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1、第1章计算机应用基础知识概述,1.1计算机的起源与发展历程,1.5计算机中信息的表示与编码,1.4计算机中的数制与转换,1.6微型计算机的硬件组成,1.2计算机在信息社会中的应用,1.3计算机系统的组成与工作原理,1.1计算机的起源与发展历程,1.1.1计算机的起源,1最早的计算工具：人的双手,2劳动实践中发明的计算工具,原始社会：结绳、垒石春秋战国：算筹唐代末：算盘,3近代的计算机发展,1822年英国数学家查尔斯巴贝奇：差分机1834年英国数学家查尔斯巴贝奇：分析机1944年美国科学家霍德华艾肯：提出用机电方法来实现巴贝奇分析机，制造出MarkI计算机,1.1.1计算机的起源,已使计算机具有
2、输入、处理、存储、输出及控制5个基本装置的构想，建构了今天电子计算机硬件系统组成的基本框架。,1.1.2电子计算机的问世,世界上第一台电子计算机：埃尼亚克（ENIAC）,1946年2月14日诞生于美国。需要功率150kW，17000多只电子管、10000多只电容器、7000多只电阻、1500多个继电器，占地160m2，重30t，是名符其实的庞然大物。优点：每秒能够完成加法运算5000次。利用它计算炮弹从发射到进入轨道的40个点仅用了3s，而用手工操作台式计算机则需710小时，速度提高了8400倍以上。缺点：不能存储程序、使用十进制数、且在机外用线路连接的方法来编排程序等严重缺陷。ENIAC宣告
3、了电子计算机时代的到来。,计算机发展的“第一”,第一台“存储程序”式计算机：EDVAC（离散变量自动电子计算机），1952年研制成功并投入使用，其运算速度是ENIAC的240倍。第一台“存储程序”控制的实验室计算机：EDSAC，1949年5月在英国剑桥大学完成。第一台“存储程序”控制的商品化计算机：UNIVAC-I，1951年问世。,1.1.3电子计算机的发展阶段,1电子管计算机（19461957年）,2晶体管计算机（19581964年）,3集成电路计算机（19651970年）,4大规模和超大规模集成电路计算机(1971年至今),1.1.4现代计算机的分类,1巨型机：也称为超级计算机,2小巨型
4、机：也称为小型超级电脑或桌上超级计算机,3大型主机：也称为大型电脑,4小型机,5工作站,6个人计算机：也就是PC机,1.1.5未来计算机发展展望,计算机发展的整体趋势：,1.1.5未来计算机发展展望,1超越冯诺依曼结构,2高速计算机,3生物计算机,4光学计算机,5量子计算机,1.2计算机在信息社会中的应用,1.2.1计算机的特性与应用,1计算机的基本特性,运算速度快运算精度高,具有逻辑判断能力具有超强的记忆能力具有自动控制能力,具有网络功能,1.2.1计算机的特性与应用,2计算机的应用,（1）科学计算也称为数值计算，主要是将计算机用于科学研究和工程技术中提出的数学问题的计算。是计算机的传统应用
5、领域，例如，气象预报、地震探测、导弹卫星轨迹的计算等。,（2）数据处理也称信息处理，是对大量非数值数据（文字、符号、声音、图像等）进行加工处理，例如，编辑、排版、分析、检索、统计、传输等。广泛应用于办公自动化、情报检索、事务管理等。近年来，利用计算机来综合处理文字、图形、图像、声音等的多媒体数据处理技术，已成为计算机最重要的发展方向。目前数据处理已成为计算机应用的主流。,计算机的应用,（3）过程控制又称实时控制，指用计算机及时采集动态的监测数据，并按最佳值迅速地对控制对象进行自动控制或调节。不仅可以大大提高控制的自动化水平，而且可以提高控制的及时性、准确性和可靠性。主要应用于冶金、石油、化工、
6、纺织、水电、机械、航天等工业领域，在军事、交通等领域也得到了广泛的应用。,计算机的应用,（4）企业管理计算机管理信息系统的建立，使各企业的生产管理水平登上了新的台阶。大型企业生产资源规划管理软件（如MRPII）的开发和使用，为企业实现全面资源管理、生产自动化和集成化、提高生产效率和效益奠定了牢固的基础。,计算机的应用,（5）电子商务是指通过计算机和网络进行的商务活动。计算机网络的建成，使得金融业务率先实现自动化，电子货币改传统的货币交易方式为“电子贸易”，不仅方便快捷，且减少了现金的流通量，避免了货币交易的风险和麻烦。以银行为例，自动化的实现可使银行每日处理上百万笔业务，交易价值达上百万美元。
7、,计算机的应用,（6）数据库应用（DatabaseApplications）是计算机应用的基本内容之一。任何发达国家，从国民经济信息系统和跨国科技情报网到个人的亲友通信、银行储蓄，均与数据库打交道。办公自动化与生产自动化也离不开数据库的支持。,计算机的应用,（7）人工智能（ArtificialIntelligence）也称智能模拟，是将人脑进行演绎推理的思维过程、规则和采取的策略、技巧等编制成程序，在计算机中存储一些公理和规则，然后让计算机去自动进行求解。主要应用在机器人、专家系统、模拟识别、智能检索等方面，此外还在自然语言处理、机器翻译、定理证明等方面得到应用。,计算机的应用,（8）文化教育
