计算机系统的组成

第1页欢迎各位同学来上电脑课！龙潭一初中刘永贤微机课学习的基本要求1.明确学习信息技术课的意义和目的。2.培养学生对信息技术的兴趣和意识，养成良好的计算机使用习惯，提高处理信息的能力。3.上课认真听讲，遵守课堂纪律，认真完成上机操作任务。4.自觉遵守计算机教室各项规章制度，听从教师和教学实验员的安排，上机不做与学习内容无关的事。5.注意把所学知识应用到实际中，做到学以致用。1．信息技术前一节下课，就要先做好课前准备工作。2．去电脑室的路上要放轻脚步，不能大声讲话，也不能推推闹闹。3．进教室时不要拥挤，要有次序。4．上课铃一响，就要马上回到自己位子，安静的坐好，等待上课。5．机房的位置一旦确定下来，一个学期不变。课前：课堂：1．不能带零食进入教室。2．不能带光盘、mp3等进入机房。3．不能大声喧哗，在机房里推闹。4．上课未经老师批准不能玩游戏。5．老师上课的时候要保持安静。6．不能故意破坏机房设备，必须按正确的步骤开机关机。7．如果完成了自己的作业，要热情的帮助有困难的同学。遇到困难有三步：1．请教书本；2．请教身边的同学；3．举手问老师。要做到举好手，在自己的位置上安静等待，老师按举手的先后次序解决同学的疑问课后：1、正确的步骤关闭计算机。2、按规定放好自己的凳子、键盘、鼠标。3、检查卫生。如有垃圾，把垃圾清理干净。4、老师检查工作有没有做好，一组好了走一组。1、什么是信息？简单的说信息就是对人们有用的数据、消息。2、什么是信息技术？是指人们获取、存储、传递、处理信息的各种技术。认识信息世界信息技术发展概况：千百年来，人们就用语言、图符、钟鼓、烟火、竹简、纸书、旗语、狼烟等方式传递信息。古代人类的烽火狼烟、飞鸽传信、驿马邮递就是例子，现在还有一些国家的个别原始部落，仍然保留着诸如击鼓鸣号等古老的通信方式现代社会，交通警的指挥手语、航海中的旗语等不过是古老通信方式进一步发展的结果。19世纪中叶以后，随着电报、电话的发明，电磁波的发现，人类通信领域产生了根本性的变革，实现了金属导线上的电脉冲来传递信息以及通过电磁波来进行无线通信。1837年，美国人塞缪尔.莫尔斯研制成功世界上第一台电磁式电报机。1844年5月24日，他在国会大厦联邦最高法院议会厅作了“用导线传递消息”的公开表演，接通电报机，用一连串点、划构成的“莫尔斯”码发出了人类历史上第一份电报：“上帝创造了何等的奇迹！”实现了长途电报通信。2002年以来，全国15万所中小学开展信息化教育3000万中小学学生接受信息技术的教育50万管理人员运用信息技术1000所中学建立示范性校园网在贫困地区建立8000个远程教学收视点1.国内国内外应用信息技术教育的发展美国：克林顿于1996年提出《总统教育技术计划》1.让8岁的孩子学会阅读。2.12岁的美国孩子都会上网。3.对全美国教师进行信息技术培训。4.将因特网通向所有中小学的每间教室和阅览室5.使每个公民都能接受终身教育。2.国外国内外应用信息技术教育的发展英国：2002年全部中小学上网法国：2006年全部中小学上网新加坡：2000年为每2个中小学学生配备一台电脑，2002年为全体中小学教师提供电子信箱2.国外国内外应用信息技术教育的发展第14页1.计算机概述2.计算机系统的组成及工作原理3.计算机软件系统的组成4.计算机软、硬件的相互关系计算机系统的组成第15页1.什么是计算机2.计算机的特点3.计算机的发展4.计算机的发展趋势5.计算机的分类6.计算机的应用1.计算机概述第16页1.什么是计算机计算机俗称电脑，它是一种无需人工干预，能高速运算，具有内部存储能力，由程序来控制其操作过程的电子设备。按照信息处理形式，计算机可分为数字电子计算机、模拟电子计算机和数字模拟电子计算机。第17页2.计算机的特点(1)运算速度快；1998年美国：每秒钟3.9万亿次运算；2002年日本：每秒35.6万亿次浮点运算；(2)计算精度高：理论上可不受限制；(3)具有很强的“记忆”和逻辑判断能力；(4)程序控制下自动操作；(5)通用性强。