计算机基础知识结构图

第一章计算机基础知识[目的要求]1、掌握计算机的定义、用途、特点、发展历史、分类，熟练掌握计算机系统的基本组成、结构和常用外设的使用。

[课时安排]本章总教学课时为8节，其中理论课时6节，上机课时2节。

[教学手段]使用计算机多媒体设备进行教学，使用计算机设备进行实践训练。

[教学内容]1.1 计算机概述1.1.1 计算机的概念计算机是一种能够高速且自动地执行算术运算和逻辑运算的数字化电子设备，它能够按照人们预先编写的程序高效准确地处理信息。

1.1.2 计算机的发展世界上第一台电子计算机称为ENIAC(Electronic Numerical Integrator And Calculator)，即电子数字积分计算机，它于1946年诞生于美国。

计算机”是一种非冯·诺伊曼型计算机，其目标是使计算机具有人工智能，使其能模拟甚至替代人的智能，具有人—机自然交流的能力。

1.1.3未来计算机的发展趋势1．巨型化2．微型化3．网络化4．智能化1.1.4 计算机的特点1.记忆能力强2.运算速度快且精度高3.具有逻辑判断能力4.在程序控制下自动完成各种操作1.1.5 计算机的分类电子计算机是一种通过电子线路对信息进行加工处理以实现其计算功能的机器，按照不同的原则可以有多种分类方法。

1.按信息在计算机内的表示形式划分2.按计算机的大小、规模、性能划分3.按计算机使用范围来划分4.按计算机的字长位数来划分1.1.6 计算机的应用1. 科学计算2. 数据处理3.辅助技术CAI、CAD、CAM等。

4.自动控制5.人工智能6.网络应用7.多媒体技术1.2 数制与编码1.2.1 计算机中的进位计数制在生产实践和日常生活中人们创造了多种表示数的方法，这些数的表示规则就称为数制。

为区分不同的数制本书约定对于任一R进制的数N记作：（N）R。

如：(1100)2表示二进制数1100，(567)8表示八进制数567，(ABCD)16表示十六进制数ABCD。

1、计算机工作原理：1)什么是计算机计算机(Computer)是一种能接收和存储信息，并按照存储在其内部的程序(这些程序是人 们意志的体现)对输入的信息进行加工、处理，然后把处理结果输出的高度自动化的电子设备。

2)计算机工作原理——冯 ·诺依曼原理(又称为存储程序原理)(1)组成计算机的物理设备(硬件)包括运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五 部分；(2)所有程序和数据都以二进制形式存储在存储器中； (3)计算机系统在程序控制下自动运行。

2、计算机的发展： 1)计算机的发展：计算机从诞生发展到今天，已经经历了四个阶段，现正向第五代过渡。

见下表。

计算机发展的四个阶段运算速度几千~几万次/秒几万~几十万次/秒几十万~几百万次/应用领域国防及高科技 工程设计、数据处理工业控制、数据处理所用电子元器件 数据处理方式电子管(真空管) 汇编语言、代码程序 晶体管 高级程序设计语言中、小规模集成电 结构化、模块化程序 路 设计，实时控制 在规模、超大规模 分时、实时数据处 起止年份 1946~1957 1958~1964 1965~1970 代次第一代 第二代第三代2)微型计算机的发展：上世纪 70 年代初， 美国 Intel 公司等采用先进的微电子技术将运算器和控制器集成到一块芯 片中，称之为微处理器(MPU)。

其发展大约经历了六个阶段，如下表。

微机的六个发展阶段 主频 4 位、 8 位 8 位 1975~1978 1978~1981 1981~1993 1993~今典型 CPUIntel 4004 、8008 Intel 8080 Intel 8085Intel 8086Intel 80386 、80486 Pentium 系列1MHz 2MHz 2~5MHz >5MHz >25MHz 60MHz~2GHz代次 第一代 第二代 第三代 第四代 第五代16 位 32 位 64 位 1971~1973 1973~1975起止年份 数据位数我国的计算机事业始于 20 世纪 50 年代。

