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1、第一章 计算机基础知识1第1章 计算机基础知识21计算机的发展2计算机的硬件组成3计算机的软件分类4计算机的主要性能指标第1章 计算机基础知识在掌握计算机的组装与维护技能之前，应首先了解计算机的基础知识，例如计算机的外观、硬件结构和软件分类等，本章作为全书的开端，将重点介绍计算机的基础知识。学习目标 通过对本章内容的学习，学生应该能够认识计算机的主要硬件外观，熟悉计算机的软件分类，掌握衡量计算机的主要性能指标。31第1章 计算机基础知识4计算机的发展目前计算机已经跟我们的生活密不可分了，上网购物、银行转账、网络通信等都有计算机来控制，如果哪一天没有计算机，我们的生活真是不敢想象。计算机从开始到
2、现在已有70多年的发展，可以说发展是相当的迅猛，让我们来看看计算机的发展简史吧。1第1章 计算机基础知识计算机的发展1.第一代计算机（1946-1957年）：电子管计算机 世界上第一台电子计算机“ENIAC”于1946年2月14日在美国宾夕法尼亚大学诞生，是美国人莫克利（莫克利（JohnW.Mauchly）和艾克特艾克特（J.PresperEckert）发明的，主要是有大量的电子管组成，主要用于科学计算。其主要特点有： 它以电子管电子管作为元器件，体积庞大、耗电量大、易发热，因而工作的时间不能太长。 51第1章 计算机基础知识计算机的发展 使用机器语言机器语言，没有系统软件。 采用磁鼓磁鼓、小
3、磁芯小磁芯作为储存器，存储空间有限。 输入/输出设备简单，采用穿孔纸带或卡片穿孔纸带或卡片。 主要用于科学计算科学计算，当时美国国防部用它来进行弹道计算。61第1章 计算机基础知识计算机的发展2.第二代计算机（1958-1964年）：晶体管计算机 第二代计算机采用的主要元件是晶体管晶体管，称为晶体管计算机。其运算速度比第一代计算机的速度提高了近百倍，体积为原来的几十分之一。在软件方面开始使用计算机算法语言计算机算法语言，程序语言也出现了Fortran、Cobol计算机高级语言，采用了监控程序，这是操作系统的雏形。这一代计算机不仅用于科学计算，还用于还用于数据处理和事务处理及工业控制数据处理和事
4、务处理及工业控制。其主要特点有： 体积小，可靠性增强，寿命延长。 运算速度快，容量提高。 提高了操作系统适应性。 应用领域扩大。71第1章 计算机基础知识计算机的发展3.第三代计算机（1965-1970年）：中小规模集成电路计算机 集成电路可在几平方毫米的单晶硅片上集成十几个甚至上百个电子元件，计算机开始采用中小规模的集成电路中小规模的集成电路元件。这一代比上一代更小、耗电更少、功能更强、寿命更长、领域扩大，性能比上一代有很大提高。其主要特点有： 体积更小，寿命更长。 运行计算速度更快。 有类似操作系统和应用程序，高级语言进一步发展。 应用范围扩大到企业管理和辅助设计等领域。81第1章 计算机
5、基础知识计算机的发展4.第四代计算机（1971年至今）：大规模集成电路计算机 这时期的计算机的体积、重量、功耗进一步减少，运算速度、存储容量、可靠性都有很大提高。其主要特点有： 采用了大大规模和超大规模集成电路规模和超大规模集成电路逻辑元件，体积与第三代相比进一步缩小，可靠性更高，寿命更长。 运算速度加快，每秒可达集千万次到几十亿次。 91第1章 计算机基础知识10计算机的发展 系统软件和应用软件获得了巨大的发展，软件配置丰富，程序设计部分自动化。 计算机网络技术、多媒体技术、分布式处理技术有了很大的发展，微型计算机大量进入家庭，产品更新速度加快。 计算机在办公自动化、数据库管理、图像处理、语
6、言设别和专家系统等各个领域得到应用，电子商务已开始进入家庭，出现个人电脑（PC），计算机的发展进入到了一个新的历史时期。1第1章 计算机基础知识计算机的发展5.新一代计算机 下一代计算机可能是超导计算机超导计算机、纳米计算机纳米计算机、光计算机光计算机、DNA计计算机算机、量子计算机量子计算机和神经网络计算机神经网络计算机等，体积更小，运算速度更快，更加智能化，耗电量更小。111第1章 计算机基础知识计算机的硬件组成 人们通常所说的计算机指的是微型计算机。一个完整的计算机系统由硬件系统和软件系统两部分组成的。计算机的硬件是指组成计算机的看得见、摸得着的实际物理设备，包括计算机系统中由电子、机械
