第章计算机的发展与组成.ppt

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1、计算机操作基础教案,邢龙龙,第1章 计算机的发展与组成,主要知识点：一、了解计算机的外观、发展史、分类、发展趋势及应用领域。二、了解计算机外部设备及其功能。三、熟悉计算机的系统组成及相互之间的关系。四、掌握计算机数制之间的相互转换。,一、认识电脑,什么是计算机计算机的外观,什么是计算机,计算机又称为“电脑”，它的全称为“电子数字计算机”,是指“由电子器件组合而成的以数字方式对数据进行计算处理的机器”。它是一种不需要人工直接参与便能够按照人们预先设计的程序自动进行高速计算和信息处理的电子设备。,计算机的外观,从计算机的外观来看，计算机主要由主机箱、显示器、键盘、鼠标以及一些类似打印机之类的外部设

2、备组成，下面以常见的个人计算机为例，就其外型介绍如下：1、主机箱 主机箱内部，安装有计算机的主要部件，如主板、中央处理器、内存和硬盘等。常见的主机箱有两种，立式机箱和卧式机箱两种，如下图所示。,主机箱图示,立式主机箱,卧式主机箱,计算机的外观,2、显示器 显示器，主要用来显示计算机处理相关任务的结果。其外形如上图所示。,计算机的外观,3、键盘 键盘主要用来往计算机中输入信息或者是用于控制计算机中的某些操作过程，如上图所示。,计算机的外观,4、鼠标 鼠标主要用来定位操作的对象。如上图所示。,计算机的外观,5、打印机 打印机的主要功能就是将计算机中编排好的文档打印出来。,计算机的外观,6、扫描仪

3、扫描仪的主要功能就是将纸介质中的相关内容电子化。以电子文档的形式存储在计算机中。,二、计算机的发展史、分类及发展趋势,计算机的产生计算机的发展史计算机的分类计算机的发展趋势,（一）计算机的产生,1、1946年 ENIAC（埃尼阿克）,1.8万多个电子管 占地约170M2 重达30吨 耗电量150Kw/h 运算速度5000次/秒,Electronic Numerical Integrator And Computer（电子数字积分计算机的简称）,（一）计算机的产生,2、冯 诺依曼 与莫尔小组合作研制成EDVAC,输入器、存贮器、运算器、控制器、输出器,存储程序通用电子计算机方案（Electron

4、ic Discrete Variable Automatic Computer的缩写）,（二）计算机的发展史,1、电子管计算机时代（194650年代末）主要特点如下：以电子管为核心器件 体积大、成本高、可靠性较低 运算速度（每秒几千次至几万次）一般用于科学、军事、航空方面的计算“数据处理机”得到应用,（二）计算机的发展史,2、晶体管计算机时代（50年代中期60年代末）主要特点如下：以晶体管为核心器件 体积缩小、成本降低、性能提高 运算速度（每秒几万次至几十万次）应用领域延伸到气象、工程设计等方面“工业控制机”开始得到应用,（二）计算机的发展史,3、中小规模集成电路计算机时代（60年代中期70年

5、代初）主要特点如下：以中、小规模集成电路为基本器件 体积更小、成本更低、可靠性进一步提高 运算速度（每秒几 十万次至几百万次）机种多样化，生产系列化，使用系统化，“小型计算机”开始出现,（二）计算机的发展史,4、大规模和超大规模集成电路计算机时代（70年代初期至今）主要特点如下：中央处理器（CPU）高度集成化 体积较小、成本较低、可靠性较好 运算速度（每秒几百万次至几千万次）由大规模集成电路组成的“微型计算机”开 始出现,（二）计算机的发展史,（二）计算机的发展史,目前使用的计算机都属于第四代计算机。从80年代开始，发达国家开始研制第五代人工智能计算机。研究的目标是能够打破以往计算机固有的体系

6、结构，使计算机能够具有人一样的思维、推理和判断能力。,中国计算机产业发展大事记,1956年，夏培肃完成了第一台电子计算机运算器和控制器的设计工作，同时编写了中国第一本电子计算机原理讲义。1957年，哈尔滨工业大学研制成功中国第一台模拟式电子计算机。1958年，中国第一台计算机103型通用数字电子计算机研制成功，运行速度每秒1500次。1959年，中国研制成功104型电子计算机，运算速度每秒万次。,中国计算机产业发展大事记,1960年，中国第一台大型通用电子计算机107型通用电子数字计算机研制成功。1963年，中国第一台大型晶体管电子计算机109机研制成功。1965年，中国第一台百万次集成电路计

