计算机基础讲义 (1)

第1章计算机基础考点l计算机的发展阶段计算机总体发展阶段经历了5个阶段：1．大型主机阶段大型机经历了第一代电子管计算机、第二代晶体管计算机、第三代中小规模集成电路计算机、第四代超大规模集成电路计算机等过程。2．小型计算机阶段小型计算机是在20世纪60～70年代对大型主机的第一次“缩小化”。1959年DEC公司首推PDP-1小型计算机。l965年推出PDP．8小型计算机获得成功。l975年推出VAX．11系列小型计算机，使其成为名副其实的小型计算机霸主。3．微型计算机微型计算机是在20世纪70～80年代对大型主机的第二次“缩小化”。1977年美国苹果计算机公司推出AppleIl微型计算机大获成功，l981年IBM公司推出个人计算机IBM．PC。2005年5月1日联想完成了收购美国IBM公司的全球PC业务，成为全球第三大PC制造商。4．客户机／服务器阶段客户机／服务器(Client／Server)结构模式的出现是对大型主机结构模式的一次挑战。如果服务器的处理能力强而客户机的处理能力弱，则称之为瘦客户机／胖服务器模式；反之，则称之为胖客户机／瘦服务器模式。5．Internet阶段①1969年美国国防部研发的阿帕网(ARPANET)是互联网的前身。②1983年TCP／IP传输控制与网际互联协议正式成为阿帕网的标准协议。③1991年我国第一条Internet连接的专线建成，实现者是中国科学院的高能物理所。l994年我国才实现了采用TCP／IP协议的Internet的全功能连接。考点2计算机的应用领域1．科学计算这是计算机自诞生起进行的主要工作，由于计算机能快速而准确地进行复杂的计算，大大加快了科学研究的进展。计算模拟成为一种特殊的研究方法，如模拟核爆炸、模拟经济运行模型、进行中长期天气预报等。2．事务处理利用计算机进行简单的文字处理、填写报表、数据检索、信息管理等日常工作的数据处理。3．过程控制由于这类控制对计算机要求并不高，常使用微控制器芯片或者低档(4位、8位)微处理器芯片，并做成嵌入式的装置。只有在特殊情况下才使用高级的独立计算机控制。4．辅助工程包括计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助制造(CAM)、计算机辅助工程(CAE)、计算机辅助教学(CAI)、计算机辅助测试(CAT)。5．人工智能利用计算机的逻辑推理能力，模拟人类的某些智能行为，在应用中开发出专家系统、模式识别、问题求解、定理证明、机器翻译、自然语言理解等技术。6．网络应用电子邮件、网页浏览、资源检索、IP电话、电子商务、电子政务、远程教育、远程医疗、网上出版、订制薪闻、娱乐休闲、聊天以及虚拟社区等。7．多媒体的应用地理信息系统(GIs)所面向的客户群主要是城市规划单位、环保单位、地理地址勘测院与研究所等。平面图像处理是应用普及程度较高的行业。用户通常以图形工作站为平台，以Photoshop、CorelDraw等为工具。在军事领域，模拟仿真技术是训练战斗机驾驶员、坦克驾驶员以及模拟海上航行的有效手段。考点3计算机的分类1．传统硬件的分类(1)5类分法：传统上，人们曾经习惯把计算机分为巨型计算机、大型计算机、中型计算机、小型计算机和微型计算机5类。(2)6类方法：l989年IEEE(电子电器工程师学会)的一个专门委员会根据计算机种类的演变过程和发展趋势，把计算机分成6类。①大型主机：包含过去所说的大型机和中型机②小型计算机：又称迷你电脑③个人计算机：又称个人电脑，简称PC，即通常所说的微型计算机④工作站：包括工程工作站、图形工作站⑤巨型计算机：又称超级计算机、超级电脑⑥小巨型机：又称小超级计算机2．现实硬件的分类现在，人们把计算机分三为：服务器、工作站、台式机、笔记本和手持设备5类。(1)服务器服务器的处理能力强、存储容量大，且具有高速的输入输出通道和联网能力。服务器的处理器通常由多个高端微处理器芯片组成。原则上，过去的小型计算机、大型计算机甚至巨型计算机都可以当作服务器使用。