多媒體制作專業(yè)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)

1、.PAGE ：.；第一章計(jì)算機(jī)根底知識計(jì)算機(jī)是人類最偉大的發(fā)明之一,它廣泛的運(yùn)用于社會(huì)的各個(gè)角落，改動(dòng)了社會(huì)的容顏，推進(jìn)社會(huì)的開展，對人類社會(huì)有著宏大而深遠(yuǎn)的影響。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的開展，廉價(jià)且功能強(qiáng)大微型計(jì)算機(jī)的普及，多媒體技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的廣泛運(yùn)用。計(jì)算機(jī)曾經(jīng)走入千家萬戶，改動(dòng)著我們原有的生活方式、任務(wù)方式，成為現(xiàn)代社會(huì)不可或缺的工具，計(jì)算機(jī)知識成為一切現(xiàn)代人必備的根本技藝。本章將以通俗、易懂的言語來論述計(jì)算機(jī)的根底知識。讓讀者系統(tǒng)的掌握計(jì)算機(jī)的概念定義、開展過程、組成構(gòu)造、分類、任務(wù)特點(diǎn)及開展方向。消除對計(jì)算機(jī)的迷惑、恐懼與概念的混亂，使讀者真正明白計(jì)算機(jī)的原理及任務(wù)方式，為深化的學(xué)習(xí)奠

2、定堅(jiān)實(shí)的根底。第一節(jié) 什么是計(jì)算機(jī)？注：有一種分類方式，將計(jì)算機(jī)分為電子計(jì)算機(jī)與機(jī)械計(jì)算機(jī)兩種，而機(jī)械計(jì)算機(jī)已根本退出歷史舞臺，我們平常所講與本書出現(xiàn)的“計(jì)算機(jī)如不做特殊闡明，全部指電子計(jì)算機(jī)，我們俗稱電腦。計(jì)算機(jī)的概念眾所周知計(jì)算機(jī)有著強(qiáng)大的運(yùn)算處置才干并且涉及領(lǐng)域非常廣泛。這就為其蒙上了奧秘的面紗，為何它會(huì)有如此非凡的才干與眾多功能呢？甚至有人以為它無所不能，科幻電影中往往將其描畫成深不可測，凌駕于人類智慧之上的的奧秘機(jī)器！這其實(shí)是對計(jì)算機(jī)知識不了解產(chǎn)生的誤解與概念的混淆，以及藝術(shù)夸張、科夢想像的結(jié)果。那計(jì)算機(jī)究竟是是什么呢？其實(shí)計(jì)算機(jī)是一種可以按照人們所編寫的程序，自動(dòng)的、高速的、準(zhǔn)確的

3、進(jìn)展數(shù)據(jù)運(yùn)算及信息處置的電子設(shè)備。簡單的說計(jì)算機(jī)是一種有程序能運(yùn)算的電子設(shè)備。圖1：生活中最常見的計(jì)算機(jī)PC機(jī)其定義中有三點(diǎn)要素：1.計(jì)算機(jī)要進(jìn)展任務(wù)必需求有人所編寫的程序，沒有程序，計(jì)算機(jī)根本無法運(yùn)轉(zhuǎn)。2.只需在程序的根底上，計(jì)算機(jī)才可以自動(dòng)、高速、準(zhǔn)確的進(jìn)展運(yùn)算和處置。3.計(jì)算機(jī)是一種電子設(shè)備。由于計(jì)算機(jī)運(yùn)用范圍非常廣泛，不同任務(wù)領(lǐng)域的特點(diǎn)與要求也不盡一樣，呵斥外形與操作方式的宏大差別，比如用于科學(xué)計(jì)算的超級計(jì)算機(jī)重達(dá)數(shù)十噸，而進(jìn)展自動(dòng)化控制的微控計(jì)算機(jī)只需豆粒般大?。∷晕覀兦f不能經(jīng)過外形與操作方式來判別能否它是計(jì)算機(jī)，而是看其能否符合三點(diǎn)要素。而我們經(jīng)常運(yùn)用的PC機(jī)圖1，也只是計(jì)算機(jī)

