1、第一章 计算机基础知识第一章 计算机基础知识学习要求(1)了解世界上第一台计算机的诞生背景；(2)了解计算机的特点、分类、应用；(3)了解计算机软硬件的发展；(4)理解计算机数制的转换方法，掌握二进制、十六进制、十进制三种进制之间的转换；第一章 计算机基础知识学习要求（5）掌握计算机中的信息编码；（6）掌握计算机系统的组成和各部件的功能；（7）学会配置常用的计算机。第一章 计算机基础知识1.1 计算机概述1.2 计算机常用数制与信息编码1.3 计算机系统的组成第一章 计算机基础知识1.1 计算机概述1.1.1世界上第一台计算机1.1.2计算机软硬发展的几个阶段1.1.3 计算机的特点与分类1.
2、1.4 计算机的应用范围第一章 计算机基础知识 18 800只电子管，1 0000个电容，7000只电阻，耗电140KW160 KW，占地面积约150平方米，体积3000立方英尺，重量约30吨，有500多万个焊接点，每秒钟能完成5000次加法运算或300次其它运算，耗资50多万美元。1.1.1世界上第一台计算机 世界上第一台电子计算机ENIAC（The Electronic Numerical Integrator And Computer，电子数字积分计算机）于1946年2月14日在美国宾夕法尼亚大学研制成功。它标志着人类社会计算机时代的开始第一章 计算机基础知识1.1.2计算机软硬发展的几
3、个阶段 硬 件使用器件大致年代第一代电子管19461957第二代晶体管19581964第三代集成电路19641972第四代超大规模集成电路1972以后第五代智能计算机软 件计算机语言第一代机器语言第二代汇编语言第三代高级语言第四代4GL第一章 计算机基础知识第一代计算机的发展 时间阶段为1946-1957年,使用的元器件是电子管;内存储器采用磁芯;外存采用磁带,磁鼓,纸带,卡片等;编程语言是二进制代码表示的机器语言。这一代计算机是计算机发展的初级阶段,运算速度比较低,存储容量一般只有几KB,由于编程很繁琐,其应用只限于军事研究中的科学计算。第一章 计算机基础知识第二代计算机的发展 时间阶段为1
4、958-1964年,使用的元器件主要是由贝尔实验室发明的晶体管;内存使用磁芯材料制成的磁芯;外存已使用了磁带、磁盘；编程语言除机器语言外，还使用了汇编语言。这一代计算机的整体性能比第一代计算机提高了许多，运算速度有所增加，内存容量增大，体积减小，成本减低，可靠性提高；应用范围扩大，不仅用于科学计算，还用于数据处理和事务管理，并逐渐用于工业控制。第一章 计算机基础知识第三代计算机的发展 时间阶段为1965-1971年，使用的元器件主要是中小规模的集成电路。内存，外存都有很大的发展，体积小价格低，软件逐渐完善，出现了多种高级语言。这一代计算机的体积、功耗都进一步减小，运算速度和可靠性极大提高，应用
5、范围越来越广，不仅用于科学计算，还用于文字处理，自动控制，城市交通管理等方面。第一章 计算机基础知识第四代计算机的发展 时间阶段为1972年至今，使用的元器件是(超)大规模集成电路，是微机进一步的“袖珍化”，且使其性能极大提高，价格大幅度降低。计算机的速度可以达到几百万次到亿次。操作系统不断的完善，应用软件已经成为现代化工业的一部分。计算机的发展进入了以计算机网络为特征的时代。第一章 计算机基础知识第五代 智能计算机 这一代计算机的主要元件是超大规模集成电路，在软件上设计为能够模拟人类活动的程序存储在计算机内，用以控制计算机的功能，并用到了仿生学、超导等更尖端的科技。这一代计算机的主要特点是具
6、有模拟人类智能、思维等活动，在这方面已经有成功的智能机器人，电子诊断系统等。智能计算机是计算机的一个发展方向，前景十分广阔。第一章 计算机基础知识我国计算机的发展史 我国计算机的研制起步于1956年，发展过程也经历了电子管、晶体管、微型计算机、巨型电子计算机等阶段。电子管计算机 1957年，第一台模拟式电子计算机于哈尔滨工业大学研制成功；1958年，中国第一台电子计算机103机研制成功；字长31位，内存容量为1024字节，运算速度每秒1500次；1959年，研制成功104型电子计算机，运算速度每秒万次，是我国第一台大型通用电子数字计算机。晶体管计算机 1963年：第一台大型晶体管电子计算机由中