第18页ENIAC（1）近代计算机的发展1642BlaisePascal加法器CharlesBabbage1822差分机1834分析机1944MARK-I计算机时代3.计算机的发展第19页18000个电子管占地170平方米重达30吨耗电150千瓦保存80个字节每秒5千次加、减法运算价值40万美元（2）现代计算机的发展ElectronicNumericalIntegratorAndCalculator电子数字积分计算机1946年2月由宾州大学研制成功的ENIAC电子计算机时代的到来第20页第一代：电子管计算机（46~58)逻辑元件电子管内存水银延迟线外存磁鼓工作速度几千～几万次／秒软件机器语言或汇编语言应用科学计算代表机型ENIAC特点体积庞大，运算速度低，成本高第21页第二代：晶体管计算机(59~64)逻辑元件晶体管内存磁芯外存磁盘工作速度几十万次／秒软件高级算法语言应用事务管理及工业控制代表机型IBM7000系列优点体积小，寿命长，速度快，能耗少，可靠性高第22页第三代：集成电路计算机(65~70)逻辑元件中小规模集成电路（硅）内存半导体存储器外存磁带或磁盘工作速度几十万～几千万次/秒软件高级算法语言、操作系统应用计算、管理及控制代表机型IBMSystem/360优点体积更小、速度更快、能耗更小、寿命更长发展特点计算机设计出现了标准化、通用化、系列化的局面ＳＳＩＭＳＩ第23页第四代：大规模集成电路计算机逻辑元件（超）大规模集成电路内存半导体存储器外存磁盘和光盘工作速度几百万～几千万次／秒软件操作系统和应用软件应用以计算机网络为特征微型计算机属于第四代计算机71年--现在ＬＳＩＶＬＳＩ第24页第五代：智能化计算机主攻目标——让计算机具有人的听、说、读、写和思维推理能力神经网络计算机用数据单元模拟人脑的神经元，并利用神经元结点的分布式存储和相互关联来模拟人脑活动生物计算机使用蛋白分子为主要原料制成的生物芯片构成，存储能力巨大，而且以波的形式来传播信息现代计算机的发展阶段逻辑元件程序设计语言运算速度内存容量第一代1949~1957电子管机器语言或汇编语言几千次/每秒几KB第二代1958~1964晶体管FORTRAN、COBOL几十万次/每秒几十KB第三代1965~1971中、小规模集成电路操作系统和会话式语言百万次/每秒第四代1971以后大规模或超大规模集成电路几百万亿次/每秒第五代智能化计算机正在研制之中：使计算机具有看、听、说、想、学习、逻辑判断等功能。特点时代几百MB几十MB面向对象的语言第26页4.计算机的发展趋势(1)微型化：利用超大规模集成电路技术；(2)巨型化：尖端科学研究需要；(3)网络化：相互通讯、资源共享；网格计算；(4)智能化：用计算机模拟人类某些智能；(5)多媒体化：将计算机系统与多种信息媒体综合于一体进行处理；(6)新概念计算机：神经网络计算机、光学计算机、生物计算机、量子计算机、超导计算机等。第27页5.计算机的分类按工作原理划分：电子模拟计算机、电子数字计算机和混合计算机；按功能划分：可分为通用计算机、专用计算机和工业控制机等。IEEE根据计算机的性能指标和面向的应用对象将计算机按规模分为6种：巨型机、小巨型机、大型主机、小型机、微型机、个人计算机和工作站；6.计算机的应用(1)科学计算用于计算复杂、人工无法实现的各种数值计算（如解千阶微分方程、大型矩阵运算、天气预报等）；(2)信息处理占80%以上；对各种数据信息进行收集、加工、分类、合并、排序、计算、传送、存储以及打印输出各种报表或图形等；特点：数据量大、计算简单（主要是逻辑运算和判断）(3)实时控制应用于工业生产：提高自动化水平、产品质量和合格率应用于交通、邮电、卫星通信：快速、准确(4)计算机辅助系统①计算机辅助设计：广泛应用于服装、机械、飞机、船舶、水坝、集成电路等设计中②计算机辅助制造：直接控制产品的加工和生产③计算机辅助教学：CAI课件的CAI；利用计算机网络的远程教育(5)人工智能利用计算机模拟人的智能，用于机器人、医疗诊断专家系统、推理证明等各方面第29页2.