7、算机“DJS”型操作系统编制完成。1969年，北京大学承接研制百万次集成电路数字电子计算机150机。,中国计算机产业发展大事记,1970年，中国第一台具有多道程序分时操作系统和标准汇编语言的计算机441型全晶体管计算机研制成功。1972年，每秒运算11万次的大型集成电路通用数字电子计算机研制成功。1973年，中国第一台百万次集成电路电子计算机研制成功。1977年，中国第一台微型计算机DJS050机研制成功。,（三）计算机的分类,1、按处理速度分巨型机大型机中型机小型机微型机工作站服务器,2、按用途分为：通用机专用机3、按数据处理方式：数字机模拟机数模混合计算机,（三）计算机的分类,巨型机(Su

8、percomputer)：计算速度在亿次以上的计算机。主要用于尖端科学研究、国防等国家重点科研机构。中国-2.5千万亿次 美国-1.750千万亿次 日本-8.612千万亿次,（三）计算机的分类,大型机（Mainframe computer）：包括大型机和中型机。主要用于国家级科研机构及重点理工科院校。以美国IBM系列机为主。小型机（Minicomputer）：运算速度在几百万次左右。主要用于一般的科研机构及普通高校。微型机（Microcomputer）：个人计算机。微型机可分为以下几类：,（三）计算机的分类,（四）计算机的发展趋势,巨型化：巨型化是指计算机的运算速度更高、存储容量更大、功能更强

9、。目前正在研制的巨型计算机其运算速度可达每秒百亿次。该类型的计算机主要应用于天文、气象、原子和核反应等高端科学技术领域。微型化：微型计算机具有体积小、价格便宜与功能强等特点，并且拥有丰富的应用软件和外部设备，所以微型机可渗透至诸如仪表、家用电器、导弹弹头等中小型机无法进入的领域。,（四）计算机的发展趋势,多媒体化：多媒体是“以数字技术为核心的图像、声音与计算机、通信等融为一体的信息环境”的总称。其实质是一改传统的人机字符交互方式，代之以图形、图像、声音、动画与视频等多媒体形式出现，让人们利用计算机以更加自然与简单的方式进行交流。网络化：计算机网络是计算机技术发展中崛起的又一重要分支，是现代通信

10、技术与计算机技术结合的产物。计算机网络在现代企业的管理中如银行系统、商业系统、交通运输系统等发挥着越来越重要的作用。,（四）计算机的发展趋势,智能化：是让计算机模拟人的感觉、行为与思维过程的机理，从而使计算机具备和人一样的思维和行为能力，形成智能型和超智能型的计算机。,三、计算机的应用领域,1、科学计算 科学计算也称作数值计算，是使用计算机完成科学研究和工程设计等方面的数学问题的计算。由于计算机具有速度快、精确度高与存储量大等特点，从而在很多尖端科学领域，经常需要进行海量数据的计算与存储，如气象、核反应与地理应用系统等。中国于2003年10月15日成功发射的“神舟五号”载人航天飞船在整个研制、

11、发射和回收过程中如果缺少了各种类型的计算机，根本就不会有“神舟五号”的诞生。,三、计算机的应用领域,2、信息处理 计算机可以对大量的信息进行分析、合并、分类与统计等加工处理工作，常应用于财务管理、物资管理、销售管理、信息检索以及报表统计等领域，目前市面上专门针对上述应用的计算机软件也很多。3、辅助功能 计算机的辅助功能主要包括辅助设计（CAD）、辅助教学（CAI）、辅助制造（CAM）和辅助测试（CAT）等。,三、计算机的应用领域,计算机辅助设计CAD（Computer Aided Design）是综合地利用计算机的工程计算、逻辑判断、数据处理功能和人的判断能力结合，形成一个专门的系统。用来进行

12、各种图形设计和图形绘制，对所设计的部件、构件或系统进行综合分析与模拟仿真实验。计算机辅助教学CAI 利用计算机模拟教师的教学行为进行授课，学生通过计算机教学软件进行学习并自测学习效果，是提高教学效率和教学质量的新途径。,三、计算机的应用领域,计算机辅助设计CAD（Computer Aided Design）是综合地利用计算机的工程计算、逻辑判断、数据处理功能和人的判断能力结合，形成一个专门的系统。用来进行各种图形设计和图形绘制，对所设计的部件、构件或系统进行综合分析与模拟仿真实验。计算机辅助教学CAI 利用计算机模拟教师的教学行为进行授课，学生通过计算机教学软件进行学习并自测学习效果，是提高教

