計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識概述ppt課件

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計(jì)算機(jī)組裝與維護(hù),【十二五】高職高專體驗(yàn)互動式創(chuàng)新規(guī)劃教材,計(jì)算機(jī)組裝與維護(hù),主講人：吳賢,模塊1 計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識概述,了解計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷程 了解計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu) 掌握計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本工作原理 了解計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域及其必展前沿,知識目標(biāo),掌握計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本類型及其主要特點(diǎn) 了解微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展與分類 掌握微型計(jì)算機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)以及各部件間的相互匹配關(guān)系 掌握微型計(jì)算機(jī)的軟件組成以及各自的作用,知識目標(biāo),模塊1 計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識概述,能夠正確分辨不同類型的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，并能夠說出其各自的主要特點(diǎn) 能夠正確辨別微機(jī)硬件系統(tǒng)的各個(gè)組成部件，并能夠正確理解各部件間的匹配關(guān)系 能夠正確辨別微機(jī)系統(tǒng)中的主要軟件類型，并能夠說出其各自的作用,技能目標(biāo),模塊1 計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識概述,計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷程 計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu) 計(jì)算機(jī)的工作原理 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本類型,教學(xué)重點(diǎn),模塊1 計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識概述,計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu) 計(jì)算機(jī)的工作原理,教學(xué)難點(diǎn),計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷程是隨著新的元器件技術(shù)的進(jìn)步而飛快前進(jìn)的，但我們現(xiàn)在使用的計(jì)算機(jī)依然遵循著美國科學(xué)家馮﹒諾依曼提出體系,,,項(xiàng)目1.1 計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識,馮·諾依曼（John von Neumann，1903~1957），原籍匈牙利，布達(dá)佩斯大學(xué)數(shù)學(xué)博士。 [1] 20世紀(jì)最重要的數(shù)學(xué)家之一，在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)、博弈論、核武器和生化武器等領(lǐng)域內(nèi)的科學(xué)全才之一，被后人稱為“計(jì)算機(jī)之父”和“博弈論之父（涯杰）”。,1946年2月14日，世界上第一臺現(xiàn)代電子計(jì)算機(jī)埃尼阿克(ENIAC)，誕生于的美國賓夕法尼亞大學(xué)。 1971年11月，Intel推出MCS-4微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（包括4001 ROM芯片、4002 RAM芯片、4003移位寄存器芯片和4004微處理器），其中4004包含2300個(gè)晶體管，尺寸規(guī)格為3mm×4mm，計(jì)算性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過當(dāng)年的ENIAC，最初售價(jià)為200美元。