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文檔簡介
大學計算機基礎上課要求:1、愛護公共衛生,愛護公共財產2、積極主動學習,切忌淺嘗輒止3、勇于探索,掌握知識最前沿引言1、信息化社會要求每個人都具備獲取信息的能力。工作生活對人處理信息的能力提出更高要求。計算機正在越來越深入地滲透到人類社會的每一個角落。2、多學科、多領域相互滲透
任何領域都離不開計算機3、學習掌握必要的計算機技能,理解其原理和工作方式,對每個大學生都是最基本的。
發展神速,日新月異4、相互學習,相互交流“三人行,必有吾師”幾個概念:1、數據:是客觀事物,可以被記錄能夠被識別的各種符號,可以輸入到計算機中能夠由計算機處理的對象。如:數字、圖像、視頻等分類:人讀數據如文字,圖像,圖書資料等機讀數據如物品上的條形碼,紙條上的穿孔等2、信息:將數據用某種方式處理后而得到的一些有用的數據3、信息技術:對信息的獲取、加工、存儲、傳輸檢索和使用采用的技術統稱為信息技術。
第一次信息技術革命:語言的使用;第二次:文字的創造(公元前3500年);第三次:印刷術的發明(公元1040年活字印刷書的發明);第四次:電報、電話、廣播和電視的發明與普及;第五次:始于20世紀60年代,標志是電子計算機的普及應用及計算機與現代通信技術的有機結合。4、兩個數據單位:(1)位(bit)在計算機中到處都是0和1的數據流,其中最小的數據單位就是二進制的一個數位,簡稱為位。計算機中最直接最基本的操作就是對二進制位的操作。(2)字節(byte)一個字節有八個二進制數位組成,是計算機中表示存儲空間大小的基本容量單位。例如:計算機內存的存儲容量、磁盤的存儲容量等都是以字節為單位。
1B=8bit1KB=1024B=210B1MB=1024KB1GB=1024MB1TB=1024GB
能力要求:⒈了解計算機的發展簡況和發展方向、計算機組成和應用、計算機中的數制和字符編碼。⒉熟練掌握如何啟動和操作微機、啟動和退出Windows系統,正確使用常用的命令和操作,熟練掌握文件和文件夾的管理和操作。
3.用Word能按預定格式編制文本和表格。4.用Excel能按預定格式編輯工作表和圖表5.PowerPoint2000軟件的一般操作。6.了解計算機網絡、Internet的特點和概念。第一章計算機基礎知識(6)第二章WindowsXP操作系統(4)第三章Word2003(8)第四章Excel2003(6)第五章PowerPoint2003(4)第六章計算機網絡和Internet(4)第七章因特網的基本應用(2)第一章
計算機基礎知識重點解決四個問題了解計算機誕生、發展的歷史和過程了解并認識計算機系統的組成了解并認識計算機的性能指標數據在計算機中的表示和運算第一節
計算機的發展與應用什么是計算機?計算機是怎樣誕生和發展的?計算機有哪些分類?電子計算機(Computer):是一種能夠存儲程序,并能按照程序自動、高速、精確的進行大量計算和信息處理的電子機器。
什么是計算機?計算機是人類發明的一種計算工具。與人類發明創造的其他工具有根本性差別。一般工具大多可以看作是手腳的延伸,完成的是人們原本需要耗費體力去完成的事情。而計算機則可以看作是人頭腦的延伸,能幫人做原本需要耗費人的腦力完成的事情。計算機是怎樣誕生和發展的?
早在公元前5世紀,中國人已開始用算籌作為計算工具,從春秋到漢、唐、宋、元有二千多年以上。魏晉數學家劉徽在注《九章算術》里寫道:“正算赤,負算黑,否則以邪正為異。”北宋著名的科學家沈括的《夢溪筆談》里寫道:“算法用赤籌、黑籌,以別正負之數。”
我們的祖先使用計算工具,從拿石頭計算獵物到使用手指計算時的“屈指可數”,再從伏羲、黃帝“結繩記事”到“運籌帷幄之中,決勝千里之外”。古人運用的“籌”叫“算籌”,差不多是古代的第四代“計算機”了算籌以后,人們發明了算盤,并在15世紀得到普遍采用,取代了算籌。人們現在認為漢代已有游珠算盤,晚唐產生了串珠算盤,宋元已經普及使用,直到現在。北宋名畫家張擇端所繪的《清明上河圖》,在卷末有趙太丞家藥鋪,柜子上繪有算盤的圖形。可見在北宋時人們已普遍使用算盤當計算工具。
中國人發明的算盤是人類歷史上最早及最簡單的數字計算器。
世界第一臺真正意義下的電子數字計算機是1946年在美國賓夕法尼亞大學誕生的名為ENIAC(埃尼亞克)的計算機。是電子數值積分計算機。它做的第一件工作---新式火炮的彈道計算。18000多電子管170平方米30噸5000次加法每秒同一時代的任何機械或電動計算機在它面前都相形見絀。
電子計算機的誕生是二十世紀人類最偉大的發明,是第三次產業革命。ENIAC是第一臺電子計算機,但還不是現代意義的計算機。ENIAC能做許多基本計算,如四則運算、平方立方、sin和cos等。主要弊端是程序與計算兩分離。程序指令存放在機器的外部電路里,需要計算某個題目,必須首先用人工接通數百條線路,需要幾十人干好幾天之后,才可進行幾分鐘運算。
