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第1章计算机根底知识

1.1计算机的开展和应用

计算机的开展历史

历史上第一台电子数字计算机ENIAC，1946年诞生于美国宾夕法尼亚大学,

计算机的开展历史

第一代计算机

1946年到二十世纪50年代末

电子管计算机时代

机器语言和汇编语言

主要用于科学计算

第二代计算机

1958年到1964年

晶体管计算机时代

出现了操作系统和高级语言,并用于事务处理

第三代计算机

1964年到60年代末

集成电路计算机时代

采用半导体存储器作为主存,出现了分时操作系统

第四代计算机

20年代70年代至今

大规模超大规模集成电路

微机诞生

计算机的典型应用

计算机应用可以分为数值处理和非数值处理两大类

应用

特点

举例

科学计算

数值计算,计算量大,数值变化范围广

?

数据处理

事务处理,数据输入输出量大

信息管理系统〔MIS〕，决策支持系统，专家系统〔ES〕，办公自动化〔OA〕

过程控制

实时性和高可靠性

生产过程的自动控制?

计算机辅助设计(CAD)

计算机辅助制造(CAM)

大量的图形交互

?计算机辅助教学〔CAI〕

计算机网络

计算机技术与通信技术的结合

?

人工智能〔AI〕

机器人研究，专家系统，模式识别，智能检索，自然语言处理，机器翻译，定理自动证明

1.2计算机系统组成和工作原理

计算机的系统结构

流程图

名称

作用

运算器

运算器是计算机中进行算术运算和逻辑运算的部件

控制器

控制器用以控制和协调计算机各部件自动连续的执行各条指令

存储器

保存各类程序和数据信息

输入设备

从外界将数据、命令输入到计算机内存

输出设备

将计算机处理后的结果信息，转换成外界能够识别和使用的信息形式

计算机工作原理

用以控制计算机、告诉计算机进行怎样操作的命令称为计算机指令

程序存储思想最早由冯.诺依曼提出

计算机工作的原理

将程序装入计算机并启动该程序后，计算机便能自动按照自动编写的程序一步一步地取出指令，根据指令控制及其各局部运行

第一台实现了程序存储思想的计算机名叫EDSAC埃德沙克

程序存储思想中执行指令的四个步骤

取出指令

分析指令

执行指令

为下一条指令做好准备

微型计算机的主要性能指标

字长:是计算机运算部件一次能处理的二进制数据的位数，以二进制为单位,字长越长,性能越强

速度:可以用主频及运算速度来评价

主频也成时钟频率，单位为MHz、GHz

运算速度以每秒百万条指令数〔MIPS〕为单位

存储容量:以字节为单位

可靠性,以平均无故障时间(MTBF)来衡量，越大越好

可维护性：以平均修复时间〔MTTR〕来衡量，越小越好

性价比

计算机的软硬件系统

中央处理器

CPU的由运算器和控制器两个局部

CPU和内存储器构成了计算机主机

CPU的定义

CPU也称为微处理器。计算机的所有操作都受CPU的控制，它的品质直接影响着整个计算机系统的性能

CPU的性能指标有字长和时钟频率两个指标

存储器

存储器可以分为内存储器〔主存〕和外存储器〔辅存〕。内存储器用于存放当前执行的数据和程序，属于临时存储器。外存储器用于暂时不用的数据和程序，属于永久存储器。

内存的性能指标有存储容量和存取时间〔存取时间单位纳秒ns〕

存储器的单位

一个二进制位〔bit〕是构成计算机存储器的最小单位,我们将8位2进制组成一个存储单元，简称字节〔Byte〕，1个字节由8位二进制组成

1KB=1024B

1MB=1024KB

1GB=1024MB

内存可以分为随机存储器(RAM)和只读存储器(ROM)

随机存储器可以分为静态随机存储器〔DRAM〕和动态随机存储器〔SRAM〕

随机存储器中的数据断电丧失

只读存储器用来存放固定不变，重复执行的程序

内存的每个存储单元有一个编号，简称内存地址

外存既是输入设备又是输出设备，容量大，断电不丧失数据

输入输出设备

最常见的输入设备是鼠标和键盘

最重要的输出设备是显示器

总线

所谓总线就是指系统部件之间传送信息的公共通道

总线用总线宽度和总线频率来表示总线的性能

总线的分类

按照连接的部件总线可以分为： 内部总线，系统总线，扩展总线

其中系统总线可以按传输的数据分为： 数据总线DB，地址总线AB，控制总线CB

总线的工业标准

ISA总线

工业标准总线

EISA总线

扩展工业标准总线

PCI

外部设备互联总线

AGP

图形加速卡专用总线标准

?

软件系统

计算机软件系统可以分为系统软件和应用软件两大类

系统软件主要有操作系统、编译程序、数据库管理程序等

操作系统的主要功能

CPU管理，存储器管理、设备管理，作业管理，文件管理

常见的操作系统有Windows、Linux、Unix等

语言程序处理程序的作用是将用程序设计语言编制的程序翻译成计算机能识别的二进制代码，即所谓的机器语言

语言处理程序包括汇编程序、解释程序、编译程序