第一章计算机基础知识

1、第一章 计算机基础知识主要内容：计算机概述计算机系统的组成和工作原理(重点)微型计算机的硬件系统(重点)1.微型计算机的软件系统1.1 计算机概述v计算机的发展过程v计算机的分类v计算机的特点v计算机的应用领域一、计算机的发展一、计算机的发展 1946年2月14日 ，美国宾夕法尼亚大学研制出第一台电子数字式电子数字式计算机，取名为ENIAC（埃尼阿克） 。 莫奇莱（莫奇莱（ John W. Mauchly）埃克特（埃克特（John Presper Eckert） 莫奇莱莫奇莱是总设计师是总设计师埃克特则承担总工程师。埃克特则承担总工程师。 1、计算机发展阶段：按照计算机中主要功能部件所采用的电

2、子器件：第五代：具有人工智能的新一代计算机 机器人总动员晶体管的诞生晶体管的诞生肖克利、巴丁、布拉坦在肖克利、巴丁、布拉坦在19471947年发明了晶体管，获得年发明了晶体管，获得1956年度诺贝尔物理奖，年度诺贝尔物理奖，电子计算机开始了缩小化（电子计算机开始了缩小化（downsizing）的征程。）的征程。 19561956年肖克利离开贝尔实验室，到西部山年肖克利离开贝尔实验室，到西部山景市，建立了肖克利半导体实验室。景市，建立了肖克利半导体实验室。肖克莱的专制使年轻人忍无可忍肖克莱的专制使年轻人忍无可忍这这8 8个人，在肖克莱眼里成为个人，在肖克莱眼里成为“乱臣贼子乱臣贼子”“八天才叛逆

3、八天才叛逆”19571957年建立了仙童年建立了仙童公司，在我们眼公司，在我们眼里，他们是半导里，他们是半导体产业的功臣。体产业的功臣。（intel、AMD、美国国家半导体公司）德州仪器公司的德州仪器公司的杰克 基尔比发明了锗集成电路数月后，仙童公司仙童公司的诺依斯发明了硅的诺依斯发明了硅集成电路。集成电路。集成电路：它把许多晶体管等电子元件集成在一块硅芯片上，使电子产品向更小型化发展。集成电路从小规模集成电路迅速发展到大规模集成电路和超大规模集成电路，从而使电子产品向着高效能低消耗、高精度、高稳定、智能化的方向发展。 王安，美籍华人l“磁芯存储“技术获专利，开创了磁芯存储器时代。l创办了”王

4、安股份有限公司，成功开发了数款计算器和文字处理系统WPS 。l被誉为电脑大王， 名列全美十大富豪，2、计算机发展趋势巨型化微型化网络化智能化二、计算机的分类1、 巨型计算机2、 大型计算机3、 小型计算机4、 微型计算机三、计算机的特点运算速度高：MIPS 1Mips=每秒执行100万条指令计算精确度高具有记忆能力和具有逻辑判断能力具有自动控制能力可靠性高 四、 计算机的应用领域 v科学计算（数值计算）v数据处理（信息处理）v自动控制v计算机辅助设计和辅助制造 计算机辅助设计CAD (Computer-Aided Design) 计算机辅助制造CAM（Computer-Aided Manufa

5、cturing） 计算机辅助教学CAI（Computer-Assisted Instruction） 计算机辅助测试CAT（Computer-Aided Testing 人工智能v多媒体技术应用v计算机网络应用1.2 计算机系统的组成及工作原理一、计算机系统的组成二、计算机的工作原理一、计算机的系统组成“计算机之父” 数学家： 冯诺依曼 ，美藉匈牙利人 。提出重大改进理论：设计出EDVAC），1952年正式投入运行，其运算速度是ENIAC的240倍。二、计算机基本工作原理一、计算机的一、计算机的五个基本部件五个基本部件二、采用二进制二、采用二进制 以二进制的形式表示数据和指令，用二进制运算。三

