第1章计算机概论1024140740.ppt

欢迎大家来到我的课堂,李月寒,第 一 章计算机基础知识,3,1.1 计算机的产生和发展,4,1.1.1 计算机的问世,1946年2月，世界上第一台电子计算机在美国宾夕法尼亚大学诞生，取名为“电子数值积分与计算机（Electronic Numerical Integrator And Calculator）”，简称埃尼亚克（ENIAC），是宾夕法尼亚大学莫克利教授和他的学生埃克特博士为军事目的而研制的。这台计算机占地167m2，重达30余吨，运算速度只有5000次/秒。主要应用领域为数值计算。至今人们公认，“ENIAC”的问世，表明了电子计算机时代的到来，具有划时代意义。在计算机发展过程中，最重要奠基人是被称为计算机之父的美籍匈牙利科学家冯诺依曼和英国科学家艾兰图灵。冯诺依曼首先提出了在电子计算机中存储程序的概念，确立了现代电子计算机硬件的基本结构，即计算机由运算器、控制器、存储器、输入装置和输出装置五大部件组成，这种结构一直沿用至今。图灵的贡献是建立了图灵机的理论模型，奠定了可计算理论与人工智能的基础。,5,1.1.2 计算机的发展,计算机的发展年代：是根据其硬件的主要元器件划分的,6,微机,1970年左右微型计算机开始出现，微型计算机具有体积小、重量轻、功能强、可靠性高、结构灵活、使用环境要求低、价格低廉等一系列特点和优点，在20世纪80年代得到迅速发展，目前已渗透到我们工作生活各个方面。微型计算机中最核心的部件是中央处理器CPU，也称“芯片”或“微处理器”，中国自主产权的芯片是“龙芯”，普遍使用的品牌是Intel生产的系列产品，如奔腾、酷睿等。,7,1.1.2 计算机的发展（第5代）,计算机技术是目前发展最快的科技领域，正在研究的第5代计算机是一种非冯诺依曼型计算机，完全采用新的工作原理和体系结构，如量子计算机。量子计算机（quantum computer），是一种全新的基于量子理论的计算机，遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装置。量子计算机应用的是量子比特，可以同时处在多个状态，而不像传统计算机那样只能处于0或1的二进制状态。2009年11月15日，世界首台量子计算机正式在美国诞生，其精确度和运算速度是普通电脑望尘莫及的，因此造价相当惊人，离投入使用还会有一段时间。,8,1.1.3 我国计算机的发展,1983年国防科大研制的银河-I亿次巨型计算机，银河-I巨型机是我国高速计算机研制的一个重要里程碑。中科院计算所研制成功我国第一款通用CPU“龙芯”。2002年曙光公司推出完全自主知识产权的“龙腾”服务器。银河-I巨型计算机的操作系统YHOS是中国研制成功的第一个巨型机操作系统，第一套中文通用操作系统CCDOS于1983年问世，第一套服务器操作系统是麒麟，1989年第一套中文文字处理系统WPS推向市场。中文排版系统、财会系统等行业应用软件和游戏软件进入市场。受国外大公司的冲击，我国在系统软件方面仍然落后于发达国家。,9,1.1.1 计算机的发展（续）,.微型计算机的发展 微型计算机，个人计算机（Personal Computer），PC微型计算机中最核心的部件是中央处理器CPU，也称“芯片”或微处理器，中国自主产权的芯片是“龙芯”，普遍使用的是Intel根据CPU的字长（计算机一次能处理信息的二进制位数）不同，将其发展分为5个阶段。第一阶段是4位机 第二阶段的标志是Intel研制出的8位字长的微处理器 第三阶段以16位微处理器为主 第四阶段以微处理器发展到32位为标志（奔腾系列）第五阶段以64位微处理器为标志；多核（酷睿）字长都是8的倍数，最大的机器字长是64位。,10,1.2 计算机的特点和分类1.2.1 计算机的特点,1运算速度快、计算精度高计算机的运算速度是以每秒可执行多少百万条指令（MIPS）来衡量的。其一秒钟完成的计算量，相当于一个人用手工计算几十年的工作量。并且使用计算机可达到较高的精度，例如，对圆周率的计算，数学家经过长期努力只算到小数点后500位，计算机很快即可算到200万位。2具有很强的“记忆”和逻辑判断能力计算机的存储器使计算机具有“记忆”的功能，它能够存储大量信息。计算机除了能进行算术运算外，还能进行逻辑运算，做出逻辑判断，并根据判断的结果自动选择后面应执行的操作。在1997年举行的人机国际象棋大战中，名为“深蓝”的超级计算机击败了国际象棋世界冠军。