第1章認識計算機

數(shù)計學院付蘇嘉第一章

認識計算機計算機概述計算機的分代特征計算機的發(fā)展趨勢計算機組成及工作原理PC的配件及選購指南學習組裝兼容機的目的實踐環(huán)節(jié)：了解PC主機箱內部結構計算機（computer）俗稱電腦，是一種用于高速計算的機器，可以進行數(shù)值計算，又可以進行邏輯計算，還具有存儲記憶功能。是能夠按照程序運行，自動、高速處理海量數(shù)據的現(xiàn)代化智能電子設備。1.計算機概述計算機由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)所組成，沒有安裝任何軟件的計算機稱為裸機。計算機按用途可分為超級計算機、工業(yè)控制計算機、網絡計算機、個人計算機、嵌入式計算機五類。

利用較先進的動力或處理媒介的計算機有生物計算機、光子計算機、量子計算機等。

計算機能夠增強人們執(zhí)行智能任務的能力，因此被稱為“智力工具”。它擅長于執(zhí)行快速計算、大型表格分類和大型數(shù)據庫檢索等任務，并且支持多媒體的處理，可以完成條理有序的工作。

因此，為了更好地掌握計算機的知識，首先需要了解什么是計算機，以及計算機的發(fā)展等。2.計算機的發(fā)展簡史、分代特征

早期的計算工具：人類利用工具輔助算數(shù)已有數(shù)千年的歷史，其中，專門用來算數(shù)的工具是算盤，最早由中國人所發(fā)明，用骨架及鐵絲構成，鐵絲上串有算珠，以算珠的排列位置作為計數(shù)結果。20世紀初期，希臘人在一艘約西元(公元)前65年遇難的沉船上，找到已有兩千年歷史的安提凱希拉儀器（AntikytheraMechanism），據信用途是計算天體運行周期，協(xié)助古人籌備宗教節(jié)日和提醒谷物收割。此器件由37道青銅齒輪和刻度盤組成，齒輪彼此咬合，有一組齒輪的作用甚至是模擬月球的運動方式。1642年，法國數(shù)學家帕斯卡為稅務員父親發(fā)明了滾輪式加法器2（Pascaline），可通過轉盤進行加法運算。1801年，法國人雅卡爾（Joseph-MarieJacquard）發(fā)明提花織布機（JacquardLoom），利用打孔卡（PunchedCard）控制織花圖樣，這是可編程化機器的里程碑。因此也有人稱現(xiàn)代計算機為“以光速運行的織布機”。美國統(tǒng)計學家何樂禮（HermanHollerith）在1890年開發(fā)出一種排序機，利用打孔卡儲存資料，協(xié)助美國人口調查局對統(tǒng)計資料進行自動化制表，結果不出3年就完成戶口普查工作。何樂禮在1896年成立制表機器公司，幾經并購，后來成為國際商業(yè)機器有限公司（IBM）的一部分。直到1970年代為止，不少電腦設備仍以IBM的卡片作為處理媒介。20世紀80年代后期，打孔卡片不再成為主流的存儲介質，而被電子媒介——磁帶和光盤所取代。2012年2月24日新聞一則：仍在工作的老兵：IBM402電動制表機早期的卡片編程是如何進行的？打孔內容如下：0100110101100101011100110111001101100001011001110110010100100000011101000110111100100000010000110110000101110011011101000111000001101001011100000110010100111010001000000111100101101111011101010111001000100000011011000110000101110101011011100110010001110010011110010010011101110011001000000111001001100101011000010110010001111001001000000110011001101111011100100010000001110000011010010110001101101011011101010111000000101110二進制轉換成十進制：077101115115097103101032116111032067097115116112105112101058032121111117114032108097117110100114121039115032114101097100121032102111114032112105099107117112046十進制通過ASCII碼表轉換（為了突出顯示，空格用“_”代替）：Message_to_Castpipe:_your_laundry's_ready_for_pickup.全部連起來：MessagetoCastpipe:yourlaundry'sreadyforpickup.英文翻譯成中文：給卡斯派普的訊息：您洗好的衣服正在準備包裝。首代馮·諾伊曼結構及其機種第一部成功運作的馮·諾伊曼結構電腦是1948年曼徹斯特大學的小規(guī)模實驗機（Small-ScaleExperimentalMachine），又稱“寶貝”。微處理器的誕生連帶刺激微電腦的發(fā)展，輕便小巧，物廉價美的電腦成為個人及小公司唾手可得的工具，微電腦在1970年代初登場，到了1980年代后就已經成為家家戶戶都可看到的產品了。第一款量販的個人電腦據稱是出自蘋果電腦公司的創(chuàng)辦人之一斯蒂夫·沃茲尼亞克。