7、和光电元件等组成的各种部件和设备。这些部件和设备按照计算机系统结构的要求构成一个有机整体，称为计算机硬件系统。硬件系统是计算机实现各种功能的物理基础，计算机进行信息交换、处理和存储等操作都是在软件的控制下，通过硬件实现的。没有了硬件，软件就失去了发挥其作用的“舞台”。要掌握计算机的组装与维护技术，首先要掌握计算机各个组成部件的外观和功能，一个完整的计算机的硬件结构由主要内部设备和主要外部设备组成。122第1章 计算机基础知识计算机的主要内部设备 计算机的主要内部设备主要有主机组成。主机是计算机的主体，同时也是整个计算机的中心，包括机箱机箱、主板主板、CPUCPU、内存内存、硬盘硬盘、显显卡卡、
8、光驱光驱、声卡声卡、网卡网卡、电源电源、CPUCPU风扇风扇、数据数据线线等。下面依次介绍主要部件。1.主板 主板也称为主机板、系统板或母板，它是一块多层印刷电路板。主板上装有CPU、内存、一些专用辅助电路芯片、输入输出扩展槽、键盘接口以及一些外部设备的接口和控制开关等。主板是微机系统中最重要的部件之一，主板的外观如图1-1所示：132.1图1-1 主板第1章 计算机基础知识计算机的主要内部设备2.CPU CPU的中文名称是中央处理器，它作为计算机系统的运算和控制核心，是信息处理、程序运行的最终执行单元。计算机绝大部分的数据是由CPU进行处理的，因此它在一定程度上决定着计算机的性能。CPU的外
9、观如图1-2所示：142.1图1-2 CPU第1章 计算机基础知识计算机的主要内部设备3.内存 内存是计算机中重要的部件之一，它是外存与CPU进行沟通的桥梁。计算机中所有程序的运行都是在内存中进行的，因此内存的性能对计算机的影响非常大。内存的外观如图1-3所示：152.1图1-3 内存条第1章 计算机基础知识计算机的主要内部设备4.硬盘 硬盘是计算机中最重要的外部存储设备。计算机需要正常运行所需的大部分软件都存储在硬盘上，因为硬盘存储的容量较大，区别于内存、光盘，硬盘是电脑上使用坚硬的旋转盘片为基础的存储设备。硬盘的外观如图1-4所示：162.1图1-4 硬盘第1章 计算机基础知识计算机的主要
10、内部设备5.显卡 显卡是计算机中一个很重要的组成部分，承担输出显示图形的任务，对于喜欢玩游戏和从事专业图形设计的人来说，显卡很重要。显卡的外观如图1-5所示：172.1图1-5 显卡第1章 计算机基础知识计算机的主要内部设备6.机箱和电源 机箱由金属体和塑料面板组成，分卧式和立式两种，在具体细节结构上稍有差异。上述所有系统装置的部件均安装在机箱内部。面板上一般配有各种工作状态指示灯和控制开关，机箱后面预留有电源插口、连接显示器、打印机和串行口通信的插口以及USB接口等。 电源安装在一个金属壳体内的独立部件，它的作用是为系统装置的各种部件提供工作所需的电源。显示器和打印机本身有自己独立的电源系统
11、，不需要主机电源供电。182.1第1章 计算机基础知识计算机的主要外部设备 计算机的外部设备是指主机以外的硬件设备，也称为输入输出设备或者外部设备。输入设备主要完成输入程序、数据、操作命令、各种图形、图像、声音等信息。输出设备输出计算机的处理结果或者操作提示，可以是数据、文字、表格、图形、图像或语言。输入设备主要有键盘、鼠标、扫描仪、摄像头、手写板、麦克风等，输出设备主要有显示器、打印机、绘图仪、音箱等。外部设备向多样化、智能化、功能复合化、高可靠性的方向发展。其中液晶显示器的外观如图1-6所示：192.2图1-6 液晶显示屏第1章 计算机基础知识计算机的软件分类 计算机的软件由程序和有关的文
12、档组成，其中程序是指令序列的符号表示，文档则是软件开发过程中建立的技术资料。程序是软件的主体，一般保存在存储介质中（如硬盘或光盘），以便在计算机中使用。文档对于使用和维护软件非常重要，随软件产品一起发布的文档主要是使用手册，其中包含了软件产品的功能介绍、运行环境要求、安装方法、操作说明和错误信息说明等。计算机软件按用途分可以分为操作系统软件和应用软件两类。203第1章 计算机基础知识计算机的软件分类1.操作系统软件 操作系统是一款管理计算机硬件与软件资源的程序，同时也是计算机系统的内核与基石。操作系统是一款庞大的管理控制程序，大致包括5方面的管理功能：进程与处理机管理、作业管理、存储管理、设备
