第1章-计算机基础知识第一讲.pptx
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1、1重点、难点1.目的目的 (1)掌握计算机的基本概念与基础知识。掌握计算机的基本概念与基础知识。(2)掌握计算机的基本组成、工作原理及主要应用。掌握计算机的基本组成、工作原理及主要应用。(3)了解微型计算机系统的基本组成。了解微型计算机系统的基本组成。(4)了解了解数制的基本概念数制的基本概念,掌握掌握各类进制数间的转换各类进制数间的转换。(5)了解了解信息在计算机中的表示。信息在计算机中的表示。2.重点、难点重点、难点 计算机系统构成、工作原理计算机系统构成、工作原理。微型计算机的硬件构成。各类进制数间微型计算机的硬件构成。各类进制数间的转换。信息在计算机中的表示的理解。的转换。信息在计算机
2、中的表示的理解。3.教学方法:教学方法:讲授、多媒体教学讲授、多媒体教学第1页/共76页21.1 计算机概述计算机是一种能按照事先存储的程序,自动、高速进行大量数值计算机是一种能按照事先存储的程序,自动、高速进行大量数值计算和各种信息处理的现代化智能电子装置。计算和各种信息处理的现代化智能电子装置。第2页/共76页31.1 计算机概述计算机的发展计算机的发展 1.第一台电子计算机的诞生第一台电子计算机的诞生1946年年2月月15日,世界上第一台通用数字电子计算机日,世界上第一台通用数字电子计算机ENIAC研制研制成功,承担开发任务的成功,承担开发任务的“莫尔小组莫尔小组”由四位科学家和工程师埃
3、克特、由四位科学家和工程师埃克特、莫克利、戈尔斯坦、博克斯组成,总工程师埃克特当时年仅莫克利、戈尔斯坦、博克斯组成,总工程师埃克特当时年仅24岁。岁。名字:名字:ENIAC(埃尼阿克埃尼阿克),全称,全称:电子数字积分计算机电子数字积分计算机地点:美国宾夕法尼亚大学地点:美国宾夕法尼亚大学主要元器件主要元器件:电子管电子管研制目的:军事上的需要研制目的:军事上的需要意义:标志了电子计算机时代的到来意义:标志了电子计算机时代的到来第3页/共76页41.1 计算机概述ENIAC特点器件:18800个电子管70000个电阻1500个电容6000个开关体积:90立方米重量:30吨占地:170平方米耗电
4、:140千瓦/时速度:5000次加法/秒 500次乘法/秒 100次除法/秒容量:存20个字长的10位十进制数第4页/共76页51.1 计算机概述现代电子计算机之父现代电子计算机之父19441945年间,美籍匈牙利科学家冯年间,美籍匈牙利科学家冯诺诺伊曼在第一台现代计算机伊曼在第一台现代计算机ENIAC尚未问世时注尚未问世时注意到其弱点,并提出一个新机型意到其弱点,并提出一个新机型EDVAC的设的设计方案,其中提到了两个设想:采用二进制和计方案,其中提到了两个设想:采用二进制和“存储程序存储程序”。这两个设想对于现代计算机至。这两个设想对于现代计算机至关重要,也使冯关重要,也使冯诺伊曼成为诺伊
5、曼成为“现代电子计算机现代电子计算机之父之父”,冯,冯诺伊曼机体系延续至今。诺伊曼机体系延续至今。第5页/共76页61.1 计算机概述(1)第一代电子管计算机的兴盛)第一代电子管计算机的兴盛在在ENIAC研制成功后,相继出现了一批电子管计算机,主要用于研制成功后,相继出现了一批电子管计算机,主要用于科学计算。采用电子管作为逻辑元件是第一代计算机的标志。科学计算。采用电子管作为逻辑元件是第一代计算机的标志。UNIVAC由埃克特和莫克利研制成功,这也是第一个进行批量生产的计算由埃克特和莫克利研制成功,这也是第一个进行批量生产的计算机。机。1951年,电脑开始走出实验室服务于社会与公众。年,电脑开始
