第1章 计算机基础.ppt
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1、第一章第一章 计算机基础计算机基础1.1 计算机及其发展计算机及其发展 1.2 计算机系统计算机系统 1.3 计算机信息表示方法计算机信息表示方法1.4 计算机的安全使用计算机的安全使用1.1 1.1 计算机及其发展计算机及其发展 1.1.1 计算机概念计算机概念电子计算机,俗称电子计算机,俗称“电脑电脑”,是一种具有快速计算和逻辑运,是一种具有快速计算和逻辑运算能力,依据一定程序自动处理信息、储存并输出处理结果算能力,依据一定程序自动处理信息、储存并输出处理结果的电子设备,是的电子设备,是 20 世纪人类最伟大的发明创造之一。下面世纪人类最伟大的发明创造之一。下面就我们在学习计算机技术过程中
2、要用到的一些基本概念简单就我们在学习计算机技术过程中要用到的一些基本概念简单的介绍如下:的介绍如下:(1)位:计算机内所有的信息都是以二进制的形式表示的,)位:计算机内所有的信息都是以二进制的形式表示的,单位是位。计算机只认识由单位是位。计算机只认识由0 或或 1 组成的二进制数,二进制组成的二进制数,二进制数中的每个数中的每个 0 或或 1 就是信息的最小单位,称为就是信息的最小单位,称为“位位”(bit)。下一页返回1.1 1.1 计算机及其发展计算机及其发展 (2)字节:是衡量计算机存储容量的单位。一个)字节:是衡量计算机存储容量的单位。一个 8 位的二位的二进制数据单元称一个字节(进制
3、数据单元称一个字节(Byte)。在计算机内部,一个。在计算机内部,一个字节可以表示一个数据,也可以表示一个英文字母或其他特字节可以表示一个数据,也可以表示一个英文字母或其他特殊字符,两个字节可以表示一个汉字。除了字节可以表示存殊字符,两个字节可以表示一个汉字。除了字节可以表示存储容量外,还可以用千字节(储容量外,还可以用千字节(KB)、兆字节(、兆字节(MB)、吉、吉字节(字节(GB)、太字节(、太字节(TB)等表示存储容量,它们之间的)等表示存储容量,它们之间的换算关系为:换算关系为:1 B=8 bit 1 KB=1 024 B 1 MB=1 024 KB 1 GB=1 024 MB 1 T
4、B=1 024 GB 下一页返回上一页1.1 1.1 计算机及其发展计算机及其发展 (3)字()字(Word):在计算机中,作为一个整体单元进行:在计算机中,作为一个整体单元进行存取、传送、处理的一组二进制数字符串叫做一个字或者单存取、传送、处理的一组二进制数字符串叫做一个字或者单元。元。(4)字长:一个字中包含二进制数位数的多少称为字长。字)字长:一个字中包含二进制数位数的多少称为字长。字长是标志计算机精度的一项技术指标。字长越长,在相同的长是标志计算机精度的一项技术指标。字长越长,在相同的(5)地址()地址(Address):为了便于存取,每个存储单元必:为了便于存取,每个存储单元必须有一
5、个唯一的编号,称为地址。通过地址可以找到所需的须有一个唯一的编号,称为地址。通过地址可以找到所需的存储单元,取出或存入信息。存储单元,取出或存入信息。下一页返回上一页1.1 1.1 计算机及其发展计算机及其发展 (6)指令:指挥计算机进行基本操作的命令。计算机能执行)指令:指挥计算机进行基本操作的命令。计算机能执行的全部指令构成计算机的指令系统。一条指令一般包括操作的全部指令构成计算机的指令系统。一条指令一般包括操作码和地址码两部分,操作码表明进行何种操作,地址码则指码和地址码两部分,操作码表明进行何种操作,地址码则指明操作对象(数据)在内存中的地址。时间内传送的信息就明操作对象(数据)在内存
