《计算机应用基础》前言

前言——计算机软件技术基础1.计算机概述计算机是个什么工具？

电子计算机是一种能够存储信息(程序和数据)、并能自动地、快速地、精确地处理信息的电子设备。通常人们把电子计算机也称为电脑。

是一种能对各种数字化信息进行处理，即协助人们获取信息、处理信息、存储信息和传递信息的工具。1.计算机概述（1）计算机的发展过程世界上第一台计算机—ENIAC（埃尼阿克）组成：18000个电子管,10000多只电容器7000只电阻，1500多个继电器。重达30吨，占地179平方米耗电：150kw/时速度：5000次加减/秒产生：1946年在美国产生第一台计算机的优缺点优点：奠定了计算机的发展基础，提高了效率。19世纪法国数学家契依列用了毕生的时间，计算π只算到小数点707位，用ENIAC则几秒钟就完成了。缺点：

耗电大、存储容量小，可靠性差，计算程序是靠接线板来设定，问题改变时，要重新接线，有的问题虽然计算几分钟，接线却几个小时。第一代计算机年份：1946~1957代表元器件：电子管运算速度：5千~4万（次/秒）

IBM650电子器件的变化上图：电子管下图：晶体管第二代计算机年份：1958~1964代表元器件：晶体管运算速度：几十万~百万（次/秒）

IBM7094电子器件的变化下图：集成电路通过半导体集成技术将许多逻辑电路集成在只有几平方毫米的硅片上。

1958年集成电路问世时，一个芯片上只有５个元件；1970年一个芯片上已能制作1500个晶体管；1971年Intel公司制成了第一批微处理4004，这一芯片集了2250个晶体管组成的电路。1989年英特尔（Intel）公司的80486芯片上容纳了120万个晶体管，

1993年Intel公司推出的“奔腾”（Pendium）微处理机芯片集成度已达310万个晶体管，每秒可执行１亿条指令，为486芯片的5倍。目前奔腾4每秒可以执行22亿条指令，芯片集成了7.2亿多个晶体管。第三代计算机年份：1965~1971代表元器件：中、小规模集成电路运算速度：几十万~几百万（次/秒）

IBM360系列晶体管数目4004奔腾4720,000,0002,300

将电脑浓缩在一颗芯片上0.18微米芯片10微米芯片1976年DJS-050系列1971年Intel公司制成了第一批微处理4004，这一芯片集了2250个晶体管组成的电路。目前的奔腾芯片集成了7.2亿多个晶体管。第四代计算机年份：1972~至今代表元器件：大或超大规模集成电路运算速度：几百万~几亿（次/秒）第一代第二代第三代第四代

1946~19571958~19641965~19711972~至今器件

电子管

晶体管

中、小规模集成电路

大、超大规模集成电路

内存汞延迟线磁芯存储器半导体存储器半导体存储器外存穿孔卡片磁带磁带、磁盘磁盘、光盘速度

几千次/秒几十万～几百万几百万~几亿

数亿~数10万亿次语言

机器语言汇编/Cobol操作系统、Basic高级语言机型IBM650IBM7094小型机微机应用

科学计算数据处理广泛应用于

计算机网络军事领域工业控制各个领域通讯、多媒体

微型化计算机发展趋势巨型化网络化智能化ENIAC按性能规模分类

巨型机、大型机、中型机、小型机和微型机和单片机1.计算机概述（2）计算机的分类（1）巨型计算机（超级计算机）：应用于国防尖端技术和现代科学计算中。巨型机的运算速度可达每秒十几万亿次，研制巨型机是衡量一个国家经济实力和科学水平的重要标志。我国银河-III130亿/秒。美国的IBM生产的军用机重106吨，12.3万亿/秒，日本在2005年4月生产出运算速度可达每秒38.5万亿次的“宇宙模拟器”(探索宇宙)。

应用：天气预报、核武器、石油勘探、空间技术。（2）大/中型计算机： 具有较高的运算速度，每秒可以执行几千万条指令，而且有较大的存储空间。往往用于科学计算、数据处理或作为网络服务器使用。（3）小型计算机：

规模较小、结构简单、运行环境要求较低，一般应用于工业自动控制、测量仪器、医疗设备中的数据采集等方面。小型机在用作巨型计算机系统的辅助机方面也起了重要作用。常作为局域网服务器（4）微型计算机(个人计算机)：微型机也称为个人计算机（PersonalComputer，PC），中央处理器（CPU）采用微处理器芯片，它具有体积小、可靠性高、功耗低、适应性强和价格便宜等特点。微型机自1977年推出以来，已经广泛应用于商业、服务业、办公自动化、家庭等各个领域（5）工作站：工作站是由通用计算机转向专用而出现的一种新机种，一种介于微机与小型机之间的高档微机系统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，为满足工程设计、动画制作、科学研究、软件开发、金融管理、信息服务、模拟仿真等专业领域而设计开发的高性能计算机。

（6）

网络计算机:是多个计算机的互连，再与Internet连接。可以实现资源共享，大大提高计算机系统的使用效率。计算机网络在信息查询、电子教育、网上购物等方面已获得广泛应用，已成为人们离不开的工具。1.计算机概述（3）计算机的主要性能指标运算速度: 是指计算机每秒钟能执行的指令数。单位为每秒百万条指令，简称MIPS（MillionInstructionsPerSecond)。

