《计算机导述》PPT课件.ppt

自我介绍姓名：李贵兵（计算机科学与技术院）Tel QQ:48503094,第一章 计算机导述,1.1 计算机基础,以计算机技术为基础的高新技术的广泛应用,对人类社会的生产方式、工作方式、生活方式和学习方式都产生了及其深刻的影响。把人类带入信息化时代。1.发展历程：(基本电子元件为发展标志)1946年2月14日,世界首台电子数字计算机ENIAC诞生于美国宾州大学:(5000次/s、不能存程序、能存20个10位自然数),冯.诺依曼参观后提出了存储程序控制思想,确立了现代计算机(冯.诺依曼)体系结构。,现代电子计算机先驱，美籍匈牙利数学家冯诺依曼，1903-1957，1903年12月28日出生于布达佩斯。,该机的特征 占地面积为170平方米 运算速度为每秒5000次 18000 多个电子管 10000多个电容器 7000个电阻 1500多 个继电器 耗电150千瓦 重量达30吨 不能存储程序！,美国宾夕法尼亚大学莫尔电器工程学院研制的ENIAC主要研制人：莫奇莱和艾克特,2、微型计算机发展:1971年美国IBM推出开放式PC微机。微机硬件由运算器/控制器/存储器/输入输出设备5部分组成。CPU生产商:Intel/AMD/Cyrix/(诺基亚/Motorola/苹果)1971:Intel设计出CPU4004,字长4位 1976:苹果生产出Apple2 1978:Intel8086CPU(16位总线)1981:IBM-PC面世,进入PC新纪元 1982:286CPU(6M-20Mhz)1985:32位386CPU 1989:486(25M-100Mhz)1993:Intel奔腾CPU-Pro-Pmmx-PII-PIII-P4(2000年)2005:64位双核CPU(AMD公司领先)、多核CPU、2012:Intel酷睿3代多核CPU3.发展趋势:多极化(巨/大/中/小/微型)网络化 智能化 多媒体 未来计算机:量子计算机 神经网络计算机 生化计算机 光计算机4.计算机的特点:1.超强记忆/存储程序控制 2.强大数据处理能力 3.自动运行/自动控制 4.极高的运算速度/精度/判断力,微型计算机诞生于70年代,其发展已经历了20多年的 历史.80年代初,IBM公司推出了命名为IBM PC 的微型 计算机“个人计算机”或“个人电脑”.,2010年9月2日在天津滨海新区的国家超级计算天津中心，我国首台千万亿次超级计算机系统“天河一号”（国防科大研制）的13排计算机柜已全部安装到位，计划从9月开始进行系统调试与测试，并分步提交用户使用。,5.计算机的应用领域:1.科学计算：2.信息管理：目前是最多,占总应用70%。3.过程控制/检测:4.计算机辅助:CAD CAM CAT CAI 游戏 5.网络通信:网上发布/共享信息/硬件资源/信息交换 6.电子商务EC:网上/远程终端进行-订单/交易/支付/银行/订票/登机 7.电子政府:E-government电子政务6.计算机的分类:(有3种分类方式)按计算规模分:巨型 大型 中型 小型 工作站 微型机 笔记本电脑 按数据类型分:模拟量计算机 数字式计算机 按用途分：通用型计算机 专用型计算机7.计算机系统组成：=硬件系统+软件系统 硬件系统:中央处理器CPU、存储器、输入设备、输出设备 软件系统:系统软件(OS+DBMS+编程语言)、应用软件(OA软件/游戏/)(计算机系统组成 具体见下页),计算机系统,硬件系统,软件系统,中央处理器CPU,存 储 器,输入设备,输出设备,运算器,控制器,内存/主存,外存/辅存,R O M,R A M,硬盘,软盘,光盘,键盘 鼠标 驱动器 扫描仪 话筒 摄像头 数码相机,DOS Windows Unix Linix,应用软件,系统软件,操 作 系 统,编 译 系 统,诊 断 系 统,系统程序库,Basic VB VC Delphi VF PB,办公软件,游戏/学习软件,工具软件,辅助设计软件,8.计算机系统的组成:,显示器 打印机 绘图仪,U盘,1.2 计算机硬件系统,1、计算机系统的硬件组成,总线(Bus)是连接微机系统中各部件的一簇公共信号线，它们构成了微机各部件之间相互传送信息的公用通道。有3种:AB,DB,CB。(其它:SATA/AGP/PCI/IDE/ISA),2、微机系统总线结构：,3、微型计算机的硬件配置：机箱内部图,机箱,4、微机主板,CPU,内存条,硬盘,光驱,显卡,声卡,网卡,一、中央处理器(CPU)组成：运算器运算器由算术逻辑单元、暂存寄存器、累加寄存器 和通用寄存器等部件构成。主要功能：完成各种算术运算和逻辑运算。控制器控制器由程序计数器、指令寄存器、指令译码器以 及时序信号发生器等构成。主要功能：读取并分析指令,做出相应控制,使计算机各部分协同动作,以完成计算机的各种操作。是统一指挥和控制计算机各部件进行工作的“神经中枢”二、存储器：这是计算机的记忆部件，用于存放程序、原始数据、中间结果以及最后信息。分为：内存和外存。硬盘/光盘/U盘属外存。