計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)及實(shí)訓(xùn)

1、計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)及實(shí)訓(xùn),科學(xué)出版社,第一章 計(jì)算機(jī)基礎(chǔ),1.1 計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷史1.2 計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)、應(yīng)用及分類(lèi)1.3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成1.4 信息技術(shù)基礎(chǔ),1.1 計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷史,,電子計(jì)算機(jī)誕生于二十世紀(jì)四十年代，它的出現(xiàn)對(duì)人類(lèi)社會(huì)產(chǎn)生了巨大的影響。它是一種能夠按照人的意圖自動(dòng)、高速、精確地進(jìn)行數(shù)值運(yùn)算和數(shù)據(jù)處理的現(xiàn)代化的電子設(shè)備。1946年2月，美國(guó)賓夕法尼亞州立大學(xué)莫爾機(jī)電工程學(xué)院研制完成并在美國(guó)費(fèi)城公開(kāi)展示了

2、世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)ENIAC（Electronic Numerical Integrator And Calculator，電子數(shù)字積分計(jì)算機(jī)），如圖1-1所示。,1.1 計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷史,,圖1-1 世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)ENIAC,1.1 計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷史,,從第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)誕生到現(xiàn)在短短的數(shù)十年時(shí)間中，計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)（1946年～1958年）（2） 第二代

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

4、制成大型通用電子管計(jì)算機(jī)（104機(jī)），1960年研制成第一臺(tái)自己設(shè)計(jì)的通用電子管計(jì)算機(jī)（107機(jī)）。1964年我國(guó)開(kāi)始推出第一批晶體管計(jì)算機(jī)，如“109乙”、“108乙”有“320機(jī)”等，其運(yùn)算速度為每秒10萬(wàn)～20萬(wàn)次。1971年研制成第三代集成電路計(jì)算機(jī)，如“150機(jī)”。1974年后DJS-130晶體管計(jì)算機(jī)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(jī)。1983年長(zhǎng)沙國(guó)防科技大學(xué)推出向量運(yùn)算

5、速度達(dá)1億次的銀河Ⅰ巨型計(jì)算機(jī)。1992年向量運(yùn)算達(dá)10億次的銀河Ⅱ投入運(yùn)行。1997年銀河Ⅲ投入運(yùn)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(guó)家能生產(chǎn)巨型機(jī)。20世紀(jì)90年代以來(lái)，我國(guó)微機(jī)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(guó)自己的知名微機(jī)品牌，如聯(lián)想、方正等。,1.2 計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)、應(yīng)用及分類(lèi),,計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)主要有以下幾點(diǎn)：（1）運(yùn)算速度快（2）計(jì)算精度高（3）具有記憶和邏輯判斷

6、功能（4）高度自動(dòng)化又支持人機(jī)交互。（5）通用性強(qiáng),1.2 計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)、應(yīng)用及分類(lèi),,計(jì)算機(jī)的應(yīng)用主要分以下幾個(gè)方面：（1）科學(xué)計(jì)算（數(shù)值計(jì)算）（2）數(shù)據(jù)處理（信息管理）（3）自動(dòng)控制（4）計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)（ 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) ）（5）人工智能,1.2 計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)、應(yīng)用及分類(lèi),,計(jì)算機(jī)種類(lèi)繁多，可以從不同的角度對(duì)它們進(jìn)行分類(lèi)：1. 按處理的數(shù)據(jù)分類(lèi) （1）數(shù)字計(jì)算機(jī) （2）模擬計(jì)算機(jī) （3）

7、混合計(jì)算機(jī)2. 按使用的范圍分類(lèi) （1）通用計(jì)算機(jī) （2）專(zhuān)用計(jì)算機(jī)3. 按性能分類(lèi) （1）巨型機(jī) （2）大中型計(jì)算機(jī) （3）小型計(jì)算機(jī) （4）微型計(jì)算機(jī) （5）工作站,1.3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成,,計(jì)算機(jī)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(jiàn)的機(jī)器部件，它就像是計(jì)算機(jī)的“軀體”，通常所看到的計(jì)算機(jī)會(huì)有一個(gè)機(jī)箱，里