3工作自动化计算机的内部操作是根据人们事先编制好的程序自动执行的。从正式操作开始，到输出结果，整个过程都是在程序控制下自动进行的。4存储容量大目前的计算机配备了大容量的内存和外存，如目前标准配置的微型机内存容量已达4GB，甚至达到8G；硬盘容量已达500GB，高级达到3TB。另外，计算机还具有可靠性强、通用性强的特点。,11,1.2.2 计算机的分类,计算机种类很多，分类方法也很多,12,1.2.2 计算机的分类,巨型机是价格最贵，功能最强。高精尖技术代表。我国自主产权巨型机：国防科大研发的银河系,13,1.3 计算机的现代应用和未来发展1.3.1 计算机的现代应用,1.数值计算数值计算是计算机的一个传统应用领域，也是应用最早、最重要的一个应用领域。发明计算机的最基本目的就是解决工程研究与设计中所涉及的各种复杂的数学问题的计算，目前它已广泛应用于航空航天、造船、建筑等方面。2.信息处理信息处理是指计算机对外部设备送来的各种复杂的数据信息进行采集、加工、分类、存储、传送、检索等综合性的处理工作。包括办公自动化系统（OA）和管理信息系统（MIS），如生产管理、财务管理、档案管理、情报检索、飞机票订票系统等，已深入到社会各个方面，它是计算机特别是微机的主要应用领域。3.自动控制生产过程的自动控制，是计算机应用中的另一广泛应用领域，即由计算机进行数据搜索、采集，实现自动检测、自动调节和自动控制，其特点是精度高、速度快、反应灵敏。典型的应用领域有：生产过程控制、交通自动管理、火警自动警报系统、导弹控制系统等。,14,1.3.1 计算机的现代应用,4.计算机辅助系统计算机辅助系统包括辅助设计、辅助教育、辅助制造、辅助测试、计算机模拟等。(1)计算机辅助设计CAD（Computer Aided Design）：是利用计算机帮助各类设计人员进行设计的技术，在建筑工程、机械部件、家电产品和服装设计等领域应用非常广泛。(2)计算机辅助制造CAM（Computer Aided Manufacturing）：是利用计算机进行生产设备管理、控制和操作的技术，它能提高产品质量、降低成本、缩短生产周期，对经济的发展起着重要的作用。例：在超大规模集成电路的设计和生产过程中，要经过设计制图、照相排版、光刻、扩散、内部连接等复杂工序，采用人工技术难以进行，计算机辅助制造技术则可方便完成。(3)计算机辅助教育CAE（Computer Aided Education）：包括计算机辅助教学CAI，计算机管理教学CMI。其中CAI是通过人机交互方式代替教师提供丰富的教学资料和进行各种问答式教学。(4)计算机辅助测试CAT（Computer Aided Test）：利用计算机处理大量数据，完成各种复杂的测试工作。(5)计算机模拟CS（Computer Simulation）：利用计算机模拟进行工程、产品、决策的试验，模拟军事演习及模拟训练。,15,1.3.1 计算机的现代应用,5.数据通信与网络计算机通过网络互连，可以实现计算机之间的硬件、软件资源共享，促进地区间、国际间的通信与各种数据的传输和处理。随着互联网的发展，计算机通信的应用已达到前所未有的境界。其中电子商务是指在Internet上进行的商务交易，它涉及企业和个人的各种形式的基于数字化信息处理和传输的商业活动。6.人工智能人工智能AI（Artificial Intelligence）是计算机科学的一个分支，主要目的利用计算机来模拟人的智能，在一定程度上具有“思维”能力。人工智能的应用主要包括：模式识别、专家系统、机器人、智能检索等。7.娱乐休闲计算机越来越广泛地应用于娱乐休闲，从播放多媒体影视和音乐，到计算机游戏，计算机已成为很多家庭必备的娱乐休闲设备。总之，计算机的应用已非常普及，尤其是网络技术的发展，使得计算机的应用产生了许多新理念，引起了人类社会从经济基础到上层建筑、从生产方式到生活方式的深刻变革。,16,1.3.2 计算机未来的发展方向,1巨型化巨型机并不是指它体积大，而是指具有高速度、大容量、功能强的计算机系统，在军事、天文、气象及航天等尖端科学以及探索新兴科学时发挥巨大的作用。2微型化微型机以它的体积小、功能全、价格低、可靠性高等特点，渗透到社会各个领域中。3网络化计算机网络是计算机技术与通讯技术相结合的产物，将分布在不同地点的多台计算机通过通信线路相互连接起来，达到资源共享的目的。4智能化要求计算机具有人的智能，能进行逻辑推理和完成判断、决策任务，并且有一定的学习能力。5多媒体化多媒体技术是将计算机系统与图形、图像、声音、视频等多种信息媒体结合于一体进行处理的技术。