第一童计算机基础知识

忻州职业技术学院教案第页，共页第一童计算机基础知识1.1电子计算机概述1.1.1计算机的发展1946年2月，人类历史上第一台电子数字计算机ENIAC在美国宾夕法尼亚大学诞生。在同年，著名美籍匈牙利数学家冯·诺依曼（Neumann，Johnvon）提出了“存储程序”和“程序控制”的思想，这一卓越的思想为电子计算机的逻辑结构设计奠定了基础，已成为计算机设计的基本原则。2.计算机大致经历了四个阶段第一代计算机（1946年～1957年），采用电子管作为逻辑元件，因此称为电子管计算机。使用机器语言作为编程语言，应用范围主要是科学计算。其体积较大，运算速度较低，存储容量不大，而且价格昂贵，使用也不方便。第二代计算机（1958年～1964年），采用晶体管作为逻辑元件。开始使用汇编语言进行程序设计，应用范围扩展到数据处理和事务处理及工业控制。其运算速度比第一代计算机的速度提高了近百倍，体积为原来的几十分之一。第三代计算机（1965年～1970年），这一时期的主要特征是以中、小规模集成电路为电子器件，并且出现了操作系统，使计算机的功能越来越强，应用范围越来越广。它们不仅用于科学计算，还用于文字处理、企业管理、自动控制等领域，出现了计算机技术与通信技术相结合的信息管理系统，可用于生产管理、交通管理、情报检索等领域。第四代计算机（1971年至今），采用大规模集成电路（LSI）和超大规模集成电路（VLSI）为主要电子器件制成的计算机。1.1.2计算机的特点1．运算速度快2．精确度高3．具有很强的存储（记忆）功能4．具有逻辑判断功能5．自动执行功能1.1.3计算机的应用1．科学计算2．信息处理3．过程控制4．计算机辅助功能5．计算机与网络、多媒体技术1.1.4计算机的分类根据计算机规模和性能，可以将计算机分为以下几类：忻州职业技术学院教案第页，共页1．巨型计算机运算速度在每秒亿次以上的计算机可称为巨型计算机。2.大型计算机运算速度在每秒几千万次以上的计算机为大型计算机。3.中型计算机运算速度在每秒百万次以上千万次以下的计算机为中型计算机，与大型计算机的区别不甚明显，通常用在国家重点科研机构、重点理工科院校。4.小型计算机小型计算机的运算速度在每秒几百万次左右5．微型计算机微型计算机也称为个人计算机，简称微机、PC机。6．工作站工作站实际上是一台高档微机。它的运算速度通常比微机快，配有大容量的存储器和大屏幕显示器，并有较强的网络通信功能。它主要用在计算机图像处理和计算机辅助设计等专业领域。1.2计算机系统的组成1.2.1计算机硬件系统计算机硬件系统均由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部分构成。他们之间的逻辑关系如下图所示:忻州职业技术学院教案第页，共页下面分别简述这五大部件的基本功能：1.运算器又名“算术逻辑部件”，简称“逻辑部件ALU(ArithmaticLogicUnit)”。它是实现各种算术运算和逻辑运行的实际执行部件。2．控制器控制器是分析和执行指令的部件，也是统一指挥和控制计算机各部件按时序协调操作的部件。控制器与运算器都集成在一块超大规模的芯片中，形成整个计算机系统的核心，这就是我们常说的中央处理器－CPU（CentralProcessingUnit）。中央处理器是计算机硬件的核心，是计算机的心脏。微型计算机的中央处理器又称为微处理器。3．存储器一般是指内部存储器，或称“主存储器”。内部存储器是计算机的记忆部件，用于存放正在运行的程序及数据。内部存储器按其存储信息的方式可以分为只读存储器ROM(ReadOnlyMemory)、随机存储器RAM(RandomAccessMemory)和高速缓冲存储器Cache三种。4．输入设备输入设备是计算机用来接收外界信息的设备，人们利用它送入程序、数据和各种信息。输入设备一般是由两部分组成，即：输入接口电路和输入装置。输入接口电路是输入设备中将输入装置(外设的一类)与主机相连的部件，如键盘、鼠标接口，通常集成于计算机主板上。