計(jì)算機(jī)發(fā)展與應(yīng)用

計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)教研室計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)目標(biāo)了解計(jì)算機(jī)發(fā)展史、計(jì)算機(jī)特點(diǎn)、應(yīng)用及分類，計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)和數(shù)制了解計(jì)算機(jī)病毒和網(wǎng)絡(luò)安全相關(guān)知識(shí)計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)和馮·諾依曼體系模型了解多媒體技術(shù)的基本概念和多媒體的組成重點(diǎn)和難點(diǎn)計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)數(shù)制計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)和馮·諾依曼體系模型1.1計(jì)算機(jī)發(fā)展與應(yīng)用計(jì)算機(jī)發(fā)展史計(jì)算機(jī)發(fā)展可以追溯到古代中國。中國人創(chuàng)造了世界上第一和動(dòng)計(jì)算工具——算盤。隨著技術(shù)發(fā)展，計(jì)算機(jī)由簡單機(jī)械發(fā)展到復(fù)雜機(jī)械，并逐漸向電子計(jì)算過渡。電子計(jì)算機(jī)區(qū)別于機(jī)械式計(jì)算機(jī)的最主要特點(diǎn)是使用了電子元器件作為其控制和存儲(chǔ)部件，依靠元器件完成計(jì)算。第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)（ENIAC）5000次加法/秒體重28噸占地170M218800只電子管1500個(gè)繼電器耗電150KW計(jì)算機(jī)發(fā)展史

電子恐龍的縮骨法——晶體管ENIAC劃時(shí)代的實(shí)驗(yàn)裝置晶體管實(shí)質(zhì)上是按顯微比例的真空管建造的。電子管的缺點(diǎn)：體積大；耗能高、散熱量大；晶體管的優(yōu)點(diǎn)：體積?。缓哪艿?；性能穩(wěn)固；計(jì)算機(jī)發(fā)展史第一代（1946~1956）電子管5千~4萬（次/秒）第二代（1957~1964）晶體管幾十萬~百萬（次/秒）第三代（1965~1970）集成電路百萬~幾百萬（次/秒）第四代（1971~90年代）集成電路幾百萬~幾億（次/秒）1964年911機(jī)1966年112機(jī)計(jì)算機(jī)發(fā)展的幾個(gè)階段計(jì)算機(jī)發(fā)展史

計(jì)算機(jī)的商用化計(jì)算機(jī)的第一個(gè)商業(yè)顧客——烤面包賣茶點(diǎn)的利昂（lyons）ENIACEDSAC改進(jìn)lyons參與部分投資進(jìn)入社會(huì)，開啟辦公自動(dòng)化理念Lyons復(fù)制EDSACLEO(LyonsElectronicOffice)LED充當(dāng)會(huì)計(jì)師計(jì)算機(jī)發(fā)展史Altair8800計(jì)算機(jī)發(fā)展趨勢——微型化計(jì)算機(jī)不再是單一的計(jì)算機(jī)器，而是一種信息機(jī)器，一種個(gè)人的信息機(jī)器。計(jì)算機(jī)發(fā)展趨勢CRAY-Ⅱ計(jì)算機(jī)發(fā)展趨勢——巨型化運(yùn)算速度可達(dá)每秒幾百億次運(yùn)算的超級(jí)計(jì)算機(jī)1975年世界上第一臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)“Cray-I”超級(jí)計(jì)算機(jī)應(yīng)用：天氣預(yù)報(bào)、地震機(jī)理研究、石油和地質(zhì)勘探，衛(wèi)星圖像處理等大量科學(xué)計(jì)算的高科技領(lǐng)域。中國超級(jí)計(jì)算機(jī)：國防科技大學(xué)研制的“銀河1號(hào)”、“銀河2號(hào)”和“銀河3號(hào)”國家職能計(jì)算機(jī)中心推出的“曙光1000”和“曙光2000I”銀河Ⅱ計(jì)算機(jī)發(fā)展趨勢計(jì)算機(jī)發(fā)展趨勢——網(wǎng)絡(luò)化計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)：計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展動(dòng)力：使用遠(yuǎn)程資源，共享程序、數(shù)據(jù)和信息資源，網(wǎng)絡(luò)用戶的通訊和合作。計(jì)算機(jī)發(fā)展趨勢計(jì)算機(jī)發(fā)展趨勢——智能化“總有一天，人類會(huì)造出一些舉止跟人一樣的‘沒有靈魂的機(jī)械’來”。

