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1、,單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,YCF,（中職）計算機原理模塊一教學課件,模塊1 計算機基礎知識,任務1 計算機的概述,1.1.1現(xiàn)代計算機的發(fā)展歷程,1.1.2計算機的特點,1.1.3計算機的應用,任務2 計算機系統(tǒng)的基本組成,1.2.1計算機的硬件系統(tǒng)結構,1.2.2計算機的軟件系統(tǒng),1.2.3計算機工作原理,模塊1 計算機基礎知識,當今世界，在工作、生活的各個領域已經離不開計算機，計算機已經成為生活中不可缺少的工具，它改變著人們的生活方式，同時也大大地推動了整個信息化社會的發(fā)展。所以，計算機被譽為是20世紀人類最輝煌、最偉大的科學

2、發(fā)明之一。,返回,任務1,計算機的概述,1.1.1 現(xiàn)代計算機的發(fā)展歷程,1945年3月，美籍匈牙利科學家約翰馮諾依曼提出了“存儲程序式”的思想，即預先將根據(jù)某一任務設計好的程序裝人存儲器中，再由計算機去執(zhí)行存儲器中的程序。這樣，在執(zhí)行新的任務時，只需改變存儲器中的程序，而不必改動計算機的任何電路。世界上第一臺數(shù)字電子計算機(ENIAC)于1946年在美國賓夕法尼亞大學研制成功。它使用了18000余只電子管，占地170m，重30t，功率約140kw，每秒可進行 5000次加減運算，ENIAC是為完成某個特定任務而專門設計的，當需要執(zhí)行新計算任務時，必須重新設計和改變連線。ENIAC的問世具有劃

3、時代的意義，表明了電子計算機時代的到來。,根據(jù)計算機所采用的物理器件，可將計算機的發(fā)展大致分為四個階段。,下一頁,返回,任務1 計算機的概述,1.第一代計算機,第一代計算機(1946-1957年)被稱為電子管計算機，其主要元器件為電子管，內存儲器用延遲線或磁鼓，外存儲器為紙帶、穿孔卡片等。第一代計算機主要使用機器語言，編輯極為不便。電子管計算機由于體積龐大、價格昂貴、運算速度低，其管理和維護工作復雜，主要用于科學計算和軍事方面。,2.第二代計算機,第二代計算機(1958-1964年)被稱為晶體管計算機。其主要元器件被晶體管所代替，內存儲器采用磁芯，外存儲器有了磁帶等。與第一代計算機相比，計算機

4、的運算速度提高，體積減小，功耗降低，可靠性增強，開始應用于數(shù)據(jù)處理、事務管理及過程控制等領域。,下一頁,返回,上一頁,任務1 計算機的概述,3.第三代計算機,第三代計算機(1965-1970年)采用了中、小規(guī)模集成電路，因此又叫做集成電路計算機。集成電路采用光刻技術將一些具有特定功能的電路集成在一小塊半導體晶片上。因此，計算機的體積進一步縮小。速度、精度、容量及可靠性等主要指標大為改善，并實現(xiàn)了系列化和標準化。,計算機的內存開始采用半導體存儲器，高級程序設計語言有了更快的發(fā)展。操作系統(tǒng)的出現(xiàn)也更加完善了計算機的軟件組成。,這一階段，在發(fā)展大型機的同時，小型機和超小型機也蓬勃發(fā)展起來，從而擴大了

5、計算機的應用范圍，加速了計算機的推廣普及，計算機的應用開始向各個領域滲透。,下一頁,返回,上一頁,任務1 計算機的概述,4.第四代計算機,第四代計算機(1971年-至今)普遍采用了大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路，尤其是用集成度極高的半導體存儲器代替了磁芯存儲器，使得計算機的體積大大縮小。計算機的存儲容量、運算速度和可靠性方面都比上一代有了重大突破。,第四代計算機的重要成就表現(xiàn)在微處理器技術上。微處理器是一種超小型化的電子產品，將計算機的運算器、控制器等核心部件制作在一個集成電路芯片上。以微處理器為核心的微型計算機具有體積小、價格低的特點，其已滲人到社會生活的各個方面。,下一頁,返回,上一頁,任務1

6、計算機的概述,1.1.2計算機的特點,計算機的發(fā)明和發(fā)展是20世紀最偉大的科學技術成就之一。作為一種通用的智能工具，它具有以下幾個特點。,1.運算速度快,現(xiàn)代的巨型計算機系統(tǒng)的運算速度已達每秒幾十億次乃至幾百億次。,2.運算精度高,由于計算機內采用二進制數(shù)制進行運算，因此可以通過增加表示數(shù)字的設備和運用計算技術，使數(shù)值計算的精度越來越高。,下一頁,返回,上一頁,任務1 計算機的概述,3.通用性強,計算機可以將任何復雜的信息處理任務分解成一系列基本的算術和邏輯操作，并反映在計算機的指令操作中，然后按照各種規(guī)律執(zhí)行的先后次序把它們組織成各種不同的程序，存入存儲器中。,4.具有記憶和邏輯判斷功能,計

