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1、计算机文化基础,金企鹅文化出品,赵健雅 主编,使用说明,单击可跳转至相关内容 退出 后退或前一项 前进或下一项 开始 结束 第一张 上一张,第1章 计算机技术概论,计算机基本知识 计算机中的数据表示方法 计算机的硬件与软件 多媒体技术与多媒体计算机 计算机病毒防治,1.1 计算机基本知识,1.1.1 计算机的诞生与发展 1.1.2 计算机的基本结构和基本工作原理 1.1.3 计算机的应用与分类,计算机又称电子计算机，它是一种能够对信息进行高速、精确处理的现代化电子设备，是20世纪最伟大的技术发明之一。,1.1.1 计算机的诞生与发展 1计算机的诞生,20世纪40年代中期，由于导弹、火箭技术的飞
2、速发展，出现了大量极其复杂的数学问题，原有的计算工具已无法满足要求，而电子学和自动控制技术的发展也为新的计算工具提供了物质条件。 1946年，为了解决弹道计算问题，世界上诞生了第一台电子数字计算机，它是由美国的宾夕法尼亚大学研制成功的，被命名为ENIAC（埃尼阿克）。它和现在的计算机相比可谓是庞然大物，它采用了18800个电子管，1500个继电器，重达30吨，占地150m2，每秒能完成5000次加法运算。尽管该计算机存在诸多缺点，但它的问世标志着计算机时代的来临。,2计算机的发展,在推动计算机发展的众多因素中，电子器件的发展起着决定性的作用；其次，计算机系统结构和计算机软件技术的发展也起了重大
3、作用。目前，计算机的发展通常可划分为如下4个阶段。 第一代计算机（19461957）：电子管计算机阶段，主要特点是采用电子管作为计算机的逻辑元件，内存储器采用水银延迟线，外存储器采用磁鼓、纸带和卡片，运算速度只有每秒几千次到几万次，内存储器容量只有几千字节，使用二进制表示的机器语言或汇编语言编写程序。与以后的计算机相比，它的特点是体积大、耗电量大、运算速度慢、可靠性差、内存容量小，主要用于军事和科研部门进行数值计算。,第二代计算机（19581964）：晶体管计算机阶段，它用晶体管代替了电子管，大量采用磁芯作为内存储器，采用磁盘、磁带作为外存储器，体积减小，功耗降低，运算速度提高到每秒几十万次，
4、内存容量扩展到几十万字节。同时，计算机软件技术也有了很大提高，开始使用操作系统，并出现了FORTRAN、COBOL等高级程序设计语言。其应用也从单纯的数值计算扩展到数据处理、工业控制、商业应用等领域。 第三代计算机（19651974）：集成电路计算机阶段，主存储器采用半导体存储器，体积大大减小，功耗、价格进一步降低，而速度及可靠性相应地提高。到20世纪60年代末，它的运算速度已达每秒几百万次，应用领域有了较大的扩展。同时，在这一阶段，操作系统日趋成熟，各种小型计算机大量涌现。,第四代计算机（1975现在）：大规模集成电路计算机时代，计算机走向微型化，性能大幅度提高，为网络化创造了条件。在软件方
5、面，出现了数据库系统、分布式操作系统等，应用软件的开发已发展为一个庞大的产业。在这一阶段，最有影响的事件莫过于微型计算机的成熟与发展。如Intel公司先后开发了4004、8080、8086、80286、80386、80486和Pentium等微处理器，APPLE公司推出了APPLE II和Macintosh微型计算机，IBM等公司推出了各种品牌和型号的个人计算机，微软公司推出了DOS、Windows 3.x和 Windows 95/98/2000/XP等操作系统。,3计算机的发展趋势,从历史发展看，计算机的体积越来越小、耗电越来越少、速度越来越快、价格越来越便宜、使用越来越方便。当前，计算机的
