計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)mdn.ppt

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計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ),邁迪娜,算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí),一、計(jì)算機(jī)發(fā)展與應(yīng)用,二、計(jì)算機(jī)中的信息表示,三、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成與工作原理,一、計(jì)算機(jī)發(fā)展與應(yīng)用,1、計(jì)算機(jī)發(fā)展簡(jiǎn)介,2、我國(guó)計(jì)算機(jī)的發(fā)展簡(jiǎn)介,3、計(jì)算機(jī)的類型與分工,4、計(jì)算機(jī)的特點(diǎn),5、計(jì)算機(jī)的應(yīng)用,6、計(jì)算機(jī)病毒,1.1.1、人類第一臺(tái)數(shù)字電子計(jì)算機(jī)的誕生,時(shí)間：1946年2月15日,地點(diǎn)：美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)莫爾學(xué)院,主要人物和單位：約翰莫克利美國(guó)陸軍彈道研究所美國(guó)陸軍阿伯丁彈道實(shí)驗(yàn)室,計(jì)算機(jī)名稱：ENIAC(電子數(shù)字積分計(jì)算器)英文名稱：ElectronicNumericalIntegratorandCalculator,1、計(jì)算機(jī)發(fā)展簡(jiǎn)介,運(yùn)算速度：5000次加法/秒，3/1000秒時(shí)間內(nèi)做完兩個(gè)10位數(shù)乘法,主要用途：彈道計(jì)算的數(shù)值分析,特點(diǎn)：采用電子線路來(lái)執(zhí)行運(yùn)算、邏輯運(yùn)算和儲(chǔ)存信息,弱點(diǎn)：1、存儲(chǔ)容量小2、靠外部開(kāi)關(guān)繼電器和插線來(lái)設(shè)置計(jì)算機(jī)程序，需要大量的人工3、電子管多，容易出故障，可靠性差,主要指標(biāo)：占地170M2左右重量30噸6000個(gè)開(kāi)關(guān)7000個(gè)電阻1000個(gè)電容18000個(gè)電子管50萬(wàn)條線耗電140KW,ENICA是什么樣子？（1）,ENICA是什么樣子？（2）,ENICA是什么樣子？（3）,ENICA是什么樣子？（4）,40年代的程序員如何編程？,1.1.2、電子計(jì)算機(jī)發(fā)展的四個(gè)階段(從元器件上分),器件,時(shí)間,特點(diǎn),第一代,數(shù)據(jù)處理方式,電子管數(shù)字計(jì)算機(jī),1946~1956,體積大耗電多速度低價(jià)格高,機(jī)器語(yǔ)言匯編語(yǔ)言,第二代,晶體管數(shù)字計(jì)算機(jī),1957~1964,體積縮小耗電降低性能提高,Fortran、Cobol等高級(jí)語(yǔ)言,第三代,集成電路數(shù)字計(jì)算機(jī),1965~1970,體積、功耗、價(jià)格、功能等前進(jìn)一大步；軟件逐步完善,結(jié)構(gòu)化、模塊化程序設(shè)計(jì)，實(shí)時(shí)處理,第四代,大規(guī)模集成電路數(shù)字計(jì)算機(jī),1971年代至今,體積更小功耗更低可靠性提高軟件技術(shù)更趨完善,分時(shí)、實(shí)時(shí)處理；計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò),代表計(jì)算機(jī),ENIAC,IBM7090,IBM360,運(yùn)算速度,5千~3萬(wàn)次/秒,數(shù)十萬(wàn)~幾百萬(wàn)次/秒,數(shù)百萬(wàn)~幾千萬(wàn)次/秒,上億條指令/秒,3、計(jì)算機(jī)的類型與分工,(1)巨型機(jī),主要用于大規(guī)?？茖W(xué)計(jì)算或數(shù)據(jù)處理。如數(shù)值天氣預(yù)報(bào)、核爆炸模擬，大型結(jié)構(gòu)的分析等。一般運(yùn)算次數(shù)在百億次/秒，有些巨型機(jī)的峰值速度達(dá)萬(wàn)億次/秒。著名的：CRAY系列、銀河－III,(2)大中型計(jì)算機(jī),這類計(jì)算機(jī)通用性強(qiáng)，有很強(qiáng)的綜合處理能力?？