大學(xué)生計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)第一章.ppt

1、主講教師：吳婷婷 郵箱：,大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教程,第一章 計(jì)算機(jī)概論 第一節(jié) 計(jì)算機(jī)基礎(chǔ) 一、計(jì)算機(jī)發(fā)展的幾個(gè)階段 1、計(jì)算機(jī)的誕生 電子管的發(fā)明為電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。 1946年2月：ENIAC(埃尼阿克)誕生，這是第一臺真正意義上的數(shù)字電子計(jì)算機(jī)。， 2、計(jì)算機(jī)發(fā)展的四個(gè)階段 按電子計(jì)算機(jī)所采用的物理器件，將計(jì)算機(jī)分成大約四個(gè)時(shí)代。,第一章 計(jì)算機(jī)概論,ENIAC不能存儲程序,圖1-1-1 世界上 第一臺 計(jì)算機(jī) ENIAC,第一章 計(jì)算機(jī)概論,1）第一代計(jì)算機(jī)(1946-1958年) 邏輯器件：電子管電路 特點(diǎn)：計(jì)算機(jī)體積寵大，可靠性差，外設(shè)有限，程序設(shè)計(jì)為機(jī)器語言和匯編語言。,第一

2、章 計(jì)算機(jī)概論,2）第二代計(jì)算機(jī)(1958-1964年) 邏輯元器件：晶體管電路 特點(diǎn)：在體積、重量和功耗方面都比電子管計(jì)算機(jī)小得多，運(yùn)算速度已提高主存普遍采用磁芯，外存儲器采用磁盤，程序設(shè)計(jì)語言BASIC、ALGOL60和C等,第一章 計(jì)算機(jī)概論,3）第三代計(jì)算機(jī)(1964-1971年) 邏輯元器件：是由中、小規(guī)模集成電路 特點(diǎn)：體積和重量進(jìn)一步減小，其性能得到進(jìn)一步提高。主存容量達(dá)幾兆字節(jié)，運(yùn)算速度達(dá)幾百萬次，在軟件方面，不斷發(fā)展的操作系統(tǒng)和交互式語言.,第一章 計(jì)算機(jī)概論,4）第四代計(jì)算機(jī)(70年代中期以后) 邏輯元器件：大規(guī)模集成電路和超大規(guī)模集成電路。 特點(diǎn)：體積進(jìn)一步縮小，運(yùn)算速度

3、可提高到每秒幾百萬次至上億次，可靠性得到進(jìn)一步提高。,第一章 計(jì)算機(jī)概論,大規(guī)模,超大規(guī)模,二、計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)、分類及應(yīng)用 1、馮諾依曼機(jī)的基本特征 馮諾依曼(John Von Neumann)教授確立了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)，提出了計(jì)算機(jī)的組成和工作方式的基本思想，概括如下： 計(jì)算機(jī)依靠執(zhí)行程序來完成指定的任務(wù)程序采用二進(jìn)制代碼表示； 程序預(yù)先存放在計(jì)算機(jī)內(nèi)部存儲器中存儲程序； 計(jì)算機(jī)不要人的干預(yù)而自動(dòng)執(zhí)行程序程序控制； 計(jì)算機(jī)由運(yùn)算器、控制器、存儲器和輸入、輸出設(shè)備五大基本部件組成。,第一章 計(jì)算機(jī)概論,2、計(jì)算機(jī)的特點(diǎn) 1).快速和精確性 2).通用性 3).邏輯性和準(zhǔn)確性 4).高度自動(dòng)化