一個故事1943年,剛試制出來的大炮是否能夠通過驗收,必須對它發射多枚炮彈的軌跡作認真檢查,分析彈著點誤差的原因。一發炮彈從發射升空到落地爆炸,只需一分多鐘,而計算這發炮彈的軌跡卻要做750次乘法和更多的加減法。一張完整的彈道表需要計算近4千條彈道,試炮場每天要提供給美軍械部戈德斯坦中尉6張這樣的表,可想而知任務量有多大。戈德斯坦中尉本人就是一位數學家,曾在密歇根大學任數學助理教授。他從陸軍中抽調來百余位姑娘作輔助性的人工計算。可以設想一下:一發炮彈打過去,一百多人把手搖計算器搖得溜溜轉,忙亂地算個不停,還經常出個錯,既吃力又不討好,那場景不免令人啼笑皆非。于是,他決定用電子管造一臺前所未有的計算機器,把彈道計算的效率提高成百上千倍。1944年仲夏的一個傍晚,戈德斯坦來到阿貝丁車站,等候去費城的火車,突然看見前面不遠處,有個熟悉的身影向他走過來。來者正是聞名世界的大數學家馮·諾依曼。天賜良機,戈德斯坦感到絕不能放過這次偶然的邂逅,他把早已埋藏在心中的幾個數學難題,一古腦兒倒出來,向數學大師討教。數學家和藹可親,沒有一點架子,耐心地為戈德斯坦排憂解難。聽著聽著,馮·諾依曼不覺流露出吃驚的神色,敏銳地從數學問題里,感到眼前這位青年身邊正發生著什么不尋常的事情。他開始反過來向戈德斯坦發問,直問得年輕人“好像又經歷了一次博士論文答辯”。最后,戈德斯坦毫不隱瞞地告訴他莫爾學院的電子計算機課題和目前的研究進展。從此,馮·諾依曼成為莫爾學院電子計算機攻關小組的實際顧問,極大提高了莫爾小組的整體水平,使莫爾小組成為“人才放大器”,至今依然是科學界敬慕的科研組織典范。
然而,為支援戰爭趕制的機器,緊趕慢趕,也沒能趕上最后一班車。德國法西斯很快就被稀里嘩拉擊潰了。1946年2月14日,世界上第一臺電子計算機才珊珊來遲,在一片歡呼聲中正式啟動運行。人類從此跨進了電腦時代的門檻。總結:1、電子計算機之父-馮·諾依曼
數學家約翰·馮·諾依曼(1903-1957),美藉匈牙利人。“電子計算機之父”的桂冠,被戴在馮·諾依曼頭上,主要因為馮·諾依曼提出了現代電腦的體系結構。1945年6月,馮·諾依曼等人發表了一篇長達101頁紙的報告,即計算機史上著名的“101頁報告”,提出計算機的基本原理:存儲程序。1、計算機的五大部件:運算器、邏輯控制裝置、存儲器、輸入和輸出設備2、用二進制替代十進制運算。
計算機系統運算器ALU控制器存儲器輸入設備輸出設備該方案的革命意義在于“存儲程序”,以便電腦自動依次執行指令。把計算過程描述為由許多命令按一定順序組成的程序,然后把程序和數據一起輸入計算機,計算機對已存入的程序和數據處理后,輸出結果。人們后來把這種“存儲程序”體系結構的機器統稱為“諾依曼機”。
1951年,馮·諾依曼主持的EDVAC(離散變量自動電子計算機)計算機才宣告完成,它不僅可應用于科學計算,而且可用于信息檢索等領域,主要緣于“存儲程序”的威力。EDVAC只用了3563只電子管和1萬只晶體二極管,以1024個44比特水銀延遲線來儲存程序和數據,消耗電力和占地面積只有ENIAC的1/3。
首次實現了馮·諾依曼體系的兩個重要設想:存儲程序和采用二進制
人工智能之父-艾蘭·圖靈1936年英國數學家艾蘭·圖靈發表論文《可計算數學》,闡述計算機理論的三點:計算機的抽象定義、“通用計算機”和存在任何計算機都無法解決的問題。這種理想中的機器被稱為“圖靈機”。圖靈機由一個控制器,一條可以無限延伸的帶子和一個在帶子上左右移動的讀寫頭組成。這個概念如此簡單的機器,理論上卻可以計算任何直觀可計算函數。圖靈提出,凡可計算的函數都可用這樣的機器來實現,這就是著名的圖靈論題。1950年,圖靈的一篇里程碑式的論文《機器能思考嗎?》又為人類帶來了一個新學科—人工智能。為了證明機器是否能夠思考,他又發明了“圖靈測試”(TuringTest),圖靈測試在今天仍被沿用。他指出,最好的人工智能研究應該著眼于為機器編制程序,而不是制造機器。而他在論文中預測的計算機發展過程中將會出現的一些問題,至今仍未被解決。
“圖靈獎”(計算機界的諾貝爾獎)。計算機的發展過程-計算工具的變遷法國物理學家布萊斯.帕斯卡發明1642加減法器1822年差分機1834年分析機ENIAC(1946)計算機時代
英國數學家查里斯.巴貝奇唐末時期MarkI(1944年美)世界上第一臺大型自動數字計算機.哈佛大學教授霍華德·艾肯代次起止年份所用電子元器件數據處理方式運算速度應用領域第一代1946~1958電子管匯編語言、代碼程序5千~3萬次/秒國防及高科技第二代1958~1964晶體管高級程序設計語言數十萬~幾百萬次/秒工程設計、數據處理第三代1965~1970中、小規模集成電路結構化、模塊化程序設計、實時處理數百萬~幾千萬次/秒工業控制、數據處理第四代1970~今大規模、超大規模集成電路分時、實時數據處理、計算機網絡上億條指令/秒工業、生活等各方面1958年貝爾實驗室使用800個晶體管打造的第一臺晶體管計算機,其運算速度比電子管計算機提高了整整100倍。