梢杂糜诳茖W(xué)計(jì)算，但更多的是用于商業(yè)應(yīng)用，如大型事務(wù)處理、企業(yè)內(nèi)部信息管理等。通常稱之為“企業(yè)級(jí)”計(jì)算機(jī)。如IBM370,IBM390等。,(3)小型機(jī),規(guī)模小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)試制周期短。體系結(jié)構(gòu)上通常采用RISC技術(shù)（精簡(jiǎn)指令計(jì)算機(jī)）。對(duì)環(huán)境要求低、可靠性高，是巨型機(jī)和大中型機(jī)的輔助機(jī)。廣泛應(yīng)用于大學(xué)、研究機(jī)構(gòu)的科學(xué)計(jì)算、企業(yè)管理等。如：DEC公司的PDP系列、IBM、SUN、HP等公司也都有一系列的產(chǎn)品。,(4)工作站,某種特殊用途的高檔微型計(jì)算機(jī)，兼有大中小型機(jī)的多任務(wù)、多用戶能力，又有微機(jī)的便利操作和良好的用戶界面。目前多媒體技術(shù)普遍在工作站上使用。應(yīng)用從計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）領(lǐng)域擴(kuò)展到各領(lǐng)域，并充當(dāng)服務(wù)器。著名的產(chǎn)品：SGI、SUN、HP等,(5)微型機(jī)（PC機(jī)）,日常使用的電腦均為微型機(jī)，又稱為個(gè)人計(jì)算機(jī)(PersonalComputer)。所以微機(jī)也稱PC機(jī)。著名的Intel系列CPU和IBMPC及兼容機(jī)造就了微機(jī)今天繁榮的局面。,4、計(jì)算機(jī)的特點(diǎn),(1)運(yùn)行速度快,(2)精度高,(3)存儲(chǔ)容量大,(4)具有邏輯判斷能力,5、計(jì)算機(jī)的應(yīng)用,(1)科學(xué)計(jì)算（數(shù)值計(jì)算）：數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模式計(jì)算,(2)數(shù)據(jù)處理（信息處理）：網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng),(3)人工智能：,(4)自動(dòng)控制：,(5)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、制造和教學(xué)：CAD/CAM/CAI,(6)娛樂(lè)和游戲,【位】bit:二進(jìn)制位，是計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)最小的單位。,【字節(jié)】Byte:8位二進(jìn)制數(shù)組成1個(gè)字節(jié)，是衡量信息數(shù)量或存儲(chǔ)設(shè)備容量的基本單位。1Byte=8bit,【字】Word:一個(gè)存儲(chǔ)單元所存放的內(nèi)容稱為一個(gè)字。常用來(lái)表示數(shù)據(jù)或信息的長(zhǎng)度。,【字長(zhǎng)】：一個(gè)存儲(chǔ)單元（或一個(gè)字）所包含的二進(jìn)制位數(shù)稱為字長(zhǎng)，它是衡量計(jì)算機(jī)精度和運(yùn)算速度的主要技術(shù)指標(biāo)。同常說(shuō)計(jì)算機(jī)是8位機(jī)、16位機(jī)或32位機(jī)，就是指計(jì)算機(jī)的字長(zhǎng)是8位的、16位的或32位的。,信息數(shù)量或存儲(chǔ)容量的單位及換算關(guān)系：,1TB=210GB=220MB=230KB=240B,太字節(jié)吉字節(jié)兆字節(jié)千字節(jié)字節(jié),相鄰單位之間是210倍關(guān)系，即：1KB＝210B＝1024B1MB＝1024KB1GB＝1024MB1TB＝1024GB,2.3.3、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的單位,三、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成與工作原理,1、計(jì)算機(jī)硬件,2、計(jì)算機(jī)軟件,計(jì)算機(jī)系統(tǒng),,硬件系統(tǒng),軟件系統(tǒng),輸入設(shè)備,運(yùn)算器,輸出設(shè)備,存儲(chǔ)器,控制器,