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1、第三讲 计算机系统和硬件交通运输学院 交通工程系石家庄铁道大学 Shijiazhuang Tiedao University主要内容3.1 计算机的发展 3.2 计算机硬件 3.3 计算机的运算基础 3.4 网络计算的模式 3.1计算机的发展3.1.1计算机的创始与发展从原始计数法到机械计算机 电子计算机时代 3.1.2计算机的分类及应用传统分类（处理能力）：微机、小型机、中型 机、大型机 按照应用领域或对象的不同分类： 面向个人的计算机：PC机（Desktop）、笔记本 面向服务计算机：服务器、中大型机、超级计算机 面向专用领域的计算机：路由器、程控交换机按照其是否通用分为：通用计算机和专用
2、计算 机（嵌入式系统或嵌入式设备）3.1.3计算机的发展趋势项目第一代第二代第三代第四代第五代项目第一代第二代第三代第四代第五代大小 （典型计算机）房间大小 （主干计算机）储藏室大小 （主干计算机）桌子大小大小 （典型计算机）房间大小 （主干计算机）储藏室大小 （主干计算机）桌子大小 (小型计算机小型计算机)台式和便携式台式和便携式 (微型计算机微型计算机)信用卡大小信用卡大小 (微型计算机微型计算机)器件电真空管晶体管半导体 集成电路大规模 集成电路超大规模集成电 路，超导电路密度（器件数器件电真空管晶体管半导体 集成电路大规模 集成电路超大规模集成电 路，超导电路密度（器件数/ 每个线路）
3、单个上百个几千个成千上万几百万个速度（执行指令 数每个线路）单个上百个几千个成千上万几百万个速度（执行指令 数/每秒）几百条 每秒）几百条几千条几百万条几千万条几亿条可靠性（线路的 失误率）几小时几天几星期几个月几年存储 （字符容量）上千上万成千上万几兆几亿价格（美元几千条几百万条几千万条几亿条可靠性（线路的 失误率）几小时几天几星期几个月几年存储 （字符容量）上千上万成千上万几兆几亿价格（美元/每 百万条指令）每 百万条指令）1010.10.0010.00013.2计算机硬件硬件：硬件是计算机物理设备的总称，也叫做硬 件设备 计算机硬件系统的（形态）基本结构主要部件：CPU、主存储器（以及存
4、储单元）、各种I/O 设备以及总线（按照主要部件的连接方式）计算机硬件 系统结构3.2.1 中央处理器（CPU）中央处理器由两个主要部件组成： 运算器 控制器 影响计算机运行速度的主要因素： 机器字长 CPU的主频 数据总线的性能（速度）。3.2.2 存储系统 计算机存储设备分类： 一级存储器（主存储器）：存放当前运行的程 序及执行程序所需的数据 RAM：随机存储器，掉电后数据丢失 ROM：只读存储器，程序和数据是制造商烧上去的 ，不会丢失 二级存储器：位于CPU和主存储器之外，不需 要电力维持的、可长期存储大量数据的记忆部 件 磁介质存储：磁盘（软盘和硬盘）、磁带 光存储：光盘 闪存：U盘等
5、3.2.3 输入/输出设备输入设备 计算机键盘 点触式设备（鼠标、游戏杆等） 计算机笔（手写笔） 视频输入（数码摄像机） 声音识别（语音录入） 体感设备（动作捕捉器） 光和磁识别（文字识别录入、银行磁卡读入） 无线射频识别（RFID读入设备唯一标识等信息） 输出设备 打印输出 显示输出3.3 计算机的运算基础3.3.1计算机系统原理冯诺依曼计算机结构的基本思想 存储程序（存储执行）（一次存储，多次执行） 二进制：其构成数字只有“0”和“1”。技术上易于实现， 电子管或晶体管的截止状态与饱和状态，高电平和 低电平表示“0”和“1”。3.3.2 计算机中数据表示方法主存储器的基本单元：字节 8bi
6、t（位或比特）组成1个字节数值型数据的表示二进制二进制 Binary Bit 0, 1十进制十进制 Decimal 0,1,.,9十六进制十六进制 Hexadecimal 0,1,.,9,A,.,F字符型数据的表示 ASCII码：国际通用的一种字母和符号的编码。 用7位二进制数表示一个字符，共可表示128种 基本字符和功能符 26个大写字母：AZ 26个小写字母：az 数字：09 可打印符号：、=、?、! 等 控制符：NUL、ESC、DR、LF、BEL 等ASCII码属于机内码：字母和数字在计算机内 部的表示码 由键盘直接输入 英文字形码：每一个字母对应一个点阵，同一 字母在不同字库中点阵形式
7、不同汉字的表示 英文为拼音文字，而汉字则不是。汉字编码与 处理远比英文复杂 汉字在计算机内部的表示，仍使用二进制编码 ，称为机内码 国标码（GB2312-80）： 6763个常用汉字，以及英、俄、日文字母与其它符 号687个，共有7000多个符号 每个字符由2个字节的码组组成。每个字节的最高位 恒为“0”，其余7位用于组成不同的码值。共可表示 128X128 = 16384个字符机内码： 在计算机内，为了实现中西文兼容，通常将国标码 的最高位置1来表示机内的这个码值代表汉字。如， 汉字“大”的国标码为“3003”，其两个字节的最高位均 为“0”，把两个最高位全改为“1”，变成“B083”，即为 汉字“大”的机内码 汉字输入码： 无法象英文字母一样直接输入汉字，需要某种汉字 输入法来支持，通过键盘管理程序的转换，存入计 算机中的总是它们的机内码 汉字字形码（不同字库对应不同字形码）： 用于显示和打印 24X24点阵，一个汉字占用72字节；48X48点阵， 一个汉字占用288字节音频、视频信息在计算机中的表示小结与习题小结 习题 P108，4、5、9