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

9、 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成,,微機(jī)一般由主機(jī)、顯示器、鍵盤(pán)、鼠標(biāo)和其它外設(shè)等幾部分組成，如圖1-3所示。其中主機(jī)包含主板、CPU、內(nèi)存條、顯卡、聲卡、硬盤(pán)、軟驅(qū)、光驅(qū)、機(jī)箱等部分。主機(jī)、顯示器、鍵盤(pán)、鼠標(biāo)是微機(jī)最基本的配置。,圖1-3 微型計(jì)算機(jī)的硬件組成,1.3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成,,打開(kāi)機(jī)箱后，里面有主板、電源、線(xiàn)纜、光驅(qū)、硬盤(pán)等，如圖1-4 所示。,1.3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成,,主板是安裝在主機(jī)箱底部的一塊多層印刷電路板，外表兩層印刷

10、信號(hào)電路，內(nèi)層印刷電源和地線(xiàn)。主板上通常有CPU、存儲(chǔ)器ROM、RAM、輸入/輸出控制電路擴(kuò)充插槽，鍵盤(pán)接口、面板控制開(kāi)關(guān)等。如圖1-5 所示。主板是微機(jī)的重要的組成部分，它決定了微機(jī)的檔次與性能。,1.3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成,中央處理器（CPU）主要包括運(yùn)算器（ALU）和控制器（CU）兩大部件，它是微型計(jì)算機(jī)的核心部件，如圖1-6 、圖1-7所示。它是一個(gè)體積不大而元件集成度非常高、功能強(qiáng)大的芯片，也稱(chēng)為微處理器。計(jì)算機(jī)內(nèi)所有操作都受

11、CPU控制，CPU的性能指標(biāo)直接決定了由它構(gòu)成的微機(jī)系統(tǒng)的性能指標(biāo)。,1.3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成,,內(nèi)存是指CPU可以直接讀取的內(nèi)部存儲(chǔ)器，主要是以芯片的形式出現(xiàn)。一般見(jiàn)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(tái)計(jì)算機(jī)中可以插多個(gè)內(nèi)存條。計(jì)算機(jī)的內(nèi)存一般是本機(jī)中所有內(nèi)存條總的容量，一般有128M、256M、512M、1G等。,1.3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成,顯示卡也稱(chēng)圖形加速卡，顯示

12、卡和顯示器構(gòu)成了計(jì)算機(jī)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(zhuān)門(mén)用來(lái)執(zhí)行圖形加速任務(wù)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(fù)擔(dān)從而提高計(jì)算機(jī)的整體性能。顯卡的性能指標(biāo)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(jì)算機(jī)從無(wú)聲世界帶入了豐富多彩的多媒體世界，無(wú)論是在應(yīng)用軟件還是在娛樂(lè)程序中，層次清晰的語(yǔ)音、典雅優(yōu)質(zhì)的音

13、樂(lè)、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(jì)算機(jī)得到了更加廣泛的運(yùn)用。軟盤(pán)驅(qū)動(dòng)器是驅(qū)動(dòng)軟盤(pán)旋轉(zhuǎn)并同時(shí)向軟盤(pán)寫(xiě)入數(shù)據(jù)或從軟盤(pán)讀出數(shù)據(jù)的設(shè)備，它由機(jī)械結(jié)構(gòu)和控制電路兩部分組成。軟盤(pán)盤(pán)片和軟盤(pán)驅(qū)動(dòng)器是相互獨(dú)立分離的，因而它的讀寫(xiě)速度較慢。現(xiàn)在使用的都是3.5英寸軟驅(qū)，可以讀寫(xiě)容量 1.44M 的高密度3.5英寸軟盤(pán)。隨著U盤(pán)的出現(xiàn)，軟盤(pán)現(xiàn)在處于逐步淘汰狀態(tài)。,1.3 計(jì)

14、算機(jī)系統(tǒng)的組成,,硬盤(pán)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中使用最多的外存儲(chǔ)器，安裝在主機(jī)箱中，如圖1-9 所示。目前硬盤(pán)的發(fā)展主要是向大容量、高速存儲(chǔ)、小體積、高可靠性這幾個(gè)方面進(jìn)行。,1.3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成,移動(dòng)硬盤(pán)通過(guò)相關(guān)設(shè)備將IDE轉(zhuǎn)換成USB或Firewire接口連接到計(jì)算機(jī)，從而完成讀寫(xiě)數(shù)據(jù)的操作。移動(dòng)閃存盤(pán)是近年來(lái)發(fā)展比較迅速的小型便捷式存儲(chǔ)器，如圖1-10 所示。它是以半導(dǎo)體芯片為存儲(chǔ)介質(zhì)。其優(yōu)點(diǎn)是體積小、重量輕、便于攜帶、不怕碰撞、無(wú)噪聲

