微型计算机操作系统(基础知识).ppt
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1、课程内容框架课程内容框架:计算机的基础知识计算机的基础知识:图形用户界面的使用图形用户界面的使用:办公室自动化软件办公室自动化软件:多媒体技术多媒体技术:计算机网络基础和网页制作计算机网络基础和网页制作第第1 1章章 计算机的基础知识计算机的基础知识:计算机的发展、特点及应用计算机的发展、特点及应用:计算机的硬件系统计算机的硬件系统:计算机的软件系统计算机的软件系统:信息数字化信息数字化:计算机的病毒及其防治计算机的病毒及其防治1 1、计算机的发展、特点及应用、计算机的发展、特点及应用 电子计算机是指由电子器件电子计算机是指由电子器件组成、具有逻辑判断、自动控组成、具有逻辑判断、自动控制和记忆
2、功能的现代计算和信制和记忆功能的现代计算和信息处理工具。息处理工具。什么是什么是计算机?计算机?1946年2月世界上第一台数字电子计算机 ENIAC(Electronic Numerical Integrator And Calculator,电子数字积分计算机)在美国宾夕法尼亚大学诞生。1.1 1.1 计算机的诞生与发展计算机的诞生与发展A.计算机的诞生计算机的诞生第一台计算机叫第一台计算机叫“ENIAC”“ENIAC”(埃历阿克),(埃历阿克),即即“电子数值积分和计算机电子数值积分和计算机”的英文缩写。的英文缩写。弱点:无法存储程序;弱点:无法存储程序;电子管太多,容易故障电子管太多,容
3、易故障50005000次加法次加法/秒秒 体重体重2828吨吨 占地占地170m2170m21880018800只电子管只电子管15001500个继电器个继电器 功率功率150KW150KW第一代第一代(1946195619461956)电子管时代电子管时代5 5千千44万(次万(次/秒)秒)第二代第二代(1957196419571964)晶体管时代晶体管时代几十万几十万 百万(次百万(次/秒)秒)第三代第三代(1965197019651970)集成电路集成电路百万百万 几百万(次几百万(次/秒)秒)第四代第四代(197180197180年代)年代)大规模集成电路时代大规模集成电路时代几百万几
4、百万 几亿(次几亿(次/秒)秒)B.计算机的发展计算机的发展存储程序的思想19461946年年6 6月著名美籍匈牙利科学家冯月著名美籍匈牙利科学家冯 诺依曼诺依曼首先提出在计算机中存储程序的设想,并在第一首先提出在计算机中存储程序的设想,并在第一台存储计算机台存储计算机EDVAC(Electronic Discerte EDVAC(Electronic Discerte Variable Automatic Computer)Variable Automatic Computer)中得到应用。中得到应用。改进点:改进点:1.1.使用二进制,使电路大大简化;使用二进制,使电路大大简化;2.2.能
5、够存储程序,使计算机能够自动执行程序能够存储程序,使计算机能够自动执行程序成为现代计算机的雏形成为现代计算机的雏形 计计算算机机朝朝着着集集成成度度越越来来越越高高和和规规模模越越来来越越大大的的方方向向发发展展,元元器器件件没没有有本本质质上上的的变变化化,计计算算机机在在结结构构设设计计、体体系系设设计计以以及及算算法法设计上产生革命性的变化。设计上产生革命性的变化。第五代:从第五代:从9090年代开始至今年代开始至今 计算机发展趋势微型化巨型化巨型化网络化网络化智能化智能化ENIACAltair 8800 计算机发展微型化计算机不再是单一的计算机器,而是一种计算机不再是单一的计算机器,而
6、是一种信息机器,一种个人的信息机器。信息机器,一种个人的信息机器。CRAY-CRAY-计算机发展巨型化运算速度可达每秒几百亿次运算的运算速度可达每秒几百亿次运算的超级计算机超级计算机超级计算机超级计算机1975年世界上第一台超级计算机年世界上第一台超级计算机“Cray-I”超级计算机应用:天气预报、地震机理研究、超级计算机应用:天气预报、地震机理研究、石油和地质勘探,卫星图像处理等大量科学计石油和地质勘探,卫星图像处理等大量科学计算的高科技领域。算的高科技领域。中国超级计算机:中国超级计算机:国防科技大学研制的国防科技大学研制的“银河银河1号号”、“银河银河2号号”和和“银河银河3号号”国家智
