计算机应用基础PPT课件

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1、 计算机应用基础 第1章计算机基础知识 1 1计算机的发展与应用 了解 计算机的发展历程计算机的典型应用1 2微型计算机的系统组成与工作原理 熟悉 计算机的系统结构计算机的工作原理微型计算机的软 硬件系统计算机的主要性能指标计算机的基础配置和常用的外部设备1 3进位计数制及其数据信息的编码 熟悉 进位计数制的基础概念数据信息在计算机中的编码1 4信息处理的基础知识 了解 1 5计算机的维护与安全 了解 微型计算机的一般维护和安全使用方法计算机病毒的预防和消除方法 1 1计算机的发展 1 1 1计算机的发展一 第一台计算机1946年 世界上第一台电子数字计算机ENIAC 电子数字积分计算机 在美

2、国的宾西法尼亚大学诞生 它的问世 标志着信息时代的来临 具有划时代的意义 在ENIAC的研发过程中 美籍匈牙利数学家冯 诺依曼提出了一个全新的通用计算机方案 这就是EDVAC方案 也是现代计算机的技术方案 它包括3个部分 计算机由5个部分组成 运算器 控制器 存储器 输入和输出设置 采用二进制形式表示计算机的指令和数据 将程序 由一系列的指令组成 和数据存入在存储器 让计算机自动执行程序 因此 计算机是一种能够快速地 高效地完成信息处理的电子设备 它能按照人们预先设计的程序对输入的数据进行存储 处理和传送 使人们获得有用的输出信息知识 以促进社会生产的发展 二 计算机的分代在第一计算机诞生以来

3、的50多年中 电子器件及其发展对计算机的更新换代起着决定性的作用 因此 学术界常常以器件作为划分计算机发展的标准 第一代电子管计算机 1946 1958年 采用电子管作为计算机的功能单元 体积大 耗电量大 寿命短 可靠性差 采用电子射线管 磁鼓存储信息 容量小 使用机器语言和汇编语言编制程序 主要用于数值计算 典型机种 ENIAC UNIVAC等第二代晶体管计算机 1959 1964年 采用晶体管为主要逻辑部件 体积小 重量轻 可靠性提高 运行速度加快 采用磁芯为主要存储器 用磁盘和鼓作外存储器 出现了系统软件和高级语言 第三代集成电路计算机 1965 1970年 采用中小规模集成电路和微型化

4、的元器件 使计算机体积更小 速度更快 采用半导体存储器件作为主存储器 存储容易和存取速度大大提高 系统软件得到很大的发展 出现了分时操作系统允许多用户分享计算机资源 采用结构化程序设计方法 使用软件技术得到较大的提高 第四代大规模 超大规模集成电路计算机 1971年至今 大规模和超大规模集成电路取代了中小规模集成电路 这时微处理器的出现 使微型机异军突起 独树一帜 通常把1971年至今出现的计算机称为第四代电子计算机 计算机的体积更小功能更强 价格更低 计算机进入了一个全新的时代 三 微型计算机的发展微型计算机核心部件 即中央处理单元 CentralProcessingUnit CPU 又称为

5、微处理器 在很长一段时间内 人们习惯上把微处理器发展过程看作是微型计算机的发展 微型计算机的组成 AMD和Intel公司继推出了双核处理器 目前为止最大的生产CPU的厂商 即在一个处理器上集成两个运算核心 使微型计算机的处理能力得到更大的提高 总之 近些年来微型机的发展异常迅速 芯片集成度不断 并向着重量轻 体积小 运算速度快 功能更强和更易使用的方向发展 奔腾 赛扬 酷睿等品牌 1 1 2应用领域一 科学计算科学计算即数值计算 它的特点是计算量大和数值变化范围广 计算机的高速度 高精度 大容量存储和高自动化性能是最进行科学计算的 同时还涉及各个领域的科学研究和工程设计 如导弹 火箭 航运天飞

6、机 载人飞船 人造卫星 天气预报 水利枢纽 大型桥梁 高层建筑 地震测报等工程中的科学计算 二 信息管理核心是数据处理 即计算机对生产和经营活动以及社会科学研究中的大量信息进行收集 转换 分类 统计 处理 传输和输出的处理 人们熟悉的银行信用卡存取业务 网络信息服等三 过程控制大型企业的生产过程自动控制 是计算机应用的又一重要领域 如数字化机床 电子仪表等 四 辅助设计与制造计算机辅助设计 辅助制造 CAD CAM 辅助教学 CAI 辅助测试 CAT 辅助工程 CAE 五 人工智能即利用计算机模仿人类的智能 是在计算机技术与控制论学科学上发展起来的边缘学科 近年来 它的应用主要是 机器人研究