6、、三、 存储程序控制存储程序控制 程序预先存入存储器中，使计算机在工作中能自动地从存储器中取出程序指令并加以执行。1.3 计算机硬件系统所有构成计算机的所有物理实体。输入设备内存中央处理器外存储器输出设备电脑配置单：品名型号CPUIntel pentium D 915（ 2.8GHZ 32 位 二级缓存: 2*256 K）内存金士顿 （DDR533 512MB）硬盘希捷酷鱼 （ 160GB 7200rpm IDE 3.5寸）显示器飞利浦（ 19寸 1280*1024 0.25mm）光驱三星 （ 48xCD-ROM 16xDVDROM cd_R 32xCD_RW）主板微星 （945GZM3-L；

7、LGA755；板载声卡、显卡）声卡爱必特显卡丽台 （ 芯片型号:nVIDIA GeForce 6200A 容量:128M）键盘小太阳鼠标罗技光电鼠输入设备内存中央处理器外存储器输出设备硬件基本组成： 一、中央处理器（Central Processing Unit， CPU ） 1、 运算器运算器(算术逻辑部件算术逻辑部件)： 主要完成各种算术运算和逻辑运算。 2、控制器：计算机的指挥控制中心。 主要任务是从内存读取指令、执行指令。Pentium Pentium 问题1：Intel pentium D 915 2.8GHZ 64位答：表示CPU的时钟主频为2.8GHz，字长为32位2、字长：是计

8、算机一次读或写可处理的二进制位数。字长越长，计算机处理数据的精度越高，速度越快，性能越好。主要技术性能指标主要技术性能指标：1、主频： CPU的时钟工作频率。单位是Hz（赫兹）。 很大程度上决定了CPU的处理速度，主频越高，速度越快。微处理器字长微处理器字长4004480486328008/80858pentium32808616Pentium 328028616Pentium 328038632Pentium 32字长通常是8的整数倍。输入设备内存中央处理器外存储器输出设备硬件基本组成：二、内存储器 是计算机的临时仓库。 主要存放正在执行的程序和要使用的数据。问题：当我们从键盘输入文字的时候

9、，假如还没有进行保存操作，这些文字放在什么地方？计算机突然断电了，这些文字还能找回来吗？答：内存中。不能找回来分类：分类：1、随机存取存储器(RAM) 可以随时地读出和写入信息，只能临时保存数据。因为计算机断电后，信息会丢失。2、只读存储器(ROM) 信息只能被读出不能被写入，断电后，信息也不会丢失。通常用来存放一些固定的程序。如：BIOS系统程序，存放在一块ROM芯片中。内存条 3、高速缓冲存储器(Cache) 弥补内存的运行速度与CPU运行速度之间的差距。CPU对Cache的访问速度比一般内存快得多。 内存可以直接和CPU进行数据交换，存取速度快，容量较小。内存高速缓冲存储器 中央处理器内

10、存容量：指内存能存储信息的字节数。如：128MB、512MB、1GB。 容量越大，所能存储的数据和运行的程序越多，程序的运行速度越快。计算机处理信息的能力越强。主要性能指标：主要性能指标：问题：金士顿 DDR 512MB输入设备内存中央处理器外存储器输出设备硬件基本组成：三、外存储器l 是计算机的永久性仓库。l 一般用来存放暂时不参与运行的程序和数据。 常用的外存储器有： 软盘存储器、 硬盘存储器、 光盘存储器、便携存储器n尺寸: 3.5英寸盘 n写保护口 写保护状态（露出小口）：只能读出信息，不能写入信息。可以保护重要信息不被删除、修改。 一） 软盘存储器 软盘驱动器：软盘的读写装置软盘：n