计算机系统的组成及工作原理1.计算机系统的组成2.硬件系统3.计算机的工作原理4.计算机的硬件设备计算机系统运算器控制器硬件:(物质设备)存储器输入设备输出设备软件:(程序+文档)系统软件应用软件1.计算机系统的组成一个完整的计算机系统由硬件系统和软件系统两大部分组成。第31页计算机硬件是人们看得见、摸得着的实体，它是由一组设备组装而成的，将这些设备作为一个统一体而协调运行，故称之为硬件系统。计算机硬件主要由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五部分组成。1．运算器（ALU）2.控制器（CU）3．存储器（1）主存储器（内存）（2）辅助存储器（外存）4．输入设备5．输出设备2.硬件系统第32页冯·诺依曼思想：•二进制•程序与数据一样存放在内存•五大模块存储器数据流控制流运算器外存储器输出设备内存储器输入设备控制器第33页1)运算器（ALU:ArithmeticalandLogicalUnit）运算器的主要功能就是对二进制数据进行算术运算和逻辑运算，所以也称算术逻辑单元。2)控制器（CU：ControlUnit）控制器是整个计算机的控制枢纽，用于控制计算机各部件协调地工作。运算器和控制器合在一起称为中央处理器CPU（CentralProcessigUnit），它是计算机的核心部件。人们所说的286、386、486等微机，是以CPU对应的型号80286、80386、80486等来命名的。2.硬件系统第34页字长：在计算机中，作为一个整体参与运算、处理和传送的一串二进制数，称为一个字。组成该字的二进制“数”的“位数”称为“字长”。字长等于CPU中通用寄存器的位数。因此在用字长来区分计算机时，常把计算机说成“8位机”、“16位机”、“32位机”、“64位机”。主频：对同一型号的CPU还可按他们的主频进一步加以区分，例：100、133、166、200、233、266、300……MHZ，4GHZ等。主频是表征计算机运算速度的主要参数。CPU的主要参数：第35页3)存储器（Memory）存储器是计算机用来存放程序和数据的记忆装置。计算机中的全部信息，包括输入的原始信息，经过计算机初步加工后的中间信息以及最后处理得到的结果信息都记忆或存储在存储器中。另外，对数据信息进行加工处理的一系列指令所构成的程序也存放其中。存储器分为两大类：内存储器和外存储器。第36页4)输入/输出设备（Input/OutputDevice）输入输出设备是实现人与计算机之间相互联系的部件。其主要功能是实现人—机对话、输入与输出以及各种形式的数据变换等。常用的输入设备有键盘、鼠标、扫描仪、触摸屏等。常用的输出设备有显示器、打印机、绘图仪和音响等。冯·诺依曼于1946年首先提出了程序存储的基本思想概括为以下三点：(1)计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五个基本部分组成。(2)计算机内部采用二进制表示指令和数据。(3)将编制好的程序和原始数据存入计算机的内存储器中，启动计算机后，能自动逐条取出指令执行。3.计算机的工作原理第38页冯·诺依曼提出的这种体系结构，奠定了现代计算机结构理论，被誉为计算机发展史上的里程碑，直到现在，计算机仍沿用这种“存储程序”的体系结构，因此，所有的计算机都有一个共同的名字，称之为“冯·诺依曼”体系结构的计算机。美籍匈牙利数学家冯·诺依曼第39页第40页计算机的工作过程计算机的工作过程，就是执行程序的过程。第一步：先把编制好的程序输入到计算机的存储器中，保存起来（程序存储）；第二步：计算机自动依次取出指令、执行指令：每一条指令的执行过程又可以划分为如下四个基本操作：①取出指令②分析指令（取出下一条指令）④得到下一指令地址③执行指令第41