,,,1.1.1 計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷程,第二次世界大戰(zhàn)進(jìn)行期間，為了給美國軍械試驗(yàn)提供準(zhǔn)確而及時(shí)的彈道火力表，迫切需要有一種高速的計(jì)算工具。因此在美國軍方的大力支持下，世界上第一臺電子計(jì)算機(jī)ENIAC于1942年開始研制。 1946年2月14日，世界上第一臺現(xiàn)代電子計(jì)算機(jī)埃尼阿克(ENIAC)，誕生于的美國賓夕法尼亞大學(xué)。,,,1.1.1 計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷程,ENIAC長30.48米，寬6米，高2.4米，占地面積約170平方米，30個(gè)操作臺，重達(dá)30英噸，耗電量150千瓦，造價(jià)48萬美元。它包含了17,468根真空管（電子管）7,200根晶體二極管，1,500 個(gè)中轉(zhuǎn)，70,000個(gè)電阻器，10,000個(gè)電容器，1500個(gè)繼電器，6000多個(gè)開關(guān)，計(jì)算速度是每秒5000次加法或400次乘法，是使用繼電器運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)電式計(jì)算機(jī)的1000倍、手工計(jì)算的20萬倍。,,,1.1.1 計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷程,第1代：電子管數(shù)字機(jī)（1946—1958年） 硬件方面，邏輯元件采用的是真空電子管，主存儲器采用汞延遲線、陰極射線示波管靜電存儲器、磁鼓、磁芯；外存儲器采用的是磁帶。軟件方面采用的是機(jī)器語言、匯編語言。應(yīng)用領(lǐng)域以軍事和科學(xué)計(jì)算為主。 特點(diǎn)是體積大、功耗高、可靠性差。速度慢（一般為每秒數(shù)千次至數(shù)萬次）、價(jià)格昂貴，但為以后的計(jì)算機(jī)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。,,,1.1.1 計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷程,第2代：晶體管數(shù)字機(jī)（1958—1964年） 硬件方的操作系統(tǒng)、高級語言及其編譯程序。應(yīng)用領(lǐng)域以科學(xué)計(jì)算和事務(wù)處理為主，并開始進(jìn)入工業(yè)控制領(lǐng)域。特點(diǎn)是體積縮小、能耗降低、可靠性提高、運(yùn)算速度提高（一般為每秒數(shù)10萬次，可高達(dá)300萬次）、性能比第1代計(jì)算機(jī)有很大的提高。,,,1.1.1 計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷程,第3代：集成電路數(shù)字機(jī)（1964—1970年） 硬件方面，邏輯元件采用中、小規(guī)模集成電路（MSI、SSI），主存儲器仍采用磁芯。軟件方面出現(xiàn)了分時(shí)操作系統(tǒng)以及結(jié)構(gòu)化、規(guī)模化程序設(shè)計(jì)方法。特點(diǎn)是速度更快（一般為每秒數(shù)百萬次至數(shù)千萬次），而且可靠性有了顯著提高，價(jià)格進(jìn)一步下降，產(chǎn)品走向了通用化、系列化和標(biāo)準(zhǔn)化等。應(yīng)用領(lǐng)域開始進(jìn)入文字處理和圖形圖像處理領(lǐng)域。,,,1.1.1 計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷程,第4代：大規(guī)模集成電路機(jī)（1970年至今） 硬件方面，邏輯元件采用大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路（LSI和VLSI）。軟件方面出現(xiàn)了數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)和面向?qū)ο笳Z言等。特點(diǎn)是1971年世界上第一臺微處理器在美國硅谷誕生，開創(chuàng)了微型計(jì)算機(jī)的新時(shí)代。應(yīng)用領(lǐng)域從科學(xué)計(jì)算、事務(wù)管理、過程控制逐步走向家庭。 由于集成技術(shù)的發(fā)展，半導(dǎo)體芯片的集成度更高，每塊芯片可容納數(shù)萬乃至數(shù)百萬個(gè)晶體管，并且可以把運(yùn)算器和控制器都集中在一個(gè)芯片上、從而出現(xiàn)了微處理器，并且可以用微處理器和大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路組裝成微型計(jì)算機(jī)，就是我們常說的微電腦或PC機(jī)。