7、能计算机中心推出的国家智能计算机中心推出的“曙光曙光1000”和和“曙光曙光2000”银河银河银河银河 计算机发展网络化计算机网络:计算机网络:计算机网络:计算机网络:计算机技术与通信技术结合计算机技术与通信技术结合的产物。的产物。计算机网络的发展动力:计算机网络的发展动力:计算机网络的发展动力:计算机网络的发展动力:使用远程资源,共享程序、使用远程资源,共享程序、数据和信息资源,网络用户数据和信息资源,网络用户的通讯和合作。的通讯和合作。计算机发展智能化“总有一天,人类会造出一些举止跟人一样的总有一天,人类会造出一些举止跟人一样的没有灵魂的机械没有灵魂的机械来来”。笛卡尔(笛卡尔(16371
8、637)人类第一个人类第一个“工业机器人工业机器人”:一头在纺织机上挑纱的一头在纺织机上挑纱的“驴驴”(17421742年)年)第一代机器人第一代机器人机械手(机械手(19621962年出现)年出现)第二代机器人第二代机器人具有具有“感觉感觉”的机器人的机器人第三代机器人第三代机器人装有启发式计算机的装有启发式计算机的“智能机器人智能机器人”DeepblueDeepblueGarry KasparovGarry Kasparov 香侬香侬香侬香侬是现代信息论的著名创始人。是现代信息论的著名创始人。19381938年,香侬在发表的论文中,年,香侬在发表的论文中,首次用首次用布尔代数进行开关电路分
9、析,并证明布尔代数的逻辑运算可布尔代数进行开关电路分析,并证明布尔代数的逻辑运算可以通过继电器电路来实现。以通过继电器电路来实现。阿塔纳索夫阿塔纳索夫阿塔纳索夫阿塔纳索夫提出了计算机的三条原则:提出了计算机的三条原则:1 1)以二进制的逻辑基础来实现数字运算,以保证精度;)以二进制的逻辑基础来实现数字运算,以保证精度;2 2)利用电子技术来实现控制、逻辑运算和算术运算,)利用电子技术来实现控制、逻辑运算和算术运算,以保证计算速度;以保证计算速度;3 3)采用把计算功能和二进制数更新存储功能相分离的)采用把计算功能和二进制数更新存储功能相分离的 结构。结构。奠定现代计算机发展的重要人物和思想Cl
10、aude ShannonClaude Shannon 图灵与图灵机为纪念图灵对计算机的贡献,为纪念图灵对计算机的贡献,美国计算机博物馆于美国计算机博物馆于1966年年设立了设立了“图灵奖图灵奖”“计算机是使用相应的程序来完成任何设定好的任务。计算机是使用相应的程序来完成任何设定好的任务。”图灵机是一种思想模型,图灵机是一种思想模型,它由三部分组成:它由三部分组成:一个控制器,一条可以无限延伸的一个控制器,一条可以无限延伸的带子和一个在带子上左右移动的读带子和一个在带子上左右移动的读写头。写头。John von Neumann冯冯 诺依曼诺依曼1949 EDSACEDSAC 冯诺依曼计算机存储程
11、序工作原理存储程序工作原理存储程序工作原理存储程序工作原理计算机的两个基本能力:一是能够存储程序,二是能计算机的两个基本能力:一是能够存储程序,二是能计算机的两个基本能力:一是能够存储程序,二是能计算机的两个基本能力:一是能够存储程序,二是能够自动地执行程序。够自动地执行程序。够自动地执行程序。够自动地执行程序。计算机是利用计算机是利用计算机是利用计算机是利用“存储器存储器存储器存储器”(内存)来存放所要执行的(内存)来存放所要执行的(内存)来存放所要执行的(内存)来存放所要执行的程序的,而称之为程序的,而称之为程序的,而称之为程序的,而称之为CPUCPU的部件可以依次从存储器中取的部件可以依
12、次从存储器中取的部件可以依次从存储器中取的部件可以依次从存储器中取出程序中的每一条指令,并加以分析和执行,直至完出程序中的每一条指令,并加以分析和执行,直至完出程序中的每一条指令,并加以分析和执行,直至完出程序中的每一条指令,并加以分析和执行,直至完成全部指令任务为止。成全部指令任务为止。成全部指令任务为止。成全部指令任务为止。1.2 1.2 计算机的特点计算机的特点 运算速度快(运算速度快(每秒几十到数百兆次,甚至一万亿次每秒几十到数百兆次,甚至一万亿次)计算精度高(计算精度高(1515位有效数字)位有效数字)具有超强的记忆功能具有超强的记忆功能复杂的逻辑判断功能(复杂的逻辑判断功能(逻辑运