7、国科学院计算所研制，109机研制成功；1972年，每秒运算11万次的大型集成电路通用数字电子计算机研制成功。第一章 计算机基础知识我国计算机的发展史微型计算机 1973 年，150机研制成功。它是中国第一台百万次集成电路电子计算机字长48位，存储容量13KB。1977年，中国第一台微型计算机DJS050机研制成功。1979年底，中文操作系统研制成功。巨型电子计算机 1983年，“银河号”巨型计算机研制成功，运算速度达每秒亿次；1993年，中国第一台10亿次巨型银河计算机型通过鉴定；1995年，曙光1000大型机通过鉴定，其峰值可达每秒25亿次。1997年，银河并行巨型计算机研制成功；1999年
8、，银河四代巨型机研制成功。2000年，我国自行研制成功高性能计算机“神威”，其主要技术指标和性能达到国际先进水平。我国成为继美国、日本之后，世界上第三个具备研制高性能计算机能力的国家。第一章 计算机基础知识1.1.3计算机的特点与分类以目前计算机的性能分析计算机的特点如下：1.运算速度快2.计算精度高3.强大的存储记忆能力4.准确的逻辑判断能力5.自动执行程序能力第一章 计算机基础知识1.1.3计算机的特点与分类计算机的分类有很多种1、根据计算机的性能分类：(1)巨型机:极高的速度，极大的容量 (2)大中型机:具有极强的综合处理能力，很高的速度，极大的容量 (3)小型机:规模小，结构简单 (4
9、)微型机(PC机):也称个人计算机，体积小，速度相当，价格便宜 (5)工作站:是一台高档微机,主要用于网络服务器和计算机辅助设计.第一章 计算机基础知识1.1.3 计算机的特点与分类2、依据用途和使用目的分类 按照用途和使用目的可以分为通用计算机和专用计算机。3、根据计算机处理字长分类 有8位机、16位机、32位机、64位机，目前计算机字长普遍为32位、64位。4、根据计算机结构分类 有单片机、单板机、多芯片机和多板机等。第一章 计算机基础知识1.1.4 计算机的应用范围1.科学计算2.用于自动控制系统3.数据处理和信息加工4.计算机辅助技术 (1)计算机辅助设计-CAD (2)计算机辅助制造
10、-CAM (3)计算机辅助测试-CAT (4)计算机辅助教学-CAI5.计算机网络(Computer Network)6.人工智能(Artificial Intelligence)第一章 计算机基础知识1.2 计算机常用数制与信息编码1.2.1 常用数制（1）十进制数 表示为数字符号09构成的序列（2）二进制数 表示为数字符号01构成的序列（3）八进制数 表示为数字符号07构成的序列（4）十六进制数 表示为数字符号09和字母AF构成的序列第一章 计算机基础知识 1.2 计算机中数的表示（1）数的表示格式 定点数和浮点数（2）定点整数的表示 计算机中所有信息都是以二进制数的形式存在的,而 二进制
11、数的“1”和“0”是用触发器的两个状态 表示的第一章 计算机基础知识 1.3 计算机系统的数据单位（1）位（Bit）二进制数的一位（2）字节（Byte）8位二进制数组成一个字节（3）字（Word）一个存储单元所存放的内容称为一个字第一章 计算机基础知识1.4 计算机中字符和汉字的表示（1）字符的编码（ASCII码）通常使用一个字节表示一个ASCII码字符 最高位总是0，即可以表示27=128个字符 扩展ASCII码（2）汉字编码 汉字输入码 每个汉字对应一组由键盘符号构成的编码 汉字国际码 GB2312-80 用于信息交换 汉字内码 用于计算机内部处理和存储汉字的编码第一章 计算机基础知识1.