多媒体时代的来临，为人们提供了一个多姿多彩的视听世界。,17,1.4 计算机中常用的数制 1.4.1 进位计数制,1.进位计数概述 数制，是指用一组固定的符号和统一的规则来表示数值的方法。通常数制指的是进位计数制，进位计数制的种类很多，除了常见的十进制，还有六十进制，如60秒为一分钟，十二进制，如12月为一年等。规则：,18,1.4.1 进位计数制,2数码、基数和位权 在进位计数制中有数码、基数和位权三个要素。(1)数码数制中表示基本数值大小的不同数字符号。例如，十进制有10个数码：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9。二进制有2个数码：0、1。最大数码是：R-1.(2)基数数制所使用数码的个数。例如，二进制的基数为2；十进制的基数为10。基数数制数,19,(3)位权每个数符表示的数值等于该数符乘以所在位置相关的常数，这个常数叫位权。位权由数制和所在位置决定的：Rn-1，R-m,比如十进制数2008.2表示为：2008=21000+0100+010+81+2*0.1=2103+0102+0101+8100+210-1,20,3进位计数制规则,“逢R进一，借一当R”,十进制R=10 二进制R=2 十六进制R=16,21,4进位计数制数字书写进位计数制数字的几种常见的写法：(1)数字用括号扩起来再加下标进制的基数，例如（123）10、（3F4）16、（101）2。(2)将进制的字母符号B（二进制）、D（十进制）、O（八进制）、H（十六进制）放在数字的后面来表示，例如123D，表示十进制123。,22,1.4.2 常用的进位计数制,1 二进制（Binary）,二进制是以“2”为基数，采用“逢二进一”。数字符号：0、1,例如：1001，011，110，10等。0+0=0，0+1=1 1+0=1，1+1=10,例如，二进制数11010100，表示为：127+126+025+124+023+122+021+020,23,1.4.2 常用的进位计数制（续）,2 十六进制（Hexadecimal）,十六进制以“16”为基数，采用“逢十六进一”数字符号：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F,例如：十六进制数7D4表示为：7D4(16)=7 16 2+13 16 1+4 16 0,24,1.4.2 常用的进位计数制（续）,3八进制八进制数的基数为8，有八个数码：0，1，2，3，4，5，6，7。逢八进一，借一当八，位权是以8为底的幂次方。例如：(123.24)8=182281380281482=(83.3125)10,25,总结,26,小练习,下面数据是否合法？1234(10)1234(D)1234A(10)2004(16)ABCD(H)1234A(16)2004(8)5678(8)1234A(O)1001(2)2004(2)00110(B),27,表1-1 常用数制对照表,28,1.4.3 数制的相互转化,1二进制、八进制、十六进制转化为十进制数转换原则：按位权展开，相加求和。例：（101001.101）2=12 5+12 3+1 2 0+12 1+12 3=（41.625）10（62.1）8=681+208+18-1=48+2+0.125=（50.125）10（ABC.D）16=10162+1116+12+1316-1=（2748.8125）10,29,1.4.3 数制的相互转化（续）,2-3=0.125 2-2=0.25 2-1=0.5 20=1,26=6427=12828=25629=512210=1024,21=222=423=824=1625=32,111(2)2318171111(2)2411611511111(2)25132131111111(2)261641631111111(2)2711281127,熟能生巧！,30,1.4.3 数制的相互转化（续）,2十进制数转化为二进制数、八进制数、十六进制数转换原则：整数部分：除R（基数）取余，倒排列；小数部分：乘R（基数）取整，顺排列。,31,1.4.3 数制的相互转化（续）,例：十进制数212.625转化为二进制数为：整数部分：用2取余，小数部分：乘2取整。