4、大家庭的很小一部分而已。注：PC機(jī)是微型計(jì)算機(jī)的一種機(jī)型是我們最常用的計(jì)算機(jī)，它們普通運(yùn)用Intel及兼容處置器，運(yùn)用Windows操作系統(tǒng)，在后面的章節(jié)將詳細(xì)引見。1.1.2 特殊的計(jì)算機(jī)有一類計(jì)算機(jī)比較特殊，一出生就規(guī)定了特殊的運(yùn)用范圍和封鎖固定的功能，外形與操作方式也為了順應(yīng)其固定功能發(fā)生了很大變化，它們就是為了實(shí)現(xiàn)其特定功能而設(shè)計(jì)消費(fèi)的。由于功能的固定，人們不再叫它計(jì)算機(jī)，而稱它固定功能的稱號，比如專門進(jìn)展數(shù)字計(jì)算的我們叫計(jì)算器，專門用于游戲文娛的游戲機(jī),專門為了實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)路由功能的路由器，雖然這些公用計(jì)算機(jī)外形、功能、特點(diǎn)、速度、操作方式等千差萬別但內(nèi)在任務(wù)原理與我們經(jīng)常運(yùn)用的PC機(jī)是

5、根本一致的。它們都符合計(jì)算機(jī)的三要素，是一類特殊的公用計(jì)算機(jī)。有的公用計(jì)算機(jī)在經(jīng)過軟、硬件技術(shù)改造后，甚至可以正常運(yùn)轉(zhuǎn)PC計(jì)算機(jī)的程序圖1。圖1：正在運(yùn)轉(zhuǎn)Windows 95的PSP游戲機(jī)有些計(jì)算機(jī)能夠只需豆粒般大小，如在各種數(shù)字家電、通訊設(shè)備、程控設(shè)備、電子儀器的控制電路中的單片計(jì)算機(jī)、微控計(jì)算機(jī)圖2，它們經(jīng)過預(yù)先寫入的程序來控制這些設(shè)備自動(dòng)的、高速的、準(zhǔn)確的完成人們所交付的義務(wù)。指揮交通的信號燈，工廠中自動(dòng)作業(yè)的數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人都是它們的杰作。例：全自動(dòng)洗衣機(jī)，它的控制電路中就存在著微控計(jì)算機(jī)，在出廠前人們將編寫好輕柔洗衣，快速洗衣，約定洗衣等各種控制程序?qū)懭氲娇刂齐娐分?，在任?wù)時(shí)我們

6、只需悄然按下開關(guān)，微控計(jì)算機(jī)就根據(jù)預(yù)設(shè)程序自動(dòng)的控制洗衣機(jī)完成我們所交付的義務(wù)，而且可以偵測整個(gè)過程并對發(fā)生的情況進(jìn)展相應(yīng)的處置，比如水量缺乏時(shí)的自動(dòng)補(bǔ)水；非正常情況的停轉(zhuǎn)維護(hù)等。這些義務(wù)都是由微控計(jì)算機(jī)控制完成的。 (圖2：意法公司的32位微控計(jì)算機(jī)) 以上的例子不難看出，不同的計(jì)算機(jī)外形與操作方式千差萬別，它們有著各自的特點(diǎn)與任務(wù)領(lǐng)域，存在于人類社會(huì)的每個(gè)角落，各司其職提供著各種效力，推進(jìn)著人類社會(huì)的開展。而我們經(jīng)常運(yùn)用的PC機(jī)也只是這個(gè)大家庭中的一員，我們千萬不能以貌取人，而是看它能否符合計(jì)算機(jī)的三點(diǎn)要素。由于這些公用計(jì)算機(jī)功能上的局限、運(yùn)用范圍的固定以及構(gòu)造的特殊性。這一類計(jì)算機(jī)不作為