IBM360的推出象征著第三代計算機時代的來臨這一代計算機開始使用集成電路作為邏輯元件1981年,IBM正式發布了歷史上第一臺PC,從此人類就進入了個人電腦時代。PC已經融入了我們生活和工作的各個角落,試想一下在今天,如果沒有PC,世界將會怎樣?技術進步使計算機性能飛速提高,價格大幅度下降。易用的圖形人機界面使更多的人能夠使用計算機,已經有了大量能解決實際問題的應用軟件系統。計算機網絡的發展,逐漸形成一個遍及并連接著整個世界的巨大信息環境。各方面電子化、計算機化的浪潮,計算機時代,全球信息化。計算機有哪些分類?2.根據計算機的用途劃分
通用計算機專用計算機
3.根據計算機的規模劃分巨型機大型機小型機微型機1.根據計算機處理的數據類型劃分
模擬計算機、數字計算機
以及混合型計算機計算機按設計用途劃分:
1)通用機:適用解決多種一般問題,該類計算機使用領域廣泛、通用性較強,在科學計算、數據處理和過程控制等多種用途中都能適應,設計和制造技術復雜。2)專用機:用于解決某個特定方面的問題,配有為解決某問題的軟件和硬件,如在生產過程自動化控制、工業智能儀表等專門應用。計算機有哪些分類?2.根據計算機的用途劃分
通用計算機專用計算機
3.根據計算機的規模劃分巨型機大型機小型機微型機1.根據計算機處理的數據類型劃分
模擬計算機、數字計算機
以及混合型計算機計算機按規模劃分:(1)巨型計算機(超級計算機):應用于國防尖端技術和現代科學計算中。巨型機的運算速度可達每秒十幾萬億次,研制巨型機是衡量一個國家經濟實力和科學水平的重要標志。
2004年6月,每秒運算11萬億次的超級計算機曙光4000A.美國的IBM生產的軍用機重106噸,12.3萬億/秒,日本在2005年4月生產出運算速度可達每秒38.5萬億次的“宇宙模擬器”(探索宇宙)。
應用:
天氣預報、核武器、石油勘探、空間技術。(2)大/中型計算機:具有較高的運算速度,每秒可以執行幾千萬條指令,而且有較大的存儲空間。往往用于科學計算、數據處理或作為網絡服務器使用。(3)小型計算機:
規模較小、結構簡單、運行環境要求較低,一般應用于工業自動控制、測量儀器、醫療設備中的數據采集等方面。常作為局域網服務器.(4)微型計算機:pc,筆記本第二節
計算機的特點與應用現代電子計算機的特點現代電子計算機的應用處理速度快衡量計算機處理速度的物理量1、每秒鐘時間內所能執行的加法運算的次數。從5000次到幾千億次加法運算2、對于微型計算機,用CPU的主頻(時鐘頻率),單位Hz,來標識。從MHz到GHz一、現代電子計算機的特點例如,對天氣預報的處理,若手工計算需要十幾天才能完成。現在用計算機可以迅速分析大量的氣象資料,在十幾分鐘內就可以完成一個地區的天氣預報工作。2004年2月7日報道,歷經13天的鏖戰,世界排名第一的國際象棋大師卡斯帕羅夫(39歲)與電腦“更年少者”(“更年少者”是三屆計算機國際象棋世界冠軍)的人機大戰平局結束。
計算精度高存儲容量大、持續時間長邏輯判斷能力工作自動化二、計算機的應用
1.科學計算如房屋抗震強度的計算,物理、天文、化學、汽車、造船和建筑等2.信息和數據處理對數據進行記錄、整理、計算等加工成人們需要的形式,如辦公自動化,文字處理,情報檢索等3.計算機輔助工程(用計算機圖形方法學參與工程設計)CAD(ComputerAidedDesign)計算機輔助設計CAM(ComputerAidedManufacturing)計算機輔助制造CAE(ComputerAidedEngineering)計算機輔助工程CAI(ComputerAidedInstruction)計算機輔助教學
4、過程(自動)控制在工業生產過程中自動控制,實施數據采集、顯示和實時控制,在交通、郵電、衛星通信等領域有廣泛應用。5、人工智能是指讓計算機模擬人的某項或多項活動,并能像人一樣不斷學習不斷完善。在機器人、推理論證等方面有廣泛應用。巨型化:主要應用于高尖端科學技術.2.微型化:滿足人們個別化需要(筆記本電腦和掌上電腦).
3.網絡化:為人們提供查找和共享信息的條件,方便了人們的交流.4.智能化:使計算機具有人工智能(機器人).
5.多媒體化:能夠處理文本、圖形、圖像、聲音等,給人們的工作生活帶來深遠的影響。三、計算機發展的總趨勢計算機發展趨勢——微型化計算機不再是單一的計算機器,而是一種信息機器,一種個人的信息機器。計算機發展趨勢——巨型化中國超級計算機:國防科技大學研制的“銀河1號”、“銀河2號”和“銀河3號”,國家智能計算機中心推出的“曙光1000”(90年代10億/秒)和“曙光200I”,“曙光3000“,運算速度為每秒3800億次(排名80位)
2004年6月,每秒運算11萬億次的超級計算機曙光4000A研制成功,進入全球超級計算機前十名,從而使中國成為繼美國和日本之后,第三個能研制10萬億次高性能計算機的國家。曙光高性能計算機不僅代表著中國計算機最高水平,也為“‘兩彈一星’、載人航天、基因組研究”等其他標志性科技成就做出了重要貢獻。銀河Ⅱ曙光4000A計算機發展趨勢——網絡化計算機網絡:計算機技術與通信技術結合的產物。計算機網絡的發展動力:使用遠程資源,共享程序、數據和信息資源,網絡用戶的通訊和合作。日本機器人跑步能雙腳離地還會爬樓梯計算機發展趨勢——智能化第三節、第四節、第六節
計算機系統的組成及性能指標
*微型計算機的組成
*計算機的性能指標什么是微型計算機?
