計(jì)算機(jī)組裝與維護(hù)1

1、u1.1 計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷程計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷程u1.2 計(jì)算機(jī)的應(yīng)用計(jì)算機(jī)的應(yīng)用u1.3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)簡(jiǎn)介計(jì)算機(jī)系統(tǒng)簡(jiǎn)介u1.4 計(jì)算機(jī)硬件的組成計(jì)算機(jī)硬件的組成 電子計(jì)算機(jī)又稱(chēng)電腦，是一種能夠自動(dòng)、高速、精確地完成各種信息存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)處理、數(shù)值計(jì)算、過(guò)程控制和數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾娮釉O(shè)備。1946年2月，世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)（如圖1-1所示）在美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)問(wèn)世，取名為ENIAC（Electronic Numerical Integrator And Computer）。 第一代是電子管計(jì)算機(jī)(19461956)1第二代是晶體管計(jì)算機(jī)(19571964)2第三代是集成電路計(jì)算機(jī)(19651971)3第四

2、代是大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)(1971至今) 4 2013年9月26日，斯坦福大學(xué)工程師研制出第一臺(tái)碳納米管計(jì)算機(jī)，運(yùn)算速度僅為 1kHz，共有 178 個(gè)晶體管，每個(gè)晶體管 10-200 個(gè)碳納米管，但它是一臺(tái)功能完整的計(jì)算機(jī)，包括了一個(gè)簡(jiǎn)單的多任務(wù)操作系統(tǒng)。 第一代（1946年1955年）是電子管計(jì)算機(jī)。邏輯元件是，也稱(chēng)電子管時(shí)代。主存儲(chǔ)器先采用延遲線，后采用磁鼓磁芯，外存儲(chǔ)器使用磁帶。軟件：使用機(jī)器語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言編寫(xiě)程序。特點(diǎn)：體積龐大、運(yùn)算速度低（一般每秒幾千次到幾萬(wàn)次）、成本高、可靠性差、內(nèi)存容量小。用途：科學(xué)計(jì)算，從事軍事和科學(xué)方面的工作。人類(lèi)就是利用這些電子管計(jì)算機(jī)把人造衛(wèi)

3、星送上了天。代表機(jī)型：ENIAC、IBM650（小型機(jī)）IBM709（大型機(jī)）等第二代（1956年1964年）是晶體管計(jì)算機(jī)。邏輯元件是，也稱(chēng)晶體管時(shí)代。主存儲(chǔ)器采用磁芯，外存儲(chǔ)器使用磁帶和磁盤(pán)。情況：1956年誕生了世界上第一臺(tái)晶體管電腦lepreachaun,它由美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室研制而成的，以晶體管代替電子管作為基本的電子元件，該時(shí)期便稱(chēng)為電腦的“晶體管時(shí)代”。應(yīng)用：擴(kuò)展到數(shù)據(jù)處理、自動(dòng)控制方面。計(jì)算機(jī)的運(yùn)行速度已提高到每秒幾十萬(wàn)次，體積已大大減小，可靠性和內(nèi)存容量也有較大的提高。代表機(jī)型：IBM7090、IBM7094、CDC7600等。第三代（1965年1971年）是集成電路計(jì)算機(jī)。用中

4、小規(guī)模代替了分立元件，用半導(dǎo)體存儲(chǔ)器代替了磁芯存儲(chǔ)器，外存儲(chǔ)器使用磁盤(pán)。軟件：操作系統(tǒng)進(jìn)一步完善，高級(jí)語(yǔ)言數(shù)量增多，出現(xiàn)了并行處理、多處理機(jī)、虛擬存儲(chǔ)系統(tǒng)及面向用戶(hù)的應(yīng)用軟件。計(jì)算機(jī)的運(yùn)行速度也提高到每秒幾百萬(wàn)次，可靠性和存儲(chǔ)容量進(jìn)一步提高，外部設(shè)備種類(lèi)繁多，計(jì)算機(jī)和通信密切結(jié)合起來(lái)。應(yīng)用：科學(xué)計(jì)算、數(shù)據(jù)處理、事務(wù)管理、工業(yè)控制等領(lǐng)域。代表機(jī)型：IBM360系列、富士通F230系列等。第四代（1971年至今）是大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)。邏輯元件是，一般稱(chēng)大規(guī)模集成電路時(shí)代。存儲(chǔ)器采用半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，外存儲(chǔ)器采用大容量的軟、硬磁盤(pán)，并開(kāi)始引入光盤(pán)。軟件：操作系統(tǒng)不斷發(fā)展和完善，同時(shí)發(fā)展了數(shù)據(jù)

