计算机基础知识概述.ppt

1、计算机基础知识，学习目标，了解计算机的发展和应用，掌握计算机硬件系统和软件系统的组成，掌握计算机的工作原理，掌握计算机的工作原理和主要内容，计算机的发展和应用，计算机系统的基本组成，以及衡量计算机性能的主要指标。1.世界上第一台数字电子计算机诞生于1943年，1946年由宾夕法尼亚大学的物理学家约翰莫克利和工程师J-普雷斯珀埃克特领导的科研小组完成，命名为eniac(电子数字积分器和计算器)。5000加法/秒，重量30吨，面积170平方米17468个电子管，6000个继电器，功率174千瓦，第一台电子计算机(ENIAC)，世界上第一台程序存储计算EDSAC是由英国剑桥大学的Moliis Wil

2、ke于1949年成功开发的，这标志着计算机时代的真正开始。第一台程序存储计算机，冯诺伊曼的第一台程序存储计算机EDSAC，1949，2。计算机一代，第一代(1946-1959)有50，000-40，000个电子管(次/秒)，第二代(1960-1963)有几十万-几百万个晶体管。第三代(1964-1970)集成电路是百万到百万(次/秒)，第四代(1971-现在)(超)大规模集成电路是百万到上亿(次/秒)。1.1计算机的发展和应用，第一代(1946-1959)电子管有5400万(次/秒)大尺寸、高能耗、低速和小容量，其应用仅限于科学计算和军事用途。20世纪50年代，IBM 704是第一代使用电子管

3、的电子计算机。在第二代(1960-1963)中，有几十万个晶体管(次/秒)。第二代计算机的特点是使用晶体管作为基本的物理设备。FORTRAN语言由于其体积小、能耗低、稳定性强等优点，在这一时期得到了广泛的应用，适合于事务处理。因此，它的应用范围从简单的科学计算和军事目的扩展到事务处理、工程设计、数据处理等。IBM 7090是IBM于1959年生产的第二代晶体管电子计算机。它的体积减小了，但它的运行速度更快。第三代(1964-1970)有数百万个集成电路(次/秒)。第三代计算机的特点是使用中小型集成电路作为基本的物理设备。它具有通用化、系列化和标准化的特点。IBM360系统于1964年4月问世。

4、它已经成为使用集成电路的第三代电子计算机的著名代表。第四代(从1971年至今)(超大规模集成电路)是几百万(次/秒)。第四代计算机的特点是使用大规模和超大规模集成电路作为基本的物理设备。在此期间，计算机的计算速度可以达到每秒百万甚至上亿次。在系统结构上，并行处理技术、分布式计算机系统和计算机网络得到了发展；在软件方面，发展了数据库系统、分布式操作系统、高效可靠的高级语言和软件工程标准化。英国国家航空管理局的控制中心，空中交通管制是由IBM计算机控制的，ENIAC，一个划时代的实验装置，晶体管实质上是根据真空管用微观尺度建造的。电子管的缺点：体积大；能耗高，散热量大。晶体管的优点：体积小；低能耗

5、；性能稳定。1.1计算机的发展和应用，1.1计算机的特点，运算速度快，计算机精度高，记忆能力强，逻辑判断能力强，1.1计算机的发展和应用，计算机的分类，按工作原理划分，按功能划分，模拟电子计算机，数字电子计算机，按规模和工作方式划分，专用计算机。大型机、大型机、小型机、工作站服务器、1分用途(1)通用机：适用于解决各种通用问题。这种计算机应用广泛，通用性强，能适应科学计算等多种用途(2)专用机：用于解决特定问题，配有解决特定问题的软硬件，如生产过程自动控制的特殊应用、工业智能仪表等。计算机分类，2根据规模(1)超级计算机：它用于先进的国防技术和现代科学计算。超级计算机的计算速度可以达到每秒万亿

