1、11.1 計算機基礎知識計算機基礎知識 1.1計算機的概述計算機的概述 計算機：是一種能夠對各種信息進行計算機：是一種能夠對各種信息進行存儲存儲和和處理處理的工具，是的工具，是20世紀世紀人類最偉大的科技發明之一，從廣義上來講，計算機是一種不需要人類直人類最偉大的科技發明之一，從廣義上來講，計算機是一種不需要人類直接干預而且能夠自動完成各種算數和邏輯運算的工具。接干預而且能夠自動完成各種算數和邏輯運算的工具。第1頁/共60頁21.11 計算機的概述計算機的概述 早期的計算工具早期的計算工具： 算籌（公元前算籌（公元前770年）年） 算盤（公元八世紀）算盤（公元八世紀） 巴斯卡（巴斯卡（1642

2、-1643年）發明機械加法器年）發明機械加法器 世界上第一臺數字式電子計算機世界上第一臺數字式電子計算機ENIAC（1946年）年）第2頁/共60頁3計算機的發展計算機的發展 1、計算機的分代、計算機的分代 計算機的發展分代是計算機的發展分代是根據電子元器件發展而劃根據電子元器件發展而劃分：分：第3頁/共60頁4計算機的發展計算機的發展 2、計算機的誕生、計算機的誕生 1946年第一臺電子年第一臺電子計算機計算機ENIAC(電子數字積分電子數字積分計算機）誕生于美計算機）誕生于美 國賓夕法國賓夕法尼亞大學。尼亞大學。 是一個龐然大物，占地是一個龐然大物，占地面積：面積：170平方米；大約重平方

3、米；大約重30余頓；每小時耗電余頓；每小時耗電140千瓦；千瓦；運算速度運算速度5000次次/秒，相當于秒，相當于手工的手工的20萬倍；使用了萬倍；使用了18000多個電子管、多個電子管、1500多多個繼電器、個繼電器、10000多只電容和多只電容和7000多個電阻。多個電阻。第4頁/共60頁5計算機的發展計算機的發展 3、計算機的分代、計算機的分代 計算機的發展分代（根據電子元器件的發展）：計算機的發展分代（根據電子元器件的發展）： （1）第一代：電子管計算機時代（第一代：電子管計算機時代（19461957年）年） 采用電子管作為運算和邏輯元件，使用機器語言和匯編語言。運算采用電子管作為運算

4、和邏輯元件，使用機器語言和匯編語言。運算次數達到次數達到500030000次次/秒。秒。 代表機器：代表機器：ENIAC、IBM系列機。系列機。 存儲器早期采用水銀延遲線，后采用磁鼓或磁芯。存儲器早期采用水銀延遲線，后采用磁鼓或磁芯。 編程語言采用機器語言或匯編語言。編程語言采用機器語言或匯編語言。 第5頁/共60頁6計算機的發展計算機的發展 3、計算機的分代、計算機的分代 計算機的發展分代（根據電子元器件的發展）：計算機的發展分代（根據電子元器件的發展）： （2）第二代：晶體管計算機時代（第二代：晶體管計算機時代（19571964年）年） 采用晶體管作為運算和邏輯元件，具有主存儲器和外存儲器

5、。運算次數達采用晶體管作為運算和邏輯元件，具有主存儲器和外存儲器。運算次數達到幾萬次到幾萬次幾十萬次幾十萬次/秒秒。 內存采用磁芯存儲器，而外存采用磁盤。內存采用磁芯存儲器，而外存采用磁盤。 開始使用操作系統以及各種早期的高級語言。開始使用操作系統以及各種早期的高級語言。 應用拓展到數據處理、過程控制等領域。應用拓展到數據處理、過程控制等領域。 第6頁/共60頁7計算機的發展計算機的發展 3、計算機的分代、計算機的分代 計算機的發展分代（根據電子元器件的發展）：計算機的發展分代（根據電子元器件的發展）： （3）第三代：中、小規模集成電路計算機時代第三代：中、小規模集成電路計算機時代（19651