7、算機有內部存儲器和外部存儲器，可以存儲大量的數(shù)據(jù)，隨著存儲容量的不斷增大，可存儲記憶的信息量也越來越大。,5.具有自動控制能力,計算機內部操作、控制是根據(jù)人們事先編制好的程序自動控制進行的，不需要人工干預。,下一頁,返回,上一頁,任務1 計算機的概述,1.1.3計算機的應用,計算機的應用已經廣泛地深人到科學研究、軍事技術、工農業(yè)生產、文化教育等現(xiàn)代人類社會的各個領域中，已經成為人類不可缺少的重要工具。,1.科學計算(數(shù)值計算),最初計算機的發(fā)明，就是為了解決科學技術研究和工程應用中所需要的大量數(shù)值計算問題。如利用計算機高速度、高精度的運算能力，可以完成氣象預報、火箭發(fā)射、地震預測、工程設計等龐

8、大復雜人工難以完成的計算任務。,下一頁,返回,上一頁,任務1 計算機的概述,2.數(shù)據(jù)處理,數(shù)據(jù)處理，也稱信息管理，用來泛指非科學工程方面的所有對數(shù)據(jù)計算、管理、查詢和統(tǒng)計等。使用計算機信息存儲容量大、存取速度快等特點，采集數(shù)據(jù)、管理數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)、處理大量的數(shù)據(jù)并產生新的信息形式，方便人們查詢、檢索和使用數(shù)據(jù)。例如，人口統(tǒng)計、企業(yè)管理、情報檢索、檔案管理等。,3.計算機通信,計算機通信是計算機應用最為廣泛的領域之一。它是計算機技術和通信技術高度發(fā)展、密切結合的一門新興科學。國際互聯(lián)網Internet已經成為覆蓋全球的信息基礎設施，在世界的任何地方，人們都可以彼此進行通信，如收發(fā)電子郵件、進行文

9、件的傳輸、撥打IP電話等。國際互聯(lián)網還為人們提供了內容廣泛、豐富多彩、各種各樣的信息。,下一頁,返回,上一頁,任務1 計算機的概述,4.計算機輔助工程,計算機輔助工程的應用，可以提高產品設計、生產和測試過程的自動化水平，降低成本，縮短生產周期，改善工作環(huán)境，提高產品質量，獲得更高的經濟效益。,(1)計算機輔助設計(CAD)是指利用計算機來輔助設計人員進行產品和工程的設計。計算機輔助設計已應用于機械設計、集成電路設計、建筑設計、服裝設計等各個方面。,(2)計算機輔助制造(CAM)是指利用計算機來進行生產設備的管理、控制。如利用計算機輔助制造自動完成產品的加工、裝配、包裝、檢測等制造過程。,(3)

10、計算機輔助教學(CAI)是指利用計算機進行輔助教學、交互學習。如利用計算機輔助教學制作的多媒體課件可以使教學內容生動、形象逼真，取得良好的教學效果。通過交互方式的學習，可以使學員自己掌握學習的進度、進行自測，方便靈活，滿足不同層次學員的要求。,下一頁,返回,上一頁,任務1 計算機的概述,(4)計算機輔助測試(CAT)是指利用計算機進行產品等的輔助測試。,5.過程控制,過程控制也稱實時控制。隨著生產自動化程度的提高，對信息傳遞速度和準確度的要求也越來越高，這一任務靠人工操作已無法完成，只有計算機才能勝任。利用計算機為中心的控制系統(tǒng)可以及時地采集數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)、制定方案，進行自動控制。它不僅可以減

11、輕勞動強度，而且可以大大提高自動控制水平、提高產品質量和合格率。因此，過程控制在冶金、電力、石油、機械、化工以及各種自動化部門得到廣泛應用;同時它還應用于導彈發(fā)射、雷達系統(tǒng)、航空航天等領域。,下一頁,返回,上一頁,任務1 計算機的概述,6.人工智能,人工智能(Artificial Intelligence,AI)。它是研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴展人的智能的理淪、方法、技術及應用系統(tǒng)的一門新的技術科學。,人工智能研究如何用計算機去模擬、延仲和擴展人的智能;如何把計算機用得更聰明;如何設計和建造具有高智能水平的計算機應用系統(tǒng);如何設計和制造更聰明的計算機以及智能水平更高的智能計算機等。人工智能是