13、学效率和教学质量的新途径。,三、计算机的应用领域,计算机辅助制造CAM 是利用计算机进行对生产设备的控制和管理，实现无图纸加工。计算机辅助测试-CAT4、过程控制（实时控制）稍后看一部短片 指利用电脑及时采样，按最佳值迅速地对控制对象进行自动控制或自动调节。如对数控机床、机械加工流水线的控制以及核反应堆的处理等。,三、计算机的应用领域,5、现实模似 利用计算机进行现实模拟是指将已经过去的事件、未来可能发生的事件或者不容易用语言与文字等方式描述的事件进行模拟体现。6、人工智能 指用计算机模拟人类的智能活动，如模拟人脑学习、推理、判断、理解、问题求解等过程，帮助人类做出决策。7、通信8、娱乐,四、

14、计算机系统构成,1、计算机系统组成结构图,计算机系统构成,2、计算机软、硬件之间的关系,硬件是软件运行的基础与前提，软件是硬件功能的延伸与拓展。,五、计算机硬件系统,主要知识点：冯.诺依曼计算机原理中央处理器（CPU）存储器主板、显卡、声卡及网卡输入设备和输出设备,冯.诺依曼计算机原理,冯.诺依曼计算机的工作原理是：电子计算机硬件系统由存储器、运算器、控制器、输入设备和输出设备等五个功能部件和沟通部件之间信息传送的总线组成，计算机的工作过程实质上就是在控制器的控制下自动地、逐条地从存储器中取指令、分析指令、执行指令、再取下一条指令，周而复始地执行指令序列的过程，直到程序所有指令执行完为止。,冯

15、.诺依曼计算机原理,计算机五大组成部分及其关系示意图,主机箱内部结构,中央处理器（CPU）,中央处理器由运算器和控制器构成。运算器用于计算机中数据的加工和处理。控制器用于指挥和协调计算机各个功能部件之间的工作。,（Central processing Unit）中央处理器,CPU的工作原理,CPU,CPU的性能指标,主频 CPU时钟频率 主频=外频倍频协处理器 数学协处理器，负责浮点运算一级缓存（L1）二级缓存（L2）CPU外部的高速缓存内存总线速度 系统总路线速度，一般等同于CPU的外频工作电压流水线技术、超标量乱序执行和分枝预测制造工艺,存储器,1、存储器的特点：a.具有记忆能力；b.刷新

16、能力。2、存储器的分类：按在计算机中的作用分类：内存、外存。按存取方式分类：随机存储器、只读存储器。,存储器,1、存储器的特点：a.具有记忆能力；b.刷新能力。2、存储器的分类：按在计算机中的作用分类：内存、外存。按存取方式分类：随机存储器、只读存储器。3、内存的特点 存储容量小、存取速度快。内存能够通过指 令中地址码直接访问其他存储器，主要用来存放 活跃的程序和数据，以供中央处理器使用。,存储器,4、外存的特点 存储容量大，存取速度慢，价格便宜、信息能够长时间保存，外存信息不能直接参与运算，只有调入内存后方能参与运算。5、磁盘和磁盘驱动器 磁盘是记录信息的介质，而磁盘驱动器是对磁盘实施读写操

17、作的物理设备。磁盘可以分为硬盘和软盘两类。市场上买回的磁盘不能立即存储信息，必须先格式化，即将磁盘划分磁道和扇区，建立文件分配表。,存储器,磁盘盘片存储信息示意图如下：,存储器,6、软盘（FD）软盘的盘片是在塑料膜上涂有磁性材料制成的，根据相应位置被磁化和未被磁化来记录信息。常见的软盘规格有：5.25英寸高密和低密、3.5英寸高密和低密。目前常用的3.5英寸高密软盘用两面记录信息，由外向里分成80个同心圆磁道，18个扇区，每个扇区可存储512字节的数据。,存储器,7、硬盘（HD）硬盘又称“温盘”，也一组盘片和驱动器一起被密封在一个真空的金属盒内，每个盘片的结构和软盘相似。,存储器,8、光盘（C

18、D）光盘是利用光学方式（激光）读写信息的圆盘。可以分为只读型光盘、一次性写入型光盘、可擦除型光盘。,主板、显卡、声卡及网卡,1、主板 它是整个系统的基板，是中央处理器（CPU）、内存、显示卡以及各种扩展卡的装配载体。主板的性能与稳定程度直接关系到整个计算机系统的性能与稳定程度。事实上，主板的速度在一定程度上也制约着整个计算机系统的速度。,主板、显卡、声卡及网卡,2、显卡 显卡是显示卡的简称，在计算机的硬件系统中，显卡用于控制显示器的显示，衡量显卡性能最主要的两个技术指标是显示芯片与显存（显卡的内存）的容量。,主板、显卡、声卡及网卡,3、声卡 声卡是计算机中实现多媒体功能的必备硬件设备，因为计算

