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1、计算机与信息全册配套完整计算机与信息全册配套完整 精品课件精品课件 2 第一章第一章 计算机与信息社会计算机与信息社会 1.1 计算机的发展计算机的发展 1.2 信息与信息技术信息与信息技术 1.3 计算机在信息社会中的应用计算机在信息社会中的应用 3 教学说明教学说明 注：以自学为主，注：以自学为主， 或者根据情况简要介绍或者根据情况简要介绍 1. 内容：内容： 计算机的发展计算机的发展 计算机的发展、分代、分类、新技术、新型计算机计算机的发展、分代、分类、新技术、新型计算机 信息技术概念信息技术概念 现代信息技术的定义、内容、特点现代信息技术的定义、内容、特点 计算机的应用计算机的应用 在

2、各行各业中的应用、应用的类型在各行各业中的应用、应用的类型 2. 考核：选择题、填充题考核：选择题、填充题 4 1.1 计算机的发展计算机的发展 具有历史意义的计算工具 n 算算 筹筹 春秋战国时期春秋战国时期 最早的计算工具最早的计算工具 n 算算 盘盘 中国唐代中国唐代 第一种手动式计数器第一种手动式计数器 沿有至今沿有至今 n 计算尺计算尺 1622年年 英国英国William Oughtred 20世纪世纪70年代被计算器取代年代被计算器取代 手动式手动式 功能：功能：加、减、乘、除、指数、三角函数等加、减、乘、除、指数、三角函数等 n 加法器加法器 16421642年年 法国法国Bl

3、aise PascalBlaise Pascal 机械式机械式 功能：只能做加法功能：只能做加法 n 计算器计算器 16731673年年德国德国Gottfried LeibnizGottfried Leibniz 机械式机械式 功能：加、减、乘、除和开方功能：加、减、乘、除和开方 5 查尔斯查尔斯. .巴贝奇巴贝奇 1812年差分机年差分机 1834年分析机年分析机 一、近代计算机 1.差分机和分析机 三部分组成：三部分组成： (1)(1)由许多轮子组成的保存数据的存储库；由许多轮子组成的保存数据的存储库； (2)(2)运算装置；运算装置； (3)(3)能对操作顺序进行控制，并选择所需处理的数

4、能对操作顺序进行控制，并选择所需处理的数 据以及输出结果的装置。据以及输出结果的装置。 史料：史料：查尔斯查尔斯.巴贝奇巴贝奇 6 Howard Aiken博士博士发现了发现了查尔斯查尔斯.巴贝奇的论文巴贝奇的论文 在在IBM的支持下，用机电方式制造了的支持下，用机电方式制造了MARK I MARK II和和 MARK III是电子计算机是电子计算机 2. MARK I 1944年 51尺长尺长 重重5顿顿 750,000部份合并而成部份合并而成 有有72个累加器，每一个个累加器，每一个 有自己的算术部件，及有自己的算术部件，及 23位数的寄存器。位数的寄存器。 3. ABC计算机 1941年

5、 电子管数字计算机 John V.Atanasoff和和Clifford E.Berry为数学物理研究研制的为数学物理研究研制的 7 史料：史料： 阿兰阿兰.图灵图灵 冯冯诺依曼诺依曼 计算机科学奠基人计算机科学奠基人 英国科学家英国科学家 阿兰阿兰. .图灵图灵 主要贡献：主要贡献： 建立图灵机模型，奠定了可计算理论的建立图灵机模型，奠定了可计算理论的 基础基础 提出图灵测试，阐述了机器智能的概念提出图灵测试，阐述了机器智能的概念 电子计算机之父：电子计算机之父： 美籍匈牙利数学家美籍匈牙利数学家 冯冯. .诺依曼诺依曼 4. 阿兰.图灵和冯.诺依曼 美国计算机学会美国计算机学会(ACM)1

6、966(ACM)1966年设立图灵奖年设立图灵奖 主要贡献：主要贡献： 与同事研制人类第二台计算机与同事研制人类第二台计算机EDVAC 提出提出“存储程序存储程序”概念概念 冯冯诺依曼计算诺依曼计算 机机 奠定了现代计算机体系结构和工作原理奠定了现代计算机体系结构和工作原理 8 二、电子计算机的问世 1946年年2月由宾州大学研制的月由宾州大学研制的ENIAC 电子计算机时代的到来电子计算机时代的到来 Electronic Numerical Integrator And Calculator 电子数字积分计算机电子数字积分计算机 ENIACENIAC 重达重达30吨吨 占地占地250m2 启