12、计算机系统的组成 从外观上看，计算机由显示器、键盘、鼠标、主机箱、音箱等组成。一个完整的计算机系统是由硬件系统和软件系统两大部分组成的。个人计算机外观示意图第一章 计算机基础知识1.1 计算机硬件系统结构硬件是计算机系统中的物理器件的总称，如构成计算机实体的电子器件、机械器件、光电器件等。第一章 计算机基础知识1.3.1.1 中央处理器CPU它是计算机硬件系统中核心的部件，是体积不大而集成度最高的芯片。主要由（ALU）、（CU）、（RU）、（Cache，简称高速缓存）等部件组成。它们的分工如下：1、控制器：是规定计算机执行指令的顺序并协调整机工作秩序的部件。主要控制各部件自动、协调地工作，是计
13、算机的指挥中心。2、运算器：完成算术运算和逻辑判断运算的部件，是数据加工中心。3、寄存器：用于辅助运算器完成运算的器件，暂时存放计算的中间结果。4、高速缓存：目的是提高CPU的工作效率。第一章 计算机基础知识1.3.1.2存储器存储器的分类 常用的辅助存储器有：软盘，硬盘，磁带，光盘。字节（Byte，简称B）是存储器的基本单位，一个字节有八个二进制位组成。计算机中常用的存储容量单位有：千字节（KB），兆字节（MB），千兆字节（GB）；各存储容量转换关系有：1Byte=8bit；1KB=1024B；1MB=1024KB；1GB=1024MB存储器内存储器（内存）RAMROM外存储器（外存），又称
14、辅助存储器第一章 计算机基础知识1.3.1.2存储器1、内存储器又称主存储器，简称内存，用于储存当前正在运行的程序和它所需要的数据，当程序运行结束，该程序及其数据就会释放内存空间。内存是由随机存储器RAM和只读存储器ROM组成。RAM：其特点是断电后，其中的信息就丢失。计算机的内存容量一般是指RAM的容量。单条容量主要有64M、128M、256M，目前DDR SDRAM（双速率同步动态内存）128M的内存条是目前计算机内存的标准配置。ROM：其特点是只能对它进行信息的读取操作，而不能进行写操作。用于存放固定不变的程序。主板上的BIOS（基本输入输出系统）芯片就是一种ROM，是计算机内存的一部分
15、，用于存放开机检查CPU、内存等硬件的自检程序、系统设置信息等。第一章 计算机基础知识2、外存储器外存储器简称外存，是用于存放暂时不运行的程序文件及数据文件等，可以永久保存，即关机或断电后，外存中的信息（文件）不丢失。外存在发展过程中出现过很多种，目前常用有磁盘、光盘。软盘与软盘驱动器第一章 计算机基础知识 硬盘及硬盘驱动器硬盘是在金属材料的圆盘上涂有磁性介质。一个硬盘一般由多个盘片组成的盘片组。第一章 计算机基础知识 光盘及光盘驱动器光盘的特点有存储容量较大（一般为650MB），读取速度快等。是采用螺旋型轨道进行存储信息。光盘的存储介质不同于磁盘，它属于另一类存储器。按照写入数据的方式分为只
16、读光盘（CD-ROM）、一次写入型光盘（CD-R）和可擦写光盘（CD-RW）三类。第一章 计算机基础知识1.3.1.3连接设备连接设备是将计算机的各部件连接起来并为他们之间交换信息提供通道的设备。总线 接口COM口：串行接口，共2个，9针和5针各1个。用于连接串行设备，如外置MODEM、方口鼠标等。LPT口：并行接口，是 1个25孔的接口。用于连接并行设备，如打印机、扫描仪等。USB口：通用串行接口，至少2个，形状为细小的长方形。用于连接USB接口的键盘、鼠标、移动存储器等设备。有的机器的USB口在机箱前方面板上。PS/2口：形状为圆形，2个，其中绿色的为鼠标接口，蓝色的为键盘接口。显示器接口
17、：是1个15孔的插座。第一章 计算机基础知识1.3.1.4输入设备输入设备是指可以将外界数据输入到计算机内部，并转换成计算机可以接受的编码设备。人们利用这些设备输入图像、文字等各种数据。输入设备一般必须通过输入接口插接在计算机上才能使用。最常见的输入设备就是键盘和鼠标。第一章 计算机基础知识1.3.1.5输出设备输出设备是将计算机内部的数据转化成某种为人们所认识的表示形式并传送到外界的信息载体上的设备。常用的输出设备有用于显示信息的显示卡、显示器构成的显示系统和打印机。第一章 计算机基础知识1.3.1.6网络设备用于将计算机接入到网络中的设备。包括网卡、MODEM（调制解调器）等。若将计算机接