运算速度可用主频来评价。

主频（时钟频率）：是指计算机的CPU在单位时间内输出的脉冲数。通俗地可理解为每秒钟运算的次数，它在很大程度上决定了计算机的运行速度。单位MHz。Intel486的主频为33MHz~120MHz.等。目前，微机的主频：几GHz2.3GHz=2.3×103MHz

计算机的主频越高、字长越长，计算机的运算速度越快。

字长字长是指计算机能够同时处理的二进制数据的位数，它是一个重要的技术指标，直接影响到计算机的计算精度和速度。计算机的字长越长，表示的有效位数就越多，因而精度和速度就越高，功能越强，主要由CPU型号而定。有32位（微机）、64位（工作站）、128位(大、中型机）1.计算机概述（3）计算机的主要性能指标1.计算机概述（3）计算机的主要性能指标内存容量：内存容量:是指随机存储器RAM存储容量的大小，它反映了计算机处理数据量的能力，内存容量越大，计算机处理时与外存储器交换数据的次数越少，处理速度越快.目前微机：256MB、512MB、1GB、2GB位：bit(比特），是最小的信息单位.字节：byte或B，是信息存储中最常用的基本单位.一个字节能存储8位二进制数,一个键盘字符在机内占一个字节.千字节1KB=210B=1024B兆字节1MB=1024KB=220B吉字节1GB=1024MB=230B2.计算机的工作原理及系统组成

（1）“存储程序”工作原理1）由操作系统将程序调入到内存；2）由编译程序将其翻译成机器指令；3）CPU从内存中程序计数器PC中逐条取出指令，将其送到指令寄存器中。4）分析识别指令，确定执行何种操作，最后执行指令。

“存储程序”工作原理由美籍匈牙利科学家冯.诺依曼提出2.计算机的工作原理及系统组成

（1）计算机的系统组成硬件系统＋软件系统硬件系统:运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备组成。运算器:功能是执行算术运算与逻辑运算。

控制器:

控制器是计算机的神经中枢。控制器按照计算机事先给定的指令，向机器各个部件发出各种控制信号，以指挥整个计算机有条不紊地自动执行程序。

中央处理器（CPU）：运算器+控制器

存储器：是计算机的记忆装置，用来存储程序和数据分类：内存储器（内存或主存）和外存储器（外存或辅存）内存储器：

直接与运算器、控制器相联系，交换数据，并安装在主机内，故又称为内存储器.

外存储器：不直接与运算器、控制器交换数据。而是通过内存储器交换数据。(如软盘、硬盘、光盘）。主机：CPU+内存储器内存储器分类及特点-RAM/ROM***分类:随机存储器RAM（RandomAccessMemory）和只读存储器ROM（Read-OnlyMemory）两种。特点:RAM:

RAM中的信息可随机地读出或写入，一旦关机（断电）后，RAM信息不再保存。ROM:

ROM中的信息通常只能读出而不能写入，断电后，ROM中的原有内容保持不变，用户信息的存储在RAM中。裸机：没有配上软件系统的计算机称为裸机输入设备：把原始数据和处理这些数据的程序通过输入接口输入到计算机的存储器中。

常用输入设备：键盘、鼠标、扫描仪、光笔、条形码阅读器、数码相机等。从读取数据的角度看，当从磁盘、光盘读取文件时，磁盘、光盘是输入设备。

输出设备：输出计算机的处理结果。常用输出设备：显示器、打印机、绘图仪等。从保存数据的角度看，当向磁盘、光盘保存文件时，磁盘、光盘是输出设备。故有时称磁盘或光盘既是输入设备又是输出设备.硬件系统

硬件系统

主机

外设

中央处理单元

内存储器(主存):RAM、ROM运算器

控制器

输入设备（键盘、鼠标、扫描仪)

输出设备（显示器、打印机）

外存储器（硬盘、光盘、优盘）

其他：网络设备（网卡、声卡）总线：总线(Bus)是连接计算机中CPU、内存、外存、各种输入/输出设备的一组物理信号线及其相关的控制电路，它是计算机中用于在各部件间传送信息的公用通路。总线通常由三部分组成:数据总线地址总线控制总线2.计算机的工作原理及系统组成数据流指令流控制流（外）存储器（内）存储器中央处理器（CPU）运算器控制器输入设备输出设备定义:计算机软件是能指挥计算机工作的程序与程序运行时所需要的数据，以及与这些程序和数据有关的文字说明和图表资料，其中文字说明和图表资料又称为文档。

软件(程序、数据、文档)分类:

系统软件、应用软件

2.计算机的工作原理及系统组成系统软件：

系统软件是计算机软件中的重要部分，它是管理和控制计算机软硬件资源，方便用户使用计算机的一组程序的集合.系统软件包括:操作系统(Dos、Unix、Windows)程序设计语言(机器、汇编、高级、非过程、智能语言)语言处理程序(源程序、目标程序、编译、解释)数据库管理系统(FoxPro、Oracle、Access)网络软件(网络操作系统)系统服务程序(或称软件研制开发工具、支持软件、支撑软件、工具软件主要有编辑程序、调试程序、装配和连接程序、测试程序)

应用软件：应用软件是为解决某些具体问题而开发的各种应用程序,包括两部分内容。用户自己编写的:专用的软件包:

通常由计算机专业