微型计算机系统
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1.1 计算机概述
1.1.1 计算机的产生及发展 1.1.2 计算机的特点 1.1.3 计算机的产生
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1.1.1 计算机的产生及发展
电子计算机:是一种能够快速、高效地对各种信息进行存储 和处理的电子设备。
算机(1971~现在)
第五代未来新型计算机
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1.1.2 计算机的特点
运算速度快 精度高 存储容量大 具有可靠的逻辑判断力 可靠性高和通用性强
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1.1.3 计算机的分类
1.按计算机信息的表示形式和对信息的处理方式
为数字计算机、模拟计算机和混合计算机
2.按计算机的用途
第1章计算机概论
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1.3.2 各进制之间的转换
1、 进制和位权 十进制——以10为基数的计数体制 不同数位上的数具有不同的权值10i。 例如:
(333.33)D 位置计数法 =3 102 + 3 101+ 3 100+ 3 10-1 +3 10-2
权 权 权 权 权
10 i
基数
按权展开式
表示相对小数点的位置
神威Ⅰ计算机系统
2000年8月,由我国自主研发的峰值运算速度达到每秒 3840亿浮点结果的高性能计算机神威Ⅰ投入商业运营。我国继 美国、日本之后,已成为第三个具备研制高性能计算机能力的 国家。该系统在当今全世界已投入商业运行的前 500位高性能 计算机中排名第48位。 这个被命名为神威Ⅰ计算机系统的可缩放大规模并行计算 机系统,主要技术指标和性能达到了国际先进水平,是我国在 巨型计算机研制和应用领域取得的重大科研成果,从而打破了 西方某些国家在高性能计算机领域对我国的限制。 神威Ⅰ计算机系统的应用范围主要涉及气象气候、航空航 天、信息安全、石油勘探、生命科学等领域。北京高性能计算 机应用中心在试运行期间,已开发成功多个基于神威Ⅰ计算机 系统的实用化大型应用软件。初步统计,神威Ⅰ计算机系统使 用率达到60%以上,在国民经济建设领域正发挥着积极作用。 如:与我国气象局合作开发的集合数值天气预报系统,在 8小 时内可完成32个样本、10天全球预报;与中科院生物物理所合 作开发的人类基因克隆系统,已完成人类心脏基因克隆运算, 取得了达到国际先进水平的成果。
两种分类方法
1、按功能分类:
①专用计算机
应用于特殊领域,在特定用途下非常有效, 功能单一
②通用计算机 功能齐全,通用性强,用途广泛,但效率 相对专用机低
第1章 计算机基础知识
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第1章 计算机基础知识
1.2 计算机的系统组成
一台完整的计算机系统由硬件系统和软件系统两部 分组成。硬件与软件结合,计算机才能正常运行。
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第1章 计算机基础知识
1.2.1 计算机的硬件系统
一个完整的计算机硬件系统,主要由运算器、控制器 、存储器(内部存储器和外部存储器)、输入设备和输出 设备五大部件组成。其中,运算器和控制器统称为中央处 理器(CPU——Central Processing Unit),CPU是计算 机的核心部件,由它发号施令协调计算机各个部件有条 不紊地工作。 1. 运算器
7.计算机网络应用
计算机网络的出现,加速了全球的信息化进程。所有的信 息资源连接成一个全球性的大型网络,包括文字、数据、图形 、图像和视频等各种形态的信息都可以在一个大型网络中交互
使用。
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第1章 计算机基础知识
1.1.5
计算机的分类
计算机有多种分类方法,如根据信息的表示和处理方 式,有数字电子计算机、模拟电子计算机和数字模拟混合 电子计算机;根据用途来分,有专用计算机和通用计算 机;根据计算机规模和性能来分,有巨型计算机、大型计 算机、小型计算机和微型计算机。
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第1章 计算机基础知识
