任务一初识计算机(二)

复习提问1.计算机系统主要包含哪两部分？2.计算机硬件由哪几部分组成？3.计算机硬件设备中具有屏蔽电子辐射的作用的是？4.CPU代表什么？它由哪几部分组成?5.RAM和ROM分别代表什么？16.计算机的主要存储设备是什么？7.CD—RW和CD—ROM分别代表什么？8.CRT和LCD各代表什么？9.计算机有哪几种启动方法？分别在什么情况下使用？10.主键盘区的基准键有哪些？各手指如何分工？11.小键盘区的基准键有哪些？各手指如何分工？2请辨别以下计算机硬件34567891011什么是计算机？计算机是一台能存储程序和数据，并能自动执行程序的机器；是一种能对各种数字化信息进行处理，协助人们获取信息、处理信息、存储信息和传递信息的工具。五、计算机相关知识12世界上第一台电子计算机——ENIAC数字积分电子计算机（译名：埃尼亚克）1946年2月诞生于美国宾夕法尼亚大学重达30吨，使用18000支电子管，70000个电阻，10000支电容，耗电150KW，占地170平方米，运算速度5000次/秒加、减法运算。

（一）电子计算机的发展13计算机发展史世界上第一台电子计算机ENIAC

数字积分电子计算机（译名：埃尼亚克）14它采用十进制计算，计算炮弹弹道仅需3秒，而在此之前，则需要200人手工计算两个月。ENIAC的诞生是人类文明史上的一次重大飞跃，它的诞生标志着人类社会进入了计算机时代。以计算机硬件逻辑元器件为标志，计算机的发展大致经历了电子管、晶体管、中小规模集成电路、大规模和超大规模集成电路的四个阶段。

15计算机发展过程第一代（1946~1957）电子管5千~4万（次/秒)第二代（1958~1964）晶体管几十万~百万（次/秒）第三代（1965~1970）中小规模集成电路百万~几百万（次/秒）第四代（1971年至今）大规模和超大规模集成电路几百万~几亿（次/秒）按采用的主要元器件划分为四代16(c)小规模集成电路（SSI）(b)晶体管(a)电子管(d)超大规模集成电路（VLSI）一个小于1/4平方英寸的集成电路可以含有超过一百万个电路器件电子管，晶体管与集成电路17小规模集成电路（SSI）:集成度小于100个电子元件中规模集成电路（MSI）:集成度在100～3000个电子元件大规模集成电路（LSI）:集成度在3000～10万个电子元件超大规模集成电路（VLSI）:集成度在10万～100万个电子元件18第一代（1946---1957年）电子管计算机19第二代（1958-1964年）晶体管计算机晶体管式高级语言体积小速度几十万次/秒应用范围扩大：数据处理,自动控制20第三代（1965-1970年）中小规模集成电路计算机

中、小规模集成电路体积更小速度几十万次/秒~几百万次/秒操作系统应用范围扩大：企业管理,辅助设计21第四代（1971至今）

大规模、超大规模集成电路体积更小速度上千次/秒~数亿次/秒软件丰富网络发展应用范围扩大：各个领域2223外存储器磁带磁带、磁盘磁盘磁盘（软、硬之分）使用语言机器语言汇编语言开始使用管理程序、操作系统，并开始使用一些高级程序设计语言操作系统进一步完善，高级语言增多，开始使用面向用户的应用软件软件完善，各种高级语言，主要为脚本语言，如C,VC,VC++,VB,JAVA,ASP,SQL24应用领域科学计算（最广泛的为军事领域）扩展到数据处理和自动控制等方面广泛应用于科学计算、数据处理、事务管理和工业控制等领域各个领域（最广泛的为数据处理领域）代表机型ENIACIBM650(小型机)IBM709(大型机)IBM7090IBM7094CDC7600IBM360系列富士通F230系列IBM4300、3080、3090、9000等系列25主要特点体积大，功耗大，运行速度只有每秒几千到几万次，价格昂贵，可靠性差体积缩小，运行速度提高至每秒几十万次，可靠性和内存容量提高运行速度提高至每秒几十万次至几百万次，可靠性和存储容量进一步提高，外部设备种类繁多速度快，集成度高，软件丰富，有通信功能，软硬件密切结合，计算速度可达每秒千万次甚至亿次以上26（二）计算机的分类