6、中的地址。时间内传送的信息就越多,计算机的运算速度就越快。越多,计算机的运算速度就越快。(7)程序:人们利用计算机来解决问题时,需要计算机按一)程序:人们利用计算机来解决问题时,需要计算机按一定的步骤完成各种操作,这就要对计算机发布一系列的指令,定的步骤完成各种操作,这就要对计算机发布一系列的指令,这些指令的集合称为程序。这些指令的集合称为程序。(8)程序设计语言:用于编写计算机程序的语言,它是人与)程序设计语言:用于编写计算机程序的语言,它是人与计算机之间交换信息的工具。计算机之间交换信息的工具。下一页返回上一页1.1 1.1 计算机及其发展计算机及其发展 1.1.2 计算机的发展史计算机的
7、发展史 人们根据计算机使用的元器件的不同,将计算机的发展划分人们根据计算机使用的元器件的不同,将计算机的发展划分为以下几个阶段:为以下几个阶段:1.第一代计算机:电子管计算机(第一代计算机:电子管计算机(19461958 年)年)第一代计算机的逻辑器件采用电子管作为基本元件。这一代第一代计算机的逻辑器件采用电子管作为基本元件。这一代计算机运算速度只有每秒几千次到几万次基本运算,内存容计算机运算速度只有每秒几千次到几万次基本运算,内存容量只有几千个字。由于体积大、功耗大、造价高、使用不便,量只有几千个字。由于体积大、功耗大、造价高、使用不便,主要用于军事和科研部门进行数值计算。主要用于军事和科研
8、部门进行数值计算。下一页返回上一页1.1 1.1 计算机及其发展计算机及其发展 2.第二代计算机:晶体管计算机(第二代计算机:晶体管计算机(19591964 年)年)第二代计算机的逻辑器件采用晶体管,内存储器为磁芯,外第二代计算机的逻辑器件采用晶体管,内存储器为磁芯,外存储器出现了磁带和磁盘。这一代计算机体积缩小,功耗减存储器出现了磁带和磁盘。这一代计算机体积缩小,功耗减小,可靠性提高,运算速度加快,每秒几十万次基本运算,小,可靠性提高,运算速度加快,每秒几十万次基本运算,内存容量扩大到几十万字。同时计算机软件技术也有了很大内存容量扩大到几十万字。同时计算机软件技术也有了很大发展,出现了高级程
9、序设计语言,大大方便了计算机的使用。发展,出现了高级程序设计语言,大大方便了计算机的使用。因此,它的应用从数值计算扩大到数据处理、工业过程控制因此,它的应用从数值计算扩大到数据处理、工业过程控制等领域,并开始进入商业领域。等领域,并开始进入商业领域。下一页返回上一页1.1 1.1 计算机及其发展计算机及其发展 3.第三代计算机:集成电路计算机(第三代计算机:集成电路计算机(19651970 年)年)第三代计算机的基本元件采用中小规模集成电路,内存储器第三代计算机的基本元件采用中小规模集成电路,内存储器为半导体集成电路器件。这一代计算机的特点是:小型化,为半导体集成电路器件。这一代计算机的特点是
10、:小型化,耗电省,可靠性高,运算速度快,运算速度提高到每秒几十耗电省,可靠性高,运算速度快,运算速度提高到每秒几十万到几百万次基本运算,在存储器容量和可靠性等方面都有万到几百万次基本运算,在存储器容量和可靠性等方面都有了较大的提高。同时,计算机软件技术的进一步发展,尤其了较大的提高。同时,计算机软件技术的进一步发展,尤其是操作系统的逐步成熟是第三代计算机的显著特点。这个时是操作系统的逐步成熟是第三代计算机的显著特点。这个时期的另一个特点是小型计算机的应用。这些特点使得计算机期的另一个特点是小型计算机的应用。这些特点使得计算机在科学计算、数据处理、实时控制等方面得到更加广泛的应在科学计算、数据处