5、庫(kù)管理系統(tǒng)、通信軟件等。計(jì)算機(jī)的發(fā)展進(jìn)入以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為特征的時(shí)代。計(jì)算機(jī)的運(yùn)行速度可達(dá)每秒上千萬(wàn)次到億次，甚至更高。類(lèi)型：小型、中型、大型機(jī)、巨型機(jī)和微型機(jī)。 計(jì)算機(jī)的未來(lái)展望： 摩爾定律是由英特爾公司合作創(chuàng)始人之一的戈登摩爾（Gordon Moore）于1965年發(fā)現(xiàn)并提出的，是指芯片上晶體管的密度每?jī)赡攴环?，?jì)算能力相應(yīng)提升一倍，而成本下降一半。幾十年來(lái)，電腦芯片的集成度嚴(yán)格按照摩爾定律進(jìn)行發(fā)展，不過(guò)它已經(jīng)走到了盡頭，由于電腦采用的是電流作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)男盘?hào)，而電流主要靠電子的遷移而產(chǎn)生，電子最基本的通路是原子，一個(gè)原子的直徑大約等于1nm,目前炭疽熱制造工藝已經(jīng)達(dá)到了90nm甚至更小，也

6、就是說(shuō)一條傳輸電流的導(dǎo)線的真經(jīng) 即為90個(gè)原子并排的長(zhǎng)度，照這樣發(fā)展下去，最終一條導(dǎo)線的直徑可以達(dá)到一個(gè)原子的直徑長(zhǎng)度，但是這樣的電路是極不穩(wěn)定的，因?yàn)殡娏鳂O易造成原子遷移，那么電路也就斷路了。 計(jì)算機(jī)的未來(lái)展望： 由于晶體管電腦存在上述的物理極限，因而人類(lèi)在較早的時(shí)候就開(kāi)始了各種非晶體管電腦的研究，如“夢(mèng)幻式”的超導(dǎo)電腦、生物電腦、光學(xué)電腦等，其中研究成果最為顯著的是光學(xué)電腦。2003年10月底，以色列l(wèi)enslet公司研發(fā)的Enlight全球首枚嵌入光核心的商用向量光學(xué)數(shù)字處理器問(wèn)世，它的運(yùn)算速度達(dá)到了8萬(wàn)億次/秒，是精通數(shù)字信號(hào)處理器的1000倍。 這些電腦被稱(chēng)為第五代電腦，其速度將達(dá)到

7、每秒萬(wàn)億次，能在更大程度上仿真人的智能，并在某些方面超過(guò)人的智能。目前，電腦還在向以下4個(gè)方面發(fā)展。 巨型化 微型化 智能化 網(wǎng)絡(luò)化 計(jì)算機(jī)的未來(lái)展望： 2013年9月，美國(guó)斯坦福大學(xué)研究人員25日?qǐng)?bào)告說(shuō)，他們已建成全球第一臺(tái)完全使用碳納米管的計(jì)算機(jī)。專(zhuān)家認(rèn)為，這一成果或?qū)㈤_(kāi)啟電子設(shè)備新時(shí)代。 目前，用于制造電子設(shè)備中的晶體管的主流半導(dǎo)體材料是硅。一段時(shí)間以來(lái)，人們一直在討論利用碳納米管代替硅制造電子設(shè)備的可能性。約15年前，科研人員開(kāi)始嘗試用碳納米管制造晶體管，然而一直無(wú)法完全依靠碳納米管造出完善的電子設(shè)備。第一章第一章 計(jì)算機(jī)概述計(jì)算機(jī)概述時(shí)代時(shí)代年份年份器件器件軟件軟件應(yīng)用應(yīng)用一46-5