電腦逐漸成為微電腦架構的天下，再加上來自大型電腦的特色后，現(xiàn)如今已主宰大部分的電腦市場。華人中的計算機界名人：王安他發(fā)明了除磁帶和磁盤之外的另一種磁性存儲設備——磁環(huán)(又稱磁圈，工作原理參考右手定則)，在計算機發(fā)展史上占有重要的一席，但由于他對計算機發(fā)展趨勢的錯誤預計，沒有及時調整研發(fā)策略，生產與IBM兼容機程序兼容的產品，導致對市場發(fā)展判斷失誤，最終在20世紀90年代初宣告公司破產。其研究成就在電子科技產品研究史上與貝爾、愛迪生等齊名。計算機的發(fā)展像任何新生事物一樣，也經歷了一個不斷變革與完善的過程。目前，根據計算機所采用物理器件的不同，可以將計算機的發(fā)展劃分為以下幾個時代。

1．第一代電子管計算機（1946-1955）

2．第二代晶體管計算機（1956-1963）

3．第三代集成電路計算機（1964-1971）

4．第四代大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路計算機（1972-現(xiàn)在）

5.第五代智能型計算機，仍在研制當中第一臺公認的電子（驅動）計算機1946年，美國制造的埃尼亞克（ENIAC，全名為電子數(shù)值積分計算器）一般被認為是世上第一部一般用途的電子計算機，公認是有效利用電子學的大型電腦。埃尼阿克是現(xiàn)代計算機發(fā)展史上重要的里程碑。第一臺晶體管計算機第三代-中小規(guī)模集成電路計算機第四代——超大規(guī)模集成電路計算機第五代——智能型計算機——尚在研制中3.計算機的發(fā)展趨勢微型化：一個錯誤的預言：“人們沒有理由想要在家里擁有一臺電腦?！薄獢?shù)字設備公司總裁肯·奧爾森(1977年)還有有一位計算機專家預言：未來的電腦重量能夠控制在25公斤以內，因為當時的計算機重量均以噸計。而現(xiàn)在各類筆記本電腦、平板電腦、智能手機等電子產品的重量均可達到1公斤以內，實現(xiàn)了計算機的微型化。網絡化：互聯(lián)網的發(fā)展使得地球上各個地方的人們可以通過網絡交流、分享不同的信息和文化，同時也促進了電子商務、多媒體技術的飛速發(fā)展。而隨著網絡帶寬的不斷增加，人們可以在網上進行實時點播，觀看電視節(jié)目，發(fā)表自己的意見和評論；網絡媒體作為繼報紙、廣播、電視后興起的一個新興媒體，正在茁壯成長。同時，在網絡上，如何更安全的共享或保密信息，預防病毒對信息安全的破壞，成為網絡化研究的一個重要方向。智能化：第五代計算機的研究方向：電腦是否能夠思考，人工智能是否還是想象？

戰(zhàn)勝國際象棋大師卡斯帕羅夫的“深藍”超級計算機，是如何工作的？前四代計算機都是基于馮.諾依曼的“存儲程序工作原理”而設計的，使計算機能夠獨立思考將是智能化研究的一個重要方向。授課素材：影片《終結者2》這是一部拍攝于1991年的經典科幻影片，施瓦辛格扮演的機器人T800穿越時候去拯救主人公約翰.康納，與液態(tài)機器人T1000展開了驚心動魄的戰(zhàn)斗象棋、圍棋計算復雜度簡介：