微型計(jì)算機(jī)體積小，價(jià)格便宜，使用方便，但它的功能和運(yùn)算速度已經(jīng)達(dá)到甚至超過了過去的大型計(jì)算機(jī)。,,,1.1.1 計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷程,未來的計(jì)算機(jī) 基于集成電路的計(jì)算機(jī)短期內(nèi)還不會退出歷史舞臺。但一些新的計(jì)算機(jī)正在躍躍欲試地加緊研究，這些計(jì)算機(jī)是：超導(dǎo)計(jì)算機(jī)、納米計(jì)算機(jī)、光計(jì)算機(jī)、DNA計(jì)算機(jī)和量子計(jì)算機(jī)等。,,,1.1.1 計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷程,摩爾定律 是由英特爾（Intel）創(chuàng)始人之一戈登·摩爾（Gordon Moore）提出來的。其內(nèi)容為：當(dāng)價(jià)格不變時(shí)，集成電路上可容納的元器件的數(shù)目，約每隔18-24個(gè)月便會增加一倍，性能也將提升一倍。換言之，每一美元所能買到的電腦性能，將每隔18-24個(gè)月翻一倍以上。這一定律揭示了信息技術(shù)進(jìn)步的速度。 盡管這種趨勢已經(jīng)持續(xù)了超過半個(gè)世紀(jì)，摩爾定律仍應(yīng)該被認(rèn)為是觀測或推測，而不是一個(gè)物理或自然法。預(yù)計(jì)定律將持續(xù)到至少2015年或2020年。然而，2010年國際半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展路線圖的更新增長已經(jīng)放緩在2013年年底，之后的時(shí)間里晶體管數(shù)量密度預(yù)計(jì)只會每三年翻一番。,,,1.1.1 計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷程,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)分為硬件和軟件系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)硬件是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的物質(zhì)基礎(chǔ)，是摸得見看得著的。計(jì)算機(jī)軟件是程序、數(shù)據(jù)、相關(guān)文檔的集合，包括系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成如下：,1.1.2 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu),計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)由主機(jī)、和輸入輸出設(shè)備兩部分組成，如圖所示,1.1.2 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu),主機(jī)包含運(yùn)算器、存儲器和控制器三部分,1.1.2 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu),運(yùn)算器由算術(shù)邏輯單元（ALU）、累加器、狀態(tài)寄存器、通用寄存器組等組成。算術(shù)邏輯運(yùn)算單元（ALU）的基本功能為加、減、乘、除四則運(yùn)算，與、或、非、異或等邏輯操作，以及移位、求補(bǔ)等操作。計(jì)算機(jī)運(yùn)行時(shí)，運(yùn)算器的操作和操作種類由控制器決定。運(yùn)算器處理的數(shù)據(jù)來自存儲器；處理后的結(jié)果數(shù)據(jù)通常送回存儲器，或暫時(shí)寄存在運(yùn)算器中。與Control Unit共同組成了CPU的核心部分。,微處理器將運(yùn)算器和控制器兩個(gè)主要功能部件合二為一，集成到一個(gè)芯片中。同時(shí)，隨著半導(dǎo)體存儲器代替磁芯存儲器，存儲容量和存取速度成倍地增長，需要計(jì)算機(jī)處理、加工的信息量與日俱增，為適應(yīng)發(fā)展的需要，現(xiàn)代計(jì)算機(jī)組織結(jié)構(gòu)從以運(yùn)算器為中心逐步轉(zhuǎn)向以存儲器為中心。盡管如此，現(xiàn)代計(jì)算機(jī)基本結(jié)構(gòu)仍然遵循馮·諾依曼原理。,1.1.2 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu),主機(jī)包含運(yùn)算器、存儲器和控制器三部分,1.1.2 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu),存儲器，用來存放數(shù)據(jù)和程序，是計(jì)算機(jī)各種信息的存儲和交流中心。