七年級計算機組成

1、七年級計算機組成第1頁，共45頁，2022年，5月20日，17點20分，星期日計算機的發(fā)展歷程 根據(jù)制造計算機所使用的元器件的不同，電子計算機的發(fā)展依次經(jīng)歷了電子管時代、晶體管時代、中小規(guī)模集成電路時代、大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路時代、甚大規(guī)模和極大規(guī)模集成電路時代等幾個不同的發(fā)展階段。 第一代，電子管計算機時代（19461959） 電子管是封裝在玻璃外殼內(nèi)的一種電真空器件，如圖1.1所示。世界上第一臺電子數(shù)字計算機ENIAC（Electronic Numerical Integrator And calculator），1946年由美國賓夕法尼亞大學(xué)研制，字長12位，運算速度5000次/秒，使

2、用18800個電子管、1500個繼電器，功耗150kw，占地170m2，重達30噸，造價100萬美元，如圖1.2所示。第2頁，共45頁，2022年，5月20日，17點20分，星期日 圖1.1 電子管第3頁，共45頁，2022年，5月20日，17點20分，星期日圖1.2 第一臺電子數(shù)字計算機ENIAC第4頁，共45頁，2022年，5月20日，17點20分，星期日第二代，晶體管計算機時代（19591964） 晶體管，通常指的是晶體三極管，是用半導(dǎo)體材料制作出來、封裝在一個金屬殼內(nèi)的帶有三個管腳的小器件，1958年進入批量生產(chǎn)階段。用它可以設(shè)計出實現(xiàn)反相功能的反相器線路，在此基礎(chǔ)上，再實現(xiàn)出計算機使

3、用的全部組合邏輯線路，和觸發(fā)器、寄存器、計數(shù)器等各種時序邏輯線路。用分立的晶體管線路實現(xiàn)的計算機稱為晶體管計算機。第二代計算機的體積和價格都下降了，使用的人也多起來了，計算機工業(yè)迅速發(fā)展，主要用于商業(yè)、大學(xué)教學(xué)和政府機關(guān)。第5頁，共45頁，2022年，5月20日，17點20分，星期日第三代，中小規(guī)模集成電路計算機時代（19641970） 集成電路（Integrated Circuit，簡稱IC）是做在晶片上的一個完整的電子電路，這個晶片比手指甲還小，卻包含了幾千個晶體管元件。計算機的數(shù)據(jù)存儲、運算、傳輸以及控制功能基本上都是由具有邏輯功能的各類門電路組成實現(xiàn)的，而門電路又是由晶體管、電阻、電容

4、等組成，因此集成電路制造技術(shù)的發(fā)展可以實現(xiàn)將成百上千個門電路全部制作在一塊極小的硅片上，這種技術(shù)的應(yīng)用使得計算機的體積大大縮小，并且降低了功耗，提高了計算機的可靠性。第三代計算機的代表是IBM公司花了50億美元開發(fā)的IBM 360系列。第6頁，共45頁，2022年，5月20日，17點20分，星期日第四代，大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路計算機時代（1970 至今）這個時代的計算機使用的元件依然是集成電路，不過，這種集成電路已經(jīng)大大改善，它包含著幾十萬到上百萬個晶體管，人們稱之為大規(guī)模集成電路（LargeScale lntegrated Circuit，簡稱LSI）和超大規(guī)模集成電路（Very Larg

5、e Scale lntegrated Circuit，簡稱VLSI）。1975年，美國1BM公司推出了個人計算機PC（PersonaI Computer），從此，人們對計算機不再陌生，計算機開始深入到人類生活的各個方面。第7頁，共45頁，2022年，5月20日，17點20分，星期日表1.1計算機發(fā)展歷程中各個階段的特點 年代第一代1946-1959第二代1959-1964第三代1964-1970第四代1970-現(xiàn)在電子器件電子管晶體管集成電路大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路存儲器延遲線磁芯、磁鼓磁帶、紙帶磁芯、磁鼓磁帶、磁盤半導(dǎo)體存儲器磁芯、磁鼓磁帶、磁盤半導(dǎo)體存儲器磁帶、磁盤光盤處理方式機器語言匯編