1.按计算机信息的表示形式和对信息的处理方式不同：数字计算机、模拟计算机和混合计算机。27282.按用途不同分为：通用计算机和专用计算机。备注：市场上销售的计算机多为通用计算机。293.按照运算速度、存储数据量、功能强弱以及软硬件配套规模不同，分为：巨型机大中型机小型机微型机工作站服务器等。30巨型机日本NEC公司的NECSX-6/64MB巨型计算机，它包含64个CPU，内存容量为512GB，峰值速度达每秒1万亿次浮点运算，用于全球气温变化趋势的预测研究

全球气温分布与变化趋势图

图1-28巨型机31（1）巨型机（giantcomputer）图1-28又称超级计算机（supercomputer），是指运算速度超过每秒1亿次的高性能计算机。特点：功能最强、速度最快、软硬件配套齐备、价格最贵。用途：主要用于解决诸如气象、太空、能源、医药等尖端科学研究和战略武器言之中的复杂计算。32巨型机最突出的的特点是运算速度快。如：美国Cray公司研制的Cray系列机中，Cray-Y-MP运算速度为每秒20～40亿次，我国自主生产研制的银河Ⅲ巨型机为每秒100亿次，IBM公司的GF-11可达每秒115亿次，日本富士通研制了每秒可进行3000亿次科技运算的计算机。最近我国研制的曙光4000A运算速度可达每秒11亿万次。世界上只有少数几个国家能生产这种机器，它的研制开发是一个国家综合国力和国防实力的体现。33图1-28为日本NEC公司的NECSX-6/64MB巨型计算机，它包含64个CPU，内存容量为512GB，峰值速度达每秒1万亿次浮点运算，用于全球气温变化趋势的预测研究34大型机美国航空公司的大型机每秒钟可处理4000多个事务图1-29大型机35（2）大中型计算机（large-scalecomputerandmedium-scalecomputer）图1-29

也有很高的运算速度和很大的存储容量，允许相当多的用户同时使用。特点：在量级上不及巨型机，结构较简单，价格较便宜，因而应用范围广。用途：事务处理、商业处理、信息管理、是大型数据库和数据通信的主要支柱。36大中型机通常都像一个家族一样形成系列，如IBM370系列、DEC公司生产的VAX8000系列、日本富士通公司的M-780系列。同一系列的不同型号的计算机有软件兼容的功能，即同一系列的不同型号的计算机可以运行同一个软件。37典型的小型计算机处理多用户任务小型机图1-3038（3）小型机（minicomputer）图1-30

规模和运算速度比大中型机要差，可以支持十几个用户同时使用。特点：体积小、价格低、性能价格比高用途：适合中小企业、事业单位用于工业控制、数据采集、分析计算、企业管理以及科学计算等，也可用作巨型机和大中型机的辅助机。典型机型：美国DEC公司的PDP计算机、IBM公司的AS/400系列计算机，我国的DJS-130计算机等。39个人计算机(微机的一种)PersonalComputerPDA(个人数字助理)图1-3140（4）微型计算机（microcomputer）：图1-31