微型計算機(Microcomputer),MC,是指以微處理器為核心,配上由大規模集成電路制作的存儲器、輸入/輸出接口電路及系統總線所組成的計算機。簡稱微型機,又稱微型電腦、微機。一、微型計算機的組成系統主板內存總線插槽接口卡CPU串行接口USB接口芯片組(1)運算器和控制器。運算器是對數據進行各種算術運算和邏輯運算的部件。它由加法器和補碼器等組成。控制器依據程序中規定的控制方式,按照要求控制數據的讀取、指令的尋址、程序的執行,以及計算機中各部件之間的協調工作等。(2)存儲器
存儲程序和數據的部件。又分內存外存內存:內存也稱主存儲器(或主存)。CPU只能直接存取存儲在內存中的程序和數據。特點:存儲速度快,存儲容量有限分為ROM(只讀存儲器)RAM(隨機存儲器)打印機顯示器軟盤硬盤鼠標鍵盤輸入設備輸出設備外存儲器(3)外部設備微型機系統運算器輸出設備:顯示器、打印機輸入設備:鍵盤、鼠標、掃描儀等硬件軟件主機外部設備內存儲器中央處理器CPU控制器隨機存儲器(RAM)只讀存儲器(ROM)系統軟件(操作系統、語言處理程序等)應用軟件(字處理、計算機輔助設計等)外存儲器:磁盤和光盤擴展槽和各種接口其它:聲卡、顯卡、網卡等計算機系統由硬件系統和軟件系統組成,二者協同工作,缺一不可。裸機:沒有配上軟件系統的計算機稱為裸機硬件、系統軟件、應用軟件之間的關系如圖所示硬件
系統軟件WindowsXP…office、Photoshop…應用軟件計算機系統的組成-硬件系統的組成數據流指令流控制流(外)存儲器(內)存儲器中央處理器(CPU)運算器控制器輸入設備輸出設備硬件系統:運算器、控制器、存儲器、輸入設備和輸出設備組成。I/O設備內存儲器運算器控制器指令存取命令運算命令輸入/輸出命令原始數據命令/程序取數讀結果存數寫數據線:控制線:3.計算機由五大部件組成1.運算器:
用于加工、處理數據的部件,主要完成對數據的算術運算和邏輯運算。2.控制器:是計算機的控制部件,它控制其他部件協調統一的工作,并能完成對指令的分析和執行。計算機系統組成計算機軟件系統計算機工作原理計算機硬件系統小結
計算機系統的組成硬件系統:運算器、控制器、存儲器、輸入設備和輸出設備中央處理器(CPU):運算器+控制器3.存儲器:是計算機的記憶裝置,用來存儲程序和數據存儲器的分類:內存儲器:(內存或主存)速度快,容量小,直接與CPU進行信息交換,存放運算器傳送來的數據。外存儲器:(外存或輔存)速度慢,容量大,不能直接與CPU進行信息交換,須將外存內容調入內存;存放暫不用的數據和程序。(硬盤、光盤)
計算機系統組成計算機軟件系統計算機工作原理計算機硬件系統小結計算機系統的組成硬件系統:運算器、控制器、存儲器、輸入設備和輸出設備本章小結
abCPU內存儲器CPU內存外存
CPU訪問內、外存儲器的方式計算機系統組成計算機軟件系統計算機工作原理計算機硬件系統小結計算機系統的組成硬件系統:運算器、控制器、存儲器、輸入設備和輸出設備主機:CPU+內存儲器內存儲器分類及特點-RAM/ROM***
1.分類:隨機存儲器RAM(RandomAccessMemory)和只讀存儲器ROM(Read-OnlyMemory)兩種。2.特點:RAM:RAM中的信息可隨機地讀出或寫入,一旦關機(斷電)后,RAM信息不再保存。ROM:
ROM中的信息通常只能讀出而不能寫入,斷電后,ROM中的原有內容保持不變,用戶信息的存儲在ROM中。內部存儲器訪問速度快暫時性存儲容量小價高內存儲器與外存儲器的特點:外部存儲器訪問速度慢永久性存儲容量大價低4.輸入設備:是外部向計算機傳送信息的裝置,其功能是將數據、程序及其它信息,從人們熟悉的形式轉換成計算機能接受的信息形式,輸入到計算機內部。常用的輸入設備有鍵盤、鼠標、掃描儀、數碼相機等。5.輸出設備:功能是將計算機內部二進制信息轉換成人們所需要的或者其它設備能接受和識別的信息形式。常用的輸出設備有顯示器、打印機、繪圖儀等。
硬件系統:運算器、控制器、存儲器、輸入設備和輸出設備計算機軟件系統
指令是對計算機進行程序控制的最小單位。由操作碼與地址碼組成。程序就是為解決某一具體問題而用一種特殊語言來編寫的計算機指令的有序集合。文檔是描述程序操作及使用的有關資料。軟件是提高計算機使用效率、擴大計算機功能的程序、數據和文檔的總稱。
通常軟件分為兩類:系統軟件和應用軟件計算機系統組成計算機軟件系統計算機工作原理計算機硬件系統小結計算機系統的組成計算機系統的組成-軟件系統1.系統軟件:
系統軟件是計算機軟件中的重要部分,它是管理和控制計算機軟硬件資源,方便用戶使用計算機的一組程序的集合.系統軟件包括:操作系統(Dos、Unix、Windows)各種語言處理程序(機器語言、匯編語言、高級語言、非過程及智能語言編譯程序、解釋程序)數據庫管理系統(FoxPro、Oracle、Access、SQLServer)網絡軟件(網絡操作系統)系統服務程序(如機器的調試、故障檢查和診斷程序、殺毒程序等)
操作系統各種應用程序裸機操作系統:管理和控制計算機的軟硬件資源,合理組織計算機的工作流程,為用戶提供一個使用計算機的工作環境,是用戶與計算機的接口,是最基本的系統軟件。各種語言處理程序:
就是用戶用來編寫程序的語言,是人與計算機進行信息交換的工具。它包括機器語言、匯編語言、高級語言、非過程化語言以及智能化語言。