國際象棋一局棋所有的著法有多少呢？國際象棋中每方共有8兵、2車、2象、2馬、1后、1王共16個子，其中8個兵為32種走法（直行、斜吃、吃過路兵、升變），2個車為32種走法，2個馬為16種走法，2個象為32種走法，后為32種走法，王為8種走法，合計152種走法，加上比較特殊的王車易位攻擊153種，兩方合計306種下法，這就是每一個回合所有的可能性，那么在n個回合內的所有走法就是306的n次方。國際象棋的棋局一般在50到100回合之間，取最大值100，那么可以算出國際象棋大致的變化總數(shù)為306的100次方，這個數(shù)字大約是3.74×10^248。

一局圍棋的著法非常簡單，第一步為361種可能性，第二步為360，第三步為359······所以總數(shù)為361!，考慮到實際比賽中步數(shù)超過350的不多（并非沒有）所以我們不考慮300步以后的情況，因此照這種計算方法可以算出圍棋的所有可能變化總數(shù)為361*360*359*358······*65*64*65*63*62*61，這個數(shù)字大約等于1.73×10^686。

4.計算機組成及工作原理

計算機種類繁多，不同類型計算機的硬件系統(tǒng)也有所區(qū)別，即便是同一類型的計算機，其硬件系統(tǒng)的組成也不盡相同。但是計算機硬件系統(tǒng)發(fā)展至今，從組成結構上看仍舊由運算器、控制器、存儲器、輸入設備和輸出設備這五大部分組成。個人計算機（PC）的配件：由主機、顯示器、鼠標、鍵盤，以及音箱等部分組成，而我們能夠看到的主機實際上只是機箱的外觀，其內部還安裝有眾多的計算機配件。通常，我們將安裝在機箱內部的設備稱為內部設備，而對于顯示器、鼠標和鍵盤等位于機箱外的設備稱之為外部設備。從外部看到的微機系統(tǒng)主機顯示器音箱鼠標鍵盤5.PC配件及選購指南

主機由主機箱（簡稱機箱）和CPU、主板、內存等安裝在機箱內部的各種配件組成。在整個計算機系統(tǒng)中，用戶執(zhí)行的每項操作都由主機內的多個配件，或與其他配件聯(lián)合完成，主要負責了數(shù)據運算、存儲等工作，是計算機的重要組成部分。

在計算機中，除主機外的所有設備都被統(tǒng)稱為外部設備。常用的外部設備包括顯示器、鍵盤和鼠標，現(xiàn)如今音箱也已成為很多計算機的標準配置之一。

選購計算機的關鍵是應該滿足自己的使用需求，根據計算機性能的優(yōu)劣、價格的高低、商家服務質量的好壞等具體問題來選擇適合于自己的計算機，并確定計算機的配置方案。

在購買計算機前，首先明確購買計算機的用途。只有用途明確，才能建立正確的選購思路。

1．家用上網型

2．商務辦公型

3．圖形設計型

4．游戲娛樂型

一臺計算機功能的強弱或性能的好壞，不是由某項指標來決定，而是由硬件的各部分總體配置來決定的。但對于大多數(shù)用戶來說，可以從以下幾項指標來簡要評價計算機的性能。

1.運算速度

2.字長

3.內存儲器的容量

4.外存儲器的容量

市場上的計算機主要分為兩大類，即“品牌機”和“兼容機”。

1．認識品牌機和兼容機

2．品牌機與兼容機的區(qū)別

3．哪些用戶需要購買品牌機現(xiàn)在CPU大多是64位的，即每次能處理2的64次方(萬億次)那么大的數(shù)據；但大多都以32位字長運行，只有在64位操作系統(tǒng)軟件輔助下才能更好地發(fā)揮作用運算速度越高，圖形和數(shù)據的處理能力越強，以玩3D大型游戲為例，浮點運算能力越強的CPU