6、970年）年） 采用集成電路作為邏輯元件，采用半導體存儲器采用集成電路作為邏輯元件，采用半導體存儲器（體積小、體積小、耗電低、可靠性高），中央處理器采用微程耗電低、可靠性高），中央處理器采用微程 序技術；擁有較完善的操作序技術；擁有較完善的操作系統；出現了并行技術、多處理機、虛擬存儲系統等技術。運算速度達到系統；出現了并行技術、多處理機、虛擬存儲系統等技術。運算速度達到幾十萬次幾十萬次幾百萬次。幾百萬次。第7頁/共60頁8計算機的發展計算機的發展 3、計算機的分代、計算機的分代 計算機的發展分代（根據電子元器件的發展）：計算機的發展分代（根據電子元器件的發展）： （4）第四代：大規模集成電路和

7、超大規模集成電路計算機時第四代：大規模集成電路和超大規模集成電路計算機時代（代（1971） 采用大規模和超大規模集成電路為主要功能部件，采用更采用大規模和超大規模集成電路為主要功能部件，采用更高集成度的半導體存儲器，出現了磁盤、光盤、鼠標、圖像掃描儀、數碼高集成度的半導體存儲器，出現了磁盤、光盤、鼠標、圖像掃描儀、數碼照相機和高分辨率彩色顯示器以及高質量的打印機和繪圖儀。照相機和高分辨率彩色顯示器以及高質量的打印機和繪圖儀。第8頁/共60頁9第9頁/共60頁10微型計算機發展簡介 1第一代微機 第一代PC機以IBM公司的IBM PC/XT機為代表，CPU是8088，誕生于1981年。 2第二代

8、微機 IBM公司于1985年推出的IBM PC/AT標志著第二代PC機的誕生。它采用80286為CPU。 3第三代微機 1987年，Intel公司推出了80386微處理器。386又進一步分為SX和DX兩檔。 4第四代微機 1989年，Intel公司推出了80486微處理器。486也分為SX和DX兩檔，即486SX、486DX。第10頁/共60頁11 5第五代微機 1993年Intel公司推出了第五代微處理器Pentium（中文名“奔騰”） 6第六代微機 1998年Intel公司推出了Pentium 、Celeron，后來推出了Pentium 、Pentium 4，其他公司也推出了相同檔次的CP

9、U，如K6、Athlon XP、VIA C3等。 7第七代微機 2003年9月，AMD公司發布了面向臺式機的64位處理器Athlon 64，標志著64位微機的到來。 2005年6月，Intel和AMD相繼推出了臺式機的雙核心處理器。 2006年，Intel和AMD都發布了四核心處理器，處理器將向多核心發展。第七代微機是目前最流行的檔次。1.1 微型計算機發展簡介第11頁/共60頁12i3和i5的區別最通俗易懂的就是i3好比是限速180的6車道高速公路i5好比是限速250的8車道高速公路。第12頁/共60頁13 桌面型處理器 移動型處理器第13頁/共60頁14桌面型處理器第14頁/共60頁15計

10、算機的分類 分類標準：計算機的速度、存儲量、同時容納的用戶數以及價格。 (1)、巨型計算機、巨型計算機 也稱為超級計算機，其占地最大，價格最貴，功能最強，其運算速度最也稱為超級計算機，其占地最大，價格最貴，功能最強，其運算速度最 快，快，每秒萬億次。目前多用于軍事、氣象預報、科學研究等領域。每秒萬億次。目前多用于軍事、氣象預報、科學研究等領域。 (2)、大型計算機、大型計算機 速度低于巨型機，容量稍小于巨型機，價格低于巨型機。能夠支持上百個用速度低于巨型機，容量稍小于巨型機，價格低于巨型機。能夠支持上百個用 戶工作，一般用于處理中度復雜的問題。戶工作，一般用于處理中度復雜的問題。 (3)、小型