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,程序,原始數(shù)據(jù),運(yùn)行結(jié)果,存取命令,輸出命令,輸入命令,取數(shù),存數(shù),指令,計(jì)算機(jī)的硬件組成,1、計(jì)算機(jī)硬件,1、運(yùn)算器,2、控制器,3、存儲(chǔ)器：內(nèi)存：RAM外存：硬盤(pán)、軟盤(pán)、光驅(qū),4、輸入設(shè)備：鍵盤(pán)、鼠標(biāo)等,5、輸出設(shè)備：顯示器、打印機(jī),,CPU,顯示器,主機(jī),鍵盤(pán)鼠標(biāo)音箱,,,CPU主板內(nèi)存顯示卡硬盤(pán)光驅(qū)軟驅(qū)聲卡MODEM網(wǎng)卡機(jī)箱及電源,,理論上的硬件結(jié)構(gòu)實(shí)際上的硬件結(jié)構(gòu),計(jì)算機(jī)的工作原理,系統(tǒng)總線,CPU,RAM,BIOS,IDE接口,軟盤(pán)接口,打印接口,鍵盤(pán)接口,,,,,,,,鍵盤(pán),硬盤(pán),軟盤(pán),打印機(jī),,,,,,,,,,,鼠標(biāo)接口,,,鼠標(biāo),,光驅(qū),AGP插槽,,,顯示器,顯示卡,,,,電源,,,,,,3.1.1主板,主板是將CPU、內(nèi)存及外部設(shè)備連成一體的橋梁,3.1.2、中央處理器（CPU）,中央處理器（CPU—CentralProcessingUnit）又稱微處理器（MPU—MicroProcessUnit）由運(yùn)算器和控制器組成。運(yùn)算器：主要功能是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行算術(shù)和邏輯加工?？刂破鳎菏怯?jì)算機(jī)的神經(jīng)中樞和指揮中心。它從存儲(chǔ)器取指令，進(jìn)行譯碼，分析指令，再根據(jù)指令功能發(fā)出控制命令，控制各部件去執(zhí)行指令中規(guī)定的任務(wù)。它由指令寄存器、譯碼器、程序計(jì)數(shù)器、操作控制器等組成。,8088,286,386,486,,,,INTEL公司：PENTIUMPII賽揚(yáng)PIIIP4,AMD公司：K5、K6、K7、毒龍、雷鳥(niǎo),,準(zhǔn)16位,16位,32位,32位,32位(外64位）,主頻：4.77MHz,16MHz,40MHz,100MHz,100----1000多MHz,(1)、微機(jī)CPU的發(fā)展過(guò)程,賽揚(yáng)---CPU,K6III---CPU,PIII---CPU,P4---CPU,(2)、CPU的性能指標(biāo)A、字長(zhǎng)（數(shù)據(jù)位）,CPU的字長(zhǎng)是指其數(shù)據(jù)總線的寬度。單位是二進(jìn)制位（bit）,8088CPU內(nèi)部總路線為16位、外部總線為8位，那么8088是多少位的CPU？,8088是16位的CPU,B、CPU的外部總線,數(shù)據(jù)總線（DataBus）：是雙向傳輸信號(hào)。表示CPU的字長(zhǎng)。,地址總線（AddressBus）：是單向傳輸信號(hào)。8088CPU20位地址線，支持的最大內(nèi)存是220=1M。286CPU24位地址線，支持的最大內(nèi)存是224=16MB。486CPU32位地址線，支持的最大內(nèi)存是232=4GB。,控制總線（ControleBus）：是單向傳輸信號(hào)。有輸出也有輸入,D、CPU運(yùn)算速度,CPU的運(yùn)算速度是指其每秒鐘能夠處理的指令數(shù)，單位是MIPS（百萬(wàn)指令每秒）。CPU的不光取決于主頻，更主要地取決于處理器的邏輯結(jié)構(gòu)。80286-12MHZ的運(yùn)算速度為：2.66MIPSPentium66MHZ的運(yùn)算速度為：112MIPS“龍芯”1號(hào)CPU的運(yùn)算速度：超過(guò)每秒2億次（200MIPS）,3.1.3、存儲(chǔ)器,內(nèi)存（主存儲(chǔ)器）外存（輔助存儲(chǔ)器）,隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM---內(nèi)存只讀存儲(chǔ)器ROM---BIOS軟盤(pán)硬盤(pán)光盤(pán)磁帶,(1)、內(nèi)存儲(chǔ)器,只讀存儲(chǔ)器(ROM)：關(guān)電后存儲(chǔ)器里的信息不會(huì)消失,ROM--BIOS,,隨機(jī)存儲(chǔ)器(RAM)：關(guān)電后存儲(chǔ)器里的信息會(huì)馬上消失,(2)、外存儲(chǔ)器,外存儲(chǔ)器分為:軟盤(pán)、硬盤(pán)、光驅(qū),軟盤(pán),,,,,,,,,,,,,,,,,1扇區(qū),,0磁道,1磁道,,,,2扇區(qū),磁盤(pán)高級(jí)格式化過(guò)程是把磁盤(pán)劃分為一個(gè)個(gè)磁道，然后把每個(gè)磁道分為若干扇區(qū)。