第1章计算机基础知识.

第1章计算机基础知识1.1走进计算机世界计算机的发展历史微型计算机的特点及应用1.2计算机是如何工作的计算机的硬件组成计算机的软件系统1.3计算机外部设备计算机的存储设备输入输出设备1.4计算机安全规范1.1走进计算机世界计算机的发展与电子技术的发展密不可分，依据电子器件的发展历程，人们将计算机的发展划分为4个年代。了解4个年代的划分，知道计算机发展进程中的重大事件，对计算机的发展概况和趋势有一个粗略的了解。计算机发展4个年代的划分揭示了计算机发展的历史与未来，本节的知识点可以分解成下面几个要点。●计算机的发展历史●微机的特点与发展●计算机的发展趋势一、计算机的发展历史1.1走进计算机世界1．计算机的发展历程（1）早期的计算机公元前5世纪，中国人发明了算盘，它被认为是最早的计算机，并被广泛应用于商业贸易中，一直使用至今。直到17世纪，计算设备才有了第二次重要的进步。（2）现代计算机的发展历程第1代电子管计算机（1945—1956）第一台电子计算机取名为ENIAC，1946年2月15日在美国宣告诞生。在ENIAC的研制过程中，美籍数学家冯·诺依曼针对它存在的问题，提出了一个全新的通用计算机方案，这就是EDVAC方案。在这个方案中，冯·诺依曼提出了3个重要设计思想。1.1走进计算机世界1．计算机的发展历程①新机器由5个部分组成，包括运算器、逻辑控制装置、存储器、输入设备和输出设备。②采用二进制形式表示计算机的指令和数据。③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。这就是“存储程序”思想的基本含义。第2代晶体管计算机（1956—1963）1948年，晶体管的发明大大促进了计算机的发展。由于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。1956年，晶体管在计算机中使用，晶体管和磁芯存储器的使用促使了第2代计算机的产生。第2代计算机体积小、速度快、功耗低、性能更稳定。美国贝尔实验室于1954年研制成功第一台使用晶体管的第二代计算机TRADIC。装有800只晶体管，仅100瓦功率，占地也只有3立方英尺。相比采用定点运算的第一代计算机，第二代计算机普遍增加了浮点运算，计算能力实现了一次飞跃。1.1走进计算机世界1．计算机的发展历程第2代晶体管计算机（1956—1963）我国在研制第一代电子管计算机的同时，已开始研制晶体管计算机，1965年研制成功的我国第一台大型晶体管计算机（109乙机）实际上从1958年起计算所就开始酝酿启动。对109乙机加以改进，两年后又推出109丙机，为用户运行了15年，有效算题时间10万小时以上，在我国两弹试验中发挥了重要作用，被用户誉为“功勋机”。109机1.1走进计算机世界1．计算机的发展历程第3代集成电路计算机（1964—1971）人们将集成电路分为中、小规模，大规模和超大型规模。第3代计算机的芯片属于中、小规模集成电路。IBM于1964年研制出计算机历史上最成功的机型之一IBMS/360。IBM由于S/360的成功，进一步巩固了自己在业界的地位，“蓝色巨人”IBM几乎成为计算机的代名词。1.1走进计算机世界1．计算机的发展历程第4代大规模集成电路计算机（1971至今）第四代计算机最显著特点是大规模集成电路和超大规模集成电路的运用。大规模集成电路的采用，使得计算机向微型化发展，计算机不但可以放在办公桌上，而且可以放在手提包里，甚至衣服的口袋里，而其功能却大大增强，可靠性大大提高，而价格却大大下降，一般家庭就可以买得起。ENIAC诞生后短短的几十年间，计算机的发展突飞猛进。主要电子器件相继使用了真空电子管、晶体管、中、小规模集成电路及大规模、超大规模集成电路，促使计算机几次更新换代。每一次更新换代都使计算机的体积和耗电量大大减小，功能大大增强，应用领域进一步拓宽。特别是体积小、价格低、功能强的微型计算机的出现，使得计算机迅速普及，进入了办公室和家庭，在办公室自动化和多媒体应用等领域发挥了很大的作用。