简称计算机，是当今应用最广、产量最大的一类计算机特点：体积小、功耗低、成本少、灵活性大，性价比优于其他类型计算机。分类：按结构和性能划分为单片机、单板机、个人计算机等41单片机（singlechipcomputer）是一片特殊的、具有计算机功能的集成电路芯片。它是把微处理器、一定容量的存储器以及输入输出接口电路等集成在一个芯片上。特点：体积小、功耗低、使用方便、存储容量较小用途：用作专用机或用来控制高级仪表、家用电器等42单板机（singleboardcomputer）是一块特殊的、具有特殊功能的电路板。它是把微处理器、存储器、输入输出接口电路安装在一块电路板上，就成为单板计算机。单板计算机一般还装有简易键盘、液晶和数码显示器以及外存储器接口等。特点：价格低廉易于扩展用途：工业控制、微型机教学和试验，可作为计算机控制网络的前端执行机。43个人计算机（personalcomputer,PC）（如图1-31所示）是指供单个用户使用的微型机一般称为个人计算机或PC，是目前应用最多的一种微型计算机。PC配有一个紧凑的机箱、显示器、键盘、鼠标以及各种借口，可分为台式计算机和膝上便携带计算机。台式计算机可以将全部设备放置在桌面上，因此又称为桌面型计算机。便携式计算机包括笔记本计算机、袖珍计算机和个人数字助理（PersonalDigitalAsistant,PDA）。44（5）工作站（workstation）（如图1-32）是介于PC和小型机之间的高档微型计算机，通常配备有大屏幕显示器和大容量存储器。特点：具有较高的运算速度和较强的网络通信能力，有大型机或小型机的多任务和多用户功能，同时兼有微型计算机操作便利和人机界面有好的特点。工作站最突出的特点就是具有很强的图形交互能力，因此广泛应用于工程设计领域。常见的工作站生产厂家：SUN、HP、SGI等。45图1-32惠普数字工作站46（6）服务器是一种可供网络用户共享的高性能计算机。服务器一般具有大容量的存储设备和丰富的外部接口，运行网络操作系统，要求较高的运行速度，为此很多服务器都配有双CPU。服务器常用于存放各类资源，为网络用户提供丰富的资源共享服务。常见的资源服务器有DNS（域名解析服务器）、E-mail（电子邮件）服务器、Web（网页）服务器、BBS（电子公告板服务器）等。47（三）计算机系统的组成一个完整的计算机系统由硬件系统和软件系统两部分组成。硬件系统是组成计算机系统的各种物理设备的总称，是计算机系统的物质基础；软件系统是为了运用、管理和维护计算机而编制的各种程序、数据和相关文档的总称，包括系统软件和应用软件两部分。通常把不装备任何软件的计算机称为裸机。4849计算机硬件系统计算机的硬件系统一般由控制器、运算器、存储器、输入设备和输出设备5大部分组成：计算机硬件系统又可以分为主机和外部设备两大部分。主机主要包括主板、CPU、内存、硬盘和显卡等设备，外部设备包括鼠标、键盘、显示器、打印机和扫描仪等I/O设备。5051（1）中央处理器（CentralprocessingunitCPU）中央理器简称CPU，是用来实现运算和控制功能的部件，由运算器、控制器和寄存器3部分组成。运算器用于完成数据的算术和逻辑运算。CPU内部的寄存器用来暂存参加运算的操作数和运算结果。控制器通常由指令寄存器、指令译码器和控制电路组成。52指令是一组二进制编码信息，主要包括两个内容：一是告诉计算机进行什么操作；二是指出操作数或操作数地址。控制电路根据指令的要求向微型机各部件发出一系列相应的控制信息，使它们协调有序地工作。53控制器控制器是计算机的指挥中心，负责从存储器中取出指令，并对指令进行译码；根据指令的要求，按先后顺序，负责向其他各部件发出控制信号；保证各部件协调一致地工作。控制器主要由指令寄存器、译码器、程序计数器和操作控制器等组成。54运算器运算器是计算机的核心部件，它负责对信息的加工处理。它在控制器的控制下，与内存交换信息，并进行各种算术运算和逻辑运算，所以在运算器内部有一个算术逻辑单元（ArithmeticLogicUnit，ALU）。运算器还具有暂存运算结果的功能，它由加法器、寄存器、累加器等逻辑电路组成。55控制器和运算器之间在结构关系上是非常密切的。到了第四代计算机，由于半导体工艺进步，将运算器和控制器集成在一个芯片上，形成中央处理器（CentralProcessingUnit，CPU）。56（2）存储器存储器分为内存储器（简称内存或主存）和外存储器（简称外存或辅存）。内存一般由半导体器件构成，可以分为随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。57随机存储器（RandomAccessMemory，RAM）RAM的主要特点是既可以从中读出数据，又可以写入数据；RAM是短期存储器，只要断电，其存储内容将全部丢失。58只读存储器（ReadOnlyMemory，ROM）ROM的特点是只能读出原有内容，不能再写入新内容。ROM的数据是厂家在生产芯片时，以特殊的方式固化在上面的，用户一般不能修改。ROM中一般存放系统管理程序，即使断电，ROM中的数据也不会丢失。比如固化在主板上的BIOS程序。59外存储器，简称外存或辅存，属于外部设备，是内存的扩充。外存具有存储容量大，可以长期保存暂时不用的程序和数据，信息存储性价比较高等特点。外存只与内存交换数据，而且存取速度也较慢。常用的外存有硬盘、光盘、U盘等，早期的软盘则逐渐被淘汰。60目前使用最多的外存主要有磁表面存储器、光存储器和半导体存储器三种。磁表面存储器：常用的磁存储器有磁盘和磁带两种。光存储器主要是光碟：只读光碟（CD-ROM）、一次写入光碟（CD-R）和可擦除光碟（CD-W）。半导体存储器：主要是U盘，又称闪盘。

