模块一 计算机基础

模块一计算机基础

【模块简介】

我们生活的21世纪已进入信息时代，信息时代的重要标志是，以计算机技术、通信技术和传感技术为代表的信息技术渗透到生产生活的各个领域，信息技术的发展极大的推动了经济增长乃至整个社会的进步。在这样的一个社会环境中，掌握计算机这一重要信息工具的使用与维护就成了人们必不可少的一门新技能。

《计算机组装与维护》的计算机基础模块主要讲述了计算机的发展，微机硬件结构、类别以及购机过程中我们应该掌握的一些常识。本模块的主要目的是让大家对这门课程有一个初步的认识，为以后的学习打下基础。

【学习目标】

◆了解计算机的发展过程

◆认识计算机系统结构

◆了解计算机的主机内部元件及组装与维护工具

◆掌握购买电脑的流程

◆合理填写电脑配置清单

项目一：认识计算机

项目背景描述

小张同学的父亲是一单位的工作人员，现在进入21世纪了，办公都用电脑，小张同学的父亲也不例外，他对软件的使用很快就上手了，可是在使用电脑的过程一但出现故障就只能向别人请教，最重要的是，他天天使用这个东西，却不知道由来。小张同学的父亲有一天问他一些电脑的结构及由来，结果小张同学也回答不上来，那么让我们一起来解答这些问题吧。

任务一：了解计算机发展历程

【任务目标】

了解计算机诞生的历史背景

掌握世界计算机及我国计算机的发展历史

弄清什么是冯·诺依曼原理

搞清计算机存储单位及换算

【理论基础】

一、第一台现代通用电子计算机的诞生及冯·诺依曼原理

电子计算机做为当代功能最强大的计算工具是人类科技水平发展到一定阶段而产生的。人们很早就使用计算工具帮助进行精确计算，因为使用工具辅助可提高计算的可靠性及便利性，如在人类社会早期，“结绳计事”，这里的绳结就是早期的计算工具；后来在中国出现了算筹、算盘，在西方出现了计算尺；在进入以机器化大生产时代，不断发达的工商业促进计算工具的进一步发展，在十八、十九世纪，有了靠齿轮转动进行计算的手动或电动机械式计算机，到了二十世纪初，人们利用刚出现的电子技术设计出逻辑运算电路，从而创造出电子计算机。

电子计算机的设计初衷就是一种新式的计算工具，在运行过程中，必须把运算过程中的指令进行二进制编码，于是人们拓展电子计算机的功能，把文字编码，把声音、图形、图像等都进行二进制编码让计算机处理，于是计算机就成了一台功能强大的编码信息处理工具了。

1、第一台现代电子计算机的诞生

第二次世界大战中美国作为同盟国，参加了战争。美国陆军要求宾夕法尼亚大学莫尔学院电工系和阿伯丁弹道研究实验室，每天共同提供六张火力表。每张表都要计算出几百条弹道，这项工作既繁重又紧迫。用台式计算器计算一道飞行时间为60秒的弹道，最快也得20个小时，若用大型微积分分析仪计算也要15分钟。阿伯丁实验室当时聘用了200多名计算能手，即使这样，一张火力表也往往要算两三个月，根本无法满足作战要求。

为了摆脱这种被动局面，迅速研究出一种能提高计算能力、速度的方法和工具是当务之急。当时领导这项研制工作的总工程师是年仅23岁的埃克特，他与多位科学家合作，尤其是受益于当时任弹道研究所顾问、正在参加美国第一颗原子弹研制工作的数学家冯·诺依曼。根据冯·诺依曼的“存储程序通用电子计算机方案”——EDVAC（Electronic Discrete Variable Automatic Computer）对它们的设计进行原理及结构上再次更新，经过多年努力，终于在1946年初，制造成功了世界第一台通用电子计算机，命名为“电子数字积分计算机”，简称 ENIAC。它是一个庞然大物，里面装有18000个电子管，占地面积170平方米，重30吨。每秒钟可做5000次加法或400次乘法运算，它比过去用台式计算器来计算弹道，要快2000多倍。从此，人类在计算领域中进入了一个完全崭新的时代。