3.数据处理
计算机数据处理指对人类社会的生产活动、经济与市场、 我国改革开放的总体规划等大量数据进行处理,对这些数据进 行计划、分析、计算、评估等操作。
4.计算机辅助技术
计算机辅助技术包含计算机辅助设计(CAD——Computer Aided Design)、计算机辅助制造(CAM——Computer Aided Manufacturing)和计算机辅助教学(CAI——Computer Aided Instruction)。
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备时间大大超过实际计算时间。
尽管如此,ENIAC的研制成功还是为以后计算机科学 的发展奠定了基础,而每克服它的一个缺点,都会对计算 机的发展带来很大的影响,其中影响最大的就是程序存储 方式的采用。将程序存储方式的设想确立为体系的是美国 数学家冯· 诺依曼(Von Neumann),其主要思想是:在计算 机中设置存储器,将符号化的计算步骤存放在存储器中, 然后依次取出存储的内容进行译码,并按照译码的结果进 行计算,从而实现计算机工作的自动化。
1.1.2 计算机发展的几个阶段 从第一台计算机的诞生到现在,计算机已走过50 多年的发展历程。在这期间,计算机的系统结构不断 变化,应用领域也在不断拓宽。人们根据计算机所用 逻辑元件的种类对计算机的发展阶段进行了划分,习 惯上分为四个阶段,如表1.1所示。
表1.1 计算机发展的四个阶段
名 称 阶 段 元 件 或 指 令 数 第 一 代 ( 1 9 4 6 ~ 1 9 5 5年 ) 电 子 管 汞 延 迟 线 穿 孔 卡 片 、 纸 带 几 千 条 第 二 代 ( 1 9 5 6 ~ 1 9 6 3 年 ) 晶 体 管 磁 芯 存 储 器 磁 带 几 百 万 条 第 三 代 ( 1 9 6 4 ~ 1 9 7 1年 ) 第 四 代 ( 1 9 7 2年 ~ 至 今 )
据库系统、分布式操作系统、高效而可靠的高级语言 以及软件工程标准化等,并逐渐形成软件产业部门。
1.1.3 未来计算机的发展方向 从第一台计算机的诞生到今天,计算机的体积不断变
小,但性能、速度却在不断提高。 然而,人类的追求是无
止境的,科学家们一刻也没有停止研究更好、更快、功能更 强的计算机。从目前的研究方向看,未来计算机将朝着以下
故障,还能模仿人脑的思考机制。
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存储器是接收数据、保存数据并根据命令提供数据的装置,是计算机中存储信息的部件,具有存数和取数的功能。
存储器可以分为主存储器、辅助存储器、高速缓冲存储器。
主存储器:用于存放当前最活跃的程序和数据。与外存储器相比,其速度快、容量小、价格较高。主存储器又分为随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)。
4.微型计算机的主要技术指标与设备选择
⑴计算机的主要技术指标
字长。指计算机一次能并行处理的二进制位数。
主频。指计算机CPU的时钟周期,单位为MHz。
运算速度。计算机每秒所能执行加法指令的数目。运算速度的单位是MIPS(百万次/秒)。
存储容量。存储容量包括主存容量和辅存容量,主要指内存储器所能存储信息的字节数。
计算机通过I/O扩展槽,连接外部设备,添加或增强计算机特性及功能。
I/O扩展槽是I/O信号传输的路径,是系统总线的延伸,可以插入任意的标准选件,如显示卡、声卡、网卡等。
根据总线的类型不同,台式计算机主板上的扩展槽可分为PCI、AGP、AMR、EISA、MCA、ISA、VESA等几种,未来的主流扩展槽是PCI-E。笔记本计算机采用PCMCIA扩展槽。
2.计算机软件系统
计算机软件系统分为系统软件和应用软件。
系统软件:管理、监控、维护计算机资源以使计算机高效率工作的软件。它包括操作系统、计算机语言、语言处理程序、数据库管理系统以及服务程序等。
应用软件:是指用于解决各种实际问题的程序。应用软件分为两类:通用和专用应用软件。应用软件也可以实行标准化、模块化,逐步形成的解决各种典型问题的应用程序的组合就称为软件包。
3.多媒体系统的常用设备
多媒体系统包括与信息输入/输出、传递、加工及存储等相关的设备。
多媒体常用的设备有:扫描仪、光盘、光盘刻录机、数码相机、投影仪、音响等。
三、提问
1.多媒体对日常学习、生活和工作的影响?
2.多媒体系统发展方向?
3.市场上流行的扫描仪、数码相机和投影仪性能指标是怎样的?
