第一章計算機基礎(chǔ)知識

1、第一章 計算機基礎(chǔ)知識主要內(nèi)容：計算機概述計算機系統(tǒng)的組成和工作原理(重點)微型計算機的硬件系統(tǒng)(重點)1.微型計算機的軟件系統(tǒng)1.1 計算機概述v計算機的發(fā)展過程v計算機的分類v計算機的特點v計算機的應(yīng)用領(lǐng)域一、計算機的發(fā)展一、計算機的發(fā)展 1946年2月14日 ，美國賓夕法尼亞大學(xué)研制出第一臺電子數(shù)字式電子數(shù)字式計算機，取名為ENIAC（埃尼阿克） 。 莫奇萊（莫奇萊（ John W. Mauchly）?？颂兀ò？颂兀↗ohn Presper Eckert） 莫奇萊莫奇萊是總設(shè)計師是總設(shè)計師?？颂貏t承擔(dān)總工程師。?？颂貏t承擔(dān)總工程師。 1、計算機發(fā)展階段：按照計算機中主要功能部件所采用的電

2、子器件：第五代：具有人工智能的新一代計算機 機器人總動員晶體管的誕生晶體管的誕生肖克利、巴丁、布拉坦在肖克利、巴丁、布拉坦在19471947年發(fā)明了晶體管，獲得年發(fā)明了晶體管，獲得1956年度諾貝爾物理獎，年度諾貝爾物理獎，電子計算機開始了縮小化（電子計算機開始了縮小化（downsizing）的征程。）的征程。 19561956年肖克利離開貝爾實驗室，到西部山年肖克利離開貝爾實驗室，到西部山景市，建立了肖克利半導(dǎo)體實驗室。景市，建立了肖克利半導(dǎo)體實驗室。肖克萊的專制使年輕人忍無可忍肖克萊的專制使年輕人忍無可忍這這8 8個人，在肖克萊眼里成為個人，在肖克萊眼里成為“亂臣賊子亂臣賊子”“八天才叛逆

3、八天才叛逆”19571957年建立了仙童年建立了仙童公司，在我們眼公司，在我們眼里，他們是半導(dǎo)里，他們是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的功臣。體產(chǎn)業(yè)的功臣。（intel、AMD、美國國家半導(dǎo)體公司）德州儀器公司的德州儀器公司的杰克 基爾比發(fā)明了鍺集成電路數(shù)月后，仙童公司仙童公司的諾依斯發(fā)明了硅的諾依斯發(fā)明了硅集成電路。集成電路。集成電路：它把許多晶體管等電子元件集成在一塊硅芯片上，使電子產(chǎn)品向更小型化發(fā)展。集成電路從小規(guī)模集成電路迅速發(fā)展到大規(guī)模集成電路和超大規(guī)模集成電路，從而使電子產(chǎn)品向著高效能低消耗、高精度、高穩(wěn)定、智能化的方向發(fā)展。 王安，美籍華人l“磁芯存儲“技術(shù)獲專利，開創(chuàng)了磁芯存儲器時代。l創(chuàng)辦了”王

4、安股份有限公司，成功開發(fā)了數(shù)款計算器和文字處理系統(tǒng)WPS 。l被譽為電腦大王， 名列全美十大富豪，2、計算機發(fā)展趨勢巨型化微型化網(wǎng)絡(luò)化智能化二、計算機的分類1、 巨型計算機2、 大型計算機3、 小型計算機4、 微型計算機三、計算機的特點運算速度高：MIPS 1Mips=每秒執(zhí)行100萬條指令計算精確度高具有記憶能力和具有邏輯判斷能力具有自動控制能力可靠性高 四、 計算機的應(yīng)用領(lǐng)域 v科學(xué)計算（數(shù)值計算）v數(shù)據(jù)處理（信息處理）v自動控制v計算機輔助設(shè)計和輔助制造 計算機輔助設(shè)計CAD (Computer-Aided Design) 計算機輔助制造CAM（Computer-Aided Manufa