服务器的分类标准很多，见下表。划分依据分类按应用范露划分入门级服务器、工作组服务器、部门级服务器、企业级服务器按采用的处理器体系结构划分CISC服务器、RISC服务器和VLIW服务器按用途划分文件服务器、数据库服务器、电子邮件服务器、应用服务器按机箱结构分台式服务器、机架式服务器、机柜式服务器和刀片式服务器①CISC、RISC和VLIWCISC是“复杂指令集计算机”的英文缩写，这种服务器主要以IA-32体系结构(英特尔架构)为主，且多数为中低档服务器所采用。RISC是“精简指令集计算机”的英文缩写，目前用于高档服务器。VLIW是超长指令字的英文缩写，采用了EPIC(清晰并行指令计算)设计，也把它称为IA-64体系结构。VLlW的功能比CISC和RISC强大。②刀片式服务器刀片式服务器是指在标准高度的机架式机箱内可插装多个卡式服务器单元。每～块“刀片”实际上就是一块系统主板，可以通过“板载”硬盘启动自己的操作系统，类似于一个个独立的服务器。刀片式服务器有两个公认的特点：一是克服了多个服务器集群的麻烦，被称为集群的终结者；二是实现了机柜的优化。③服务器的配置对于机架式服务器常用根据机箱的高度细分为IU／2U／3U／4U／5U／6U／7U／8U等规格，其中1U相当子44mm。SATA：串行接口硬盘，全称是SerialAdvancedTechnologyAttachment，即串行高级技术附件；SAS：串行SCSI硬盘；RAID：独立磁盘冗余阵列，有时也简称DiskArray，即磁盘阵列。(2)工作站工作站与高档微型计算机的差别主要表现在工作站的图形、图像处理能力更强，存储容量更大，且有一个屏幕大、分辨率高的显示器，因此，习惯上也称之为图形工作站。工作站根据软硬件不同分为两类：一类是基于RISC(精简指令系统)和UNIX操作系统的专业工作站，另一类是基于Intel处理器和Windows操作系统的PC工作站。依据体积大小和便携程度可分为：台式工作站和移动工作站。另外，在需要集中办公的场合，如学校和培训机构，使用无盘工作站可以降低设备的采购费用和管理费用。(3)台式机台式机会占据一个办公桌的桌面，所以也称为桌面机。台式机又分为：商用计算机、家用计算机和多媒体计算机。(4)笔记本笔记本(Notebook)计算机也称为便携机或移动PC(MobilePC)。(5)手持设备手持设备也称为掌上电脑或称为笔记本式计算机。手持设备包括超便携计算机(UMPC)、个人数字助理(PDA)及第三代手机。将来的手机越来越可能成为“手中的计算机”。考点4计算机的技术指标1．字长字长指的是处理器特别是寄存器能够保存数据的位数，如32位就表示寄存器能保存32位的数据。计算机字长有8位、16位、32位和64位之分。寄存器字长越长，处理器一次能够处理的数据就越多。8位(bit)是一个字节(Byte)，16位是一个字(Word)，32位是一个双字长，64位是两个双字长。奔腾芯片是32位，服务器的Alpha芯片和安腾芯片是64位。这里的位数不是指十进制数，而是指二进制数。计算机内部采用二进制来记数和计算，它只有0和1两个基本数字，按照“逢二进一”的规律计数。例如，0+0=0，0+1=1，1+1=0(或10)，0001+0000=0001，00Ol+0001=0010，0010+0001=0011，0011+0001=0100…在扩展ASCII编码中，A可以表示为01000001，B可以表示为01000010，1表示为00110001，2表示为00110010，以此可类推，如C，就在B的基础上加1，则C=01000010+1=01000011。2．速度MIPS(MillionInstructionPerSecond)表示单字长定点指令的平均执行速度，即每秒执行一百万条指令。MFLOPS(MilllionFloatinginstructionPerSecond)表示单字长浮点指令的平均执行速度，即每秒执行一百万浮点数。