4.光盘的种类有哪些,他们之间主要区别是什么?使用上有何不同?
二、授课
1.多媒体系统的概念
多媒体是多种媒体的结合和利用。媒体可以是图形、图像、声音、文字、视频、动画等信息综合表示形式。媒体的直接结合、综合使用,就构成了所谓的多媒体。
多媒体是一种系统技术,由计算机、网络、数据库等部分组成。
集成和交互是多媒体的两个重要特性。
多媒体系统是指多媒体终端设备、网络设备、软件服务系统及有关的多媒体数据库组成的有机整体。多媒体系统是信息系统的一种新形式:多媒体信息系统。
运算器是计算机处理数据形成信息的加工厂,主要完成算术运算与逻辑运算。运算器的核心是加法器,计算机中的各种算术运算都转换成加法进行运算。
控制器是计算机工作的指挥控制中心,它用以控制和协调计算机各部件自动、连续地执行各条指令。它根据预先存储的程序对计算机进行指令控制、操作控制、时间控制和数据加工处理,指挥计算机有条不紊地工作。
计算机工作时,由CPU控制将数据由输入设备传送到存储器存储,再由控制器控制将要参与运算的数据从存储器中取出送往CPU处理,最后将计算机处理的信息由输出设备输出。
微型计算机硬件结构的主要特点是采用总线结构,这种结构特点适合计算机部件的模块化生产。
⑴中央处理器
中央处理器(CPU)是计算机的核心部件,主要负责解释、执行规定的计算机基本操作指令,完成对信息的加工处理工作。它由运算器、控制器二大功能部件和若干寄存器以及高速缓冲存储器组成。
4.观察主板上扩展槽的外观特征,观察内存、显示卡、声卡、网卡插在什么类型的扩展槽上;
5.根据记录,小组讨论计算机各部件的性能指标。
五、小结
本节要求掌握:计算机系统的组成、硬件和软件的概念;计算机软件系统的分类,系统软件和应用软件的概念及分类,操作系统、计算机语言的概念及功用;计算机硬件系统组成的五大部件的概念及功能,五大部件中常用硬件设备的性能及其技术指标;微型计算机的主要技术指标。
二、授课
1.计算机系统组成概述
计算机系统由硬件系统和软件系统组成。
硬件(Hard ware)指计算机的电子器件、各种线路及设备,是看得见、摸得着的物理装置,计算机的物质基础。
软件(Soft ware)指计算机正常使用所必需的各种程序和数据,以及相关文档的集合。
硬件系统和软件系统组成了完整的计算机系统,两者共同存在、发展,缺一不可。
1.2多媒体系统
教学目标
⑴掌握多媒体系统的概念;
⑵掌握多媒体系统的特点;
⑶了解多媒体设备的性能及技术指标。
教学重点
多媒体、多媒体系统的概念和多媒体系统的特点。
教学难点
多媒体系统的特点及常用设备的性能技术指标。
教学课时
2课时
教学过程
一、引入
在多媒体计算机上演示影画等多媒体作品,并指出丰富多彩的多媒体皆由多媒体系统制作产生。
本章教学重点
1.计算机软件系统的组成、系统软件和应用软件的含义
2.计算机硬件系统的组成及各组成部分的功能和原理
3.二进制整数与十进制整数之间的转换
4.常用的字符编码及汉字编码
5.多媒体计算机的概念
6.计算机病毒的概念及防治
7.计算机发展简史
本章教学难点
计算机软、硬件系统的组成及其功能,数制间的相互转换,字符编码及汉字编码
翻译程序分为汇编程序、编译程序和解释程序三种。
⑷数据库管理系统
主要解决数据处理的非数值计算问题,用于档案、财务、图书资料及仓库等方面的数据库管理。
数据库的特点是数据量大。
数据库管理的主要内容为数据的存储、查询、修改、排序、分类和统计等。
3.计算机硬件系统
微型计算机的硬件系统由中央处理器、主存储器、辅助存储器、输入/输出设备组成。
⑷输入/输出接口
I/O接口将输入/输出设备与计算机连接起来,实现CPU通过输入/输出电路与输入/输出设备联系在一起。按照接口连接的对象来分,I/O接口可以分为并行接口、串行接口、硬盘接口、USB接口、SCIS接口、PS/2接口等。