5、cturing） 計算機輔助教學(xué)CAI（Computer-Assisted Instruction） 計算機輔助測試CAT（Computer-Aided Testing 人工智能v多媒體技術(shù)應(yīng)用v計算機網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用1.2 計算機系統(tǒng)的組成及工作原理一、計算機系統(tǒng)的組成二、計算機的工作原理一、計算機的系統(tǒng)組成“計算機之父” 數(shù)學(xué)家： 馮諾依曼 ，美藉匈牙利人 。提出重大改進理論：設(shè)計出EDVAC），1952年正式投入運行，其運算速度是ENIAC的240倍。二、計算機基本工作原理一、計算機的一、計算機的五個基本部件五個基本部件二、采用二進制二、采用二進制 以二進制的形式表示數(shù)據(jù)和指令，用二進制運算。三

6、、三、 存儲程序控制存儲程序控制 程序預(yù)先存入存儲器中，使計算機在工作中能自動地從存儲器中取出程序指令并加以執(zhí)行。1.3 計算機硬件系統(tǒng)所有構(gòu)成計算機的所有物理實體。輸入設(shè)備內(nèi)存中央處理器外存儲器輸出設(shè)備電腦配置單：品名型號CPUIntel pentium D 915（ 2.8GHZ 32 位 二級緩存: 2*256 K）內(nèi)存金士頓 （DDR533 512MB）硬盤希捷酷魚 （ 160GB 7200rpm IDE 3.5寸）顯示器飛利浦（ 19寸 1280*1024 0.25mm）光驅(qū)三星 （ 48xCD-ROM 16xDVDROM cd_R 32xCD_RW）主板微星 （945GZM3-L；

7、LGA755；板載聲卡、顯卡）聲卡愛必特顯卡麗臺 （ 芯片型號:nVIDIA GeForce 6200A 容量:128M）鍵盤小太陽鼠標(biāo)羅技光電鼠輸入設(shè)備內(nèi)存中央處理器外存儲器輸出設(shè)備硬件基本組成： 一、中央處理器（Central Processing Unit， CPU ） 1、 運算器運算器(算術(shù)邏輯部件算術(shù)邏輯部件)： 主要完成各種算術(shù)運算和邏輯運算。 2、控制器：計算機的指揮控制中心。 主要任務(wù)是從內(nèi)存讀取指令、執(zhí)行指令。Pentium Pentium 問題1：Intel pentium D 915 2.8GHZ 64位答：表示CPU的時鐘主頻為2.8GHz，字長為32位2、字長：是計

8、算機一次讀或?qū)懣商幚淼亩M制位數(shù)。字長越長，計算機處理數(shù)據(jù)的精度越高，速度越快，性能越好。主要技術(shù)性能指標(biāo)主要技術(shù)性能指標(biāo)：1、主頻： CPU的時鐘工作頻率。單位是Hz（赫茲）。 很大程度上決定了CPU的處理速度，主頻越高，速度越快。微處理器字長微處理器字長4004480486328008/80858pentium32808616Pentium 328028616Pentium 328038632Pentium 32字長通常是8的整數(shù)倍。輸入設(shè)備內(nèi)存中央處理器外存儲器輸出設(shè)備硬件基本組成：二、內(nèi)存儲器 是計算機的臨時倉庫。 主要存放正在執(zhí)行的程序和要使用的數(shù)據(jù)。問題：當(dāng)我們從鍵盤輸入文字的時候