第1章认识计算机计算机是一种能够按照指令对各种数据和信息进行自动加工和处理的电子设备，其特点是擅长完成快速计算、大型数据库分类和检索等规模较大且重复性较强的任务，此外还能够在现有指令的引导下有条不紊地完成各种各样的工作。

如今，生活中的很多地方都可以看到计算机的身影。

例如，在图书馆借阅图书的过程中，需要通过计算机检索和管理图书的具体位置和借阅情况。

在商场、购物中心等场所，能够见到用于票务输出、财务管理等各种工作的计算机。

可以看出，在现在的生活、学习和工作中，计算机已经无处不在，并在许多方面为人们提供便利及帮助。

在计算机出现之前，人工计算一直是解决问题时的主要计算方式，算盘、对数计算尺、手摇或电动的机械计算器等物品则是使用的主要计算工具。

直至20世纪40年代，近代科学技术的发展对计算精度和计算速度的要求不断提高，参与计算的数据长度与数量也使得原有的计算工具无法满足应用的需求，这些都促使人们在研究和创造新型的计算工具。

与此同时，计算理论、电子学和自动控制技术的发展也为计算机的出现奠定了坚实的基础。

与其他新生事物一样，计算机的产生与发展经历了一个不断完善的过程。

从第一台电子计算机诞生至今，根据其内部物理器件的不同，通常将计算机的发展划分为以下几个时代。

1．第一代电子管计算机（1946~1955年）1946年，世界第一台电子计算机ENIAC（Electronic Numerical Integrator And Calculator，电子数字积分器和计算器）在美国的宾夕法尼亚大学诞生，这是一台由1.8万支电子管组成的庞然大物，占地170m2，重达30吨，其运算速度为5000次/秒。

此外，ENIAC能够通过不同部分间的重新接线进行编程，并拥有并行计算的能力，因此被称为计算机发展史上的重要里程碑。

第一代电子计算机的主要特点是采用电子管作为逻辑元件，用阴极射线管或汞延迟线作为主存储器，外存主要使用纸带或卡片。

在实际应用过程中，主要使用机器指令或符号指令来编写解决实际问题的程序，但由于使用方法过于复杂和设备造价过高等原因，其应用领域被局限在复杂的科学计算等方面。

第1章计算机基础知识电子计算机（Computer）是一种能自动、高速地处理信息的电子设备，又称“电脑”，简称“计算机”。

它是20世纪人类最伟大的科学技术发明之一。

由于它提高了人类对信息的利用水平，引发了信息技术革命，极大地推动了人类社会的进步与发展。

在未来，它还会更深入地与其他学科相结合，对科学技术的进步产生极大的影响。

因此计算机知识也就成为21世纪人类知识结构中不可缺少的组成部分。

本章主要介绍计算机的发展及应用、信息表示方式、系统组成、微型计算机的基本配置及其选购和计算机安全知识等内容。

1.1 计算机的发展及应用1.1.1 计算机的产生和发展1．计算机的产生世界上第一台电子数字计算机诞生于1946年，取名为ENIAC（埃尼阿克）。

ENIAC是英文Electronic Numerical Integrator and Calculator（电子数字积分计算机）的缩写。

这台计算机主要是为了解决弹道计算问题而研制的，由美国宾夕法尼亚大学莫尔电气工程学院的J.W.Mauchly （莫奇莱）和J.P.Eckert（埃克特）主持研制的。

ENIAC计算机（如图1-1所示）使用了18000 多个电子管，10000多个电容器，7000个电阻，1500多个继电器，耗电150千瓦，重量达30吨，占地面积为170平方米。

它的加法速度为每秒5000次。

ENIAC不能存储程序，只能存20个字长为10位的十进制数。

ENIAC计算机的问世，宣告了电子计算机时代的到来。

1944年7月，美籍匈牙利科学家冯·诺依曼博士在莫尔电气工程学院参观了正在组装的ENIAC 计算机。

这台计算机的成功和不足，促使他开始构思一个更完整的计算机体系方案。

1946年，他撰写了一份《关于电子计算机逻辑结构初探》的报告。

该报告首先提出了“存储程序”的全新概念，奠定了存储程序式计算机的理论基础，确立了现代计算机的基本结构，称为冯·诺依曼体系结构。