7、动工耗启动工耗150000瓦瓦 18000个电子管个电子管 :每秒每秒5千次加减运算千次加减运算 :没有存储器没有存储器 :采用十进制采用十进制 第一款商用计算机：第一款商用计算机：UNIVAL 1947年，莫奇莱和埃克特年，莫奇莱和埃克特 史料：史料：莫奇莱和埃克特莫奇莱和埃克特 9 三、计算机的分代 时代时代年份年份器件器件软件软件应用应用 一一 46-58电子管电子管机器语言汇编语言机器语言汇编语言 科学计算科学计算 二二58-64晶体管晶体管高级语言高级语言数据处理工业控制数据处理工业控制 三三64-70集成电路集成电路操作系统操作系统文字处理图形处理文字处理图形处理 四四71年迄今年

8、迄今大规模集成电路大规模集成电路数据库、网络等数据库、网络等社会的各个领域社会的各个领域 电子管电子管 晶体管晶体管集成电路集成电路大规模集成电路大规模集成电路 史料：史料： IBMIBM的发展史的发展史 硅谷人才摇篮仙童半导体公司硅谷人才摇篮仙童半导体公司 HPHP的发展史的发展史 比尔比尔. .盖茨盖茨 10 未来新型计算机未来新型计算机 1光计算机光计算机 利用光子取代电子进行数利用光子取代电子进行数 据运算、传输和存储。据运算、传输和存储。 不同波长的表示不同的数不同波长的表示不同的数 据据 优点：超高速优点：超高速 缺点：体积庞大缺点：体积庞大 2生物计算机（分子计算机）生物计算机（

9、分子计算机） 2020世纪世纪8080年代中期开始研制年代中期开始研制 采用了生物芯片采用了生物芯片 3量子计算机量子计算机 利用处于多现实态下的原子进行运算的计算机，利用处于多现实态下的原子进行运算的计算机， 这种多现实态是量子力学的标志。这种多现实态是量子力学的标志。 11 四、计算机的分类 按综合性能按综合性能 指标分类指标分类 高性能计算机（高性能计算机（巨型机或大型机巨型机或大型机）：）： 速度最快、处理能力最强、速度最快、处理能力最强、 最快：最快：NEC Earth Simulator NEC Earth Simulator 每秒每秒3535万亿次浮点运算，峰值万亿次浮点运算，峰

10、值4040万亿次万亿次 中国：中国：曙光曙光5000A 5000A 峰值速度峰值速度230230万亿次万亿次 LinpackLinpack实测值实测值180.6180.6万亿次万亿次 20082008年年1111月月 Top500Top500排名第排名第10 工作站工作站：介于介于PCPC与小型机之间高档微机系统与小型机之间高档微机系统 高分辨率、大容量内外存，图形功能较强高分辨率、大容量内外存，图形功能较强 微型计算机微型计算机： 桌面型计算机桌面型计算机 、笔记本电脑、笔记本电脑、 平板电脑（平板电脑（Tablet PCTablet PC）和超便携个人电脑（）和超便携个人电脑（Ultra

11、Mobile PCUltra Mobile PC） 服务器服务器：网络环境中对外提供服务的计算机系统：网络环境中对外提供服务的计算机系统 按用途分类按用途分类 通用机通用机 专用机专用机 12 最新知识补充： 天河一号：国防科技大学研制，天河一号：国防科技大学研制，20092009年年1010月月2929日亮相日亮相 每秒每秒12061206万亿次的峰值速度万亿次的峰值速度 每秒每秒563.1563.1万亿次的万亿次的LinpackLinpack实测性能实测性能 中国超级计算机前中国超级计算机前100100强之首，强之首， 使中国成为继美国之后世界上第二个能够自主研制千万亿次使中国成为继美国之

12、后世界上第二个能够自主研制千万亿次 超级计算机的国家。超级计算机的国家。 13 五、计算机的新技术 1嵌入式技术嵌入式技术 将计算机作为一个信息处理部件，嵌入到应用系统之中。将计算机作为一个信息处理部件，嵌入到应用系统之中。 系统和功能软件固化起来，类似系统和功能软件固化起来，类似BIOS的工作方式。的工作方式。 应用：各种家电、数码相机等应用：各种家电、数码相机等 应用最广泛，数量超过应用最广泛，数量超过PC 2网格计算网格计算 利用互联网把分散在不同地理位置的电脑组织成一个利用互联网把分散在不同地理位置的电脑组织成一个“虚拟的虚拟的 超级计算机超级计算机”，其中每一台的计算机就是一个，其中

13、每一台的计算机就是一个“节点节点”，而整，而整 个计个计 算是由成千上万个算是由成千上万个“节点节点”组成的组成的“一张网格一张网格”。 优点：数据处理能力超强，充分利用网上的闲置处理能力。优点：数据处理能力超强，充分利用网上的闲置处理能力。 示例：示例： 图1.1.6 D2OL网格计算 14 五、计算机的新技术 1嵌入式技术嵌入式技术 将计算机作为一个信息处理部件，嵌入到应用系统之中。将计算机作为一个信息处理部件，嵌入到应用系统之中。 系统和功能软件固化起来，类似系统和功能软件固化起来，类似BIOS的工作方式。的工作方式。 应用：各种家电、数码相机等应用：各种家电、数码相机等 应用最广泛，数

