《计算机应用基础教程》课件第1章

第1章计算机基础知识1.1计算机基本概念1.2计算机系统组成1.3微型计算机系统1.4微型计算机日常维护常识

1.1计算机基本概念

计算机(Computer)又称为电脑，是指一种能快速、高效、准确地对各种信息进行处理和存储的数字化电子设备。它能把程序存放在存储器中，通过执行程序可对输入数据进行加工、处理、存储和传输并获得输出信息，部分地代替了人的脑力劳动。程序改变了，计算机的功能也可随之改变，故其具有很好的通用性，成为人们工作、学习和生活的有力帮手。1.1.1计算机的产生与发展

计算机的种类繁多，可以从不同的角度对它们进行分类，如根据计算机处理数据的形态分为模拟电子计算机和数字电子计算机。

1.计算机的产生

世界上第一台电子计算机是1946年由美国宾州大学的约翰·莫克利(JohnMauchly)等人为军事需要研制的，称之为ENIAC(ElectronicNumericalIntegratorAndCalculator)，如图

1-1所示。图1-1世界上第一台电子计算机ENIAC

2.未来计算机发展趋势

1)高速超导计算机

2)光计算机

3)生物计算机

4)量子计算机

5)情感计算机1.1.2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

5．工作站

1.1.3计算机的特点

1.运算速度快

2.计算精度高

3.逻辑判断和记忆能力强

4.自动化程度高

5.通用性强

1.1.4计算机的应用领域

1.科学计算

2.数据处理

3.过程控制

4.辅助系统

5.网络应用

6.人工智能

1.2计算机系统组成

1.2.1计算机系统组成与基本工作原理

1．计算机系统组成

计算机系统是由硬件系统和软件系统组成的，如图1-2

所示。图1-2计算机系统的基本组成

2.计算机的基本工作原理

1)指令和指令系统

计算机硬件能够直接识别并执行的命令称之为机器指令(简称指令)，一台计算机能够识别的指令的集合称为指令系统。需要注意的是，不同类型的计算机其指令系统不同，这是与计算机设计相关的。指令通常由操作码和操作对象两大部分组成。图1-3指令的组成

2)计算机的工作过程

计算机的工作过程就是执行程序的过程，即事先把要实现这些计算的一步步操作写成一条条指令的形式，再输入到存储器中，计算机执行时首先取指令，再进行指令译码(即对指令进行分析)，然后执行指令所规定的功能；若非结束指令，需要修改指令地址寄存器的内容，以便取下一条指令，继续执行。程序的执行过程如图1-4所示。图1-4程序的执行过程1.2.2计算机的硬件系统

计算机自1946年诞生以来，虽然其制造技术已经发生了巨大的变化，但就其体系而言，都基于同一个原理——存储程序的原理。这个原理是美籍匈牙利人冯·诺依曼在研究计算机的方案时提出的。计算机的硬件由五个基本部分组成：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备，如图1-5所示。图1-5冯·诺伊曼计算机硬的基本结构1.2.3计算机的软件系统

1.系统软件

系统软件是一个计算机系统必须配置的程序和数据集合，它是专为计算机系统所配置的，其物质基础是硬件系统。

1)操作系统

2)程序设计语言

(1)机器语言。

(2)汇编语言。

(3)高级语言。

(4)非过程语言。

(5)智能性语言。

3)语言处理程序

4)数据库管理系统

5)服务性程序图1-6高级语言的两种编译方式

2.应用软件

应用软件是指为用户解决某个实际问题而编制的程序和有关资料。可分为应用软件包和用户程序。1.2.4人与计算机系统的关系

归纳起来，硬件结构是计算机系统中看得见的物理实体，而软件则是计算机系统中各种程序的集合。在软件的组成中，系统软件是人与计算机进行信息交换、通信对话、按人的思维对计算机进行控制和管理的工具。人与计算机软件系统、硬件系统的层次关系如图1-7所示。图1-7人与计算机系统的关系1.2.5计算机系统的性能指标

1.计算机系统的效率

(1)响应时间。

(2)吞吐量。

(3)周转时间。

2.计算机系统的可靠性

(1)平均无故障时间MTBF。假设ti是第i次无故障间隔时间，N为故障次数，则

一般情况下，用户都希望MTBF越大越好。

(2)故障率λ。平均无故障时间MTBF和故障率λ的关系是

故障率(FailureUnite)的单位为菲特(Fit)。

3．计算机系统的可维护性

假设Ti是第i次故障发生到系统修复后投入运行的间隔时间，M为修复总次数，则平均修复故障时间可以表示如下

4．性能价格比

性能价格比也是一种用来衡量计算机优劣的概括性指标。例如，对于市场上不同价格的硬盘来说，选购考虑的主要因素就是性能价格比，即用硬盘容量除以价格所得的值(每百元可以获得的多大存储容量)做比较，性能价格比越高越好。

1.3微型计算机系统

1.3.1微型计算机的硬件功能结构

微型计算机是指能够独立完成所有输入、处理、输出和存储操作，即至少配有一个输入设备、输出设备、存储器和处理器的计算机。微型计算机的硬件由五大功能部件组成，即输入设备、输出设备、运算器、控制器、存储器。微型计算机的硬件结构如图1-8所示。图1-8微型计算机的硬件结构