,由此可得：（212.625）10=（11010100.101）2,32,不同进制间的转换,1.4.3 数制的相互转化（续）,33,1.4.3 数制的相互转化（续）,3二进制转换为八进制、十六进制二进制转化为十六进制从小数点开始，分别向两边以4位为一组，不足四位补0，每组分别转换为1位十六进制数。例2，求出与二进制数1111110100.001等值的十六进制数。练习：求与100100011.00111(2)等值的十六进制数。,34,1.4.3 数制的相互转化（续）,二进制转化为八进制呢？三位一组，方法同上,35,1.4.3 数制的相互转化（续）,4八进制、十六进制转换为二进制十六进制转换为二进制每一位十六进制转换为4位二进制 练习，计算与3F4.2(16)等值的二进制数,练习，计算与D7.A(16)等值的十进制数和二进制数。,36,1.4.3 数制的相互转化（续）十六进制与八进制互转,十六进制与八进制互转先转为二进制，再转。例 BDH转为八进制。BDH=10111101B=275O,37,1.4.3 数制的相互转化（续）,课堂练习：（1）将二进制数1001100转换成等值的十进制数和十六进制数。（2）将十六进制数2A转换成等值的十进制数和二进制数。（3）将十进制数129转换成等值的二进制数和十六进制数。（4）将下列数据按从小到大的顺序排列。16.25(10)16.4(8)1B.8(16)11111(2)1111(2),38,1.5 计算机中的数据与编码1.5.1 计算机中的数据,1数据的概念数据是可以输入到计算机并由计算机处理的对象，包括数字、字符、符号、表格、声音、图形和图像等。数据经过加工并赋予一定的意义后，便成为信息。计算机系统中的每一个操作，都是对数据进行某种处理。,39,1.5.1 计算机中的数据,2.数据的表示计算机中所有的数据都是以二进制形式表示的，采用二进制的原因如下：(1)电路简单计算机是由逻辑电路组成的，逻辑电路通常只有两个状态，这两种状态正好可用二进制数0和1表示。(2)可靠性好 数字传输和处理不易出错。(3)逻辑性强 计算机工作原理是建立在逻辑运算基础上，逻辑代数是逻辑运算的理论依据。二进制只有两个代码，可以代表逻辑代数中的“真”和“假”。(4)运算简单 二进制运算法则简单，且算术运算都可通过逻辑运算来实现。,40,1.5.1 计算机中的数据,3数据的单位在计算机中常用到的基本数据单位有位、字节、字三种。(1)位（bit）位又称比特，是计算机中表示信息的最小信息单位，1bit表示一位二进制数，它可能是1，也可能是0，也即表示两种状态，要表示更多的信息，需要多位组合起来，每增加一位，所能表示的信息量增加一倍。如ASCII码用7位二进制组合编码，能表示27=128个信息。,41,1.5.1 计算机中的数据,(2)字节（Byte）字节是计算机数据处理的基本单位，即以字节为单位存储和解释信息。1Byte（通常简记1B）用8位二进制数表示，共能表示28=256种不同的状态。下面是常用的一些字节单位：1KB（千字节）=210B=1024B1MB（兆字节）=210KB=220B1GB（吉字节）=210MB=220KB=230B1TB（万亿字节）=210GB=220MB=230KB=240B我们常说的1KB，指1024B，而不是1000B。,42,1.5.1 计算机中的数据,(3)字（Word）一个字由若干个字节组成，用于表示数据或信息的长度。一个字的二进制位数称字长，字长总是8的倍数。微机中的字长由CPU决定的，CPU一次可以并行处理的二进制位数即为该机器字长，如Intel公司生产的微处理器486/586/Pentiun三种型号都是32位，Pentiun是64位，目前CPU的字长为64位。一般来说字长越长，计算机的性能也就越好。通常运算器是以字节为单位进行运算的，而控制器是以字为单位进行接收和传递的。,43,1.5.2 信息的编码,计算机中，把一些常用的字母、符号、数字和文字等非数值信息用规定的代码表示，这一过程称为计算机信息编码，计算机只有采用统一的编码方案，才能便于进行信息的存储、处理和传送。计算机常用的字符编码有ASCII码和汉字编码两种。,44,1.5.2 信息的编码,1 ASCII码ASCII码(美国标准信息交换码)是国际上通用的西文字符编码，它表示10个十进制数码，26个英文字母（大、小写）和一定数量的专用符号，如$、%、等，共128个。ASCII码规定8个二进制位的最高一位为0，余下的7位可以给出128个编码，表示128个不同的字符。即每个字符占一个字节，最高位数值为0。ASCII字符编码表如表1-2。