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第一章 计算机基础知识.doc
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第一章 计算机基础知识.doc
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第一章 计算机基础知识
教学目的与要求:
1、了解计算机的发展过程、计算机系统的分类等;
2、掌握计算机的本质与特点、组成;
3、掌握微机的基本性能指标;
4、掌握计算机内的信息表示。
重点与难点:
1、计算机的组成与应用;
2、计算机中的数及其转换。
1.1 计算机概述
1.1.1 计算机系统的发展
1946 年第一台电子数字计算机 ENIAC 产生。第一台存储程序计算机是冯·诺依曼发
明的 EDVAC。该计算机的核心设备是 CPU。
1、 计算机的发展过程:
时代 时间 基本元件 速度 软件 主要硬件
第一代
1946—1958
年
电子管
几千次——几
万次/秒
汇编语言、服务
性程序
磁盘、磁带机、穿
孔卡片机等
第二代
1958—1964
年
晶体管
几万次—几十
万次/秒
开始出现操作系
统
键盘、打印
机、CRT 显示器等
第三代
1964—1970
年
集成电路 几百万次/秒
操作系统逐步完
善,并出现网络
高密度的磁盘
第四代
1971 年至
今
大规模集成
电路
几百万次—几
亿次/秒
高密度的硬盘等
1.1.3、计算机系统的分类:
按规模分为:微型机、小型机、大型机、巨型机。
1.1.4 计算机的应用
1、数值计算;
2、信息处理;
《计算机应用基础》第 1 页 共 35 页
3、自动控制;
4、计算机辅助工作:CAD、CAM、CAI、CAT、CBE(辅助教育)、CIMS(计算机集
成制造系统)等;
5、产品艺术造型设计;
6、人工智能;
7、电子商务;
8、信息高速公路
1.1.5、计算机的发展趋势:巨型化、微型化、网络化、智能化。
1.2 计算机系统的组成
系统组成:软件系统、硬件系统
1.2.1.硬件系统
1、硬件:计算机所有物理设备的总称。
2、基本组成:运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备。
3、工作过程:
1.2.2 软件系统
一、软件系统
1、软件:在硬件设备上运行的各种程序、数据以及相关文档的总称。程序是一系列指令
的集合。
2、组成:系统软件、应用软件、文件系统。
3、系统软件的组成:操作系统、数据库管理系统、语言处理程序、服务性程序。
4、应用软件:为解决实际性的问题而编制的程序。
5、文件系统:使整个计算机系统正常运行所必需的操作手册、用户指南、程序手册及其
他各种文档资料。
二、操作系统
1、基本概念:操作系统是一个大型的程序系统,它负责计算机的全部软、硬资源的分配、
调度工作,控制并协调并发活动,实现信息的存取和保护。它提供用户接口,使用户获
得良好的工作环境。
2、功能:处理机管理、存储管理(包括进程管理和作业管理)、设备管理、文件管理。
3、操作系统的分类:
(1)批处理系统:多道批处理操作系统利用硬件具有中央处理器与各种外围设备的并行
《计算机应用基础》第 2 页 共 35 页
工作能力,实现多道并行工作。所以,多个作业可以同时执行,使得计算机系统的资源
能被充分利用,从而提高了计算机系统的工作效率。实现了整个计算机工作流程的自动
化。
(2)分时系统:一般采用时间片轮转的方法使一台计算机同时为多个终端用户服务,对
每个用户都能保证足够快的响应时间,并提供交互会话功能。它具有以下三个特点:独
占性、共享性、交互性。
3、实时系统:对实时系统进行管理和协调的操作系统,多用于实时系统和自动控制系统
中。
4、分布式系统:为分步式计算机配置的操作系统,能使网络中各台计算机相互合作完成
一个共同的任务。
5、网络操作系统:使得网络中各台计算机之间可以相互传送数据,实现计算机之间的通
信及网络中各种资源的共享。
1.2.4 程序设计语言
计算机语言包括机器语言、汇编语言、高级语言。经历了从低级到高级的发展过程。
区别如下:
类型 编制方式 优点 缺点
机器语言
采用二进制,程序全由
“0”和“1”构成。
是计算机唯一能识别的
语言。
直观性差、易出错、检
查和调试困难
汇编语言 采用助记符和地址符 易读、易检查修改 不具通用性可移植性
高级语言 面向用户的语言 通用性和可移植性大大提高。
1.2.5 数据库系统
在计算机应用中,数据库的应用占有十分重要的地位。数据库技术产生于 20 世纪 60 年代,
大体经历了 3 个阶段:
1、人工管理阶段:数据处理采用批处理方式,数据由人工管理;