14、量超过应用最广泛，数量超过PC 2网格计算网格计算 利用互联网把分散在不同地理位置的电脑组织成一个利用互联网把分散在不同地理位置的电脑组织成一个“虚拟的虚拟的 超级计算机超级计算机”，其中每一台的计算机就是一个，其中每一台的计算机就是一个“节点节点”，而整，而整 个计个计 算是由成千上万个算是由成千上万个“节点节点”组成的组成的“一张网格一张网格”。 优点：数据处理能力超强，充分利用网上的闲置处理能力。优点：数据处理能力超强，充分利用网上的闲置处理能力。 示例：示例： 图1.1.6 D2OL网格计算 15 3中间件技术中间件技术 中间件是介于应用软件和操作系统之间的系统软件中间件是介于应用软件

15、和操作系统之间的系统软件 16 1.2 信息技术概述信息技术概述 1. 1. 信息与数据信息与数据 病历卡上记载病人的体温病历卡上记载病人的体温39oC是数据。数据是数据。数据39oC本身本身 是没有意义的。当数据以某种形式经过处理、描述或与其是没有意义的。当数据以某种形式经过处理、描述或与其 它数据比较时，才能成为信息。某个病人的体温是它数据比较时，才能成为信息。某个病人的体温是39oC， 这才是信息，信息是有意义的。这才是信息，信息是有意义的。 信息信息即是对各种事物的变化和特征的反映即是对各种事物的变化和特征的反映 又是事物之间相互作用和联系的表征。又是事物之间相互作用和联系的表征。 数

16、据数据 信息的载体。信息的载体。 例如：数值、文字、声音、图形、图像等。例如：数值、文字、声音、图形、图像等。 人类三大基本资源：物质、能源、信息人类三大基本资源：物质、能源、信息 一、信息技术基础知识 17 2. 2. 信息技术信息技术(Information Technology，IT) 联合国教科文组织的定义联合国教科文组织的定义 应用在信息加工和处理中的科学、技术与工程的训应用在信息加工和处理中的科学、技术与工程的训 练方法和管理技巧；上述方面和技巧和应用；计算机及练方法和管理技巧；上述方面和技巧和应用；计算机及 其与人、机的相互作用；与之相应的社会、经济和文化其与人、机的相互作用；与

17、之相应的社会、经济和文化 等诸种事物。等诸种事物。 18 二、现代信息技术的内容 1. 信息基础技术信息基础技术 微电子技术微电子技术 当今世界新技术革命的基石当今世界新技术革命的基石 光电子技术光电子技术 采用光子作为信息的载体采用光子作为信息的载体 2. 信息系统技术信息系统技术 信息获取技术信息获取技术 传感技术、遥测技术和遥感技术传感技术、遥测技术和遥感技术 信息处理技术信息处理技术 计算机技术成为现代信息技术的核心计算机技术成为现代信息技术的核心 信息传输技术信息传输技术 光纤通信技术、卫星通信技术等光纤通信技术、卫星通信技术等 信息控制技术信息控制技术 利用信息传递和反馈来实现利用

18、信息传递和反馈来实现 信息存贮技术信息存贮技术 缩微品、磁盘、光盘缩微品、磁盘、光盘 通信技术通信技术( (Communication) )、计算机技术、计算机技术( (Computer) )和控和控 制技术制技术( (Control) )合称为合称为3C3C。 3. 信息应用技术信息应用技术 如信息管理、信息控制、信息决策如信息管理、信息控制、信息决策 19 三、现代信息技术的特点 数字化数字化 多媒体化多媒体化 高速度、网络化、宽频带高速度、网络化、宽频带 Internet 2Internet 2的传输速率将可以达到的传输速率将可以达到2.4Gbps 2.4Gbps 。 智能化智能化 20

19、 1.3 计算机在信息社会中的应用计算机在信息社会中的应用 计算机的应用类型计算机的应用类型 1. 科学计算科学计算 2. 数据处理数据处理 3. 电子商务电子商务 B2B 阿里巴巴：阿里巴巴：http:/ B2C 亚亚 马马 逊：逊：http:/ C2C 淘淘 宝宝 网：网：http:/ 易易 趣：趣：http:/ 4. 过程控制过程控制 5. CAD/CAM/CIMS 6. 多媒体技术多媒体技术 7. .人工智能人工智能 卡斯帕罗夫对弈“深蓝” 21 思考题思考题 1. 计算机的发展经历了哪几个阶段？各阶段的主要特征是计算机的发展经历了哪几个阶段？各阶段的主要特征是 什么？什么？ 2. 按

