计算机系统的认识实验

实验项目一：计算机系统的认识实验目的：了解计算机系统的组成查阅内容与参考：1、计算机发展的认识答：计算机(Computer)是20世纪最伟大的科学技术发明之一,其应用领域最初从军事科研领域扩展到社会的各个领域,对人类的生产活动和社会活动产生了极其重要的影响,并以强大的生命力飞速发展,带给人类发展史上的重大突破。它是人类进入信息时代的重要标志.2计算机发展的历史答：第一代计算机（1946~1958)电子管为基本电子器件；使用机器语言和汇编语言；主要应用国防和科技计算；运算速度每秒几千次至几万次。第二代计算机(1958~1964)晶体管为主要器件；软件上出现了操作系统和算法语言；运算速度每秒几万次至几十万次。第三代计算机(1964~1971)普遍采用集成电路；体积缩小；运算速度每秒几十万次至几百万次。第四代计算机(1971~)以大规模集成电路为主要器件；运算速度每秒几百万次至上亿次当前计算机发状态3未来计算机发展状态答：当今计算机科学发展趋势，可以把它分为三维考虑。一维是是向高的方向。性能越来越高，速度越来越快，主要表现在计算机的主频越来越高。像前几年我们使用的都是286、386、主频只有几十兆。90年代初，集成电路集成度已达到100万门以上，从VLSI开始进入ULSI，即特大规模集成电路时期。而且由于RISC技术的成熟与普及，CPU性能年增长率由80年代的35%发展到90年代的60%。到后来出现奔腾系列，到现在已出现了奔腾4微处理器，主频达到2GHz以上。而且计算机向高的方面发展不仅是芯片频率的提高，而且是计算机整体性能的提高。目前世界上性能最高的通用计算机已采用上万台计算机并行，美国的ASCI计划已经完成每秒12。3万亿次并行机。目前正在研制30万亿次和100万亿次并行计算机。美国另一项计划的目标是2010年左右推出每秒一千万亿次并行计算机（Petaflops计算机），其处理机将采用超导量子器件，每个处理机每秒100亿次，共用10万个处理机并行。专用计算机的并行程度比通用机更高。另一个方向就是向“广”度方向发展，计算机发展的趋势就是无处不在，以至于像“没有计算机一样”。近年来更明显的趋势是网络化与向各个领域的渗透，即在广度上的发展开拓。未来，计算机也会像现在的马达一样，存在于家中的各种电器中。那时问你家里有多少计算机，你也数不清。你的笔记本，书籍都已电子化。包括未来的中小学教材，再过十几、二十几年，可能学生们上课用的不再是教科书，而只是一个笔记本大小的计算机，所有的中小学的课程教材，辅导书，练习题都在里面。不同的学生可以根据自己的需要方便地从中查到想要的资料。而且这些计算机与现在的手机合为一体，随时随地都可以上网，相互交流信息。所以有人预言未来计算机可能像纸张一样便宜，可以一次性使用，计算机将成为不被人注意的最常用的日用品。第三个方向是向深度方向发展，即向信息的智能化发展。网上有大量的信息，怎样把这些浩如烟海的东西变成你想要的知识，这是计算科学的重要课题，同时人机界面更加友好。目前计算机思维的方式与人类思维方式有很大区别，人机之间的间隔还不小。人类还很难以自然的方式，如语言、手势、表情与计算机打交道，计算机难用已成为阻碍计算机进一步普及的巨大障碍。随着nternet的普及，普通老百姓使用计算机的需求日益增长，这种强烈需求将大大促进计算机智能化方向的研究。近几年来计算机识别文字（包括印刷体、手写体）和口语的技术已有较大提高，已初步达到商品化水平，估计5-10年内手写和口语输入将逐步成为主流的输入方式。手势（特别是哑语手势）和脸部表情识别也已取得较大进展。使人沉浸在计算机世界的虚拟现实（VirtualReality）技术是近几年来发展较快的技术，21世纪将更加迅速的发展。在计算机对科学的影响方面，加州伯克利大学教授卡普经长期探索，提出了科学理论的算法性质的概念。数学和计算机科学的核心概念就是算法。算法，简而言之就是对计算的分步求解。它擅长描述动态过程，而科学公式或方程式适于静态现象。