按照存儲器在計(jì)算機(jī)中的作用，可分為內(nèi)存儲器、外存儲器和高速緩沖存儲器，即3級存儲結(jié)構(gòu)。,a.內(nèi)存儲器，又稱為內(nèi)存，通常也泛稱為主存儲器，是計(jì)算機(jī)中的主要部件，它是相對于外存而言的。 內(nèi)存儲器是計(jì)算機(jī)中重要的部件之一，它是與CPU進(jìn)行溝通的橋梁。計(jì)算機(jī)中所有程序的運(yùn)行都是在內(nèi)存儲器中進(jìn)行的，因此內(nèi)存儲器的性能對計(jì)算機(jī)的影響非常大。內(nèi)存儲器(Memory)也被稱為內(nèi)存，其作用是用于暫時(shí)存放CPU中的運(yùn)算數(shù)據(jù)，以及與硬盤等外部存儲器交換的數(shù)據(jù)。只要計(jì)算機(jī)在運(yùn)行中，CPU就會把需要運(yùn)算的數(shù)據(jù)調(diào)到內(nèi)存中進(jìn)行運(yùn)算，當(dāng)運(yùn)算完成后CPU再將結(jié)果傳送出來，內(nèi)存的運(yùn)行也決定了計(jì)算機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行。 內(nèi)存是由內(nèi)存芯片、電路板、金手指等部分組成的。,1.1.2 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu),內(nèi)存儲器包括寄存器、高速緩沖存儲器（Cache）和主存儲器。寄存器在CPU芯片的內(nèi)部，高速緩沖存儲器也制作在CPU芯片內(nèi)，而主存儲器由插在主板內(nèi)存插槽中的若干內(nèi)存條組成。內(nèi)存的質(zhì)量好壞與容量大小會影響計(jì)算機(jī)的運(yùn)行速度。 一般常用的微型計(jì)算機(jī)的存儲器有磁芯存儲器和半導(dǎo)體存儲器，微型機(jī)的內(nèi)存都采用半導(dǎo)體存儲器。 半導(dǎo)體存儲器從使用功能上分，有隨機(jī)存儲器 （Random Access Memory，簡稱 RAM），又稱讀寫存儲器；只讀存儲器（Read Only Memory，簡稱為ROM）。,1.1.2 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu),1.隨機(jī)存儲器（Random Access Memory） 隨機(jī)存儲器是一種可以隨機(jī)讀∕寫數(shù)據(jù)的存儲器，也稱為讀∕寫存儲器。RAM有以下兩個(gè)特點(diǎn)：一是可以讀出，也可以寫入。讀出時(shí)并不損壞原來存儲的內(nèi)容，只有寫入時(shí)才修改原來所存儲的內(nèi)容。二是RAM只能用于暫時(shí)存放信息，一旦斷電，存儲內(nèi)容立即消失，即具有易失性。 RAM通常由MOS型半導(dǎo)體存儲器組成，根據(jù)其保存數(shù)據(jù)的機(jī)理又可分為動態(tài)（ Dynamic RAM）和靜態(tài)（Static RAM）兩大類。DRAM的特點(diǎn)是集成度高，主要用于大容量內(nèi)存儲器；SRAM的特點(diǎn)是存取速度快，主要用于高速緩沖存儲器。,1.1.2 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu),2．只讀存儲器(Read Only Memory) ROM是只讀存儲器，顧名思義，它的特點(diǎn)是只能讀出原有的內(nèi)容，不能由用戶再寫入新內(nèi)容。原來存儲的內(nèi)容是采用掩膜技術(shù)由廠家一次性寫入的，并永久保存下來。它一般 用來存放專用的固定的程序和數(shù)據(jù)。只讀存儲器是一種非易失性存儲器，一旦寫入信息后，無需外加電源來保存信息，不會因斷電而丟失。 按照是否可以進(jìn)行在線改寫來劃分，又分為不可在線改寫內(nèi)容的ROM，以及可在線改寫內(nèi)容的ROM。不可在線改寫內(nèi)容的ROM包括掩膜ROM(Mask ROM)、可編程ROM(PROM)和可擦除可編程ROM(EPROM)；可在線改寫內(nèi)容的ROM包括電可擦除可編程ROM(EEPROM)和快擦除ROM(Flash ROM)。,1.1.2 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu),3.CMOS存儲器（Complementary Metal Oxide Semiconductor Memory，互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體內(nèi)存) CMOS內(nèi)存是一種只需要極少電量就能存放數(shù)據(jù)的芯片。由于耗能極低，CMOS內(nèi)存可以由集成到主板上的一個(gè)小電池供電，這種電池在計(jì)算機(jī)通電時(shí)還能自動充電。