61（3）输入/输出设备输入设备输入设备用于接受用户输入的原始程序和数据，负责将输入的程序和数据转换成计算机能识别的二进制代码，并放入内存中。常见的输入设备有键盘、鼠标、扫描仪等。思考：摄像头属于输入设备么？

62输出设备输出设备可以将计算机运算处理的结果以用户熟悉的信息形式反馈给用户。通常输出形式有数字、字符、图形、视频、声音等类型。常见的输出设备有显示器、打印机、绘图仪等。思考：耳麦是属于输入设备还是输出设备？632.计算机软件系统软件包括机器运行所需的各种程序及有关资料，可以对硬件进行管理、控制和维护。根据软件的用途可将其分为系统软件和应用软件。64…服务程序语言处理程序操作系统用户程序应用软件包工具软件…系统软件应用软件计算机软件系统65（1）系统软件是在计算机中直接服务于计算机系统的，是无需用户干预的各种程序的集合。主要功能是调度,监控和维护计算机系统；负责管理计算机系统中各种独立的硬件，使得它们可以协调工作。66系统软件使得计算机使用者和其他软件将计算机当作一个整体，而不需要顾及到底层每个硬件是如何工作的。系统软件能够扩充计算机功能，提高计算机效率。67分类1.操作系统在计算机软件中最重要且最基本的就是操作系统（OS）。它是最底层的软件，它控制所有计算机运行的程序并管理整个计算机的资源，是计算机裸机与应用程序及用户之间的桥梁。68没有OS，用户也就无法使用某种软件或程序。操作系统是计算机系统的控制和管理中心，从资源角度来看，它具有处理机、存储器管理、设备管理、文件管理等4项功能。692.程序设计语言计算机解题的一般过程是：用户用计算机语言编写程序，输入计算机，然后由计算机将其翻译成机器语言，在计算机上运行后输出结果。程序设计语言的发展经历了五代——机器语言、汇编语言、高级语言、非过程化语言和智能语言。703.语言处理程序计算机只能直接识别和执行机器语言，因此要计算机上运行高级语言程序就必须配备程序语言翻译程序，翻译程序本身是一组程序，不同的高级语言都有相应的翻译程序。714.数据库管理程序