7、本書的主要研討對象。本節(jié)重點(diǎn)：計(jì)算機(jī)的定義三要素以及實(shí)踐判別才干。本節(jié)出現(xiàn)的專業(yè)術(shù)語與需求查詢的資料：計(jì)算機(jī)、電子計(jì)算機(jī)、機(jī)械計(jì)算機(jī)、程序、PC機(jī)、單片機(jī)、公用計(jì)算機(jī)、微控計(jì)算機(jī)。思索：經(jīng)過查閱資并結(jié)合學(xué)習(xí)的知識，分析它們是不是計(jì)算機(jī)？圖1-5 圖1：多普達(dá)838智能手機(jī) 圖2：Neuron音樂合成器 圖3：微軟XBOX游戲機(jī) 圖4：蘋果 Apple TV客廳影音系統(tǒng)圖5：運(yùn)轉(zhuǎn)Windows CE系統(tǒng)的紐曼影音王MP4第二節(jié) 計(jì)算機(jī)的來源與開展人類在很早之前就盼望發(fā)明一種能協(xié)助 我們進(jìn)展腦力勞動(dòng)的計(jì)算工具，從原始計(jì)算工具到計(jì)算尺，從機(jī)械計(jì)算機(jī)到手搖計(jì)算機(jī)，從電動(dòng)計(jì)算機(jī)到電子計(jì)算機(jī)，經(jīng)過先人不斷

8、的努力與嘗試，計(jì)算機(jī)的演化閱歷了一個(gè)漫長的開展過程。原始的計(jì)算機(jī)公元前5世紀(jì)，中國人發(fā)明了算盤，廣泛運(yùn)用于商業(yè)貿(mào)易中，算盤被以為是最早的原始計(jì)算工具，并不斷運(yùn)用至今。直到17世紀(jì)，計(jì)算設(shè)備才有了第二次重要的提高。1642年，法國科學(xué)家帕斯卡發(fā)明了自動(dòng)進(jìn)位機(jī)械加法器。1694年，德國數(shù)學(xué)家萊布尼茨加以改良，使之可以計(jì)算乘法。后來，法國人查爾斯發(fā)明了可以進(jìn)展四那么運(yùn)算的機(jī)械計(jì)算器。各種機(jī)械式計(jì)算機(jī)不斷的被發(fā)明?，F(xiàn)代計(jì)算機(jī)的真正來源于英國數(shù)學(xué)家巴貝奇。他制造出了第一臺機(jī)械方式的差分機(jī)，它可以處置3個(gè)不同的5位數(shù)，計(jì)算精度到達(dá)6位小數(shù)。并開場設(shè)計(jì)包含現(xiàn)代計(jì)算機(jī)根本組成部分的機(jī)械式分析機(jī)圖1，并最先提出

9、現(xiàn)代計(jì)算機(jī)根本設(shè)計(jì)思想。他的助手，英國著名詩人拜倫的獨(dú)生女阿達(dá).奧古斯塔為分析機(jī)編制了人類歷史上最早的原始計(jì)算機(jī)程序。正是他們的研討與先進(jìn)思想為今后計(jì)算機(jī)的開展奠定了實(shí)際根底圖1：被后人復(fù)原的巴貝奇分析機(jī)現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的誕生1946年，世界第一臺真正意義上的電子計(jì)算機(jī)也是第一臺數(shù)字通用電子計(jì)算機(jī)ENIAC圖2在美國賓西法尼亞大學(xué)誕生了，它是為美國陸軍軍械部進(jìn)展彈道計(jì)算與氫彈研討而設(shè)計(jì)消費(fèi)的。這臺計(jì)算機(jī)總共安裝了18800只電子管，7200個(gè)二極管，70000多個(gè)電阻器，10000多只電容器和6000只繼電器，電路的焊接點(diǎn)多達(dá)50萬個(gè),機(jī)器被安裝在一排2.75米高的金屬柜里，占地面積為170平方米左

10、右，總分量到達(dá)30噸，功耗到達(dá)了150千瓦。其運(yùn)算速度只需每秒5000次加法，并且可以進(jìn)展平方和立方運(yùn)算，計(jì)算正弦和余弦等三角函數(shù)值及其它一些更復(fù)雜的運(yùn)算。 圖2：技術(shù)人員正在操作ENIAC 雖然ENIA的性能與現(xiàn)代計(jì)算機(jī)有非常大的差距截止到2007年，世界最快的計(jì)算機(jī)是美國洛斯阿拉莫斯國家實(shí)驗(yàn)室的超級計(jì)算機(jī)“Roadrunner，其速度可以到達(dá)千萬億次每秒。，功能也很落后，操作原始且效率低下，讀取結(jié)果也非常的困難。但它依然具有劃時(shí)代的意義，它的誕生宣布著電子計(jì)算機(jī)時(shí)代的到來，整個(gè)人類社會(huì)的進(jìn)程也將因此而改動(dòng)。1.2.3 電子計(jì)算機(jī)的開展自ENIA誕生的的60多年間，隨著技術(shù)的提高，重要的科技