8、5電子管機(jī)器語(yǔ)言匯編語(yǔ)言科學(xué)計(jì)算二56-64晶體管高級(jí)語(yǔ)言數(shù)據(jù)處理、工業(yè)控制三65-71中小規(guī)模集成電路操作系統(tǒng)文字處理、圖形處理四71年迄今大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路數(shù)據(jù)庫(kù)、網(wǎng)絡(luò)等社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域 科學(xué)計(jì)算也稱(chēng)數(shù)值計(jì)算。 自然科學(xué)：數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、天文、地理等領(lǐng)域； 工程技術(shù)：航空、汽車(chē)、造船、建筑等領(lǐng)域，都少不了計(jì)算機(jī)。 尖端科學(xué)：導(dǎo)彈、飛船、衛(wèi)星研究設(shè)計(jì)，都離不開(kāi)計(jì)算機(jī)的精確計(jì)算。 計(jì)算機(jī)的信息管理應(yīng)用已非常普遍，如人事管理、庫(kù)存管理、財(cái)務(wù)管理、圖書(shū)資料管理、商業(yè)數(shù)據(jù)交流、情報(bào)檢索、辦公自動(dòng)化、車(chē)票預(yù)售、銀行存款取款項(xiàng)等。 鋼鐵企業(yè)、汽車(chē)制造、石油化工、醫(yī)藥工業(yè)等生產(chǎn)中，無(wú)人駕駛飛機(jī)、導(dǎo)彈

9、、人造衛(wèi)星和宇宙飛船等飛行器的控制。 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是通信技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是按照網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，將地球上分散的、獨(dú)立的計(jì)算機(jī)相互連接的集合。連接介質(zhì)可以是電纜、雙絞線、光纖、微波、載波或通信衛(wèi)星。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)具有共享硬件、軟件和數(shù)據(jù)資源的功能，具有對(duì)共享數(shù)據(jù)資源集中處理及管理和維護(hù)的能力。 實(shí)現(xiàn)人與計(jì)算機(jī)相結(jié)合過(guò)程中的自動(dòng)化。工作流技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)業(yè)務(wù)過(guò)程集成、業(yè)務(wù)過(guò)程自動(dòng)化及業(yè)務(wù)過(guò)程的管理，已成功地運(yùn)用到醫(yī)院、保險(xiǎn)公司、銀行、辦公自動(dòng)化等各個(gè)領(lǐng)域。 計(jì)算機(jī)輔助功能包括計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)CAD、輔助制造CAM、輔助測(cè)試CAT和輔助教學(xué)CAI。 CAD技術(shù)已應(yīng)用于飛機(jī)設(shè)計(jì)、船舶設(shè)計(jì)、建筑

10、設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)、大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)等。 人工智能就是讓計(jì)算機(jī)模擬人類(lèi)的某些智能行為，如感知、思維、推理、學(xué)習(xí)、理解等。應(yīng)用有專(zhuān)家系統(tǒng)、機(jī)器翻譯、模式識(shí)別（聲音、圖像、文字）、自然語(yǔ)言理解。 電子商務(wù)是指在Internet上進(jìn)行的商務(wù)活動(dòng)。包括：網(wǎng)上廣告和宣傳、訂貨、付款、貨物遞交、客戶(hù)服務(wù)等，另外還包括市場(chǎng)調(diào)查分析、財(cái)務(wù)核算及生產(chǎn)安排等。一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)硬件和計(jì)算機(jī)軟件兩大部分。 馮諾依曼結(jié)構(gòu)體系：計(jì)算機(jī)由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五個(gè)基本部分組成，也稱(chēng)為計(jì)算機(jī)的五大部件。這五大部件通過(guò)系統(tǒng)總線互連，傳遞數(shù)據(jù)、地址和控制信號(hào)。 系統(tǒng)總線按信號(hào)類(lèi)型分成三類(lèi)，分別稱(chēng)為

