計算機的起源與發(fā)展歷程ppt課件

1.1計算機的起源與發(fā)展歷程,1.1.4現(xiàn)代計算機的分類,1.1.3電子計算機的發(fā)展階段,1.1.2電子計算機的問世,1.1.1計算機的起源,第1講計算機應(yīng)用基礎(chǔ)知識概述(一),1.1.5未來計算機技術(shù)發(fā)展展望,1.2計算機在信息社會中的應(yīng)用,1.3.1計算機系統(tǒng)的組成,1.2.2計算機應(yīng)用與信息社會,1.2.1計算機的特性與應(yīng)用,1.3.2計算機硬件系統(tǒng)的構(gòu)成,1.3計算機系統(tǒng)的組成與工作原理,了解計算機的起源與發(fā)展歷程，計算機在信息社會中的應(yīng)用，掌握計算機的組成和計算機硬件系統(tǒng)的構(gòu)成。,教學(xué)目標(biāo)及基本要求,教學(xué)重點,計算機的組成和計算機硬件系統(tǒng)的構(gòu)成。,第1講計算機應(yīng)用基礎(chǔ)知識概述(一),0d58b4b8余罪,教學(xué)難點,計算機硬件系統(tǒng)的構(gòu)成。,計算機的起源電子計算機的問世電子計算機的發(fā)展階段現(xiàn)代計算機的分類未來計算機技術(shù)發(fā)展展望,教學(xué)內(nèi)容,第1講計算機應(yīng)用基礎(chǔ)知識概述(一),計算機的特性與應(yīng)用計算機應(yīng)用與信息社會計算機系統(tǒng)的組成計算機硬件系統(tǒng)的構(gòu)成,教學(xué)內(nèi)容,第1講計算機應(yīng)用基礎(chǔ)知識概述(一),1學(xué)時,教學(xué)時間,第1講計算機應(yīng)用基礎(chǔ)知識概述(一),1.1計算機的起源與發(fā)展歷程,1.1.1計算機的起源,1最早的計算工具：人的雙手（圖1-1所示）,圖1-1人的雙手,2勞動實踐中發(fā)明的計算工具,原始社會：結(jié)繩、壘石春秋戰(zhàn)國：算籌唐代末：算盤（圖1-2所示）,1.1.1計算機的起源,圖1-2算盤,3十七世紀(jì)以來出現(xiàn)的計算工具,1622年英國數(shù)學(xué)家奧特瑞德：計算尺1642年法國物理學(xué)家帕斯卡：齒輪式加減法器1673年德國數(shù)學(xué)家萊布尼茲：能進行四則運算的機械式計算機,1.1.1計算機的起源,3近代的計算機發(fā)展,1822年英國數(shù)學(xué)家查爾斯巴貝奇：差分機1834年英國數(shù)學(xué)家查爾斯巴貝奇：分析機1944年美國科學(xué)家霍德華艾肯：提出用機電方法來實現(xiàn)巴貝奇分析機，制造出MarkI計算機,1.1.1計算機的起源,已使計算機具有輸入、處理、存儲、輸出及控制5個基本裝置的構(gòu)想，建構(gòu)了今天電子計算機硬件系統(tǒng)組成的基本框架。,1.1計算機的起源與發(fā)展歷程,1.1.2電子計算機的問世,1計算機發(fā)展中最杰出的代表人物,英國的艾蘭圖靈,主要貢獻：一是建立了圖靈機（TM）的理論模型，對數(shù)字計算機的一般結(jié)構(gòu)、可實現(xiàn)性和局限性產(chǎn)生了意義深遠的影響；二是提出了定義機器智能的圖靈測試（TuringTest），奠定了“人工智能”的理論基礎(chǔ)。,計算機發(fā)展中最杰出的代表人物,美籍匈牙利人馮諾依曼,在純粹數(shù)學(xué)、應(yīng)用數(shù)學(xué)、量子物理學(xué)、邏輯學(xué)、氣象學(xué)、軍事學(xué)、計算機理論及應(yīng)用、對策論和經(jīng)濟學(xué)諸領(lǐng)域都有重要建樹和貢獻。首先提出了在計算機內(nèi)存儲程序的概念，使用單一處理部件來完成計算、存儲及通信工作，使具有“存儲程序”的計算機成為現(xiàn)代計算機的重要標(biāo)志。,1.1.2電子計算機的問世,第一臺電子計算機：埃尼亞克（ENIAC），如圖1-3所示。,1946年2月14日誕生于美國。