9、，假如還沒有進行保存操作，這些文字放在什么地方？計算機突然斷電了，這些文字還能找回來嗎？答：內(nèi)存中。不能找回來分類：分類：1、隨機存取存儲器(RAM) 可以隨時地讀出和寫入信息，只能臨時保存數(shù)據(jù)。因為計算機斷電后，信息會丟失。2、只讀存儲器(ROM) 信息只能被讀出不能被寫入，斷電后，信息也不會丟失。通常用來存放一些固定的程序。如：BIOS系統(tǒng)程序，存放在一塊ROM芯片中。內(nèi)存條 3、高速緩沖存儲器(Cache) 彌補內(nèi)存的運行速度與CPU運行速度之間的差距。CPU對Cache的訪問速度比一般內(nèi)存快得多。 內(nèi)存可以直接和CPU進行數(shù)據(jù)交換，存取速度快，容量較小。內(nèi)存高速緩沖存儲器 中央處理器內(nèi)

10、存容量：指內(nèi)存能存儲信息的字節(jié)數(shù)。如：128MB、512MB、1GB。 容量越大，所能存儲的數(shù)據(jù)和運行的程序越多，程序的運行速度越快。計算機處理信息的能力越強。主要性能指標(biāo)：主要性能指標(biāo)：問題：金士頓 DDR 512MB輸入設(shè)備內(nèi)存中央處理器外存儲器輸出設(shè)備硬件基本組成：三、外存儲器l 是計算機的永久性倉庫。l 一般用來存放暫時不參與運行的程序和數(shù)據(jù)。 常用的外存儲器有： 軟盤存儲器、 硬盤存儲器、 光盤存儲器、便攜存儲器n尺寸: 3.5英寸盤 n寫保護口 寫保護狀態(tài)（露出小口）：只能讀出信息，不能寫入信息?？梢员Ｗo重要信息不被刪除、修改。 一） 軟盤存儲器 軟盤驅(qū)動器：軟盤的讀寫裝置軟盤：n

11、存儲格式磁道（同心圓信息記錄道,編號由0開始）扇區(qū)0磁道79磁道n磁盤格式化：格式化就是對磁盤劃分磁道和扇區(qū)。還可以檢查磁盤上是否有壞的扇區(qū)，以后存放時會避開這些扇區(qū)。n3.5英寸軟盤的容量=磁面數(shù)磁道數(shù)扇區(qū)數(shù)每扇區(qū)字節(jié)數(shù)2面*80道/面*18扇區(qū)/道*512B/扇區(qū)1.44MB二） 硬盤存儲器 由多個金屬盤片組成，并有多個磁頭同時讀寫 容量： 60GB 80GB 120GB 等 轉(zhuǎn)速：5400轉(zhuǎn)/分、7200轉(zhuǎn)/分使用時一是注意防止震動，二是由于硬盤轉(zhuǎn)速快，關(guān)機后不宜馬上開機。 問題：希捷酷魚 160GB 7200rpm三） 光盤存儲器 光盤是用光學(xué)方式進行讀寫信息的原盤光盤驅(qū)動器：光盤的讀

12、寫裝置vCD-ROW（只讀型光盤） 存儲容量 如：640MB 數(shù)據(jù)傳輸速率指標(biāo) 1倍速指每秒可傳輸150kb的數(shù)據(jù)。如：48倍速 、50倍速等vCD-R（一次寫入型光盤 ） 光盤刻錄機vCD-RW （ 可多次擦寫光盤）vDVD-ROW 單面7.5GB 雙面17GB問題：三星 48xCD-ROM 16xDVDROM cd_R 32x CDRW四）便攜存儲器U盤、數(shù)碼相機、MP3、掌上電腦等數(shù)碼產(chǎn)品的閃存卡。 外存儲器比較速度比較：硬盤光盤軟盤存儲容量比較：硬盤光盤軟盤 GB GB/MB MB存儲容量越小存取速度越快1、速度：CACHE內(nèi)存外存（硬盤光盤軟盤）2、存儲容量：外存容量一般都比較大，但