1.機器語言:就是二進制語言,是計算機唯一能直接識別、直接執行的計算機語言,因不同的計算機指令系統不同,所以機器語言程序沒有通用性。例:011011000000000000000001110101代表清除累加器,然后將內存地址為117的單元內容與累加器的內容相加。
12.匯編語言:匯編語言是機器語言的進化,它和機器語言基本上是一一對應的,但在表示方法上用一種助記符表示。匯編語言和機器語言都是面向機器的程序設計語言,一般稱為低級語言。如上:011011000000000000000001110101對應的匯編語言:CLA000173.高級語言:
是獨立于機器的算法語言,它克服于初級語言的缺點,接近于自然語言和數字公式的表示方式,因此用高級語言編寫的程序易讀、易記、通用性強。高級語言不再面向機器而是面向過程,因此也稱為面向過程語言,如BASIC、PASCAL、FORTRAN、C語言等。4.非過程化語言及智能化語言
使用非過程化語言編程,用戶只要告訴輸入計算機中的已知條件及加工處理之后所需的輸出結果,計算機系統就能根據用戶的要求自動完成,而不需要用戶再去進行算法的描述。目前已經有非過程化語言SQL、面向對象的語言(VisualC++、VisualBasic、java)和智能化語言(Prolog、Lisp),這些語言的出現給人們使用計算機帶來了極大的方便。計算機語言(1)低級語言科學計算:Fortran
初學者:Basic
教學:Pascal
專業人員使用:C/C++
網絡通用語言:Java
(2)高級語言:(3GL)(3)第四代語言(4GL)非過程化語言及智能化語言;:一個交互式程序設計環境、即可視化程序設計。由計算機來自動生成程序,提高了軟件的生產效率。如VB、VC、VFP等。匯編語言(2GL):用指令來代替二進制機器碼,它可直接對硬件操作,占空間少,運行快,編寫需要專業人員。編譯系統高級語言機器語言編譯系統
2.應用軟件:應用軟件是為解決某些具體問題而開發的各種應用程序.,包括兩部分內容。用戶自己編寫的:專用的軟件包:
通常由計算機專業人員與相關專業的技術人員共同開發完成.如財務管理軟件、圖書管理軟件、繪圖軟件等。常用的工具軟件有文字編輯軟件Word、WPS、電子表格軟件Excel、瑞星殺毒軟件以及多媒體軟件等。系統軟件應用軟件軟件系統操作系統編譯系統數據庫系統信息管理軟件輔助設計軟件辦公自動化用戶自編軟件用于計算機自身的管理、維護、控制和運行,以及對應用軟件的解釋和執行。用戶為解決各類實際問題而編制的各種程序,它是建筑在系統軟件之上的。硬件系統軟件應用軟件微型機的基本工作原理輸出設備存儲器運算器控制器數據流控制流響應信號請求信號響應信號請求信號地址指令取數存數操作信號反饋信號計算機系統組成計算機軟件系統計算機工作原理計算機硬件系統小結計算機系統的組成數據+指令輸入設備計算機系統組成計算機軟件系統計算機工作原理計算機硬件系統小結計算機系統的組成微型機系統運算器輸出設備:顯示器、打印機輸入設備:鍵盤、鼠標、掃描儀等硬件軟件主機外部設備內存儲器中央處理器CPU控制器隨機存儲器(RAM)只讀存儲器(ROM)系統軟件(操作系統、語言處理程序等)應用軟件(字處理、計算機輔助設計等)外存儲器:磁盤和光盤擴展槽和各種接口其它:聲卡、顯卡、網卡等小結練習1.世界上發明的第一臺電子數字計算機是()。A.ENIACB.EDVACC.EDSACD.UNIVAC2.1MB等于()A)1000字節B)1024字節C)1000×1000字節D)1024×1024字節3.在計算機中,一個字節所包含二進制位的個數是()
A)2B)4C)8D)164.所謂“裸機”是指()
A)單片機B)單板機C)不裝備任何軟件的計算機D)只裝備操作系統的計算機ACCD5.切斷計算機電源后,下列存儲器中的信息會丟失的是:A)RAMB)ROMC)軟盤D)硬盤6.下列計算機語言中,CPU能直接識別的是A)自然語言B)高級語言C)匯編語言D)機器語言7.計算機的存儲器完整的應包括A)軟盤、硬盤B)磁盤、磁帶、光盤C)內存儲器、外存儲器D)RAM、ROM8.計算機中運算器的作用是A)控制數據的輸入/輸出B)控制主存與輔存間的數據交換C)完成各種算術運算和邏輯運算D)協調和指揮整個計算機系統的操作ADCC9.第四代計算機采用()的電子邏輯元件。A.晶體管B.電子管C.集成電路D.大規模集成電路10、既是輸入設備又是輸出設備的是()。 A.磁盤驅動器B.鍵盤C.顯示器D.鼠標器11、通常所說的主機是指()。A.CPUB.CPU和內存C.CPU、內存與外存D.CPU、內存與硬盤12、在微機性能指標中,用戶可用的內存儲器容量通常是指()。A.ROM的容量B.RAM的容量C.ROM和RAM的容量總和D.硬盤的容量DABB13、某學校的工資管理程序屬于()。 A.系統程序B.應用程序C.工具軟件D.文字處理軟件14、世界上第一臺電子計算機是在()年誕生的。A.1964B.1946C.1957D.192715.語言編譯軟件屬于()。A.操作系統B.系統軟件C.應用軟件D.數據庫管理軟件BBB16.通常計算機系統是指()。A.硬件和固件B.系統軟件和應用軟件C.硬件和軟件系統D.軟件系統17.CAI是()的英文縮寫。A.計算機輔助教學B.計算機輔助設計C.計算機輔助制造D.計算機輔助管理(解析:計算機輔助設計:CAD,計算機輔助制造:CAM計算機輔助測試:CAT,計算機輔助工程:CAE18.