科学研究越来越多地探索动态过程，计算机科学就是算法的系统研究。计算机应用在当前发展最快的生物学领域尤其突出。卡普近年的研究已经超出计算机科学领域，进入到微生物领域。他认为，现在生物学已经被当作信息科学看待。科学家设法将生物过程，如蛋白质的生成用算法来描述，这“自然就是算法。”在社会网络方面，社会科学家早在技术网络出现之前就对其分析了数十年。随着因特网的出现，社会网络和技术网络不可避免地连接起来，社会网络也就可能发展到前所未有的规模。新的社会—技术网络包括电子邮件方式、商业网站(如Amazon)的购物推荐、通信网站(如MySpace和Facebook)的短信或小帖子，还有新闻、见解、时尚、都市神话、网络商品和服务等。计算机在处理速度、存储容量、网络化，以及软件的精巧化方面经过数十年的发展，已经以难以想象的方式渗入科学、商业和文化领域中，而智能工程又将令其从量变转向质的飞跃.计算功能日益变成模拟和执行。在科学领域，计算可以模拟气候变化，破解人类基因；在商业领域，低成本的计算、因特网和数字通信正在改变全球经济；在文化领域，计算类产品，如iPod、YouTube和计算机动画等无所不在。4计算机的应用领域有哪些，你怎么认识答:科学计算（或称为数值计算）早期的计算机主要用于科学计算。目前，科学计算仍然是计算机应用的一个重要领域，如高能物理、工程设计、地震预测、气象预报、航天技术等。数据处理（信息管理）用计算机来加工、管理与操作任何形式的数据资料，如企业管理、物资管理、报表统计、帐目计算、信息情报检索，主要包括数据的采集、转换、分组、组织、计算、排序、存储、检索等。辅助工程计算机辅助设计、制造、测试（CAD/CAM/CAT）。①用计算机辅助进行工程设计、产品制造、性能测试；②办公自动化；③经济管理；④情报检索；⑤自动控制；⑥模式识别等。生产自动化利用计算机对工业生产过程中的某些信号自动进行检测，并把检测到的数据存入计算机，再根据需要对这些数据进行分析人工智能开发一些具有人类某些智能的应用系统，如计算机推理、智能学习系统、专家系统、机器人等。认识：正随着新课改的深入展开,计算机在教学中的应用越来越广泛,这与它强大的功能和丰富的应用软件是分不开的。在教育领域,很多实用性强的软件可以取代繁琐的重复性劳动,可以极大地解放教育者,让他们有更多的时间去研究学生、研究教育规律、研究新教法。可以说,现代教育越来越离不开计算机的辅助。5计算机组成结构的认识答：1）以CPU为核心连接了CPU的温度控制电路、CPU核心电压供给电路、CPU散热风扇控制电路。（2）以内存控制器为核心连接了内存、显卡、CPU、I/O，起着承上启下的作用。（3）以I/O控制器为核心分别连接了IDE（光驱和硬盘）、USB、网卡、声卡、PCI总线和扩展坞等器件的控制电路和接口电路。（4）以LPC总线为核心分别连接了SIO（超级输入输出控制器）和SMC/KBC（系统管理控制器/键盘控制器）、FWH（固件集线器），而SIO又包括了串口、并口、红外、软驱的控制电路。SMC/KBC又包括了键盘和鼠标的控制电路和系统管理控制器。6计算机组成的基本原理答：计算机的基本原理是存贮程序和程序控制。预先要把指挥计算机如何进行操作的指令序列（称为程序）和原始数据通过输入设备输送到计算机内存贮器中。每一条指令中明确规定了计算机从哪个地址取数，进行什么操作，然后送到什么地址去等步骤。计算机在运行时，先从内存中取出第一条指令，通过控制器的译码，按指令的要求，从存贮器中取出数据进行指定的运算和逻辑操作等加工，然后再按地址把结果送到内存中去。接下来，再取出第二条指令，在控制器的指挥下完成规定操作。依此进行下去，直至遇到停止指令。程序与数据一样存贮，按程序编排的顺序，一步一步地取出指令，自动地完成指令规定的操作是计算机最基本的工作原理。这一原理最初是由美籍匈牙利数学家冯.诺依曼于1945年提出来的，故称为冯.诺依曼原理。