计算机文化基础第一章

第一章 计算机概论
一、计算机的发展和产生：1946年，费城，第一台电子计算机——电子数值积分计算机
第一代：电子管计算机（1946-1956）
1.电子管
2.内存：水银延迟线
第二代：晶体管计算机（1956-1963）
1.晶体管
2.内存：磁性材料，磁芯存储器
第三代：中小规模集成电路计算机（1964-1971）
1.硅片，芯片
2.主要：磁芯存储器（半导体存储器出现）
第四代:大规模超大规模集成电路计算机（1971至今）
1.1971，Intel世界第一个微处理芯片Intel4004（微机，大规模超大规模集成电路为主要部件）
2.半导体存储器（集成度高）取代磁芯存储器
第五代（未来发展趋势）
超导体计算机，纳米计算机，光计算机，DNA计算机，量子计算机

二、计算机的主要特点
1.运算速度快
2.精度高
3.存储容量大
4.具有可靠的逻辑判断力
5.可靠性高，通用性强

三、计算机的分类
1.按信息表示形式，信息处理方式
数字计算机
模拟计算机
混合计算机
2.按计算机的用途
通用计算机
专用计算机
3.按计算机规模（重点）
巨型计算机
大中型计算机
小型计算机
④微型计算机
⑤工作站
⑥服务器
四、计算机的应用
1科学计算
2.数据处理（所有应用中，数据处理方面应用占75%）
3.过程控制（实时控制）
4.（1）计算机辅助设计（CAD）
（2）计算机辅助制造（CAM)
（3）计算机辅助测试（CAT)
（4）计算机辅助工程（CAE）
总称：计算机制造系统（CIMS)
5.现代教育
（1）计算机辅助教学（CAI)
（2）计算机模拟
（3）多媒体教室
（4）网上教学
6.人工智能
7.家庭管理与娱乐
8.网络与通信

五、计算机基本工作原理
1.计算机中的数据表示：数据在计算机中以元器件的物理状态，如晶体管的“通”和“断”
等来表示
2.计算机的组成结构
（1）运算器：对信息或数据进行处理和运算
（2）存储器：用于存储程序和各种数据信息
（3）控制器：真个计算机系统的控制中心
（4）输入设备：用来向计算机输入各种原始数据和程序的设备
（5）输出设备：用来从计算机中输出各种数据的设备

六、指令，指令系统和程序
1.指令：能被计算机识别并执行的二进制代码，由0和1组成
指令=操作码（操作码为N，则有2^N条指令）+操作数（源操作数，源操作数地址，目标操
作数地址）
2.指令系统
（1）数据传送指令：将数据在内存与CPU之间传送
（2）数据处理指令：数据进行算术、逻辑、关系运算
（3）程序控制指令：控制程序中指令的执行顺序
（4）I/0指令：实现外部设备与主机之间的数据传输
（5）其他指令：对计算机的硬件进行管理
七、计算机的工作过程
1.取指令：从存储器中取出要执行的指令送到CPU内部的指令寄存器暂存
2.分析指令：把保存在指令寄存器中的指令送到指令译码器，译出该指令规定的操作
3.执行指令：根据指令译码器向各个部件发出相应的控制信号，完成指令规定的操作
八、计算机系统结构
（一）、计算机系统结构

1.硬件系统
（1）主机
1）cpu：运算器、控制器
2）内存储器：只读存储器、随机存储器
（2）外部设备
1）输入设备
2）输出设备
3）外存储器
2.软件系统
（1）系统软件
1）操作系统
2）语言处理系统
3）系统服务系统
4）数据库管理程序
（2）应用软件
1）文字处理软件
2）表格处理软件
3）辅助设计软件
4）试试控制软件

(二）微机硬件系统
1.主板
结构标准：ATX、AT、NLX，其中ATX结构较为流行
主要部件：
（1）芯片组部分：南北桥芯片是主板上的一组（有时为两片）关键部件，用于控制和协调
计算机系统各部件的运行
（2）扩展槽部分：
内存插槽的线数常见:30、72、168、184（主要）
外设组件互联（PCI）
加速图形端口（AGP)
④硬盘接口（IDE、SATA{主要}）

2.CPU
（1）CPU组成：CPU是计算机的核心，包括运算器和控制器两部分。
1）运算器：主要完成各种算术运算和逻辑运算，又进行运算的算术逻辑单元（ALU）
及若干暂存少量数据的寄存器、累加器组成
2）控制器：主要由指令寄存器、译码器、程序计数器、操作控制器等组成
（2）CPU性能指标
1）CPU的字长。2）CPU执行指令的速度。3）CPU厂商（Intel、AMD)。4）CPU插座。
5）多核技术。
3.存储器：存储器是计算机系统的记忆设备，用来存放程序和数据。
（1）内存：微型机都采用半导体器件
1）RAM（随机存储器）：RAM又称读写存储器，读出是并不损坏原来存储的内容。
断电后，存储内容消失。在系统主板上的RAM即内存条。
注意：
Cache是特殊的高速存储器。
检索存储器的顺序：一级Cache，二级Cache，内存
CMOS互补金属氧化物半导体内存是一种RAM，带电池，关机后能保存计算机系统配置的重要
数据，如硬盘驱动器和键的类型、日期、时间以及其他启动计算机所需要的信息等
2）ROM（只读存储器）：只能独处原有内容，不能由用户在写入新内容，原来存储的内
容是采用掩膜技术由厂家一次性写入，并永久保存。
不会因断电而丢失信息。
（2）外存
1）磁盘：磁盘利用磁性介质记录信息的设备，任意一个扇区可存放512B的信息。
磁盘容量=磁头数*柱面数*扇区数*512B
2）光盘
（3）移动存储器
（4）I/O设备
（5）总线和接口：数据总线DB，地址总线AB，控制总线CB
（6）微机的主要性能指标
1）基本字长：CPU一次处理二进制的位数（64）
2）存储容量：主存、辅存
3）运算速度：CPU每秒执行的指令条数表示，MIPS（即每秒百万）现多用CPU的时钟频
率来表示MHz、GHz
4）外设配置
5）性能性价比

（三）微机软件系统：从功能角度出发，软件分为系统软件和应用软件
1.计算机系统软件
（1）OS
（2）程序设计语言与语言处理程序
1）机器语言：计算机能够识别并能直接执行的指令语言称计算机语言
2）汇编语言：用助记符表示机器指令编写的程序称为汇编语言
3）高级语言：高级语言是面向问题的语言，用接近于人类自然语言的词和数学
公式描述和编写程序。如：C、C++、Java
（3）数据库管理系统（DBMS)
（4）系统服务程序
（5）设备驱动程序
2.计算机应用软件

（四）计算机系统层次结构：用户→应用软件→其他系统软件→OS→指令系统→裸机
（五）存储结构：寄存器→一级Cache→二级Cache→内存→外存