7、专家系统 模式识别 智能检索 自然语言处理 机器翻译等 附加 计算机的发展趋势 巨型化 微型化 多媒体化 网络化 智能化 以及向超高速 超小型 平行处理 智能化的方向发展 计算机的特点 运算速度快 计算精度高 具有非凡的存储能力 具有逻辑判断能力 自动控制能力强 通用性强和应用范围广 计算机的分类 大型机 小型计算机 微型计算机 工作站 巨型计算机 小巨型计算机 计算机的定义 计算机是一种快速而高效的完成信息处理的数字化的电子设备 1 2计算机硬件及基本工作原理 一个完整的计算机系统由硬件和软件两部分组成 如图1所示 硬件是指构成计算机的物理部件 它包括计算机系统中的一切物理器件 如显示器 主

8、机箱 键盘等 软件是所需要的程序 数据等 计算机的种类很多 除了微型计算机之外 还有巨型机 大中型机和小型机 微型机中 除了台式机外 还有便携机 如笔记本电脑 掌上电脑等 单片机等 尽管它们在规模 性能等方成存在很大的差别 但它们的基本结构和工作原理是机同的 系统软件 计算机系统 1 2 1计算机的基本工作原理 从功能上看 一台计算机的硬件都是由输入设备 存储器 其中可分为内存储器和外存存器 运算器 控制器和输出设备组成 如图 程序数据 输入设备 内存储器 输入设备 处理设备 运算器 控制器 外存储器 计算机是按照冯 诺依曼提出的 二进步和存储程序原理 制造的 计算机的大致工作过程是这样的 用

9、户通过输入设备输入程序和数据 控制器先将之保存在存储器中 然后指挥运算器按照程序的规定对数据进行运算或处理 并将运算或处理结果存和在存储器中 如果要输出结果 则控制器将输出结果从存储器输出到输出设备上 因此 计算机内部的硬件工作均是在控制器的控制之下进行的 从结构上看 计算机硬件系统主要包括主机 输入设备和输出设备三大部分 主机部分包括控制器 运算器和内存储器 通常在微机中运算器和控制器制作在同一块芯片上 称为CPU 主机箱中除了主机部分外 还包括主板 存储设备 电源和各种插件板等部件 常用的输入设备有键盘 鼠标等 常用的输出设备有显示器 打印机等 1 2 2主机箱 中央处理器 CPU 和主板

10、 一 主机箱主机箱 内安装有CPU 内存储器 主板 硬盘及硬盘驱动器 光盘驱动器 软盘驱动器 机箱电源和各种接口卡部件 主机箱面板上有一个电源开关 power 计算机主机箱的背面有许多专有的接口 主机通过它与显示器 键盘 鼠标 打印机等输入 输出设备连接 二 CPUCPU主要包括运算器和控制器两大部件 又称为微处理器 是计算机核心部件 计算机的所有操作均受CPU控制 它的性能直接影响到计算机系统的性能 CPU的性能指标直接决定了由它构成的微型计算机系统的性能指标 主要指标有两个 字长和时钟频率 字长表示CPU每次处理数据的能力 字长越长 计算机的精度越高 速度越快 三 主板 主板是整个微型计算

11、机的核心部件 由微处理器 主存储器 各种接口电路及总线扩展槽组成 各个输入输入设备卡口均按插在总线扩展槽内 现在有许多主板已将显示卡和声卡也集成其中 主板的性能和稳定性直接影响整机的性能和稳定性 主板的核心组成部分是芯片组 芯片组几乎决定了主板的功能 芯片组性能的优劣 能否与CPU良好地协同工作 决定了主板性能好坏和级别高低 总线 BUS 即是系统部件之间传递信息的公共通道 各部件均通过总线连接在一起 通过总线进行通信 总线的性能主要由总线宽度和总路线频率来表示 总线宽度为一次能并行传输的二进制位数 总线频率即部线中数据传输的速度 由于总线连接的部件不同 可分为以下3种 内部总线即同一部件的连

