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1、普通高等院校“十二五”规划教材 大学计算机基础教程及实训指导 主编 薛晓萍 赵义霞 刘宇芳 中国水利水电出版社,第 一 部 分,计算机基础,第一章 计算机基础知识,本章主要内容,退出,常识性问题 什么是计算机？ 计算机发展简史 计算机的特点及应用 理解应用性问题 数据在计算机之中是如何表示的？ 进制、以及进制之间的转换 编码（ASCII码、汉字编码） 难点 进制、以及进制之间的转换 编码（ASCII码、汉字编码）,本次课内容,什么是计算机 1、第一台计算机 计算机发明初衷？ 计算工具的演化第一台电子计算机的产生,1 计算机概述,计算工具的演化,1）. 最早的计算工具人的十指。 2）. 算筹中国
2、古代的计算工具。,根据史书的记载和考古材料的发现，古代的算筹实际上是一根根同样长短和粗细的小棍子，一般长为-，径粗，多用竹子制成，也有用木头、兽骨、象牙、金属等材料制成的，大约二百七十几枚为一束，放在一个布袋里，系在腰部随身携带。需要记数和计算的时候，就把它们取出来，放在桌上、炕上或地上都能摆弄。 算筹的出现年代已经不可考，但据史料推测，算筹最晚出现在春秋晚期战国初年（公元前722年公元前221年），一直到算盘发明推广之前都是中国最重要的计算工具。,计算工具的演化,3). 算盘约产生于公元600年左右。,4). Slide Rule 計算尺 十七世纪初出现了可以进行乘除运算和对数运算的計算尺。
3、,Circular Slide Rule圓式計算尺,Straight Slide Rule 直式計算尺,5).第一台机械计算机,十七世纪二十年代德国科学家制造出了人类有史以来第一台机械计算机，这台机器能够进行六位数的加减乘除运算。,Mechanical Calculators 機械式計算機,6)第一台电子计算机ENIAC,1946年：2月14日，美国宾西法尼亚大学摩尔学院教授莫契利（J. Mauchiy）和埃克特（J.Eckert）共同研制成功了ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer):计算机。 这台计算机总共安装了17468只电
4、子管，7200个二极管，70000多电阻器，10000多 只电容器和6000只继电器，电路的焊接点多达50万个,机器被安装在一排2.75米高的金属柜里，占地面积为170平方米左右，总重量达 到30吨，其运算速度达到每秒钟5000次加法，可以在3/1000秒时间内做完两个10位数乘法。,6)第一台电子计算机ENIAC,6)第一台电子计算机ENIAC,6)第一台电子计算机ENIAC,6)第一台电子计算机ENIAC,什么是计算机？,计算机是一种能够按照事先存储的程序，自动、高速地对数据进行输入、处理、输出和存储的系统。 计算机能够完成的基本操作及其主要功能： 输入：接受由输入设备（如键盘、鼠标器、扫
5、描仪等）提供的数据。 处理：对数值、逻辑、字符等各种类型的数据进行操作，按指定的方式进行转换。 输出：将处理所产生的的结果等数据送到相关输出设备。 存储：存储程序和数据。,2. 计算机的特点,运算速度每秒钟执行多少条指令，常用单位MIPS,计算机的分代 1） 计算机的发展阶段，从电子器件发展来说，若从1946年算起，可将计算机的发展分为四代。,计算机发展的几个阶段,器件,时间,特点,第一代,电子管数字计算机,19461958,体积大 耗电多 速度低 价格高,第二代,晶体管数字计算机,19591964,体积缩小 耗电降低 性能提高 有限兼容,第三代,集成电路数字计算机,19651970,体积、功