20、综合性能指标，计算机一般分为哪几类？按综合性能指标，计算机一般分为哪几类？ 3. 信息与数据的区别是什么？信息与数据的区别是什么？ 4. 什么是信息技术？什么是信息技术？ 5. 为什么说微电子技术是整个信息技术领域的基础？为什么说微电子技术是整个信息技术领域的基础？ 6. 信息处理技术具体包括哪些内容？信息处理技术具体包括哪些内容？3C的含义是什么？的含义是什么？ 7. 试述当代计算机的主要应用。试述当代计算机的主要应用。 22 第二章第二章 计算机基础知识计算机基础知识 2.1 计算机系统概述计算机系统概述 2.2 计算机硬件系统和工作原理计算机硬件系统和工作原理 2.3 计算机软件系统计算

21、机软件系统 2.4 微型计算机硬件组成微型计算机硬件组成 23 2.1 计算机系统概述计算机系统概述 系统软件系统软件 应用软件应用软件 计算机系统计算机系统=硬件系统硬件系统+软件系统软件系统 硬硬 件件 软软 件件 24 计算机系统的组成计算机系统的组成 输入设备：输入设备：键盘、鼠标、扫描仪等键盘、鼠标、扫描仪等 输出设备：输出设备：显示器、打印机、音响等显示器、打印机、音响等 外外 存：软盘、硬盘、光盘、存：软盘、硬盘、光盘、U U盘等盘等 计计 算算 机机 系系 统统 软件软件 外部设备外部设备 系统软件系统软件 应用软件应用软件 硬件硬件 运算器运算器 控制器控制器 主机主机 内存

22、内存 CPU 随机存储器随机存储器(RAM) 只读存储器只读存储器(ROM) 高速缓冲存储器高速缓冲存储器(Cache) 操作系统：操作系统：DOSDOS、WindowsWindows、UnixUnix、LinuxLinux 语言处理程序：语言处理程序：C C、PascalPascal、VBVB等等 实用程序：诊断程序、排错程序等实用程序：诊断程序、排错程序等 办公软件包、数据库管理系统办公软件包、数据库管理系统 25 2.2.1 计算机硬件系统计算机硬件系统 计算机硬件包括主机和外设计算机硬件包括主机和外设 主机主机 外设外设 输入设备输入设备 输出设备输出设备 外存设备外存设备 网络设备网

23、络设备 2.2 计算机硬件系统和工作原理计算机硬件系统和工作原理 26 计算机的五大部件计算机的五大部件 冯冯.诺依曼思想诺依曼思想： 二进制二进制 程序与数据一样存放在内存程序与数据一样存放在内存 五大模块五大模块 存储器 数据流数据流控制流控制流 运算器 外存储器 输 出 设 备 内存储器 输 入 设 备 控制器 27 处理器处理器 处处 理理 器器 控制器控制器 运算运算器器 控制整个计算机控制整个计算机 所有部件的工作所有部件的工作 执行算术运算执行算术运算 和逻辑运算和逻辑运算 28 存储器存储器 存储器存储器是计算机存储是计算机存储数据和程序数据和程序的记忆单元集合，的记忆单元集合

24、， 每个记忆单元由每个记忆单元由8 8位二进制位组成，可读写其中的数据。位二进制位组成，可读写其中的数据。 存储器存储器 存储器通常分为内存储器和外存储器存储器通常分为内存储器和外存储器 存放大量信息存放大量信息 的外存储器的外存储器 信息交流中心信息交流中心 内存储器内存储器 29 存储器存储器 每个记忆单元由每个记忆单元由8 8位二进制位组成。位二进制位组成。 1KB=210B=1024B 1MB= 210KB= 1024KB 1GB= 210MB= 1024MB 1TB= 210GB= 1024GB 字节字节BYTEBYTE 7 6 5 4 3 2 1 0 位位BitBit 30 输入设

25、备输入设备 常用输入设备：常用输入设备：键盘、鼠标、扫描仪、光笔、数字化仪等。键盘、鼠标、扫描仪、光笔、数字化仪等。 常用输出设备：显示器、打印机、绘图仪等。常用输出设备：显示器、打印机、绘图仪等。 31 2.2.2 计算机基本工作原理计算机基本工作原理 指令是能被计算机识别并执行的的二进制代码，完成一种操作。指令是能被计算机识别并执行的的二进制代码，完成一种操作。 操作码操作码 操作数操作数 数据传送指令数据传送指令 数据处理指令数据处理指令 程序控制指令程序控制指令 输入输出指令输入输出指令 其它指令其它指令 If Goto And Or CPU内存 I/O设备主机 对计算机的硬件进行管理