11、計算機、小型計算機 容量小于大型機，價格較便宜，同時容納容量小于大型機，價格較便宜，同時容納3060多個用戶。隨著計算機硬多個用戶。隨著計算機硬件的發展，已有用微型機代替小型機的發展趨勢。件的發展，已有用微型機代替小型機的發展趨勢。第15頁/共60頁16計算機的分類 (4)、微型計算機、微型計算機 又稱又稱“個人計算機個人計算機”（PC），俗稱），俗稱“電腦電腦”。價格便宜，功能齊全，廣泛應。價格便宜，功能齊全，廣泛應用于家庭、學校、辦公等。用于家庭、學校、辦公等。 主要類型有臺式的、筆記本式等。主要類型有臺式的、筆記本式等。 (5)、工作站、工作站 是一種高檔的微型機，介于小型機和微型機之間

12、。與普通是一種高檔的微型機，介于小型機和微型機之間。與普通PC機的區別是：配機的區別是：配有高分辨率大屏幕、容量很大的內存儲器和外存儲器、有較強的信息處理和高性能的圖有高分辨率大屏幕、容量很大的內存儲器和外存儲器、有較強的信息處理和高性能的圖形圖像以及聯網功能。適用于形圖像以及聯網功能。適用于 CAD/CAM等。等。第16頁/共60頁17計算機的特點 (1)、運算速度快、運算速度快 (2)、計算精度高、計算精度高 (3)、具有很強的記憶能力和邏輯判斷能力、具有很強的記憶能力和邏輯判斷能力 (4)、具有自動運行能力、具有自動運行能力 (5)、通用性強、通用性強第17頁/共60頁18計算機的發展趨

13、勢計算機的發展趨勢 （巨型化、微型化、網絡化、智能化、多功能化方向發展） 巨型化和高性能計算機的研究、開發和利用，是一個國家的經濟實力 、科學技術水平的重要標志 微型機的廣泛應用是標志著一個國家科學普及的程度第18頁/共60頁19計算機的應用領域計算機的應用領域 計算機的應用領域相當廣泛，涉及到科學研究、軍事技術、信息管理、工農業生產、文計算機的應用領域相當廣泛，涉及到科學研究、軍事技術、信息管理、工農業生產、文化教育等各個方面。主要可概括為以下幾個方面。化教育等各個方面。主要可概括為以下幾個方面。 1. 科學計算（數值計算）科學計算（數值計算） 2. 信息處理信息處理 3. 實時控制實時控制

14、 4. 電子商務電子商務 5. 計算機輔助工程計算機輔助工程 （1）計算機輔助設計）計算機輔助設計CAD （2）計算機輔助制造）計算機輔助制造CAM （3）計算機輔助教學）計算機輔助教學CAI （4）其他計算機輔助系統）其他計算機輔助系統 6. 人工智能人工智能第19頁/共60頁201.2 計算機系統的基本組成及工作原理計算機系統的基本組成及工作原理 1.2 .1 計算機硬件系統的概念計算機硬件系統的概念 計算機系統計算機系統：由計算機硬件系統和軟件系統構成的。由計算機硬件系統和軟件系統構成的。 硬件系統：構成計算機的物理裝置，是計算機運硬件系統：構成計算機的物理裝置，是計算機運行的物質基礎。

15、行的物質基礎。 軟件系統：由程序和程序運行所需要的數據以及軟件系統：由程序和程序運行所需要的數據以及與程序相關的文檔組成。與程序相關的文檔組成。第20頁/共60頁211.2 .2 計算機硬件系統的基本組成計算機硬件系統的基本組成 計算機系統硬件系統由計算機系統硬件系統由運算器運算器、控制器控制器、存儲器存儲器、輸入設輸入設備備和和輸出設備輸出設備組成。組成。 1、運算器運算器：主要用來進行數據運算，是對信息進行處理：主要用來進行數據運算，是對信息進行處理和加工的部件。和加工的部件。 2、控制器控制器：是計算機的指揮系統。：是計算機的指揮系統。 運算器運算器、控制器控制器合起來成為中央處理器（合

