计算机概述(课件)

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1、第1节计算机基础概述第1章计算机基础知识1 计算机的发展与应用计算机的发展历史 1第一台电子计算机1946年2月，美国宾夕法尼亚大学诞生了世界上第一台电子数字计算机：“埃尼阿克”（ENIAC，即Electronic Numerical Integrator and Calculator，电子数字积分计算机）。重量30吨，占地170平方米，每小时耗电150千瓦，价值约40万美元。 采用18000只电子管，70000个电阻，10000支电容，研制时间近三年，运算速度为每秒5000次加减法运算。ENIAC的不足：运算速度慢、存储容量小、全部指令没有存放在存储器中、机器操作复杂、稳定性差 。2冯诺依曼

2、结构计算机1946年6月，美籍匈牙利科学家冯诺依曼（Johe Von Neumman）提出了“存储程序”的计算机设计方案。其特点是： 采用二进制数形式表示数据和计算机指令。 指令和数据存储在计算机内部存储器中，能自动依次执行 指令。 由控制器、运算器、存储器、输入设备、输出设备5大部分 组成计算机硬件。工作原理的核心是“存储程序”和“程序控制”。按照这一原理设计的计算机称为冯诺依曼型计算机。冯诺依曼提出的体系结构奠定了现代计算机结构理论的 基础，被誉为计算机发展史上的里程碑。 计算机的基本结构和工作原理计算机的基本结构计算机的工作原理 1存储程序原理把事先编制好的由计算机指令组成的程序存放到

3、存储器内，计算机在运算时依次取出指令，根据指令 的功能进行相应的运算，这就是存储程序原理。 2程序的自动执行程序在执行前先装入内存储器，CPU负责从内存 中逐条取出指令，分析识别指令，最后执行指令，从 而完成一条指令的执行周期。程序的执行流程：取指令分析指令执行指令。 v各部分的主要功能： （1）输入设备：用于输入原始信息和处理信息的程序。如键 盘、鼠标器和扫描仪等。 （2）输出设备：用来输出计算机的处理结果及程序清单。如 显示器和打印机。 （3）存储器：用来存放程序和数据。在控制器的控制下，可 与输入设备、输出设备、运算器、控制器交换信息，是计算 机中各种信息存储和交流的中心。 （4）运算器

4、：用来对信息及数据进行处理和计算。也称为算 术逻辑部件ALU（Arithmetic and Logic Unit）。 （5）控制器：是整个计算机的指挥中心，用来指挥计算机各 部件的操作，使其协调一致地工作。计算机中的两类信息：一类是采用双线表示的数据信息流， 它包括原始数据、中间结果、计算结果和程序中的指令；另 一类是采用单线表示的控制信息流，它是控制器发出的各种 操作命令。3按逻辑部件化分的计算机发展阶段按电子部件的演变经历了四代：（1）第一代（1946年1958年）： 电子管计算机特点：体积大、耗电多、运算速度慢，存储容量小。（2）第二代（1959年1964年）： 晶体管计算机 特点：体积

5、减小，重量轻、省电、寿命长、可靠性提高，运算速度可达每秒百万次。（3）第三代（1965年1970年）：中小规模集成电路计算机特点：存储容量14兆字节。运算速度每秒几百万至千万次，可靠性有较大提高，体积进一步缩小，成本进一步降低，出现了向大型化和小型化发展的趋势。 （4）第四代（1971年-）： 大规模和超大规模集成电路计算机大规模集成电路使计算机发生了巨大的变化，半导体存储器 的集成度越来越高。Intel公司推出了微处理器，诞生了微型计 算机，使计算机的存储容量、运算速度、可靠性、性能价格比等 方面都比上一代计算机有较大突破。 4按计算机应用划分的计算机发展阶段 （1）超、大、中、小型计算机阶

6、段（1946年1980年）采用计算机来代替人的脑力劳动，提高了工作效率，能够解决较复杂的数学计算和数据处理。 （2）微型计算机阶段（1981年1990年）微型计算机大量普及，几乎应用于所有领域，对世界科技和经济的发展起到了重要的推动作用。 （3）计算机网络阶段（1991年至今）计算机网络为人类实现资源共享提供了有力的帮助，从而促进了信息化社会的到来，实现了遍及全球的信息资源共享。1.1.2 计算机的发展趋势 1未来计算机的发展趋势朝着微型计算机和巨型计算机两级方向发展。当前开发和研究的热点是多媒体计算机。未来计算机发展的总趋势是智能化计算机。今后计算机应用的主流是计算机与通信相结合的网络 技术

7、。非冯诺依曼型体系结构的计算机是提高现代计算机性能的另一个研究焦点。 3计算机与信息化信息化就是全面发展和利用现代信息技术，借以提高人类 社会的生产、工作、学习、生活等诸方面的效率和创造能 力，使社会的物质财富和精神文明得到最大提高。信息化特点 信息成为重要的战略资源 信息产业成为最大的产业 信息网络成为社会的基础信息信息化三大技术支柱 计算机技术 通信技术 网络技术1.1.3 计算机的特点、分类及应用 1计算机的特点运算速度快：PC机每秒种可以处理几百万条指 令，巨型机的运算速度可以达到几亿次以上。计算精度高：普通微型计算机的计算精度已达 到3264位二进制数。具有“记忆”和逻辑判断功能：“

8、记忆”功能指的 是计算机能够存储大量信息，供用户随时检索 和查询。逻辑判断功能指的是计算机不仅能够 进行算术运算，还能进行逻辑运算和实践推理 。记忆功能、算术运算和逻辑运算相结合，使 得计算机能够模仿人类的某些智能活动，成为 人类脑力延伸的主要工具，所以计算机又称为 “电脑”。 能自动运行并且具备人机交互功能：自动运行是把问题编成程序输入计算机中，发出运行指令后，计算机便在该程序控制下依次逐条执行，不再需要人工干预。人机交互则是在人想要干预时，采用人机对话形式，有针对性地解决问题。 2 计算机的分类个人计算机：面向个人或家庭使用的低档微型计算机 。工作站：介于PC机和小型机之间的高档微型机。小

9、型计算机：结构简单、成本较低、易维护和使用。 其规模和设置可以满足一个中小型部门的工作需要。主机：具有大容量存储器，多种类型的I/O通道，能同 时支持批处理和分时处理等多种工作方式。其规模和 配置可以满足一个大中型部门的工作需要。小巨型计算机：也称为桌上型超级计算机。最大的特 点是价格便宜，并且具有较好的性能价格比。巨型计算机：也称为超级计算机。具有极高的性能和 极大的规模，价格昂贵，多用于尖端科技领域。 3计算机的应用科学计算：也称为数值计算，是指用计算机来解决科学研 究和工程技术中所提出的复杂的数学及数值计算问题。数据处理：数据处理也称为信息处理，是人们利用计算机 对所获取的信息进行采集、记录、整理、加工、存储和传 输，并进行综合分析等。过程控制：过程控制是用传感器在现场采集受控对象的数 据，通过比较器求出与设定数据的偏差，由计算机按控制 模型进行计算，产生相应的控制信号，驱动伺服装置对受 控对象进行控制和调整。计算机辅助系统：是采用计算机进行各种辅助功能的系统 。例如，CAD、CAM、CAT、CAE和CAI等。人工智能：是用计算机执行某些与人的智能活动有关的复 杂功能，模拟人类的某些智力活动，如图形和声音的识别 ，推理和学习的过程。