1.1走进计算机世界2．计算机的分类（1）按处理方式分类按处理方式分类可以把计算机分为模拟计算机、数字计算机和数字模拟混合计算机。现在这种分类方式几乎已经不用了,因为模拟机已经很少了。（2）按功能分类按功能分类一般可分为专用计算机与通用计算机。专用计算机功能单一，可靠性高，结构简单，适应性差，但在特定用途下最有效、最经济、最快速，这些优点是其他计算机无法替代的。如军事系统、银行系统均属专用计算机。通用计算机功能齐全，适应性强，目前人们所使用的大都是通用计算机。1.1走进计算机世界2．计算机的分类（3）按规模分类按照计算机规模，并参考其运算速度、输入输出能力、存储能力等因素，通常将计算机分为巨型机、大型机、小型机和微型机等几类。我们现在常用的是微型机。巨型机运算速度快，存储量大，但是结构复杂，且价格昂贵，目前主要用于尖端科学研究领域，如IBM390系列、银河机等。大型机规模仅次于巨型机，有比较完善的指令系统和丰富的外部设备，主要用于计算机网络和大型计算中心，如IBM4300。小型机与大型机相比成本较低，维护也较容易。小型机用途广泛，可用于科学计算和数据处理，也可用于生产过程自动控制、数据采集及分析处理等。微型机由微处理器、半导体存储器和输入输出接口等芯片组成，使得它与小型机相比体积更小，价格更低，灵活性更好，使用更加方便。随着技术的不断提高，现在有许多微型机的性能已超过以前的大中型机。1.1走进计算机世界3．微型计算机1971年，Intel公司成功地在一块芯片上实现了中央处理器的功能，制成了世界上第一片微处理器Intel4004，并用它组成了第一台微型计算机MCS-4，从此揭开了微型计算机发展的序幕。人们一般以字长和典型的微处理器芯片作为各阶段的标志，认为微处理器的发展已经历了5代。随着集成电路的集成度越来越高，计算机的体积也越来越微型化，微型计算机由4位机增加至64位机。如今，微型计算机已经成为人们最常使用的计算机。微型计算机的特点是体积小，重量轻，功耗低，价格便宜，对环境要求不高，易学易用。而它的功能、速度、可靠性及适用性与传统的计算机相比毫不逊色。微型计算机的产生与发展完全得益于微电子学及大规模、超大规模集成电路技术的发展。人们通常以微处理器为依据来讨论微型计算机的发展历史。1.1走进计算机世界4．计算机的发展趋势为了满足人们的各种需要与用途，计算机逐渐向着巨型化、微型化、网络化和智能化4个方面发展。近年来，通过深入研究，发现由于电子电路的局限性，理论上会给电子计算机的发展造成一定的局限，因此人们正在研制非集成电路的计算机，如生物计算机、光子计算机和计算机等，它们的主要部件如下图所示。生物计算机光子计算机超导计算机1.1走进计算机世界微型计算机简称微型机，是以微型处理器为核心的电子计算机。微型机与普通电子计算机相比有哪些特点？主要应用于哪些方面？。微型计算机的应用非常普及，与我们的日常生活息息相关，本节的知识点分解为下面几个要点。●微型计算机的特点●微型计算机的应用二、微型计算机的特点及应用1.1走进计算机世界1．微型计算机的特点微型计算机具有下列几个主要特点。①运算速度快②计算精确度高③存储容量大④逻辑判断能力强⑤自动化程度高1.1走进计算机世界2．计算机的应用计算机之所以取名为“计算机”，是由于在早期它仅仅作为一种计算工具用于数值计算。但如今，计算机的应用已超出“计算”的范围，已发展到非数值性数据的处理阶段。今天的计算机应用已渗透到科学技术的各个领域和社会生活的各个方面。1.1走进计算机世界2．计算机的应用根据计算机应用的目的性和作用的不同，通常将计算机的应用分为下列几类。科学计算事务数据处理过程控制计算机辅助系统人工智能计算机网络通信1.1走进计算机世界3．计算机与信息社会计算机技术的快速发展和广泛应用，直接促进了信息技术的发展，使人类步入了信息时代。●计算机文化计算机文化与传统文化不同，它具有自己的特征，这些特征主要表现在以下几方面。①信息处理是计算机文化的核心。