計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí) -課件

1、1.1 計(jì)算機(jī)概述1.1.1 計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生1.1.2 計(jì)算機(jī)的發(fā)展階段1.1.3 計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢1.2 計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)與應(yīng)用 1.2.1 計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)1.2.2 計(jì)算機(jī)的應(yīng)用類型1.3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成 1.3.1 計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)1.3.2 計(jì)算機(jī)的軟件系統(tǒng)1.3.3 計(jì)算機(jī)的基本工作原理 計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)1.1計(jì)算機(jī)概述查爾斯巴貝奇:Charles Babbage(1791-1871)英國劍橋大學(xué)數(shù)學(xué)教授計(jì)算機(jī)界公認(rèn)的“計(jì)算機(jī)之父”1.1.1 計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生1.近代計(jì)算機(jī)巴貝奇的主要貢獻(xiàn)包括：處理裝置、控制裝置、存儲(chǔ)裝置、輸入裝置、輸出裝置。巴貝奇在1822年設(shè)計(jì)的差分機(jī)巴貝奇在1834年設(shè)

2、計(jì)的分析機(jī)是現(xiàn)代通用計(jì)算機(jī)的雛形，是現(xiàn)代通用計(jì)算機(jī)的祖先。巴貝奇設(shè)計(jì)分析機(jī)艾蘭麥迪森圖靈Alan Mathison Turing(19121954)英國科學(xué)家計(jì)算機(jī)科學(xué)奠基人人工智能之父 圖靈酷愛長跑，1947年8月25日，泰晤士報(bào)體育新聞報(bào)道他的馬拉松成績2:46:03二次世界大戰(zhàn)時(shí)，圖靈帶領(lǐng)破譯納粹德國通訊密碼，為扭轉(zhuǎn)二戰(zhàn)盟軍的大西洋戰(zhàn)場戰(zhàn)局立下汗馬功勞。 圖靈是一位罕見的天才數(shù)學(xué)家圖靈的工作實(shí)驗(yàn)室2電子計(jì)算機(jī)的誕生ENIAC （Electronic umerical Integrator And Calculator，電子數(shù)字積分計(jì)算機(jī) ）1946年2月由美國賓夕法尼亞大學(xué)研制成功的EN

3、IAC，是大家公認(rèn)的第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)。它表明電子計(jì)算機(jī)時(shí)代的到來 。長30米、寬1米、高2.5米、30個(gè)操作臺(tái)重達(dá)30噸占地170m2啟動(dòng)工耗140kw18000個(gè)電子管掌握1.1. 計(jì)算機(jī)的發(fā)展階段時(shí)代年份器件軟件應(yīng)用一 46-58電子管機(jī)器語言匯編語言科學(xué)計(jì)算二58-64晶體管高級(jí)語言數(shù)據(jù)處理工業(yè)控制 三64-71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、網(wǎng)絡(luò)等社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域掌握計(jì)算機(jī)的分類 超級(jí)計(jì)算機(jī)（舊稱巨型機(jī)）：指目前速度最快、處理能力最強(qiáng)的計(jì)算機(jī)。例如： 2010年研制成功的“天河一號(hào)”是我國首臺(tái)千萬億次超級(jí)計(jì)算機(jī)，全球第一。大型機(jī)：具有較

4、快的處理速度和較強(qiáng)的處理能力，一般用于大公司、科研機(jī)構(gòu)、或高等院校的服務(wù)器或主機(jī)。 一般作“客戶機(jī)/服務(wù)器”的服務(wù)器 或作“終端/主機(jī)”的主機(jī) 小型機(jī)：規(guī)模小，結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計(jì)試制周期短，工藝先進(jìn)、使用維護(hù)簡單比大型機(jī)更具有吸引力，容易推廣和普及。 工作站：介于小型機(jī)和微型機(jī)之間，是專長處理某類特殊事務(wù)的一種獨(dú)立的計(jì)算機(jī)類型。具有高分辨率、大容量內(nèi)外存、圖形功能較強(qiáng)微型計(jì)算機(jī)：即個(gè)人計(jì)算機(jī)Personal Computer，簡稱PC機(jī)，機(jī)型小巧、輕、使用方便、價(jià)格便宜，已成為計(jì)算機(jī)的主流。網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)：與PC相比沒有硬盤、軟驅(qū)、光驅(qū)，它通過網(wǎng)絡(luò)獲取資源，應(yīng)用軟件和數(shù)據(jù)也都存放在服務(wù)器上根據(jù)計(jì)算機(jī)的