需要功率150kW，17000多只電子管、10000多只電容器、7000多只電阻、1500多個繼電器，占地160m2，重30t，是名符其實的龐然大物。優(yōu)點：每秒能夠完成加法運算5000次。利用它計算炮彈從發(fā)射到進入軌道的40個點僅用了3s，而用手工操作臺式計算機則需710小時，速度提高了8400倍以上。缺點：不能存儲程序、使用十進制數(shù)、且在機外用線路連接的方法來編排程序等嚴(yán)重缺陷。ENIAC宣告了電子計算機時代的到來。,2計算機發(fā)展的“第一”,第一臺電子計算機：埃尼亞克(ENIAC),圖1-3埃尼亞克(ENIAC),計算機發(fā)展的“第一”,第一臺“存儲程序”式計算機：EDVAC（離散變量自動電子計算機），1952年研制成功并投入使用，其運算速度是ENIAC的240倍。第一臺“存儲程序”控制的實驗室計算機：EDSAC，1949年5月在英國劍橋大學(xué)完成。第一臺“存儲程序”控制的商品化計算機：UNIVAC-I，1951年問世。,1.1計算機的起源與發(fā)展歷程,1.1.3電子計算機的發(fā)展階段,1電子管計算機（19461957年）,組成：基本邏輯元件是電子管，內(nèi)存儲器采用水銀延遲線或磁鼓，外存儲器采用磁帶等。特點：速度慢，可靠性差，體積龐大，功耗高，價格昂貴。編程語言：機器語言，匯編語言。代表產(chǎn)品：ENIAC、EDSAC、UNIVAC-等。應(yīng)用領(lǐng)域：軍事研究中的科學(xué)計算。,1.1.3電子計算機的發(fā)展階段,2晶體管計算機（19581964年）,組成：基本邏輯元件為晶體管，內(nèi)存大量使用磁性材料制成的磁芯，外存采用磁盤和磁帶。特點：體積小，重量輕，速度快，邏輯運算功能強，可靠性大大提高。編程語言：匯編語言，F(xiàn)ORTRAN、COBOL等。代表產(chǎn)品：IBM700系列。應(yīng)用領(lǐng)域：擴展到數(shù)據(jù)處理和工業(yè)控制方面。,1.1.3電子計算機的發(fā)展階段,3集成電路計算機（19651970年）,組成：基本邏輯元件為中小規(guī)模集成電路，內(nèi)存大量使用半導(dǎo)體存儲器，而外存大量使用高速磁盤。特點：體積、功耗減小，可靠性、運行速度提高，內(nèi)存容量大，價格低。編程語言：操作系統(tǒng)，BASIC，Pascal等。代表產(chǎn)品：IBM360和PDP-11等。應(yīng)用領(lǐng)域：已擴大到各個領(lǐng)域。,1.1.3電子計算機的發(fā)展階段,4大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路計算機(1971年至今),組成：基本邏輯元件為大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路。內(nèi)存采用半導(dǎo)體存儲器，外存則采用大容量磁盤和光盤。特點：計算機速度達到每秒幾百萬次至上億次。編程語言：VC+等面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計語言。代表產(chǎn)品：巨型機，工作站，微型計算機，個人計算機（PC）等。,1.1計算機的起源與發(fā)展歷程,1.1.4現(xiàn)代計算機的分類,1巨型機：也稱為超級計算機,特點：占地最大，價格最貴，功能最強，浮點運算速度最快（1998年已達3.9萬億次/秒）。應(yīng)用領(lǐng)域：多用于戰(zhàn)略武器（如核武器和反導(dǎo)彈武器）的設(shè)計，空間技術(shù)，石油勘探，中、長期天氣預(yù)報以及社會模擬等領(lǐng)域。是衡量一個國家經(jīng)濟實力與科技水平的重要標(biāo)志。,1.1.4現(xiàn)代計算機的分類,2小巨型機：也稱為小型超級電腦或桌上超級計算機,出現(xiàn)于20世紀(jì)80年代中期。該機的功能略低于巨型機，速度達1GFLOPS，即每秒10億次，而價格只有巨型機的十分之一，可滿足一些特殊用戶的需求。,3大型主機：也稱為大型電腦,特點：大型、通用，具有很強的處理和管理能力。