也就是说输入装置一般必须通过输入接口电路挂接在计算机上才能使用。最常见的输入设备当然就是键盘和鼠标了，扫描仪也是输入设备，现在还有一种用于手写输入的手写光电笔也属于输入设备。5．输出设备输出设备的功能与上面所介绍的“输入设备”相反，它是将计算机处理后的信息或中间结果以某种人们可以识别的形式表示出来。输出设备与输入设备一样，也包括两个部分，即输出接口电路和输出装置。输出接口电路是用忻州职业技术学院教案第页，共页来连接计算机系统与外部输出设备的，如显卡是用来连接显示器这样一种输出设备的，声卡可以连接主机与音箱之类的输出设备；打印机接口则是用来连接打印机与主机系统的。输出装置就是上面所说的显示器、音箱、打印机、绘图仪等1.2.2计算机软件系统基本概念：软件：由程序、数据和文档三部分内容组成。程序：是一系列有序指令的集合。计算机之所以能够自动而连续地完成预定的操作，就是运行特定程序的结果。计算机程序通常是由计算机语言来编制，编制程序的工作称为程序设计。数据：指各种信息集合，数值的与非数值的。文档：用自然语言（汉语或英语）对程序进行描述的文本称为文档。计算机软件系统：1.系统软件是指管理、监控和维护计算机资源（包括硬件和软件）的软件。系统软件主要包括操作系统、各种语言处理程序、数据库管理系统、网络系统及服务性程序。核心是：操作系统、语言处理程序和各种服务性程序。(1)操作系统操作系统是管理、控制计算机的软、硬件和数据资源的大型程序，是用户和计算机之间的接口，并提供了软件的开发和应用环境。(2)语言处理程序机器语言是用二进制代码编写，能够直接被机器识别的程序设计语言。它的优点是不需要翻译忻州职业技术学院教案第页，共页就能够被计算机识别，因而执行速度快。它的缺点是不易书写和阅读。汇编语言是用能够反映指令功能的助记符来表示指令的程序设计语言。汇编语言的优点是运算速度快，主要的缺点是因为采用了大量的助记符，所以记忆和掌握起来仍然比较困难。高级语言是用不依赖于机器的指令形式表达操作意图的程序设计语言。高级语言的表示方式更接近于人类的自然语言。高级语言的特点是：相对于机器语言和汇编语言，运行速度较慢，但是它易于书写和修改，而且容易被人们掌握。(3)数据库管理系统在计算机应用中数据处理占据很大比例，对于大量的数据如何存储、利用和管理，如何使多个用户共享同一数据资源，是数据处理必须解决的问题，60年代末在美国诞生了第一个商品化的数据库系统。2．应用软件应用软件是为了解决用户的各种实际问题而编制或购买的软件，因此应用软件都是针对某一特定的问题或某一特定的需要。1.2.3计算机软、硬件系统的相互作用计算机软、硬件系统不是独立发挥作用的，而是要相互结合才行。计算机硬件是基础，计算机硬件系统中许多硬件都需要有软件的支持才能正确发挥作用，这就是硬件的“驱动程序”。所有软件都需先安装一个相应的操作系统软件后，其它软件才能进行安装，操作系统是整个计算机软件发挥作用的平台。应用软件的安装原则上没有先后次序规定，但要注意的是它要与相应的操作系统和相应版本相一致。1.3微型计算机的系统组成1.3.1微型计算机的系统组成1．主机忻州职业技术学院教案第页，共页微机的主机箱内一般安装着系统主板（包括CPU和内存等）、外存（软盘、硬盘和光盘）、总线扩展槽、输入输出接口电路（显示适配卡、打印适配卡、声音卡、视频卡和Modem卡）等。(1)CPUCPU是硬件的核心，主要包括运算器和控制器。CPU芯片决定了计算机的档次。CPU的主要性能指标有两个：字长和主频。字长(位)：CPU进行运算和数据处理的最基本、最有效的信息位长度。字长越长，性能越强。PC机的字长，已由8088的准16位(运算用16位，I／O用8位)发展到现在的32位、64位。主频(Mhz)：CPU工作的时钟频率。主频越高处理数据速度越快。（2）内存内存储器又称为主存储器，也简称主存。内存用于存放计算机当前正在运行的程序和数据，它可被CPU访问，直接与CPU交换信息。