《計算機應(yīng)用基礎(chǔ)》前言

前言——計算機軟件技術(shù)基礎(chǔ)1.計算機概述計算機是個什么工具？

電子計算機是一種能夠存儲信息(程序和數(shù)據(jù))、并能自動地、快速地、精確地處理信息的電子設(shè)備。通常人們把電子計算機也稱為電腦。

是一種能對各種數(shù)字化信息進行處理，即協(xié)助人們獲取信息、處理信息、存儲信息和傳遞信息的工具。1.計算機概述（1）計算機的發(fā)展過程世界上第一臺計算機—ENIAC（埃尼阿克）組成：18000個電子管,10000多只電容器7000只電阻，1500多個繼電器。重達30噸，占地179平方米耗電：150kw/時速度：5000次加減/秒產(chǎn)生：1946年在美國產(chǎn)生第一臺計算機的優(yōu)缺點優(yōu)點：奠定了計算機的發(fā)展基礎(chǔ)，提高了效率。19世紀法國數(shù)學(xué)家契依列用了畢生的時間，計算π只算到小數(shù)點707位，用ENIAC則幾秒鐘就完成了。缺點：

耗電大、存儲容量小，可靠性差，計算程序是靠接線板來設(shè)定，問題改變時，要重新接線，有的問題雖然計算幾分鐘，接線卻幾個小時。第一代計算機年份：1946~1957代表元器件：電子管運算速度：5千~4萬（次/秒）

IBM650電子器件的變化上圖：電子管下圖：晶體管第二代計算機年份：1958~1964代表元器件：晶體管運算速度：幾十萬~百萬（次/秒）

IBM7094電子器件的變化下圖：集成電路通過半導(dǎo)體集成技術(shù)將許多邏輯電路集成在只有幾平方毫米的硅片上。

1958年集成電路問世時，一個芯片上只有５個元件；1970年一個芯片上已能制作1500個晶體管；1971年Intel公司制成了第一批微處理4004，這一芯片集了2250個晶體管組成的電路。1989年英特爾（Intel）公司的80486芯片上容納了120萬個晶體管，

1993年Intel公司推出的“奔騰”（Pendium）微處理機芯片集成度已達310萬個晶體管，每秒可執(zhí)行１億條指令，為486芯片的5倍。目前奔騰4每秒可以執(zhí)行22億條指令，芯片集成了7.2億多個晶體管。第三代計算機年份：1965~1971代表元器件：中、小規(guī)模集成電路運算速度：幾十萬~幾百萬（次/秒）

IBM360系列晶體管數(shù)目4004奔騰4720,000,0002,300

將電腦濃縮在一顆芯片上0.18微米芯片10微米芯片1976年DJS-050系列1971年Intel公司制成了第一批微處理4004，這一芯片集了2250個晶體管組成的電路。目前的奔騰芯片集成了7.2億多個晶體管。第四代計算機年份：1972~至今代表元器件：大或超大規(guī)模集成電路運算速度：幾百萬~幾億（次/秒）第一代第二代第三代第四代

1946~19571958~19641965~19711972~至今器件

電子管

晶體管

中、小規(guī)模集成電路

大、超大規(guī)模集成電路

內(nèi)存汞延遲線磁芯存儲器半導(dǎo)體存儲器半導(dǎo)體存儲器外存穿孔卡片磁帶磁帶、磁盤磁盤、光盤速度

幾千次/秒幾十萬～幾百萬幾百萬~幾億

數(shù)億~數(shù)10萬億次語言

機器語言匯編/Cobol操作系統(tǒng)、Basic高級語言機型IBM650IBM7094小型機微機應(yīng)用

科學(xué)計算數(shù)據(jù)處理廣泛應(yīng)用于

計算機網(wǎng)絡(luò)軍事領(lǐng)域工業(yè)控制各個領(lǐng)域通訊、多媒體

微型化計算機發(fā)展趨勢巨型化網(wǎng)絡(luò)化智能化ENIAC按性能規(guī)模分類

巨型機、大型機、中型機、小型機和微型機和單片機1.計算機概述（2）計算機的分類（1）巨型計算機（超級計算機）：應(yīng)用于國防尖端技術(shù)和現(xiàn)代科學(xué)計算中。巨型機的運算速度可達每秒十幾萬億次，研制巨型機是衡量一個國家經(jīng)濟實力和科學(xué)水平的重要標志。我國銀河-III130億/秒。美國的IBM生產(chǎn)的軍用機重106噸，12.3萬億/秒，日本在2005年4月生產(chǎn)出運算速度可達每秒38.5萬億次的“宇宙模擬器”(探索宇宙)。

