第一章 计算机导论

计算机系统
硬件系统
软件系统
硬件系统
中央处理器 存储器 输入设备 输出设备 总线 微型计算机系统主要技术指标
中央处理器


运算器和控制器合在一起称为中央处理器
运算器 运算器的运算包括算术运算和逻辑运算。 算术运算指加、减、乘、除等算术操作；逻辑运算 指逻辑乘（与）、逻辑加（或）等逻辑操作。 在运算过程中，操作结果暂时存放在运算器的累加 器中。 控制器 控制器是计算机的控制部件，它根据内存中的程序 控制和协调计算机各部件有序地工作

通用串行总线（USB,Universal Serial Bus）

微型计算机系统主要技术指标

字长

字长表示CPU在一次操作中能处理的最大二进位数。字长越长，CPU可同时处理的数据位数就越多，功能就越强。 时钟周期的长短反映出计算机的运算速度。时钟频率是时钟周期的倒数，它等于CPU在1秒钟内能够完成的工作周 期数，称为主频。主频越高，计算机的运算速度越快。 MIPS（百万条指令/s）。
语言处理程序

语言处理程序

用高级语言编写的程序，计算机不能直接执行，首先要将高级语言编写的程序 通过语言处理程序翻译成二进制机器指令，然后供计算机执行。

高级语言编写的程序称为源程序，翻译成机器语言的程序称为目标程序。计算
机将源程序翻译成目标程序有如下两种方式：

编译方式：通过相应的编译程序将源程序全部翻译成目标程序，然后链接成可执行程

第二代计算机（1958～1964年）


第三代计算机（1964～1972年）


第四代计算机（1971年至今）

计算机的应用


科学计算
航天飞行、飞机设计、桥梁设计、水力发电、地质找矿等方面的大量计算都要用到计算机。科学计算的特点是 计算复杂，计算量大。


自动控制（实时控制）
自动控制的特点是计算机和机床等控制对象紧密结合，实现数据的实时输入，实时处理，并实时把处理结果转 化为控制信号。
输入设备

掌握各设备的用法

键盘 鼠标 麦克风 手写输入设备

手写板和手写
输出设备

显示器

、颜色显示器和显示适配器配套使用
阴极射线管显示器

技术指标，分辩率数或灰度级、刷新频率。

：颜色数指一幅彩色位图图像中最多能使用的颜色数，而黑白图像则用灰度级来表示明暗程度。
分辩率：分辩率是指整屏能显示的像素 的多少。分辩率越高，图像越清晰。
存储器的容量是以字节为基本单位的。每个英 文字母要占一个字节，一个汉字要占两个字节。
存储器分类


存储器分类
内存储器（又称主存储器，MainMemory） 通过系统总线与CPU直接相连的存储器称为内存储 器，用来存放当前正在使用的或随时要使用的程序 或数据，位于主板上。 内存储器分为只读存储器、随机读/写存储器和高速 缓冲存储器三类。

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只读存储器(ROM)：只读存储器的内容只能读出而不能 写入，断电后信息不丢失。 随机读/写存储器(RAM)：随机读/写存储器的内容既可 以读出，又可以修改，重新写入。但是，断电后RAM中 的信息将丢失。外存储器（又称辅助存储器，Auxiliary Memory）。 Cache即高速缓冲存储器，容量小，但存取速度较RAM 快。

时钟周期和主频


运算速度


内存容量

内存容量以字节（Byte）为基本单位。运行速度很快
指存储器连续启动两次独立的“读”或“写”操作所需的最短时间。存取周期越短，则存取速度越快。 外存容量主要指硬盘容量，外存容量反映计算机储存信息的能力。 由于各种外部设备本身工作的速度不同，常用主机所能支持的数据输入输出最大速率来表示。
能直接识别和执行，但机器语言程序可读性差，不易书写和记忆，不可移植。

汇编语言

汇编语言是用助记符代替二进制代码表示的符号语言。必须用汇编程序将汇编
语言编写的源程序翻译成可执行的二进制目标程序。这个过程被称为汇编。

高级语言

高级语言接近人的自然语言和通常的数学表达方式，提高了程序设计的效率和
可靠性。广泛使用的有C、Java等。还有面向对象的语言，如Visual C++,Visual basic , Delphi等。