19、机中的声音必须通过声卡将其传递到音箱才能播放出来。,主板、显卡、声卡及网卡,4、网卡 网卡是用来实现多台计算机之间共享信息、共享文件（例如在局域网中互相交换文件）、共享硬件设备（例如多台计算机共享一台打印机）、通过ADSL或局域网连接到国际互联网（Internet）的设备。,输入设备和输出设备,除了主机之外的大部分硬件设备称为外围设，简称外设。目前外设在计算机系统中所占价格的比重越来越大，大约占70%以上。1、键盘（Keyboard）键盘是目前最常用的一种手动输入设备，由盘面、译码器组成，并用电缆线与主机相连。2、显示器（Monitor）显示器又称监视器用于显示计算机输出信息的外围设备，它的工

20、作原理跟电视机相似。,输入设备和输出设备,和显示器有关的几个概念分辨率（Resolution）分辨率是指显示设备所能表示的像素个数。像素越密，分辨率就越高，图象就越清晰。显示器的分辨率取决于显示器本身的物理性能和刷新存储器的存储空间。,输入设备和输出设备,灰度 灰度指的是所显示像素点的明暗差别，在彩色显示器中则表现为颜色数的不同。每个像素点用N位二进制数存储，则颜色数为2N种。例：分辨率为800*600，颜色数为24位真彩显卡的内存至少应该为多少？（单位：MB）显存=（800*600*24）/（8*1024*1024）=1.38M,输入设备和输出设备,3、鼠标 鼠标是一种移动光标的输入装置，它

21、比传统的键盘在驱动光标的移动上更加方便、快捷。目前使用的鼠标有机械式、光学式和光学机械式三种。4、打印机 打印机是常用的输出设备，用于输出静态的文字和图片。我们通常把打印机分为三类：点阵式打印机、喷墨式打印机和激光式打印机。,输入设备和输出设备,5、扫描仪 彩色扫描仪是多媒体计算机系统的必需设备之一，是光机电一体化的高科技产品，有滚桶式、台式和手提式三种。其主要功能是向计算机输入静止的图片。扫描仪的主要技术指标：物理分辨率、最大可扫描幅面、最大彩色位数和接口方式。,六、计算机软件系统,计算机软件系统又称为程序系统，分为系统软件和应用软件。系统软件：是为了方便用户、充分发挥计算机的效能，向用户所

22、提供的一系列支持软件。应用软件：为解决某种具体问题或完成某项特定的任务而专门编制的程序。1、系统软件,六、计算机软件系统,操作系统（Operating System）操作系统是用户与计算机的接口，是为了方便用户、提高计算机的使用效率而配置的系统软件。它的功能是调度和管理计算机的所有软件和硬件资源，合理地组织计算机的工作流程，为用户使用计算机提供一个良好的环境。磁盘操作系统（Dick Operating System）简称为DOS，MS-DOS是美国微软公司开发的磁盘操作系统。MS-DOS的优点：占用的存储空间小、操作简洁。,六、计算机软件系统,MS-DOS的缺点：可管理的基本内存只有640K；

23、界面不友好；MS-DOS是单任务操作系统。Windows 操作系统：微软公司于20世纪90年代初推出的操作系统，它有以下特点：突破了640K的内存限制；界面图形化，很友好；操作简单、易用。,六、计算机软件系统,2、应用软件 Office 办公软件：Word 字处理软件 Excel 电子表格软件 PowerPoint 演示文稿制作软件 Adobe 系列软件：Photoshop 图像处理软件 Illustrator 图形设计软件 InDesign 图文设计软件 Acrobat跨平台文档处理软件,六、计算机软件系统,2、应用软件 Macromedia系列软件：Dreamweaver网页设计软件 Fl

24、ash 网络动画设计软件 Fireworks Web图像设计软件 AutoCAD 图形设计设计软件 3ds Max 三维效果图设计软件 应用软件很多，在此就不一一列举。,七、计算机中信息表示,主要知识点：计算机常用的计数制计算机的数制转换简单的编码知识,计算机常用的计数制,计算机中数的表示,数有正有负，在计算机中表示一个数时，总是用最高位表示数的符号，其中“0”表示正，“1”表示负。在计算机中，小数点位置固定的数称为定点数。在计算机的定点数有两种表示法：（1）小数点默认为在一个二进制数最后一位的后面。这种定点数称为定点整数。（2）小数点默认为在二进制数的最高位（即符号位）后面。这种定点数称为定