16、起來成為中央處理器（CPU）。計）。計算機的性能主要取決于算機的性能主要取決于CPU，主要功能是取出指令，解釋指，主要功能是取出指令，解釋指令和執行指令，還具有進行算術和邏輯運算的功能。令和執行指令，還具有進行算術和邏輯運算的功能。 第21頁/共60頁221.2.2 計算機硬件系統的基本組成計算機硬件系統的基本組成 3、存儲器存儲器：是計算機中具有記憶能力的部件，用來存放程序代碼或數據。分為：是計算機中具有記憶能力的部件，用來存放程序代碼或數據。分為內存儲器、外存儲器。內存儲器、外存儲器。 (1)內存儲器：簡稱內存。分為隨機存儲器、只讀存儲器、內存儲器：簡稱內存。分為隨機存儲器、只讀存儲器、高

17、速緩沖存高速緩沖存儲儲器器。 隨機存儲隨機存儲由插在主板上的若干內存條組成；其信息是由電能來維持，由插在主板上的若干內存條組成；其信息是由電能來維持，斷電后斷電后器器(RAM)又稱主存：又稱主存：是其信息就不存在。是其信息就不存在。 只讀存儲器只讀存儲器(ROM)又稱又稱BIOS：用來存放在無電源的情況下仍保持不用來存放在無電源的情況下仍保持不變的數據。提供了變的數據。提供了微機系統的加電自檢微機系統的加電自檢、功能模塊的初始化功能模塊的初始化、系統的基本輸入系統的基本輸入/輸出的輸出的驅動程序驅動程序（顯示驅動、硬盤驅動、鍵盤驅動以及通信接口的驅動等）。（顯示驅動、硬盤驅動、鍵盤驅動以及通信

18、接口的驅動等）。第22頁/共60頁231.2.2 計算機硬件系統的基本組成 (2)外存儲器：簡稱外存。作為存儲數據的一種輔外存儲器：簡稱外存。作為存儲數據的一種輔助設備。如計算機硬盤、磁盤、光盤或助設備。如計算機硬盤、磁盤、光盤或U盤等。盤等。 第23頁/共60頁241.2.2 計算機硬件系統的基本組成 4、輸入設備輸入設備：用來向計算機輸入信息的部件。：用來向計算機輸入信息的部件。如計算機鍵盤如計算機鍵盤 、鼠標、掃描儀、磁帶機等。、鼠標、掃描儀、磁帶機等。第24頁/共60頁251.2.2 計算機硬件系統的基本組成 5、輸出設備輸出設備：用來從計算機輸出結果的部件。：用來從計算機輸出結果的部

19、件。如：計算機顯示器如：計算機顯示器 、打印機、打印機、 繪圖儀等。繪圖儀等。 第25頁/共60頁26 典型的計算機硬件是由主機、顯示器、鍵盤、鼠標等部件構成。具有多媒體功能的計算機還配有音響和話筒、游戲操縱桿等，計算機還可以外接打印機、掃描儀、攝像頭、數碼相機等設備。第26頁/共60頁27 指主機箱及其內部的計算機組件所構成的整體,具體包括：主板、CPU、內存、顯卡、聲卡、網卡、硬盤、光驅及主機箱、電源等部件。第27頁/共60頁28 主板又叫主機板(Main Board)，是計算機中最大的一塊電路板，選用的集成電路芯片組，是CPU與各種設備連接的橋梁，其他部件還有BIOS、CMOS、系統總線

20、和微機內存。常見的主板有整合和非整合、標準ATX和MICRO-ATX之分。 俯視圖 側面圖第28頁/共60頁29PC99 規范要求主板各接口必須采用有色識別標識，方便識別系統主板系統主板內存總線插槽接口卡處理器串行接口萬用串列總線接口芯片組優化板上元件布局配合ATX電源，實現軟關機Modem遠程遙控開關機需要配合專門的ATX機箱使用主板：AT結構和ATX結構 ATX新型主板結構規范：第29頁/共60頁30 采用的接口方式有引腳式、卡式、觸點式、針腳式等。而目前CPU的接口都是針腳式接口，對應到主板上就有相應的插槽類型。CPU接口類型不同，在插孔數、體積、形狀都有變化，所以不能互相接插第30頁/

