計算機應用基礎及實訓

1、計算機應用基礎及實訓,科學出版社,第一章 計算機基礎,1.1 計算機的發(fā)展歷史1.2 計算機的特點、應用及分類1.3 計算機系統(tǒng)的組成1.4 信息技術(shù)基礎,1.1 計算機的發(fā)展歷史,,電子計算機誕生于二十世紀四十年代，它的出現(xiàn)對人類社會產(chǎn)生了巨大的影響。它是一種能夠按照人的意圖自動、高速、精確地進行數(shù)值運算和數(shù)據(jù)處理的現(xiàn)代化的電子設備。1946年2月，美國賓夕法尼亞州立大學莫爾機電工程學院研制完成并在美國費城公開展示了

2、世界上第一臺電子計算機ENIAC（Electronic Numerical Integrator And Calculator，電子數(shù)字積分計算機），如圖1-1所示。,1.1 計算機的發(fā)展歷史,,圖1-1 世界上第一臺電子計算機ENIAC,1.1 計算機的發(fā)展歷史,,從第一臺電子計算機誕生到現(xiàn)在短短的數(shù)十年時間中，計算機技術(shù)以前所未有的速度迅猛發(fā)展，經(jīng)歷了以下發(fā)展階段：（1） 第一代計算機（1946年～1958年）（2） 第二代

3、計算機（1958年～1964年）（3） 第三代計算機（1965年～1971年）（4） 第四代計算機（1971年至今）軟件工程的概念開始提出，操作系統(tǒng)向虛擬操作系統(tǒng)發(fā)展，各種應用軟件豐富多彩，在各行業(yè)中都有應用，大大擴展了計算機的應用領域，如表1-1所示：,1.1 計算機的發(fā)展歷史,,,表1-1 計算機的發(fā)展階段,1.1 計算機的發(fā)展歷史,,我國計算機發(fā)展歷史1958年組裝調(diào)試成第一臺電子管計算機（103機），1959年研

4、制成大型通用電子管計算機（104機），1960年研制成第一臺自己設計的通用電子管計算機（107機）。1964年我國開始推出第一批晶體管計算機，如“109乙”、“108乙”有“320機”等，其運算速度為每秒10萬～20萬次。1971年研制成第三代集成電路計算機，如“150機”。1974年后DJS-130晶體管計算機形成了小批量生產(chǎn)。1982年采用大、中規(guī)模集成電路研制成16位的DJS-150機。1983年長沙國防科技大學推出向量運算

5、速度達1億次的銀河Ⅰ巨型計算機。1992年向量運算達10億次的銀河Ⅱ投入運行。1997年銀河Ⅲ投入運行，速度為每秒130億次，內(nèi)存容量為9.15GB。目前只有少數(shù)國家能生產(chǎn)巨型機。20世紀90年代以來，我國微機形成大批量、高性能的生產(chǎn)局面，并且發(fā)展迅猛，而且還產(chǎn)生了我國自己的知名微機品牌，如聯(lián)想、方正等。,1.2 計算機的特點、應用及分類,,計算機的特點主要有以下幾點：（1）運算速度快（2）計算精度高（3）具有記憶和邏輯判斷

6、功能（4）高度自動化又支持人機交互。（5）通用性強,1.2 計算機的特點、應用及分類,,計算機的應用主要分以下幾個方面：（1）科學計算（數(shù)值計算）（2）數(shù)據(jù)處理（信息管理）（3）自動控制（4）計算機輔助系統(tǒng)（ 計算機輔助設計 ）（5）人工智能,1.2 計算機的特點、應用及分類,,計算機種類繁多，可以從不同的角度對它們進行分類：1. 按處理的數(shù)據(jù)分類 （1）數(shù)字計算機 （2）模擬計算機 （3）

7、混合計算機2. 按使用的范圍分類 （1）通用計算機 （2）專用計算機3. 按性能分類 （1）巨型機 （2）大中型計算機 （3）小型計算機 （4）微型計算機 （5）工作站,1.3 計算機系統(tǒng)的組成,,計算機系統(tǒng)由硬件（Hardware）系統(tǒng)和軟件(Software)系統(tǒng)兩大部分組成。硬件是指肉眼看得見的機器部件，它就像是計算機的“軀體”，通常所看到的計算機會有一個機箱，里

8、邊是各式各樣的電子元件，還有鍵盤、鼠標、顯示器和打印機等，它們是計算機工作的物質(zhì)基礎。不同種類的計算機硬件組成各不相同，但無論什么類型的計算機，都可以將其硬件劃為功能相近的幾大部分。軟件則像是計算機的“靈魂”，它是程序及有關文檔的總稱。程序是由一系列指令組成的，每條指令都能指揮完成相應的操作。當程序執(zhí)行時，其中的各條指令就依次發(fā)揮作用，指揮機器按指定順序完成特定的任務，把執(zhí)行結(jié)果按照某種格式輸出。,1.3 計算機系統(tǒng)的組成,,1.3