11、數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線。 中央處理器，又稱(chēng)為中央處理單元，即CPU。它由控制器和運(yùn)算器組成，通常集成在一塊芯片上。計(jì)算機(jī)中的輸入/輸出設(shè)備與存儲(chǔ)器之間的數(shù)據(jù)傳輸和處理都通過(guò)CPU來(lái)控制執(zhí)行。微型計(jì)算機(jī)的中央處理器又稱(chēng)為微處理器。 存儲(chǔ)器具有記憶功能，用來(lái)保存信息，如數(shù)據(jù)、指令和運(yùn)算結(jié)果等。 內(nèi)存儲(chǔ)器也稱(chēng)主存儲(chǔ)器（簡(jiǎn)稱(chēng)主存），它直接與CPU相連，存儲(chǔ)容量小，但存取速度快，分為隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM）和只讀存儲(chǔ)器（ROM）兩種。 外存儲(chǔ)器又稱(chēng)輔助存儲(chǔ)器（簡(jiǎn)稱(chēng)輔存），它是內(nèi)存的擴(kuò)充。外存存儲(chǔ)容量大，價(jià)格低，但存儲(chǔ)速度慢，。常用的外存有磁盤(pán)、磁帶、光盤(pán)等。 輸入設(shè)備用來(lái)接收用戶(hù)輸入的原始數(shù)據(jù)和程序，

12、并將它們變?yōu)橛?jì)算機(jī)所能識(shí)別的二進(jìn)制數(shù)存放在內(nèi)存中。常用的輸入設(shè)備有鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、掃描儀、光筆等。 輸出設(shè)備用于將存放在內(nèi)存中的由計(jì)算機(jī)處理的結(jié)果轉(zhuǎn)變?yōu)槿藗兯芙邮艿男问捷敵?。常用的輸出設(shè)備有顯示器、打印機(jī)、繪圖儀等。經(jīng)典的三國(guó)故事啟迪我們：2個(gè)特點(diǎn)與1個(gè)要素（特點(diǎn)：1、“一次只能知道和處理一條命令”2、“前后順序”；要素：“對(duì)將要發(fā)生的事情已經(jīng)預(yù)知在先”計(jì)算機(jī)硬件主要包括主機(jī)、顯示器和外設(shè)。主機(jī)顯示器外設(shè) 又叫微處理器, 它由控制器和運(yùn)算器組成，通常集成在一塊芯片上。 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中最大的一塊電路板，它把計(jì)算機(jī)的CPU、內(nèi)存和各種外圍設(shè)備有機(jī)地聯(lián)系在一起。主板分AT主板和ATX主板兩大類(lèi)型。 系統(tǒng)

13、永久保存信息的隨機(jī)存儲(chǔ)設(shè)備，操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件一般都安裝在硬盤(pán)中。硬盤(pán)速度快、容量大。 主機(jī)與顯示器連接的接口，它是圖形圖像處理的關(guān)鍵性部件。 計(jì)算機(jī)的最主要輸出設(shè)備，通過(guò)顯示器我們可以看到計(jì)算機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)和運(yùn)行結(jié)果。 即軟盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，是軟盤(pán)讀/寫(xiě)的設(shè)備。軟盤(pán)是用戶(hù)永久保存信息的介質(zhì)，現(xiàn)在大多數(shù)用戶(hù)使用的還是1.44MB軟驅(qū)。 即光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器（CD-ROM驅(qū)動(dòng)器、CD-R驅(qū)動(dòng)器、CD-RW驅(qū)動(dòng)器、DVD-ROM驅(qū)動(dòng)器），是讀/寫(xiě)光盤(pán)的設(shè)備。 是主機(jī)和外部設(shè)備間傳遞聲音信號(hào)的接口，可連接音箱、話(huà)筒等。 帶功放的音箱，與聲卡連接實(shí)現(xiàn)聲音的放大和輸出。 最常用的輸入設(shè)備，命令和數(shù)據(jù)通常從鍵盤(pán)輸入。 最常用的輸入設(shè)備，在Windows下用鼠標(biāo)指指點(diǎn)點(diǎn)就可以輕松完成很多任務(wù)。 主機(jī)部分安裝的箱體，同時(shí)為主機(jī)提供電