第1章计算机基础知识1
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第1章计算机基础知识1.1 思考题1.计算机的定义与特点是什么?计算机自1946年诞生以来,哪几件事情对它的普及影响最大?为什么?【答】计算机的定义:现代计算机通常指电子计算机,这是一种能够存储程序和数据、自动执行程序,快速而高效地完成对各种数字化信息处理的电子设备。
它能部分地代替人的脑力劳动,因此也俗称为电脑。
计算机的特点:运行速度快,计算精确度高,可靠性好,记忆和逻辑判断能力强,存储容量大而且不易损失,具有多媒体以及网络功能等。
计算机自1946年诞生以来,以下几个方面的发展对它的普及影响最大:(1)组成计算机的主要电子器件,由电子管到中小规模、大规模和超大规模集成电路的变化,使得计算机的成本不断下降,体积不断缩小,功能不断增强,特别是微型计算机的出现,使得计算机广泛普及进而走进寻常百姓家成为可能。
(2)多媒体技术的快速发展,使得多媒体计算机成为学习、办公和家庭电脑的主流。
(3)网络技术特别是1995年以后网络技术的迅速发展,并进入普通家庭,使计算机的发展进入了网络、微机、多媒体时代,或简称为进入了计算机网络时代,更进一步推动了计算机的普及。
2.什么是计算机的主要应用领域?试分别举例说明。
【答】计算机的主要应用领域有科学计算(也称数值运算)、数据处理(也信息处理)、自动控制(也称是实时控制或过程控制)、人工智能、网络应用、计算机模拟、计算机辅助设计、计算机辅助制造、计算机辅助教育等。
计算机的应用实例随处可见,读者可自行列举生活、工作中的许多例子。
3.计算机的主要类型有哪些?自从1975年到现在的这些年中,PC发生了哪些巨大的变化试用几句话概括这些变化的特点。
【答】计算机的主要类型有巨型机、大型主机(也称大型机)、小巨型机、小型机、工作站和微型机6类。
20世纪70年代中期出现的苹果机和20世纪80年代初期出现的IBM PC,均属卫星计算机(简称微型机或微机)。
IBM PC及其兼容机又简称为PC。
1.第一台电子计算机是1946年在美国诞生的,该机的英文缩写是ENIAC。
2. 第一台电子数字计算机使用的主要元器件是电子管。
3.人们习惯于将计算机的发展划分为四代,划分的主要依据是计算机所使用的主要元器件。
4.第一台电子数字计算机的运算速度为每秒5000次。
5.第一代计算机的主要应用领域是军事和国防。
6.形成冯.诺伊曼计算机基本结构是在第一代计算机时代,编程采用机器语言和汇编语言。
7.第一代计算机体积大、耗电多、性能低,其主要原因是制约于元器件。
8. 第二代电子计算机的主要元件是晶体管。
9.第二代计算机的运算速度大约为每秒几十万次。
10.计算机发展过程中,提出操作系统概念和开始出现鼠标,并作为输入设备是在第二代计算机的时代。
11.开创计算机处理文字和图形的新阶段是在第二代计算机的时代。
12. 第三代计算机采用的主要电子器件为小规模集成电路。
13. 以集成电路为基本元件的第三代计算机出现的时间为1965-1970。
14. 出现分时操作系统和出现结构化程序设计方法是在第三代计算机的时代。
15. 第三代计算机的运算速度大约是每秒100万次。
16.当前的计算机一般被认为是第四代计算机,它所采用的逻辑元件是大规模、超大规模集成电路。
17.以微处理器为核心组成的微型计算机属于计算机的第四代。
18.LSI的含义是大规模集成电路,VLSI的含义是超大规模集成电路。
19.现代计算机之所以能够自动、连续地进行数据处理,主要是因为具有存储程序的功能。
20.第四代计算机问世的标志是1971年,Intel推出微处理器4004。
21.计算机可分为数字计算机、模拟计算机和混合计算机,这种分类是依据处理数据的方式。
22.以数字量作为运算对象的计算机称为电子数字计算机。
23.用连续变化的模拟量作为运算量的计算机是电子模拟计算机。
24.既可以接收、处理和输出模拟量,也可以接收、处理和输出数字量的计算机是数模混合计算机。
25.将计算机分为通用计算机、专用计算机两类的分类标准是计算机使用范围。
第1章计算机基础知识1、信息是在自然界、人类社会和人类思维活动中普遍存在的一切物质和事物的属性。
信息技术是指人们获取、存储、传递、处理、开发和利用信息资源的相关技术。
2、数据,是指存储在某种媒体上可以加以鉴别的符号资料。
这里的符号包括文字、字母、数字、图形、音像、音频与视频等多媒体数据。
数据是信息的具体表现形式,是信息的载体,而信息是对数据进行加工得到的结果。
3、观念和价值是文化的核心部分,文化不是一个空洞的概念,它是经济基础、上层建筑和意识形态的复合体。
4、文化具有的基本属性:1、广泛性。
2、传递性。
3、教育性。
4、深刻性。
5、计算机文化:以计算机为核心,集网络文化、信息文化、多媒体文化于一体,并对社会生活和人类行为产生广泛、深远影响的新型文化。
6、计算机是一种具有计算、记忆和逻辑判断功能的机器设备。
它能接收数据,保存数据,按照预定的程序对数据进行处理,并提供和保存处理结果。