26、等对计算机的硬件进行管理等 指令指令 结构结构 分分 类类 操作码操作码 要完成的操作类型或性质要完成的操作类型或性质 操作数操作数 操作的内容或所在的地址操作的内容或所在的地址 32 计算机基本工作原理计算机基本工作原理 1.指令的串行执行指令的串行执行 一条指令的执行过程分为以下一条指令的执行过程分为以下3步骤：步骤： 取指令取指令 按照指令计数器中的地址，从内存储器中取出指令，并按照指令计数器中的地址，从内存储器中取出指令，并 送往指令寄存器。送往指令寄存器。 分析指令分析指令 对指令寄存器中存放的指令进行分析，由译码器对操对指令寄存器中存放的指令进行分析，由译码器对操 作码进行译码，将

27、指令的操作码转换成相应的控制电位信号；由地作码进行译码，将指令的操作码转换成相应的控制电位信号；由地 址码确定操作数地址。址码确定操作数地址。 执行指令执行指令 由操作控制线路发出完成该操作所需要的一系列控制由操作控制线路发出完成该操作所需要的一系列控制 信息，去完成该指令所要求的操作。信息，去完成该指令所要求的操作。 一条指令执行完成，指令计数器加一条指令执行完成，指令计数器加1 或将转移地址码送入程序计数器或将转移地址码送入程序计数器 ，然后回到。，然后回到。 33 计算机基本工作原理计算机基本工作原理 1.指令的执行指令的执行 是依次完成指令的三个部件后，才开始下一条指令的执行，在此是依

28、次完成指令的三个部件后，才开始下一条指令的执行，在此 过程中在执行某功能部件时，其他两个功能部件是不工作的。过程中在执行某功能部件时，其他两个功能部件是不工作的。 2. 指令流水线技术指令流水线技术 指令流水线技术指令流水线技术就是使这三个功能部件并行工作，则可提高计算就是使这三个功能部件并行工作，则可提高计算 机执行指令的速度，现在的计算机一般采用流水线技术。机执行指令的速度，现在的计算机一般采用流水线技术。 则有三条指令的并行执行理论速度是串行执行的则有三条指令的并行执行理论速度是串行执行的3倍倍 取指令 1 分析指令 1 执行指令 1 取指令 2 分析指令 2 取指令 3 执行指令 2

29、分析指令 n 指令 1 指令 2 指令 3 取指令 1 取指令 执行指令 分析指令 34 2.3 计算机软件系统计算机软件系统 软件是指程序、程序运行所需要的数据以及开发、使软件是指程序、程序运行所需要的数据以及开发、使 用和维护这些程序所需要的文档的集合。用和维护这些程序所需要的文档的集合。 操操 统统 作作 系系 语言处理语言处理程序程序 实用程序实用程序 应用软件应用软件 系统软件系统软件 应用软件应用软件 用户用户 35 2.3.1系统软件系统软件 1.操作系统操作系统 目的目的: : 计算机与人交互的接口计算机与人交互的接口, ,不必了解计算机内部结构不必了解计算机内部结构 合理地使

30、用系统内包含的各种软、硬件资源，提高整合理地使用系统内包含的各种软、硬件资源，提高整 个系统的使用效率和经济效益。个系统的使用效率和经济效益。 目前典型的操作系统有：目前典型的操作系统有：WindowsWindows、UNIXUNIX、LinuxLinux等，详等，详 细介绍见第四章。细介绍见第四章。 36 （1）机器语言）机器语言 机器语言是由机器语言是由“”、“”二进制代码按一定规则组成的、二进制代码按一定规则组成的、 能被机器直接理解、执行的指令集合。能被机器直接理解、执行的指令集合。 例如，计算例如，计算A=15+10 A=15+10 的机器语言程序如下：的机器语言程序如下： 1011

31、0000 0000111110110000 00001111： 把把1515放入累加器放入累加器A A中中 00101100 0000101000101100 00001010： 1010与累加器与累加器A A的值相加，结的值相加，结 果仍放入果仍放入A A中中 1111010011110100： 结束，停机结束，停机 缺点：缺点：编程工作量大，难学、难记、难修改，只适合专业编程工作量大，难学、难记、难修改，只适合专业 人员使用；由于不同的计算机，其指令系统不同，机器语人员使用；由于不同的计算机，其指令系统不同，机器语 言随机而异，通用性差，是面向机器的语言。言随机而异，通用性差，是面向机器的

