第1章 计算机基础知识

2.软件系统
计算机软件系统
– 在计算机上运行的各种程序、数据及相关的资料文档。可分 为系统软件和应用软件两大类 – 系统软件的作用是支持计算机硬件正常工作 – 裸机：不安装任何软件的计算机
1.2 计算机系统的组成
1.2.2 软件系统→系统软件
操作系统（Operating System,OS）
区别：编译 程序产生机 器语言形式 的目标程序， 解释程序不 产生。
1.2 计算机系统的组成
相关概念介绍
二进制：0 1,机器语言中只有0和1符号 指令： 计算机用以控制各部件协调动作的命令，用二进制代码 表示，能被计算机直接执行
在微型计算机中应用最普遍的字符编码是：ASCII码
1.2 计算机系统的组成
1.1 走进计算机世界
2.分类-发展趋势
• 高速运算、大存 储容量和强功能 的巨型计算机 • 主要用于天文、 气象、地质和核 反应、航天飞机、 卫星轨道计算机 等尖端科学技术 领域和军事国防 系统0
1.1 走进计算机世界
3. 应用领域 已渗透到社会的各行各业
目前计算机 应用最广的 领域
– 1. 科学计算（数值计算） Manufacturing – 2. 数据处理（信息处理） 计算机辅助测 – 3. 辅助技术（CAD、CAM、CAI、CAT） 试Test – 4. 过程控制（实时控制） 计算机辅助教学 – 5. 人工智能（智能模拟） Instruction 计算机辅助设计 – 6. 网络应用
不能写，断电后信息不丢失
‐随机存取存储器RAM（random access memory），随意读写，断电后信息丢失
1.2 计算机系统的组成
1.2.1 硬件组成→工作原理 负责对数据和信息 加工，进行算术和 逻辑运算
运算器
冯• 诺依曼的“程序存储”思想
数据线 控制线
输入设备
存储器
输出设备
控制器
指挥、协调 计算机工作
Design
计算机辅助制造
1.1 走进计算机世界
3. 应用领域 已渗透到社会的各行各业
数据处理VS科学计算 – 数据处理的数据输入/输出量大，而计算却相对简单 – 数据处理包括数据的收集、存储、加工和输出等 – 科学计算是指完成数值型数据的科学计算
1.2 计算机系统的组成
… …
1.2 计算机系统的组成
4代
逻辑元件
– 1. 第1代电子管计算机（1945-1956）冯•诺依曼（程序存储结构）
– 2. 第2代晶体管计算机（1956-1963）
– 3. 第3代集成电路计算机（1964-1971）中小规模
– 4. 第4代大规模集成电路计算机（1971至今）
1.1 走进计算机世界
1.发展历史
第1代电子管计算机（1945-1956） −世界上第一台电子计算机取名 为ENIAC，1946年2月14日在 美国宣告诞生
1.2 计算机系统的组成
1.2.1 硬件组成→主要部件
（1）主板 ‐又称为系统板或母板 ‐机箱内所有部件通过主板连接在一起 ‐计算机各种部件相互连接的纽带与桥梁
计算机主板
1.2 计算机系统的组成
1.2.1 硬件组成→主要部件
32位和64位 （2）CPU 设计计算机时规定的 ‐Central Processing Unit,中央处理器 ‐分为运算器、控制器和寄存器组等 ‐主要技术指标：主频、字长 ‐主频是指CPU的时钟频率，主频越高， 运算速度越快
1.1 走进计算机世界
1.发展历史
• 程序存储结构(冯･诺依曼)
– 由5个部分组成，包括运算器、控制器、存储器、输入设备 与输出设备。 – 采用二进制形式表示计算机的指令和数据。 – 将程序和数据存放在存储器中，并让计算机自动地执行程序。
1.1 走进计算机世界
1.发展历史
第2代晶体管计算机（1956-1963）
1.2 计算机系统的组成
1.2.1 硬件组成→主要部件
• 内存（主存）：存放计算机正在使用的程序和数据 特点：存取速度快，容量有限 • 外存（辅存）：存放的程序和数据必须调入内存后，才能被计 算机执行 特点：存储容量大，但速度比内存低
1.2 计算机系统的组成
相关概念介绍
程序：人们针对某一需要而为计算机编制的指令序列 源程序：用汇编语言（BASIC）等非机器语言书写的符号程序 解释程序：对源程序进行解释任务的程序 编译程序：对源程序进行编译任务的程序 语言处理程序：将源程序翻译成目标程序 （机器语言程序）的程序
1.3 计算机外部设备
1.3.1 存储设备→常见存储设备
• IDE（Integrated Drive Electronics）电子集成驱动器，是指 −
− •
− −