6、发展主要表现为4种趋势：巨型化、网络化、智能化和多媒体化。 巨型化：计算机的巨型化并不是指机器的体积巨大，而是指它具有超强的功能、更大的存储容量、更快的运算速度。目前，巨型计算机已广泛应用于高、精、尖的科学技术事业，如天文、气象、地质和核反应堆等。 网络化：网络化就是把分布在各地的许多计算机用通信线路连接起来，形成各计算机用户之间可以相互通信并能使用公共资源的网络系统。如今，世界上数以亿计的计算机已联成一个覆盖绝大多数国家和地区的超大型网络Internet（又称因特网或国际互联网）。,智能化：智能计算机是一种能模拟人脑思维的系统，它不仅要懂得人的自然语言，而且还具有判断、决策和分析等高级思维能
7、力。目前，已研制出各种“机器人”，有的能够为你工作、有的可以帮你捶背。 多媒体化：媒体指信息的表现形式，如文字、声音、图形、图像和影视等。多媒体技术是指计算机可以以多种形式传播和处理各种媒体数据。具有多种媒体处理功能是计算机发展的必然趋势，未来的多媒体计算机将成为集个人计算机、电视机、手机、传真机、电话机以及家用电器为一体的综合体。,1.1.2 计算机的基本结构和基本工作原理,从第一台计算机问世至今，尽管计算机的发展已经历了几个时代，各种计算机的运算速度和存储容量千差万别，但计算机的基本结构和基本工作原理却都相同。目前，所有的计算机的基本结构都是根据美籍匈牙利数学家冯诺依曼提出的“存储程序”原
8、理设计出来的。概括起来，该原理主要包括以下几个方面的内容。,1采用二进制形式表示数据与指令,在计算机内部，所有数据都是以器件的物理状态，如晶体管的“通”和“断”来表示的。相应地，我们将器件的这两种状态分别用于表示二进制的“0”与“1”。为了方便起见，人们通常将8位二进制数称为一个字节（Byte，简称B），将16位二进制数称为一个字（Word），CPU、存储器等也都是以8、16、32或64位二进制数为一组进行处理和存储的。 指令是计算机中的另一重要信息，计算机的所有动作都是按照一条条指令来执行的。同时，指令也是使用二进制编码来表示的。虽然每条指令只能执行简单的加、减、乘、除或逻辑等基本运算，但通
9、过执行成千上万条的指令，计算机就能完成非常复杂的工作。,2存储程序的概念 3计算机的基本结构,存储程序原理是计算机的基本工作原理。所谓程序，是指为解决某个任务而编制的工作执行方案，是由一串CPU能够执行的基本指令组成的序列。 平时，所有程序都驻留在内存储器或外存储器中。一旦启动计算机，计算机就会从存储器中调出相应指令，并依次执行。,计算机的基本结构模仿了人的思维处理过程，组成计算机的5个基本部件是：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备，如下页图所示。其中，运算器和控制器合称为中央处理器（CPU）。,运算器 运算器又称为算术逻辑部件，英文简称为ALU。运算器的作用是完成加、减、乘、除、与、
10、或、非、异或等基本算术运算和逻辑运算。无论计算机要处理的任务有多么复杂，这些任务都将通过基本算术运算和逻辑运算来实现。 运算器的核心部件是加法器和若干个高速寄存器，加法器用于运算，寄存器用于存储参加运算的各类数据以及运算的结果。,控制器 控制器是整个计算机的控制中心，它指挥计算机各部分协调地工作，保证计算机按照预先规定的目标和步骤有条不紊地进行操作及处理。 控制器主要由寄存器、译码器、时序电路和控制电路组成，其基本功能就是从内存中取出指令并执行，然后向有关部件发出控制命令。 存储器 存储器（此处指内存储器）的主要功能是存储程序和各种数据信息。存储器由成千上万个“存储单元”构成，每个存储单元存放
11、一定位数的二进制数（微机上通常为8位）。每个存储单元都有惟一的编号，称为存储单元的地址，控制器采用按地址访问的方式到存储器中取数据，或者向存储器中保存数据。,输入设备 输入设备的作用是把程序、命令或要处理的数据转换成计算机能够识别的电信号，并送到存储器中。常见的输入设备有键盘、鼠标、光笔、数字化仪和扫描仪等。 输出设备 输出设备的作用是把计算机的运行结果或过程以人们容易阅读和使用的形式输送出来。常见的输出设备有显示器、打印机和绘图仪等。,1.1.3 计算机的应用与分类 1计算机的应用,就目前来说，计算机的应用主要包括以下几个方面。 科学计算：科学计算离不开计算机。随着科学技术的发展，计算问题也