1.微处理器

微处理器也称为中央处单元，使计算机完成指令读出、解释和执行的重要部件，主要由运算器和控制器组成，其外形如图1-9所示。图1-9微处理器

1)微处理器的功能

(1)指令控制。

(2)操作控制。

(3)时间控制。

(4)数据加工。

2)微处理器的组成与操作

3)与微处理器相关的专业术语

(1)内频。

(2)外频。

(3)倍频。

(4)超频。

2．存储器

存储器是有记忆功能的部件，可将用户编好的程序和数据及中间结果存入其中。

1)内存储器

(1)随机存取存储器RAM(RandomAccessMemory，RAM)。

(2)只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)。

(3)高速缓冲存储器(Cache)。图1-10内存条

2)外部存储器

(1)软盘存储器。

①磁道：

②扇区：

③磁盘总容量：图1-113.5英寸软盘

图1-12磁道和扇区示意图

(2)硬盘存储器。

①接口：

②容量：

③转速：

④缓存：图1-13硬盘的内部结构

(3)光盘存储器。

①存储容量大。

②可靠性高。

③读取速度快。

(4)移动硬盘和U盘。

图1-14U盘

3．输入设备

1)键盘

键盘是计算机必须具备的标准输入设备。用户的程序、数据以及各种对计算机的命令都可以通过键盘输入到计算机中。现在普遍使用是101键盘或104键盘。由于Windows的广泛应用，104键盘已经变得非常普及。键盘布局如图1-15所示。图1-15键盘布局

2)鼠标

鼠标是一种带有按键的手持输入设备。用户可以利用鼠标操作控制屏幕上的对象。在Windows图形环境中，鼠标的基本操作就是选取、移动和激活显示在屏幕上的元素。鼠标以其快捷、准确、直观的屏幕定位和选择能力而受到计算机用户的喜爱，已成为各种档次计算机的必备输入设备。常见的鼠标的分类如表1-6所示。

3)扫描仪

扫描仪是一种输入设备，它能将各种图文资料扫描输入到计算机中并转换成数字化图像数据，以便保存和处理，如图

1-16所示。图1-16扫描仪

4)光笔

光笔是一种与显示器配合使用的输入设备，如图1-17所示。图1-17光笔

5)触摸屏

触摸屏是一种附加在显示器上的辅助输入设备。

4．输出设备

1)显示器

显示器由监视器(Monitor)和显示适配器(DisplayAdapter)及有关电路和软件组成，是用以显示数据、图形、图像的计算机输出设备，如图1-18所示。图1-18显示器下面介绍一下显示器的主要技术指标：

(1)分辨率。

(2)刷新频率。

(3)色彩。

(4)点距。

(5)亮度。

(6)对比度。

2)打印机

(1)针式点阵打印机(WirePrinter)

(2)喷墨式打印机(Ink-jetPrinter)

(3)激光打印机(LaserPrinter)

图1-19针式点阵打印图1-20喷墨打印机图1-21激光打印机

3)绘图仪

绘图仪是一种常用的图形输出设备。通过专用的绘图软件，用户的绘图要求变为对绘图仪的操作指令。

4)音箱

音箱将电信号转换成机械信号的振动，再形成人耳可听到的声波。1.3.2微机总线与主板

1．总线

总线是指计算机系统中能够为多个部件共享的公共信息通道，是计算机系统的骨架。

总线按照连接部件的不同，可以分为以下三种：

(1)内部总线。

(2)系统总线。

(3)扩展总线。

2．主板

主板(MainBoard，MB)也称为母板或系统板。主板上有许多电子元器件、插槽和接口，如图1-22所示。图1-22主板1.3.3微型计算机中的常用设备

1．显卡

主板要把控制信号传送到显示器，并将数码信号转变为图像信号，就需要在主板和显示器之间安装一个中间通信连接部件，这就是显示适配器，简称为显卡，如图1-23所示。图1-23显卡显卡的组成包括：

(1)接口：

(2)芯片：

(3)显存：常用的显示器适配器有以下几种：

(1) CGA

(2) EGA

(3) VGA

(4) SVGA、VGA+、XGA

2．声卡

声卡是处理声音信号的设备，如图1-24所示。图1-24声卡

3．网卡

网络接口适配器，简称网卡，是计算机通过局域网联网的必备硬件，它负责网络上的通信、收发等任务，如图1-25

所示。图1-25网卡

4．视频卡

视频卡是视频图像的输入和加工处理多媒体技术的核心。视频卡是处理视频信号的设备，如图1-26所示。图1-26视频卡

5．输入/输出(I/O)接口

输入(Input)/输出(Output)接口简称I/O接口。I/O接口电路是CPU与外部设备之间的连接设备。图1-27主板的I/O接口

6．CMOS电路

微型计算机的主板上都有一个CMOS电路，它记录着有关计算机各项配置的信息。该电路由充电电池维持，即使关掉计算机之后仍然有效。每次开机，计算机首先会按照CMOS电路中记录的参数检查计算机各部件是否正常，并按照CMOS指示进行系统设置。

7．机箱和电源

机箱是计算机主机的外衣，如图1-28所示。计算机的大多数的组件都固定在机箱内部，机箱保护这些组件不受到碰撞，减少灰尘吸附，减小电磁辐射干扰。图1-28机箱1.3.4微型计算机部件的性能评价

1．微处理器(CPU)

(1)