應(yīng)用領(lǐng)域：主要用于大銀行、大公司、規(guī)模較大的高校和科研院所。,1.1.4現(xiàn)代計算機的分類,4小型機,特點：結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高，成本較低，不需要長期培訓(xùn)即可維護和使用。應(yīng)用領(lǐng)域：主要用于廣大中、小用戶。,1.1.4現(xiàn)代計算機的分類,5工作站,特點：是介于PC與小型機之間的一種高檔微機，其運算速度比微機快，且有較強的聯(lián)網(wǎng)功能。應(yīng)用領(lǐng)域：主要用于特殊的專業(yè)領(lǐng)域，例如圖像處理、計算機輔助設(shè)計等。,1.1.4現(xiàn)代計算機的分類,6個人計算機：也就是PC機,特點：設(shè)計先進（總是率先采用高性能處理器CPU）、軟件豐富、功能齊全、價格便宜。應(yīng)用領(lǐng)域：應(yīng)用非常廣泛，幾乎無處不在，無所不用，除了臺式的，還有膝上型、筆記本型、掌上型、手表型等。,1.1.4現(xiàn)代計算機的分類,1.1計算機的起源與發(fā)展歷程,1.1.5未來計算機發(fā)展展望,計算機發(fā)展的整體趨勢：,1.1.5未來計算機發(fā)展展望,1超越馮諾依曼結(jié)構(gòu)（兩個方向）,創(chuàng)建新的程序設(shè)計語言，即所謂的“非馮諾依曼語言”：LISP、PROLOG和F.P.LISP語言等。從計算機元件方面，提出了與人腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相類似的新型超大規(guī)模集成電路的設(shè)想，即“分子芯片”。,1.1.5未來計算機發(fā)展展望,2高速計算機,新近研制的“空氣膠滯體”導(dǎo)線在傳輸信號的過程中幾乎不吸收任何信號，并可以降低電耗，從而成倍地提高計算機的運行速度。運算速度最快的Linux超級計算機：美國IBM公司制造的兩臺IBMLinux集群計算機，每秒可執(zhí)行2萬億次浮點運算。,1.1.5未來計算機發(fā)展展望,3生物計算機（20世紀(jì)80年代中期開始）,特點：采用了生物芯片，由蛋白質(zhì)分子構(gòu)成。信息以波的形式傳播，運算速度非常快，能耗低，存儲能力大，具有生物體的一些特點，如能自動修復(fù)芯片故障，還能模仿人腦的思考機制。應(yīng)用：美國首次公布的生物計算機被用來模擬電子計算機的邏輯運算，解決虛構(gòu)的7城市間最佳路徑問題。,1.1.5未來計算機發(fā)展展望,4光學(xué)計算機,定義：就是利用光作為信息的傳輸媒體。光子的優(yōu)點：速度等于光速，具有頻率及偏振特征，傳輸信息能力強，抗干擾能力強。光學(xué)計算機特點：并行能力強，具有超高速的運算潛力，且在室溫下就可以正常工作。,光學(xué)計算機,研究成果：由法國、德國等60多名科學(xué)家聯(lián)合研制開發(fā)成功的世界上第一臺光學(xué)計算機，其運算速度比目前世界上最快的超級計算機快1000多倍，并且準(zhǔn)確性極高。研究現(xiàn)狀：目前光學(xué)計算機的許多關(guān)鍵技術(shù)，如光存儲技術(shù)與光存儲器、光電子集成電路等都已取得重大突破。,1.1.5未來計算機發(fā)展展望,5量子計算機,定義：是指利用處于多現(xiàn)實態(tài)下的原子進行運算的計算機。這種多現(xiàn)實態(tài)是量子力學(xué)的標(biāo)志。優(yōu)點：解題速度快。存儲量大。搜索功能強。研究成果：美國科學(xué)家已成功實現(xiàn)了4量子位邏輯門，取得了4個鋰離子的量子纏結(jié)狀態(tài)。,1.2計算機在信息社會中的應(yīng)用,1.2.1計算機的特性與應(yīng)用,1計算機的基本特性,運算速度快：第一臺電子計算機的運算速度是每秒5000次，小型機：幾百萬次/秒，巨型機：幾十億甚至幾百億次/秒。運算精度高：計算機內(nèi)部采用二進制進行運算，計算的精確度取決于字長和算法。