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1、,计算机应用基础,（理论部分）,本 章 内 容,1.1计算机的产生与发展1.2计算机的主要应用1.3计算机的分类1.4计算机系统,第一章概 述,1.1计算机的产生与发展,1电子计算机的诞生 1946年，美国宾西法尼亚大学研制成功了世界上第一台电子数字计算机ENIAC 。2电子计算机的发展阶段,3冯诺依曼思想美籍匈牙利数学家冯诺依曼（John von Neumann）提出了一个通用的计算机设计方案。在这方案中，冯诺依曼提出了三个重要的思想： （1）计算机至少应由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五个基本功能部分组成。（2）采用二进制数形式表示计算机的指令和数据。（3）将程序（一系列指令的
2、集合）和数据放在存储器中，由程序控制计算机自动执行，即“存储程序控制”。4计算机发展方向未来的计算机将朝着巨型化、微型化、网络化、智能化方向发展。,（1）巨型机巨型机指运算速度更快、容量更大、功能更强、价格昂贵的计算机。 （2）微型机微型机是大规模集成电路的产物。它利用大规模集成电路技术，把计算机的控制器和运算器做在一个集成电路芯片上，构成中央处理器，或称为微处理器，英文缩写为CPU（Central Processing Unit）。以微处理器为核心，加上半导体存储器和一些接口芯片，就构成了微型计算机（简称微机），或称为PC机。自1971年微型机问世以来，就以体积小、性能可靠、价格低、使用方便
3、、功能日益增强等优点而迅速占领市场，为计算机应用的普及做出了重大的贡献。,微型计算机通常以微处理器为标志来划分，微型计算的型号和性能主要决定于其所采用的CPU，表11列出了不同时期的微处理器。表11微处理器一览表,（3）网络化计算机网络是计算机技术与通讯技术相结合的产物。计算机网络把独立的、分布于不同地域、不同型号的计算机使用通信设备和通信线路互联起来，在网络操作系统和通信协议的支持下，实现计算机之间的数据通信和资源共享。 （4）智能化计算机智能化是建立在控制论和现代科学的基础上。智能计算机能模拟人的感觉、思维和行为，不仅能根据人的指挥进行工作，而且会“看”、“听”、“说”、“想”、“做”。它
4、具有逻辑推理、学习与证明的能力，具有主动性和人脑的部分功能。,1数值计算2数据处理（1）数据是指能被计算机识别和处理的物理符号，包括数字、文字、图形、图像、声音、动画和影像等。数据是信息具体化的表示形式。数据数字（2）数据处理是指对数据进行采集、存储、计算、分类、排序和传输等操作。当今大多数计算机不是用于数值计算，而是用于数据处理。例如：计算机应用于企事业的人事管理、工资管理、文件管理、情报资料管理、人口管理和图书管理等。,1.2计算机的主要应用,3过程控制计算机加上感应检测设备及模/数转换器，就构成了自动控制系统。它通过检测设备实时地测量某物理量，经过模/数转换后送入计算机，计算机根据预置的
5、程序对数据进行分析，并采取相应的控制操作，从而实现由计算机控制的自动化的、实时的过程控制。4辅助系统利用计算机软件作为辅助工具的计算机系统叫做辅助系统。它包括计算机辅助设计(CAD)，计算机辅助制造(CAM)，计算机辅助教学(CAI)等。,5其他应用（1）办公自动化（2）电子商务（3）人工智能智能计算机能够给病人诊断、开处方，证明定理，文字翻译，与人下棋等。,1按照操作的数据分类 （1）模拟；（2）数字2按照用途分类 （1）通用 ； （2）专用 3. 按照规模分类 （1）巨型机 ；（2）大型机；（3）小型机； （4）服务器；（5）工作站；（6）微型机；（7）单片机；,1.2电子计算机的分类,一
6、个完整的微型计算机系统是由硬件系统和软件系统两个部分组成，如右图所示。,1.4微型计算机系统组成及结构,微型计算机系统层次结构,第二章微型计算机系统,2.1微型机硬件系统组成与工作原理,2.2微型机软件系统,微型计算机硬件系统由控制器、运算器、存储器、输入设备和输出设备五个部分组成。（P17）若把计算机看作一个加工信息的工厂， 控制器 运算器 存储器 输入 输出（厂长办公室）（车间）（空地、仓库）（原材料）（产品）1运算器运算器是对数据进行加工的部件。它在控制器的指挥下对数据进行算术运算和逻辑运算。 2控制器控制器是分析指令并发出控制信号的部件。它指挥和控制计算机各部件按时序协调地工作。,2.