13、存取速度慢。3、外存不能直接與CPU交換信息。存儲器比較主存高速緩沖存儲器 中央處理器輔存（硬盤、光盤等）輸入設(shè)備內(nèi)存中央處理器外存儲器輸出設(shè)備硬件基本組成：四、輸入設(shè)備1. 鍵盤 2 . 鼠標(biāo)(Mouse) 3、其它設(shè)備：手寫板、掃描儀、攝像頭等鼠標(biāo)之父道格恩格勒巴特發(fā)明了世界上第一個鼠標(biāo)。 QWERTY鍵盤布局 降低打字速度”打字機之父“克里斯托夫肖爾斯發(fā)明了，他將最常用的幾個字母安置在相反方向，最大限度放慢敲鍵速度以避免卡鍵。 輸入設(shè)備內(nèi)存中央處理器外存儲器輸出設(shè)備硬件基本組成：五、輸出設(shè)備顯示器 陰極射線管顯示器(CRT) 液晶顯示器（LCD)。顯示卡顯示卡：主機與顯示器之間的接口電路

14、。 幾個重要概念：像素像素 ：發(fā)：發(fā)光點分辨率：分辨率：屏幕上所能顯示的像素的個數(shù)，分辨率越高，則顯示出的字符或圖像越清晰。 800*600 1024*768問題：飛利浦 19英寸 1280*102419英寸2、打印機擊打式打印機：針式打印機針式打印機非擊打式打印機： 噴墨打印機噴墨打印機 激光打印機激光打印機：激光打印機是目前打印速度最快、質(zhì)量最高的打印機，但價格比較貴。針式打印機噴墨打印機激光打印機 六、其他設(shè)備1. 主板主板是計算機的“聯(lián)絡(luò)員”，起橋梁和鈕帶的作用。使CPU,內(nèi)存，外存，I/O設(shè)備之間能協(xié)同工作，不出差錯 CPU插座內(nèi)存插槽北橋芯片南橋芯片PCI插槽AGP插槽2、聲卡適配

15、器: 實現(xiàn)模擬聲音信號和數(shù)字聲音信號的轉(zhuǎn)換。3、網(wǎng)卡適配器 ：局域網(wǎng)上網(wǎng)。七、 微型計算機的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)接口是CPU與I/O設(shè)備的橋梁，它在CPU與I/O設(shè)備之間起著信息轉(zhuǎn)換和匹配的作用。接口電路通過總線與CPU相連。 （一）接口與總線 接口接口總線數(shù)據(jù)總線、地址總線、控制總線（二）標(biāo)準(zhǔn)接口 鼠標(biāo)與鍵盤接口鼠標(biāo)與鍵盤接口并行接口并行接口串行接口串行接口1.USB接口接口主機主機外部外部設(shè)備設(shè)備內(nèi)存（主存）內(nèi)存（主存）：存放正在運行的程序、數(shù)據(jù) 外存（輔存）外存（輔存）：存放暫不運行的程序、數(shù)據(jù) 輸入設(shè)備輸入設(shè)備：輸入信息，如鼠標(biāo)、鍵盤、掃描儀輸出設(shè)備輸出設(shè)備：輸出信息，如顯示器、打印機其它設(shè)備：其

16、它設(shè)備：如主板主板：輸入輸出的接口電路CPU運算器控制器存存儲儲器器硬件系統(tǒng)總結(jié)：另外，軟盤、硬盤等存儲器既是輸入設(shè)備也是輸出設(shè)備。寫數(shù)據(jù)讀數(shù)據(jù)1.4 計算機軟件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)：指計算機運行中所需的各種程序及其相應(yīng)文檔的集合。用 戶應(yīng)用軟件其他系統(tǒng)軟件操作系統(tǒng)硬件1、系統(tǒng)軟件、系統(tǒng)軟件2、應(yīng)用軟件、應(yīng)用軟件 一、系統(tǒng)軟件指管理、監(jiān)控、維護計算機正常工作的各類程序。 1、操作系統(tǒng)、操作系統(tǒng) 系統(tǒng)軟件中最基本、最核心的部分。系統(tǒng)軟件中最基本、最核心的部分。 是用戶和計算機的接口。對硬件、軟件資源進行管理。1）DOS操作系統(tǒng) 命令 單用戶、單任務(wù)單用戶、單任務(wù) 2） Windows操作系統(tǒng) 圖形操作界