因?yàn)镃MOS芯片可以持續(xù)獲得電量，所以即使在關(guān)機(jī)后，他也能保存有關(guān)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)配置的重要數(shù)據(jù)。,1.1.2 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu),b.外存儲器，外儲存器是指除計(jì)算機(jī)內(nèi)存及CPU緩存以外的儲存器，此類儲存器一般斷電后仍然能保存數(shù)據(jù)。常見的外存儲器有硬盤、軟盤、光盤、U盤等。,1.1.2 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu),主機(jī)包含運(yùn)算器、存儲器和控制器三部分,1.1.2 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu),控制器，是計(jì)算機(jī)的神經(jīng)中樞，指揮全機(jī)中各個(gè)部件自動協(xié)調(diào)工作。在控制器的控制下，計(jì)算機(jī)能夠自動按照程序設(shè)定的步驟進(jìn)行一系列操作，以完成特定任務(wù)。,控制器內(nèi)部的主要部件如下： ①指令寄存器：存放由存儲器取得的指令。 ②譯碼器：將指令中的操作碼翻譯成控制信號。 ③時(shí)序節(jié)拍發(fā)生器：產(chǎn)生時(shí)序脈沖節(jié)拍信號，使計(jì)算機(jī)有節(jié)奏、有次序地工作。 ④操作控制部件：將控制信號組合起來，控制各個(gè)部件完成相應(yīng)的操作。 ⑤指令計(jì)數(shù)器：計(jì)算并指出下一條指令的地址。,1.1.2 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu),(1)取指令?？刂破鞯某绦蛴?jì)數(shù)器(Program Counter，PC)中存放當(dāng)前指令的地址。執(zhí)行一條指令的第一步就是把該地址送到存儲器的地址驅(qū)動器(罔巾沒有面出)，按地址取出指令，送到指令寄存器(Instruction Register，IR)中。同時(shí)。PC自動加1。準(zhǔn)備取下一條指令。 (2)分析指令。一條指令由兩部分組成：一部分稱為操作碼(Opcration Code，OP)。指出該指令要進(jìn)行什么操作；另一部分稱為數(shù)據(jù)地址碼，用于指出要對存放在哪個(gè)地址中的數(shù)據(jù)進(jìn)行操作。在分析指令階段，要將數(shù)據(jù)地址碼送到存儲器中取出需要的操作數(shù)到運(yùn)算器。同時(shí)把OP送到指令譯碼部件，翻譯成要對哪些部件進(jìn)行哪些操作的信號，再通過操作控制邏輯，將指定的信號(和時(shí)序信號)送到指定的部件。 (3)發(fā)送操作控制信號。將有關(guān)操作控制信號，按照時(shí)序安排發(fā)送到相關(guān)部件，使有關(guān)部件在規(guī)定的節(jié)拍中完成規(guī)定的操作。,1.1.2 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu),中央處理器（CPU，Central Processing Unit）是一塊超大規(guī)模的集成電路，是一臺計(jì)算機(jī)的運(yùn)算核心（Core）和控制核心（ Control Unit）。它的功能主要是解釋計(jì)算機(jī)指令以及處理計(jì)算機(jī)軟件中的數(shù)據(jù)。 中央處理器主要包括運(yùn)算器（算術(shù)邏輯運(yùn)算單元，ALU，Arithmetic Logic Unit）和高速緩沖存儲器（Cache）及實(shí)現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)（Data）、控制及狀態(tài)的總線（Bus）。它與內(nèi)部存儲器（Memory）和輸入/輸出（I/O）設(shè)備合稱為電子計(jì)算機(jī)三大核心部件。,1.1.2 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu),輸入設(shè)備：向計(jì)算機(jī)輸入數(shù)據(jù)和信息的設(shè)備。是計(jì)算機(jī)與用戶或其他設(shè)備通信的橋梁。輸入設(shè)備是用戶和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之間進(jìn)行信息交換的主要裝置之一。鍵盤，鼠標(biāo)，攝像頭，掃描儀，光筆，手寫輸入板，游戲桿，語音輸入裝置等都屬于輸入設(shè)備。輸入設(shè)備（InputDevice）是人或外部與計(jì)算機(jī)進(jìn)行交互的一種裝置，用于把原始數(shù)據(jù)和處理這些數(shù)的程序輸入到計(jì)算機(jī)中。