其特点是：读写速度快，但容量较小，价格也较高。内存储器目前大多采用半导体存储器，按功能分为RAM（RandomAccessMemory，随机存储器）和ROM（readonlyMemory，只读存储器）两类。只读存储器：用于存放内容不变的信息，在机器出厂时就已装入。ROM的特点是其内容只能读出不能写入，断电后，ROM中的内容仍存在。一般固化在ROM中的是机器的自检程序、初始化程序、基本输入输出设备的驱动程序等。随机存储器：用于存放正在使用的程序和数据。RAM的特点是其中存入的内容可随时读出写入，断电后，RAM中的内容全部丢失。计算机中直接与CPU打交道的程序和数据都是存放在RAM中，因此通常所说的计算机内存指的就是RAM。RAM又分为动态随机存取存储器DRAM和静态随机存取存储器SRAM两类。内存容量是计算机性能的又一个重要指标，内存越大，“记忆”能力越强，程序运行的速度也越快。2．外存外存储器又称为辅助存储器，也简称外存、辅存。用于存放暂时不用的程序和数据，它不能直接被CPU访问，但它可以与内存成批交换信息，即外存中的信息只有被调入内存才能被CPU访问。外存相对于内存而言，其特点是：存取速度较慢，但存储容量大，价格较低，信息不会因掉电而丢失。目前最常用的外存有软盘、硬盘和光盘。(1)软盘软盘是由表面涂有一层磁性材料的塑料圆盘制成，使用时需要插入软盘驱动器。软盘有体积小，携带方便、价格便宜等优点，因而被广泛使用。忻州职业技术学院教案第页，共页(2)硬盘硬盘是至今最重要的外存储器，它由一组同样大小、涂有磁性材料的铝合金圆盘片环绕一个共同的轴心组成。相对于软盘而言，硬盘具有磁盘容量大、存取速度快、可靠性高、每兆字节成本低等优点。(3)光盘光盘是近年来迅速发展的一种辅助存储器，可以存放各种文字、声音、图形、图像和动画等多媒体数字信息，而且具有价格便宜、体积小、容量大、易长期保存等优点，是多媒体技术获得迅速推广的重要因素之一。光盘系统由光盘盘片和光盘驱动器组成。光盘盘片有3种类型：只读型光盘（CD–ROM）、只写一次型光盘（WORM）和可擦写型光（Rewriteable）。目前常用的光盘是CD–ROM，顾名思义，只能从这类光盘上读取信息，而不能改变其内容。(4)可移动硬盘与U盘移动硬盘主要指采用计算机外设标准接（USB/IEEE1394）的硬盘。作为一种便携式的大容量存储系统，它有许多出色的特性：容量大，单位存储成本低，速度快，兼容性好。U盘是一种基于USB接口的无需驱动器的微型高容量活动盘，可以简单方便地实现数据交换。U盘体积非常小，容量比软盘大很多。(5)扩展槽和总线系统板上一般有5～8个扩展槽，用于插入各种接口板（适配器）。这些扩展槽与主板上的系统总线相连，任何接口板插入扩展槽后，就可通过系统总线与CPU连接。(6)输入/输出接口输入/输出接口（I/O）是在微处理器与外部设备之间实现信息交换的电路，它们通过总线与CPU相连。3．输入/输出设备(1)输入设备常用的输入设备有键盘、鼠标、扫描仪、音频输入设备、视频输入设备等。①键盘键盘是最常用的输入设备，常用的键盘有101键、104键等，不同种类的键盘的键位分布基本一致。②鼠标按工作原理鼠标可分为：机械式和光电式。忻州职业技术学院教案第页，共页③扫描仪扫描仪是图片输入的主要设备，把一幅画或一张照片转换成数字信号存储在计算机内，然后利用有关的软件编辑、显示或打印计算机内的图形。④音频输入设备音频输入设备主要由话筒和音频卡（俗称声卡）组成，音频卡可采集声音，然后将模拟信号数字化、压缩、存储，并提供各种音乐设备（收录机、摄影机、CD、合成器等）的数字接口。⑤视频输入设备视频输入设备主要由视频设备（如数码相机、摄影机、录放像机、影碟机、电视机等）和视频卡组成，视频卡可将视频模拟信号进行捕获、编号、压缩、解压等数字化处理，转换成数字信号。（2）输出设备①显示器显示器是计算机系统最常用的输出设备。由监视器和显示控制适配器两部分组成，显示控制适配器又称为适配器或显示