從理論上講，計算機的運算精度是不受限制的。,計算機的基本特性,具有邏輯判斷能力：由于二進制的采用，使得計算機可以進行邏輯運算并作出判斷和選擇，使其在某種程度上更接近于“人腦”。具有超強的記憶能力：計算機的存儲器中可以存儲海量的數(shù)據(jù)，是單純的人腦所不能及的。具有自動控制能力：計算機具有邏輯判斷能力和記憶能力，使得計算機可以在無需人為干預(yù)的情況下自動按照程序設(shè)定完成既定任務(wù)。,計算機的基本特性,具有網(wǎng)絡(luò)功能：大型企事業(yè)單位，可以通過計算機進行信息處理，并通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)信息傳輸和共享，實現(xiàn)其管理工作。目前最大、應(yīng)用范圍最廣的“國際互聯(lián)網(wǎng)”（Internet），連接了全世界190多個國家和地區(qū)的幾千萬臺計算機。網(wǎng)上的所有計算機用戶可共享網(wǎng)上資料、交流信息、互相學(xué)習(xí)。,1.2.1計算機的特性與應(yīng)用,2計算機的應(yīng)用,（1）科學(xué)計算也稱為數(shù)值計算，主要是將計算機用于科學(xué)研究和工程技術(shù)中提出的數(shù)學(xué)問題的計算。是計算機的傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域，例如，氣象預(yù)報、地震探測、導(dǎo)彈衛(wèi)星軌跡的計算等。,計算機的應(yīng)用,（2）數(shù)據(jù)處理也稱信息處理，是對大量非數(shù)值數(shù)據(jù)（文字、符號、聲音、圖像等）進行加工處理，例如，編輯、排版、分析、檢索、統(tǒng)計、傳輸?shù)取V泛應(yīng)用于辦公自動化、情報檢索、事務(wù)管理等。近年來，利用計算機來綜合處理文字、圖形、圖像、聲音等的多媒體數(shù)據(jù)處理技術(shù)，已成為計算機最重要的發(fā)展方向。目前數(shù)據(jù)處理已成為計算機應(yīng)用的主流。,計算機的應(yīng)用,（3）過程控制又稱實時控制，指用計算機及時采集動態(tài)的監(jiān)測數(shù)據(jù)，并按最佳值迅速地對控制對象進行自動控制或調(diào)節(jié)。不僅可以大大提高控制的自動化水平，而且可以提高控制的及時性、準(zhǔn)確性和可靠性。主要應(yīng)用于冶金、石油、化工、紡織、水電、機械、航天等工業(yè)領(lǐng)域，在軍事、交通等領(lǐng)域也得到了廣泛的應(yīng)用。,計算機的應(yīng)用,（4）企業(yè)管理計算機管理信息系統(tǒng)的建立，使各企業(yè)的生產(chǎn)管理水平登上了新的臺階。大型企業(yè)生產(chǎn)資源規(guī)劃管理軟件（如MRPII）的開發(fā)和使用，為企業(yè)實現(xiàn)全面資源管理、生產(chǎn)自動化和集成化、提高生產(chǎn)效率和效益奠定了牢固的基礎(chǔ)。,計算機的應(yīng)用,（5）電子商務(wù)是指通過計算機和網(wǎng)絡(luò)進行的商務(wù)活動。計算機網(wǎng)絡(luò)的建成，使得金融業(yè)務(wù)率先實現(xiàn)自動化，電子貨幣改傳統(tǒng)的貨幣交易方式為“電子貿(mào)易”，不僅方便快捷，且減少了現(xiàn)金的流通量，避免了貨幣交易的風(fēng)險和麻煩。以銀行為例，自動化的實現(xiàn)可使銀行每日處理上百萬筆業(yè)務(wù)，交易價值達上百萬美元。,計算機的應(yīng)用,（6）數(shù)據(jù)庫應(yīng)用（DatabaseApplications）是計算機應(yīng)用的基本內(nèi)容之一。任何發(fā)達國家，從國民經(jīng)濟信息系統(tǒng)和跨國科技情報網(wǎng)到個人的親友通信、銀行儲蓄，均與數(shù)據(jù)庫打交道。辦公自動化與生產(chǎn)自動化也離不開數(shù)據(jù)庫的支持。