8、利用高速信息公路网可实现远距离双向交互式教学和多媒体结合的网上教学方式。它改变了传统的以教师课堂传授为主、学生被动学习的方式，使学习的内容和形式更加丰富灵活，同时也加强了信息处理、计算机通信技术和多媒体等方面内容的教育，提高了全民族的文化素质与信息化意识。,计算机的应用,（9）计算机模拟（ComputerSimulation）是用计算机程序代替实物模型来做模拟实验。既广泛应用于工业部门，也适用于社会科学领域。20世纪80年代末出现的“虚拟现实（VR）”新技术将成为21世纪初期最有前景的新技术之一。,计算机的应用,（10）计算机辅助系统包括计算机辅助设计、计算机辅助制造和计算机辅助教育等。计算机
9、辅助设计（CAD）,计算机辅助制造（CAM）计算机辅助教育（CBE）：包括计算机辅助教学（CAI）、计算机辅助测试（CAT）和计算机管理教学（CMI）。主要应用有网上教学和远程教学。,计算机的应用,（11）信息高速公路实际上是一个交互式多媒体网络，它将通常所使用的通信工具等信息通过通信设施传递到网络所连接的用户终端，从而使人们获得信息的方式发生根本变化。1993年美国提出建立“国家信息基础设施”计划。Internet，是以计算机为核心的跨地区、多用户、大容量、高速度的交互式综合网络体系。,计算机的应用,（12）娱乐随着PC的发展，计算机娱乐也更加丰富。播放影碟，听音乐。在网上，可以聊天、游戏和
10、在线影视。在影视界，可用计算机产生电影特效，使得电影效果更好。如侏罗纪公园和玩具总动员中的角色和动画也都是由计算机制作的。,1.2.2计算机应用与信息社会,计算机技术被认为是信息技术的核心。现代社会几乎所有的信息工作都与计算机应用及网络技术息息相关。计算机可以进行科学计算，处理文字、图像和声音等各种信息。计算机的应用已深入到社会的各个领域，成为人们工作、学习和生活中不可缺少的工具。,1.3计算机系统的组成与工作原理,1.3.1计算机系统的组成,1计算机系统的基本组成,一套完整的计算机系统由硬件系统和软件系统两大部分组成，两者不可分割。硬件：是指计算机的各种看得见、摸得着的实实在在的装置，是计算
11、机系统的物质基础。软件：是指所有应用计算机的技术，是看不见、摸不着的程序和数据，但用户能感到它的存在。,计算机系统的基本组成,计算机系统,办公软件包、数据库管理系统、实时控制系统,2计算机硬件系统与软件系统的层次关系,硬件系统是计算机系统的物理基础，没有硬件，软件就无从谈起。两者层次关系如图。,计算机系统的层次关系,计算机硬件系统与软件系统的层次关系,软件系统是在硬件系统的基础上，为了更有效地使用计算机而配置的。软件与硬件的关系并不是绝对的，计算机中的任何一个操作，既可以由软件来实现，也可以由硬件来实现，任何一条指令的执行也是如此。计算机系统的软件与硬件可以互相转化，互为补充。随着技术的不断发
12、展，软件和硬件之间的界限将变得越来越模糊。,1.3.2计算机硬件系统的构成,1计算机硬件系统的基本构成,计算机的硬件系统基本上沿袭冯诺依曼提出的传统框架，由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大基本部件构成。计算机的基本功能是接受计算机程序的控制来实现数据的输入、计算、输出等一系列操作。,计算机硬件系统的基本构成,计算机硬件系统的基本结构和工作过程,计算机硬件系统的基本构成,（1）控制器能够控制中央处理器乃至整个计算机硬件系统的工作，是计算机的指挥中心。构成部分：主要包括指令寄存器、指令译码器、时序信号发生器、程序控制器等。功能：可以识别、分析并执行各种指令。,计算机硬件系统的基本构成
13、,（2）运算器主要用来对信息和数据进行各种处理，如各种算术和逻辑运算等，是计算机的核心部件。由算术逻辑单元（ALU）构成。,指令的解释和执行部件，是计算机的心脏。,计算机硬件系统的基本构成,（3）存储器主要的功能是用来“记忆”，也就是用于存储各种信息和数据，它可以分为内存储器和外存储器。内存储器：又称主存储器、内存，它与CPU一起构成主机。包括三种内存储器。只读存储器ROM：用户只能读取信息，不能更改随机存储器RAM：可不断进行各种读写操作高速缓冲存储器Cache,外存储器：也称辅助存储器、外存，是内存的延伸和拓展。它存储容量大，通常容量为几十GB，可用来存储CPU暂时不会用到的信息和数据。外
14、存只与内存交换信息，而CPU则只和内存交换信息。外存主要有磁盘存储器、光盘存储器、软盘存储器等。,计算机硬件系统的基本构成,（4）输入设备输入设备可以将各种外部信息和数据转换成计算机可以识别的电信号，从而使计算机能够接收。常见的输入设备有键盘、鼠标等。（5）输出设备输出设备可以将计算机内部处理后得出的电信号形式的信息传递出来，让人们能够接收，如显示器、打印机等。,2计算机主要性能指标,字长（机器能同时处理的二进制数的位数）运算速度（用MIPS表示）,内存容量：（一般计算机内存容量是指RAM，不包括ROM。）CPU主频：主频越高，则一个时钟周期里完成的指令数越多，CPU的运算速度也就越快。,计算机主要性能指标,CPU外频：即CPU总线频率，是由主板为CPU提供的基准时钟频率，即系统总线、CPU与周边设备传输数据的频率。指令系统功能：它的强弱在很大程度上决定了CPU处理数据的能力。外部设备的配置：是衡量一台计算机综合性能的重要技术指标。软件的配置：很多任务是通过软件应用来完成的,1.3.3计算机软件系统的构成,程序,文档,程序是软件的主体，一般保存在存储介质如软盘、硬盘、光盘中。,软件,对程序的使用、维护和修改的说明，包括：功能说明、程序说明、上机操作说明、测试和维护说明。,软件：在硬件设备上运行的各种程序以及有关资料，主要由程序和文档两部分组成。,