6、走出实验室服务于社会与公众。1952年,年,UNIVAC因准因准确地预测美国总统大选结果而名声大噪。确地预测美国总统大选结果而名声大噪。IBM公司的公司的IBM701击败竞争对手击败竞争对手UNIVAC,一举奠定了蓝色巨人在计算,一举奠定了蓝色巨人在计算机产业界的领袖地位。机产业界的领袖地位。1950问世的第一台并行计算机问世的第一台并行计算机EDVAC,首次实现了冯,首次实现了冯诺依曼体系的两个诺依曼体系的两个重要设想:存储程序和采用二进制。重要设想:存储程序和采用二进制。2.根据计算机所采用的物理器件可将计算机的发展分为四个时代。第6页/共76页71.1 计算机概述(2)第二代计算机)第二
7、代计算机美国贝尔实验室于美国贝尔实验室于1954年研制成功第一台使用年研制成功第一台使用晶体管的第二代计算机晶体管的第二代计算机TRADIC。相比采用定点运。相比采用定点运算的第一代计算机,第二代计算机普遍增加了浮点算的第一代计算机,第二代计算机普遍增加了浮点运算,计算能力实现了一次飞跃。运算,计算能力实现了一次飞跃。IBM公司于公司于1958年制成的年制成的1401及后续的及后续的1410/1440系列计算机,是第二代计算机中的代表,系列计算机,是第二代计算机中的代表,用户在当时可以以每月用户在当时可以以每月2500美元的价格租用美元的价格租用IBM1401。第7页/共76页81.1 计算机
8、概述(3)第三代计算机)第三代计算机“蓝色巨人蓝色巨人”IBM于于1964年研制出计算机历史上最成功的年研制出计算机历史上最成功的机型之一机型之一IBMS/360。IBM由于由于S/360的成功,的成功,进一步巩固了自己在业界的地位,进一步巩固了自己在业界的地位,“蓝色巨蓝色巨人人”IBM几乎成为计算机的代名词。几乎成为计算机的代名词。第8页/共76页91.1 计算机概述(4)第四代计算机)第四代计算机随着集成电路的迅速发展,采用大规模和超大规模集成电路的第随着集成电路的迅速发展,采用大规模和超大规模集成电路的第四代计算机,计算性能飞速提高,应用范围渗透到社会的每个角落,四代计算机,计算性能飞
9、速提高,应用范围渗透到社会的每个角落,计算机对社会生产的重要性日益凸显。随着微处理器的问世和发展,计算机对社会生产的重要性日益凸显。随着微处理器的问世和发展,微型计算机开始普及,计算机逐渐走进普通人家。微型计算机开始普及,计算机逐渐走进普通人家。第9页/共76页101.1 计算机概述代时间主要元器件软件 应用 第一代第一代19461958电子管电子管机器语言机器语言汇编语言汇编语言科学计算科学计算第二代第二代19591964晶体管晶体管程序设计语言程序设计语言系统管理程序系统管理程序数据处理数据处理工业控制工业控制第三代第三代19651971中小规模中小规模集成电路集成电路操作系统操作系统会话
10、式语言会话式语言文字处理文字处理图形处理图形处理第四代第四代1971今今大、超大规模大、超大规模集成电路集成电路高级语言、系统软件、高级语言、系统软件、网络软件、数据库等网络软件、数据库等社会生活社会生活各个方面各个方面第10页/共76页111.1 计算机概述3.计算机发展的趋势计算机发展的趋势巨型化巨型化指发展高速、大存储和功能更强大的巨型机以满足尖端科指发展高速、大存储和功能更强大的巨型机以满足尖端科学的需要。学的需要。微型化微型化发展小、巧、轻、价格低、功能强的微型计算机,以满足发展小、巧、轻、价格低、功能强的微型计算机,以满足更广泛的应用领域,如多媒体技术。更广泛的应用领域,如多媒体技
11、术。网络化网络化计算机网络是计算机技术和通信技术结合的产物计算机网络是计算机技术和通信技术结合的产物,是信息是信息系统的基础设施。网络化是将各种资源连接在一起,被全体公民所共系统的基础设施。网络化是将各种资源连接在一起,被全体公民所共享。享。多媒体化多媒体化使计算机能更有效地处理文字、图形、动画、音频、视使计算机能更有效地处理文字、图形、动画、音频、视频等多种形式的信息,使人们更自然、有效地使用信息。频等多种形式的信息,使人们更自然、有效地使用信息。智能化智能化模拟人的感觉、行为、和思维。模拟人的感觉、行为、和思维。第11页/共76页121.1 计算机概述4当代计算机的主要技术特征当代计算机的