,每個(gè)扇區(qū)大小為：512B（字節(jié)）,1.44M軟盤(pán)有：有2面每面有：80個(gè)磁道每個(gè)磁道有：18個(gè)扇區(qū),容量=2*80*18*512=1474560B=1440KB約=1.44MB,軟盤(pán)：1.44M硬盤(pán)：10,20,40,80,120G光盤(pán)：650M---750M1G=1024M1M=1024KB1KB=1024B,光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器,工作原理CDROM光盤(pán)是由特殊的有機(jī)玻璃或透明塑料制成,上面附著金屬薄膜用來(lái)記錄信息。激光通過(guò)聚集形成高能量的光點(diǎn)照射在光盤(pán)的表面,使該處的金屬膜融化蒸發(fā)形成細(xì)小的凹坑。CDROM表面金屬膜的平坦和凹坑兩種狀態(tài)的交替變化便記錄了二進(jìn)制的“0”和“1”。,,,主鍵盤(pán)區(qū),數(shù)字小鍵盤(pán),,,,,,,,,,功能及控制鍵,3.1.4、輸入設(shè)備——鍵盤(pán),3.1.5、輸出設(shè)備,顯示器打印機(jī),軟件是微機(jī)的靈魂。沒(méi)有安裝軟件的微機(jī)稱為“裸機(jī)”，無(wú)法完成任何工作。微機(jī)軟件分成系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩大類。,2、計(jì)算機(jī)軟件,系統(tǒng)軟件：是向用戶提供的一系列程序和文檔資料的統(tǒng)稱。它面向計(jì)算機(jī)的硬件，與計(jì)算機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)、邏輯功能有密切關(guān)系。如：DOS、WINDOWS等應(yīng)用軟件：是用戶為了解決各自的應(yīng)用領(lǐng)域里的具體任務(wù)而編寫(xiě)的各種應(yīng)用程序和有關(guān)文檔資料的統(tǒng)稱。如：WORD、WPS,3.2.1、系統(tǒng)軟件：（1）操作系統(tǒng)MS-DOS、Windows95、Windows98、Windows2000、WindowsNT、UNIX、Linux（2）程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言機(jī)器語(yǔ)言匯編語(yǔ)言高級(jí)語(yǔ)言Pascal、Basic、VisualBasic、C、C++、VisualC++、VFOXPRO。,3.2.2、應(yīng)用軟件：（1）字處理軟件Word2000、WPS（2）表處理軟件Excel2000、Lutos123（3）計(jì)算機(jī)輔助CAD、CAI、CAM（4）數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)MSSQLServer、FOXPRO,3.2.4、計(jì)算機(jī)語(yǔ)言的發(fā)展：（1）20世紀(jì)60年代LISP語(yǔ)言：用于人工智能領(lǐng)域APL語(yǔ)言：涉及矩陣運(yùn)算的科學(xué)計(jì)算領(lǐng)域COBOL語(yǔ)言：文本處理領(lǐng)域SIMULA語(yǔ)言：處理仿真問(wèn)題BASIC語(yǔ)言：支持高度交互的解釋型語(yǔ)言（2）20世紀(jì)70年代結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)：PASCAL、Ada、C（3）20世紀(jì)80年代面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)：C++、JAVA、Delphi（4）第五代語(yǔ)言：人工智能語(yǔ)言PROLOG,小結(jié)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成,計(jì)算機(jī)系統(tǒng),,硬件系統(tǒng),軟件系統(tǒng),運(yùn)算器,控制器,存儲(chǔ)器,輸入設(shè)備,輸出設(shè)備,,,系統(tǒng)軟件,應(yīng)用軟件,,操作系統(tǒng),語(yǔ)言軟件,