第一单元 计算机基础知识

1、第一单元 计算机基础知识计算机的概述计算机的概述计算机硬件知识计算机硬件知识计算机软件知识计算机软件知识单元复习测试单元复习测试第一节第一节 计算机概述计算机概述一一计算机的发展计算机的发展 世界上第一台电子计算机（世界上第一台电子计算机（ENIAC)ENIAC)诞生于诞生于19461946年年。 到目前为止，从计算机的发展历程来看，可将计算机划分为四代产品。 第一代：电子管计算机电子管计算机 第二代：第二代：晶体管计算机晶体管计算机 第三代：第三代：中、小型集成电路计算机中、小型集成电路计算机 第四代：第四代：大规模、超大规模集成电路计算机大规模、超大规模集成电路计算机第一代：电子管计算机第

2、一代：电子管计算机 采用电子管构成逻辑部件，运算速度是每采用电子管构成逻辑部件，运算速度是每秒约几千次到几万次的定点加法运算，采用机秒约几千次到几万次的定点加法运算，采用机器语言和汇编语言。器语言和汇编语言。生存时期：约生存时期：约19461946年年-1958-1958年年主要特点：体积庞大，运算速度低，成本高，主要特点：体积庞大，运算速度低，成本高，可靠性差，内存容量小。可靠性差，内存容量小。主要用途：进行复杂的科学运算主要用途：进行复杂的科学运算第二代：晶体管计算机第二代：晶体管计算机 采用分立式晶体管构成逻辑部件，运算速采用分立式晶体管构成逻辑部件，运算速度为每秒几万次到几十万次。软件

3、方面出现了度为每秒几万次到几十万次。软件方面出现了高级程序设计语言，相继出现编译程序、子程高级程序设计语言，相继出现编译程序、子程序库、批处理管理程序等系统软件。序库、批处理管理程序等系统软件。生存时期：约生存时期：约19581958年年-1964-1964年年主要特点：运行速度有所提高，体积大大减小，主要特点：运行速度有所提高，体积大大减小，可靠性和内存容量明显提高。可靠性和内存容量明显提高。第三代：中、小规模集成电路计算机第三代：中、小规模集成电路计算机 采用中小规模集成电路计算机构成逻辑部采用中小规模集成电路计算机构成逻辑部件，开始用半导体存储器作为主存储器。硬件件，开始用半导体存储器作

4、为主存储器。硬件方面采用流水线技术、微程序控制技术，提出方面采用流水线技术、微程序控制技术，提出了整机概念。软件方面操作系统逐渐成熟，出了整机概念。软件方面操作系统逐渐成熟，出现了学你存储技术、信息管理系统、网络通信现了学你存储技术、信息管理系统、网络通信软件等。软件等。生存时期：约生存时期：约19651965年年-1974-1974年年主要特点：体积辨析运行速度提高到每秒几十主要特点：体积辨析运行速度提高到每秒几十万次到几百万次，可靠性和存储容量进一步提万次到几百万次，可靠性和存储容量进一步提高，外部设备种类繁多。高，外部设备种类繁多。第四代：大规模、超大规模集成电路计算机第四代：大规模、超

5、大规模集成电路计算机 采用大规模和超大规模集成电路，存储器采用采用大规模和超大规模集成电路，存储器采用半导体存储器，外存储器采用大容量的软硬磁盘，半导体存储器，外存储器采用大容量的软硬磁盘，引入光盘。软件方面，操作系统不断发展和完善，引入光盘。软件方面，操作系统不断发展和完善，出现了数据库管理系统、通信软件，各类应用软件出现了数据库管理系统、通信软件，各类应用软件层出不穷。层出不穷。生存时期：生存时期：19741974年年- -至今至今主要特点：体积越来越小，功能越来越强大，运算主要特点：体积越来越小，功能越来越强大，运算速度可达到每秒上千万次到百万亿次，存储容量和速度可达到每秒上千万次到百万

6、亿次，存储容量和可靠性有了质的提高。可靠性有了质的提高。第一节第一节 计算机概述计算机概述二、二、计算机的特点计算机的特点1.1. 运算速度快：每秒万亿次、复杂的科学运算运算速度快：每秒万亿次、复杂的科学运算2.2.运算精度高：计算精度可又千分之几到百万分运算精度高：计算精度可又千分之几到百万分之几之几3.3.记忆容量大：不仅可对各种数据进行高速运算，记忆容量大：不仅可对各种数据进行高速运算，还能把这些数据、程序以及中间结果和最终结还能把这些数据、程序以及中间结果和最终结果保存起来，可随时调用。果保存起来，可随时调用。4.4.具有逻辑判断力：根据判断结果可决定下一步具有逻辑判断力：根据判断结果

