计算机应用基础案例教程 第1章 计算机基础知识.pdf

弟一早计算机基础知识J学习目标了解计算机的产生、发展、特点、分类及应用。了解计算机系统的组成。了解微型计算机的主要技术指标。计算机概述计算机的组成计算机是20世纪人类最伟大的发明之一。经过半个多世纪的发展，计算机已不只是作为一种计算工具被人们使用，它已经渗透到了工业、农业、商业、国防、科技、航天、医药、教育、交通、家庭、服务等人类活动的各个领域。尤其是微型计算机的出现和计算机网络的 发展，使得计算机成了人们日常生活中不可缺少的一部分，并在某些方面悄悄 地改变着人们的生活。掌握计算机基础知识和基本操作，已经成为人们适应社会发展的基本要求。1.1计算机概述计算机是一种能快速.高效,准确地进行信息处理的数字化电子 设备，它按照人们事先编写的程序自动地对信息进行加工和处理，从 而完成特定的工作。1.1.1计算机的产生1946年2月，世界上第一 台电子数值积分计算机(electronic numerical integrator and calculator,简称ENIAC)埃尼阿克在美国 宾夕法尼亚大学诞生。它采用 电子管作为基本部件，全机大 约用了 18 800只电子管、10 000只电容器和7 000只电阻，每秒可进行5 000次加减运算,300多次乘法运算，比当时最 快的计算工具快300多倍。这 台计算机占地面积170平方米,重30吨，耗电量约为每小时 150千瓦，耗资40万美元，如 左图所不。在ENIAC研制成功的同 时，美籍匈牙利数学家冯诺 依曼总结并提出两点改进意 见：一是计算机内部直接采 用二进制数进行运算；二是 将指令和数据都存储起来，由程序控制计算机自动执行 o 1946年6月，世界上第一 台离散变量自动电子计算机(electronic discrete variable automatic computer,简称EDVAC)埃德瓦克诞生，并于1952年 正式投入运行，其运算速度 是ENIAC的240倍。人们将 此结构的计算机称为冯诺依 曼型计算机。I 1.1.2计算机的发展多年来，人们以计算机物理器件的变革作为标志,把计算机的发展划分为四代。第一代（?曲858 年第二代1959年1964年）第四代（1971年以后）第三代加9611970 年）诉 第五代计算机的发展趋势第一代是电子管计算机时代。第二代是晶体管计算机时代。第三代是集成电路计算机时代。第四代是大规模、超大规模集成电路计 算机时代。新一代计算机是把信息采集、存储处理、通信和人工智能结合在一起的计算机 系统。21世纪，计算机的发展趋势是高速集成 化，即计算机物理器件越来越小，使得 计算机速度快、功能强、可靠性高、体 积小、重量轻；多媒体化，即将文字、声音、图形和图像集于一体；资源网络 化，即共享网络的硬件资源和软件资源；处理智能化，即计算机能探索、模拟 人的感觉和思维。I 1.13计算机的特点与传统的计算工具相比，计算机具有以下几个显著的特点。1.运算速度快 现在高性能计算机每秒 可达100万亿次以上运算2.计算精度高3.存储能力强 储存器的容量可以做得 很大，能记忆大量信息6.可靠性高7.通用性强计算机的特点5.具有自动执行程序的能力 计算机是个自动化程度极高的电 子装置4.具有逻辑判断能力 计算机的逻辑判断能力 是通过程序实现的1.1.4计算机的分类1.按原理分类,其基本运算部件是数字逻辑电路。电子模拟计算机电子模拟计算机是用电压来表示信息。其基本运算部件是由运算放大器构成 的微分器、积分器、通用函数运算器 等运算电路组成。混合式计算机混合式计算机是取数字、模拟计 算机之长，既能高速运算，又便 于存储信息。2.按使用范围分类通用计算机:能解决各种问题，具有较强通 用性的计算机。它具有一定的运算速度，一定的存储容量，带有通用的外部设备，配有各种系统软件、应用软件。