把“硬盘控制器”与“盘体”集成在一起的硬盘驱动器 优点：价格低廉、兼容性强、性价比高 缺点：数据传输速度慢、线缆长度过短、连接设备少 SCSI接口是同IDE完全不同的接口，IDE接口是普通PC的标准 接口, SCSI是一种广泛应用于小型机上的高速数据传输技术。 优点：应用范围广、多任务、带宽大、CPU占用率低、热插拔 缺点：价格较高
1.2 计算机系统的组成
1.2.1 硬件组成→工作原理
总线
‐内部总线和外部总线 ‐内部总线：CPU内部的寄存器之间和算术逻辑部件与控制 部件之间传输数据的通路 ‐外部总线：CPU与内存、输入、输出设备之间进行通信的 通路 ‐通常所说的总线指外部总线，分为：数据总线、地址总线、 控制总线
1.2 计算机系统的组成
−晶体管代替了体积庞大的电子管，电子设备的体积 不断减小。体积小、 速度快、功耗低、性能更稳定。
1.1 走进计算机世界
1.发展历史
中小规模
第3代集成电路计算机（1964-1971）
−把一个电路中所需的晶体管、二极管、电阻、电容 和电感等元件及布线互连一起，制作在一小块或几 小块半导体晶片或介质基片上，然后封装在一个管 壳内，成为具有所需电路功能的微型结构。
1.1 走进计算机世界
1.发展历史
第4代大规模集成电路计算机（1971至今）
−大规模集成电路和超大规模集成电路 −个人计算机（PC或微型计算机）
1.1 走进计算机世界
2.分类
分类标准不同，分类不尽相同
• 分类标准：计算机分类的演变过程及发展趋势
– – – – – – 1. 2. 3. 4. 5. 6. 超级计算机或巨型机 小超级机或小巨型机 大型主机 小型机 工作站 个人计算机或微型机
汉
1 a A
2000
计算机中数据的最小单位：二进制的位 一个字节由8个二进制位（比特bit）组成
1.3 计算机外部设备
1.3.1 存储设备→常见存储设备
（1）硬盘存储器 ‐固定硬盘：被永久性地密封固定在硬盘驱动器 ‐移动硬盘：将硬盘装入一个特殊的硬盘盒内，强 调便携性的存储产品，优点：方便携带、使用 ‐IDE接口和SCSI接口
内存工作原理
内存中的每个基本单元都被赋予一个唯一的序号称之为地址 一条指令代码由地址码和操作码两部分组成 程序必须放在内存中，计算机才可以执行其 中的指令。
…
2000.
1.2 计算机系统的组成
1.2.1 硬件组成→主要部件
内存的分类 ‐只读存储器ROM（read only memory）,只能读
‐光盘存储器
‐ 利用激光代替磁性材料进行数据存储的大容量存储器，主要有CD、DVD等。
‐半导体存储器
‐ 利用半导体芯片制作而成的，主要有闪存卡和U盘等。
1.3 计算机外部设备
1.3.1 存储设备→外存
…
存储容量 一个汉字和一个英文字符在微型机 单位： GB MB KB 中存储时所占字节数的比值为 2：1 1字节 1GB=1024MB 在全角状态（纯中文状态）下输入一 1MB=1024KB 个英文字母，则该字母在屏幕上的宽 1KB=1024 字节（ Byte） 度是 2个ASCII 码字符的宽度。
‐最基础、最重要的软件 ‐用户和计算机的接口 ‐5大功能模块：处理器管理、作业管理、存储器 管理、设备管理、文件管理 ‐常见的操作系统：DOS、Windows、Linux、 UNIX
1.2 计算机系统的组成
1.2.2 软件系统→系统软件
程序语言
- 机器语言：计算机唯一能直接识别和执行的程序语言 - 汇编语言：又称符号语言，须通过预先放入计算机的 "汇编程序"中进行翻译 - 高级语言：同自然语言和数学语言比较接近的计算机 程序语言，如C语言
1.2 计算机系统的组成
1.2.2 软件系统→系统软件
高级语言
- 面向过程和面向对象 - 独立于机器，有一定的通用性 - 执行方式：将源程序编译成机器语言的目标程序，然 后执行并保留目标程序 - 源程序必须由解释程序和编译程序进行处理后，机器 才能识别和执行
1.2 计算机系统的组成
1.2.2 软件系统→应用软件
磁带
1.3 计算机外部设备
1.3.1 存储设备→外存
外存储器 ‐又称外存、辅存 ‐能够永久保存程序或数据 ‐CPU不能直接访问，必须先将外存的数据调入内 存，才能被CPU使用
1.3 计算机外部设备
1.3.1 存储设备→外存
外存储器的分类 ‐磁表面存储器
‐ 利用磁化技术，将数据存储在磁性材料的磁表层上，主要有软件磁盘和硬盘 存储器两种。
③可擦写光盘MO（Magnetic Optical）
1.3 计算机外部设备
2.输入/输出设备
­ I/O
­ 微机系统与外部之间交换信息 ­ 输入设备：将外部信息发送给计算机的设备
­ 输出设备：计算机向用户传递计算、处理结果的设备
第1章 计算机基础知识
目录
1.1 走进计算机世界（发展历史，分类，应用领域）