6、語言監(jiān)控程序高級語言實時處理操作系統(tǒng)實時/分時處理網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域科學(xué)計算科學(xué)計算數(shù)據(jù)處理過程控制科學(xué)計算系統(tǒng)設(shè)計等 科技工程領(lǐng)域各行各業(yè)運行速度5000至3萬次/秒幾十萬至百萬次/秒百萬至幾百萬次/秒幾百萬至千億次/秒典型機型ENIACEDVACIBM705UNIVACIBM7094CDC6600IBM360PDP 11NOVA1200ILLIAC-VAX 11IBM PC第8頁，共45頁，2022年，5月20日，17點20分，星期日計算機系統(tǒng)的構(gòu)成:硬件和軟件 硬件：指看得見、摸得著的器件，它是計算 機的物理部分。（如：顯示器、鍵盤、 打印機等） 軟件：指為了運行、管理、維護和開發(fā)計算

7、 機而編制的各種程序及相關(guān)資料的總 和。（如：Windows98、游戲等）關(guān)系：硬件和軟件相輔相存，硬件是軟件的物質(zhì)基 礎(chǔ) ，軟件使硬件最終發(fā)揮功效。（好比：硬 件是人的“軀體”，而軟件是人的“靈魂”）引 入 新 課第9頁，共45頁，2022年，5月20日，17點20分，星期日硬件外設(shè)主機CPU輸入設(shè)備輸出設(shè)備內(nèi)存存儲磁盤硬盤光盤軟盤打印機音箱顯示卡閃存掃描儀鍵盤鼠標攝像頭數(shù)碼相機主板計算機硬件組成部分顯示器第10頁，共45頁，2022年，5月20日，17點20分，星期日約翰馮諾依曼 （ 19031957） 第11頁，共45頁，2022年，5月20日，17點20分，星期日 馮.諾依曼原理-存儲

8、程序與程序控制(1)計算機硬件有五部分組成：運算器、控制器、存儲器、輸入/輸出設(shè)備。(2)計算機內(nèi)部采用二進制來表示程序和數(shù)據(jù)。(3)采用“存儲程序”的方式，將程序和數(shù)據(jù)放入同一存儲器（內(nèi)存儲器）中，計算機能夠高速地從存儲器中取出指令加以執(zhí)行。第12頁，共45頁，2022年，5月20日，17點20分，星期日計算機系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu) 為了描述計算機系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，首先要清楚地區(qū)分計算機結(jié)構(gòu)和計算機組織兩個概念。計算機結(jié)構(gòu):對涉及機器語言或者匯編語言的程序設(shè)計人員所見到的計算機系統(tǒng)的屬性，更多的情況下是指計算機的外特性。這些屬性直接影響到程序的邏輯執(zhí)行，主要包括指令集、表示各種數(shù)據(jù)類型的比特數(shù)、I/O機制

9、以及內(nèi)存訪問技術(shù)等。計算機組成:計算機各部件的具體組成以及它們之間的連接關(guān)系，實現(xiàn)機器指令級的各種功能和特性。從這一點上，計算機組成是計算機結(jié)構(gòu)的邏輯實現(xiàn)。第13頁，共45頁，2022年，5月20日，17點20分，星期日圖1.3 計算機系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)計算機系統(tǒng)通常包括硬件和軟件兩大部分，計算機的層次結(jié)構(gòu)既是分配軟硬件功能的一種模式描述，也是分析計算機系統(tǒng)的較好方法。目前計算機系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)分為六層，如圖1.3所示。第14頁，共45頁，2022年，5月20日，17點20分，星期日計算機工作流程圖計算機硬件的基本組成 計算機系統(tǒng)的硬件部分從外觀上看主要有主機、鍵盤、鼠標和顯示器等組成；從邏輯功能上看

10、，可以分為控制器、運算器、存儲器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備五個部分，一般地又把運算器和控制器合稱為中央處理器(Central Processing Unit,CPU)它是整個計算機的核心部件，是計算機的“大腦”，他控制著計算機的運算、處理、輸入、輸出等工作。 第15頁，共45頁，2022年，5月20日，17點20分，星期日計算機的基本結(jié)構(gòu)(1) 輸入設(shè)備負責把用戶信息（包括程序和數(shù)據(jù)）輸入到計算機中。(2)存儲器負責存儲程序和數(shù)據(jù)，并根據(jù)控制命令提供這些數(shù)據(jù)和程序。(3)運算器負責對數(shù)據(jù)進行算術(shù)運算和邏輯運算（對數(shù)據(jù)進行加工與處理）。(4)控制器負責對程序中的指令進行分析和控制，協(xié)調(diào)輸入、輸出操作并