7、可决定下一步该做什么。该做什么。5.5.具有自动控制能力：具有自动控制能力： 在运算过程中，不会受在运算过程中，不会受到人工干涉。到人工干涉。第一节第一节 计算机概述计算机概述三、三、计算机的分类计算机的分类1.1.按功能分按功能分 专用计算机：为特殊应用而设计的，运行专用计算机：为特殊应用而设计的，运行程序不变，高效率，快速度，高精度。如程序不变，高效率，快速度，高精度。如飞机驾驶仪，坦克火控系统。飞机驾驶仪，坦克火控系统。 通用计算机：应用于各个领域，也就是生通用计算机：应用于各个领域，也就是生活中所提到的计算机。活中所提到的计算机。第一节第一节 计算机概述计算机概述三、三、计算机的分类计

8、算机的分类2.2.按性能分按性能分 巨型机：又称为超级计算机，用于尖端科巨型机：又称为超级计算机，用于尖端科技领域，如太空，气象，能源，医学，战技领域，如太空，气象，能源，医学，战略武器研制等。综合国力的体现。略武器研制等。综合国力的体现。 大型机：运算速度快，存储容量大。用于大型机：运算速度快，存储容量大。用于大型企业、商业管理或大型数据库管理数大型企业、商业管理或大型数据库管理数据。也可用作大型计算机网络中的主机。据。也可用作大型计算机网络中的主机。 小型机：主要用于科学计算和数据处理，小型机：主要用于科学计算和数据处理，中小型事业单位使用。逐渐被高性能的服中小型事业单位使用。逐渐被高性能

9、的服务器取代。务器取代。第一节 计算机概述三、三、计算机的分类计算机的分类2.2.按性能分按性能分 微型机：也才个人计算机（微型机：也才个人计算机（PCPC），小巧、灵活、便宜，而），小巧、灵活、便宜，而且性能在不断提高，适合个人办公或家庭使用。主要分台且性能在不断提高，适合个人办公或家庭使用。主要分台式和便携式。式和便携式。PCPC机按字长分为：机按字长分为：8 8位、位、1616位、位、3232位、位、6464位位机；按机；按CPUCPU可分为：可分为：286286机、机、386386机、机、486486机、机、PentiumPentium机、机、P P2 2、P3P3和和P4P4机等。机

10、等。 工作站：工作站：WorkstationWorkstation，主要面向专业应用领域，具备强，主要面向专业应用领域，具备强大的数据运算与图形、图像处理能力，满足工程设计、动大的数据运算与图形、图像处理能力，满足工程设计、动画制作、科学研究、软件开发、金融管理、信息服务、模画制作、科学研究、软件开发、金融管理、信息服务、模拟仿真等领域而设计开发的高性能计算机。拟仿真等领域而设计开发的高性能计算机。第一节第一节 计算机概述计算机概述四、计算机的应用四、计算机的应用1.1.科学计算科学计算: :数学计算数学计算 如火箭运行轨迹、地质勘探、计如火箭运行轨迹、地质勘探、计算机仿真算机仿真2.2.数据

11、处理数据处理: :如对信息进行收集、存储、整理、查询和如对信息进行收集、存储、整理、查询和传播传播 3.3.过程控制过程控制: :实时采集检测数据，按最优方案对生产过实时采集检测数据，按最优方案对生产过程进行自动控制程进行自动控制4.4.辅助系统辅助系统: :计算机辅助设计计算机辅助设计CADCAD、计算机辅助教学、计算机辅助教学CACAI I5.5.人工智能人工智能: :机器人和专家系统机器人和专家系统6.6.网络功能网络功能: :计算机之间的通信、资源共享，广泛应用计算机之间的通信、资源共享，广泛应用第二节第二节 计算机硬件知识计算机硬件知识12一一计算机基本组成计算机基本组成 计算机计算

12、机硬件有五大功能硬件有五大功能部件：部件：运算器运算器(Arithmetic Logic Unit(Arithmetic Logic Unit，简称，简称ALU)ALU)控制器控制器(Controller)(Controller)存储器存储器(Memory)(Memory)输入设备输入设备(Input Device)(Input Device)输出设备输出设备(Output Device)(Output Device)第二节第二节 计算机硬件知识计算机硬件知识一一计算机基本组成计算机基本组成 运算器运算器(Arithmetic Logic Unit-ALU) (Arithmetic Logic