32、语言。 优点：优点：程序代码不需要翻译，所占空间少，执行速度快。程序代码不需要翻译，所占空间少，执行速度快。 现在已经没有人用机器语言直接编程了。现在已经没有人用机器语言直接编程了。 2 2程序设计语言与语言处理程序程序设计语言与语言处理程序 37 （2）汇编语言）汇编语言 将机器指令的代码用英文助记符来表示，代替机器语言中的指将机器指令的代码用英文助记符来表示，代替机器语言中的指 令和数据。令和数据。例如用例如用ADDADD表示加、表示加、SUBSUB表示减、表示减、JMPJMP表示程序跳转等表示程序跳转等 等，这种指令助记符的语言就是汇编语言。等，这种指令助记符的语言就是汇编语言。 例如，

33、计算例如，计算 A=15+10 A=15+10 的汇编语言程序：的汇编语言程序： MOVMOV A A，1515：把：把1515放入累加器放入累加器A A中中 ADDADD A A，1010：1010与累加器与累加器A A相加，结果存入相加，结果存入A A中中 HLTHLT：结束，停机：结束，停机 优点：优点：汇编语言克服了机器语言难读等缺点，保持了其编程质汇编语言克服了机器语言难读等缺点，保持了其编程质 量高，占存储空间少，执行速度快的优点。量高，占存储空间少，执行速度快的优点。 缺点：缺点：还是依赖于机器，通用性差。还是依赖于机器，通用性差。 特点：特点：源程序必须通过汇编程序翻译成机器语

34、言。源程序必须通过汇编程序翻译成机器语言。 常用于：常用于：过程控制等编程。过程控制等编程。 38 （3）高级语言）高级语言 高级语言是由表达各种意义的词和数学公式按照一定的语法规则高级语言是由表达各种意义的词和数学公式按照一定的语法规则 来编写程序的语言。来编写程序的语言。 例如，计算例如，计算 A=15+10 的的BASIC语言程序如下：语言程序如下： A=15+10 15与与10相加的结果放入相加的结果放入A中中 PRINT A 输出输出A END 程序结束程序结束 优点：优点：通用性强，编程效率高。通用性强，编程效率高。 缺点缺点：源程序要翻译成机器语言，代码不最优。：源程序要翻译成机

35、器语言，代码不最优。 39 常用高级语言常用高级语言 u Fortran语言语言 1954年推出，适用于科学和工程计算。年推出，适用于科学和工程计算。 u COBOL语言语言 是面向商业的通用语言，是面向商业的通用语言，1959年推出，主要用于数年推出，主要用于数 据处理，随着数据库管理系统的迅速发展，很少使用。据处理，随着数据库管理系统的迅速发展，很少使用。 u Pascal语言语言 结构化程序设计语言，结构化程序设计语言，1968年推出，适用于教学、科年推出，适用于教学、科 学计算、数据处理和系统软件等开发，目前已被学计算、数据处理和系统软件等开发，目前已被C语言取代语言取代. u C、C

36、+语言语言 1972年推出年推出C语言，语言，1983年加入面向对象的概念，年加入面向对象的概念， 改名为改名为C+。语言简练、功能强，适用面广。语言简练、功能强，适用面广。 u BASIC语言语言 初学者语言，初学者语言，1964年推出；年推出；1991年微软推出可视化的年微软推出可视化的 、基于对象的、基于对象的VisualBasic开发环境，发展到现在的开发环境，发展到现在的VB.NET开开 发环境，则是完全面向对象、功能更强大。发环境，则是完全面向对象、功能更强大。 u Java语言语言 一种新型的跨平台的面向对象设计语言，一种新型的跨平台的面向对象设计语言，1995年推出，年推出，

37、适用于网络应用适用于网络应用 . 40 语言处理程序语言处理程序 在所有的程序设计语言中，除了用机器语言编制的程序能在所有的程序设计语言中，除了用机器语言编制的程序能 够被计算机直接理解和执行外，其他的程序设计语言编写够被计算机直接理解和执行外，其他的程序设计语言编写 的源程序都必须经过一个的源程序都必须经过一个翻译翻译过程才能转换为计算机所能过程才能转换为计算机所能 识别的机器语言程序，实现这个翻译过程的工具是识别的机器语言程序，实现这个翻译过程的工具是语言处语言处 理程序理程序，即翻译程序。用非机器语言写的程序称为，即翻译程序。用非机器语言写的程序称为源程序源程序； 通过翻译程序翻译后的程

38、序称为通过翻译程序翻译后的程序称为目标程序目标程序。翻译程序也称。翻译程序也称 为编译器。针对不同的程序设计语言编写出的程序，有各为编译器。针对不同的程序设计语言编写出的程序，有各 自的翻译程序，互相不通用。自的翻译程序，互相不通用。 41 语言处理程序语言处理程序 汇编程序汇编程序 汇编程序是将汇编语言编制的程序（汇编程序是将汇编语言编制的程序（源程序源程序）翻译成机器）翻译成机器 语言程序（语言程序（目标程序目标程序）的工具。）的工具。 汇编语言汇编语言 源程序源程序 汇编汇编 程序程序 机器语机器语 言程序言程序 汇编程序的具体翻译工作步骤：汇编程序的具体翻译工作步骤： 用机器操作码代替