数据库管理系统是一种操纵和管理数据库的大型软件，用于建立、使用和维护数据库。725.系统辅助处理程序系统辅助处理程序也称为“软件研制开发工具”、“支持软件”、“软件工具”，主要有编辑程序、调试程序、装备和连接程序、调试程序。73操作系统如我们常用的Windows,linux,Dos，unixmac等。Foxpro，Access，Orale，Sybase，DB2和Informix则是数据库系统，千万不能弄混语言处理程序如汇编语言汇编器，C语言编译、连接器等，74一般来讲，系统软件包括操作系统和一系列基本的工具（比如编译器，数据库管理，存储器格式化，文件系统管理，用户身份验证，驱动管理，网络连接等方面的工具）。是支持计算机系统正常运行并实现用户操作的那部分软件。一般是在计算机系统购买时随机携带的，也可以根据需要另行安装。75系统软件的主要特征是：与硬件有很强的交互性能对资源共享进行调度管理能解决并发操作处理中存在的协调问题其中的数据结构复杂，外部接口多样化，便于用户反复使用76（2）应用软件应用软件是用户为解决各种实际问题而编制的计算机应用程序及相关资料。常用的应用软件如AutoCAD、办公软件Office、图形处理软件Photoshop、多媒体播放软件以及各种网络聊天软件和下载工具等。

77计算机系统由硬件系统和软件系统组成。硬件是计算机系统的躯体，软件是计算机的灵魂。硬件的性能决定了软件的运行速度，软件决定了可进行的工作性质。硬件和软件是相辅相成的，只有将两者有效地结合起来，才能使计算机系统发挥应有的功能。计算机软件系统与硬件系统之间的关系78（四）计算机的特点1.运算速度快我们知道电磁场传播的速度是很快的，现在高性能计算机每秒能进行几百亿次以上的加法运算。如果一个人在一秒钟内能作一次运算，那么一般的电子计算机一小时的工作量，一个人得做100多年。很多场合下，运算速度起决定作用。例如，计算机控制导航，要求“运算速度比飞机飞的还快”；气象预报要分析大量资料，如用手工计算需要十天半月，失去了预报的意义。而用计算机，几分钟就能算出一个地区内数天的气象预报。792.计算精度高电子计算机的计算精度在理论上不受限制，一般的计算机均能达到15位有效数字，通过一定的技术手段，可以实现任何精度要求。历史上有个著名数学家挈依列，曾经为计算圆周率π，整整花了15年时间，才算到第707位。现在将这件事交给计算机做，几个小时内就可计算到10万位。803.具有记忆力和逻辑判断能力人是有思维能力的。思维能力本质上是一种逻辑判断能力，也可以说是因果关系分析能力。借助于逻辑运算，可以让计算机做出逻辑判断，分析命题是否成立，并可根据命题成立与否做出相应的对策。计算机中有许多存储单元，用以记忆信息。内部记忆能力，是电子计算机和其他计算工具的一个重要区别。

814.自动化程度高计算机的操作也是受人控制的，但由于计算机具有内部存储能力，可以将指令事先输入到计算机存储起来，在计算机开始工作以后，从存储单元中依次去取指令，用来控制计算机的操作，从而使人们可以不必干预计算机的工作，实现操作的自动化。这种工作方式称为程序控制方式。825.可靠性高

随着电子技术和计算机技术的发展，现代电子计算机连续无故障运行时间可达到几十万小时以上，具有极高的可靠性。83（五）计算机的应用领域计算机的应用领域已渗透到社会的各行各业，正在改变着传统的工作、学习和生活方式，推动着社会的发展。计算机的主要应用领域如下：

841.科学计算(或数值计算)科学计算是指利用计算机来完成科学研究和工程技术中提出的数学问题的计算。在现代科学技术工作中，科学计算问题是大量的和复杂的。利用计算机的高速计算、大存储容量和连续运算的能力，可以实现人工无法解决的各种科学计算问题。例如，建筑设计中为了确定构件尺寸，通过弹性力学导出一系列复杂方程，长期以来由于计算方法跟不上而一直无法求解。而计算机不但能求解这类方程，并且引起弹性理论上的一次突破，出现了有限单元法。

852.数据处理(或信息处理)数据处理是指对各种数据进行收集、存储、整理、分类、统计、加工、利用、传播等一系列活动的统称。据统计，80％以上的计算机主要用于数据处理，这类工作量大面宽，决定了计算机应用的主导方向。