7、计算机的发展电子管计算机—晶体管计算机—集成电路计算机—超大规模集成电路计算机—新一代计算机。
8、计算机的特点:存储性、通用性、高速性、自动性和精确性。
9、计算机的分类:根据处理的对象划分模拟计算机、数字计算机和混合计算机根据用途划分专用计算机和通用计算机根据规模划分巨型机、大型机、中型机小型机、微型机和工作站(1)按处理对象划分:模拟计算机:专用于处理连续的电压、温度、速度等模拟数据的计算机。
数字计算机:用于处理数字数据的计算机。
混合计算机:模拟技术与数字计算灵活结合,输入和输出可以是数字数据或模拟数据。
(2)根据计算机的用途划分:通用计算机:适用于解决一般问题,其适应性强,应用面广。
专用计算机:用于解决某一特定方面的问题,应用于如自动化控制、工业仪表、军事等领域。
(3)根据计算机的规模划分:巨型机:用于承担重大的科学研究、国防尖端技术和课题及数据处理任务等。
如大范围天气预报、核能探索、研究洲际导弹和宇宙飞船等都离不开巨型机。
第一章计算机基础知识电子计算机奠基人:英国科学家艾兰·图灵和美籍匈牙利科学家冯·诺依曼。
图灵在1936年提出了图灵机的理论模型,发展了可计算性理论。
冯·诺依曼首先提出了在电子计算机中储存程序的概念,从而确立了现代计算机的基本结构——冯·诺依曼结构(即电子计算机由控制器、运算器、储存器、输入和输出等5部分组成)。
美国宾夕法尼亚大学教授莫奇莱和学生埃克特在1946年退出了世界首台电子计算机——ENIAC。
电子器件:计算机时代划分标志。
计算机已经经历了电子管、晶体管、集成电路、超大规模集成电路四代。
计算机的性能指标:运算速度、储存容量、功能强弱、规模大小以及软件系统的配置程度。
一般将计算机分为巨型计算机、大型机、中型机、小型机、微型机等类型。
现在计算机主要朝着巨型化、微型化、网络化、智能化方面发展。
微机:它是随着集成电路集成度不断提高和位处理器的出现而产生的。
它是由美的设想,弗金于1971年11月实现,构成了CPU(中央处理器)即四位微处理器Intel4004。
CPU人们又习惯称为微处理器。
微机的升级换代一般都是按CPU的集成度来划分的。
微机的主要技术指标就是:字节、主频、运算速度、内存容量等。
字节即运算器能并行处理的二进制数的位数。
运算速度不仅与主频有关,而且还取决于指令执行周期,也常用单位时间内执行多少条指令来表示。
内存容量表示计算机储存信息的能力,由当时的1MB发展到现在的512MB。
科学计算(最早的应用领域):也称数值计算,主要涉及复杂的数学问题。
例如:宇宙火箭、人造卫星、宇宙飞船的研究和发射。
信息处理(最广泛的应用领域):信息处理也称数据处理或事务处理。
它不涉及复杂的数学问题,只是处理的数据量大、实践性强。
例如:人事管理、生产管理、库存管理、金融业务处理、财务处理、电子商务、情报信息检索、图书资料以及报表统计等。
自动控制:也称过程控制、实时控制,是指不需要人工干预的控制。
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。
第一章计算机基础知识通过本章的学习,使同学们掌握以下问题:1.计算机的发展简史、特点、分类及其应用领域2.数制的基本概念、二进制和十进制之间的转换以及数的原码、反码、补码表示法3.计算机中数据、字符、和汉字的编码4.计算机硬件系统的组成和作用、各组成部分的功能和简单工作原理5.计算机软件系统的组成和功能、系统软件和应用软件的概念和作用6.计算机的性能和技术指标以及计算机安全操作和计算机病毒的防治1.1计算机简介1.1.1什么是计算机计算机是一种能快速而高效地完成信息处理的数字化电子设备,它能按照人们编写的程序对原始数据进行加工处理存储或传送,以便获得所期望的输出信息。
1.1.2 计算机的类型可以从不同的角度对计算机进行分类1.依其处理数据的形态分类按处理数据的形态分类,可以分为数字计算机、模拟计算机2.依其使用范围分类按其使用范围分类,可分为通用计算机和专用计算机3.依其本身性能分类这是最常用的分类方法,所依据的性能主要包括:字长、存储容量、运算速度、外部设备、允许同时使用一台计算机的用户多少和价格高低等。
根据这些性能可将计算机分为:巨型机、大型机、中型机、小型机和微型机。
1.1.3大型计算机时代对于大型机,通常根据计算机所采用的电子元件不同而划分为:电子管、晶体管、集成电路和大规模集成电路等四代。
1.第一代计算机起始年代:1946—1958 主要电器元件:电子管运行速度:几千次/秒—几万次/秒内存储容量:1000—4000字节软件:用0和1表示的机器语言进行编程,无操作系统使用范围:主要用于军事和科学研究领域特点:体积庞大,造价昂贵,速度低,存储容量小,可靠性差,不易掌握2.第二代计算机起始年代:1958—1964 主要电器元件:晶体管运行速度:几十万次/秒内存储容量:几十万字节软件:出现了BASIC,FORTRAN等高级语言,出现了监控程序并发展为后来的操作系统。
使用范围:扩展到数据处理和事物管理等其它领域特点:晶体管计算机体积小、成本低、重量轻、功耗小、速度高、功能强和可靠性高。