6、次，超级计算机的发展是衡量一个国家经济实力和科学水平的重要标志。(2)大中型计算机：它们有很高的计算速度，每秒可以执行数千万条指令，并且有很大的存储空间。它通常用于科学计算、数据处理或作为网络服务器。(3)小型计算机：规模小、结构简单、操作环境低，一般用于工业自动控制、测量仪器、医疗设备中的数据采集等。小型计算机作为超级计算机系统的辅助机器也发挥着重要的作用。微型计算机：中央处理器采用微处理器芯片，体积小，便于携带，广泛应用于商业、服务业、工厂、办公自动化和流行信息处理的自动控制。(5)工作站：工作站是一种基于个人计算机和分布式网络计算的高性能计算机，主要面向专业应用领域，具有强大的数据操作和

7、图形图像处理能力，是为满足工程设计、动画制作、科学研究、软件开发、财务管理、信息服务和仿真等专业领域而设计开发的。(6)服务器：网络环境下为多个用户提供服务的共享设备，一般分为文件服务器、打印服务器、计算服务器和通信服务器。3除以处理对象(1)数字计算机：当计算机处理时，输入和输出值都是数字量。(2)模拟计算机：处理的数据对象是电压、温度、速度等直接连续的模拟数据。(3)数模混合计算机：输入和输出可以是数字或模拟数据。计算机是一种高度自动化的信息处理设备。主要特点是：运行速度快；自动连续高度计算；计算精度高；记忆能力强，存储容量大；可靠的逻辑判断能力；高可靠性和多功能性。1.1计算机的特点，计

8、算机的发展和应用，计算机的应用领域，1。科学计算：指应用计算机完成科学研究和工程技术中提出的数学问题(数值计算)。一般来说，计算机需要有高速度、高精度和相对较大的存储容量。科学计算是计算机的最早应用。2信息处理：信息处理主要指非数字数据处理，包括数据收集、存储、处理、分类、排序、检索和发布等一系列工作。3.过程控制：在科学技术、军事领域、工业、农业和其他领域使用计算机进行过程控制。计算机辅助系统：有计算机辅助教学(CAI)、计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助制造(CAM)、计算机辅助测试(CAT)、计算机集成制造(CIMS)等系统。5多媒体技术：将数字、文字、声音、图形、图像、动画等各种媒体

9、有机地结合起来，利用计算机、通信、广播电视技术在它们之间建立逻辑联系并加以处理的技术。目前，多媒体计算机技术的应用领域正在不断扩大，除了知识学习、电子书、商业和家庭应用之外，它在远程医疗和视频会议中也得到了极大的推广。计算机通信是计算机技术和通信技术相结合的产物。随着计算机网络技术的发展，不同地区的计算机通过通信线路与相应的软件相连，达到资源共享的目的。人工智能：研究、解释和模拟人类智能、智能行为及其规律的学科。它的主要任务是建立智能信息处理的理论，然后设计一个可以显示一些类似人类智能行为的计算系统。人工智能的学科包括：知识工程、机器学习、模式识别、自然语言处理、智能机器人和神经计算等。1.1

10、计算机的发展和应用，1.2计算机系统的基本组成、1.2.1计算机硬件系统，控制器是计算机的指挥中心，它负责从存储器中取出指令并解码；根据指令的要求，按照顺序，负责向其他部件发送控制信号；确保所有组件协调工作。控制器主要由指令寄存器、解码器、程序计数器和操作控制器组成。控制器和运算单元是计算机的核心部件，负责处理信息。在控制器的控制下，它与存储器交换信息，并执行各种算术和逻辑运算。运算单元还具有暂时存储运算结果的功能，由加法器、寄存器和累加器等逻辑电路组成。控制器和运算单元之间的结构关系非常密切。在第四代计算机中，运算单元和控制器集成在一个芯片上，形成中央处理器。算术单元，1.2.1计算机硬件系

11、统，存储器，主存储器，辅助存储器，随机存储器，只读存储器，存储器，静态随机存储器，动态随机存储器，硬盘，u盘，1.2.1计算机硬件系统，用于接受用户输入的原始程序和数据，是一个重要的人机接口，负责将输入的程序和数据转换成计算机可以识别的二进制代码，并将其放入输入设备，1.2.1计算机硬件系统，以信息的形式将计算机操作和处理的结果反馈给用户通常，输出形式包括数字、字符、图形、视频、声音等。常见的输出设备包括监视器、打印机、绘图仪等。1.2.1计算机硬件系统。与计算机硬件相比，软件是计算机的无形部分和灵魂。软件可以管理、控制和维护硬件。按照软件的用途，它可以分为：系统软件应用软件、1.2计算机系统

