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1、计算机的硬件系统计算机的发展、类型及其应用领域1. 计算机(computer)是一种能自动、高速进行大量算术运算和逻辑运算的电子设备。 其特点为：速度快、精度高、存储容量大、通用性强、具有逻辑判断和自动控制能力。2. 第一台计算机：ENIAC，美国，1946年 宾夕法尼亚大学 冯诺依曼 “存储程序”和“程序控制”3. 冯诺依曼思想的核心要点是：1)计算机的基本结构应由五大部件组成：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。2)计算机中应采用二进制形式表示数据和指令。3)采用“存储程序”和“程序控制”的工作方式。4. 计算机的发展过程阶段年份物理器件软件特征应用范围第一代1946-1959电子
2、管机器语言、汇编语言科学计算第二代1959-1964晶体管高级语言科学计算、数据处理、工业控制第三代1964-1970小规模集成电路操作系统科学计算、数据处理、工业控制、文字处理、图形处理第四代1970-至今大规模集成电路数据库网络等各个领域5. 主要特点：运算速度快、精确度高、具有记忆和逻辑判断能力6. 计算机的主要应用科学计算：例如：气象预报、海湾战争中伊拉克导弹的监测数据/信息处理：例如：高考招生中考生录取与统计工作，铁路、飞机客票的预定系统，银行系统的业务管理计算机控制计算机辅助系统：例如：用CAI演示化学反应人工智能：例如：代替人类到危险的环境中去工作办公自动化系统中的应用：例如：I
3、nternet发emailCBE:计算机辅助教育CAI:计算机辅助教学CMI:计算机管理教学CAD:计算机辅助设计CAT:计算机辅助翻译CAM:计算机辅助制造CAE:计算机辅助工程7. 计算机的分类：1)、根据规模大小分类：巨型机、大型通用机、微型机、工作站、服务器2)、根据用途分类：通用计算机、专用计算机3)、根据计算机处理数据的类型：模拟计算机、数字计算机、数字与模拟计算机8. 计算机科学研究与应用人工智能：研究如何让计算机来完成过去只有人才能做的智能的工作。网格计算：专门针对复杂科学计算的新型计算模式。中间件技术：是介于应用软件和操作系统之间的系统软件。云计算：是分布式计算、网格计算、并
4、行计算、网络存储及虚拟化计算机和网络技术发展融合的产物，或者说是它们的商业实现。编码：字符编码目前国际上通用的字符编码是ASCII码，即美国标准信息交换代码。ASCII码用七位二进制数表示一个字符，可表示27共128个字符。包括：32个通用控制符、10个十进制数字、52个大小写英文字母和34个专用符号。在一个字节(8个Bit)中后七位用于表示字符的编码，最高位为奇偶校验位，一般作0看待。汉字编码ASCII码只对英文字母、数字和标点符号进行了编码。同样，要想处理汉字，也要对汉字进行统一编码，给每个汉字一个惟一的编码，我国于1980年发布了国家汉字编码标准GB2312-1990。汉字数量庞大，用一
5、个字节无法区分，故汉字编码采用2个字节。一个汉字占用二个字节 一个字符占用一个字节N*N点阵的汉字所用的空间是N*N/8国标码、机内码、区位码的关系国标码=区位码+2020H机内码=国标码+8080H机内码=区位码+a0a0H计算机软硬件系统的组成及主要技术指标计算机硬件系统均由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部分构成运算器：算术运算和逻辑运行的实际执行部件。控制器：统一指挥和控制计算机各部件按时序协调操作的部件中央处理器-CPU=运算器+控制器 是计算机的核心部件内部存储器按其存储信息的方式可以分为只读存储器ROM(Read Only Memory)、随机存储器RAM(Rand
6、om Access Memory)和高速缓冲存储器CacheRAM：随机存储器 能读能写，断电后信息丢失DRAM:动态RAM，相当于CACHE(高速缓冲存储器)CACHE:CPU与内存之间速度不彼配的问题SRAM：静态RAMROM：只读存储器 能读不能写，断电后信息不丢失输入设备：键盘、鼠标、扫描仪、光笔输出设备：显示器、音箱、打印机、绘图仪总线：数据总线、地址总线、控制总线软件：由程序、数据和文档三部分内容组成。程序：是一系列有序指令的集合。计算机之所以能够自动而连续地完成预定的操作，就是运行特定程序的结果。计算机程序通常是由计算机语言来编制，编制程序的工作称为程序设计。数据：指各种信息集合
7、，数值的与非数值的。文档：用自然语言(汉语或英语)对程序进行描述的文本称为文档。系统软件：是指管理、监控和维护计算机资源(包括硬件和软件)的软件。系统软件主要包括操作系统、各种语言处理程序、数据库管理系统、网络系统及服务性程序。核心是：操作系统、语言处理程序和各种服务性程序。(1) 操作系统操作系统是管理、控制计算机的软、硬件和数据资源的大型程序，是用户和计算机之间的接口，并提供了软件的开发和应用环境。微机操作系统当前主流是Microsoft公司的DOS(单用户单任务)操作系统和Windows(单用户多任务)操作系统(2) 语言处理程序机器语言是用二进制代码编写，能够直接被机器识别的程序设计语