15、、讀寫(xiě)速度快等，正被越來(lái)越多的用戶(hù)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(chǔ)器，可重復(fù)擦寫(xiě) 100萬(wàn)次， 保存數(shù)據(jù)可長(zhǎng)達(dá)10年以上。隨著存儲(chǔ)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(pán)而成為計(jì)算機(jī)的一種標(biāo)準(zhǔn)配置。,1.3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成,,顯示器又稱(chēng)監(jiān)視器（Monitor），它是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中最基本的輸出設(shè)備，直接影響用戶(hù)的視覺(jué)感受。它顯示的所有信息都是由0和1組成的數(shù)字?jǐn)?shù)

16、據(jù)。按所使用的顯示器件分為陰極射線(xiàn)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成,,鍵盤(pán)是向電腦提供指令和信息的必備工具之一，是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)一個(gè)重要的輸入設(shè)備。常用鍵盤(pán)有104鍵盤(pán)和107鍵盤(pán)。隨著多媒體技術(shù)的發(fā)展，鍵盤(pán)上集成了多種功能，如播放鍵、手寫(xiě)板等。按制造工藝可分為機(jī)械式鍵盤(pán)、電容式鍵盤(pán)、薄膜式鍵盤(pán)、電阻式鍵盤(pán)等。由于薄膜式鍵盤(pán)生產(chǎn)成本低，目

17、前使用較為普及。鼠標(biāo)以其快速、準(zhǔn)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(jī)必備的輸入設(shè)備。鼠標(biāo)的外形象是一只老鼠，它通過(guò)一根電線(xiàn)與主機(jī)的串行接口或PS/2接口相連。目前常用的鼠標(biāo)有兩種：機(jī)械式和光電式。機(jī)械鼠標(biāo)價(jià)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(biāo)的定位精度一般為機(jī)械鼠標(biāo)的兩倍以上，其速度快，定位精確，將逐步替代機(jī)械鼠標(biāo)。,1.3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成,,打印機(jī)是計(jì)算機(jī)目前最常用

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

19、硬件系統(tǒng)一般都由中央處理器（Central Processing Unit，簡(jiǎn)稱(chēng)CPU）、存儲(chǔ)器、輸入/輸出設(shè)備、I/O接口和系統(tǒng)總線(xiàn)組成，各部分之間是通過(guò)總線(xiàn)連接，并實(shí)現(xiàn)信息交換的。如下圖1-15 所示。,1.3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成,,衡量計(jì)算機(jī)的性能優(yōu)劣，要考查各種各樣的技術(shù)指標(biāo)。不同類(lèi)型、不同用途的計(jì)算機(jī)，其考查的側(cè)重點(diǎn)也不同。一些基本的技術(shù)指標(biāo)如下：,1. 字長(zhǎng)2. 運(yùn)算速度3. 時(shí)鐘頻率（主頻）4. 內(nèi)存容量5. 存取

20、周期,1.3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成,,軟件是指為方便使用計(jì)算機(jī)和提高使用效率而組織的程序和數(shù)據(jù)以及用于開(kāi)發(fā)、使用和維護(hù)的有關(guān)文檔的集合。軟件可分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩大類(lèi)，如圖所示。,1.4 信息技術(shù)基礎(chǔ),,計(jì)算機(jī)中數(shù)的表示計(jì)算機(jī)中字符的表示二進(jìn)制的表示方法及簡(jiǎn)單運(yùn)算,本章小結(jié),,1、計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷史。從第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)誕生到現(xiàn)在，計(jì)算機(jī)經(jīng)歷了四個(gè)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(jì)算機(jī)的特點(diǎn)、應(yīng)用及分類(lèi)。計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)為運(yùn)算速度快、計(jì)算精度高、具有記憶和邏輯判斷功能、高度自動(dòng)化又支持人機(jī)交互、通用性強(qiáng)等。計(jì)算機(jī)的應(yīng)用主要分為科學(xué)計(jì)算（數(shù)值計(jì)算）、數(shù)據(jù)處理（信息管理）、自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)、人工智能等幾方面。計(jì)算機(jī)的分類(lèi)一般按性能分包括巨型機(jī)、大中型機(jī)、小型機(jī)、微型機(jī)和工作站等。3、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成。計(jì)算機(jī)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(jī)、顯示器、鍵盤(pán)、鼠標(biāo)和其他外設(shè)等幾部分組