2、冯·诺依曼原理

美籍匈牙利数学家冯·诺依曼于1945年提出存储程序原理，把程序本身当作数据来对待，程序和该程序处理的数据用同样的方式储存，冯·诺依曼和同事们设计出了一个完整的现代计算机理论模型，并确定了计算机由控制器、计算器、存储器、输入设备、输出设备组成，人们把这一原理称为冯·诺依曼原理。早期的ENIAC没有存储器且它用布线接板进行控制，按照冯·诺依曼的“存储程序通用电子计算机方案”——EDVAC（Electronic Discrete Variable Automatic Computer）对它们的设计进行原理及结构上更新后，它能够按事先编好的程序自动执行各种算术运算、逻辑运算和存储数据的功能。所以改良版ENIAC成为现代通用电子计算机的起点，而且现在的电子计算机仍然采用的冯·诺依曼原理。

二、计算机至今为止的发展过程

电子计算机从诞生至今一共经历了四代，具体见下表：

三、我国电子计算机的发展历程

1957年4月，以张梓昌、莫根生为首，组织了M-3（代号103）计算机工程组，并订购了M-3计算机和БЭСМ计算机图纸资料。通过全体研制人员的共同努力和北京有线电厂的密切配合，于1958年8月1日在北京有线电厂研制成功了我国第一台数字电子计算机——103。这台运算速度为每秒30次的电子管计算机，后经改进配置磁芯存储器，使其运算速度

提高到了1800次/s 并定名DJS —1型计算机。

104计算机是1959年10月1日宣布诞生的我国第一台大型通用数字电子计算机，平均

每秒运算1万次，接近当时英国、日本计算机的指标。通过这台计算机的研制，创造了我国

自主开发的条件，培养出从研究设计、生产制造、系统调试到技术保证的配套队伍。北京有

线电厂生产了7台，定名为DJS-2型计算机。

107计算机是1960年研制成功的我国第一台自行设计的通用数字电子计算机，运算速

度为250次/s 。机器安装在中国科学技术大学，主要用于教学，也承担一些计算任务。

119计算机是我国自行设计研制的第一台大型通用数字电子管计算机，平均浮点运算速

度为5万次/s 。1964年初通过国家级鉴定。119机完成了大量原子能、天气预报等方面的计

算任务。1964年，该机荣获国家工业新产品展览一等奖。

从上面可以看出，我国早期的计算机技术在老一辈科技工作者的努力之下，始终保持着

与国际同步的水平，只是后来由于多方面的原因，我们放弃自主路线，走引进道路，于是造

成今天这样被动的局面，我们今天广泛使用的计算机的技术全部都是从国外引进来的，对于

我们来说就是一个黑匣子，我们不知道它是否有后门，不敢放心的在敏感部门使用，对我国

的信息安全始终是一个问题。

【实训应用】

操作一、数据容量单位换算

数据容量存储最小单位——bit ，中方简称“位”，每一位都是二进制的元素“0”或“1”，

8位构成一个字节，字节的英文简称为Byte ，即是说每一个字节用8个二进制位来表示。字

节是信息存储的基本单位，常见的单位有千字节（KB ）、兆字节（MB ）、吉字节（GB ）、太

字节（TB ）等。他们的换算单位如下：

１KB ＝1024B

1ＭＢ＝1024ＫＢ

１ＧＢ＝1024ＭＢ

1ＴＢ＝1024ＧＢ 在进行信息传输时，表示单位多采用位而不用字节，比如我们家中的宽带网速是5M ，

实际上是5M bit / s （每秒钟传输5兆位，或者是每秒钟传输0.625兆字节，5÷8＝0.625）

操作二、计算机的工作原理示意图如下：

图1.1 计算机工作原理流程

表示控制流

表示数据流