21、共60頁31 DDR SDRAM 內存第31頁/共60頁32 顯卡是CPU與顯示器之間的接口電路，在CPU的控制下，將主機送來的顯示數據轉換為視頻和同步信號送給顯示器，最后再由顯示器形成各種各樣的圖像。 顯卡品牌：華碩顯卡，小影霸顯卡等。第32頁/共60頁33 聲卡是使用一個專門的聲音解碼器，是實現聲波/數字信號相互轉換的硬件電路。提供輸入/輸出接口，如與音箱，麥克風連接。第33頁/共60頁34 網卡實現聯網計算機和網絡電纜之間的物理連接。 通過介質連接器將計算機接入網絡電纜系統，包括網卡與網絡電纜的物理連接、介質訪問控制、數據幀的拆裝、幀的發送與接收、錯誤校驗、數據信號的編/解碼、數據的串、

22、并行轉換等功能。第34頁/共60頁35 硬盤是計算機系統中最重要的外部存儲設備，由碟片，讀寫頭，接口，跳線組成。硬盤的類型有希捷、邁拓、西數的魚子醬、日立等。 第35頁/共60頁36 光驅主要是讀取光盤數據，根據類型不同，分為：CDROM驅動器、DVDROM驅動器。第36頁/共60頁37第37頁/共60頁38 顯示器是計算機中最重要的輸出設備，是用戶與計算機溝通的主要界面。從制造顯示器的器件或工作原理分為：傳統的陰極射線管顯示器（CRT）和液晶顯示器(LCD)；按顯示屏幕大小分為15寸、17寸、19寸等。CRT顯示器 LCD顯示器第38頁/共60頁39 鍵盤將數字、英文字母、標點符號等輸入到計

23、算機中，向計算機發出命令，輸入數據等。根據按鍵的多少劃分為84鍵，93鍵，101鍵，104鍵，107鍵等幾類。目前市場上的鍵盤接口類型有PS/2接口和USB接口。第39頁/共60頁40 鼠標按結構分可分機械式、光電式等，按鍵數目也不同，一般有兩按鍵和三按鍵。鼠標接口，現在常使用的有PS/2口和USB口。第40頁/共60頁41第41頁/共60頁42 打印機也是計算機系統最常用的輸出設備。按打印方式分為：點陣打印機、噴墨打印機和激光打印機。點陣打印機 噴墨打印機 激光打印機第42頁/共60頁43實訓 微機外部線纜的連接 對微機用戶來說，最基本的要求就是微機外部線纜的連接，即主機箱與顯示器、鍵盤、鼠

24、標之間通過線纜連接起來。機箱后部的接口如圖1-20所示。第43頁/共60頁44實訓第44頁/共60頁45 如圖1-21所示是連接好顯示器、鍵盤、鼠標和音箱后的圖示。實訓第45頁/共60頁46 1. 連接顯示器實訓第46頁/共60頁47 2. 連接音箱 3. 連接鍵盤 如圖1-23所示。實訓第47頁/共60頁484. 連接鼠標、如圖1-24所示。5. 連接主機電源6. 開機測試實訓第48頁/共60頁491.2.2 計算機硬件系統的基本組成 6、其他外部設備其他外部設備：隨著微機應用領域不斷擴大，特別是多媒體技：隨著微機應用領域不斷擴大，特別是多媒體技術的應用，外設種類日益增多。例如：聲音卡、視頻

25、卡、調制解調器等。術的應用，外設種類日益增多。例如：聲音卡、視頻卡、調制解調器等。 7、微型計算機總線微型計算機總線：總線是連接微型計算機系統中各個部件的一：總線是連接微型計算機系統中各個部件的一組公共信號線，是計算機中傳送數據、信息的公共通道。組公共信號線，是計算機中傳送數據、信息的公共通道。 微機系統總線由數據總線（微機系統總線由數據總線（DB）、地址總線（）、地址總線（AB）和控制總線）和控制總線（CB）三部分組成。）三部分組成。第49頁/共60頁501.2.3 計算機軟件系統 1、系統軟件系統軟件：是管理、監控和維護計算機各種資源使其充分發揮作用、提高工作效率及：是管理、監控和維護計算