5、字長、運(yùn)算速度、存儲(chǔ)容量等性能指標(biāo)可以將計(jì)算機(jī)分為：TOP500是全世界最權(quán)威的超級(jí)計(jì)算機(jī)排名榜。 2010年11月14日，國際TOP500組織在網(wǎng)站上公布了最新全球超級(jí)計(jì)算機(jī)前500強(qiáng)排行榜，中國首臺(tái)千萬億次超級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)“天河一號(hào)”雄居第一。 我國的超級(jí)計(jì)算機(jī)“曙光星云” 位居第三。 “天河一號(hào)”由國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)研制，其實(shí)測運(yùn)算速度可以達(dá)到每秒2570 萬億次。我國歷代巨型機(jī)名稱：神威、銀河、曙光、天河 “天河一號(hào)”由103個(gè)機(jī)柜組成、占地面積近千平方米、總重量155噸 超級(jí)計(jì)算機(jī) 天河一號(hào)1.1.3 計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢.電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展方向巨型化：指發(fā)展高速度、大容量、功能強(qiáng)的超級(jí)計(jì)算機(jī)

6、。微型化：指發(fā)展體積小、價(jià)格低、可靠性高、使用范圍廣的計(jì)算機(jī)。網(wǎng)絡(luò)化：將多個(gè)不同地點(diǎn)的計(jì)算機(jī)互聯(lián)起來，形成計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。智能化：讓計(jì)算機(jī)能夠模擬人類的智能活動(dòng)。2.未來的新型計(jì)算機(jī)光子計(jì)算機(jī)：利用光作為信息的傳輸媒體。生物計(jì)算機(jī)：生物計(jì)算機(jī)在20世紀(jì)80年代中期開始研制，其最大的特點(diǎn)是采用了生物芯片。量子計(jì)算機(jī)：是指利用處于多現(xiàn)實(shí)態(tài)下的原子進(jìn)行運(yùn)算的計(jì)算機(jī)，這種多現(xiàn)實(shí)態(tài)是量子力學(xué)的標(biāo)志。1.2 計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)與應(yīng)用1.2.1 計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)運(yùn)算速度快。計(jì)算精度高。具有記憶和邏輯判斷能力。具有自動(dòng)控制能力，通用性強(qiáng)。1.2.2 計(jì)算機(jī)的應(yīng)用類型科學(xué)與工程計(jì)算：即數(shù)值運(yùn)算，用于完成科學(xué)研究和工程技術(shù)中提

7、出的數(shù)學(xué)問題的計(jì)算，是最早的應(yīng)用。信息處理：即非數(shù)值形式的數(shù)據(jù)處理，例如：公司、銀行、政府機(jī)關(guān)等大多數(shù)部門用計(jì)算機(jī)來管理日常事務(wù)。是目前最廣泛的應(yīng)用。網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用：如電子商務(wù)，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)等。B2B, 企業(yè)與企業(yè)之間: 阿里巴巴網(wǎng)站 B2C,企業(yè)與消費(fèi)者之間: 一拍網(wǎng) ， 亞馬遜 C2C,消費(fèi)者與消費(fèi)者之間: 易趣 ， 淘寶網(wǎng) 人工智能：（Artificial Intelligence）：簡稱AI，指計(jì)算機(jī)模擬人類某些智力行為的理論、技術(shù)和應(yīng)用。如：機(jī)器人的研制。多媒體技術(shù)（Multimedia）：將圖形、圖象、和聲音結(jié)合起來表達(dá)客觀事物。虛擬現(xiàn)實(shí)：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是由計(jì)算機(jī)硬件、軟件以及各種傳感器所構(gòu)成

8、的三維信息的人工環(huán)境，即虛擬環(huán)境。計(jì)算機(jī)的主要應(yīng)用領(lǐng)域工商：銀行、電子商務(wù)、制造業(yè)CAD/CAM教育：多媒體教育、遠(yuǎn)程教育醫(yī)藥：CAT、MRI、遠(yuǎn)程醫(yī)療政府：電子政府娛樂：計(jì)算機(jī)游戲、虛擬現(xiàn)實(shí)、電影特技科研：數(shù)據(jù)采集、計(jì)算分析家庭：家庭信息化 1.3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成主機(jī)外部設(shè)備系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件硬 件軟 件計(jì)算機(jī)系統(tǒng)分為：硬件 + 軟件計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成掌握1.3.1 計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)主機(jī)外設(shè)輸入設(shè)備輸出設(shè)備外存設(shè)備網(wǎng)絡(luò)設(shè)備計(jì)算機(jī)硬件包括 ：主機(jī)和外設(shè)計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的五大組成部分：運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備2. 存儲(chǔ)器，分為內(nèi)存儲(chǔ)器和外存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)器簡稱內(nèi)存或主存，包括RAM和R