18、入局域网则应选择网卡，若将计算机通过拨号方式接入“因特网”则选择MODEM。网卡又称“网络适配器”，是计算机与计算机之间的桥梁，是组成局域网的必须设备。调制解调器是拨号上网必须的设备，又称MODEM。其主要功能是将数据在模拟信号和数字信号之间进行转换，可以让信号在电话线路上传输。图1.10是通过拨号上网的两台计算机的通信过程。第一章 计算机基础知识1.3.1.7多媒体设备多媒体设备能够使电脑处理声音、视频等多媒体数据，需要多媒体硬件和多媒体软件的配合才能使电脑发挥其多媒体功能。常用的多媒体设备主要是声卡和音箱，此外还有视频采集卡等。声卡的主要作用是使电脑发出声响，还可以实现声音输入功能即录音功
19、能。有的主板集成声卡，不集成声卡的主板需要将独立的声卡插接在主板的扩展槽中，后者的声音效果一般比前者好的多。第一章 计算机基础知识SPK OUT或LINE OUT：用于连接音箱、耳机等外部扬声器，实现声音回放。LINE IN或MIC IN：用于连接麦克风等输入声音设备，可以实现录音。MIDI：连接电子乐器的MIDI接口，实现MIDI音乐信号的直接传输。第一章 计算机基础知识1.3.2计算机软件系统分类及简介第一章 计算机基础知识1.3.2.1系统软件系统软件系统软件是指管理、监控和维护计算机资源(包括硬件和软件)的软件。操作系统是离计算机硬件最近的，即第一层软件，是用户和其它软件控制计算机硬件
20、的工具，为用户搭建了操作计算机的平台。目前微机普遍实用的是微软公司开发的Windows 2000/XP系统。此外还有部分用户使用Linux、UNIX两种操作系统。指令和程序指令和程序是规定计算机操作类型和操作数地址的代码。包括操作码和地址码，操作码是命令计算机做什么操作，地址码是告诉计算机参加操作用的数据的存放地址。所有指令的集合。程序设计语言与语言处理系统程序设计语言与语言处理系统就是用户用来编写程序的语言，它是人们与计算机之间交换信息的工具，实际上也是人们指挥计算机工作的工具。程序设计语言是软件系统的重要组成部分。按照语言特点可分为机器语言、汇编语言和高级语言3大类。用于对存储大量数据的进
21、行、等操作的管理软件。目前用的比较广泛的是微软办公系列中的Access数据库系统等。DataBase Manage System操作系统 程序设计语言与语言处理系统 数据库管理系统（）DBMS第一章 计算机基础知识1.3.2.2应用软件除了系统软件以外的所有软件都是应用软件，它是用户利用计算机及其提供的系统软件为解决各种实际问题而编制的计算机程序。工具软件 文档编辑软件 图像处理软件 多媒体制作软件 网络应用软件 专用软件 辅助设计软件 第一章 计算机基础知识1.3.3计算机的工作原理运算器输入设备内存储器输出设备外界数据输出数据外存储器控制需要运算以文件形式存储控制器经过运算第一章 计算机基
22、础知识计算机的工作原理是由美籍匈牙利数学家冯诺依曼于1946年提出的,故称为冯诺依曼原理。其原理可简单叙述为：将完成某一任务的步骤，用机器语言程序预先送到计算机存储器中保存，然后启动机器，按照程序编排的顺序，一步一步的取出指令，控制计算机各部分的运行。因此，冯诺依曼原理也称为：“程序存储”工作原理，它是当代计算机最基本的工作原理。具有这种工作原理的计算机具备以下五大功能：（1）输入功能：（2）存储功能：（3）运算功能：（4）控制功能：（5）输出功能第一章 计算机基础知识（1）指 令 是所有指令的有序集合（2）程 序 就是规定计算机操作类型及操作数地址的一组代码（3）基本工作原理 首先，将指挥计
23、算机上进行工作的程序的原始数据通过输入设备送 到存储器中然后，计算机从存储器中按程序顺序取出每到指令进行译码，并按指令要求对指定的数据进行运算和逻辑操作再将处理结果送到存储器中或通过输出设备进行输出第一章 计算机基础知识（4）计算机语言 机器语言二进制代码“0”和“1”组成的机器指令的集合，是计算机能够直接识别和执行的语言 汇编语言使用助记符表示机器指令功能的计算机语言 高级语言更接近人类语言和数学语言的计算机语言第一章 计算机基础知识计算机主要性能指标1.字长2.速度3.存储系统容量4.可靠性(Mean Time Between failure)5.可维护性(Mean Time To Repair)6.性能价格比第一章 计算机基础知识The End