12、变得越来越复杂，计算量也越来越大，计算精度要求越来越高。如果没有先进的计算工具，就无法满足这些需要。例如，大家很熟悉的中央气象台的天气预报，利用计算机处理大量的“天文数字”，能够较准确地预报未来48h或更长时间的天气情况。另外，大型水坝的设计、原子反应堆的设计、导弹弹道的计算和卫星轨道的计算等，都必须借助于计算机。 信息处理：计算机可以对大量的信息进行分析、合并、分类和统计等加工处理，通常用在企业管理、物资管理、信息情报检索以及报表统计等领域，从而实现办公自动化与管理自动化。,过程控制：过程控制就是用计算机对连续工作的控制对象实行自动控制。如利用计算机对生产过程（例如化学成分、机械操作等）的信
13、号进行检测，并将检测后的数据输入到计算机内部，再由计算机对数据进行分析，最后做出所需的处理。 网络通信：利用计算机网络，个人计算机可以享用大型机的数据、软件和硬件，可以快速、及时传送或查询信息，可以传送数据、文字、图像和语音，可以收发传真、拨打可视电话，可以在家中进行购物、查询、求医以及工作等。 辅助功能：目前常见的计算机辅助功能主要有：辅助设计（CAD）、辅助教学（CAI）、辅助制造（CAM）、辅助测试（CAT）等。,家庭娱乐：随着多媒体技术的发展和应用，计算机已不再是单纯的办公用具。现在，计算机已经进入了千家万户，成为了家用电器消费品，它将家庭事物管理、教育、音响、影视、游戏和通信等多种功
14、能集于一体，改变了人们的家庭生活方式。 人工智能：通过设计智能化的计算机系统，让计算机具有人才具有的智能特性。例如，让计算机模拟人类的某些智力活动，如识别图形、声音，具有学习、探索与推理能力，并能够适应环境。其中，机器人是计算机在人工智能领域的典型应用。,2计算机的类型,计算机的分类方法有很多，例如，若按照计算机的功能来划分，计算机可分为通用计算机和专用计算机；若按照计算机处理的二进制数据位数来划分，可将计算机划分为8位、16位、32位和64位计算机。若按照计算机的功能与规模来划分，可将计算机分为以下几类。 巨型机：巨型机是指那些运算速度在每秒数千亿次以上，专门为特殊用途的用户（如国防、气象部
15、门等）研制开发的计算机系统。我国研制成功的“银河”计算机就属于巨型机。它的发展标志着计算机的研究水平，象征着一个国家的科学技术实力。 大、中型机：大、中型机是指运算速度在每秒几千万次或亿次左右的计算机。它通常用在国家级科研机构以及重点理、工科院校。,小型机：小型机是指在大、中型机的基础上，经过小型化而形成的系统。小型机的运算速度通常在每秒几百万次左右。这类计算机主要用于一般的科研机构、设计机构以及普通高校等。 图形工作站：在小型计算机流行之时，还有另外一类计算机很受欢迎，这便是所谓的“图形工作站”。这类系统克服了小型计算机图形功能较弱的缺点，增强了图形、图像处理功能，它主要用于一些工业设计部门
16、，如利用它进行汽车、轮船、各种零部件等产品设计等。 微型机：微型机是目前应用最广泛的机型。如通常所说的赛扬、奔腾等机型都属于微型机。目前，微型机的运算速度也可以达到每秒百万次以上。,3微型机的分类,就微型机而言，根据其系统规模、体积和外观的不同，又可将其分为单片机、单板机、台式计算机和便携式计算机等多种类型。 单片机：把微处理器、一定容量的存储器与输入/输出接口电路集成在一个芯片上，就构成了单片计算机。其特点是体积小、功耗低，常用于作为专用机、智能化仪器、高级仪表和家用电器的控制部件。 单板机：把微处理器、一定容量的存储器、输入/输出接口电路、简易键盘、液晶或数码管显示器集成在一个电路板上，就构成了单板计算机。其特点是价格低廉、容易扩展，常用于工业控制、微机教学和实验。 个人计算机：即通常所说的PC机，其设计先进、软件丰富、功能强大、价格便宜，是目前个人用户使用最多的计算机。,便携式个人计算机：这类计算机主要是为方便携带而设计的，它又可细分为笔记本计算机、掌上型计算机（又称个人数字助理，PDA）等。这类计算机主要