11、對存儲器進行訪問。(5)輸出設(shè)備負責將計算機中的信息（包括程序和數(shù)據(jù)）轉(zhuǎn)變?yōu)槿藗兡芙邮艿男问捷敵?。?6頁，共45頁，2022年，5月20日，17點20分，星期日一個臺式電腦主要硬件包括有鍵盤顯示器主機箱鼠標音箱第17頁，共45頁，2022年，5月20日，17點20分，星期日計算機的基本組成結(jié)構(gòu)第18頁，共45頁，2022年，5月20日，17點20分，星期日機箱、電源機箱主要分立式機箱和臥式機箱兩種 機箱一般包括外殼、支架、面板上的各種開關(guān)、指示燈等。外殼用鋼板和塑料結(jié)合制成，硬度高，主要起保護機箱內(nèi)部元件的作用；支架主要用于固定主板、電源和各種驅(qū)動器。 第19頁，共45頁，2022年，5月2

12、0日，17點20分，星期日。第20頁，共45頁，2022年，5月20日，17點20分，星期日 如果把CPU比喻為整個電腦系統(tǒng)的心臟，那么主板就是整個身體的軀干，一臺電腦能否穩(wěn)定的運行，很大程度上取決于主板的穩(wěn)定性和工藝品質(zhì)。主板 第21頁，共45頁，2022年，5月20日，17點20分，星期日北橋芯片LGA 775CPU插座鍵盤插座鼠標插座打印機插座USB插座PCI插槽AGP插槽內(nèi)存插槽電源插座IDE插座BIOS芯片南橋芯片面板跳線插座聲卡插座主板固定孔CNR插槽IDE插座PCI-E插槽PCI3主板組成第22頁，共45頁，2022年，5月20日，17點20分，星期日CPU即中央處理器，它是計算

13、機的大腦，計算機的運算、控制都是由它來處理的。它的發(fā)展非常迅速，就像列不斷在加速的列車一樣。個人電腦從 8088(XT)發(fā)展到現(xiàn)在的Pentium 4時代，只經(jīng)過了不到20年的時間。cpu第23頁，共45頁，2022年，5月20日，17點20分，星期日例：主流64位處理器64位CPU一個周期可以處理64bit數(shù)據(jù),即8個字節(jié)。64bit CPU 比32bit理論上快1倍. 第24頁，共45頁，2022年，5月20日，17點20分，星期日CPU上面一般都裝有風扇 第25頁，共45頁，2022年，5月20日，17點20分，星期日功能： 用來存儲程序、數(shù)據(jù)等各種信息的憶裝置，是計算機信息 存儲和交流

14、的中心。分類：內(nèi)存儲器和外存儲器 內(nèi)存儲器：亦稱主存儲器，按讀寫方式的不同又分為只讀 存儲器（）和隨機存儲 器（）。存儲器如：內(nèi)存條外存儲器：如：軟盤 硬盤、光盤容量單位：以字節(jié)yte為基本單位， 還有、只讀存儲器（）: 信息在計算機斷電的情況下不會消失。（如：自檢程序BIOS程序就采用ROM進行存儲）隨機存儲器（）： 信息在計算機斷電的情況下會消失。（如：內(nèi)存條） 1KB=1024B(Byte) 1MB=1024KB 1GB=1024MB第26頁，共45頁，2022年，5月20日，17點20分，星期日DDR2-240線內(nèi)存條內(nèi)存條第27頁，共45頁，2022年，5月20日，17點20分，星期

15、日顯卡的性能指標：顯示分辨率、色彩位數(shù) 、顯存速度、顯存容量和顯存位寬 、顯卡的頻率 、顯卡的渲染管道 等例：AGP接口顯卡PCI-E版本的GeForce 6800GT 顯卡第28頁，共45頁，2022年，5月20日，17點20分，星期日硬盤電腦要是沒了硬盤，不知道它還能做些什么。 硬盤與其他記錄介質(zhì)相比，它的速度快、容量大，成為計算機中最重要的存儲設(shè)備。 第29頁，共45頁，2022年，5月20日，17點20分，星期日硬盤的結(jié)構(gòu) 硬盤結(jié)構(gòu)由固定面板、控制電路板、盤頭組件、接口及附件等幾大部分組成。硬盤的工作原理 概括地說，硬盤的工作原理是利用特定的磁粒子的極性來記錄數(shù)據(jù)。磁頭在讀取數(shù)據(jù)時，將