11、存储格式磁道（同心圆信息记录道,编号由0开始）扇区0磁道79磁道n磁盘格式化：格式化就是对磁盘划分磁道和扇区。还可以检查磁盘上是否有坏的扇区，以后存放时会避开这些扇区。n3.5英寸软盘的容量=磁面数磁道数扇区数每扇区字节数2面*80道/面*18扇区/道*512B/扇区1.44MB二） 硬盘存储器 由多个金属盘片组成，并有多个磁头同时读写 容量： 60GB 80GB 120GB 等 转速：5400转/分、7200转/分使用时一是注意防止震动，二是由于硬盘转速快，关机后不宜马上开机。 问题：希捷酷鱼 160GB 7200rpm三） 光盘存储器 光盘是用光学方式进行读写信息的原盘光盘驱动器：光盘的读

12、写装置vCD-ROW（只读型光盘） 存储容量 如：640MB 数据传输速率指标 1倍速指每秒可传输150kb的数据。如：48倍速 、50倍速等vCD-R（一次写入型光盘 ） 光盘刻录机vCD-RW （ 可多次擦写光盘）vDVD-ROW 单面7.5GB 双面17GB问题：三星 48xCD-ROM 16xDVDROM cd_R 32x CDRW四）便携存储器U盘、数码相机、MP3、掌上电脑等数码产品的闪存卡。 外存储器比较速度比较：硬盘光盘软盘存储容量比较：硬盘光盘软盘 GB GB/MB MB存储容量越小存取速度越快1、速度：CACHE内存外存（硬盘光盘软盘）2、存储容量：外存容量一般都比较大，但

13、存取速度慢。3、外存不能直接与CPU交换信息。存储器比较主存高速缓冲存储器 中央处理器辅存（硬盘、光盘等）输入设备内存中央处理器外存储器输出设备硬件基本组成：四、输入设备1. 键盘 2 . 鼠标(Mouse) 3、其它设备：手写板、扫描仪、摄像头等鼠标之父道格恩格勒巴特发明了世界上第一个鼠标。 QWERTY键盘布局 降低打字速度”打字机之父“克里斯托夫肖尔斯发明了，他将最常用的几个字母安置在相反方向，最大限度放慢敲键速度以避免卡键。 输入设备内存中央处理器外存储器输出设备硬件基本组成：五、输出设备显示器 阴极射线管显示器(CRT) 液晶显示器（LCD)。显示卡显示卡：主机与显示器之间的接口电路

14、。 几个重要概念：像素像素 ：发：发光点分辨率：分辨率：屏幕上所能显示的像素的个数，分辨率越高，则显示出的字符或图像越清晰。 800*600 1024*768问题：飞利浦 19英寸 1280*102419英寸2、打印机击打式打印机：针式打印机针式打印机非击打式打印机： 喷墨打印机喷墨打印机 激光打印机激光打印机：激光打印机是目前打印速度最快、质量最高的打印机，但价格比较贵。针式打印机喷墨打印机激光打印机 六、其他设备1. 主板主板是计算机的“联络员”，起桥梁和钮带的作用。使CPU,内存，外存，I/O设备之间能协同工作，不出差错 CPU插座内存插槽北桥芯片南桥芯片PCI插槽AGP插槽2、声卡适配

15、器: 实现模拟声音信号和数字声音信号的转换。3、网卡适配器 ：局域网上网。七、 微型计算机的系统结构接口是CPU与I/O设备的桥梁，它在CPU与I/O设备之间起着信息转换和匹配的作用。接口电路通过总线与CPU相连。 （一）接口与总线 接口接口总线数据总线、地址总线、控制总线（二）标准接口 鼠标与键盘接口鼠标与键盘接口并行接口并行接口串行接口串行接口1.USB接口接口主机主机外部外部设备设备内存（主存）内存（主存）：存放正在运行的程序、数据 外存（辅存）外存（辅存）：存放暂不运行的程序、数据 输入设备输入设备：输入信息，如鼠标、键盘、扫描仪输出设备输出设备：输出信息，如显示器、打印机其它设备：其