,計算機的應(yīng)用,（7）人工智能（ArtificialIntelligence）也稱智能模擬，是將人腦進行演繹推理的思維過程、規(guī)則和采取的策略、技巧等編制成程序，在計算機中存儲一些公理和規(guī)則，然后讓計算機去自動進行求解。主要應(yīng)用在機器人、專家系統(tǒng)、模擬識別、智能檢索等方面，此外還在自然語言處理、機器翻譯、定理證明等方面得到應(yīng)用。,計算機的應(yīng)用,（8）文化教育利用高速信息公路網(wǎng)可實現(xiàn)遠距離雙向交互式教學(xué)和多媒體結(jié)合的網(wǎng)上教學(xué)方式。它改變了傳統(tǒng)的以教師課堂傳授為主、學(xué)生被動學(xué)習(xí)的方式，使學(xué)習(xí)的內(nèi)容和形式更加豐富靈活，同時也加強了信息處理、計算機通信技術(shù)和多媒體等方面內(nèi)容的教育，提高了全民族的文化素質(zhì)與信息化意識。,計算機的應(yīng)用,（9）計算機模擬（ComputerSimulation）是用計算機程序代替實物模型來做模擬實驗。既廣泛應(yīng)用于工業(yè)部門，也適用于社會科學(xué)領(lǐng)域。20世紀(jì)80年代末出現(xiàn)的“虛擬現(xiàn)實（VR）”新技術(shù)將成為21世紀(jì)初期最有前景的新技術(shù)之一。,計算機的應(yīng)用,（10）計算機輔助系統(tǒng)包括計算機輔助設(shè)計、計算機輔助制造和計算機輔助教育等。計算機輔助設(shè)計（CAD）：是指用計算機幫助各類設(shè)計人員進行工程或產(chǎn)品設(shè)計。例如，飛機、船舶、建筑、機械和大規(guī)模集成電路設(shè)計等。,計算機輔助系統(tǒng),計算機輔助制造（CAM）：是指用計算機進行生產(chǎn)設(shè)備的管理、控制和操作的技術(shù)。計算機輔助教育（CBE）：包括計算機輔助教學(xué)（CAI）、計算機輔助測試（CAT）和計算機管理教學(xué)（CMI）。主要應(yīng)用有網(wǎng)上教學(xué)和遠程教學(xué)。,計算機的應(yīng)用,（11）信息高速公路實際上是一個交互式多媒體網(wǎng)絡(luò)，它將通常所使用的通信工具等信息通過通信設(shè)施傳遞到網(wǎng)絡(luò)所連接的用戶終端，從而使人們獲得信息的方式發(fā)生根本變化。1993年美國提出建立“國家信息基礎(chǔ)設(shè)施”計劃。Internet，是以計算機為核心的跨地區(qū)、多用戶、大容量、高速度的交互式綜合網(wǎng)絡(luò)體系。,計算機的應(yīng)用,（12）娛樂隨著PC的發(fā)展，計算機娛樂也更加豐富。播放影碟，聽音樂。在網(wǎng)上，可以聊天、游戲和在線影視。在影視界，可用計算機產(chǎn)生電影特效，使得電影效果更好。如侏羅紀(jì)公園和玩具總動員中的角色和動畫也都是由計算機制作的。,1.2計算機在信息社會中的應(yīng)用,1.2.2計算機應(yīng)用與信息社會,1計算機的廣泛應(yīng)用導(dǎo)致信息時代的到來,計算機技術(shù)作為信息社會的關(guān)鍵技術(shù)，給社會帶來了深遠的影響，在發(fā)展過程中廣泛滲透到人類社會的各個領(lǐng)域。計算機作為一種知識、技術(shù)、能力、修養(yǎng)，已成為人類必須具備的一種文化。如果沒有基本的計算機知識和應(yīng)用能力，就會成為信息社會的文盲。,計算機的廣泛應(yīng)用導(dǎo)致信息時代的到來,在信息社會的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，計算機已不僅僅是一種工具，而是完全融入人類的生活，成為計算機文化。計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展給學(xué)習(xí)者帶來了跨校、跨行業(yè)、跨國界的知識資源，使傳統(tǒng)的教育模式受到?jīng)_擊。