4、,第一章 計(jì)算機(jī)概論,3計(jì)算機(jī)的應(yīng)用 計(jì)算機(jī)的應(yīng)用無處不在 計(jì)算機(jī)的三大傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域是科學(xué)計(jì)算、事務(wù)數(shù)據(jù)處理和過程控制。 (1)科學(xué)計(jì)算（數(shù)值計(jì)算） 科學(xué)計(jì)算是計(jì)算機(jī)最早的應(yīng)用領(lǐng)域。利用計(jì)算機(jī)的快速、高精度、連續(xù)的運(yùn)算能力,可以完成各種科學(xué)計(jì)算,解決人力或其他計(jì)算工具無法解決的復(fù)雜計(jì)算問題?？茖W(xué)計(jì)算仍然是目前計(jì)算機(jī)應(yīng)用的一個(gè)重要領(lǐng)域。 例：同步通信、衛(wèi)星的發(fā)射、衛(wèi)星軌道計(jì)算、天氣預(yù)報(bào)等。,第一章 計(jì)算機(jī)概論,(2) 信息管理（非數(shù)值計(jì)算） 信息管理是指對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、整理、合并、選擇、存儲、輸出等加工過程，也稱為數(shù)據(jù)管理。 利用計(jì)算機(jī)可以對多種形式的數(shù)據(jù)(包括文字、數(shù)字、圖形、圖像、聲音等

5、)進(jìn)行加工和處理,例如文字處理、圖形處理、圖像處理和信號處理等。信息管理是目前計(jì)算機(jī)應(yīng)用最為廣泛的領(lǐng)域。利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行信息管理，為實(shí)現(xiàn)辦公自動(dòng)化和管理自動(dòng)化創(chuàng)造了有利條件。 例：企業(yè)管理、庫存管理、情報(bào)資料檢索等。 特點(diǎn)：處理的原始數(shù)據(jù)量大，算術(shù)運(yùn)算簡單。,第一章 計(jì)算機(jī)概論,(3) 過程控制與檢測,過程控制（實(shí)時(shí)控制） 過程控制 是指實(shí)時(shí)采集、檢測數(shù)據(jù),并進(jìn)行處理和判斷,按最佳值進(jìn)行調(diào)節(jié)的過程。 過程控制的作用 提高生產(chǎn)自動(dòng)化、效率產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本、縮短生產(chǎn)周期。 計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)控制已在冶金、化工、機(jī)械、石油、紡織、電力、航天等部門得到廣泛應(yīng)用。 例：渦輪機(jī)輪葉復(fù)雜表面用一般銑床加工需3星期，

6、而用數(shù)控銑床只要3小時(shí)。 特點(diǎn)：實(shí)時(shí)性強(qiáng),第一章 計(jì)算機(jī)概論,(4) 計(jì)算機(jī)輔助工程應(yīng)用 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)CAD( Computer-Aided Design) 利用計(jì)算機(jī)來幫助設(shè)計(jì)人員完成具體設(shè)計(jì)任務(wù)，提高設(shè)計(jì)工作的自動(dòng)化程度和質(zhì)量的一門技術(shù)。 可提高設(shè)計(jì)質(zhì)量,縮短設(shè)計(jì)周期,做到大規(guī)模集成電路版圖設(shè)計(jì)要求在幾平方毫米的硅片上制成上萬甚至幾十萬個(gè)電子元件,線條只有幾微米寬,人工無法設(shè)計(jì),只能借助CAD自動(dòng)繪制復(fù)雜的版圖。CAD的迅速發(fā)展已成為了計(jì)算機(jī)的重要應(yīng)用領(lǐng)域。 CAD技術(shù)已廣泛應(yīng)用于機(jī)械、電子、航空、船舶、汽車、紡織、服裝、建筑以及工程建設(shè)等各個(gè)領(lǐng)域，成為提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、產(chǎn)品質(zhì)量以及工程優(yōu)