,45,ASCII码对照表,46,1.5.2 信息的编码,练习：A的ASCII码为1000001，转换为十进制为C的ASCII码为，转换为十进制为 a的ASCII码为1100001，转换为十进制为c的ASCII码为，转换为十进制为 数值大写字母小写字母按照ASCII码从小到大的顺序排列：A,W,a,g,3,0 结果：0,3,A,W,a,g,1000011,67,1100011,99,65,97,47,1.5.2 信息的编码,2汉字编码汉字为象形字，不可能像英文一样一字一码，汉字编码要复杂得多。由于汉字的特殊性，因此随着汉字输入、输出、存储、和处理的过程不同，所使用汉字代码也不同.,48,1.5.2 信息的编码,(1)汉字的输入码为了能直接使用西文标准键盘把汉字输入到计算机，就必须为汉字设计相应的输入编码方法。当前采用的方法主要有以下三类:数字编码常用的是国标区位码。数字编码输入的优点是无重码，缺点是代码难以记忆。拼音码拼音码是以汉字拼音为基础的输入方法。使用简单方便，但汉字同音字太多，输入重码率很高，同音字选择影响输入速度。常见的有智能ABC、搜狗拼音输入法。字形编码字形编码是用汉字的形状来进行的编码。优点是：重码少，速度快。缺点是：学习起来困难。常见的有五笔字型输入法。除了键盘输入法外还有手写笔输入法、语音输入法、扫描识别输入等。,49,1.5.2 信息的编码,(2)汉字交换码中华人民共和国国家标准局1981年发布的信息交换用汉字编码字符集（基本集），代号GB231280，是汉字交换码的国家标准，简称国标码。在这个集中，收录汉字6763个，另外还收录了各种符号682个，共计7445个字符。规定一个字符由连续的两个字节组成。由于 GB231280 是 80 年代制定的标准，在实际应用时常常感到不够，中华人民共和国国家标准总局于2000年推出GB 18030-2000标准。,50,1.5.2 信息的编码,(3)汉字内码在计算机内表示汉字的代码是汉字内码，汉字内码由国标码演化而来，把表示国标码的两个字节的最高位规定为“1”，就变成汉字内码。汉字内码是用于汉字信息的存储、交换、检索等操作。,51,1.5.2 信息的编码,UnicodeUnicode叫大字符集，就是国际标准ISO/IEC 10646编码，它是ISO于1993年颁布的一项重要国际标准。Unicode采用定长2个字节来表示一个字符，替世界绝大部分文种进行统一的编码，几乎涵盖所有国家和地区的编码标准，所以又被称为“万国字编码”。,52,1.5.2 信息的编码,(4)汉字字形码 汉字字形码是表示汉字字形的字模数据，通常用点阵、矢量函数等方式表示，用点阵表示字形时，汉字字形码一般指确定汉字字形的点阵代码，也称字模码，它是汉字的输出形式。,53,1.5.2 信息的编码,字形码,存储这个中”字需要32个字节。=1616/8,例如上图中的“中”字就是1616的点阵字模，这个字模点阵有16行，每行16列，每一个单元格用一个二进制位来表示，即每一行用2个字节来表示，那么在计算机存储这个“中”字需要32（1616/8）个字节。,54,1.5.2 信息的编码,字模点阵只能用来构成“字库”，而不能用于机内存储。汉字字模库中存储了每个汉字的点阵代码，当显示输出时才检索字库，输出字模点阵得到字形。根据汉字库中汉字字形的存储方式不同分为软字库和硬字库，软字库是存储在软盘或硬盘上的。而硬字库是利用汉卡安装在机器的扩展槽中的。注意，汉字的输入编码、汉字内码、字形码是计算机中用于输入、内部处理、输出三种不同用途的编码，不要混为一谈。,55,1.6 计算机系统组成和工作原理,1.6.1 计算机系统组成一台完整的计算机系统包括硬件系统和软件系统两个部分，如图1-4所示。硬件泛指实际的物理设备，主要包括运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五部分。只有硬件的裸机是无法运行的，还需要软件的支持。软件，是指为解决问题而编制的程序及其文档。在计算机系统中，硬件是物质基础，软件是指挥枢纽、灵魂。计算机是依靠硬件系统和软件系统的协同工作来执行给定任务的。,56,图1-4计算机系统结构图,57,1.6 计算机系统组成和工作原理,1.6.2 计算机工作原理计算机工作原理即“存储程序”原理，由冯诺依曼提出的。该原理确立了现代计算机的基本组成和工作方式。1计算机指令指令是用二进制代码表示，使计算机完成某一基本操作的命令。一台计算机所能执行的全部指令称为计算机的指令系统。