12、基本组件、1.2.2计算机软件系统、操作系统操作系统是最基本和最重要的系统软件，是用于管理和控制计算机系统软硬件资源的大型程序，是其他软件运行的基础。操作系统负责统一控制、调度和管理计算机系统的所有软件、硬件和数据资源。主要功能是提高系统的资源利用率，提供友好的用户界面，使用户能够灵活方便地使用计算机。人与人之间的交流需要语言，人与计算机之间的交流也需要语言。用来在人和计算机之间传递信息的语言叫做程序设计语言。根据对硬件的依赖程度，编程语言通常分为三类：机器语言、汇编语言、高级语言、系统软件和1.2.2计算机软件系统。机器语言是由二进制代码“1”和“0”组成的一组代码指令，是唯一可以被计算机硬

13、件识别和执行的面向机器的语言。优点：占用内存小，执行速度快缺点：编程工作量大，程序可读性差，调试困难、系统软件、1.2.2计算机软件系统、汇编语言汇编语言是一种符号语言，使用一些助记符来反映指令功能，而不是机器指令。汇编语言指令和机器语言指令之间基本上是一一对应的。这些助记符通常是人们容易记住和理解的英文缩写。优点：汇编语言在编写、读取和调试方面取得了很大进步，运行速度快。缺点：它是一种面向机器的语言，编程复杂，可移植性差。高级语言高级语言是一种独立于机器的算法语言。高级语言的表达接近于人们日常使用的自然语言和数学表达式，并有一定的语法规则。缺点：编写的程序运行缓慢。优点：易学、便携、可读、易

14、调试，系统软件，1.2.2计算机软件系统，数据库管理系统。数据库管理系统主要是解决计算机中存储的大量数据的数据处理、组织、管理和查询的非数值计算问题。目前，常用的数据库管理系统有SQL Server、Oracle、Mysql和Visual FoxPro。系统软件、1.2.2计算机软件系统、应用软件、1.2.2计算机软件系统、硬件系统、软件系统、主机、外设、系统软件、应用软件、随机存取存储器、只读存储器、高速缓冲存储器、输出设备、输入设备、操作系统、语言处理程序、网络算术单元、外部存储器、内部存储器、中央处理单元、软盘、硬盘、光盘、显示器、投影仪、打印机、绘图仪、键盘、鼠标、扫描仪、计算机系统、

15、1.2.3以微处理器为核心的微型计算机系统的基本组成。从外观上看，微型计算机的基本硬件包括：监视器、键盘和鼠标还包括其他一些外部设备：打印机、扫描仪等。1.2.3微机系统的基本组成部分，主板，中央处理器，根据中央处理器或其他芯片的位置可分为片上总线和片外总线，地址总线，数据总线和控制总线可分为并行总线和串行总线，总线，硬盘，光盘，移动存储，键盘，扫描仪，打印机，微机软件系统，系统软件，应用软件，视窗操作系统，网络操作系统，汉字操作系统，计算机编程语言，C，Pascal，basic，财务报表软件， 文字处理软件、媒体播放软件、图形图像处理软件、游戏软件，1.2.3微机系统的基本组成部分，1.3衡量计算机性能的主要指标，1 .运算速度，2 .内存指标，3.i .影响运算速度的主要因素有：CPU的主频。 字长。指挥系统。输入输出速度存取速度：内存完成读(取)或写(存)操作所需的时间称为内存存取时间或存取时间。存储容量：内存容量反映了主内存可以容纳的数据总量。输入输出速度是指中央处理器和外部设备之间的数据交换速度。主机输入输出的速度取决于输入输出总线的设计。输入输出速度的提高与速度慢的设备(如键盘和打印机)关系不大，但对高速设备有明显的影响。1。运行速度，3。输入输出