人們可以利用計算機獲取大量的知識，從而促進文化的傳播。,計算機的廣泛應(yīng)用導(dǎo)致信息時代的到來,媒體對人們的影響力非常大，而現(xiàn)代媒體技術(shù)離開了計算機就不再成為媒體。正是由于計算機技術(shù)的發(fā)展，以及計算機的愈來愈智能化、人性化，才使得今天的媒體更加多樣化和個性化。計算機理論及其技術(shù)對自然科學(xué)、社會科學(xué)的廣泛滲透表現(xiàn)出其豐富的文化內(nèi)涵，例如，生物信息技術(shù)和信息安全學(xué)科的產(chǎn)生等。,1.2.2計算機應(yīng)用與信息社會,2信息社會的主要特點,信息化社會里，尤其是計算機網(wǎng)絡(luò)的普及和“信息高速公路”的建設(shè)，徹底改變了人們的生活、學(xué)習(xí)和工作方式。信息社會主要有以下特點。人類腦力勞動的相當(dāng)部分將由計算機信息處理系統(tǒng)來代替。社會信息交換將很大程度上圍繞信息網(wǎng)絡(luò)及其信息服務(wù)中心展開。,信息社會的主要特點,信息高速公路的建立，使大量的信息快速傳輸成為現(xiàn)實，使人類的活動縮短了時空的距離，并在社會的各個方面對人類的日常生活產(chǎn)生極大的影響。信息產(chǎn)業(yè)將成為信息化社會主要支柱產(chǎn)業(yè)之一信息社會開始形成虛擬社會，如虛擬商店、虛擬市場、虛擬銀行、虛擬公司、虛擬的研究中心、虛擬的社會組織等。,信息社會的主要特點,知識由工業(yè)社會中的非獨立性生產(chǎn)要素變成獨立性生產(chǎn)要素。專業(yè)技術(shù)階層成為社會的主導(dǎo)階層和中堅力量。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)趨于軟化，即在社會生產(chǎn)和再生產(chǎn)過程中，體力勞動和資源的投入相對減少，腦力勞動和科學(xué)技術(shù)投入相對增加。信息社會是智力密集的社會。,1.2.2計算機應(yīng)用與信息社會,3計算機技術(shù)在信息社會中的地位,計算機技術(shù)被認(rèn)為是信息技術(shù)的核心?，F(xiàn)代社會幾乎所有的信息工作都與計算機應(yīng)用及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)息息相關(guān)。計算機可以進行科學(xué)計算，處理文字、圖像和聲音等各種信息。計算機的應(yīng)用已深入到社會的各個領(lǐng)域，成為人們工作、學(xué)習(xí)和生活中不可缺少的工具。,1.3計算機系統(tǒng)的組成與工作原理,1.3.1計算機系統(tǒng)的組成,1計算機系統(tǒng)的基本組成,一套完整的計算機系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成，兩者不可分割。如圖1-4所示。硬件：是指計算機的各種看得見、摸得著的實實在在的裝置，是計算機系統(tǒng)的物質(zhì)基礎(chǔ)。軟件：是指所有應(yīng)用計算機的技術(shù)，是看不見、摸不著的程序和數(shù)據(jù)，但用戶能感到它的存在。,計算機系統(tǒng)的基本組成,計算機系統(tǒng),圖1-4計算機系統(tǒng)的組成,辦公軟件包、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、實時控制系統(tǒng),1.3.1計算機系統(tǒng)的組成,2計算機硬件系統(tǒng)與軟件系統(tǒng)的層次關(guān)系,硬件系統(tǒng)是計算機系統(tǒng)的物理基礎(chǔ)，沒有硬件，軟件就無從談起。兩者層次關(guān)系如圖1-5。,圖1-5計算機系統(tǒng)的層次關(guān)系,計算機硬件系統(tǒng)與軟件系統(tǒng)的層次關(guān)系,（1）計算機硬件位于最底層，沒有軟件的計算機習(xí)慣稱為“裸機”，裸機是無法工作的。（2）操作系統(tǒng)距離硬件最近的軟件，它向下控制硬件，向上支持其他軟件。