1、计算机基础知识概述

计算机基础知识第一章第1讲主要内容计算机概述1.计算机的概念与发展概述（§1.1）2.计算机的分类、特点和应用（§1.2）3.计算机系统的组成（§1.3—1.4）教学目标了解计算机的发展与应用了解计算机的分类掌握计算机系统的组成掌握计算机系统的工作原理教学重难点计算机系统的组成计算机系统的工作原理1计算机的概念与发展概述电子计算机概念ElectronicComputer是一种能够自动、高速、精确地进行信息处理的现代化电子设备。1计算机的概念与发展概述第一台电子计算机1946年美国宾夕法尼亚大学ENIAC（埃尼阿克）用于导弹的弹道计算长30.48米，宽1米，占地面积170平方米，30个操作台，约相当于10间普通房间的大小，重达30吨，功率140多千瓦，造价48万美元，每秒执行5000次加法或400次乘法，是继电器计算机的1000倍、手工计算的20万倍。1计算机的概念与发展概述第一代，1946—1957年电子管计算机时代体积大、耗电多、容量小几千次——几万次/秒采用机器语言手编程序几乎没有软件配置1计算机的概念与发展概述第二代，1958─1964年晶体管计算机时代体积小、质量轻、耗电少、寿命长几十上百万次/秒使用汇编语言，开始出现高级语言开始出现软件配置和外存等辅助设备1计算机的概念与发展概述第三代，1965─1970年中小规模集成电路计算机时代体积更小、质量更轻、耗电更少、寿命更长1-10亿次/秒开始走向系列化、通用化和标准化操作系统在性能和规模上取得进展1计算机的概念与发展概述第四代，1971年至今超大规模集成电路计算机时代计算机性能大大提升操作系统逐步完善，并出现网络两个发展方向：巨型、微型1计算机的概念与发展概述未来的计算机：光计算机生物计算机量子计算机DNA计算机神经元计算机特点：以超大规模集成电路为逻辑元件，采用分布式体系结构和人工智能技术1计算机的概念与发展概述是一部由应用驱动发展的历史1946年，ENIAC，弹道计算50年代，军用60-80年代，军事与科学计算90年代，事务处理/军事/科学计算21世纪，互联网/商用/科学计算2.1计算机的分类按工作原理分类数字计算机、模拟计算机按用途分类通用计算机、专用计算机按规模分类巨型、大/中型、小型、微型……2.2计算机的特点(1)运算速度快(2)计算精度高，可靠性强(3)存储容量大，记忆功能强(4)具有逻辑判断能力，高度自动化2.3计算机的应用领域1、科学计算高新科技2、自动控制工业、交通、军事等3、信息处理商业、管理、教育等2.3计算机的应用领域4、计算机辅助系统CAI、CAD、CAM、CAT5、人工智能模拟人类智能行为6、计算机通信电子商务、远程通信等物理设备的总称内存运算器控制器内部寄存器组主机外存I/O设备外设计算机硬件计算机系统计算机软件3.1计算机系统组成主板CPU系统软件应用软件计算机软件计算机系统计算机硬件操作系统程序设计数据库管理驱动程序……MISOFFICEIECAD……运行、管理和维护计算机的各类程序、数据和文档的总和3.1计算机系统组成3.1计算机工作原理计算机体系结构的设计思想冯·诺依曼原理计算机由控制器、运算器、存储器、输入设备、输出设备五大功能部件组成；计算机采用二进制表示指令和数据；存储程序和原始数据，在程序控制下自动工作。核心：采用存储程序和程序控制方式3.2计算机的工作过程例：进行一个简单的算数运算1、通过输入设备将程序或数据输入，控制器通知输入设备接收，然后调入存储器2、控制器指挥运算器计算，并将结果存入存储器3、控制器命令输出设备将计算机结果显示输出设备输入设备运算器控制器存储器计算结果程序和数据计算机的组成部件控制流CS数据流DS3.2计算机的工作过程3.3微型计算机硬件系统1、控制器：指挥中心，分析指令，控制指令的执行，协调其它部件工作2、运算器：完成算数运算和逻辑运算运算器和控制器是信息处理的中心部件，所以它们合称为“中央处理单元”（CentralProcessingUnit，即CPU）3.3微型计算机硬件系统3、存储器：存放指令和数据存储器按功能分类：内存储器：RAM、ROM、Cache等外存储器：硬盘、光盘等3.3微型计算机硬件系统（1）内存：随机存储器(RAM)：可读可写，存取系统运行时的程序和数据，断电后信息丢失只读存储器(ROM)：只能读，不能写，存放一些固定的程序和数据，断电后信息不丢失高速缓冲存储器(Cache)：用于解决内存速度CPU速度不匹配的矛盾3.3微型计算机硬件系统（2）外存