指令包括地址码和操作码两部分：地址码：指出要操作的数据在存储器中存放地址，及操作结果要存放的地址。操作码：指出机器要执行的操作。,58,1.6 计算机系统组成和工作原理,2程序程序由一系列指令组成，是为解决某一具体问题而设计的一系列排列有序的指令的集合。设计及书写程序的过程称为程序设计。,59,1.6 计算机系统组成和工作原理,3计算机工作过程计算机的工作过程就是执行程序的过程，程序是一系列按一定要求排列的指令。了解计算机执行程序的过程即可明白计算机的工作原理。计算机执行一条指令的全过程包括以下步骤：(1)取出指令：从内存储器取出当前要执行的指令，并将指令送往控制器的指令寄存器和指令译码器中。(2)分析指令：对指令译码分析，即根据指令中的操作码确定计算机要进行的操作。(3)执行指令：控制器按指令分析结果，发出控制信号，控制部件完成该指令的操作，同时为取出下一条指令作准备。由此可见，计算机的工作过程就是取指令、分析指令和执行指令的过程。计算机的工作就是执行程序，即自动连续地执行一系列指令。一台计算机的指令是有限的，但通过指令可以编制出不同的程序，完成的任务是无限的。程序开发人员的工作就是编制程序，使计算机不断地工作。,60,1.6 计算机系统组成和工作原理,4存储程序原理实现自动运行需要把程序存储起来，计算机根据程序中的指令自动完成任务，该原理称为存储程序原理。由美籍匈牙利科学家冯诺依曼于1946年首先提出的，计算机原理也称冯诺依曼（计算机之父）原理，,John von Neumann冯诺依曼,61,1.7 计算机硬件系统组成,计算机硬件系统是由存储器、运算器、控制器、输入设备和输出设备等五大部件所构成。连接硬件各部分、传递信息的连接线路称为总线。,62,1.7 计算机硬件系统组成,总线（BUS）：是硬件各部分实现相互连接、传递信息的连接线路.总线分类：数据总线：传输数据信息地址总线：传送地址信号。控制总线：传送控制信号、时序信号、状态信息总线标准：EISA PCI ISA,63,1.7.1 中央处理器（CPU）,中央处理器（Central Processing Unit，简记CPU）是PC机硬件系统的核心部件，由运算器和控制器组成。（1）运算器：算术和逻辑运算（2）控制器：控制协调计算机各部件的工作。性能衡量指标：衡量CPU性能的主要指标为主频、字长、运算速度。,64,1.7.1 中央处理器（CPU）,1CPU的主频主频是CPU内核工作的时钟频率（CPU Clock Speed），主频越高，运行速度越快。其单位：赫兹（Hz）（1GHz=1000MHz（兆赫）=106Hz）。2字长字长是指CPU一次可以并行处理的二进制位数。字长决定其信息宽度，字长越长，数据处理能力越强，计算的精度越高。目前CPU已发展到64位，即一次可传送64位二进制数。3运算速度运算速度是指CPU每秒执行的指令条数，单位用每秒执行的百万条指令数表示（MIPS）。,65,1.7.1 中央处理器（CPU）,目前市场上最大的CPU芯片生产商是Intel公司，其次是ADM公司。Intel公司生产的CPU芯片有Pentium（奔腾）、Pentium、Pentium、酷睿等。我国自主知识产权的CPU芯片是“龙芯”。通常用CPU的型号和主频区分不同种类的计算机。例Pentium4/2.8G，表示CPU型号为Pentium4，主频为2.8GHz。受到技术、工艺、材料的限制，CPU性能的提升已经遭遇瓶颈，因此CPU厂商开始寻求新的发展方向，双核CPU电脑应运而生，至此CPU市场向多核化方向发展。多核CPU主要的功能是提升计算机处理多任务的能力。,66,1.7.2 内存储器,存储器是用来存储程序和数据的记忆部件，分为内存储器和外存储器。在计算机中直接与CPU交换信息的存储器称为内存储器，简称内存。内存主要用于存放正在运行中的程序和数据（包括原始数据、中间数据、最后结果）。内存又可分为随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。,67,1.7.2 内存储器,读操作：把信息从存储器中取出的过程。写操作：把信息存入存储器中的过程。分类随机存取存储器RAM，可随机读写的存储器，俗称“内存条”，断电后，RAM中的数据和程序指令就会自动丢失。只读存储器ROM，只能读，不能写。断电信息也不会丢失。（只能通过CMOS修改）高速缓存（Cache）:为了匹配CPU和内存的速度，在CPU中配置的一块区域。虚拟内存；为了提高内存的寻址空间，将硬盘的某区域作为临时内存。