39、符号化的操作符。用机器操作码代替符号化的操作符。 用数值地址代替符号名称。用数值地址代替符号名称。 将常数翻译为机器的内部表示。将常数翻译为机器的内部表示。 分配指令和数据的存储单元。分配指令和数据的存储单元。 42 语言处理程序语言处理程序 高级语言翻译程序高级语言翻译程序 1)解释方式解释方式 解释方式的翻译工作由解释程序来完成，这种方式如同解释方式的翻译工作由解释程序来完成，这种方式如同“口口 译译” 。解释程序对源程序进行逐句分析，若没有错误，将该语。解释程序对源程序进行逐句分析，若没有错误，将该语 句翻译成一个或多个机器语言指令，然后立即执行这些指令；句翻译成一个或多个机器语言指令，

40、然后立即执行这些指令； 若解释时发现错误，会立即停止，报错并提醒用户更正代码。若解释时发现错误，会立即停止，报错并提醒用户更正代码。 解释方式不生成目标程序。解释方式不生成目标程序。 数据数据 高级语言高级语言 源程序源程序 解释程序解释程序 计算结果计算结果 优点：优点：查找错误的语句行和修改方便查找错误的语句行和修改方便 缺点：缺点：执行速度慢执行速度慢 BASIC、LISP等语言采用解释方式。等语言采用解释方式。 43 2）编译方式）编译方式 翻译工作由编译程序完成。如同翻译工作由编译程序完成。如同“笔译笔译”在纸上记录翻译在纸上记录翻译 后的结果。编译程序过程：后的结果。编译程序过程：

41、 u 对源程序编译产生目标程序；对源程序编译产生目标程序； u 连接程序将目标程序和有关的程序库组合可执行程序。连接程序将目标程序和有关的程序库组合可执行程序。 目标程序目标程序 源程序源程序可执行程序可执行程序 编译程序编译程序连接程序连接程序 数据数据 计算结果计算结果 .C .OBJ .EXE 优点：优点：执行速度快，修改源程序后都必须重新编译。执行速度快，修改源程序后都必须重新编译。 一般高级语言（一般高级语言（C/C+、PASCAL、FORTRAN、COBOL等）都是等）都是 采用编译方式。采用编译方式。 44 实用程序实用程序 完成一些与管理计算机系统资源及文件有关的任务完成一些与

42、管理计算机系统资源及文件有关的任务 u 系统设置软件系统设置软件 （不必直接修改注册表）（不必直接修改注册表） 超超级兔子软件、级兔子软件、Windows优化大师优化大师 u诊断程序（识别并且改正计算机系统存在的问题诊断程序（识别并且改正计算机系统存在的问题 ） 控制面板的系统控制面板的系统 u备份程序（备份程序把硬盘上的文件复制到其他存储设备上）备份程序（备份程序把硬盘上的文件复制到其他存储设备上） “附件附件|系统工具系统工具|”的的“备份备份” u反病毒程序反病毒程序 u文件压缩程序文件压缩程序 45 2.3.2应用软件应用软件 为某一专门的应用目的而开发的软件称为应用软件为某一专门的应

43、用目的而开发的软件称为应用软件 。 例如：例如： 1. 办公软件包办公软件包 2. 图形和图象处理软件图形和图象处理软件 3.数据库系统数据库系统 4. Ineternet服务软件服务软件 5.娱乐与学习软件娱乐与学习软件 4646 2.4 微型计算机硬件系统微型计算机硬件系统 2.4 .1主机系统主机系统 1. 微型计算机的诞生微型计算机的诞生 1971年年Intel的工程师马西安的工程师马西安霍夫霍夫(M.E.Hoff) 成功地在成功地在一个芯片一个芯片上实现了中央处理器：上实现了中央处理器： 第一片第一片4位微处理器位微处理器 Intel 4004， 第一台第一台4位微型计算机位微型计算

44、机 MCS-4， 2. 摩尔定律摩尔定律 每每18个月，集成度将翻一翻，个月，集成度将翻一翻， 速度将提高一倍，速度将提高一倍， 而其价格将降低一半而其价格将降低一半 4747 主机系统主机系统 主机的基本组成主机的基本组成 主板主板 CPU 存储器：内存、外存存储器：内存、外存 4848 1. 主板主板 注：集成了声卡、网卡、注：集成了声卡、网卡、IEEE 1394IEEE 1394卡卡 没有集成显卡没有集成显卡 背板上没有串行口和背板上没有串行口和IEEE 1394IEEE 1394接口接口 但是主板上引脚但是主板上引脚 主板（主板（Main Board）也叫母板（）也叫母板（Mother