11、理、实时控制等方面得到更加广泛的应用。用。下一页返回上一页1.1 1.1 计算机及其发展计算机及其发展 4.第四代计算机:大规模集成电路计算机(第四代计算机:大规模集成电路计算机(1971 年至今)年至今)第四代计算机的特征是以大规模、超大规模集成电路来构成第四代计算机的特征是以大规模、超大规模集成电路来构成计算机的主要功能部件,出现了微处理器(计算机的主要功能部件,出现了微处理器(CPU)。主存储。主存储器采用集成度很高的半导体存储器,运算速度可达每秒几百器采用集成度很高的半导体存储器,运算速度可达每秒几百万次甚至上亿次基本运算。在软件方面,出现了数据库系统、万次甚至上亿次基本运算。在软件方
12、面,出现了数据库系统、分布式操作系统等,应用软件的开发已逐步成为一个庞大的分布式操作系统等,应用软件的开发已逐步成为一个庞大的现代产业。微型计算机问世并迅速得到推广,逐渐成为现代现代产业。微型计算机问世并迅速得到推广,逐渐成为现代计算机的主流。计算机技术以前所未有的速度在各领域迅速计算机的主流。计算机技术以前所未有的速度在各领域迅速普及、应用,快速进入寻常百姓家。普及、应用,快速进入寻常百姓家。下一页返回上一页1.1 1.1 计算机及其发展计算机及其发展 随着第四代计算机技术的日趋成熟,人们已经开始了第五代随着第四代计算机技术的日趋成熟,人们已经开始了第五代计算机的研制与开发。作为新一代计算机
13、,第五代计算机将计算机的研制与开发。作为新一代计算机,第五代计算机将把信息采集、存储、处理、通信和人工智能结合一起,具有把信息采集、存储、处理、通信和人工智能结合一起,具有形式推理、联想、学习和解释能力,以超大规模集成电路和形式推理、联想、学习和解释能力,以超大规模集成电路和人工智能为主要特征。人工智能为主要特征。从从 20 世纪世纪 80 年代起,由于微型计算机的迅速普及,鉴于年代起,由于微型计算机的迅速普及,鉴于微处理器在计算机性能中起到的重要作用,人们对微型计算微处理器在计算机性能中起到的重要作用,人们对微型计算机采用了以机采用了以 CPU 分级划代的方法。第一代微型机是分级划代的方法。
14、第一代微型机是 IBM PC,第二、三、四代微型计算机分别称为,第二、三、四代微型计算机分别称为 286、386、486,第五代称为奔腾(,第五代称为奔腾(Pentium)。下一页返回上一页1.1 1.1 计算机及其发展计算机及其发展 1.1.3 计算机的发展趋势计算机的发展趋势 随着计算机应用的广泛和深入,又向计算机技术本身提出了随着计算机应用的广泛和深入,又向计算机技术本身提出了更高的要求。当前,计算机的发展表现为五种趋向:巨型化、更高的要求。当前,计算机的发展表现为五种趋向:巨型化、微型化、网络化、智能化和多媒体化。微型化、网络化、智能化和多媒体化。1.巨型化巨型化 巨型化是指高速运算、
15、大存储容量和强功能的巨型计算机。巨型化是指高速运算、大存储容量和强功能的巨型计算机。巨型化的计算能力是为了满足诸如天文、气象、地质、核反巨型化的计算能力是为了满足诸如天文、气象、地质、核反应堆等尖端科学的需要,也是记忆巨量的知识信息,以及使应堆等尖端科学的需要,也是记忆巨量的知识信息,以及使计算机具有类似人脑的学习和复杂推理的功能所必需的。巨计算机具有类似人脑的学习和复杂推理的功能所必需的。巨型机的发展集中体现了计算机科学技术的发展水平。型机的发展集中体现了计算机科学技术的发展水平。下一页返回上一页1.1 1.1 计算机及其发展计算机及其发展 2.微型化微型化 微型化是指进一步提高计算机集成度
16、,并利用高性能的超大微型化是指进一步提高计算机集成度,并利用高性能的超大规模集成电路,研制质量更加可靠、性能更加优良、价格更规模集成电路,研制质量更加可靠、性能更加优良、价格更加低廉、整机更加小巧的微型计算机。加低廉、整机更加小巧的微型计算机。3.网络化网络化 网络化是把各自独立的计算机用通讯线路连接起来,形成各网络化是把各自独立的计算机用通讯线路连接起来,形成各计算机用户之间可以相互通讯并能使用公共资源的网络系统。计算机用户之间可以相互通讯并能使用公共资源的网络系统。网络化能够充分利用计算机的宝贵资源并扩大计算机的使用网络化能够充分利用计算机的宝贵资源并扩大计算机的使用范围,为用户提供方便、