外存慢但便宜,不怕停电；内存快但贵,断电信息就丢失,三、输入设备：是用于将外面的信息送入计算机中的装置。如键盘；鼠标器。四、输出设备：是用于将计算机中的数据信息传送到外部介质上的装置。有显示器；打印机。,5.关于信息技术的几个重要术语,位(Bit)：1位二进制信息称为1位，位是二进制数的基本单位。字节(Byte)：8位二进制信息称为一个字节。字(Word)：作为一个整体被传送和运算的一串二进制数称为一个字。字长：一个字所包含的二进制位数称为字长。字长一般是字节的整数倍，如8位、16位、32位、64位等。字长和ALU、累加器和通用寄存器的长度一致。主频(Hz)：CPU主频是CPU工作的时钟频率，是CPU速度的主要参数。一般是与CPU型号标在一起的。电脑稳定运行时，主频越高则工作节拍越快，速度也就越快。,（1）字长（2）时钟频率（主频）（3）运算速度（4）内存容量（5）外存容量（6）可靠性、可维护性、性能价格比（7）计算机网络通信（8）娱乐和游戏,微型计算机的主要技术指标,1.3 计算机软件系统,1.程序与指令系统,计算机软件系统指在计算机硬件设备上运行的程序及相关的文档和数据 计算机程序是指“为了得到某种结果而由计算机执行的代码化指令序列”。计算机的指令系统通常包括几十到几百条指令。计算机是一种以二进制方式工作的电子设备。计算机所能完成的每个动作对应于一组二进制编码，称为指令。一台计算机所能执行的全部指令的集合称为指令系统。一条指令通常包括操作码和操作数两部分。操作码表明要进行什么操作；操作数表明如何取得操作数据。,2.操作系统,系统软件是为整个计算机系统配置的、不依赖于特定应用领域的通用软件，用来管理计算机的硬件和软件资源。操作系统(Operation System,简写OS)是直接运行在“裸机”上的最基本的系统软件，其他软件都须在操作系统支持下才能运行。,操作系统的主要功能：1.进程管理：即处理机管理。在多用户、多任务的环境下，主要解决对CPU进行资源的分配调度，有效地组织多个作业同时运行。2.存储管理：主要管理内存资源，为程序的运行分配合理内存空间。3.文件管理：支持文件存储、检索和修改等操作，解决文件的共享、保密与保护。4.设备管理：负责外部设备的分配、启动和故障处理，方便使用外设。5.作业管理：使用户能有效地组织自己的工作流程。,3.语言处理程序、程序设计语言,机器语言程序示意：.,汇编程序例子：MAIN:MOV SP,#30H MOV PSW,#00H MOV MEMA,SHOUR MOV MEMB,SMIN ACALL TLED ACALL DISPLAY MOV P0,#0FFH MOV P1,#0FFH AJMP MAIN,BASIC程序例子:10 R=2.3 20 PI=3.1415926 30 C=PI*R*2 40 PRINT C 50 C=C+1 60 PRINT C 70 END,C语言程序例子：#includeMain()int r;float c;c=3.1415926*r*2 printf(“c=%fn”,c);,FORTRAN语言：又叫公式翻译语言。广泛应用于科学计算和工程设计方面。FORTRAN程序例子：PROGRAM AA PI=3.1415926 R=3 C=PI*R*2 PRINT*,C=,CEND,COBOL语言:COBOL是“通用面向商业语言”的英文缩写。主要用于商业数据处理的高级程序设计语言，适用于编写各种商务管理程序。COBOL程序例子：IDENTIFICATION DIVISION.ENVIRONMENT DIVISION.DATA DIVISION.PROCEDURE DIVISION.000-MAIN.DISPLAY“HELLO WORLD!.STOP RUN.,高级语言编写的代码序列通常称为源程序。计算机不能直接执行源程序。用高级语言编写的源程序必须被翻译成二进制代码组成的机器语言后，计算机才能执行。高级语言源程序有编译和解释两种执行方式。,在解释方式下，源程序由解释程序边“解释”边执行，不生成目标程序，如上左图所示。解释方式执行程序运行速度较慢。在编译方式下，源程序必须经过编译程序的编译处理来产生相应的目标程序，然后再通过连接和装配生成可执行程序。故，把高级语言编写的源程序变为目标程序，必须经过编译程序的编译。编译过程如上右图所示。编译成的目标程序运行速度很快。,4.计算机工作原理,计算机的所有动作和处理过程都是由人用程序事先设定的，让它以“存储程序控制”方式进行工作。当需要计算机解决某个问题时，就必须先把解决这个问题的方法分解成一系列计算机所能完成的简单操作，并以指令的形式通知计算机。这些完成特定功能的指令序列，就称为程序。“存储程序控制”原理的几个基本要点：事先编制程序；将程序（包括数据和指令序列）装入存储器（内存）；CPU中控制器和运算器按照存储器中程序的指挥，自动控制协调完成任务。以上要点体现了计算机最基本的“存储程序控制”的工作原理。根据此原理，计算机的解题过程就是不断调用事先存储在计算机中的指令和数据，不断执行一系列基本操作的过程。只要提前存入不同的程序，计算机就可以完成不同的任务。,