應(yīng)用：天氣預(yù)報、核武器、石油勘探、空間技術(shù)。（2）大/中型計算機： 具有較高的運算速度，每秒可以執(zhí)行幾千萬條指令，而且有較大的存儲空間。往往用于科學(xué)計算、數(shù)據(jù)處理或作為網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器使用。（3）小型計算機：

規(guī)模較小、結(jié)構(gòu)簡單、運行環(huán)境要求較低，一般應(yīng)用于工業(yè)自動控制、測量儀器、醫(yī)療設(shè)備中的數(shù)據(jù)采集等方面。小型機在用作巨型計算機系統(tǒng)的輔助機方面也起了重要作用。常作為局域網(wǎng)服務(wù)器（4）微型計算機(個人計算機)：微型機也稱為個人計算機（PersonalComputer，PC），中央處理器（CPU）采用微處理器芯片，它具有體積小、可靠性高、功耗低、適應(yīng)性強和價格便宜等特點。微型機自1977年推出以來，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于商業(yè)、服務(wù)業(yè)、辦公自動化、家庭等各個領(lǐng)域（5）工作站：工作站是由通用計算機轉(zhuǎn)向?qū)Ｓ枚霈F(xiàn)的一種新機種，一種介于微機與小型機之間的高檔微機系統(tǒng)主要面向?qū)I(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，具備強大的數(shù)據(jù)運算與圖形、圖像處理能力，為滿足工程設(shè)計、動畫制作、科學(xué)研究、軟件開發(fā)、金融管理、信息服務(wù)、模擬仿真等專業(yè)領(lǐng)域而設(shè)計開發(fā)的高性能計算機。

（6）

網(wǎng)絡(luò)計算機:是多個計算機的互連，再與Internet連接?？梢詫崿F(xiàn)資源共享，大大提高計算機系統(tǒng)的使用效率。計算機網(wǎng)絡(luò)在信息查詢、電子教育、網(wǎng)上購物等方面已獲得廣泛應(yīng)用，已成為人們離不開的工具。1.計算機概述（3）計算機的主要性能指標運算速度: 是指計算機每秒鐘能執(zhí)行的指令數(shù)。單位為每秒百萬條指令，簡稱MIPS（MillionInstructionsPerSecond)。

運算速度可用主頻來評價。

主頻（時鐘頻率）：是指計算機的CPU在單位時間內(nèi)輸出的脈沖數(shù)。通俗地可理解為每秒鐘運算的次數(shù)，它在很大程度上決定了計算機的運行速度。單位MHz。Intel486的主頻為33MHz~120MHz.等。目前，微機的主頻：幾GHz2.3GHz=2.3×103MHz

計算機的主頻越高、字長越長，計算機的運算速度越快。

字長字長是指計算機能夠同時處理的二進制數(shù)據(jù)的位數(shù)，它是一個重要的技術(shù)指標，直接影響到計算機的計算精度和速度。計算機的字長越長，表示的有效位數(shù)就越多，因而精度和速度就越高，功能越強，主要由CPU型號而定。有32位（微機）、64位（工作站）、128位(大、中型機）1.計算機概述（3）計算機的主要性能指標1.計算機概述（3）計算機的主要性能指標內(nèi)存容量：內(nèi)存容量:是指隨機存儲器RAM存儲容量的大小，它反映了計算機處理數(shù)據(jù)量的能力，內(nèi)存容量越大，計算機處理時與外存儲器交換數(shù)據(jù)的次數(shù)越少，處理速度越快.目前微機：256MB、512MB、1GB、2GB位：bit(比特），是最小的信息單位.字節(jié)：byte或B，是信息存儲中最常用的基本單位.一個字節(jié)能存儲8位二進制數(shù),一個鍵盤字符在機內(nèi)占一個字節(jié).千字節(jié)1KB=210B=1024B兆字節(jié)1MB=1024KB=220B吉字節(jié)1GB=1024MB=230B2.計算機的工作原理及系統(tǒng)組成

（1）“存儲程序”工作原理1）由操作系統(tǒng)將程序調(diào)入到內(nèi)存；2）由編譯程序?qū)⑵浞g成機器指令；3）CPU從內(nèi)存中程序計數(shù)器PC中逐條取出指令，將其送到指令寄存器中。4）分析識別指令，確定執(zhí)行何種操作，最后執(zhí)行指令。

“存儲程序”工作原理由美籍匈牙利科學(xué)家馮.諾依曼提出2.計算機的工作原理及系統(tǒng)組成

（1）計算機的系統(tǒng)組成硬件系統(tǒng)＋軟件系統(tǒng)硬件系統(tǒng):運算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備組成。運算器:功能是執(zhí)行算術(shù)運算與邏輯運算。