6、耗、价格、功能等前进一大步；软件逐步完善,第四代,大规模集成电路数字计算机,1971至今,体积更小 功耗更低 可靠性提高 软件技术更趋完善,运算速度,5千3万次/秒,数十万几百万次/秒,数百万几千万次/秒,上亿条指令/秒,计算机的分类 按处理对象分类 数字计算机 模拟计算机 数字模拟混合计算机 按用途分类 通用计算机 专用计算机,计算机的发展与应用,计算机的分类 按规模分类 巨型计算机 大/中型计算机 小型计算机 微型计算机 工作站 服务器 网络计算机,计算机的发展与应用,微型机的发展,微型机已从4位机、8位机、16位机、32位机发展到64位机。 微型机的核心是微处理器 微型机已经深入到社会生
7、活的各个领域，并进入千家万户，真正成为大众化的信息处理工具,计算机的应用及发展趋势,(1) 科学计算 (2) 事务数据处理 (3) 过程控制 (4) 计算机辅助系统 CAI/CAD/CAM/CAT等 (5) 人工智能 机器人/专家系统/模式识别 (6) 计算机网络电子商务、电子政务 (7) 文化教育和娱乐,利用计算机来模仿人类的智力活动。,计算机的发展趋向,幻想一下未来计算机会是什么样？,天文、气象、宇航、核反应等尖端科学以及进一步探索新兴科学,仪表、家用电器、导弹弹头等,让人们利用计算机以更接近自然方式交换信息。,实现互通信息、共享资源。,使计算机具备视觉、听觉、语言、行为、思维、逻辑推理、
8、学习、证明等能力, 微软董事会主席比尔.盖茨提出： 未来计算机能与人对话，进入无线网络。具有看、听和说的能力。无论是在家里还是办公室，人们都能够通过对话操纵计算机,2001年10月亚太会议上，盖茨又提出,计算机系统的组成与基本工作原理,计算机系统的基本组成及工作原理 硬件系统 软件系统,计算机系统的组成与基本工作原理, 计算机硬件系统 计算机硬件（hardware）指的是计算机系统中由电子、机械和光电元件组成的各种计算机部件和设备，是组成计算机的物理实体，它提供了计算机工作的物质基础。 基本的硬件结构方面，一直沿袭着冯诺依曼的体系结构。按照该体系结构，计算机硬件系统基本结构模式由5个部分组成：
9、 运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备,计算机系统的组成与基本工作原理,计算机硬件系统五大组成部分的功能： 控制器(Control Unit) 控制器的功能则是产生各种信号，控制计算机各个功能部件协调一致地工作。控制器是计算机的神经中枢和指挥中心，计算机由控制器控制其全部动作。 运算器(Arithmetic Unit) 运算器的功能是主要对信息或数据进行加工和处理(主要功能是对二进制编码进行算术运算和逻辑运算)，是计算机的核心部件。它主要由一系列的寄存器、加法器、移位器和控制电路组成。,计算机系统的组成与基本工作原理,计算机硬件系统五大组成部分的功能： 存储器(Memory Unit)
10、存储器的功能是用来存储以内部形式表示的各种信息，用来保存数据和程序。现代计算机系统中的存储器在总体上可分为两大类，内存储器和外存储器。,（3）存储器,存储器是计算机记忆信息的装置，用来保存数据和程序。存储器可分为内存储器和外存储器。 1.内存储器 内存储器简称内存 可以直接和中央处理器进行数据交换，因此存取速度快 内存主要用来存放当前运行所需的程序和数据 内存一般按字节分成许许多多的存储单元，每个存储单元都有一个编号，称为地址。,分类：只读存储器(ROM) 随机存取存储器(RAM) RAM又可分为：动态(DRAM) 静态(SRAM) 常用几种内存储器 BIOS（基本输入输出系统）ROM CMO
11、S（存放机器系统的基本设置信息) Cache（高速缓冲存储器) 内存储器主要性能指标：内存容量、存取周期,体积小，容量大，价格低，但速度慢。应用于一般内存储器,容量小，价格高，速度快。 速度高出DRAM数倍 多应用于高速小容量存储器,高速缓冲存储器(Cache),在CPU和内存之间设置一种高速缓冲存储器(Cache)，以此弥补内存的运行速度与CPU之间的差距，减少CPU直接访问内存的次数，提高处理速度。 CPU对Cache的访问速度比一般内存快数倍。 目前在常用微机中,Cache分为二级。,内存储器 (RAM),Cache,CPU,采用 动态(DRAM) 体积小，容量大， 价格低，但速度慢,采