45、 Board 4949 各种指标及相互关系各种指标及相互关系 最重要的是最重要的是前端总线频率前端总线频率和和外频外频 频率越高则性能越好频率越高则性能越好 芯片组芯片组： CPUCPU是大脑，芯片组是是大脑，芯片组是心脏心脏 由由南桥，北桥南桥，北桥组成组成 主板架构主板架构 板载功能板载功能 主板总线图主板总线图 就是将某一些接口卡的功就是将某一些接口卡的功 能集成到主板上。最常见能集成到主板上。最常见 的就是集成声卡和网卡的的就是集成声卡和网卡的 功能。功能。 5050 芯片组芯片组 是是主板的核心主板的核心，决定了主板的功能和档次，由北桥和南，决定了主板的功能和档次，由北桥和南 桥芯片

46、组成。桥芯片组成。 北桥芯片北桥芯片（Memory Control HubMemory Control Hub，MCHMCH） 负责与CPU的联系，决定主板支持的CPU的类型、内存的类型等。 位置：CPU和内存插槽最近 北桥芯片决定了主板的性能，人们常用北桥芯片的代号来称呼主 板，如使用Intel 915北桥芯片的主板称为915主板。 南桥芯片南桥芯片（I/O Control HubI/O Control Hub，ICHICH） 负责与I/O总线的通信，如PCI总线、USB、IDE、SATA等，以及负 责管理音频控制器、键盘控制器、实时时钟控制器、高级电源 管理等。 位置：离CPU插槽较远的下

47、方 5151 主板架构主板架构 主板架构主板架构 概念：是对主板的尺寸大小、形状、各元器件的布局、概念：是对主板的尺寸大小、形状、各元器件的布局、 排列方式等制定出标准，所有主板厂商都必须遵循。排列方式等制定出标准，所有主板厂商都必须遵循。 主要解决散热、噪声等主要解决散热、噪声等 常见架构常见架构 ATX:ATX:最常见的主板架构最常见的主板架构 ,扩展插槽较多，数量在扩展插槽较多，数量在4-64-6个个 Micro ATX:Micro ATX:常说的常说的“小板小板”，扩展插槽较少，扩展插槽较少 BTX:BTX:新一代主板结构，是将来的发展趋势新一代主板结构，是将来的发展趋势 ATX BT

48、X 5252 主频、外频和前端总线频率关系主频、外频和前端总线频率关系 主频外频主频外频倍频系数倍频系数 前端总线前端总线频率新引入频率新引入 CPUCPU和外界交换数据的和外界交换数据的唯一通道唯一通道 前端总线数据传输速率前端总线频率前端总线数据传输速率前端总线频率前端总线数据前端总线数据 宽度宽度8 8 字长和位数字长和位数 通常通常，CPUCPU位数位数=CPU=CPU的字长的字长= =通用寄存器位数通用寄存器位数 高速缓冲存储器容量高速缓冲存储器容量 核心数量核心数量 通过提高通过提高CPUCPU主频来提高计算机运算能力，在早期主频比较低的主频来提高计算机运算能力，在早期主频比较低的

49、 时候还可行。随着时候还可行。随着频率越高，耗电越多，热量越大，问题越多频率越高，耗电越多，热量越大，问题越多。 多核心多核心可以在可以在较低主频，提高性能较低主频，提高性能。 制造工艺制造工艺 CPUCPU内电路与电路之间的距离，单位是微米和纳米。内电路与电路之间的距离，单位是微米和纳米。1 1纳米纳米 =10=10-9 -9米 米 现在先进的是现在先进的是6565，4545和和3232纳米纳米 CPU 5353 主流主流CPUCPU产品产品 IntelIntel产品系列产品系列AMDAMD产品系列产品系列 龙芯龙芯 龙芯龙芯1 1号号 龙芯龙芯2 2号号 龙芯龙芯2 2号号E E 5454

50、 存储器存储器 内存内存 随机存储器随机存储器(RAM)(RAM) 只读存储器只读存储器(ROM)(ROM) 高速缓冲存储器高速缓冲存储器 (Cache)(Cache) 外外存存 磁介质磁介质, ,软盘和硬盘软盘和硬盘 光盘光盘 FlashFlash存储器存储器 内存储器内存储器（主存储器）（主存储器）, , 速度快，容量速度快，容量 小，价格较高，可由小，价格较高，可由CPUCPU直接访问。直接访问。 外存储器外存储器（辅助存储器）（辅助存储器）, ,速度慢，容速度慢，容 量大，价格低，量大，价格低，CPUCPU不可以直接访问。不可以直接访问。 CPU RAM 外外存存 数据访问数据访问 5