计算机实际上是一种自动的信息处理机。②信息表现形式的多样性体现了计算机文化的丰富内涵。各种文本、语音、音乐、图像和图形表示的信息在计算机中进行处理时必须转化为数字化的数据。③信息处理由程序控制，是程序的执行过程。用户要求计算机处理问题的过程是由程序控制“自动”完成的。④“网络计算”是最近几年发展起来的计算机文化的重要特征，计算机网络化是计算机发展的必然趋势，是工业时代走向信息时代的重要标志。1.1走进计算机世界3．计算机与信息社会计算机技术的快速发展和广泛应用，直接促进了信息技术的发展，使人类步入了信息时代。●信息社会同信息化以前的社会相比，信息社会具有哪些的主要特征？①信息成为重要的战略资源②信息业上升为最重要的产业③信息网络成为社会的基础设施1.1走进计算机世界3．计算机与信息社会计算机技术的快速发展和广泛应用，直接促进了信息技术的发展，使人类步入了信息时代。●计算机文化的普及计算机的普及加快了人们工作和生活的节奏；网络的发展大大缩短了我们与世界的距离；多媒体技术的应用，使人们的生活更加丰富多彩。随着信息网络进入政府、企业、学校、医院和家庭，计算机文化将继续渗透到工作、学习、医疗、购物、娱乐及新闻等更多领域。在计算机文化的影响下，人类的生活正在经历着前所未有的巨大变化。适者生存，不了解计算机文化1.1走进计算机世界3．计算机与信息社会计算机技术的快速发展和广泛应用，直接促进了信息技术的发展，使人类步入了信息时代。●信息社会同信息化以前的社会相比，信息社会具有下列的主要特征。①信息成为重要的战略资源。②信息业上升为最重要的产业。③信息网络成为社会的基础设施。1.1走进计算机世界3．计算机与信息社会计算机技术的快速发展和广泛应用，直接促进了信息技术的发展，使人类步入了信息时代。●计算机文化的普及计算机文化正在向我们走近，向社会的各个领域加速渗透。计算机的普及加快了人们工作和生活的节奏；网络的发展大大缩短了我们与世界的距离；多媒体技术的应用，使人们的生活更加丰富多彩。随着信息网络进入政府、企业、学校、医院和家庭，计算机文化将继续渗透到工作、学习、医疗、购物、娱乐及新闻等更多领域。在计算机文化的影响下，人类的生活正在经历着前所未有的巨大变化。适者生存，不了解计算机文化，将很难适应未来的社会发展。1.1走进计算机世界3．计算机与信息社会计算机技术的快速发展和广泛应用，直接促进了信息技术的发展，使人类步入了信息时代。●计算机文化的普及计算机文化正在向我们走近，向社会的各个领域加速渗透。计算机的普及加快了人们工作和生活的节奏；网络的发展大大缩短了我们与世界的距离；多媒体技术的应用，使人们的生活更加丰富多彩。随着信息网络进入政府、企业、学校、医院和家庭，计算机文化将继续渗透到工作、学习、医疗、购物、娱乐及新闻等更多领域。在计算机文化的影响下，人类的生活正在经历着前所未有的巨大变化。适者生存，不了解计算机文化，将很难适应未来的社会发展。1.1走进计算机世界1．选择题（从题后的4个选项中选取最佳选项）（1）第一台电子计算机使用的负责逻辑运算的部件是（）。A．集成电路B．大规模集成电路C．晶体管D．电子管（2）电子计算机发展至今，已经经历了（）代。A．五B．四C．三D．二（3）办公自动化是计算机的主要应用之一，按计算机应用分类，它应属于（）。A．科学计算B．数据处理C．实时控制D．辅助设计2．判断题（1）某台计算机的字长是8字节，这意味着它的微处理器就是8位的。（）（2）计算机应用领域中，人们通常所说的CAD指的是计算机辅助教学。（）（3）微处理器是计算机硬件系统核心的部件。（）参加社会实践，了解计算机在人们日常生活中都有哪些用途？用举例的方法说明计算机改变人们生活方式、提高生活质量、促进社会进步的几个典型事例。3．思考实践题1.2计算机是如何工作的要想了解计算机如何工作这个问题，就得了解计算机的基本结构，掌握计算机的基本工作原理和相关部件的作用。现在先来了解计算机的硬件组成。分析计算机硬件组成可以从外部着手，也可以