控制器:

控制器是計算機的神經(jīng)中樞。控制器按照計算機事先給定的指令，向機器各個部件發(fā)出各種控制信號，以指揮整個計算機有條不紊地自動執(zhí)行程序。

中央處理器（CPU）：運算器+控制器

存儲器：是計算機的記憶裝置，用來存儲程序和數(shù)據(jù)分類：內(nèi)存儲器（內(nèi)存或主存）和外存儲器（外存或輔存）內(nèi)存儲器：

直接與運算器、控制器相聯(lián)系，交換數(shù)據(jù)，并安裝在主機內(nèi)，故又稱為內(nèi)存儲器.

外存儲器：不直接與運算器、控制器交換數(shù)據(jù)。而是通過內(nèi)存儲器交換數(shù)據(jù)。(如軟盤、硬盤、光盤）。主機：CPU+內(nèi)存儲器內(nèi)存儲器分類及特點-RAM/ROM***分類:隨機存儲器RAM（RandomAccessMemory）和只讀存儲器ROM（Read-OnlyMemory）兩種。特點:RAM:

RAM中的信息可隨機地讀出或?qū)懭耄坏╆P(guān)機（斷電）后，RAM信息不再保存。ROM:

ROM中的信息通常只能讀出而不能寫入，斷電后，ROM中的原有內(nèi)容保持不變，用戶信息的存儲在RAM中。裸機：沒有配上軟件系統(tǒng)的計算機稱為裸機輸入設(shè)備：把原始數(shù)據(jù)和處理這些數(shù)據(jù)的程序通過輸入接口輸入到計算機的存儲器中。

常用輸入設(shè)備：鍵盤、鼠標、掃描儀、光筆、條形碼閱讀器、數(shù)碼相機等。從讀取數(shù)據(jù)的角度看，當從磁盤、光盤讀取文件時，磁盤、光盤是輸入設(shè)備。

輸出設(shè)備：輸出計算機的處理結(jié)果。常用輸出設(shè)備：顯示器、打印機、繪圖儀等。從保存數(shù)據(jù)的角度看，當向磁盤、光盤保存文件時，磁盤、光盤是輸出設(shè)備。故有時稱磁盤或光盤既是輸入設(shè)備又是輸出設(shè)備.硬件系統(tǒng)

硬件系統(tǒng)

主機

外設(shè)

中央處理單元

內(nèi)存儲器(主存):RAM、ROM運算器

控制器

輸入設(shè)備（鍵盤、鼠標、掃描儀)

輸出設(shè)備（顯示器、打印機）

外存儲器（硬盤、光盤、優(yōu)盤）

其他：網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（網(wǎng)卡、聲卡）總線：總線(Bus)是連接計算機中CPU、內(nèi)存、外存、各種輸入/輸出設(shè)備的一組物理信號線及其相關(guān)的控制電路，它是計算機中用于在各部件間傳送信息的公用通路。總線通常由三部分組成:數(shù)據(jù)總線地址總線控制總線2.計算機的工作原理及系統(tǒng)組成數(shù)據(jù)流指令流控制流（外）存儲器（內(nèi)）存儲器中央處理器（CPU）運算器控制器輸入設(shè)備輸出設(shè)備定義:計算機軟件是能指揮計算機工作的程序與程序運行時所需要的數(shù)據(jù)，以及與這些程序和數(shù)據(jù)有關(guān)的文字說明和圖表資料，其中文字說明和圖表資料又稱為文檔。

軟件(程序、數(shù)據(jù)、文檔)分類:

系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件

2.計算機的工作原理及系統(tǒng)組成系統(tǒng)軟件：

系統(tǒng)軟件是計算機軟件中的重要部分，它是管理和控制計算機軟硬件資源，方便用戶使用計算機的一組程序的集合.系統(tǒng)軟件包括:操作系統(tǒng)(Dos、Unix、Windows)程序設(shè)計語言(機器、匯編、高級、非過程、智能語言)語言處理程序(源程序、目標程序、編譯、解釋)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(FoxPro、Oracle、Access)網(wǎng)絡(luò)軟件(網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng))系統(tǒng)服務(wù)程序(或稱軟件研制開發(fā)工具、支持軟件、支撐軟件、工具軟件主要有編輯程序、調(diào)試程序、裝配和連接程序、測試程序)

應(yīng)用軟件：應(yīng)用軟件是為解決某些具體問題而開發(fā)的各種應(yīng)用程序,包括兩部分內(nèi)容。用戶自己編寫的:專用的軟件包:

通常由計算機專業(yè)