17、面 多任務(wù)多任務(wù) 3）Unix操作系統(tǒng) AT&T公司公司 多用戶、分時多用戶、分時4） Linux操作系統(tǒng) 自由軟件 多任務(wù)、多用戶多任務(wù)、多用戶Linus Torvalds 當(dāng)時他是芬蘭赫爾辛基大學(xué)的學(xué)生。他的目的是想設(shè)計一個代替Minix的操作系統(tǒng)，這個操作系統(tǒng)可用于386、486或奔騰處理器的個人計算機上，并且具有Unix操作系統(tǒng)的全部功能，因而開始了Linux雛形的設(shè)計。 單用戶單任務(wù)：指一臺計算機同時只能有一個用戶在使用,該用戶一次只能提交一個作業(yè),一個用戶獨自享用系統(tǒng)的全部硬件和軟件資源。多用戶：多個用戶用同一臺電腦而不會互相影響。管理員可以添加、刪除用戶，并設(shè)置用戶的權(quán)利

18、范圍。 多任務(wù)：讓電腦執(zhí)行不同的任務(wù)，并且互不干擾。分時：操作系統(tǒng)將系統(tǒng)處理機時間與內(nèi)存空間按一定的時間間隔，輪流地切換給各終端用戶的程序使用。由于時間間隔很短，每個用戶的感覺就像他獨占計算機一樣。 2、語言處理系統(tǒng)計算機語言是人與計算機交流的工具 愛達奧古斯塔拉芙拉斯，英國詩人拜倫的女兒 第一代語言：機器語言（低級語言）第一代語言：機器語言（低級語言）由二進制碼組成。如：00000100 00001010 加法 與硬件密切相關(guān)，面向機器的程序設(shè)計語言， 它能被計算機直接識別和執(zhí)行，因此執(zhí)行速度快。第二代語言：匯編語言（符號語言）第二代語言：匯編語言（符號語言）把機器語言指令用助記符和十進制表

19、示如：ADD AX,10 仍緊密依賴硬件，面向機器的程序設(shè)計語言。 計算機不能直接執(zhí)行匯編語言源程序目標(biāo)程序可執(zhí)行程序匯編程序匯編連接程序圖：用匯編語言生成可執(zhí)行代碼的示意圖編譯：把匯編語言翻譯成機器語言。因為匯編語言編寫的程序，計算機不能直接識別50年代初，科學(xué)家莫奇萊（John W.Mauchly）等人在UNIVAC上實現(xiàn)了計算機語言的突破，將機器語言代碼化使之接近人的自然語言（英語），稱之為“匯編語言” 約翰巴庫斯（John Backus）發(fā)明世界上第一個計算機高級語言FORTRAN語言。1954年4月FORTRAN第一版本誕生， 第三代語言：高級語言第三代語言：高級語言 更接近于人類自

20、然語言。面向過程語言：如：Fortran、CoBol、Basic 、Pascal、C語言 面向?qū)ο笳Z言：面向?qū)ο笳Z言： 如：Visual C+、Java語言、Visual Basic、Delphi 智能性語言智能性語言帶一定的智能如：Lisp語言、PROGLOG語言 人工智能語言LISP語言基本上是由FORTRAN語言激發(fā)的，由FORTRAN語言又產(chǎn)生了ALGOL語言、BASIC語言，而ALGOL60語言又是PASCAL、C和Ada等計算機高級語言的父語言，也是從Postscript到Excel等語言的祖語言，以后又有了面向?qū)ο蟮腃+語言。圖：兩種類型的高級語言生成可執(zhí)行代碼的示意圖高級語言源程序機器目標(biāo)程序可執(zhí)行程序連接程序編譯程序編譯方式：目標(biāo)程序和可執(zhí)行程序可保存在磁盤中，以后可直接執(zhí)行解釋性高級語言目標(biāo)代碼解釋程序解釋方式：逐條解釋，