13、 Unit-ALU) 算算术逻辑单元。进行数据运算和处理的部件，包括算术逻辑单元。进行数据运算和处理的部件，包括算术运算和逻辑运算。术运算和逻辑运算。 控制器控制器(Controller) (Controller) 计算机的指令系统。计算机的指令系统。 控制器是计算机的指挥中心，负责对指令进行控制器是计算机的指挥中心，负责对指令进行分析、判断，发布控制命令。分析、判断，发布控制命令。 计算机系统的各个部件都是在控制器的控制下计算机系统的各个部件都是在控制器的控制下协调工作的。协调工作的。 第二节第二节 计算机硬件知识计算机硬件知识一一计算机基本组成计算机基本组成 存储器存储器 (Memory)

14、(Memory) 计算机的计算机的记忆记忆或或暂存暂存部件，用来存放大量程序和数据。可部件，用来存放大量程序和数据。可分为分为内部内部和和外部外部存储器两大类。存储器两大类。内存特点：存取速度内存特点：存取速度快快、存储容量、存储容量小小; ;可可与各部件交换数据与各部件交换数据外存外存特点：存取速度特点：存取速度慢慢、存储容量、存储容量大大。只能与内存交换数据只能与内存交换数据 输入设备输入设备(Input Device)(Input Device) 输入设备是用来接受用户输入的原始数据和程序，并将它们输入设备是用来接受用户输入的原始数据和程序，并将它们转变为计算机能识别的形式存放的内存中。

15、转变为计算机能识别的形式存放的内存中。 常用的输入设备有：键盘、鼠标器、扫描仪、触摸屏、光笔、常用的输入设备有：键盘、鼠标器、扫描仪、触摸屏、光笔、磁盘机等。磁盘机等。第二节第二节 计算机硬件知识计算机硬件知识 输出设备输出设备(Output Device)(Output Device) 输出设备是用来将处理结果转变为人们或现场所能接输出设备是用来将处理结果转变为人们或现场所能接受的形式。受的形式。 常用的输出设备有：显示器、打印机、绘图仪、磁盘常用的输出设备有：显示器、打印机、绘图仪、磁盘机等。机等。 中央处理器中央处理器(CPU)=运算器运算器+控制器控制器 主机主机=CPU+内部存储器内

16、部存储器 外部设备外部设备=输入设备输入设备+输出设备输出设备第二节第二节 计算机硬件知识计算机硬件知识 运算器：计算机的运算部件运算器：计算机的运算部件 中央处理器中央处理器 （执行单元）（执行单元） 控制器：计算机的指挥中心控制器：计算机的指挥中心目前，被广泛使用的是目前，被广泛使用的是InterInter公司和公司和AMDAMD公司的产品。公司的产品。 只读存储器只读存储器ROMROM 内存储器内存储器 随机存储器随机存储器RAMRAM存储器存储器 外存储器：外存储器： 硬盘、硬盘、CDCD、软盘、软盘、U U盘等盘等 高速缓存存储器：高速缓存存储器：Cache,Cache,介于内存和介

17、于内存和CPCPU U之间。之间。第二节第二节 计算机硬件知识计算机硬件知识 PC PC机的主要性能指标和配置机的主要性能指标和配置 性能指标：性能指标：CPUCPU的类型、字长、速度、内存容量、的类型、字长、速度、内存容量、外存、兼容性、系统的可靠性、可维护性及性能外存、兼容性、系统的可靠性、可维护性及性能价格比等。价格比等。 CPUCPU类型：取决于主频，类型：取决于主频，CPUCPU在在1s1s内工作的周期数，内工作的周期数，以以MHzMHz为单位，为单位，Pentium4Pentium4已超已超3GHz3GHz。 字长：数据长度成为字长：数据长度成为“字字”，字长是包含二进制，字长是包

18、含二进制数位数或字符的数目。字长越长，运算速度就越数位数或字符的数目。字长越长，运算速度就越高，高，6464位的速度比位的速度比3232位的速度快。位的速度快。第二节第二节 计算机硬件知识计算机硬件知识 PC PC机的主要性能指标和配置机的主要性能指标和配置 内存：内存越大，越有利于系统的运行。常用单内存：内存越大，越有利于系统的运行。常用单位：位：KBKB、MBMB、GBGB。 外存：辅存容量，标志计算机处理信息能力的一外存：辅存容量，标志计算机处理信息能力的一项技术。外存有软驱、硬驱、光驱、项技术。外存有软驱、硬驱、光驱、U U盘。盘。 运算速度：衡量计算机性能的一项主要指标，取运算速度：衡量计算机性能的一项主要指标，取决于指令的执行时间。运行次数的指标为决于指令的执行时间。运行次数的指标为MIPSMIPS，即每秒百万条指令，即每秒百万条指令，P4P4可达可达400MIPS400MIPS，即每秒可执，即每秒可执行行4 4亿条以上指令。亿条以上指令。第二节第二节 计算机硬件知识计算机硬件知识 PCPC机主要配置机主要配置 主机、