86数据处理从简单到复杂已经历了三个发展阶段，它们是：

电子数据处理(ElectronicDataProcessing,简称EDP),它是以文件系统为手段，实现一个部门内的单项管理。管理信息系统(ManagementInformationSystem,简称MIS),它是以数据库技术为工具，实现一个部门的全面管理，以提高工作效率。决策支持系统(DecisionSupportSystem,简称DSS),它是以数据库、模型库和方法库为基础，帮助管理决策者提高决策水平，改善运营策略的正确性与有效性。

87数据处理从简单到复杂已经历了三个发展阶段，它们是：电子数据处理(ElectronicDataProcessing,简称EDP),它是以文件系统为手段，实现一个部门内的单项管理。管理信息系统(ManagementInformationSystem,简称MIS),它是以数据库技术为工具，实现一个部门的全面管理，以提高工作效率。决策支持系统(DecisionSupportSystem,简称DSS),它是以数据库、模型库和方法库为基础，帮助管理决策者提高决策水平，改善运营策略的正确性与有效性。88目前，数据处理已广泛地应用于办公自动化、企事业计算机辅助管理与决策、情报检索、图书管理、电影电视动画设计、会计电算化等等各行各业。

893.辅助技术(或计算机辅助设计与制造)计算机辅助技术包括CAD、CAM和CAI等。计算机辅助设计(ComputerAidedDesign,简称CAD)计算机辅助制造(ComputerAidedManufacturing,简称CAM)计算机辅助教学(ComputerAidedInstruction,简称CAI)90计算机辅助设计(ComputerAidedDesign,简称CAD)计算机辅助设计是利用计算机系统辅助设计人员进行工程或产品设计，以实现最佳设计效果的一种技术。它已广泛地应用于飞机、汽车、机械、电子、建筑和轻工等领域。例如，在电子计算机的设计过程中，利用CAD技术进行体系结构模拟、逻辑模拟、插件划分、自动布线等，从而大大提高了设计工作的自动化程度。又如，在建筑设计过程中，可以利用CAD技术进行力学计算、结构计算、绘制建筑图纸等，这样不但提高了设计速度，而且可以大大提高设计质量。

91计算机辅助制造(ComputerAidedManufacturing,简称CAM)

计算机辅助制造是利用计算机系统进行生产设备的管理、控制和操作的过程。例如，在产品的制造过程中，用计算机控制机器的运行，处理生产过程中所需的数据，控制和处理材料的流动以及对产品进行检测等。使用CAM技术可以提高产品质量，降低成本，缩短生产周期，提高生产率和改善劳动条件。92将CAD和CAM技术集成，实现设计生产自动化，这种技术被称为计算机集成制造系统(CIMS)。它的实现将真正做到无人化工厂(或车间)。93计算机辅助教学(ComputerAidedInstruction,简称CAI)

计算机辅助教学是利用计算机系统使用课件来进行教学。课件可以用著作工具或高级语言来开发制作，它能引导学生循环渐进地学习，使学生轻松自如地从课件中学到所需要的知识。CAI的主要特色是交互教育、个别指导和因人施教。

944.过程控制(或实时控制)过程控制是利用计算机及时采集检测数据，按最优值迅速地对控制对象进行自动调节或自动控制。采用计算机进行过程控制，不仅可以大大提高控制的自动化水平，而且可以提高控制的及时性和准确性，从而改善劳动条件、提高产品质量及合格率。因此，计算机过程控制已在机械、冶金、石油、化工、纺织、水电、航天等部门得到广泛的应用。95例如，在汽车工业方面，利用计算机控制机床、控制整个装配流水线，不仅可以实现精度要求高、形状复杂的零件加工自动化，而且可以使整个车间或工厂实现自动化。965.人工智能(或智能模拟)人工智能(ArtificialIntelligence)是计算机模拟人类的智能活动，诸如感知、判断、理解、学习、问题求解和图像识别等。现在人工智能的研究已取得不少成果，有些已开始走向实用阶段。

例如，能模拟高水平医学专家进行疾病诊疗的专家系统，具有一定思维能力的智能机器人等等。

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