7未来计算机组成的原理答：1、第五代计算机第五代计算机指具有人工智能的新一代计算机，它具有推理、联想、判断、决策、学习等功能。2、能识别自然语言的计算机未来的计算机将在模式识别、语言处理、句式分析和语义分析的综合处理能力上获得重大突破。它可以识别孤立单词、连续单词、连续语言和特定或非特定对象的自然语言(包括口语)。3、高速超导计算机高速超导计算机的耗电仅为半导体器件计算机的几千分之一，它执行一条指令只需十亿分之一秒，比半导体元件快几十倍。以目前的技术制造出的超导计算机的集成电路芯片只有3—5平方毫米大小。4、激光计算机激光计算机是利用激光作为载体进行信息处理的计算机，又叫光脑，其运算速度将比普通的电子计算机至少快1000倍。5、分子计算机分子计算机正在酝酿。美国惠普公司和加州大学，l999年7月16日宣布，已成功地研制出分子计算机中的逻辑门电路，其线宽只有几个原子直径之和，分子计算机的运算速度是目前计算机的1000亿倍，最终将取代硅芯片计算机。6、量子计算机科学证明，个体光子通常不相互作用，但是当它们与光学谐腔内的原子聚在一起时，它们相互之间会产生强烈影响。光子的这种特性可用来发展量子力学效应的信息处理器件——光学量子逻辑门，进而制造量子计算机。在理论方面，量子计算机的性能能够超过任何可以想象的标准计算机。7、DNA计算机DNA电脑的工作原理是以瞬间发生的化学反应为基础，通过和酶的相互作用，将发生过程进行分子编码，把二进制数翻译成遗传密码的片段，每一个片段就是著名的双螺旋的一个链，然后对问题以新的DNA编码形式加以解答。和普通的电脑相比，DNA电脑的优点首先是体积小，但存储的信息量却超过现在世界上所有的计算机。8、神经元计算机将来，人们将制造能够完成类似人脑功能的计算机系统，即人造神经元网络。神经元计算机最有前途的应用领域是国防：它可以识别物体和目标，处理复杂的雷达信号，决定要击毁的目标。神经元计算机的联想式信息存储、对学习的自然适应性、数据处理中的平行重复现象等性能都将异常有效。9、生物计算机生物计算机主要是以生物电子元件构建的计算机。它利用蛋白质有开关特性，用蛋白质分子作元件从而制成的生物芯片。其性能是由元件与元件之间电流启闭的开关速度来决定的。用蛋白质制成的计算机芯片，它的一个存储点只有—个分子大小，所以它的存储容量可以达到普通计算机的十亿倍。由蛋白质构成的集成电路，其大小只相当于硅片集成电路的十万分之一。而且运行速度更快，只有10的-11次方秒，大大超过人脑的思维速度8.计算机硬件组成，硬件性能参数介绍常见的多媒体电脑构成有主机、显示器、键盘、鼠标、音箱。还有打印机和扫描仪，是电脑重要的输出、输入设备。主机，是电脑最主要的设备，相当于人的大脑一样，几乎所有的文件资料和信息都由它控制，您需要电脑完成的工作也都由它主要负责，它还要给其他的电脑设备分配工作，其他的设备因此也都叫做外围设备。主机具体如何工作，我们在后面再详细介绍。显示器，是电脑主要的输出设备，它的重要任务是将主机的所思所想的结果展示在大家面前，它由一根视频电缆与主机的显示卡相连。以前，大家多用14英寸（屏幕对角线的长度，1英寸=2.56cm）的球面显示器，由于电脑及其相关设备的飞速发展，现在15英寸的显示器也已逐渐在退出主流地位。目前17英寸的彩显已非常流行，成为主流配置的趋势日趋明显。平面直角显示器的屏幕几乎在一个平面上，再也不象以前的显示器那样中间凸起，画面效果有了很大的提高。同时大量纯平面的显示器也已上市，这许多新型显示器在考虑了实用的同时，也更符合绿色环保要求，使电脑用户的视觉感观得到最好的保护和最大的享受。键盘，它的功能跟显示器相反，负责对主机系统的“输入”，用户对电脑的工作要求。用户的指令必须通过它才能告诉主机电脑的“脑”。通过它，电脑才知道要做什么。而且目前键盘对电脑来说还是一个不可替代的输入设备。鼠标，随着Windows图形操作界面的流行，很多命令和要求已基本上不需再用键盘输入，只要通过操作鼠标的左键或右键就能告诉电脑要做什么。因