9、OM外存儲(chǔ)器也稱輔助存儲(chǔ)器，包括硬盤、光盤、優(yōu)盤等掌握 隨機(jī)存儲(chǔ)器 RAM 光盤存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)器（內(nèi) 存）外存儲(chǔ)器(輔助存儲(chǔ)器）磁盤存儲(chǔ)器：硬盤、優(yōu)盤只讀存儲(chǔ)器 ROM3. 內(nèi)存儲(chǔ)器的作用及特點(diǎn)內(nèi)存儲(chǔ)器與計(jì)算機(jī)各個(gè)部件打交道，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。用戶通過輸入設(shè)備（鍵盤鼠標(biāo)）輸入的程序和數(shù)據(jù)最初送入內(nèi)存 ，輸出設(shè)備輸出的信息來自內(nèi)存。計(jì)算機(jī)運(yùn)行時(shí)的程序和數(shù)據(jù)均放在RAM中，內(nèi)存中的信息如要長期保存要送到外存中。因?yàn)閮?nèi)存在斷電后內(nèi)容全部丟失，外存可以長期保存數(shù)據(jù)。內(nèi)存儲(chǔ)器是信息交流中心，外存儲(chǔ)器能夠存儲(chǔ)大量信息。內(nèi)存儲(chǔ)器以半導(dǎo)體存儲(chǔ)器為主。通常512MB、1GB、2GB。外存儲(chǔ)器又稱為輔助存儲(chǔ)器，通

10、常采用磁性材料。 常用的外存儲(chǔ)器是硬盤、光盤、閃存。外存儲(chǔ)器可以永久保存程序和數(shù)據(jù)。通常硬盤40GB，60GB,80GB、500GB等。掌握內(nèi)存儲(chǔ)器中的單元（示意圖）5.內(nèi)存儲(chǔ)器的地址地址：整個(gè)內(nèi)存被分為若干個(gè)存儲(chǔ)單元，每個(gè)存儲(chǔ)單元存放一個(gè)字節(jié)的內(nèi)容，即8位二進(jìn)制的數(shù)據(jù)。每個(gè)存儲(chǔ)單元有一個(gè)唯一的編號(hào)，稱為地址。1011101111100100101010010011011110001001100210036.內(nèi)存儲(chǔ)器的訪問過程1110110111001101100011011110110111101001111011011110110111101101111011011110110111101

11、10111101101100011011100110110001101111011010000000100100011010001010110011110001001101010111100110111101111地址0001控制:寫數(shù)據(jù)1000000010000000存儲(chǔ)器的訪問過程：向0001單元寫數(shù)據(jù)7.輸入設(shè)備和輸出設(shè)備常用輸入設(shè)備：鍵盤、鼠標(biāo)、掃描儀、光筆、數(shù)字化儀、 麥克風(fēng)等。常用輸出設(shè)備：顯示器、打印機(jī)、繪圖儀、音響等。注意：外存存儲(chǔ)器（硬盤、軟盤、光盤）既是輸入設(shè)備， 也是輸出設(shè)備。掌握軟件 = 程序 + 數(shù)據(jù)+文檔計(jì)算機(jī)軟件通?？梢苑譃橄到y(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩大類。1.系統(tǒng)軟件：指管理、控制和維護(hù)計(jì)算機(jī)及其外部設(shè)備、提供用戶與計(jì)算機(jī)之間的界面等功能的軟件。 操作系統(tǒng)：最基本、最重要的系統(tǒng)軟件。它負(fù)責(zé)管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的全部軟件資源和硬件資源，合理地組織計(jì)算機(jī)各部分協(xié)調(diào)工作，為用戶提供操作和編程界面。語言處理程序：將非機(jī)器語言編寫的程序翻譯成機(jī)器能識(shí)別的指令，完成這種翻譯工作的程序稱為語言處理程序 。.應(yīng)用軟件：應(yīng)用軟件是為解決某個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域中的具體任務(wù)而編制的程序 。如各種科學(xué)計(jì)算程序、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與處理程序、情報(bào)檢索程序