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计算机文化基础,迈迪娜,算机基础知识,一、计算机发展与应用,二、计算机中的信息表示,三、计算机系统的组成与工作原理,一、计算机发展与应用,1、计算机发展简介,2、我国计算机的发展简介,3、计算机的类型与分工,4、计算机的特点,5、计算机的应用,6、计算机病毒,1.1.1、人类第一台数字电子计算机的诞生,时间：1946年2月15日,地点：美国宾夕法尼亚大学莫尔学院,主要人物和单位：约翰莫克利美国陆军弹道研究所美国陆军阿伯丁弹道实验室,计算机名称：ENIAC(电子数字积分计算器)英文名称：ElectronicNumericalIntegratorandCalculator,1、计算机发展简介,运算速度：5000次加法/秒，3/1000秒时间内做完两个10位数乘法,主要用途：弹道计算的数值分析,特点：采用电子线路来执行运算、逻辑运算和储存信息,弱点：1、存储容量小2、靠外部开关继电器和插线来设置计算机程序，需要大量的人工3、电子管多，容易出故障，可靠性差,主要指标：占地170M2左右重量30吨6000个开关7000个电阻1000个电容18000个电子管50万条线耗电140KW,ENICA是什么样子？（1）,ENICA是什么样子？（2）,ENICA是什么样子？（3）,ENICA是什么样子？（4）,40年代的程序员如何编程？,1.1.2、电子计算机发展的四个阶段(从元器件上分),器件,时间,特点,第一代,数据处理方式,电子管数字计算机,19461956,体积大耗电多速度低价格高,机器语言汇编语言,第二代,晶体管数字计算机,19571964,体积缩小耗电降低性能提高,Fortran、Cobol等高级语言,第三代,集成电路数字计算机,19651970,体积、功耗、价格、功能等前进一大步；软件逐步完善,结构化、模块化程序设计，实时处理,第四代,大规模集成电路数字计算机,1971年代至今,体积更小功耗更低可靠性提高软件技术更趋完善,分时、实时处理；计算机网络,代表计算机,ENIAC,IBM7090,IBM360,运算速度,5千3万次/秒,数十万几百万次/秒,数百万几千万次/秒,上亿条指令/秒,3、计算机的类型与分工,(1)巨型机,主要用于大规模科学计算或数据处理。如数值天气预报、核爆炸模拟，大型结构的分析等。一般运算次数在百亿次/秒，有些巨型机的峰值速度达万亿次/秒。著名的：CRAY系列、银河III,(2)大中型计算机,这类计算机通用性强，有很强的综合处理能力。可以用于科学计算，但更多的是用于商业应用，如大型事务处理、企业内部信息管理等。通常称之为“企业级”计算机。如IBM370,IBM390等。,(3)小型机,规模小、结构简单、设计试制周期短。体系结构上通常采用RISC技术（精简指令计算机）。对环境要求低、可靠性高，是巨型机和大中型机的辅助机。广泛应用于大学、研究机构的科学计算、企业管理等。如：DEC公司的PDP系列、IBM、SUN、HP等公司也都有一系列的产品。,(4)工作站,某种特殊用途的高档微型计算机，兼有大中小型机的多任务、多用户能力，又有微机的便利操作和良好的用户界面。目前多媒体技术普遍在工作站上使用。应用从计算机辅助设计（CAD）领域扩展到各领域，并充当服务器。著名的产品：SGI、SUN、HP等,(5)微型机（PC机）,日常使用的电脑均为微型机，又称为个人计算机(PersonalComputer)。所以微机也称PC机。著名的Intel系列CPU和IBMPC及兼容机造就了微机今天繁荣的局面。,4、计算机的特点,(1)运行速度快,(2)精度高,(3)存储容量大,(4)具有逻辑判断能力,5、计算机的应用,(1)科学计算（数值计算）：数值天气预报模式计算,(2)数据处理（信息处理）：网络上的数据库系统,(3)人工智能：,(4)自动控制：,(5)计算机辅助设计、制造和教学：CAD/CAM/CAI,(6)娱乐和游戏,【位】bit:二进制位，是计算机中数据最小的单位。,【字节】Byte:8位二进制数组成1个字节，是衡量信息数量或存储设备容量的基本单位。1Byte=8bit,【字】Word:一个存储单元所存放的内容称为一个字。常用来表示数据或信息的长度。,【字长】：一个存储单元（或一个字）所包含的二进制位数称为字长，它是衡量计算机精度和运算速度的主要技术指标。同常说计算机是8位机、16位机或32位机，就是指计算机的字长是8位的、16位的或32位的。,信息数量或存储容量的单位及换算关系：,1TB=210GB=220MB=230KB=240B,太字节吉字节兆字节千字节字节,相邻单位之间是210倍关系，即：1KB210B1024B1MB1024KB1GB1024MB1TB1024GB,2.3.3、计算机系统中数据的单位,三、计算机系统的组成与工作原理,1、计算机硬件,2、计算机软件,计算机系统,硬件系统,软件系统,输入设备,运算器,输出设备,存储器,控制器,程序,原始数据,运行结果,存取命令,输出命令,输入命令,取数,存数,指令,计算机的硬件组成,1、计算机硬件,1、运算器,2、控制器,3、存储器：内存：RAM外存：硬盘、软盘、光驱,4、输入设备：键盘、鼠标等,5、输出设备：显示器、打印机,CPU,显示器,主机,键盘鼠标音箱,CPU主板内存显示卡硬盘光驱软驱声卡MODEM网卡机箱及电源,理论上的硬件结构实际上的硬件结构,计算机的工作原理,系统总线,CPU,RAM,BIOS,IDE接口,软盘接口,打印接口,键盘接口,键盘,硬盘,软盘,打印机,鼠标接口,鼠标,光驱,AGP插槽,显示器,显示卡,电源,3.1.1主板,主板是将CPU、内存及外部设备连成一体的桥梁,3.1.2、中央处理器（CPU）,中央处理器（CPUCentralProcessingUnit）又称微处理器（MPUMicroProcessUnit）由运算器和控制器组成。