個人計算機屬于()。A.大型計算機B.微型計算機C.小型計算機D.巨型計算機19.微型計算機中,外存儲器是指()。 A.ROMB.RAMC.磁盤D.虛擬盤CABC20.計算機硬件主要由(),存儲器,輸出設備和輸入設備的部件組成。 A.硬盤B.軟盤C.鍵盤D.中央處理單元21.CPU不包含()部分。 A.運算器B.控制器C.寄存器D.輸出單元22.微型計算機中的ALU部件包括在()之中。A.存儲器B.I/O接口C.I/O設備D.CPU(解:運算器又稱算術邏輯單元(ArithmetivLogicUnit,簡稱ALU)23、()不屬于微機中的外部設備。A.輸入設備B.輸出設備C.中央處理器D.輔助存儲器DDDC24、應用軟件是指()。A.所有能夠使用的軟件B.能被各應用單位共同使用的某種軟件C.所有微機上都應使用的基本軟件D.專門為某一應用目的而編制的軟件25、下列存儲器中,存取速度最快的是()。A.軟盤B.硬盤C.光盤D.內存DD計算機的性能指標主頻基本字長存儲容量運算速度配備的外部設備接口的標準與類型系統的軟件配置機器的可靠性等主頻(時鐘頻率):是指計算機的CPU在單位時間內輸出的脈沖數,它在很大程度上決定了計算機的運行速度。單位MHz。Intel486的主頻為33MHz~120MHz.等。目前,微機的主頻:幾GHz2.3GHz=2.3×1024MHz基本字長:基本字長是計算機內部一次可以處理的二進制數的位數。在其他指標相同時,字長越大計算機處理數據的速度就越快。早期的微型計算機的字長一般是8位和16位。目前586(Pentium,PentiumPro,PentiumⅡ,PentiumⅢ,Pentium4)大多是32位,有些高檔的微機已達到64位。存儲容量:是衡量微型計算機中存儲能力的一個指標,它包括內存儲器容量(內存)和外存儲器容量(硬盤)。內存的大小反映了計算機即時存儲信息的能力。內存容量越大,系統功能就越強大,能處理的數據量就越龐大。外存儲器容量通常是指硬盤容量(包括內置硬盤和移動硬盤)。外存儲器容量越大,可存儲的信息就越多,可安裝的應用軟件就越豐富。存儲容量的單位是字節。運算速度:運算速度是衡量計算機性能的一項重要指標。通常所說的計算機運算速度是指每秒鐘所能執行的指令條數,一般用“百萬條指令/秒”(MIPS,MillionInstructionPerSecond)來描述。常用的有CPU時鐘頻率(主頻)。微型計算機一般采用主頻來描述運算速度,例如,Pentium/133的主頻為133MHz,PentiumⅢ/800的主頻為800MHz,Pentium41.5G的主頻為1.5GHz。一般說來,主頻越高,運算速度就越快。各種硬件實體CPU(centralprocessunit)中央處理器也叫微處理器,是計算機的核心和靈魂。CPU的發展史也就構成了整個微型計算機的發展史,也就是Intel公司的發展史。第一代1971~1973年:4位和低檔8位CPU
Intel4004,美國Intel1971年推出,它的改進型是4040。以它為核心構成的微型機是MCS-4。
Intel8008,Intel1972年推出的第一個8位通用微處理器,以Intel8008為核心構成的微型計算機是MCS-8。第一代微處理器的參數是:芯片采用PMOS(金屬氧化物半導體)工藝,晶體管數目:2300,速度:108KHz,平均指令執行時間為20μs。
第一代微處理器的特點是:指令系統簡單,運算功能單一,但價格低廉,使用方便,主要應用是面向袖珍計算器、家電、交通燈控制等簡單控制場合。Intel40042300108KHz6萬次Intel80083500200KHz29萬次第二代1974~1978:中檔8位CPU和微型機兩個階段:1973-1978年為典型的第二代,以Intel的8080和Motorola的MC6800為代表,集成度提高1~2倍,(Intel8080集成度為4900管/片),運算速度提高了一個數量級。1976-1978年為高檔的8位微型計算機和8位單片微型計算機階段,稱之為二代半。高檔8位微處理器,以美國ZILOG公司的Z80和Intel公司的8085為代表,集成度和速度都比典型的第二代提高了一倍以上(Intel8085集成度為9000管/片)。
第二代微型機的特點:采用NMOS工藝,集成度提高1~4倍,運算速度提高10~15倍,指令系統比較完善,已具有典型的計算機系統結構以及中斷、DMA等控制功能,尋址能力也有所增強,軟件除采用匯編語言外,還配有BASIC,FORTRAN等高級語言及其相應的解釋程序和編譯程序,并在后期開始配上操作系統。Intel808049002MHzIntel808590002-4MHz第三代1978~1983:16位CPU和微型機代表產品是Intel8086(集成度為29000管/片),Z8000(集成度為17500管/片)和MC68000(集成度為68000管/片)。這些CPU的特點是采用HMOS工藝,基本指令時間約為0.05μS,從各個性能指標評價,都比第二代微型機提高了一個數量級,已經達到或超過中、低當小型機(如PDP11/45)的水平。這類16位微型機通常都具有豐富的指令系統,采用多級中斷系統、多重尋址方式、多種數據處理形式、段式寄存器結構、乘除運算硬件,電路功能大為增強,并都配備了強有力的系統軟件。