7、1微机硬件系统组成与工作原理,（1）CPU 运算器、控制器和存储器组成了计算机的主机。人们将运算器和控制器做在一个半导体芯片上，称为中央处理器或微处理器，英文缩写CPU。 1）CPU的类型 Pentium 以前的各种类型的CPU(8088,80286,80386DX，80486DX)，如图所示。,各种类型的Pentium CPU（Pentium ，Pentium ，Pentium 4），如图所示。,2）CPU的性能指标 CPU的主要性能指标有：字长（一次能处理的二进制位数），主频（时钟频率），外频（CPU与内存之间的通信速度），数据总线宽度（决定CPU与二级高速缓存、内存以及输入/输出设备之间
8、一次数据传输的信息量），地址总线宽度（决定CPU可以访问的存储器的物理地址空间），高速缓存数目。 CUP品质的高低决定了一台计算机的档次。,（2）主板,对照Page 30页的图2-16进行理解！,1）CPU插座 2）芯片组芯片组的作用是控制和协调计算机的各部件选型。芯片组决定了主板的性能，通常把采用某某芯片组的主板直接叫做某某主板，例如采用Intel 440BX芯片组的主板就称为BX主板。 3）内存插槽内存插槽有SIMM插槽（已淘汰）和DIMM插槽两种。4）外部高速缓存用于缓解CPU与内存之间数据传输率的差异。解决矛盾5）BIOS芯片BIOS存放固化的基本输入输出程序、系统设置信息、通电自检程
9、序、启动自举程序。参考P33,BIOS与CMOS的关系BIOS(basic input output system)即基本输入输出系统，它是固化在主板上一块芯片(Award)上的程序。BIOS主要的功能有：上电自检对CPU、主板、内存、显卡、硬软盘、CMOS芯片等进行检测。中断服务程序它实质是软硬件之间可编程接口，实现软件功能对硬件的操作，例如Windows对软驱、硬盘、光驱的管理。系统设置程序对系统各项参数进行设置，并将设置的结果保存在CMOS芯片上。系统启动自举程序上电自检后，按CMOS中所保存的启动顺序，搜索驱动器，读入操作系统的引导记录，然后将控制权交给引导记录启动操作系统。 CMOS
10、是“互补金属氧化物半导体存储器”的英文缩写，是一种用电池供电的可读写芯片。它存储计算机硬件基本配置的信息。总之， BIOS实质是固化的程序， CMOS是可读写存储器。,7）总线扩展插槽总线扩展插槽用于扩展主板的功能，是主板总线的延伸，用以插接显卡、声卡、网卡、Modem卡等。主板通常有46个扩展插槽。 目前总线扩展插槽常见的类型有：PCI插槽（白色的短槽）和AGP插槽（显示卡插槽）。8）外设接口插座软驱接口IDE接口或EIDE接口9）串行接口和并行接口主板上有两个COM接口（COM1和COM2）和一个并行接口（LPT），称作“二串一并”。,10）USB接口和PS/2接口,COM、LPT、USB
11、、PS/2接口,小结：早期的计算机的低速设备键盘和鼠标接在串口COM1和COM2，高速设备打印机接在并行接口LPT；近期的计算机的键盘和鼠标接在PS/2接口，打印机接在并行接口LPT；新式的计算机的键盘、鼠标和打印机都接在USB接口。 USB接口将淘汰其他接口。,3存储器存储器是计算机的记忆部件，用于存放程序和数据。存储器分为内存储器和外存储器两种。内存储器简称内存，它位于主板上。中央处理器（CPU）可以直接访问内存中的数据，而外存中的数据要先读入内存后才能为CPU访问。 （1）内部存储器1）内存分类 按读写特性分类按读写特性内存储器通常分为随机存储器RAM（Random Access Mem