9、 計算機系統(tǒng)的組成,,微機一般由主機、顯示器、鍵盤、鼠標和其它外設等幾部分組成，如圖1-3所示。其中主機包含主板、CPU、內(nèi)存條、顯卡、聲卡、硬盤、軟驅(qū)、光驅(qū)、機箱等部分。主機、顯示器、鍵盤、鼠標是微機最基本的配置。,圖1-3 微型計算機的硬件組成,1.3 計算機系統(tǒng)的組成,,打開機箱后，里面有主板、電源、線纜、光驅(qū)、硬盤等，如圖1-4 所示。,1.3 計算機系統(tǒng)的組成,,主板是安裝在主機箱底部的一塊多層印刷電路板，外表兩層印刷

10、信號電路，內(nèi)層印刷電源和地線。主板上通常有CPU、存儲器ROM、RAM、輸入/輸出控制電路擴充插槽，鍵盤接口、面板控制開關等。如圖1-5 所示。主板是微機的重要的組成部分，它決定了微機的檔次與性能。,1.3 計算機系統(tǒng)的組成,中央處理器（CPU）主要包括運算器（ALU）和控制器（CU）兩大部件，它是微型計算機的核心部件，如圖1-6 、圖1-7所示。它是一個體積不大而元件集成度非常高、功能強大的芯片，也稱為微處理器。計算機內(nèi)所有操作都受

11、CPU控制，CPU的性能指標直接決定了由它構(gòu)成的微機系統(tǒng)的性能指標。,1.3 計算機系統(tǒng)的組成,,內(nèi)存是指CPU可以直接讀取的內(nèi)部存儲器，主要是以芯片的形式出現(xiàn)。一般見到的內(nèi)存芯片是條狀的，也叫“內(nèi)存條”，如圖1-8 所示。內(nèi)存條需要插在主板上的內(nèi)存槽中才能工作，一臺計算機中可以插多個內(nèi)存條。計算機的內(nèi)存一般是本機中所有內(nèi)存條總的容量，一般有128M、256M、512M、1G等。,1.3 計算機系統(tǒng)的組成,顯示卡也稱圖形加速卡，顯示

12、卡和顯示器構(gòu)成了計算機的顯示系統(tǒng)。圖形加速卡擁有自己的圖形函數(shù)加速器和顯存，這些都是專門用來執(zhí)行圖形加速任務的。 因此，就可以大大減少CPU所必須處理的圖形函數(shù)，減輕CPU的工作負擔從而提高計算機的整體性能。顯卡的性能指標包括接口方式、數(shù)據(jù)位寬度、顯示內(nèi)存的大小、支持的分辨率、色彩數(shù)目、屏幕刷新速率及圖形加速性能等。聲卡的誕生把計算機從無聲世界帶入了豐富多彩的多媒體世界，無論是在應用軟件還是在娛樂程序中，層次清晰的語音、典雅優(yōu)質(zhì)的音

13、樂、效果逼真的模擬聲，是一套成功的軟件不可缺少的組成部分。而所有這些音響效果，都是由聲卡所產(chǎn)生的。聲卡的出現(xiàn)使計算機得到了更加廣泛的運用。軟盤驅(qū)動器是驅(qū)動軟盤旋轉(zhuǎn)并同時向軟盤寫入數(shù)據(jù)或從軟盤讀出數(shù)據(jù)的設備，它由機械結(jié)構(gòu)和控制電路兩部分組成。軟盤盤片和軟盤驅(qū)動器是相互獨立分離的，因而它的讀寫速度較慢。現(xiàn)在使用的都是3.5英寸軟驅(qū)，可以讀寫容量 1.44M 的高密度3.5英寸軟盤。隨著U盤的出現(xiàn)，軟盤現(xiàn)在處于逐步淘汰狀態(tài)。,1.3 計

14、算機系統(tǒng)的組成,,硬盤是計算機系統(tǒng)中使用最多的外存儲器，安裝在主機箱中，如圖1-9 所示。目前硬盤的發(fā)展主要是向大容量、高速存儲、小體積、高可靠性這幾個方面進行。,1.3 計算機系統(tǒng)的組成,移動硬盤通過相關設備將IDE轉(zhuǎn)換成USB或Firewire接口連接到計算機，從而完成讀寫數(shù)據(jù)的操作。移動閃存盤是近年來發(fā)展比較迅速的小型便捷式存儲器，如圖1-10 所示。它是以半導體芯片為存儲介質(zhì)。其優(yōu)點是體積小、重量輕、便于攜帶、不怕碰撞、無噪聲