12、用 静态(SRAM) 容量小，价格高 速度快 速度比DRAM高出数倍,CPU,内存储器 (RAM),早期做法 目前CPU的处理速度比RAM高出几个数量级。 使CPU经常处于等待状态，降低处理速度,2. 外存储器,外存储器简称外存。 它通常是一种与主机相对独立的存储器部件。 外存容量一般都比较大，但存取速度慢 外存不能直接与CPU交换信息 微机常用的外存储器有三种：软盘存储器、硬盘存储器和光盘存储器, 输入设备(Input Device),输入设备的功能是将要加工处理的外部信息转换为计算机能够识别和处理的内部形式，以便于处理； 输入设备是人与计算机系统进行交互的工具，它将程序和数据的信息转换成相
13、应的电信号，让计算机能识别和接收。 目前常用的输入设备有键盘、鼠标、光笔、扫描仪、图形板、语音输入器等。, 输出设备(Output Device),输出设备的功能是将信息从计算机的内部形式转换为使用者所要求的形式，以便能为人们识别或被其它设备所接收； 输出设备也是人与计算机交互的工具，它将计算机内部信息传递出来，即将计算机结果输出。 目前常用的输出设备有显示器、打印机、绘图仪和声音播放装置等。,2. 软件系统,软件（software）是指程序和相关文档的集合 没有配备任何软件的计算机称为裸机 软件可分为系统软件和应用软件两大类,系统软件：是管理、监控和维护计算机资源的软件。 包括操作系统、程序
14、设计语言处理程序、数据库管理系统、服务程序等。 特点：与硬件系统不可分割、公用性、基础性 应用软件：是用户为了解决实际问题而编制或外购的各种程序。,系统软件与应用软件,操作系统(Operating System)是用户和计算机的接口，对硬、软件资源进行管理的一种软件 (1)按操作系统所管理的用户数划分 单用户操作系统、多用户操作系统 单用户操作系统又分：单任务/多任务 (2)按操作系统的功能划分: 批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统、网络操作系统（unix、Linux、NetWare 、windowsNT） 、分布式操作系统等,1. 操作系统,操作系统的功能: 微处理器管理 存储管理
15、作业管理 设备管理 文件管理 PC操作系统发展历程： DOSWin3.xWin9xWin2000WinXP,2. 程序设计语言,程序设计语言(计算机语言)大致分为三类(三代) 机器语言 ：机器语言是用二进制代码表示的计算机能直接识别和执行的一种机器指令的集合 。,10110000 00000101 ,2. 程序设计语言,汇编语言:为了克服机器语言难读、难编、难记和易出错的缺点,人们就用与代码指令实际含义相近的英文缩写词、字母和数字等符号来取代指令代码(如用ADD表示运算符号“”的机器代码),于是就产生了汇编语言。所以说,汇编语言是一种用助记符表示的仍然面向机器的计算机语言。,MOV A,5 A
16、DD A,2 ,2. 程序设计语言,高级语言:高级语言是面向用户的语言。无论何种机型的计算机,只要配备上相应的高级语言的编译或解释程序,则用该高级语言编写的程序就可以通用。,LET A=5+2 20 PRINT A ,目前世界上有几百种高级语言，下面主要介绍我们比较常见的几种： BASIC语言、FORTRAN语言、PASCAL语言 C语言、C语言、Java语言 可视化语言：Visual Basic、delphi、visual c,3. 数据库管理系统(DBMS),主要用于数据处理 建立、使用、管理和维护数据库 微机上最常用数据库管理系统有： dBASE，FoxBASE, FoxPro, Visual FoxPro， Oracle,