17、及时、可靠、广泛、灵活的信息服范围,为用户提供方便、及时、可靠、广泛、灵活的信息服务。务。下一页返回上一页1.1 1.1 计算机及其发展计算机及其发展 4.智能化智能化 智能化是指让计算机具有模拟人的感觉和思维过程的能力。智能化是指让计算机具有模拟人的感觉和思维过程的能力。智能计算机具有解决问题和逻辑推理的功能,知识处理和知智能计算机具有解决问题和逻辑推理的功能,知识处理和知识库管理的功能等等。人与计算机的联系是通过智能接口,识库管理的功能等等。人与计算机的联系是通过智能接口,用文字、声音、图像等与计算机进行自然对话。目前,已研用文字、声音、图像等与计算机进行自然对话。目前,已研制出各种制出各
18、种“机器人机器人”,有的能代替人劳动,有的能与人下棋,有的能代替人劳动,有的能与人下棋等等。智能化使计算机突破了等等。智能化使计算机突破了“计算计算”这一初级的含意,从这一初级的含意,从本质上扩充了计算机的能力,可以越来越多地代替人类的脑本质上扩充了计算机的能力,可以越来越多地代替人类的脑力劳动。力劳动。下一页返回上一页1.1 1.1 计算机及其发展计算机及其发展 5.多媒体化多媒体化 多媒体计算机是指计算机综合处理文字、图形、图像、声音、多媒体计算机是指计算机综合处理文字、图形、图像、声音、动画等媒体信息,使多种信息建立有机联系,集成为一个具动画等媒体信息,使多种信息建立有机联系,集成为一个
19、具有交互性的系统。集成的多媒体计算机系统具有全数字式、有交互性的系统。集成的多媒体计算机系统具有全数字式、全动态、全屏幕的播放、编辑和创作多媒体信息的功能,具全动态、全屏幕的播放、编辑和创作多媒体信息的功能,具有控制和传播多媒体电子邮件、电视视频会议、视频点播控有控制和传播多媒体电子邮件、电视视频会议、视频点播控制等多种功能。制等多种功能。1.1.4 计算机的特点计算机的特点 计算机作为一个智能化的工具,具有许多计算机作为一个智能化的工具,具有许多“特长特长”,其中最重要的是具有高速度、能,其中最重要的是具有高速度、能“记忆记忆”、善、善判断、可交互等特点。判断、可交互等特点。下一页返回上一页
20、1.1 1.1 计算机及其发展计算机及其发展 1.具有高速运算能力具有高速运算能力 2.具有高精度计算能力具有高精度计算能力 3.具有超强记忆能力具有超强记忆能力4.具有逻辑判断能力具有逻辑判断能力 5.具有自动控制能力具有自动控制能力 6.通用性强、可靠性高通用性强、可靠性高 下一页返回上一页1.1 1.1 计算机及其发展计算机及其发展 1.1.5 计算机的分类计算机的分类(1)巨型机()巨型机(Supercomputer):有极高的速度、极大:有极高的速度、极大的容量,当然还有昂贵的价格。的容量,当然还有昂贵的价格。(2)大型机()大型机(Mainframe Computer):包括大型机
21、:包括大型机和中型机,运算速度没有巨型机那样快,一般只有大中型企和中型机,运算速度没有巨型机那样快,一般只有大中型企事业单位才有必要配置和管理它。事业单位才有必要配置和管理它。(3)小型机()小型机(Minicomputer):机器规模小、结构简:机器规模小、结构简单、设计试制周期短,便于及时采用先进工艺技术,软件开单、设计试制周期短,便于及时采用先进工艺技术,软件开发成本低,易于操作维护。发成本低,易于操作维护。下一页返回上一页1.1 1.1 计算机及其发展计算机及其发展 (4)工作站:介于微型机和小型计算机之间的一种高档微型)工作站:介于微型机和小型计算机之间的一种高档微型机。机。(5)微
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