12、ory）和只读存储器ROM（Read Only Memory）。随机存储器RAM是一种既可写入又可读出数据的存储器，通常用于存放程序、数据和中间结果。它的特点是计算机刚启动时，其中没有数据，一旦写入数据，只要电源不断且计算机工作正常，数据就可以保持，断电后其中的信息全部消失。RAM是用户可使用的存储空间。,只读存储器ROM是一种只能从中读取代码，而不能以一般方式向其写入代码的存储器。只要接通电源，ROM中固化的信息就建立好了。ROM常用来存放基本输入输出程序、系统设置信息、开机自检程序和系统启动自举程序等。按存储原理分类按存储原理RAM又分为静态RAM(SRAM)和动态RAM(DRAM)。静态
13、RAM利用触发器的两个稳态表示0和1。SRAM集成度低、价格高，但存取速度快，常用于做高速缓存（Cache）。动态RAM根据电容上有无电荷来表示1和0。由于DRAM电容上的电荷会泄漏，需要周期性地给电容充电，称为“刷新”。DRAM的存取速度较慢，但DRAM集成度高、价格低，适用于做大容量的主内存。常见的各类内存条Pentium 4微机常用的内存条是SDRAM（同步动态内存）。,（2）外存储器外存储器的特点是容量大、价格低，且不受断电影响，常用于长期保存大量的数据和程序。常用的外存储器有软盘、硬盘、优盘、光盘等。 ）软盘系统软盘系统由软盘、软盘驱动器(软驱)、软驱信号线等组成。软盘是存储信息的介
14、质，软驱是读写软盘上信息的装置。,软盘驱动器、软驱信号线,软盘当3.5英寸磁盘的写保护孔被滑块封住时，既可读又可写。当封口的滑块打开，写保护孔可透光时，处于写保护状态，只能读不能写。,3.5英寸磁盘外观,软盘的数据组织软盘每面有079道。每个磁道又划分成相等的若干个区域，称为扇区。每个扇区存储512个字节，如图110所示。,软盘的数据组织,软盘的存储容量软磁盘存储容量=软盘面数每面磁道数每道扇区数每扇区的字节数【例11】 3.5英寸双面高密度磁盘，每面80磁道，每道18扇区，每扇区可存储512字节，其容量为：280185121 4401 024B1 440KB所以3.5英寸高密度磁盘的容量为1
15、.44MB。新的磁盘在使用之前，必须进行格式化。 使用软盘的注意点软盘不能弯曲和挤压。保存软盘时，要远离热源和磁场；要注意防潮，以免发霉。软盘驱动器软驱是读写软盘的设备。,2）硬盘硬盘的外观如图所示。硬盘的数据组织如图所示。,硬盘的外观 硬盘的扇区、磁道和柱面,3）优盘优盘是一种新型的移动存储器，采用USB接口。优盘的存储部件采用闪存（Flash Memory），闪存所存储的数据不需要电压维持，可靠性比较高。如图114所示。,优盘,4）CD-ROM光驱和光盘CD-ROM光驱的工作原理光驱内激光二极管产生波长约0.540.68m的光束照射到光盘上，然后反射回来，用光检测器捕获反射光。当激光束照射
16、凹点边界时，反射光束强弱发生变化，读出的数据为“0”；当激光照射平坦部分时，反射光强弱没有发生变化，读出的数据为“1”。,光驱面板与光盘托盘,光驱的数据传输速率光驱的数据传输速率指每秒向主机传输的数据量。制定CD-ROM标准时，把150 kbps作为传输速率的标准。52速光驱（记作“52X”）的传输速率为：52150kbps7800kbps。 CD-ROM光盘光盘上的光道是螺旋线， 12厘米光盘有333000个扇区，每个扇区存放2 048字节，总容量为：2 048字节/扇区333000扇区681984000B650.39MB5）DVD光驱与光盘DVD是“Digital Video Disk”的缩写，意思是“数字视频光盘”。DVD光驱与光盘的结构及工作原理和CD-ROM光驱和光盘都相似，主要的区别在于所用的数据压缩标准不同。,