人们也用主频来表示CPU的处理速度。3．容量存储容量的单位是字节，英文为byte，习惯用B代表。常用KB表示千字节，MB表示兆字节或百万字节，GB表示吉字节或十亿字节。注意：IKB=1024B，而不是l000B。4．数据传输率数据传输率常用带宽来表示，反映计算机的通信能力。数据传输率的单位的bps(bitspersecond)，b表示位，bps表示每秒传输的位数，Kbps表示每秒l000位，Mbps表示每秒l兆位，Gbps表示每秒l吉位。5．可靠性系统的可靠性通常用平均无故障时间(MTBF)与平均故障修得复时间(MTTR)表示。MTBF(MeanTimeBetweenFailures)，指多长时间系统发生一次故障。MTTRMeanTimeToRepaie)，指修复一次故障所需要的时间。6．产品名称与版本计算机的硬件、软件在不同时期有不同的产品名称与版本，版本序号往往能简单地反映出性能的优劣。考点5微处理器的技术特点微处理器的主流芯片一直是英特尔体系结构的x86处理器芯片以及奔腾处理器芯片。1．奔腾芯片的技术特点奔腾芯片具有l0大技术特点：(1)超标量(Superscalar)技术内置多条流水线能同时执行多个处理，实质是以空间换取时间，奔腾由两条整数指令流水线(U指令流水线和V指令流水线)和一条浮点指令流水线组成。(2)超流水线(Superpipeline)技术超流水线细化了流水并提高主频，实质是以时间换取空间。经典奔腾的每条长整数流水线都分为4级流水。(3)分支预测为了保持流水线的较高吞吐率，奔腾芯片内置了分支目标缓存器。(4)双高速缓存的哈佛结构：指令与数据分开。有两个8KB(可扩充为l2KB)的超高速缓存，一个用于缓存指令，另一个用于缓存数据，提高访问缓存的命中率。指令与数据分开存储的结构称为哈佛结构，对于保持流水线的持续流动有重要意义。(5)固化常用指令奔腾把一些常用指令(MOv、ADD、INC及DEC)固化为硬件实现，提高指令执行速度。(6)增强的64位数据总线奔腾的内部总线为32位，它与存储器之间的外部总线却是64位。(7)采用PCI标准的局部总线局部总线技术的两个标准：一个是PCI标准；另一个是VESA标准。(8)错误检测及功能的冗余校验技术具有内部错误检测功能和功能冗余校验技术。(9)内置能源资效率技术(10)支持多重处理2．安腾芯片的技术特点从奔腾到安腾(Itanium)，标志着英特尔体系结构从IA-32向IA-64的推进。两者的区别：奔腾是32位处理器，主要用于台式机和笔记本电脑；而安腾是64位处理器，主要用于服务器和工作站。286、386采用的是传统的复杂指令系统，即CISC技术，奔腾采用RISC技术(精简指令系统)，而安腾则采用EPIC(ExplicitlyParallelInstrutionComptm9，简明并行指令计算)技术。考点6主板与插卡1．主板的组成主板(Mainboard)又称主机板或母板(Motherboard)，它是计算机主机的主要部件，通常由5个部分组成：CPU、存储器、总线、插槽以及电源。2．主板的种类主板的分类方法很多，处在不同的角度，就有不同的说法。常用、常考的有lO种分类方法，见下表。主板的分类分类分类项分类内容CPU芯片486主板、奔腾主板、奔腾4主板等常CPU插座Socket7主板、Slot1主板等考主板规格AT主板、Baby-AT主板、ATX主板等的分存储容量16M主板、32M主板、64M主板等芯片集TX主板、LX主板、BX主板等类即插即用PnP主板、非PnP主板等其系统总线66MHz主板、100MHz主板等他数据端口SCSI主板、ED0主板、AGP主板等分扩展槽EISA主板、PCI主板、USB主板等类生产厂家联想主板、华硕主板、海洋主板等3．网卡简介网卡是组网的关键部件，也称为适配卡(AdapterCard)。网卡一方面与计算机连接，另一方面与传输电缆连接。考点7软件的分类软件≠程序。软件由程序与相关文档组成。软件是程序以及开发、使用和维护程序所需的所有文档的总和