16、它设备：如主板主板：输入输出的接口电路CPU运算器控制器存存储储器器硬件系统总结：另外，软盘、硬盘等存储器既是输入设备也是输出设备。写数据读数据1.4 计算机软件系统软件系统：指计算机运行中所需的各种程序及其相应文档的集合。用 户应用软件其他系统软件操作系统硬件1、系统软件、系统软件2、应用软件、应用软件 一、系统软件指管理、监控、维护计算机正常工作的各类程序。 1、操作系统、操作系统 系统软件中最基本、最核心的部分。系统软件中最基本、最核心的部分。 是用户和计算机的接口。对硬件、软件资源进行管理。1）DOS操作系统 命令 单用户、单任务单用户、单任务 2） Windows操作系统 图形操作界

17、面 多任务多任务 3）Unix操作系统 AT&T公司公司 多用户、分时多用户、分时4） Linux操作系统 自由软件 多任务、多用户多任务、多用户Linus Torvalds 当时他是芬兰赫尔辛基大学的学生。他的目的是想设计一个代替Minix的操作系统，这个操作系统可用于386、486或奔腾处理器的个人计算机上，并且具有Unix操作系统的全部功能，因而开始了Linux雏形的设计。 单用户单任务：指一台计算机同时只能有一个用户在使用,该用户一次只能提交一个作业,一个用户独自享用系统的全部硬件和软件资源。多用户：多个用户用同一台电脑而不会互相影响。管理员可以添加、删除用户，并设置用户的权利

18、范围。 多任务：让电脑执行不同的任务，并且互不干扰。分时：操作系统将系统处理机时间与内存空间按一定的时间间隔，轮流地切换给各终端用户的程序使用。由于时间间隔很短，每个用户的感觉就像他独占计算机一样。 2、语言处理系统计算机语言是人与计算机交流的工具 爱达奥古斯塔拉芙拉斯，英国诗人拜伦的女儿 第一代语言：机器语言（低级语言）第一代语言：机器语言（低级语言）由二进制码组成。如：00000100 00001010 加法 与硬件密切相关，面向机器的程序设计语言， 它能被计算机直接识别和执行，因此执行速度快。第二代语言：汇编语言（符号语言）第二代语言：汇编语言（符号语言）把机器语言指令用助记符和十进制表

19、示如：ADD AX,10 仍紧密依赖硬件，面向机器的程序设计语言。 计算机不能直接执行汇编语言源程序目标程序可执行程序汇编程序汇编连接程序图：用汇编语言生成可执行代码的示意图编译：把汇编语言翻译成机器语言。因为汇编语言编写的程序，计算机不能直接识别50年代初，科学家莫奇莱（John W.Mauchly）等人在UNIVAC上实现了计算机语言的突破，将机器语言代码化使之接近人的自然语言（英语），称之为“汇编语言” 约翰巴库斯（John Backus）发明世界上第一个计算机高级语言FORTRAN语言。1954年4月FORTRAN第一版本诞生， 第三代语言：高级语言第三代语言：高级语言 更接近于人类自

20、然语言。面向过程语言：如：Fortran、CoBol、Basic 、Pascal、C语言 面向对象语言：面向对象语言： 如：Visual C+、Java语言、Visual Basic、Delphi 智能性语言智能性语言带一定的智能如：Lisp语言、PROGLOG语言 人工智能语言LISP语言基本上是由FORTRAN语言激发的，由FORTRAN语言又产生了ALGOL语言、BASIC语言，而ALGOL60语言又是PASCAL、C和Ada等计算机高级语言的父语言，也是从Postscript到Excel等语言的祖语言，以后又有了面向对象的C+语言。图：两种类型的高级语言生成可执行代码的示意图高级语言源程序机器目标程序可执行程序连接程序编译程序编译方式：目标程序和可执行程序可保存在磁盘中，以后可直接执行解释性高级语言目标代码解释程序解释方式：逐条解释，