：存放CPU暂时不会用到的信息和数据外存只同内存交换信息CPU只同内存交换信息外存一、磁盘：磁道：由外向内编号为0，1，2…n，每个磁道又被划分为多个扇区扇区：存储信息的最小物理单位，通常为512B内外磁道存储量相同，但密度不同开启写保护：只能读，不能写，防止数据遭到破坏外存二、光盘：只读型光盘VCD、DVD、CD-ROM一次写入型光盘CD-R可重写型光盘外存三、移动存储器：USB（UniversalSerialBus，通用串行总线）移动硬盘闪存（FlashMemory）3.3微型计算机硬件系统4、输入设备用来向计算机输入数据和程序键盘鼠标扫描仪……3.3微型计算机硬件系统5、输出设备将计算机内部处理后的信息传递出来显示器打印机绘图仪……3.3微型计算机硬件系统6、主板和总线主板：主机内各种电子元件的载体总线：为多个功能部件服务的一组信息传送线传输信息的公共通路分为地址总线、数据总线和控制总线3.4计算机的软件系统1、指令：计算机完成某个基本操作的命令是程序执行的最小语言单位用二进制数表示的一组符号由操作码和操作数两部分组成3.4计算机的软件系统2、指令系统：一种计算机能执行的全部指令的集合基本功能：数据传送指令数据处理指令程序控制指令输入/输出指令其他指令3.3计算机的软件系统3、程序：一系列指令的有序集合用于解决某一问题3.4计算机的软件系统4、软件的分类：系统软件计算机本身运行所需要的软件应用软件为解决某些特定问题而开发的专用软件一、系统软件1、操作系统：用户与计算机之间的接口基本功能：作业管理进程管理存储管理设备管理文件管理一、系统软件2、数据库管理系统：用于建立、管理、维护和使用数据库常见数据库管理系统：VisualFoxProMicrosoftAccessSQLServerOracle一、系统软件3、程序设计语言人与计算机进行交流的语言三个级别：机器语言汇编语言高级语言lw$15,0($2)lw$16,4($2)sw$16,0($)sw$15,4($2)temp=v[k];v[k]=v[k+1];v[k+1]=temp;000010011100011010101111010110001010111101011000000010011100011011000110101011110101高级语言程序汇编语言程序机器语言程序控制信号描述编译器汇编器机器解释同一程序可以在不同复杂度级别进行表示程序设计语言1)机器语言使用二进制代码，如：1100011000000011能被计算机直接识别处理读写、记忆困难一种机器语言只能在一种计算机上运行程序设计语言2)汇编语言使用助记符，如：ADDA，3源程序机器无法直接执行源程序机器语言一种汇编语言只能在一种计算机上运行汇编程序程序设计语言3)高级语言使用英文字母、数字、符号，如：A=A+3不依赖于具体的计算机指令系统源程序必须经过翻译后才能执行两种执行方式：程序设计语言(1)编译方式：编译程序整个地把源程序翻译成机器语言目标程序，然后，计算机执行该目标程序，得到计算结果程序设计语言(2)解释方式：事先设计好一个能识别解释高级语言源程序，称为解释程序的语言处理程序，存储在计算机中，当高级语言源程序输入计算机后，解释程序便逐句翻译解释，翻译一句，执行一句，直至计算结束一、系统软件4、设备驱动程序协助计算机控制外部设备如：打印机、扫描仪驱动等二、应用软件1、文字处理软件2、信息管理软件3、网络应用软件4、计算机辅助设计软件3.5微型计算机的性能指标1、字长2、运算速度3、主频4、内存容量5、外设配置6、软件配置练习1、当前计算机的工作原理是（）单选A、存储程序B、程序设计C、程序控制D、存储程序和程序控制练习2、计算机的主要性能指标有（）多选A、运算速度B、主频C、字长D、存储容量练习3、（）存储器只能读不能写，（）存储器断电后信息将丢失。单选A、RAMB、ROMC、硬盘D、闪存练习4、写保护开启后（）单选A、不能读，可写B、可读，可写C、不能读，不能写D、可读，不能写练习5、计算机主机由（）构成。多选A、运算器B、控制器C、内存储器D、输入/输出设备练习6、下列设备属于哪一类Cache、U盘、键盘、鼠标、显示器、扫描仪、打印机、RAM、ROM、绘图仪、硬盘、光盘、触摸屏内存：。外存：。输入设备：。输出设备：。练习7、计算机处理的任何文件和数据只有读入计算机后才能处理8、计算机系统由和组成9、操作系统是和的接口10、计算机可以直接识别的语言是。实验内容《上机实训与测试》实验一：P1-6