7、化設(shè)計(jì)水平的重要手段。,第一章 計(jì)算機(jī)概論,計(jì)算機(jī)輔助制造CAM (Computer Aided Manufacturing) 指利用計(jì)算機(jī)來進(jìn)行生產(chǎn)的規(guī)劃、管理和控制產(chǎn)品制造的過程 CAD/CAM技術(shù) 隨著生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在已把越來越多的CAD和CAM功能融為一體，使傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制造彼此相對分離的任務(wù)作為一個(gè)整體來規(guī)劃和開發(fā)，實(shí)現(xiàn)CAD與CAM的一體化。 CAD/CAM技術(shù)推動(dòng)了幾乎一切領(lǐng)域的設(shè)計(jì)革命，它廣泛地影響到機(jī)械、電子、化工、航天、建筑等行業(yè)。,第一章 計(jì)算機(jī)概論,計(jì)算機(jī)輔助教育CBE 計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)CAI (Computer Assisted Instruction) 利用計(jì)算機(jī)

8、來實(shí)現(xiàn)教學(xué)功能的一種教育形式,是通過學(xué)生與計(jì)算機(jī)的交互活動(dòng)達(dá)到教學(xué)目的的一種高科技手段。 計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)在最近幾年來發(fā)展極為迅速,出現(xiàn)了許多用于學(xué)習(xí)的輔助系統(tǒng)（載體大多為光盤）。 計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)的特點(diǎn)：教學(xué)直觀，聲、圖、影像并茂，具有交互性、趣味性。學(xué)生可以根據(jù)自己的情況，靈活地開展學(xué)習(xí)，是一種很有發(fā)展前途的教學(xué)手段。,第一章 計(jì)算機(jī)概論,計(jì)算機(jī)輔助測試CAT (Computer Aided Testing) 指利用計(jì)算機(jī)輔助進(jìn)行產(chǎn)品測試。利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行輔助測試，可以提高測試的準(zhǔn)確性、可靠性和效率。 計(jì)算機(jī)管理教學(xué)CMI (Computer-Management Instruction) CM

9、I包括用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)各種管理， 例：教務(wù)管理、教學(xué)計(jì)劃制定、教學(xué)安排等。 其中CAI是CBE的一個(gè)主要應(yīng)用形式。,第一章 計(jì)算機(jī)概論,5）人工智能 例如，計(jì)算機(jī)輔助診斷就是模擬醫(yī)生看病。 第二節(jié) 計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng) 面對用戶的計(jì)算機(jī)不只是由簡單的電子線路組成的機(jī)器，而是一個(gè)由軟件(Software)和硬件(Hardware)兩部分共同組成的復(fù)雜的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。 一、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件組成 什么是硬件？ 所謂硬件，是指計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中由電子線路和各種機(jī)電物理裝置組成的實(shí)體，看得見、摸得著，是一些實(shí)實(shí)在在的有形實(shí)體，是計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)其功能的物質(zhì)基礎(chǔ)。,第一章 計(jì)算機(jī)概論,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成,第一章 計(jì)算機(jī)概論,

10、按照馮諾伊曼的理論，現(xiàn)在各類計(jì)算機(jī)都是由存儲器、運(yùn)算器、控制器和輸入/輸出設(shè)備五大基本部件組成的。 2計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng) （1）存儲器(Memory) 存儲器是計(jì)算機(jī)用來存放程序和原始數(shù)據(jù)的記憶裝置。一個(gè)存儲器包括很多存儲單元，被存儲的信息分別存放在這些單元中。 存入存儲器的信息稱為字，字有一定的位數(shù)，稱為字長。一般把計(jì)算機(jī)一次可以并行處理的操作數(shù)位數(shù)，定為計(jì)算機(jī)的字長。存儲器所包含的存儲單元總數(shù)稱為存儲容量。 數(shù)據(jù)存儲的基本單位如下： 位（bit）：二進(jìn)制數(shù)的一位稱bit（位），是數(shù)據(jù)的最小單位，簡寫成b。,第一章 計(jì)算機(jī)概論,圖1-3-1 計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu),運(yùn)算器和控制器總稱為CPU,字節(jié)（B