并行接口又称为LPT接口,主要作为打印机端口。
串行接口又称为COM接口。数据传输速度较慢,但数据传输距离更长。
使用教具
计算机,投影仪
教学方法
教师讲解、演示、实验、提问,学生思考、记忆、随堂练习、提高性练习;教与学对应的全双向互动教学法
本章学时
本章的总学时约20个学时,其中综合实践3学时。
1.1计算机系统组成
教学目标
⑴掌握计算机系统概念;
⑵掌握计算机软件系统的分类及其概念;
⑶掌握计算机硬件系统5大部件的概念及功能;
⑴操作系统
为了使计算机系统的所有资源协调一致、有条不紊地工作,必须有一个软件来进行统一管理和统一调度,这种软件称为操作系统(OS)。操作系统是最低层的系统软件,它是对硬件系统功能的首次扩充。
功能:管理计算机系统的全部硬件资源、软件资源及数据资源,使计算机系统所有资源最大限度地发挥作用,为用户提供方便的、有效的、友善的服务界面;合理组织计算机工作流程,协调计算机系统各部分之间、系统与用户之间、用户与用户之间的关系。
二进制数不便于阅读、书写和记忆,通常用十六进制数或八进制数来简化二进制数的表达。
输入设备把数据和程序转换成电信号,并通过计算机的接口电路将电信号顺序地送入计算机存储器。
常见的输入设备:键盘、鼠标、扫描仪、触摸屏、数码相机、摄像机、声音输入设备等。
输出设备把计算机所产生的结果转换成人们习惯接受的信息形式或其它机器所能接受的形式输出。
常见的输出设备:显示器、打印机、绘图仪、喇叭等。
高级语言:是按一定的语法规则组成的语言,脱离了具体的指令系统,是独立于计算机机型、表达方式接近被描述的问题的语言。
⑶语言处理程序
又称为翻译程序。用程序设计语言编写的程序,通常要经过语言处理程序编辑、语言处理、联接后才能运行。
语言处理就是将源程序转换成计算机能直接运行的机器语言形式,这一转换是由翻译程序来完成。
⑵计算机语言
是根据描述实际问题的需要而设计的语言。
按语言对机器的依赖程度可以分为三类语言:机器语言、汇编语言和高级语言。
机器语言:由机器指令ຫໍສະໝຸດ 成,是面向机器的语言,是计算机惟一能够识别并直接执行的语言;
汇编语言:为解决机器语言难认、难记、难修改等缺点,人们采用自然语言中的助记符代替机器语言,使机器语言变得符号化。也是一种面向机器的语言,它的语句和翻译后的机器语言指令之间基本上一一对应;
存储周期。指存储器进行一次完整的存取操作所需的时间,单位为ns(纳秒)。
⑵配置微型计算机应注意的问题
CPU的类型与主频率。CPU的主要性能指标有主频、总线速度、总线宽度、内置Cache容量等。主频越高,计算机运算速度越高。
主板。决定主板性能的重要因素是主板所采用的构架类型及芯片组。
内存。选择内存主要考虑其容量及采用的技术。
四、小结
本节要求掌握:多媒体及多媒体系统的概念;多媒体系统的特点;常用多媒体设备及其性能指标。
1.3数制与信息的表示
教学目标
⑴掌握十进制数、二进制数、十六进制数的概念;
⑵掌握十进制数、二进制数、十六进制数之间的相互转换;
⑶掌握信息存储的计量单位;
⑷掌握ASCII码和汉字编码的基本原理。
教学重点
十进制数、二进制数、十六进制数的概念及十进制数与二进制数之间的相互转换,信息存储的计量单位,字符编码的原理。
5.你使用的计算机有哪几种接口和扩展槽?
6.目前市场主流微型计算机性能指标是怎样的?
四、实践
1.以小组为单位了解计算机主机与外接设备:分别指出计算机五大部件所在位置;
2.了解主机各种接口的名称及作用,观察并记录鼠标、键盘、显示器、打印机等外设通过何种接口与主机连接;
3.打开计算机主机箱,观察并记录主板、CPU、内存、显示卡、声卡、硬盘、网卡等部件外观特征及其所在位置;