,68,1.7.2 内存储器,内存主要有以下技术指标：(1)容量容量这一指标直接制约系统的整体性能。近年来内存发展很快。单位：字节（B）。存储容量越大，读写速度越快。目前内存一般大于4GB。(2)存取时间存储器完成一次读/写操作所需的时间称为存储器存取时间，内存条芯片的存取时间决定了内存的速度。(3)奇偶校验位内存条的奇偶校验位可以用于保证数据的正确读写，对于常见的机型，有无奇偶校验位一般均可正常工作。(4)接口类型内存的接口类型一般包括SIMM类型接口和DIMM类型接口。,69,1.7.3 外部存储器,外部存储器即外存，也称辅存，是内存的延伸。外存是计算机中外部设备，主要功能是记录各种信息、保存系统软件和用户程序及数据，外存是可以重复使用的。外存储器有磁盘、光盘和移动存储器等几种，不管那种，都必须将所保存的程序、数据调入内存才能由CPU处理。,70,1.7.3 外部存储器 1 硬盘,（1）硬盘结构硬盘一般是在铝合金圆盘上铺有磁性材料，其特点是把磁头、盘片和驱动器密封在一起固定在主机箱内，如图1-7所示。硬盘上每个存储面划分为若干个磁道，每个磁道划分为若干个扇区。硬盘通常有多张盘片组成，也有多个磁头，每个存储面的同一道形成一个柱面。硬盘容量的计算方法为：磁头数柱面数扇区数每个扇区的字节数。由此可见，扇区是硬盘存储信息的最小单位因为扇区的单位太小，因此把它捆在一起，组成一个更大的单位，称为“簇”。一个文件通常存放在一个或多个簇里，但至少要单独占据一个“簇”。,71,1.7.3 外部存储器,（2）使用硬盘的准备工作使用硬盘的准备工作，从新购硬盘到能够正常使用，须经过三个处理过程：硬盘的低级格式化、硬盘分区和硬盘的高级格式化。硬盘的低级格式化：即硬盘的初始化。主要目的是对一个新硬盘划分磁道和扇区，并在每个扇区的地址域上记录地址信息。初始化工作一般由厂家在硬盘出厂前完成。硬盘分区：硬盘分区是将硬盘划分成若干个相对独立的逻辑存储区，目的是建立系统使用的硬盘区域，并将主引导程序和分区信息表写到硬盘的第一个扇区上。只有分区后的硬盘才能被系统识别，经过分区的硬盘具有自己的标识名即盘符，如C：。硬盘的高级格式化：使用前必须对硬盘每个分区进行高级格式化，格式化后的磁盘才能使用。,72,1.7.3 外部存储器,注意，格式化操作会清除硬盘上所有信息，慎重。另外，低级格式化最易磨损硬盘。硬盘是非常精密的机械，最怕震动，在使用过程中切记不能搬动。硬盘优点：容量大、体积小、读写速度快、价格低。,73,1.7.3 外部存储器 2 光存储器,光存储器简称光盘，光盘有存储容量大，可长期保存等优点。光盘的大小为13cm（5.25英寸），有CD和DVD两种格式。是多媒体计算机的关键部件之一，如图1-8所示。光盘主要分成三大类：(1)只读型光盘（CD-ROM、DVD-ROM）；(2)一次性可写入光盘（CDR、DVD-R）；(3)可反复擦写光盘（CDRW、DVDRW）。,74,1.7.3 外部存储器 2 光存储器,硬盘、光盘、软盘等磁盘都需要驱动器。光盘驱动器简称光驱，光驱的速度是指光驱的数据传输速率。最初CD光驱传输速度为150KB/S，后来CD光驱的速度就以这个速度为计量单位称单倍速，其后发展为2倍速、4倍速，现在光驱达到48倍速以上。DVD最初光驱速率为1350KB/S，目前达到十几倍速。目前常用的CD-ROM的单面标准容量为650MB。DVD的容量有4.7GB、7.5GB和17GB等多种，比CD-ROM容量大825倍，速度也快，具有良好的应用前景。速度：高速缓存内存硬盘光盘,75,1.7.3 外部存储器 3 外存存储器,移动存储器有移动硬盘、U盘（有的称为闪存盘、优盘）等，是一种可以直接插在通用串行总线USB端口上进行读写的外存储器。具有容量大、体积小、携带方便、保存信息可靠等优点，目前已被人们普遍使用。USB接口：通用串行总线接口的简称。支持热拔插 即插即用,76,1.7.4 输入设备,键盘、鼠标、扫描仪等（1）键盘 P 34,77,（2）鼠标,（2）鼠标P36机械式鼠标、光电式鼠标、无线鼠标等,78,（3）扫描仪,（3）扫描仪用来将文字、照片等进行数字化的设备。可以将图片、文字等转化成在电脑上可以使用的文件形式。扫描仪可以分为台式和手持式两种。,79,1.7.5 输出设备,常用的有显示器、打印机、绘图仪、语音设备等（1）显示器 CRT显示器、主流的LCD液晶显示器、PDP等离子显示器目前市场主流是LCD液晶显示器。