——笛卡爾（1637）人類第一個(gè)“工業(yè)機(jī)器人”：

一頭在紡織機(jī)上挑紗的“驢”（1742年）第一代機(jī)器人

機(jī)械手（1962年出現(xiàn)）第二代機(jī)器人

具有“感覺”的機(jī)器人第三代機(jī)器人

裝有啟發(fā)式計(jì)算機(jī)的“智能機(jī)器人”DeepblueGarryKasparov計(jì)算機(jī)發(fā)展趨勢計(jì)算機(jī)特點(diǎn)運(yùn)算速度快（發(fā)展追求的主要目標(biāo)）計(jì)算精度高（字長）具有存儲(chǔ)功能具有邏輯判斷功能計(jì)算機(jī)分類按性能分類微型機(jī)工作站小型機(jī)主機(jī)小巨型機(jī)巨型機(jī)計(jì)算機(jī)分類按原理分類數(shù)字計(jì)算機(jī)模擬式計(jì)算機(jī)混合式計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)分類按用途分類通用計(jì)算機(jī)（最常見的PC機(jī)）專用計(jì)算機(jī)（專門應(yīng)用某一領(lǐng)域）計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域科學(xué)計(jì)算（數(shù)值計(jì)算）信息處理（數(shù)據(jù)處理）過程控制計(jì)算機(jī)輔助工程（CAD、CAM、CAT、CAI等）人工智能網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域按性能分類微型機(jī)工作站小型機(jī)主機(jī)小巨型機(jī)巨型機(jī)1.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成。一、硬件系統(tǒng)二、軟件系統(tǒng)硬件是組成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的物理部件軟件是計(jì)算機(jī)工作所需的程序、數(shù)據(jù)以及相關(guān)的各種文字資料等。相互配合，缺一不可總結(jié)硬件系統(tǒng)（從內(nèi)部結(jié)構(gòu)及功能上看）

輸入設(shè)備存儲(chǔ)器輸出設(shè)備CPU（中央處理器）：接收原始數(shù)據(jù)：輸出運(yùn)算結(jié)果：存放數(shù)據(jù)運(yùn)算器：進(jìn)行算術(shù)與邏輯運(yùn)算?？刂破鳎簠f(xié)調(diào)各部分的工作。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件系統(tǒng)硬件系統(tǒng)輸入設(shè)備應(yīng)用軟件存儲(chǔ)器輸出設(shè)備中央處理器系統(tǒng)軟件BIOS專用應(yīng)用軟件通用應(yīng)用軟件用戶自編程序操作系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)語言系統(tǒng)……控制器運(yùn)算器

1.2計(jì)算機(jī)硬件基本組成（外）存儲(chǔ)器（內(nèi)）存儲(chǔ)器中央處理器（CPU）控制器輸入設(shè)備輸出設(shè)備數(shù)據(jù)流地址控制流運(yùn)算器計(jì)算機(jī)工作原理硬件系統(tǒng)：顯示器音響鍵盤鼠標(biāo)主機(jī)箱從外觀看JohnvonNeumann馮諾依曼1949EDSAC馮·諾依曼計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)程序工作原理計(jì)算機(jī)的兩個(gè)基本能力：一是能夠存儲(chǔ)程序，二是能夠自動(dòng)地執(zhí)行程序。計(jì)算機(jī)是利用“存儲(chǔ)器”（內(nèi)存）來存放所要執(zhí)行的程序的，而稱之為CPU的部件可以依次從存儲(chǔ)器中取出程序中的每一條指令，并加以分析和執(zhí)行，直至完成全部指令任務(wù)為止。計(jì)算機(jī)工作原理計(jì)算機(jī)的工作原理運(yùn)算（處理）存儲(chǔ)（記錄）控制（協(xié)調(diào)）計(jì)算機(jī)工作原理一、運(yùn)算器也稱算術(shù)邏輯單元AL（ArithmeticLogicUnit）。它的功能就是算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算。算術(shù)運(yùn)算就是指加、減、乘、除，而邏輯運(yùn)算就是指“與”、“或”“非”、“比較”、“移位”等操作。在控制器的控制下，它對取自內(nèi)存或內(nèi)部寄存器的數(shù)據(jù)進(jìn)行算術(shù)或邏輯運(yùn)算。二、控制器

1、它的基本功能是指揮計(jì)算機(jī)的各組成部分協(xié)調(diào)地工作，保證信息處理任務(wù)能按預(yù)先規(guī)定的步驟有條不紊地進(jìn)行。

2、計(jì)算機(jī)是在控制器的指揮下高速運(yùn)轉(zhuǎn)的。

3、控制器可以向計(jì)算機(jī)的其它部分發(fā)出控制信號(hào)，控制信息處理的整個(gè)過程。同時(shí)，控制器還可接收其它部分送來的信號(hào)，然后根據(jù)信號(hào)調(diào)整對其它部分的控制。二、控制器