8、言。高级语言编写的程序(称为“源程序”)翻译成机器语言程序(称为“目的程序”)，然后计算机才能执行。这种翻译过程一般有两种方式：解释方式和编译方式CPU的主要性能指标有两个：字长和主频。字长(位)：CPU进行运算和数据处理的最基本、最有效的信息位长度。字长越长，性能越强。PC机的字长，已由8088的准16位(运算用16位，I/O用8位)发展到现在的32位、64位。主频(Mhz)：CPU工作的时钟频率。主频越高处理数据速度越快。目前最常用的外存有软盘、硬盘和光盘 。 用于存放暂时不用的程序和数据，它不能直接被CPU访问，但它可以与内存成批交换信息，即外存中的信息只有被调入内存才能被CPU访问。外
9、存相对于内存而言，其特点是：存取速度较慢，但存储容量大，价格较低，信息不会因掉电而丢失。按工作原理鼠标可分为：机械式和光电式目前广泛使用的监视器是阴极射线管(CRT)监视器和液晶(LCD)监视器。后者主要用于笔记本电脑显示器最重要的性能指标是分辨率，打印机分为击打式和非击打式两大类。击打式打印机主要有针式打印机(又称点阵打印机)，非击打式以喷墨打印机和激光打印机为代表。多媒体的概念多媒体一词来源于英文单词Multimedia，其中，Multi为“多”，media为“媒体”的意思。媒体也称介质或媒质，是信息表示和传播的载体，它在计算机领域中有两种含义，一是指用以存储信息的实体，如磁盘、磁带、光盘
10、和半导体存储器;另一种含义是指信息的载体，如数字、文字、声音、图形和图像。多媒体技术是指把文字、音频、视频、图形、图像、动画等多媒体信息通过计算机进行数字化采集、获取、压缩/解压缩、编辑、存储等加工处理，再以单独或合成形式表现出来的一体化技术。媒体的数字化声音的数字化的过程：采样、量化、编码位图图像(bitmap)：位图放大称为点阵图像或绘制图像，是由称作像素(图片元素)的单个点组成的。这些点可以进行不同的排列和染色以构成图样。当放大位图时，可以看见赖以构成整个图像的无数单个方块。扩大位图尺寸的效果是增多单个像素，从而使线条和形状显得参差不齐。然而，如果从稍远的位置观看它，位图图像的颜色和形状
11、又显得是连续的。矢量图：矢量图使用直线和曲线来描述图形，这些图形的元素是一些点、线、矩形、多边形、圆和弧线等等，它们都是通过数学公式计算获得的。例如一幅花的矢量图形实际上是由线段形成外框轮廓，由外框的颜色以及外框所封闭的颜色决定花显示出的颜色。由于矢量图形可通过公式计算获得，所以矢量图形文件体积一般较小。矢量图形最大的优点是无论放大、缩小或旋转等不会失真。冯.若依曼型计算机的硬件是计算机的基础，基本结构符合冯.若依曼的体系结构，五个功能部件：输入设备、运算器、存储器、控制器、输出设备。其中运算器和控制器，合称中央处理器，简称 CPU。运算器-ALU(Arithmetic Unit )功能：对二
12、进制数码进行算术运算或逻辑运算。算术运:即数的加减乘除，乘方开方等。逻辑运算：即逻辑变量，与或非等基本操作。构成：由一个加法器、若干个寄存器和一些控制线路组成。核心是加法器(Adder)，每次运算的中间结果暂时保留，所以需要若干个积存数据的据存器(Register)。运算器的性能指标是计算机的字长和运算速度。控制器-CU(Contorl Unit)功能：指挥整个机器各个部件自动、协调工作。构成：指令寄存器、译码器、时序节拍发生器、操作控制部件、指令计数器。机器指令的执行过程：1，机器指令：计算机可以真正“执行”的命令。操作码 源操作数(或地址) 目的操作数机器指令构成：操作码+操作数，操作码指
13、明指令索要完成的操作的性质与功能。操作数指明操作吗执行时的操作对象。指令基本格式：(2)指令的执行过程1)取指令，根据程序计数器里的内容到存储器中读取当前要执行的指令，同时把他放到指令寄存器中。2)分析指令，译码器开始译码，取出要执行的指令，并放到指令寄存器 IR中。3)生成控制信号，控制器根据译码器的输出，按一定顺序产生执行该指令的所有控制信号。4)执行指令，在控制信号的作用下，计算机各个部件完成相应的工作。5)，重复执行：计算机根据PC中新的指令地址，重复执行上述4个过程，直至执行到指令结束。CPU：(Central Processing Unit)中央处理器，由控制器和运算器组成，构成计
14、算机的核心部件。存储器(Memoty)功能：用来存储当前要执行的程序、数据及结果，具有存数和取数功能。是计算机的记忆设备。存数：指向存储器里“写入”数据取数：指从存储器里“读取”数据访问：读写操作统称对存储器访问，分为内存与外存储器两种。1，内存储器(内存)：CPU 可以直接访问其里的数据。内存按功能分为RAM和ROM。1)随机存取存储器RAM，特点是可读/写性。读操作与写操作。RAM 有课分为静态与动态两种。计算机内采用的是动态随机存储器(DRAM)，表面每个一段时间必须对存储数据刷新一次。易失性，即异常断电时RAM中的内容立即丢失。2)只读存储器ROM。特点是只取不存，信息是事先就写好在存储器内的，无法改变或加保护，只有将保护去掉草可以重新改写内部信息。可编程只读存储器PROM可擦除可编程只读存储器EPROM电可擦除可编程只读存储器EEPROM3)高速缓冲存储器(Cache)为提高存储器二设计的解决CPU和主存速度不匹配而设计的。4)内存储器的性能指标：容量、速度。2，外存外存储器(外存)：CPU 不可直接访问其里的数据，只有先调入内存方可使用。1) 硬盘(Hard Disk)计算机的外部主要存储器，容量大、存取速度快、操作简便等优点，操作系统与运行程序、用户数据等都保存在硬盘上。内部结构：盘片，每个盘片划分为磁