存取周期


外存容量


数据输入输出最高速率

软件系统
操作系统 Windows、UNIX 语言处理程序 Turbo C 系统软件 连接程序 诊断程序 软件分类 数据库系统 FoxPro、Oracle LINK
文字处理软件 WPS、Word
表格处理软件 Excel 应用软件
辅助设计软件 AutoCAD
外存储器
外存储器不直接与微处理器打交道，要使用外存中的数据必须先将其调入内存，再由处理器进行处理。其上数据断电后仍然存在。 软盘 磁道：是为磁盘建立一定格式时形成的磁化轨迹，以同心圆环形式存在。 扇区：将磁道划分为若干区段(sector)称为扇区。各扇区存放的字节为512字节。 软盘的存储容量计算公式：


信息处理
用来处理文字、表格、图像、声音等各类形式的数据。信息处理的特点是处理的数据量大，运算较简单，但需 要大容量的存储设备。例如，图书管理、购票系统、财务管理等都属于该方面的应用。


辅助设计
本领域的应用包括计算机辅助设计（CAD）、辅助制造（CAM）、辅助教学（CAI）等。


办公自动化（OA）
序。

解释方式：通过相应的解释程序将源程序逐句解释翻译，逐句执行。
应用软件
(1) 文字处理软件 WPS、Word等。 (2) 表格处理软件 Excel、Lotus 1-2-3等。 (3) 辅助设计软件 AutoCAD
(4) 画图、网络软件 3D Max、图像截取类软件（如HyperSnap）、图片浏览软件(如 ACDSee) 电子邮件（如Foxmail、Outlook）、网页浏览（如 Internet Explorer）、远程控制（如Telnet）软件、文件传输软件（如CuteFtp、 网际快车）等 （5）课件制作软件（如PowerPoint、Authorware）；多媒体处理软件


总线的组成

地址总线的数量限制了CPU的最大寻址能力，也就是计算机所能配置的最大内存容 量。例如，80286CPU有24根地址线，其最大寻址能力为224个地址，即16MB， 可配内存最大容量为16MB。

控制总线：传送控制信息的总线称为控制总线。 USB接口提供了外部设备和主机的无接口卡连接方式。
液晶显示器

性能指标：亮度/对比度、响应时间和可视角度


打印机

点阵针式打印机：通过打印头中的钢针打击色带，在打印纸上以点阵形式构成字符。速度慢、打印质量差且打印过程中噪声大。
激光打印机：印刷原理类似于静电复印。输出速度快、打印质量高。 喷墨打印机：将墨水直接喷到纸上实现印刷。印刷质量好，但速度和质量比不上激光打印机。 用于一些工程设计图的输出

绘图仪

总线

按连接方式分

内部总线：内部总线是同一功能部件内部各部件之间的总线。 系统总线：系统总线是计算机系统内部各部件之间的总线， 外部总线：多台计算机之间及计算机与其他设备之间的总线，用于设备级的 互连。 数据总线：传送数据的总线称为数据总线。数据总线的数量一般和CPU的字 长相同，它决定了CPU和计算机其它部件之间每次交换数据的位数。 地址总线：传送地址信息的总线称为地址总线。它用于传送CPU发出的地址 信息

光盘


优盘


存储系统的三级层次结构



CPU并不直接与外存储器 交换数据，而是采用速度 快的内存与之交流 微机中一般都在CPU与内 存之间放置高速缓存。高 速缓存的速度接近CPU的 速度。 高速缓存将该段时间常用 指令先由内存读入，CPU 需要时先在高速缓存中寻 找，如果都找到，就不需 再访问内存。

存储器



存储单位
存储器的度量单位。 最小的存储单位是比特（bit，简写b），它表示一个 二进制位。 字节（byte，简写B，1B=8b） 千字节（简写K或者KB，1KB=1024B） 兆字节（简写M或者MB，1MB=1024KB） 吉字节（简写G或者GB，1GB=1024MB）