12、主要技术特征(1)流水线()流水线(Pipeline)技术)技术(2)乱序执行()乱序执行(Out-Of-OrderExecution)技术)技术(3)缓存()缓存(Cashe)技术)技术(4)并行技术)并行技术(5)多核技术)多核技术 第12页/共76页131.1 计算机概述计算机的分类计算机的分类(1)按处理的数据分类 数字计算机、模拟计算机及混合式计算机数字计算机、模拟计算机及混合式计算机(2)按使用范围分类 通用计算机、专用计算机通用计算机、专用计算机(3)按性能分类巨型机、大型机、小型机、工作站、微型机巨型机、大型机、小型机、工作站、微型机第13页/共76页14IBM Sequola
13、 第14页/共76页15日本K Computer 第15页/共76页16天河1号A型 第16页/共76页171.1 计算机概述计算机的特点及主要应用领域计算机的特点及主要应用领域1.计算机的特点计算机的特点计算机具有存储容量大、处理速度快、工作全自动、计算精度和计算机具有存储容量大、处理速度快、工作全自动、计算精度和可靠性高、逻辑推理和判断能力强等特点。可靠性高、逻辑推理和判断能力强等特点。第17页/共76页181.1 计算机概述2.计算机的主要应用领域计算机的主要应用领域(1)科学计算)科学计算(2)数据处理)数据处理(3)过程控制)过程控制(4)计算机辅助工程)计算机辅助工程(5)人工智能
14、)人工智能第18页/共76页191.1 计算机概述3.计算机技术在新兴领域的应用计算机技术在新兴领域的应用(1)计算机语音和字符识别功能)计算机语音和字符识别功能(2)计算机图形技术和图像处理功能在科研和生产中的广泛应用)计算机图形技术和图像处理功能在科研和生产中的广泛应用(3)现代化的计算机信息检索系统改变了传统的资料管理检索手)现代化的计算机信息检索系统改变了传统的资料管理检索手段段(4)计算机多媒体技术在人类工作与生活的各方面获得应用)计算机多媒体技术在人类工作与生活的各方面获得应用第19页/共76页201.1 计算机概述计算机系统计算机系统 (1)完整的计算机系统由硬件系统和软件系统组
15、成)完整的计算机系统由硬件系统和软件系统组成(2)硬件系统:又称硬件或硬设备,指构成计算机的物理装置。)硬件系统:又称硬件或硬设备,指构成计算机的物理装置。(3)软件系统:又称软件或软设备,指使计算机硬件系统进行)软件系统:又称软件或软设备,指使计算机硬件系统进行工作的各种程序、数据和文档资料的集合。工作的各种程序、数据和文档资料的集合。(4)两者关系:相辅相成,缺一不可。)两者关系:相辅相成,缺一不可。(5)裸机裸机缺少软件系统的计算机缺少软件系统的计算机第20页/共76页211.1 计算机概述计算机系统计算机系统计算机系统构成硬件系统(Hardware System)软件系统(Softwa
16、re System)第21页/共76页22 1.2 计算机系统的组成和工作原理计算机系统硬件系统软件系统控制器运算器输入设备(Input)输出设备(Output)系统软件:控制计算机运行,管理计算机的各种资源,为应用软件提供支持和服务的一类软件。应用软件:利用计算机的软硬件资源为某一专门应用目的而开发的软件。主机外部设备内存CPU随机存储器(RAM)只读存储器(ROM)计算机系统:任何计算机系统都由硬件系统和软件系统组成硬件系统是指构成计算机的基本物理设备软件系统是指计算机上运行的程序、数据和文档的总和1.1 计算机概述第22页/共76页231.1 计算机概述1.计算机硬件的构成计算机硬件的构
17、成运算器运算器主机主机控制器控制器硬件硬件内存储器内存储器(内存内存)存储器存储器外存储器外存储器(外存外存)输入设备输入设备外设外设输出设备输出设备第23页/共76页241.1 计算机概述运算器运算器简称简称ALU。是计算机数据运算部件。是计算机数据运算部件。控制器控制器是计算机的指挥系统。是计算机的指挥系统。存储器存储器是计算机具有记忆能力的部件。是计算机具有记忆能力的部件。输入设备输入设备是计算机用来输入程序和数据的部件。是计算机用来输入程序和数据的部件。输出设备输出设备是计算机用来输出数据的部件。是计算机用来输出数据的部件。第24页/共76页251.1 计算机概述2.计算机软件系统计算