計(jì)算機(jī)能夠接收各種各樣的數(shù)據(jù)，既可以是數(shù)值型的數(shù)據(jù)，也可以是各種非數(shù)值型的數(shù)據(jù)，如圖形、圖像、聲音等都可以通過不同類型的輸入設(shè)備輸入到計(jì)算機(jī)中，進(jìn)行存儲、處理和輸出。,1.1.2 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu),輸出設(shè)備（Output Device）是計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的終端設(shè)備，用于接收計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)的輸出顯示、打印、聲音、控制外圍設(shè)備操作等。也是把各種計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)或信息以數(shù)字、字符、圖像、聲音等形式表現(xiàn)出來。常見的輸出設(shè)備有顯示器、打印機(jī)、繪圖儀、影像輸出系統(tǒng)、語音輸出系統(tǒng)、磁記錄設(shè)備等。,1.1.2 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu),軟件系統(tǒng)(Software Systems)是指由系統(tǒng)軟件、和應(yīng)用軟件組成的計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)，它是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中由軟件組成的部分。,1.1.2 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu),（1）系統(tǒng)軟件是用來支持應(yīng)用軟件開發(fā)和運(yùn)行的管理性軟件，主要包括以下三種類型。 ①操作系統(tǒng) ②語言處理程序 ③支持軟件 操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)的核心，常見的操作系統(tǒng)有Windows、Unix、Linux、MacOS等。,1.1.2 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu),（2）應(yīng)用軟件，運(yùn)行在系統(tǒng)軟件提供的工作環(huán)境下，是為解決各種實(shí)際問題而編制的程序。如 各種工程計(jì)算機(jī)軟件、數(shù)據(jù)處理軟件、過程控制軟件、輔助設(shè)計(jì)軟件、數(shù)據(jù)庫及數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等。,1.1.2 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu),說到計(jì)算機(jī)的發(fā)展，就不能不提到美國科學(xué)家馮諾依曼。20世紀(jì)30年代中期，美國科學(xué)家馮諾依曼大膽的提出，拋棄十進(jìn)制，采用二進(jìn)制作為數(shù)字計(jì)算機(jī)的數(shù)制基礎(chǔ)。同時(shí)，他還說預(yù)先編制計(jì)算程序，然后由計(jì)算機(jī)來按照人們事前制定的計(jì)算順序來執(zhí)行數(shù)值計(jì)算工作。 馮諾依曼理論的要點(diǎn)是：數(shù)字計(jì)算機(jī)的數(shù)制采用二進(jìn)制；計(jì)算機(jī)應(yīng)該按照程序順序執(zhí)行。 人們把馮諾依曼的這個(gè)理論稱為馮諾依曼體系結(jié)構(gòu)。從ENIAC（ENIAC并不是馮諾依曼體系）到當(dāng)前最先進(jìn)的計(jì)算機(jī)都采用的是馮諾依曼體系結(jié)構(gòu)。所以馮諾依曼是當(dāng)之無愧的數(shù)字計(jì)算機(jī)之父。,1.1.3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本工作原理,根據(jù)馮諾依曼體系結(jié)構(gòu)構(gòu)成的計(jì)算機(jī)，必須具有如下功能： ①把需要的程序和數(shù)據(jù)送至計(jì)算機(jī)中，由輸入數(shù)據(jù)和程序的輸入設(shè)備完成。 ②必須具有長期記憶程序、數(shù)據(jù)、中間結(jié)果及最終運(yùn)算結(jié)果的能力，由記憶程序和數(shù)據(jù)的存儲器完成。 ③能夠完成各種算術(shù)、邏輯運(yùn)算和數(shù)據(jù)傳送等數(shù)據(jù)加工處理的能力，由結(jié)果輸出給用戶。 ④能夠根據(jù)需要控制程序走向，并能根據(jù)指令控制機(jī)器的各部件協(xié)調(diào)操作，由控制程序執(zhí)行的控制器完成。 ⑤能夠按照要求將處理完成數(shù)據(jù)加工處理的運(yùn)算器，由輸出處理結(jié)果的輸出設(shè)備完成。,1.1.3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本工作原理,1、計(jì)算機(jī)按硬件分類 服務(wù)器、工作站、臺式機(jī)、筆記本電腦、手持設(shè)備等五類 （1）服務(wù)器，也稱伺服器，是提供計(jì)算服務(wù)的設(shè)備。由于服務(wù)器需要響應(yīng)服務(wù)請求，并進(jìn)行處理，因此一般來說服務(wù)器應(yīng)具備承擔(dān)服務(wù)并且保障服務(wù)的能力。 服務(wù)器的構(gòu)成包括處理器、硬盤、內(nèi)存、系統(tǒng)總線等，和通用的計(jì)算機(jī)架構(gòu)類似，但是由于需要提供高可靠的服務(wù)，因此在處理能力、穩(wěn)定性、可靠性、安全性、可擴(kuò)展性、可管理性等方面要求較高。 在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，根據(jù)服務(wù)器提供的服務(wù)類型不同，分為文件服務(wù)器，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，應(yīng)用程序服務(wù)器，WEB服務(wù)器等,1.1.4 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本類型,（2）工作站是一種高端的通用微型計(jì)算機(jī)。它是為了單用戶使用并提供比個(gè)人計(jì)算機(jī)更強(qiáng)大的性能，尤其是在圖形處理能力，任務(wù)并行方面的能力。通常配有高分辨率的大屏、多屏顯示器及容量很大的內(nèi)存儲器和外部存儲器，并且具有極強(qiáng)的信息和高性能的圖形、圖像處理功能的計(jì)算機(jī)。,1.1.4 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本類型,（3）臺式機(jī)，是一種獨(dú)立相分離的計(jì)算機(jī)，完完全全跟其它部件無聯(lián)系，相對于筆記本和上網(wǎng)本體積較大，主機(jī)、顯示器等設(shè)備一般都是相對獨(dú)立的，一般需要放置在電腦桌或者專門的工作臺上。因此命名為臺式機(jī)。,1.1.4 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本類型,（4）筆記本電腦（NoteBook Computer，簡稱為：NoteBook），亦稱筆記型、手提或膝上電腦（英語：Laptop Computer，可簡為Laptop），是一種小型、可方便攜帶的個(gè)人電腦。筆記本電腦的重量通常重1-3公斤。其發(fā)展趨勢是體積越來越小，重量越來越輕，而功能卻越來越強(qiáng)大。像Netbook，也就是俗稱的上網(wǎng)本。筆記本電腦跟PC的主要區(qū)別在于其便攜帶性。,1.1.4 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本類型,（5）手持設(shè)備( handheld device)又稱移動設(shè)備（mobile device，或cell phone device）、口袋電腦( Pocket PC)等，是一種口袋大小的計(jì)算設(shè)備，通常有一個(gè)小的顯示屏幕，觸控輸入或是小型鍵盤。,1.1.4 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本類型,2、計(jì)算機(jī)按應(yīng)用發(fā)展階段分類 客戶機(jī)/服務(wù)器階段、 Internet階段、 云計(jì)算機(jī)時(shí)代,1.1.4 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本類型,1、科學(xué)計(jì)算 2、過程檢測與控制 3、信息管理 4、計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng) 5、計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展前沿,1.1.5 計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域及其發(fā)展前沿,5、計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展前沿 （1）地理信息系統(tǒng)GIS （2）虛擬現(xiàn)實(shí) （3）智能化與個(gè)性化的WEB信息檢索技術(shù) （4）風(fēng)格計(jì)算與云計(jì)算 （5）下一代互聯(lián)網(wǎng),1.1.5 計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域及其發(fā)展前沿,