26、機各種資源使其充分發揮作用、提高工作效率及方便用戶的各種程序的集合。方便用戶的各種程序的集合。 包括：包括：操作系統操作系統、程序設計語言及解釋程序和編譯程序程序設計語言及解釋程序和編譯程序、機器的監控管機器的監控管 理程序、調試程序、理程序、調試程序、故障檢查和診斷程序故障檢查和診斷程序、數據庫系統數據庫系統等等 操作系統包括：操作系統包括： （1）MS-DOS：在：在Windows95之前使用的，文本界面，單用戶單務；之前使用的，文本界面，單用戶單務； （2）Windows：MS-DOS之后出現的圖形操作系統，單用戶多任務，硬件具有之后出現的圖形操作系統，單用戶多任務，硬件具有“即插即用即

27、插即用”的功能；的功能； （3）UNIX：多用于服務器的一種商業軟件，多用戶多任務；：多用于服務器的一種商業軟件，多用戶多任務； （4）Linux：類似于：類似于Unix的操作系統，開放源碼，多用于服務器。的操作系統，開放源碼，多用于服務器。 （5）其他類：）其他類：IBM、HP、APPLE等。適用于專用的服務器，類似于等。適用于專用的服務器，類似于Unix。第50頁/共60頁511.2.3 計算機軟件系統 2、應用軟件應用軟件：除系統軟件以外的所有軟件都是應用軟件，是為解：除系統軟件以外的所有軟件都是應用軟件，是為解決用戶實際問題而設計、開發的軟件。決用戶實際問題而設計、開發的軟件。 分為：

28、分為：科學計算軟件科學計算軟件、 數據處理軟件數據處理軟件、 過程控制軟件過程控制軟件、 輔助設計軟件輔助設計軟件。 第51頁/共60頁521.2.4計算機軟件分類 計算機軟件的內容很豐富，要對其進行嚴格分類比較困難。如果按照軟件計算機軟件的內容很豐富，要對其進行嚴格分類比較困難。如果按照軟件的用途來分，則大致可以講軟件分為以下三類：的用途來分，則大致可以講軟件分為以下三類： （1）服務類軟件）服務類軟件面向用戶，為用戶服務。面向用戶，為用戶服務。 （2）維護類軟件）維護類軟件面向計算機維護的。面向計算機維護的。 （3）操作管理類軟件）操作管理類軟件面向計算機操作和管理的。面向計算機操作和管理

29、的。 如果按計算機系統的角度來劃分，軟件又可以分為如果按計算機系統的角度來劃分，軟件又可以分為系統軟件系統軟件和和應用軟件應用軟件。第52頁/共60頁53 為了讓計算機解決實際問題，使計算機按人的意圖進行工作，人們主要通為了讓計算機解決實際問題，使計算機按人的意圖進行工作，人們主要通過用計算機能夠過用計算機能夠“懂得懂得”的語言和語法格式編寫程序并提交計算機來執行的語言和語法格式編寫程序并提交計算機來執行實現。編寫程序所采用的語言就是程序設計語言。實現。編寫程序所采用的語言就是程序設計語言。 程序設計語言一般分為：程序設計語言一般分為：機器語言、匯編語言和高級語言。機器語言、匯編語言和高級語言。第53頁/共60頁54 程序是如何執行的？程序是如何執行的？ 第54頁/共60頁55 使用者根據解決某一問題的步驟，選用一條條指令進行有序的排列。計使用者根據解決某一問題的步驟，選用一條條指令進行有序的排列。計算機執行了這一指令序列，便可完成預定的任務。這一指令序列就稱算機執行了這一指令序列，便可完成預定的任務。這一指令序列就稱程序。程序。程序就是由一系列指令所組成的有序集合，計算機執行程序就是執行一系程序就是由一系列指令所組成的有序集合，計算機執行程序就是執行一系列指令。列指令。