18、机软件系统 操作系统 语言处理程序 诊断系统 系统软件 数据库系统 其它软件 画笔、媒体播放机、财务、仓储系统等 应用软件 CADCAD、CAMCAM、CIMSCIMS、CAICAI等 第25页/共76页261.1 计算机概述(1)系统软件)系统软件是指管理、控制和维护计算机,使其高效运行的软件。包括操是指管理、控制和维护计算机,使其高效运行的软件。包括操作系统、数据库管理系统、语言编译系统和系统工具软件。作系统、数据库管理系统、语言编译系统和系统工具软件。第26页/共76页271.1 计算机概述l操作系统操作系统是计算机正常运行的必要软件,负责管理计算机的软硬件资源。是计算机正常运行的必要软
19、件,负责管理计算机的软硬件资源。常见:常见:DOS、Windows,UNIX,Linux,Netware等等l数据库管理系统数据库管理系统对计算机中所存放的大量数据进行组织、管理、查询并提供处理对计算机中所存放的大量数据进行组织、管理、查询并提供处理功能的软件。常见有:功能的软件。常见有:FoxBase、Dbase、Oracle、Sybase、SQLServer等等l语言处理程序语言处理程序计算机语言分为计算机语言分为3类:机器语言、汇编语言、高级语言。类:机器语言、汇编语言、高级语言。l系统工具软件系统工具软件一类服务性程序,如故障诊断程序、纠错程序、调试程序等一类服务性程序,如故障诊断程序
20、、纠错程序、调试程序等。第27页/共76页281.1 计算机概述机器语言机器语言是计算机指令代码的集合。用它编写的程序是计算机指令代码的集合。用它编写的程序CPU可直接识别并可直接识别并执行。执行。汇编语言汇编语言采用英文缩写符号代替机器语言的操作码和操作地址所形成的计采用英文缩写符号代替机器语言的操作码和操作地址所形成的计算机语言,又叫符号语言。用它编写的程序计算机不能直接识别算机语言,又叫符号语言。用它编写的程序计算机不能直接识别和运行,必须将其转换成机器语言程序后才能被执行。把汇编语和运行,必须将其转换成机器语言程序后才能被执行。把汇编语言程序翻译成机器语言程序的程序称为汇编程序。言程序
21、翻译成机器语言程序的程序称为汇编程序。高级语言高级语言是一种比较接近人类自然语言和数学描述的语言。翻译方式:解是一种比较接近人类自然语言和数学描述的语言。翻译方式:解释和编译释和编译第28页/共76页291.1 计算机概述(2)应用软件)应用软件为解决用户的具体问题,面向某个领域而设计的软件。如:财为解决用户的具体问题,面向某个领域而设计的软件。如:财务管理软件、学习软件、游戏软件、务管理软件、学习软件、游戏软件、Office、WPS等等第29页/共76页301.1 计算机概述计算机工作原理计算机工作原理指令指令指示计算机如何工作的命令,是计算机能实现的基本操作,指示计算机如何工作的命令,是计
22、算机能实现的基本操作,每一个计算机系统都有它的指令集。指令是由一串二进制代码表示,每一个计算机系统都有它的指令集。指令是由一串二进制代码表示,通常由操作码和地址码两个部分组成。通常由操作码和地址码两个部分组成。程序是由指令序列组成的,它是为解决某一问题而设计的一系列程序是由指令序列组成的,它是为解决某一问题而设计的一系列排列有序的指令的集合。排列有序的指令的集合。地址地址内存中每个存储单元的编号。内存中每个存储单元的编号。第30页/共76页311.1 计算机概述1.存储程序控制原理存储程序控制原理计算机的工作过程:计算机的工作过程:(1)控制器控制输入设备将)控制器控制输入设备将数据和程序从输
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