11、成果不斷運(yùn)用在計(jì)算機(jī)上，使其得到了極大的開展。它們的體積越來越小，功能變得異常強(qiáng)大，價(jià)錢低廉，軟件極度豐富，且容易操作，運(yùn)用非常廣泛。在60多年的開展過程中，人們按電子計(jì)算機(jī)所采用的邏輯電子元器件將其劃分為四代。注：邏輯電子元器件簡單來說就是實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號邏輯運(yùn)算和操作的電子元器件，它是計(jì)算機(jī)的關(guān)鍵所在。第一代 電子管計(jì)算機(jī) (1945-1956) 代表計(jì)算機(jī)：ENIA第一代計(jì)算機(jī)運(yùn)用電子管作為主要邏輯元件，存儲(chǔ)器運(yùn)用磁芯、磁鼓、卡片、紙帶等，運(yùn)算速度只需幾千次，效率低下，操作非常復(fù)雜而且價(jià)錢昂貴，由于電子管發(fā)熱量與耗電量宏大，所以極易損壞。這些計(jì)算機(jī)都是為軍事研討、科學(xué)計(jì)算等特定任務(wù)設(shè)計(jì)消費(fèi)的

12、，其操作指令與機(jī)器言語各不一樣，編程言語普通只能運(yùn)用機(jī)器言語。電子管是一種古老的電子元器件，隨著技術(shù)的更新?lián)Q代，它曾經(jīng)退出了我們的視野，幾乎所用的廠商都曾經(jīng)停頓消費(fèi)，在現(xiàn)代的電子設(shè)備中已難覓其蹤。但一部分音頻發(fā)燒友依然對它情有獨(dú)鐘，運(yùn)用電子管來制模擬信號放大設(shè)備，這種運(yùn)用電子管進(jìn)展功率放大的設(shè)備普通俗稱為“膽機(jī)圖1，造價(jià)普通也比較昂貴。 圖1:仍在運(yùn)用電子管的“膽機(jī)第二代 晶體管計(jì)算機(jī) (1956-1963) 代表計(jì)算機(jī)：IBM 14011947年，美國貝爾實(shí)驗(yàn)室的肖克萊、巴丁和布拉頓三位科學(xué)家勝利研制出晶體管。晶體管很快替代了體積龐大，耗電量、發(fā)熱量宏大且易損壞的電子管，成為第二代計(jì)算機(jī)的邏

13、輯電子元器件。晶體管技術(shù)極大的推進(jìn)了計(jì)算機(jī)業(yè)的開展，第三代與第四代計(jì)算機(jī)技術(shù)也與之密不可分，它的的發(fā)明是計(jì)算機(jī)業(yè)開展的最關(guān)鍵技術(shù)之一，因此晶體管的三位發(fā)明者在1956年共同獲得了的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。1956年，晶體管開場替代電子管在計(jì)算機(jī)中運(yùn)用，由于晶體管的參與，計(jì)算機(jī)的體積變得更小，造價(jià)更低，穩(wěn)定性與性能也迅速提升，運(yùn)算速度到達(dá)幾萬次每秒；計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器開場運(yùn)用磁帶、磁盤，并出現(xiàn)了鍵盤、打印機(jī)等現(xiàn)代輸入輸出設(shè)備；計(jì)算機(jī)的程序文語從機(jī)器言語開展到匯編言語，并出現(xiàn)了早期的高級計(jì)算機(jī)言語：FORTRAN言語和COBOL言語；由于價(jià)錢的下降功能的提升計(jì)算機(jī)的運(yùn)用范圍不斷擴(kuò)展，商業(yè)領(lǐng)域、大學(xué)與政府機(jī)關(guān)開