运算器：主要功能是对数据进行算术和逻辑加工。控制器：是计算机的神经中枢和指挥中心。它从存储器取指令，进行译码，分析指令，再根据指令功能发出控制命令，控制各部件去执行指令中规定的任务。它由指令寄存器、译码器、程序计数器、操作控制器等组成。,8088,286,386,486,INTEL公司：PENTIUMPII赛扬PIIIP4,AMD公司：K5、K6、K7、毒龙、雷鸟,准16位,16位,32位,32位,32位(外64位）,主频：4.77MHz,16MHz,40MHz,100MHz,100-1000多MHz,(1)、微机CPU的发展过程,赛扬-CPU,K6III-CPU,PIII-CPU,P4-CPU,(2)、CPU的性能指标A、字长（数据位）,CPU的字长是指其数据总线的宽度。单位是二进制位（bit）,8088CPU内部总路线为16位、外部总线为8位，那么8088是多少位的CPU？,8088是16位的CPU,B、CPU的外部总线,数据总线（DataBus）：是双向传输信号。表示CPU的字长。,地址总线（AddressBus）：是单向传输信号。8088CPU20位地址线，支持的最大内存是220=1M。286CPU24位地址线，支持的最大内存是224=16MB。486CPU32位地址线，支持的最大内存是232=4GB。,控制总线（ControleBus）：是单向传输信号。有输出也有输入,D、CPU运算速度,CPU的运算速度是指其每秒钟能够处理的指令数，单位是MIPS（百万指令每秒）。CPU的不光取决于主频，更主要地取决于处理器的逻辑结构。80286-12MHZ的运算速度为：2.66MIPSPentium66MHZ的运算速度为：112MIPS“龙芯”1号CPU的运算速度：超过每秒2亿次（200MIPS）,3.1.3、存储器,内存（主存储器）外存（辅助存储器）,随机存储器RAM-内存只读存储器ROM-BIOS软盘硬盘光盘磁带,(1)、内存储器,只读存储器(ROM)：关电后存储器里的信息不会消失,ROM-BIOS,随机存储器(RAM)：关电后存储器里的信息会马上消失,(2)、外存储器,外存储器分为:软盘、硬盘、光驱,软盘,1扇区,0磁道,1磁道,2扇区,磁盘高级格式化过程是把磁盘划分为一个个磁道，然后把每个磁道分为若干扇区。,每个扇区大小为：512B（字节）,1.44M软盘有：有2面每面有：80个磁道每个磁道有：18个扇区,容量=2*80*18*512=1474560B=1440KB约=1.44MB,软盘：1.44M硬盘：10,20,40,80,120G光盘：650M-750M1G=1024M1M=1024KB1KB=1024B,光盘驱动器,工作原理CDROM光盘是由特殊的有机玻璃或透明塑料制成,上面附着金属薄膜用来记录信息。激光通过聚集形成高能量的光点照射在光盘的表面,使该处的金属膜融化蒸发形成细小的凹坑。CDROM表面金属膜的平坦和凹坑两种状态的交替变化便记录了二进制的“0”和“1”。,主键盘区,数字小键盘,功能及控制键,3.1.4、输入设备键盘,3.1.5、输出设备,显示器打印机,软件是微机的灵魂。没有安装软件的微机称为“裸机”，无法完成任何工作。微机软件分成系统软件和应用软件两大类。,2、计算机软件,系统软件：是向用户提供的一系列程序和文档资料的统称。它面向计算机的硬件，与计算机的硬件结构、逻辑功能有密切关系。如：DOS、WINDOWS等应用软件：是用户为了解决各自的应用领域里的具体任务而编写的各种应用程序和有关文档资料的统称。如：WORD、WPS,3.2.1、系统软件：（1）操作系统MS-DOS、Windows95、Windows98、Windows2000、WindowsNT、UNIX、Linux（2）程序设计语言机器语言汇编语言高级语言Pascal、Basic、VisualBasic、C、C+、VisualC+、VFOXPRO。,3.2.2、应用软件：（1）字处理软件Word2000、WPS（2）表处理软件Excel2000、Lutos123（3）计算机辅助CAD、CAI、CAM（4）数据库管理系统MSSQLServer、FOXPRO,3.2.4、计算机语言的发展：（1）20世纪60年代LISP语言：用于人工智能领域APL语言：涉及矩阵运算的科学计算领域COBOL语言：文本处理领域SIMULA语言：处理仿真问题BASIC语言：支持高度交互的解释型语言（2）20世纪70年代结构化程序设计：PASCAL、Ada、C（3）20世纪80年代面向对象程序设计：C+、JAVA、Delphi（4）第五代语言：人工智能语言PROLOG,小结计算机系统组成,计算机系统,硬件系统,软件系统,运算器,控制器,存储器,输入设备,输出设备,系统软件,应用软件,操作系统,语言软件,