4、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行過程中，控制器不斷地從存儲(chǔ)器中順序地取出指令，并對指令代碼進(jìn)行翻譯，然后向計(jì)算機(jī)的各個(gè)部件發(fā)出操作控制信號(hào)，控制和指揮計(jì)算機(jī)各部件調(diào)整協(xié)調(diào)地工作。因此，控制器是計(jì)算機(jī)的指揮中心。三、存儲(chǔ)器用來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和程序的部件。對存儲(chǔ)器的操作有兩種方式。從存儲(chǔ)器中取出原來記錄的內(nèi)容，并且不破壞存儲(chǔ)器中的內(nèi)容，則稱對存儲(chǔ)器“讀”；用新的內(nèi)容覆蓋存儲(chǔ)器中原來的內(nèi)容，稱對存儲(chǔ)器“寫”存儲(chǔ)器（用于存儲(chǔ)信息）1、內(nèi)存儲(chǔ)器：也叫主存儲(chǔ)器，由集成電路芯片組成，安裝在計(jì)算機(jī)的主板上。2、外存儲(chǔ)器：也叫輔助存儲(chǔ)器，簡稱外存。內(nèi)存儲(chǔ)器隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM)只讀存儲(chǔ)器(ROM)

RAM中存儲(chǔ)的信息可以有使用者更改，關(guān)閉計(jì)算機(jī)電源時(shí)，其中存儲(chǔ)的信息將全部丟失。

ROM中存儲(chǔ)的信息是由生產(chǎn)廠家設(shè)定的，使用者可以使用其中的信息，但一般不能更改它們，計(jì)算機(jī)斷電后信息也不會(huì)丟失。返回

外存儲(chǔ)器用于存放長期保存的程序和數(shù)據(jù)等信息常用的外存有：硬盤存儲(chǔ)器光盤存儲(chǔ)器軟盤存儲(chǔ)器閃存盤存儲(chǔ)器硬盤驅(qū)動(dòng)器和外觀

硬盤是計(jì)算機(jī)最重要的外部存儲(chǔ)器,。它被密封在硬盤驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部，一般固定安裝在主機(jī)箱內(nèi)。硬盤具有容量大、速度快的特點(diǎn)。常用的計(jì)算機(jī)軟件一般都存放在硬盤上。現(xiàn)在的硬盤容量一般以GB作為單位，硬盤的盤符常用“C：”、“D”等來表示光盤驅(qū)動(dòng)器和外觀由光盤驅(qū)動(dòng)器和盤頭組成。軟盤驅(qū)動(dòng)器和外觀

軟盤體積較小，可以方便攜帶，但容量一般較小。常見的軟盤以3.5英寸，1.44MB為主，它不適合存儲(chǔ)數(shù)據(jù)量較大的多媒體信息。軟盤驅(qū)動(dòng)器簡稱為軟驅(qū)，固定在計(jì)算機(jī)的主機(jī)箱上。計(jì)算機(jī)是通過軟驅(qū)來對軟盤中的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀寫操作。閃存盤存儲(chǔ)器和外觀閃存盤由集成電路芯片構(gòu)成，目前比較常用，其容量有128MB、256MB、2GB或更大的。其特點(diǎn)是攜帶方便，容量比較大。1、概念：用于把外部的信息輸入計(jì)算機(jī)。四、輸入設(shè)備2、常見的輸入設(shè)備：掃描儀手寫板數(shù)碼相機(jī)3、輸入設(shè)備的功能：把用字母、數(shù)字、符號(hào)以及聲音、機(jī)械動(dòng)作等其他形式表示的程序或數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)可以辨認(rèn)的電信號(hào)，并把他們送入存儲(chǔ)器。五、輸出設(shè)備1、概念：用于將存放在內(nèi)存中由計(jì)算機(jī)處理的結(jié)果轉(zhuǎn)化為人們所能接受的形式。2、常見的輸出設(shè)備：噴墨打印機(jī)激光打印機(jī)針式打印機(jī)

輸出設(shè)備的功能：

把以電信號(hào)形式表示的處理結(jié)果轉(zhuǎn)變?yōu)樽帜?、?shù)字、符號(hào)、聲音、圖像等各種人們能夠識(shí)別的形式，并展示出來。軟件系統(tǒng)