14、場運(yùn)用計(jì)算機(jī)。第三代 集成電路計(jì)算機(jī) (1964-1971) 代表計(jì)算機(jī)：IBM-360晶體管計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，計(jì)算機(jī)的體積確實(shí)小了不少，但依然不能滿足許多行業(yè)的要求，他們需求體積更小、性能更好、造價(jià)更低廉的計(jì)算機(jī)，例如航天工業(yè)要求在狹小的飛行倉內(nèi)放入高性能的計(jì)算機(jī)設(shè)備。這就迫切需求新的計(jì)算機(jī)技術(shù)出現(xiàn)。1958年美國德州儀器公司的工程師基爾比發(fā)明了集成電路技術(shù)。所謂的集成電路就是將一定功能的電子元器件與電路制造在半導(dǎo)體基片上的技術(shù)，人們?yōu)榱司S護(hù)精細(xì)的半導(dǎo)體基片，往往為它封裝了一層維護(hù)外殼，這就構(gòu)成了我們見到的各種各樣的芯片圖1。細(xì)小芯片可以將千萬的電子元器件與復(fù)雜電路制造在本人體內(nèi)，完成以前一大堆

15、設(shè)備才可以完成的功能，但它往往只需指甲蓋大小。由于芯片中的半導(dǎo)體基片普通都是由單晶硅圖2制造的，所以人們也稱它們?yōu)椤肮栊酒，F(xiàn)有的一切電子電器設(shè)備都是基于集成電路技術(shù)的產(chǎn)物,它為計(jì)算機(jī)業(yè)的騰飛插上了翅膀，因此基爾比獲得了2000年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng) 圖1：電子設(shè)備上的運(yùn)用的各種芯片 圖2：制造芯片的單晶硅由于半導(dǎo)體技術(shù)的參與，計(jì)算機(jī)的體積大幅減小，人們可以放入更多的電子元器件所以計(jì)算機(jī)的性能也有了質(zhì)的提升，價(jià)錢確成倍的下降；在存儲(chǔ)方面開場運(yùn)用半導(dǎo)體技術(shù)的存儲(chǔ)芯片，極大的提升了計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)模塊的速度；軟件方面，計(jì)算機(jī)開場運(yùn)用操作系統(tǒng)為人們提供了更加便利軟硬件管理平臺。大量的中小企業(yè)及教育機(jī)構(gòu)開場規(guī)模的

16、運(yùn)用計(jì)算機(jī)。第四代 大規(guī)模及超大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī) (1971-今) 代表計(jì)算機(jī)：遍及全球的PC電腦70年代以后，隨著集成電路技術(shù)的開展，制造工藝的成熟，小小的芯片可以包容數(shù)萬個(gè)晶體管及其它電子元器件。人們開場嘗試著將計(jì)算機(jī)兩個(gè)最重要的部分，暨運(yùn)算器電路和控制器電路制造在一塊芯片內(nèi)，從而產(chǎn)生了微處置器CPU，也就是說CPU是運(yùn)算器與控制器的組合體，其主要功能是進(jìn)展運(yùn)算與控制。1971年第一塊真正的微型處置器CPU4004圖1-2在美國的Intel公司誕生了，在它體內(nèi)集成了2000多個(gè)晶體管與其它電子元件；而如今主流的酷睿2處置器竟集成有數(shù)億個(gè)晶體管，可見集成電路技術(shù)開展之快。正如摩爾定律說的那樣：“集成電路中的晶體管數(shù)量每18個(gè)月翻一倍，性能提高一倍而價(jià)錢下降一半。注：1965年4月19日，時(shí)任仙童半導(dǎo)體公司研討開發(fā)實(shí)驗(yàn)室主任的摩爾應(yīng)邀為雜志35周年?？瘜懥艘黄u論報(bào)告，摩爾應(yīng)這家雜志的要求對未來十年間半導(dǎo)體元件工業(yè)的開展趨勢作出預(yù)言。 圖1:Intel 4004微處置器 圖2：4004的芯片內(nèi)部構(gòu)造隨著各個(gè)部件的高度集成化