11、yte）：八位二進(jìn)制數(shù)稱為Byte（字節(jié)），是數(shù)據(jù)存儲的最小單位是，簡寫成B。 內(nèi)存容量都是用Byte（字節(jié)）數(shù)來表示的，通常以KB、MB、GB為基本單位。1GB=1024MB=10242KB=10243B=810243b。 存儲器分為兩大類，一類設(shè)在計(jì)算機(jī)主機(jī)中，叫內(nèi)存儲器，簡稱內(nèi)存，也叫主存。一般內(nèi)存存取速度快，但價(jià)格貴，容量不能做得太大，因而存放信息有限；另一類設(shè)在計(jì)算機(jī)的外部叫外存儲器，簡稱外存，也叫輔助存儲器。 （2）運(yùn)算器（ALU-Arithmetical and Logical Unit） （3）控制器（Control Unit） （4）輸入設(shè)備（Input Device） （5

12、）輸出設(shè)備（Output Device）,第一章 計(jì)算機(jī)概論,3計(jì)算機(jī)的總線連接 人們將地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線稱為計(jì)算機(jī)總線系統(tǒng)。 三、微型計(jì)算機(jī)的主要部件 1機(jī)箱 2主板 3內(nèi)存 4顯卡 5軟磁盤與軟盤驅(qū)動(dòng)器 6硬盤與硬盤驅(qū)動(dòng)器 7光盤與光盤驅(qū)動(dòng)器四、微型計(jì)算機(jī)主要外部設(shè)備 四、外部設(shè)備或外圍設(shè)備 簡稱外設(shè)。它包括I/O設(shè)備和外存儲器兩大類。,第一章 計(jì)算機(jī)概論,所謂總線(Bus)是指連接微機(jī)系統(tǒng)中各部件的一簇公共信號線，這些信號線構(gòu)成了微機(jī)各部件之間相互傳送信息的公用通道。,1、鍵盤（Keyboard） 2、顯示器(Display) 3、打印機(jī)（Printer） 4、鼠標(biāo)器（Mous

13、e） 第三節(jié) 計(jì)算機(jī)軟件體系結(jié)構(gòu) 計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)僅僅是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的載體，是不能獨(dú)立工作的，為了使計(jì)算機(jī)有效地工作，還要由人給計(jì)算機(jī)下達(dá)命令，計(jì)算機(jī)才能工作。人是通過一系列程序來指揮計(jì)算機(jī)工作的。指揮計(jì)算機(jī)工作的程序，稱為計(jì)算機(jī)軟件。一臺計(jì)算機(jī)配備的程序的全體稱為計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)的軟件系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)的靈魂，人們要讓計(jì)算機(jī)干什么，就要在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行相應(yīng)的軟件。,第一章 計(jì)算機(jī)概論,一、軟件與程序的概念： 計(jì)算機(jī)軟件是指在計(jì)算機(jī)硬件設(shè)備上運(yùn)行的程序及相關(guān)的文檔資料和數(shù)據(jù)。 程序是指為了得到某種結(jié)果而由計(jì)算機(jī)執(zhí)行的代碼化的指令序列。 二、軟件的分類 計(jì)算機(jī)的軟件系統(tǒng)又分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩大類。 1、系統(tǒng)軟件 系統(tǒng)軟件是指用于管理計(jì)算機(jī)資源、分配和協(xié)調(diào)計(jì)算機(jī)各部分工作、增強(qiáng)計(jì)算機(jī)功能、方便用戶和充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)效能的程序。 操作系統(tǒng)的概念與作用。,第一章 計(jì)算機(jī)概論,2、應(yīng)用軟件 應(yīng)用軟件也叫應(yīng)用程序。它是為解決應(yīng)用領(lǐng)域中的具體問題，針對具體任務(wù)而編制的計(jì)算機(jī)程序。 3計(jì)算機(jī)的基本工作原理 計(jì)算機(jī)依靠執(zhí)行程序來完成指