2、文件系统阶段:计算机出现操作系统并有所发展,并出现了管理数据的软件——文件
系统。数据的逻辑结构与物理结构不完全一致;修改数据存储单元后,应用程序不必修
改。
3、数据库系统阶段:数据集中统一管理的软件,数据具有较高的独立性,解决了数据多
用户共享问题,并为数据提供了多种保护措施
1.3 常用微机基本性能指标
1、基本字长:计算机处理基本数据单位所包含的位数,即计算机能处理的二进制的位数。
当今有 16 位(bit)、 32 位、64 位、128 位的计算机,表示 CPU 一次性能处理的二进制
数的位数为 16、32、64 等。
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2 、 存 储 容 量 : 指 存 储 器 所 能 存 储 的 字 节 数 (byte) 。 一 个 字 节 有 8 个 二 进 制 位 。
1KB=1024B、1MB=1024KB、1GB=1024MB。
3、存取周期:两次读/写操作之间的时间间隔。
4、运算速度:每秒钟能执行的指令数,用 MIPS 表示。
5、主频:计算机的时钟工作频率,单位为 MHZ。
6、可用性、可靠性和可维护性
1.3 计算机的工作特点
主要工作特点:
1、运算速度快:目前巨型机的速度能达到几百亿次/秒;
2、精度高:能将圆周率计算到小数点后 500 多位;
3、具有“记忆”能力:具有强大的存储能力,不仅能计算,而且能存储各种数据、结果、
计算指令、程序等;
4、具有逻辑判断能力:;
5、在程序的控制下自动进行处理:无须人工敢于,就能在程序的控制下自动地运行。
1.4 卫星计算机的常用设备
一、主机
1、微机硬件系统组成:CPU、内存、I/O 接口和 I/O 设备。
微型计算机系统的结构。见 P16 图 1-3。
2、CPU:中央处理器,包括运算器和控制器。
运算器:ALU(算术逻辑单元)和若干个寄存器。
控制器:程序计数器(PC,存放指令地址)
指令寄存器(IR,存放当前正在执行的指令代码)
指令译码器(ID,识别 IR 中所存放指令的操作性质)
控制电路(发送控制命令)
3、存储器:内存储器(主存储器)和外存储器(辅助存储器)。
内存储器:随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)
4、外存储器的组成:驱动器、控制器、盘片。
(1)软盘驱动器:
组成:软盘、软盘驱动器、软盘适配器。
容量:3.5 英寸软盘 1.44MB、ZIP-100 软盘 100MB 等
读写保护:露出写保护孔则写保护,关闭写保护孔则既可读入数据又可写入数据。
软盘信息的存储:在盘片上有若干个同心圆称为磁道,最外层为 0 磁道,每个磁道分
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成若干个扇区。信息是按磁道记录的。但磁盘读写时以扇区为基本单位,每个扇区存放
同样数量的信息,可以是 128B、256B、512B 不等。
(2)硬盘驱动器:容量大、速度快、不易携带。
(3)光盘存储器:采用激光技术。常见的有 CD-ROM、DVD-ROM 等。
5、系统总线:
(1)地址总线 (总线的最大寻址范围:2n B n 为总线的数目)
(2)数据总线 (3)控制总线
(4)常见 PC 总线(属局部总线)
1.6 外部设备
一、输入设备
键盘、鼠标、扫描仪、数码相机等
二、输出设备
显示器、打印机、绘图仪等
衡量显示器的指标:分辨率(屏幕单位面积上像素数),分辨率越高,图象越清晰,
色彩越好。
三、联网设备
网卡(网络适配卡)、调制解调器(MODEM)。
补充:计算机内的信息表示
一、计算机中的数
数制:进位计数制:一种数的表示方法,按进制位的方式计数。其特点是逢 N 进
1,借 1 当 N(N 为 1 位所需的符号数目)。
采用位权(即按权展开)表示如下:
Y=D n X n-1+D n-1 X n-2+ … +D1X0+ … +D -m X-m
例 1:十进制数 4567.25 表示为
4×103+5×102+6×101+7×10 0 +2×10-1 +5×10-2
例 2:二进制数 10111·01 表示为
1×24+0×23+1×22+1×21+1×20+0×2-1+1×2-2
常见的数制有二进制数( B)、八进制数( O)、十进制数( D)、十六进制数
(H)。
注意:学会计算常用数制表示,并熟记之。
二进制数的表示
一、二进制数的优越性:
1、可行性; 2、简易性;
3、逻辑性; 4、可靠性
二、运算规则:
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