25、点小数。在计算机中，既有整数部分又有小数部分的数称为浮点数。,数制的相互转换,1、十进制数二进制数相互转换,（35）10=100011,（10111）2=124+023+122+121+120=16+0+4+2+1=（23）10,数制的相互转换,1、十进制数二进制数相互转换,（0.375）10=（0.011）2,0.3752=0.750整数为0（去掉整数部分再乘2）0.7502=1.500整数为1（去掉整数部分再乘2）0.5002=1.000整数为1（去掉整数部分再乘2）0.0002=0去掉整数部分余下的纯小数为0，转换结束。,思考：若将（56.375）10转换为二进制,整数部分：除以2取余，

26、逆序输出。小数部分：乘以2取整，顺序输出。,（56.375）10=（111000.011）2,数制的相互转换,1、十进制数二进制数相互转换,（110.11）2=（6.75）10,（110.11）2=122+121+020+12-1+12-2=4+2+0+0.5+0.25=（6.75）10,数制的相互转换,2、二进制数八进制数相互转换,二进制转八进制方法：“三合一”，即以小数点为基准，整数部分从右向左每3位分成一组，最高位不足3位时，左边添0补足3位；小数部分从左到右，3位一组，最低位不足3位时，右边添0补足3位。然后将其转换为一组用07表示的八进制数。,数制的相互转换,2、二进制数八进制数相互

27、转换,八进制转二进制方法：“一拉三”，即将八进制数中的每一位数都用相应的三位二进制数来代替。,数制的相互转换,3、二进制数十六进制数相互转换,二进制转十六进制方法：“四合一”，即以小数点为基准，整数部分从右向左每4位分成一组，最高位不足4位时，左边添0补足4位；小数部分从左到右，4位一组，最低位不足4位时，右边添0补足4位。然后将其转换为一组用09、A、B、C、D、E、F表示的十六进制数。,数制的相互转换,3、二进制数十六进制数相互转换,十六进制转二进制方法：“一拉四”，即将十六进制数中的每一位数都用相应的4位二进制数来代替。,简单的编码知识,计算机中数据的单位常用的数据编码汉字编码,计算机中

28、数据的单位,（1）位（bit）位是计算机中存储数据的最小单位，指二进制数中的一 个位数。（2）字节（Byte）简写B，是计算机用来表示存储空间大小的最基本的单 位。一个字节包含8个二进制。1B=8bit;1KB=1024B;1MB=1024KB;1GB=1024MB（3）字 字是计算机内部作为一个整体，参与运算、处理和传递的一串二进 制数，其英文名为“Word”，字是计算机内部CPU进行数据处理的 基本单位。,注意：位是最小的据单位，字节是计算机中最基本的信息单位。一个ASCII码通常用一个字节表示；一个汉字的国际标码用二个字节表示；整型用二个字节表示；单精度实型数用4个字节表示；双精度实型数

29、用8个字节数表示。,常用的数据编码,计算机不能直接处理字母、汉字、图形、声音，需要对这些对象进行编码。数据编码就是规定用什么样的二进制码来表示字母、数字及各种符号。编码过程就是在计算机中将信息转换为0和1二进制串的过程。在计算机中，有两个字符编码方式：ASCII码和EBCDIC码，ASCII码使用最为广泛，通常用于小型机和微型机，EBCDIC（Extented Binary Coded Decimal Interchange Code，扩展的二一十进制交换码）主要用于IBM的大型机。,十进制数字字符的ASCII码与它们的二进制数值是不同的。例如，十进制数5的7位二进制数是0000101，而它的

30、ASCII码为0110101，即表示为（35）16。因此，数值5和数字字符5在计算机中的表示是不同的。数值表示大小，可以参与运算；而数字字符5则表示一个符号，不能参与数值运算。,汉字编码,（1）汉字输入码（外部码）对每种汉字输入方法规定了输入计算机的代码。（2）汉字交换码（国标码）汉字信息在传递、交换中规定统一的编码。GB2312-80国标码收录汉字7445个，GBK收录21003个汉字。完 全兼容GB2312-80。（3）汉字的机内码 计算机内部存储和加工汉字时所使用的代码。（4）汉字输出码 即汉字字形码，主要用于汉字的显示和打印。汉字字形产生方式主要有点 阵和矢量两种。,作业,了解计算机的外观、发展史、分类、技术发展方向及应用领域了解计算机外部设备及其功能掌握计算机的系统组成及相互之间的关系,