Intel8086290008MHzMoto680006800013000010MHz比8086快5~6倍第四代1983~1993:32位CPU第四代是32位微處理器時代。1983年以后,以Intel公司為代表的—些世界著名半導體集成電路生產商先后開始推出32位微處理器,這一時期的典型產品有:1983年Zilog公司推出的Z-80000,1984年Motorola公司推出的MC68020、1985年Intel公司推出的Intel80386和NEC公司的V70等。32位微處理器的出現,使微處理器開始進入一個嶄新的時代。無論從結構、功能和應用范圍等方面看,可以說是小型機的微型化50萬16M-33MHz每秒300~400萬條指令120萬25-100MHz54MIPS第四代微處理器的特點:采用先進的高速CHMOS(HCMOS)工藝,內部采用流水線控制(80386采用6級流水線),時鐘頻率達到16~33MHz,具有32位數據總線和32位地址總線,直接尋址能力高達4GB,運算速度為每秒300~400萬條指令1989年,Intel公司又推出更高性能的32位微處理器Intel80486,其集成度達120萬管/片,是80386的4倍,增加了片內協處理器和8KB的片內高速緩存(即一級cache),支持配置外部cache(即二級cache)。在相同時鐘頻率下,80486的處理速度一般要比80386快3~4倍。同期推出的高性能32位微處理器還有Motorola公司的MC68040和NEC公司的V80等。由這些高性能32位微處理器組成的32位微型計算機的性能已達到或超過當時的高檔小型機甚至大型機水平,被稱為高檔(超級)微型機。第五代1993-至今:(準)64位CPU1993年3月,Intel公司推出第五代微處理器Pentium,俗稱586。集成度高達310萬管/片,采用64位外部數據總線,36位地址總線使可尋址空間達64GB,主頻最初有60MHZ和66MHz兩種,后來陸續推出的Pentium系列產品的主頻有75,90,100,120,133,166MHz,Pentium的最高為200MHz。Pentium是32位的微處理器,但采用了全新的體系結構,在CPU內部有兩條流水線并行工作,允許Pentium在單個時鐘周期內執行兩條整數指令,即實現指令并行;Pentium芯片內采用雙cache結構,即指令cache和數據cache,每個cache為8KB,數據寬度為32位,避免了預取指令和數據可能發生的沖突。它采用分支指令預測技術,實現動態地預測分支程序的指令流向,大大節省了CPU用于判別分支程序的時間。
1996年經進一步改進,Intel公司將P6正式命名為PentiumPro,該處理器的集成電路線徑僅為0.35μm,最高時鐘頻率為200MHz,運算速度達200MIPS。1997年,PentiumII750萬1999年,PentiumIII950萬450、500MHz
2000年末,Pentium41.78億3.6GHz2005年,雙核心的英特爾PentiumD2.3億2009年9月,酷睿i7870,i7860四核2.93GHz和2.8GHz420,000,0002,300晶體管數目4004奔騰4將電腦濃縮在一顆芯片上顯示器是微型機最基本的輸出設備顯示器常用參數分辨率:顯示器水平方向和垂直方向的像素點數 (橫向點╳縱向點)顏色數:顯示器能顯示的顏色數量CRT顯示器液晶顯示器外部設備鍵盤是計算機最常用的輸入設備鍵盤統稱分為四個區域:基本鍵區、功能鍵區、數字鍵區、編輯鍵區按鍵分成:控制鍵、功能鍵、字符鍵基本鍵區編輯鍵區功能鍵區backspace空格CtrlEnter數字鍵區ShiftAlt編輯鍵區基本鍵區外部設備鼠標鼠標是目前一些常用軟件和圖形系統采用的,方便、靈活、可靠的輸入設備。可分為:機械式、光電式左鍵右鍵滾輪外部設備驅動器:硬盤驅動器、軟盤驅動器和光盤驅動器硬盤驅動器和硬盤是作為一個整體密封在一個防塵盤盒內,通常稱為硬盤。軟盤和光盤驅動器都是安裝在主機的面板上。(1)磁盤類存儲器軟盤:3.5英寸高密度容量=2面×80磁道×18扇區×
512字節=1.44MB硬盤:由若干個磁性圓盤組成。存儲容量=磁頭數×柱面數×扇區數×每扇區字節數
(2)磁帶存儲器順序存取設備。(3)光盤存儲器CD-ROM:只讀型光盤。一倍速率:150KB/s;24倍速率:24×150KB/s=3.6MB/s。DVD-ROM打印機也是計算機重要的輸出設備打印機大致分為三類:針式打印機噴墨打印機激光打印機激光打印機針式打印機噴墨打印機外部設備數字化信息編碼與數據表示二進制的優點物理上容易實現,信息的存儲更加容易,可靠性強,運算簡單,通用性強ENIAC采用十進制
馮·諾依曼研制IAS時,提出了二進制的表示方法
數據在計算機中的表示和運算基本概念數制:數在描述和運算過程中遵循的制度。數碼:描述一種數制所需數字基數:某種進位制所包含的的數字符號(或數碼)的個數。N進制的基數是N。位權:在某種進位制中,各數位的位權是以該進位制的基數為底的冪次方。常用的進位制類型不同進制數的表示方法數制類型英文表示基數遵循原則數碼符號十進制(D)Decimalsystem10逢十進一0~9二進制(B)Binarysystem2逢二進一0,1八進制(O)Octalsystem8逢八進一0~7十六進制(H)Hexadecimalsystem16逢十六進一0~9,A~F在該數的后面加上字母D(十進制)、B(二進制)、O(八進制)、H(十六進制)來表示。~進制數符(碼)基數規則標志表示方法十進制(Decimal)0,1,2,3,4,5,6,7,8,9