12、計算機科學的一個分支，是計算機科學技術的前沿科技領域。人工智能與計算機軟件有密切的關系:一方面，各種人工智能應用系統(tǒng)都要用計算機軟件去實現(xiàn);另一方面，許多聰明的計算機軟件也應用了人工智能的理淪方法和技術。例如，專家系統(tǒng)軟件、機器博弈軟件等。但是，人工智能不等于軟件，除了軟件以外，還有硬件及其他自動化和通信設備。,下一頁,返回,上一頁,任務1 計算機的概述,人工智能雖然是計算機科學的一個分支，但它的研究卻不僅涉及計算機科學，而且還涉及腦科學、神經生理學、心理學、語言學、邏輯學、認知(思維)科學、行為科學和數(shù)學以及信息淪、控制淪和系統(tǒng)淪等許多學科領域。因此，人工智能實際上是一門綜合性的交叉學科和邊

13、緣學科。,7.電子商務,電子商務是指在計算機網絡上進行的商務活動。電子貨幣將傳統(tǒng)的貨幣貿易改變?yōu)椤半娮淤Q易”，使人們在網上可進行股票、投資、購物和房地產交易，還可用來對職工工資、失業(yè)社會保障、保險業(yè)務等進行電子支付。這種電子交易不僅方便快捷，現(xiàn)金的流通量也將隨之減少，還避免了貨幣交易的風險和麻煩。它是近年來新興的、也是發(fā)展最快的應用領域之一。,下一頁,返回,上一頁,任務1 計算機的概述,8.文化教育與休閑娛樂,利用計算機網絡實現(xiàn)遠距離雙向交互式教學和多媒體結合的網上教學方式，改變了傳統(tǒng)的以教師課堂傳授為主，學生被動學習的方式，使學習的內容和形式更加豐富靈活。多媒體計算機還可用于欣賞電影、觀看電

14、視、玩游戲等。,返回,上一頁,任務2 計算機系統(tǒng)的基本組成,一個完整的計算機系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成，如,圖1-1,所示。,硬件是組成計算機的物質實體，是計算機系統(tǒng)中實際物理設備的總稱，如CPU、存儲器、輸入/輸出設備等;軟件則是介于用戶和硬件系統(tǒng)之間的界面。沒有軟件支持的計算機叫做“裸機”，在裸機上只能運行機器語言程序，這樣的計算機效率降低，使用十分不便。沒有軟件支持，再好的硬件配置也是毫無意義的;當然沒有硬件，軟件再好也沒有用武之地，只有兩者互相配合，才能發(fā)揮最大作用。,首先介紹計算機中常用的幾個術語。,(1)位:計算機內所有的信息都是以二進制的形式表示的，單位是位。計算機只認

15、識由0或1組成的二進制數(shù)，其中的每個0或1就是信息的最小單位，稱為“位”(bit)。,下一頁,返回,任務2 計算機系統(tǒng)的基本組成,(2)字節(jié):是衡量計算機存儲容量的單位。一個8位的二進制數(shù)據(jù)單元稱一個字節(jié)(Byte)。在計算機內部，一個字節(jié)可以表示一個數(shù)據(jù)，也可以表示一個英文字母或其他特殊字符，兩個字節(jié)可以表示一個漢字。除了字節(jié)可以表示存儲容量外，還可以用千字節(jié)(KB),兆字節(jié)(MB)、吉字節(jié)(GB)、太字節(jié)(TB)等表示存儲容量，它們之間的換算關系如下。,下一頁,返回,上一頁,任務2 計算機系統(tǒng)的基本組成,(3)字(Word):在計算機中，作為一個整體單元進行存取、傳送、處理的一組二進制字符

16、串叫做一個字或者單元。,(4)字長:一個字中包含二進制數(shù)位數(shù)的多少稱為字長。字長是標志計算機精度的一項技術指標。字長越長，在相同的時間內傳送的信息就越多，計算機的運算速度就越快。,(5)地址(Address):為了便于存取，每個存儲單元必須有一個唯一的編號，稱為地址。通過地址可以找到所需的存儲單元，取出或存入信息。,(6)指令:指揮計算機進行基本操作的命令。計算機能執(zhí)行的全部指令構成計算機的指令系統(tǒng)。一條指令一般包括操作碼和地址碼兩部分，操作碼表明進行何種操作，地址碼則指明操作對象(數(shù)據(jù))在內存中的地址。,下一頁,返回,上一頁,任務2 計算機系統(tǒng)的基本組成,(7)程序:人們利用計算機來解決問題時，需要計算機按一定的步驟完成各種操作，這就要對計算機發(fā)布一系列的指令，這些指令的集合稱為程序。,(8)程序設計語言:用于編寫計算機程序的語言，它是人與計算機之間交換信息的工具。,1.2.1計算機的硬件系統(tǒng)結構,盡管計算機的發(fā)展速度很快，各種類型的計算機的性能、結構、應用等方面存在著差別，但是它們的基本組成結構卻是相同的。,現(xiàn)在所使用的計算機硬件系統(tǒng)的結構一直沿用了美籍匈牙利科學家約翰馮諾依曼提出