12、接 如CPU内部连接各部寄存器和运算器的总线 系统总线连接同一计算机的各部件 如CPU 内存储器 输入输出设备等接口之间互想连接的总线 系统总线按功能可分为控制总线 数据总线和地址总线 分别用来传送控制信号 数据信息和地址信息 外部总线是指与外部设备接口相连的总线 实际上是一种外设的接口标准 负责CPU与外部设备之间的通信 如目前微机上浒的接口标准IDF SCSI USB和IEEE1394等 前两种主要是与硬盘 光驱等IDE设备接口相连 后面两种新型外部总线可以用来连接多种外部设备 CPU AGP显卡 PCI总线插槽网卡 电视卡 声卡等 输入输出接口 IDE硬盘光盘 内存 四 接口CPU与外部

13、设备 存储器的连接和数据交换都需要通过接口设备来实现 前者被称为I O接口 而后者则被称为存储器接口 存储器通常在CPU的同步控制下工作 接口电路比较简单 而I O设备品种繁多 其相应的接口电路也各不相同 因此 习惯上说到接口只是指I O接口 接口的功能在微机中 当增加外设时 由于种外设的使用信号不同 或工作速度不能与CPU相匹配 因此不能直接将外设挂在总线上 必须经过I O接口电路才能连接到总线上 接口电路具有设备选择 信号转换及缓冲等功能 以确保设备与CPU工作协调一致 接口的类别总线接口主板一般提供多种线类型 如PCI AGP等 供插入相应的功能卡 如显示卡 声卡 网卡等 并行接口并行接

14、口又简称为 并口 目前 计算机中的并行接口主要作为打印机端口 是25针D形接头 所谓 并行 是指8位数据同时通过并行线进行传送 这样数据传送速度大大提高 但并行传送的线路张度受到限制 因为长度增加 二扰就会增加 数据也不容易出错 串行接口是计算机的标准接口 简称为 串口 现在微机一般在COM1和COM2两个串口 串口的数据和控制信息是一位接一位地传送的 虽然这样速度会慢一些 但传送距离比并口更长 因此若要进行较长距离的通信时 应使用串口 通常COM1使用是9针D形连接器 而COM2有的使用的是老式的DB25针连接器 USB接口通用串行总线是一种新型的接口标准 随着计算机应用技术的发展 外设使用

15、越来越多 原来提供的有限接口已经不够使用 USB接口只需一个就可接127个USB外部设备 有效扩展了计算机的外部设备能力 现在采用USB的外设种类有很多种 有调器 数码相机 打印机 移支存储设备等 1 2 3存储器 存储器分为两类 一类是主机的内存储器 也叫内存 用于存放当前执行的程序和数据 它直接与CPU进行数据交换 另一类属于计算机外部设备的存储器 也叫外存 属于永久性存储设备 它通过内存与CPU进行数据交换 如软盘 硬盘 光盘等 存储器的最小存储单位是字节 Byte 简称B 描述存储器容量通常用的单位有KB MB GB TB 它们之间关系如下 1TB 1024GB 1024 1024MB

16、 1024 1024 1024KB 1024 1024 1024 1024B 内存 一 内存 内存也称为主存 内存一般按字节分成许许多多的存储单元 每个存储单元均有一个编号 称为了地址 CPU通过地址查找所需的存储单元 当CPU从存储器中读取数据时 不会破坏其中的信息 此操作称为读操作 把数据定入指定的存储单元称为写操作 读 写操作通常又称为 访问 或 存取 操作 存储容量和存取时间是内存性能优劣两个重要指标 存储容量指存储器可容纳的二进制信息量 在计算机的性能指标中 常说512MB 1GB等即是指内存的容量 通常情况下 内存容量越大 程序运行速度相对就越快 存取时间即指存储器收到有效地址到其输出现有效数据的时间间隔 存取时间越短 即性能越好 目前 微机中内存的存取周期一般为几十纳秒到几百纳秒根据功能 内存又可分为随机存取存储器 RAM 和只读存储器 ROM RAMRAM中的信息可以随机地读出和写入 当计算机掉电时 内存中的信息会丢失 它是一组由存储芯片焊制在一条印制电路板上而成的 因此通常又称为内存条 RAM根据其半导体元器件的结构不同 又分为静态存储器 SRAM 和动态存储器 DR