,80,1.7.5 输出设备 显示器性能,显示器性能显示器主要参数尺寸、像素（Pixel)、支持的最大分辨率、显示器的点距等。一般而论：像素（Pixel)：越大越好点距：越小越好，像素点间距离。分辨率：显示分辨率是指显示器水平方向和垂直方向显示的像素（光点）数的乘积（即横向点纵向点），数目越大，分辨率就越高。通常使用的分辨率有1024768或12801024。一般而言，显示器的清晰程度主要取决于分辨率。,81,1.7.5 输出设备,2、打印机分两大类：击打式和非击打式两种击打式：主要有针式打印机、非击打式：喷墨、激光、热敏和静电等打印机,82,1.7.6 主机板,系统板，是微机中最大最重要 的一块集成电路板，起传输信息固定支架作用主板上不仅集成了基本I/O接口、中断控制器以及连接系统各部件的各种总线，另外，还提供了包括CPU模块、内存模块、显示模块等在内的插槽来接插CPU、内存、显示卡等部件。,83,主板图,84,1.7.7 接口,接口是主机与外部设备之间信息交换的部件，起“桥梁”作用。现在的PC机通常把常用的一些接口电路都集成在主机板上。,85,1.7.7 接口,1、并行接口：并行线路，一次传输多个二进制位，打印机使用。2、串行接口：一次传输一个二进制位，鼠标使用3、USB接口：通用串行总线接口的简称支持热插拔，支持即插即用。很多外设使用：键盘、鼠标、打印机,86,1.7.7 接口,接口卡：也称适配器，是主机与外设信息交换的部件（1）显卡：概念：主机与显示器之间的连接，将主机输出信息转换成字符、图形、颜色等信息传送到显示器上。独立显卡：显卡与主板是独立的。集成显卡：显卡与主板是集成在一起的。分类标准：彩色图像CGA，增强型图形EGA,视频图形VGA(增强型SVGA,TVGA)显卡存储容量越大，显示质量越好,87,接口卡2,（2）声卡（多媒体计算机）声卡将来自话筒、收录音机、激光唱机等设备的声音变成数字信号交给电脑处理，并以文件形式存盘，还可以把数字信号还原成为真实的声音输出。（3）网卡：连接网络的接口能将计算机中信息转换成网上其它设备能识别的格式。反之亦然。接口卡还有很多：硬盘适配器，软盘适配器,88,电源,计算机内部使用的是：直流电UPS功能：不间断供电,89,1.8 计算机软件系统,软件系统是计算机中的程序、数据及其相关的文档的总称软件分成系统软件和应用软件两大类。,90,软件分类,91,1.8.2 系统软件,系统软件是用来管理、监控、维护计算机软、硬件资源的软件。,92,1.8.2 系统软件 1 操作系统,1操作系统操作系统负责管理计算机的硬件和软件资源，是位于底层的系统软件，其他系统软件和应用软件都是在操作系统上运行的。它是用户使用计算机的界面。操作系统是软件中最基本、最重要的系统软件。1983年第一套中文操作系统CCDOS问世。我国第一套服务器操作系统是：麒麟,93,1.8.2 系统软件 1 操作系统,(1)操作系统的管理功能从管理的角度，操作系统有以下五大管理功能。CPU管理图 由于CPU的工作速度要比其它硬件快得多，而且任何程序只有占用CPU才能运行。CPU管理系统就是负责管理计算机的处理器。为用户合理分配CPU的时间，以提高CPU的使用效率，从而提高整个计算机系统的效率。,94,1.8.2 系统软件 1 操作系统,存储管理存储管理系统是对存储“空间”的管理，主要指内存储器管理，主要功能是内存的分配与回收、内存的共享与扩充，以及信息的保护等。当前的操作系统利用“虚拟内存”技术（将硬盘的某区域作为临时内存），把内、外存结合起来，扩大了内存的寻址空间，达到“扩充”内存的目的。文件管理文件系统是由文件、管理文件的软件、和相应的数据结构及有关的文档组成。文件管理系统负责管理文件、实现用户信息的存储、共享和保护，为文件的“按名存取”提供技术支持，合理地分配和使用外存空间。文件管理是对计算机系统的软件资源管理。,95,1.8.2 系统软件 1 操作系统,外设管理外设管理系统负责管理各种外部设备，实现外部设备的分配和回收，并控制外部设备的启动与运行。外设管理是对计算机系统的硬件资源管理。作业管理作业（Job）管理包括任务管理、界面管理、人机交互、图形界面语音控制和虚拟现实等。一个作业从进入计算机系统到执行结束经过了几个不同的状态，在某个时间段，计算机可能有多个作业，此时作业管理系统负责实现作业的调度并控制作业的执行。,96,1.8.2 系统软件 1 操作系统,(2)操作系统分类根据系统运行环境和使用方式的不同，操作系统可分为以下几种。单用户操作系统单用