10逢10進1,借1當10D234.57D(234.57)10二進制(Binary)0,1
2逢2進1,借1當2B1011010B(1011010)2八進制(Octal)0,1,2,3,4,5,6,7
8逢8進1,借1當8O257.43O(257.43)8十六進制(Hex)0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F
16逢16進1,借1當16HBF23.5AH(BF23.5A)16幾種不同的進制數的基本符號不同進制之間的轉換轉換基本原則:對整數部分和小數部分分別進行轉換。十進制數非十進制數非十進制數十進制數非十進制數非十進制數10進制表示形式 任意一個十進制數D,可表示成如下形式:(D)10=Dn-110n-1+Dn-210n-2+···+D1101+D0100+D-110-1+D-210-2+···+D-m+110-m+1+D-m10-m式中Di為數位上的數碼,其取值范圍為0~9;i為數位的編號(整數位取n-1~0,小數位取-1~-m);10為基數。例:(123.45)D=1×102+2×101+3×100+4×10
-1+5×10-2=(123.45)D2進制表示形式 任意一個二進制數B,可表示成如下形式:(B)2=Bn-12n-1+Bn-22n-2+···+B121+B020+B-12-1+B-22-2+···+B-m+12-m+1+B-m2-m 式中Bi為數位上的數碼,其取值范圍為0~1;i為數位的編號(整數位取n-1~0,小數位取-1~-m);2為基數。例:(110.01)B=1×22+1×21+0×20+0×2
-1+1×2
-2=(6.25)D8進制表示形式 任意一個八進制數Q,可表示成如下形式:(Q)8=Qn-18n-1+Qn-28n-2+···+Q181+Q080+Q-18-1+Q-28-2+···+Q-m+18-m+1+Q-m8-m式中Qi為數位上的數碼,其取值范圍為0~7;i為數位的編號(整數位取n-1~0,小數位取-1~-m);8為基數。例:八進制(123.45)O=1×82+2×81+3×80+4×8
-1+5×8
-2=(83.578125)D16進制表示形式 任意一個十六進制數H,可表示成如下形式:(H)16=Hn-116n-1+Hn-216n-2+···+H1161+H0160
+H-116-1+H-216-2+···+H-m+116-m+1+H-m16-m式中Hi為數位上的數碼,其取值范圍為0~F;i為數位編號(整數位取n-1~0,小數位取-1~-m);16為基數。例:十六進制(123.45)H=1×162+2×161+3×160+4×16
-1+5×16-2=(291.26953125)D常用數制之間的轉化關系一、非十進制轉化為十進制關鍵詞:按權展開求和二、十進制轉化為非十進制(1)整數部分的轉化:除基取余(倒排)
例1:將27D轉換為二進制數27D=11011B
例2:將1725D轉換為八進制數1725D=3275O
(2)小數部分的轉化:乘基取整(順序)例1:將0.75D轉換為二進制數
0.75D=0.11B
舉例小數點?整數0.68751.3750)21二進制小數首位二進制小數末位0.37500.75000)20.75001.50001)20.50001.00001)2為零,轉換結束0000小數部分0.6875轉換如下:故小數部分(.6875)D=(.1011)B
結果例2:將0.6875D轉換為八進制數0.6875D=0.54O
27.75D=11011.11B
1725.6875D=3275.54O
二進制和八進制之間的轉化二進制與八進制對應關系:000-0,001-1,010-2,011-3,100-4,101-5,110-6,111-7八進制二進制三位分組以小數點為界,向左向右按每三位分成一組,每組用一位八進制代替。八進制二進制首尾組不足三位時,首尾用“0”補足1101.01101B=15.32O
例1:將1101.01101B轉換為八進制數例2:將34.27O轉換為二進制數
34.27O=11100.010111B
二進制和十六進制之間的轉化二進制與十六進制數對應關系:0000-0,0001-1,0010-2,0011-3,0100-4,0101-5,0110-6,0111-7,1000-8,1001-9,1010-A,1011-B,1100-C,1101-D,1110-E,1111-F十六進制二進制四位分組以小數點為界,向左向右按每四位分成一組,每組用一位十六進制代替。例1:將11010101.11101001B轉換為十六進制數
11010101.11101001B=D5.E9H
例2:將D3.E7H轉換為二進制數D3.E7H=11010011.11100111H
如何將八進制和十六進制互相轉化?想一想例1:將53.61O轉換為十六進制數
53.61O=2B.C4H
例2:將C4.2BH轉換為八進制數
C4.2BH=304.126O
總結編碼一、BCD碼8421BCD碼,2421BCD碼,余3BCD碼二、奇
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