（如Media Player和RealPlayer）；压缩工具（如WinZip、Winrar）
计算机中的数制转换
进位计数制 不同记数制之间的转换 计算机为什么使用二进制数 二进制的运算
进位计数制


数制由r个不同的记数符号组成，称为r进制，r也称为该进制的基数。 各数制在不同的数位所代表的值称为各数位的权。 十进制(用D表示)
第一章 计算机导论
计算机发展简史 计算机的应用 计算机系统 计算机中的数制转换 计算机信息编码技术
计算机发展简史

1946年，美国宾夕法尼大学莫尔研究所研制出世界上第一台电子数字积分计算机ENIAC （Electronic Numerical Integrator And Calculator） 美籍匈牙利数学家冯· 诺依曼提出了电子数字计算机存储程序和程序控制的工作原理，确定了计算机的 逻辑结构由五大部分组成：运算器、控制器、存储器、输入和输出设备。 以计算机元器件的变革作为标志，将计算机的发展划分为四个阶段 ： 第一代计算机（1946～1958年）



采用电子管作为主要元器件体积大、寿命短、成本高、可靠性差；主存储器采用汞迟线、磁鼓、磁芯等存储信息， 容量小；输入设备落后 采用晶体管作为主要元器件；体积小、成本降低、可靠性提高；采用磁芯为主存储器，磁带和磁盘作为外存储器； 主要元器件由半导体集成电路代替分立元件的晶体管，用半导体存储器做主存储器，磁盘作为外存储器；计算速度 可达每秒百万次。 以大规模和超大规模集成电路为计算机的主要功能部件。用半导体存储器做主存储器，容量更大的硬盘、软盘与光 盘作为外存储器；计算机体积小、功能强、更便宜。

存储容量=存储面数×磁道数×扇区数×512

硬盘

每个硬盘由一组盘片组成，每个盘片的每面对应一个磁头，每盘面上又划分磁道、磁道又划分扇区。 硬盘的存储容量为：

盘面数×磁道数（柱面数）×扇区数×512(Byte)

特点：存储容量大、可靠性高 分为只读型(CD-ROM)、只写一次型(CD-R)和可擦写型(CD-RW)。 容量为650M 一般的光驱只能读取光盘，只有称为刻录机的光盘驱动器才具有对光盘的写入功能，但也只能对可写性光盘进行写操作 DVD全称为Digital Versatile Disc（数字通用光盘），同CD相比,DVD具有更高的存储数据量 DVD-ROM读取DVD盘片 “移动存储器”，要通过USB接口与电脑相连，属即插即用设备，可带电插拔，在Window 2000或XP系统下无需安装 驱动程序就能直接使用，在Windows98下需要安装驱动程序。 U盘的内部封装半导体存储芯片，这一芯片被称为Flash Memory(即“闪存”). 容量大，存储速度快，体积小，便于携带，性能可靠等。
画图、网络软件
系统软件
操作系统(Operating System)
管理和控制计算机的所有硬件、软件资源的程序。人和机器的接口。 常用操作系统： Windows 95/98 Windows NT/2000 UNIX OS/2 LINUX
程序设计语言

机器语言

机器语言是二进制代码表示的指令集合，因此用机器语言写的程序能被计算机
刷新频率指每秒钟出现新图像的数量，


颜色数或灰度级单位为Hz（赫兹）。刷新频率越高，图像的质量就越好，闪烁越不明显。
亮度以平方烛光(cd/m2)为测量单位。一般而言，整个画面亮度越高同时亮度越均匀越好 对比度则是最大亮度和最小亮度值的对比值，对比度越高，图像愈清晰。 响应时间是指液晶显示器上各像素点对输入信号反应的速度。响应时间越小，响应越快。 液晶显示器在一定的观赏角度范围内，才能够获得最佳的视觉效果，这个角度就是可视角度。
电子签名（手写笔批注）、电子公章、事件提醒、转办、图形流程自定义、笔迹保留、全文批注等，帮助政府、 企业实现电子协作、提高办公效率、实现办公无纸化要求。


家用电器
计算机的CPU芯片可以作为家用电器、智能玩具的核心


人工智能（AI）
人工智能就是要使计算机能够模拟人的高级思维活动。包括智能机器人、专家系统、模式识别等。