15、、讀寫速度快等，正被越來越多的用戶所青睞。它采用了一種叫做 “Flash Memory”的技術(shù)，是一種非易失性的存儲器，可重復擦寫 100萬次， 保存數(shù)據(jù)可長達10年以上。隨著存儲技術(shù)的不斷成熟，制造成本的不斷降低，它有可能取代人們使用多年的軟盤而成為計算機的一種標準配置。,1.3 計算機系統(tǒng)的組成,,顯示器又稱監(jiān)視器（Monitor），它是計算機系統(tǒng)中最基本的輸出設備，直接影響用戶的視覺感受。它顯示的所有信息都是由0和1組成的數(shù)字數(shù)

16、據(jù)。按所使用的顯示器件分為陰極射線顯示器（CRT）、液晶顯示器（LCD）、等離子顯示器等。常用的有CRT顯示器和液晶顯示器，如圖1-11所示。,1.3 計算機系統(tǒng)的組成,,鍵盤是向電腦提供指令和信息的必備工具之一，是計算機系統(tǒng)一個重要的輸入設備。常用鍵盤有104鍵盤和107鍵盤。隨著多媒體技術(shù)的發(fā)展，鍵盤上集成了多種功能，如播放鍵、手寫板等。按制造工藝可分為機械式鍵盤、電容式鍵盤、薄膜式鍵盤、電阻式鍵盤等。由于薄膜式鍵盤生產(chǎn)成本低，目

17、前使用較為普及。鼠標以其快速、準確、直觀的屏幕定位和選擇能力而深受歡迎，目前已成為微機必備的輸入設備。鼠標的外形象是一只老鼠，它通過一根電線與主機的串行接口或PS/2接口相連。目前常用的鼠標有兩種：機械式和光電式。機械鼠標價格便宜，使用環(huán)境要求低，維修方便，但精度有限，傳輸速度慢，需要經(jīng)常清洗。光電鼠標的定位精度一般為機械鼠標的兩倍以上，其速度快，定位精確，將逐步替代機械鼠標。,1.3 計算機系統(tǒng)的組成,,打印機是計算機目前最常用

18、的輸出設備，也是品種、型號最多的輸出設備之一。根據(jù)打印原理可分為針式打印機、噴墨打印機、激光打印機等，如圖1-12、1-13、1-14 所示。針式打印機的優(yōu)點為打印成本低、打印介質(zhì)廣，但缺點是打印質(zhì)量差、噪聲大；噴墨打印機的優(yōu)點為價格低、噪聲較小、打印速度較快、打印質(zhì)量好，缺點是遇水會退色、對打印紙張要求高；激光打印機的優(yōu)點是打印速度快、打印質(zhì)量好、噪聲小，但美中不足的是價格貴、打印成本高。,1.3 計算機系統(tǒng)的組成,,歸根結(jié)底，微機

19、硬件系統(tǒng)一般都由中央處理器（Central Processing Unit，簡稱CPU）、存儲器、輸入/輸出設備、I/O接口和系統(tǒng)總線組成，各部分之間是通過總線連接，并實現(xiàn)信息交換的。如下圖1-15 所示。,1.3 計算機系統(tǒng)的組成,,衡量計算機的性能優(yōu)劣，要考查各種各樣的技術(shù)指標。不同類型、不同用途的計算機，其考查的側(cè)重點也不同。一些基本的技術(shù)指標如下：,1. 字長2. 運算速度3. 時鐘頻率（主頻）4. 內(nèi)存容量5. 存取

20、周期,1.3 計算機系統(tǒng)的組成,,軟件是指為方便使用計算機和提高使用效率而組織的程序和數(shù)據(jù)以及用于開發(fā)、使用和維護的有關文檔的集合。軟件可分為系統(tǒng)軟件和應用軟件兩大類，如圖所示。,1.4 信息技術(shù)基礎,,計算機中數(shù)的表示計算機中字符的表示二進制的表示方法及簡單運算,本章小結(jié),,1、計算機的發(fā)展歷史。從第一臺電子計算機誕生到現(xiàn)在，計算機經(jīng)歷了四個發(fā)展階段，其主要元件分別是電子管、晶體管、中小規(guī)模集成電路以及大規(guī)模和超大規(guī)模集成

21、電路。2、計算機的特點、應用及分類。計算機的特點為運算速度快、計算精度高、具有記憶和邏輯判斷功能、高度自動化又支持人機交互、通用性強等。計算機的應用主要分為科學計算（數(shù)值計算）、數(shù)據(jù)處理（信息管理）、自動控制、計算機輔助系統(tǒng)、人工智能等幾方面。計算機的分類一般按性能分包括巨型機、大中型機、小型機、微型機和工作站等。3、計算機系統(tǒng)的組成。計算機系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成。硬件一般由主機、顯示器、鍵盤、鼠標和其他外設等幾部分組