13、管理、文件管理。操作系统是管理计算机全部硬件资源、软件资源、数据资源、控制程序运行并为用户提供操作界面的系统软件的集合。目前，操作系统的主要类型包括微软的Windows、苹果的Mac OS以及UNIX、Linux等。213第1章 计算机基础知识计算机的软件分类2.语言处理软件 人们用计算机解决问题时，必须用某种“语言”来和计算机进行交流。具体地说，就是利用某种计算机语言来编制程序，然后再让计算机来执行所编写的程序，从而让计算机完成特定的任务。目前主要有3种程序设计语言，分别是机器语言、汇编语言和高级语言。 高级语言软件开发者常用的语言，它的发展非常快，常见的有C、C+、C#、Java等。223
14、第1章 计算机基础知识计算机的软件分类3.驱动程序 英文名为“Device Driver”，全称为“设备驱动程序”是一种可以使计算机和设备通信的特殊程序，可以说相当于硬件的接口，操作系统只有通过这个接口，才能控制硬件设备的工作，假如某设备的驱动程序未能正确安装，便不能正常工作。 因此，驱动程序被誉为“硬件的灵魂”、“硬件的主宰”、和“硬件和系统之间的桥梁”等。233第1章 计算机基础知识计算机的软件分类4.系统服务程序 系统服务程序是指一些运行在后台的操作系统应用程序，它们通常会随着操作系统的启动而自动运行，以便在需要的时候提供系统服务支持。系统服务一般在后台运行。与用户运行的程序相比，服务不
15、会出现程序窗口或对话框，只有在任务管理器中才能观察到它们。 系统服务程序包括监控程序、检测程序、连接编译程序、连接装配程序、调试程序等。系统服务程序和普通的后台应用程序非常相似（例如病毒防火墙），其中最主要的区别是系统服务程序随操作系统一起安装并作为系统的一部分提供单机或网络服务。243第1章 计算机基础知识计算机的软件分类5.应用程序 所谓应用程序，是指除了系统软件以外的所有软件，它是用户利用计算机及其提供的系统软件为解决各种实际问题而编写的计算机程序。由于计算机已渗透到了各个领域，因此，应用软件也是多种多样的。目前，常见的应用软件包括各种用于科学计算的程序包、各种字处理软件、信息管理软件、
16、计算机辅助设计教学软件、实时控制软件和各种图形软件等。253第1章 计算机基础知识计算机的主要性能指标1.字长 字长是计算机内部一次可以处理二进制数据的位数，如CPU字长为32位或64位。字长越长，一个字所能表示的数据精度就越高，在完成同样精度运算时，计算机一次处理数据的能力就越高。然而，字长越长，计算机所付出的硬件代价也相应增加。2.运算速度 运算速度是衡量计算机性能的一项重要指标。通常所说的计算机运算速度是指每秒钟所能执行的指令条数，一般用“百万条指令秒”（MIPS）来描述,运算速度越快性能越高。264第1章 计算机基础知识计算机的主要性能指标3.存储器容量 存储容量，统指内存、外存和缓存
17、的大小，存储器均以Byte（字节）位单位。存储容量反映了存储器存储数据的能力。存储容量越大可存储的信息就越多。目前家用计算机的内存一般在4G或者8G，如果要用于视频的制作等，就可以考虑更大的内存。4.显存 显存的性能由两个因素决定，一是容量，二是带宽。容量很好理解，它的大小决定了能缓存多少数据。而带宽方面，可理解为显存与核心交换数据的通道，带宽越大，数据交换越快。所以容量和带宽是衡量显存性能的关键因素。274第1章 计算机基础知识计算机的主要性能指标5.外设的配置与扩展能力 要求计算机配接外设种类齐全，配接方便灵活，而且扩展能力强。势必要求计算机主板上硬件接口功能齐全，软件驱动程序功能要强。6
18、.可靠性 计算机的可靠性是一个综合指标，由多项指标来综合衡量的。但一般常用的平均无故障时间和平均故障修复时间来衡量。平均无故障时间是指在相当长的运作时间内，用机器的工作时间除以运行时间内的故障次数得到的结果。无故障工作时间越长，系统就越可靠。 在衡量一台计算机性能差异时，通常还要研究计算机主板的构成，包括微处理器、芯片组、多核处理器的结构等，特别是多核处理器以及芯片组的不断发展与普及应用，对计算机性能指标的提升与改善起到了关键性的作用。284第1章 计算机基础知识习题1.计算机的发展阶段。2.计算机的主要内部设备有哪些？3.计算机的主要外部设备有哪些？4.计算机的软件分类。5.计算机的主要性能指标有哪些？6.拆开一台主机，了解机箱内部的结构和组成部件。7.观察机箱内部各部件的连接方法。29第1章 计算机基础知识