认识计算机

大学计算机第一章认识计算机，讲述了计算思维、通用机的体系结构、计算机的基本组成、程序设计语言、语言处理程序。

第1章 认识计算机

• 计算思维
  • 思维
    • 利用存储在记忆中的知识与经验，对外界输入的信息进行分析、综合、比较、抽象、概括
    • 思维过程的环节
      • 分析与综合
      • 比较
      • 抽象与概括
    • 三种基本思维
      • 实证思维（以物理学科为代表）
      • 逻辑思维（数学）
      • 计算思维（计算机科学）
        • 基本特点
          • 概念化
          • 基础技能
          • 人的思维
          • 本质：抽象、自动化
• 通用机的体系结构
  • 现代计算机的产生
    • 阿塔纳索夫-贝利 计算机（ABC)
      • 处于模拟计算向数据计算的过度阶段
      • 特点
        • 采用电子真空管
        • 二进制计数法
        • 采用电容器作存储器
        • 能进行直接的逻辑计算
    • 埃尼阿克计算机(ENIAC)
      • 1946年 用于火炮弹道计算
      • 大型电子数字积分计算机
      • 不能储存程序
    • 电子离散时序自动 计算机
      • 标志着电子计算机开始进入现代计算机的发展阶段
  • 计算机的发展
    • 划分标准——计算机的构成元件
    • 电子管计算机
      • 1946-1959（13年)
    • 晶体管计算机
      • 1959-1964(5年）
    • 集成电路计算机
      • 1964-1970
    • 大规模集成电路计算机
      • 1970-
  • 现代计算机的特点
    • 自动执行
    • 运算速度快
    • 运算精度高
    • 存储能力高
  • 冯·诺伊曼体系
    • 世界上第一台遵守冯·诺依曼体系结构的计算机在1949年研制成功，名称：EDSAC。（助记：额度撒车）
      • 标志着计算机正式进入数字的时代
    • 按此规则制造的计算机——存储程序计算机——通用计算机
    • .五大组成部分 （以运算器为中心，ALU，即 微处理器，MPU）
      • ⑴输入设备input
        • 常见设备：键盘、鼠标、话筒、扫描仪、A/D转换器（模拟信息→数字信息）
      • ⑵输出设备output
        • 常见设备：显示器、打印机、音响、D/A转换器（数字信息→模拟信息）
      • ⑶存储器
        • 常见设备：内存条、硬盘
          • 单位
            • 位b
              • 一位就是一个0或1
            • 字节B
              • 每8位一字节
            • 千字节KB
              • 1kb=1024B
            • 兆字节MB
              • 1mb=1024kb=1024*1024B
            • 吉字节GB
      • 运算器
        • 进行 算术运算、逻辑运算
      • 控制器
    • 采用二进制表示指令、数据。
      • 为什么采用二进制？（以下原因主要是因为仅有0—1两个数字，基本元素少而简单）
        • ⑴技术实现简单
        • ⑵运算规则简单
        • ⑶适合逻辑简单
        • ⑷抗干扰能力强，可靠性高
    • .存储程序原理
• 计算机的基本组成
  • 硬件系统（裸机）
    • 主机
      • CPU
        • 运算器
        • 控制器
        • 内部结构
          • 运算部件
          • 控制器部件
          • 寄存器部件
        • 主频越高，处理数据速度越快
      • 内存（主存储器、内部存储器）
        • 可直接与CPU交换信息
        • RAM（随机存储器）
          • 可读可写
          • 关闭电源，存储其中的数据丢失
        • ROM（只读存储器）
          • 只能读出事先所存数据
          • 一旦储存资料就无法改变或删除
          • 用于存放计算机基本程序和数据，如 存放BIOS（基本输入输出系统)
    • 外设
      • 外部存储器（辅助存储器、外存）
      • I/O设备
        • 输入设备
        • 输出设备
    • 采用总线结构
      • 用频率衡量总线传输速度——HZ
      • 系统总线
        • 数据总线DB
          • cpu、存储器、外设之间传递信息
        • 地址总线AB
          • CPU 发送地址信号到其他设备
        • 控制总线CB
          • 控制
        • 一次传输信息的位数称为总线的宽度
    • 主板
      • 连接硬件的载体，是计算机工作的核心
      • 芯片
        • 北桥芯片（主桥）
          • 靠近CPU，起连接作用、处理高速信号、主导作用、需要散热
        • 南桥芯片
          • PCI插槽附近，负责i/o总线的通信
    • 硬盘
      • 用于永久存放信息
      • 外存只同内存交换信息，而不能被计算机其他部件访问
      • 硬盘种类
        • 机械硬盘
          • 衡量标准
            • 容量
            • 转速
        • 固态硬盘
          • SSD——采用flash芯片
            • 不需要独立电源、个人用户
          • DRAM——采用dram为存储介质
            • 需要独立电源保护数据安全
  • 软件系统
    • 系统软件
      • 操作系统
        • 基本功能
          • 处理机管理
            • 对进程的管理、处理机即CPU
          • 存储管理
            • 内存的分配、保护和扩充
          • 文件管理
            • 管理外存数据
          • 设备管理
            • 管理输入、输出设备
          • 作业管理
            • 调度、控制作业
        • 操作系统基本分类
          • 桌面操作系统
            • 个人计算机、类UNIX\Windows
          • 服务器操作系统
            • 大型计算机、服务器、UNIX、Linux、windows
          • 嵌入式操作系统
            • 手机、平板电脑、家用电器
      • 语言处理程序
      • 服务性程序
      • 数据库管理系统
    • 应用软件
      • 软件包、程序库
      • 用户专用软件
      • 网络软件、播放器
    • 支撑软件
    • 基本人机交互方式
      • 命令式交互方式
      • 菜单式
      • 图形用户界面
  • 软件与硬件的关系
    • 相互依赖、协同工作
    • 无严格的界限
    • 相互促进、协同发展
• 程序设计语言
  • 机器语言
    • 二进制码形式、唯一可以被计算机识别、执行
    • 运算速度快
    • 低级语言
  • 汇编语言
    • 低级语言
    • 执行效率高
  • 高级语言
    • 效率比前两者低
• 语言处理程序（编译程序）
  • 将程序设计语言编写的程序（源程序） 转换成机器语言程序（目标程序），才能在计算机上运行。
  • 主要指用汇编语言和高级语言的程序
  • 语言程序处理途径
    • 解释方式
      • 用解释程序
      • 翻译一句，执行一句，每次运行都需要重新翻译
      • 交互性好、执行效率低
    • 编译方式
      • 用编译程序
      • 生成等价的低级语言的目标程序