13、算、逻辑判断和逻辑推理逻辑运算、逻辑判断和逻辑推理)具有自动执行程序的能力具有自动执行程序的能力1.3 1.3 计算机的应用计算机的应用 数值计算(又称科学计算)数值计算(又称科学计算)信息处理(事务处理)信息处理(事务处理)自动控制自动控制(过程控制)过程控制)计算机辅助设计(计算机辅助设计(CAD)CAD)和辅助教学和辅助教学(CAI)(CAI)、CATCAT(辅助测试)、辅助测试)、CAMCAM(辅助制造)辅助制造)人工智能人工智能 计算机网络通信计算机网络通信1.4 1.4 计算机的分类计算机的分类A A、按用途划分按用途划分 通用型:完成多种任务,使用范围广,可以计算、处理信息等 专
14、用型:专门用于完成某种功能,针对某种用途设计B B、按计算机的规模划分按计算机的规模划分巨型机:运算速度快巨型机:运算速度快、处理能力最强的计算机,每秒可达处理能力最强的计算机,每秒可达1 1亿次以上。亿次以上。大型机:大型、通用,处理能力较强,运算速度在大型机:大型、通用,处理能力较强,运算速度在100100万几千万次万几千万次/秒,秒,主存容量在几十兆字节左右。主存容量在几十兆字节左右。中型机:结构简单,易推广,应用范围广,性能和规模处于大型机和小型中型机:结构简单,易推广,应用范围广,性能和规模处于大型机和小型 机之间。机之间。小型机:结构简单、规模较小、操作简单、成本较低小型机:结构简
15、单、规模较小、操作简单、成本较低微型机:简称微机或微型机:简称微机或PCPC机。体积小、价格低、功能全、操作方便。机。体积小、价格低、功能全、操作方便。工作站:一种高档次的微型机。性能高于一般微机。工作站:一种高档次的微型机。性能高于一般微机。硬硬 件系统件系统2 2、计算机系统的组成、计算机系统的组成一个完整的计算机系统是由硬件系统硬件系统和软件系软件系统统两部分组成的。硬件系统硬件系统:是组成计算机的各种物理设备的总称。是计算机系统的物质基础。软件系统软件系统:是指运行在硬件设备上的程序和数据,是人与计算机相互理解的纽带,在很大程度上发挥并决定计算机的性能。硬件系统又称为裸机裸机,裸机只能
16、识别由0、1组成的机器代码,没有软件系统的计算机几乎是没用的。微型机的结构 主机 音箱 显示器 键盘 鼠标图示:从外部看到的微机系统计算机微型结构计算机微型结构计算机系统 操作系统系统软件 语言处理程序 数据库系统运算器控制器 主 机硬件 软件中央处理器 内存储器 外存储器外部设备 输入设备 输出设备 科学计算程序 信息管理程序 应用软件 辅助设计程序 文字处理程序 过程控制程序等2.1 2.1 计算机硬件结构与工作原理计算机硬件结构与工作原理硬件系统:运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备硬件系统:运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备 运算器运算器功能:对二进制编码进行算术运算和逻
17、辑运算。功能:对二进制编码进行算术运算和逻辑运算。包括:算术逻辑部件包括:算术逻辑部件ALUALU、累加器、累加器A A、寄存器、寄存器R R。寄存器寄存器R R累加器累加器A AALUALU算术逻辑部件算术逻辑部件运算器结构框图运算器结构框图加、减、乘、除加、减、乘、除控制信号控制信号也称为算术逻辑单元ALU控制器控制器功能:识别翻译指令,安排操作次序,并向计算机各部件发出功能:识别翻译指令,安排操作次序,并向计算机各部件发出 相应的控制信号,以指挥整个计算机有条不紊地工作。相应的控制信号,以指挥整个计算机有条不紊地工作。包括:指令寄存器、指令计数器包括:指令寄存器、指令计数器PCPC、操作
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