其他軟件必須在操作系統(tǒng)的支持下才能運行。,計算機硬件系統(tǒng)與軟件系統(tǒng)的層次關(guān)系,（3）實用程序包括各種實用軟件，如語言處理程序、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)以及各種實用工具程序。（4）應(yīng)用軟件及應(yīng)用軟件的用戶通?？梢园延嬎銠C系統(tǒng)看作是一組應(yīng)用程序，而不去關(guān)心計算機的硬件細節(jié)。,計算機硬件系統(tǒng)與軟件系統(tǒng)的層次關(guān)系,軟件系統(tǒng)是在硬件系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，為了更有效地使用計算機而配置的。軟件與硬件的關(guān)系并不是絕對的，計算機中的任何一個操作，既可以由軟件來實現(xiàn)，也可以由硬件來實現(xiàn)，任何一條指令的執(zhí)行也是如此。計算機系統(tǒng)的軟件與硬件可以互相轉(zhuǎn)化，互為補充。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，軟件和硬件之間的界限將變得越來越模糊。,1.3計算機系統(tǒng)的組成與工作原理,1.3.2計算機硬件系統(tǒng)的構(gòu)成,1計算機硬件系統(tǒng)的基本構(gòu)成,計算機的硬件系統(tǒng)基本上沿襲馮諾依曼提出的傳統(tǒng)框架，由運算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五大基本部件構(gòu)成，如圖1-6所示。計算機的基本功能是接受計算機程序的控制來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸入、計算、輸出等一系列操作。,計算機硬件系統(tǒng)的基本構(gòu)成,圖1-6計算機硬件系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和工作過程,計算機硬件系統(tǒng)的基本構(gòu)成,（1）控制器能夠控制中央處理器乃至整個計算機硬件系統(tǒng)的工作，是計算機的指揮中心。構(gòu)成部分：主要包括指令寄存器、指令譯碼器、時序信號發(fā)生器、程序控制器等。功能：可以識別、分析并執(zhí)行各種指令。,計算機硬件系統(tǒng)的基本構(gòu)成,（2）運算器主要用來對信息和數(shù)據(jù)進行各種處理，如各種算術(shù)和邏輯運算等，是計算機的核心部件。構(gòu)成部件：由加法器和補碼器構(gòu)成。,指令的解釋和執(zhí)行部件，是計算機的心臟。,計算機硬件系統(tǒng)的基本構(gòu)成,（3）存儲器主要的功能是用來“記憶”，也就是用于存儲各種信息和數(shù)據(jù)，它可以分為內(nèi)存儲器和外存儲器。內(nèi)存儲器：又稱主存儲器、內(nèi)存，它與CPU一起構(gòu)成主機。包括三種內(nèi)存儲器。只讀存儲器ROM：用戶只能讀取信息，不能更改隨機存儲器RAM：可不斷進行各種讀寫操作高速緩沖存儲器Cache,存儲器,外存儲器：也稱輔助存儲器、外存，是內(nèi)存的延伸和拓展。它存儲容量大，通常容量為幾十GB，可用來存儲CPU暫時不會用到的信息和數(shù)據(jù)。外存只與內(nèi)存交換信息，而CPU則只和內(nèi)存交換信息。外存主要有磁盤存儲器、光盤存儲器、軟盤存儲器等。,計算機硬件系統(tǒng)的基本構(gòu)成,（4）輸入設(shè)備輸入設(shè)備可以將各種外部信息和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成計算機可以識別的電信號，從而使計算機能夠接收。常見的輸入設(shè)備有鍵盤、鼠標(biāo)等。（5）輸出設(shè)備輸出設(shè)備可以將計算機內(nèi)部處理后得出的電信號形式的信息傳遞出來，讓人們能夠接收，如顯示器