16、磁粒子的不同極性轉(zhuǎn)換成不同的電脈沖信號，再利用數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器將這些原始信號變成電腦可以使用的數(shù)據(jù)，寫的操作正好與此相反。另外，硬盤中還有一個存儲緩沖區(qū)，這是為了協(xié)調(diào)硬盤與主機在數(shù)據(jù)處理速度上的差異而設(shè)的。 硬盤第30頁，共45頁，2022年，5月20日，17點20分，星期日硬盤的性能指標:主軸轉(zhuǎn)速、尋道時間 、硬盤表面溫度 、道至道時間 、高速緩存全程訪問時間 、最大內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸率 、外部數(shù)據(jù)傳輸率 第31頁，共45頁，2022年，5月20日，17點20分，星期日光驅(qū)外部SAR-3光驅(qū)內(nèi)部第32頁，共45頁，2022年，5月20日，17點20分，星期日輸入設(shè)備的功能： 用于接受數(shù)據(jù)和程序等外部信息

17、。常見設(shè)備有： 鍵盤、鼠標、掃描儀輸出設(shè)備的功能： 用于向用戶傳送如聲音、文字、圖像等處理結(jié)果。常見設(shè)備有：顯示器、打印機、音箱輸入設(shè)備、輸出設(shè)備第33頁，共45頁，2022年，5月20日，17點20分，星期日顯示設(shè)備簡介：對于用戶來說，選擇電腦時，首先提出的指標一定是奔騰、賽揚等一系列與CPU有關(guān)的數(shù)據(jù)，電腦的心臟固然重要，但對于經(jīng)常與電腦打交道的人來說，電腦的“臉”顯示器，同樣是您最關(guān)心的問題之一。 性能指標：種類、大小、分辨率等第34頁，共45頁，2022年，5月20日，17點20分，星期日聲音設(shè)備聲音設(shè)備：聲卡、音響、耳機、麥克風等聲卡性能指標：采樣的位數(shù)、最高采樣頻率 、數(shù)字信號處理

18、器 對 Internet 的支持 、內(nèi)置混音芯片 。第35頁，共45頁，2022年，5月20日，17點20分，星期日第36頁，共45頁，2022年，5月20日，17點20分，星期日網(wǎng)卡概述： 計算機與網(wǎng)絡(luò)相連的接口電路稱為網(wǎng)卡，又稱為網(wǎng)絡(luò)適配器，它主要起著對網(wǎng)絡(luò)發(fā)送數(shù)據(jù)、控制數(shù)據(jù)、接受并轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的功能。如圖示。網(wǎng)卡有兩個主要功能：一是讀入由網(wǎng)絡(luò)設(shè)備傳輸過來的數(shù)據(jù)包，經(jīng)過拆包，將它變?yōu)橛嬎銠C可以識別的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)剿柙O(shè)備中；二是將計算機發(fā)送的數(shù)據(jù)，打包后輸送至其它網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備第37頁，共45頁，2022年，5月20日，17點20分，星期日個人計算機網(wǎng)絡(luò)連接從局域網(wǎng)到廣域網(wǎng)第38頁

19、，共45頁，2022年，5月20日，17點20分，星期日軟件定義 1983年美國IEEE組織給軟件下了一個明確的定義： 軟件是計算機程序、方法、規(guī)則相關(guān)的文檔以及在計算機上運行所必需的數(shù)據(jù)。 軟件分為兩大類： 系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件 第39頁，共45頁，2022年，5月20日，17點20分，星期日系統(tǒng)軟件 系統(tǒng)軟件是一種綜合管理計算機硬件和軟件資源，為用戶提供工作環(huán)境和開發(fā)工具的大型軟件。系統(tǒng)軟件主要有操作系統(tǒng)和程序設(shè)計語言兩類。操作系統(tǒng)是計算機的大管家，它負責管理和控制計算機各個部件協(xié)調(diào)一致地工作，是一個最基本、最重要的系統(tǒng)軟件。一臺計算機必須安裝了操作系統(tǒng)才能正常工作。DOS、Windows、Linux、Unix等都是計算機上使用的操作系統(tǒng)軟件。程序設(shè)計語言是用來編制軟件的專門語言。我們使用的各種軟件都是用程序設(shè)計語言編寫的。程序設(shè)計語言的種類很多，有BASIC、PASCAL、C、FoxBASE、Visual