只有硬件的計(jì)算機(jī)叫做裸機(jī)，還不能用它做事情。配上各種軟件以后，才能稱之為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，才可以用來完成信息處理任務(wù)。為裸機(jī)裝配軟件的過程，是一個(gè)使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)逐層升級(jí)的過程。目前常用的微型計(jì)算機(jī)，一般都是在裸機(jī)上安裝了BIOS軟件后，再安裝操作系統(tǒng)軟件以及應(yīng)用軟件，從而形成的具有很強(qiáng)信息處理功能的系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的分層結(jié)構(gòu)圖裸機(jī)BIOS系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件軟件系統(tǒng)1、BIOSBIOS以為基本輸入輸出系統(tǒng)。這類軟件一般都由生產(chǎn)廠家把它們“固化”在計(jì)算機(jī)的ROM里。開機(jī)時(shí)，計(jì)算機(jī)首先運(yùn)行BIOS，完成對系統(tǒng)硬件的初始化設(shè)置和檢測。如果發(fā)現(xiàn)硬件有問題，BIOS會(huì)把有關(guān)的問題反饋給用戶；如果沒有問題，啟動(dòng)過程就繼續(xù)進(jìn)行。BIOS相當(dāng)于硬件與軟件之間的橋梁。裸機(jī)配上BIOS后就形成了比較初級(jí)的系統(tǒng)。這時(shí)，用鍵盤可以輸入自負(fù)，驅(qū)動(dòng)器可以讀寫信息，顯示器可以顯示信息。在此基礎(chǔ)上，就可安裝系統(tǒng)軟件了。2、系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件是計(jì)算機(jī)必須具備的，用以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的管理、控制、運(yùn)行和維護(hù)等方面的操作。一般人們把操作系統(tǒng)、各種程序設(shè)計(jì)語言的解釋或編譯程序等看做系統(tǒng)軟件。種類：DOS、UNIX、Linux、Windows系統(tǒng)。系統(tǒng)軟件是計(jì)算機(jī)與用戶之間的橋梁。3、應(yīng)用軟件種類：IE瀏覽器、Word、POwerpoint等都是應(yīng)用軟件，各種管理軟件、輔助教學(xué)軟件、媒體播放軟件、游戲軟件等也是應(yīng)用軟件。應(yīng)用軟件是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與用戶之間的橋梁。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)：裸機(jī)（硬件）：負(fù)責(zé)具體的運(yùn)算和操作。BIOS

：負(fù)責(zé)為硬件與軟件建立聯(lián)系。系統(tǒng)軟件：負(fù)責(zé)完善系統(tǒng)的功能。應(yīng)用軟件：面對的是具體的信息處理問題和需要解決實(shí)際問題的用戶。1.3計(jì)算機(jī)數(shù)制和編碼按進(jìn)位原則進(jìn)行計(jì)數(shù)稱為進(jìn)位計(jì)數(shù)制，簡稱：“數(shù)制”。數(shù)制特點(diǎn)：逢基數(shù)進(jìn)位計(jì)算機(jī)常用數(shù)制：二進(jìn)制，八進(jìn)制，十六進(jìn)制。

計(jì)算機(jī)的語言——二進(jìn)制十進(jìn)制 R=10，可使用0,1,2,3,4,5,6,7,8,9二進(jìn)制 R=2，可使用0,1八進(jìn)制 R=8，可使用0,1,2,3,4,5,6,7十六進(jìn)制 R=16，可使用0,……,9,A,B,C,D,E,F“逢R進(jìn)一，借一當(dāng)R”進(jìn)制的概念計(jì)算機(jī)軟件概述二進(jìn)制概念128瓦32瓦64瓦16瓦8瓦4瓦1瓦2瓦11111000我認(rèn)識(shí)她已有1111年了。信息復(fù)制的精確性運(yùn)算規(guī)則簡單（R(R+1)/2）電子線路制造計(jì)算機(jī)成為可能計(jì)算機(jī)軟件概述程序和指令指令是對計(jì)算機(jī)進(jìn)行程序控制的最小單位。所有的指令的集合稱為計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng)。程序是為完成一項(xiàng)特定任務(wù)而用某種語言編寫的一組指令序列。機(jī)器指令格式操作碼操作數(shù)機(jī)器執(zhí)行什么操作執(zhí)行對象（具體數(shù)、存放位置）PC+1計(jì)算機(jī)軟件概述信息的存儲(chǔ)單位位（Bit）：度量數(shù)據(jù)的最小單位字節(jié)（Byte）：最常用的基本單位K字節(jié) 1K=1024byteM（兆）字節(jié) 1M=1024KG（京）

字節(jié) 1G=1024M

T（垓）字節(jié) 1T=1024Gb7b6b5b4b3b2b1b0100101