专用计算机:专用计算机是针对某一特定应用领 域或面向某种算法而设计的。它的硬件和软件配 置依据解决特定问题的需要而定。专用计算机功 能单一，配有解决特定问题的固定程序，能高速、可靠地解决特定问题。3.按性能分类巨型机”.中型机O中型机的性能介于大型机和小型机之间。大型机主要用于计算中心和计算机网络中。主要用于尖端科学研究领域。小型机型机用途广泛，既可用于科学计算、数据处理，又 可用于生产过程自动控制、数据采集及分析处理。4|微型机微型机也称为个人计算机、个人电脑或PC(personal computer)o4.按工作模式分类服务器:服务器是一种可供网络用户共享的高 性能的计算机，一般具有大容量的存储设备和 丰富的外部设备，要求能够高速稳定地运行网 络操作系统，目很多服务器都配置了双CPU。工作站:工作站是高档微机，它的独到之处就是 易于联网，配有大容量主存和大屏幕显示器，特 别适合于CAD/CAM和办公自动化等使用。1.1.5计算机的应用领域随着计算机和信息技术的迅猛发展，归纳起来，计算机的应用领域主要有以下几个方面。1.科学计算2.信息处理 是指对信息收集、存涵;整理、分类、统计、加工等一系列统称。3.计算机辅助系统4.过程控制 是指利用计算机及时采集检测数 据，对控制对象进行自动调节或 自动控制的一种控制方式。计算机的特点5.多媒体技术应用I计算机配置了声卡、视频卡、压缩卡、|光驱、话筒、摄像机等。6.计算机网络|计算机技术与现代通信技术结合构成 了计算机网络。7.人工智能主要应用在机器人研究、专家系统、模式识别、智能检索、自然语言处理、机器翻译、定理证明等方面。一个完整的计算机系统由硬件系统和软件系统两部分组成，硬件 系统与软件系统相互依赖.缺一不可。1.2.1计算机系统概述运算器计算机系统计算机系统组成（中央处理器（CPU）J 控制器r主机只读存储器（ROM）I内存储器（硬件系统 随机访问存储器（RAM）/输入设备：鼠标、键盘、扫描仪等I外部设备1输出设备：显示器、打印机、绘图仪等 外存储器：硬盘、光盘、U盘等操作系统（OS）、服务性程序c系统软件语言处理程序、数据库管理系统软件系统、（教育学习程序、文字处理程序应用软件v工具软件、游戏软件1.2.2计算机硬件系统计算机硬件系统组成示意图输出设备数据信号弹控制信号运算器是计算机用来完成算术运算、逻辑运算和移位的装置。一，ISJJ9控制器是计算机的指挥控制中心。Q存储器用于存放输入设备送来的 数据、程序，以及运算器送来的 运算结果。翡输入设备是用来输入程序和数据的部件,由输入装置与输入接口两部分组成。前 输出设备可以将计算机的工作结口 果以数字、字符、图表等形式表 现出来，它由输出装置和输出接 口两部分组成。I 1.2.3计算机软件系统软件系统包括指挥硬件工作的程序和与程序有关的文档资料。应用软件两大类。软件系统分为系统软件和1.系统软件一般来说，系统是计算 机工作时必需的，具有 通用功能的软件。系统 软件主要包括操作系统(OS)、服务性程序、语言处理程序、数据库 管理系统等。2.应用软件应用软件是指除系统软 件以外的所有软件，它 是用户利用计算机及其 提供的系统软件为解决 各种实际问题而编制的 计算机程序。应用软件 可以分为用户程序和软 件包两大类。微型计算机的技术指标也称性能指标，主要包括以下几项。机器的兼容性、系统的 可靠性、可维护性及性 能价格喃速度，如主频.内存容量 邱11置运算速度 CPU的类型、字长。速度，如主频。主频越高，则计算机处 理数据的速度相对就越快。内存容量：内存容量越大，则计算机所 能处理的任务越复杂。外存等外设配备能力与配置情况，如硬 盘的数量、容量与类型，显示模式与显 示器的类型等。运算速度：是由主频、内存与外存速度 综合决定的 篇彘勺兼容容 系统的可靠性、可维护 性及性能价格比等。