1.1计算机概述

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单元一 计算机的基础知识

• 1.1计算机概述
  • 1.1.1电子计算机的发展
    • 概述
      • 世界上第一台数字电子计算机诞生于1946年2月，由美国宾夕法尼亚大学物理学家莫克利（J.Mauchly）和工程师埃克特（J.P,Eckert）等人共同开发的“电子数值积分器和计算机”（Electronic Numerical Integrator and Commputer,简称ENIAC),中文名译为“埃尼阿克”
    • 1.第一代电子管计算机（1946-1957年）
      • 构成
        • 电子器件
        • 输入、输出使用的穿孔纸带和卡片
      • 运算次数
        • 几千次到几万次
      • 程序设计
        • 机器语言和汇编语言
      • 弊端
        • 体积庞大、功耗大、运算速度低，可靠性差、造价高
      • 运用
        • 科学计算
    • 2.第二代晶体管计算机（1957-1964年）
      • 构成
        • 晶体管
      • 运算次数
        • 几十万次
      • 优点
        • 体积小、速度快、功耗低、性能更稳定
      • 程序设计
        • Fortran
        • COBOL
        • ALGOL
      • 运用
        • 数据处理、事务处理以及工业控制
    • 3.第三代集成电路计算机（1964-1970年）
      • 构成
        • 中、小规模集成电路
      • 运算速度
        • 几十万次到几百万次
      • 优点
        • 存储体体积更小，软件方面逐渐完善操作系统
        • 标准化、多样化、通用化、机型系统化
        • 兼容性更好
      • 运用
        • 广泛运用于各个领域
    • 4.第四代大规模集成电路计算机（1971年至今）
      • 构成
        • 大规模和超大规模集成电路
      • 运算速度
        • 上千万次到十万亿次
      • 技术
        • 系统结构
          • 并行处理技术
          • 分布式计算机系统
          • 计算机网络
        • 软件
          • 数据库系统
          • 软件工程标准化系统
  • 1.1.2微型计算机的发展
    • 1.微处理器的发展
      • 美国英特尔（Intel）
        • 成立于1968年
        • 全球最大半导体芯片制造商
        • 1971年
          • 第一个微处理器4004
        • 发展经历
          • 8位
          • 16位
          • 32位
          • 64位
      • AMD(美国超威公司)
    • 2.微型计算机的发展史
      • 1981年
        • IBM PC
          • 个人计算机
            • 硬件
              • Intel 8088
                • 型号
                  • 5150
                • 主频
                  • 8MHz
            • 操作系统
              • MS-DOS
  • 1.1.3 计算机的特点及性能指标
    • 1.计算机的特点
      • （1）高速、精确地运算能力
      • （2）准确的逻辑判断能力
      • （3）强大的储存能力
      • （4）自动运行功能
        • 电子计算机内部操作运算是根据人们视线编制的程序自动控制进行工作的，不需要人工干预，因而自动化程度高。
      • （5）网络和通信功能
    • 2.计算机性能指标
      • 字长
        • 字长是指计算机能够直接处理二进制数的位数
      • 主频
        • 主频指CPU的工作时钟频率，即中央处理器主时钟在没秒内所能产生脉冲信号次数
        • 单位：吉赫兹（GHz）
      • 运算速度
        • 运算速度用每秒能执行多少条指令来表示，即中央处理器在每秒所能完成基本指令数目的平均速度。
        • 单位：MIPS（每秒几百万条指令）
      • 内存储器容量
        • 指内存储器中所能存储信息的最大数量
        • 单位：字节（Bute，简称为B）
        • 换算
          • 1TB=1024GB=1024*1024MB=1024*1024*1024KB=1024*1024*1024*1024B
      • 存取周期
        • 存储器进行一次“读”或“写”操作所需的时间称为存储器的访问时间（或读写时间）；连续启动两次独立的“读”或“写”操作（如连续的两次“读”操作）所需的最短时间，称为存取周期。
  • 1.1.4 计算机的应用和分类
    • 1.计算机的应用和分类
      • 科学计算
        • 科学计算又称数值计算，是计算机的传统应用领域
      • 数据处理
        • 数据处理又称信息处理，所谓数据处理是指用计算机对原始数据进行收集、存储、分类、加工、输出等处理过程，其结果是形成有用的信息。
        • 数据处理广泛应用于办公自动化（OA）、企业管理、事务管理和情报检索等
      • 过程控制
        • 指计算机作为控制部件对单台设备或整个生产过程进行控制
      • 计算机辅助系统
        • 计算机辅助教育CBE（Computer-hased Education）
        • 计算机辅助设计CAD（Computer-aided Design）
        • 计算机辅助制造CAM（Computer-aided Manufacturing）
        • 计算机辅助教学CAI（Computer-aided Instruction）
        • 计算机辅助测试CAT（Computer-aided Test）
        • 计算机管理CMI(Computer-managed Inatruction)
      • 人工智能AI（Artificial Intelligence）
        • 一般是指人脑进行演绎推理和采取决策的思维过程，是通过在计算机中储存一些定理和推理规则，然后设计程序让计算机自动探索解题的方法。人工智能是计算机应用研究的前言科学
      • 网络与通信
      • 多媒体应用
    • 2.计算机的分类
      • （1）按综合性能指标可分为巨型机、大型机、中型机、小型机、微型机五类
      • （2）按信息处理方式，可分为数字计算机、模拟计算机、混合计算机三类
      • （3）按用途，可分为通用计算机和专用计算机
      • （4）按字长，可分为8位、16位、32位、64位计算机
• 1.2计算机系统的组成
  • 1.2.1 计算机系统的组成
    • 1. 计算机系统的基本组成
      • 硬件系统
        • 组成
          • 各种物理装置
        • 目的
          • 硬件系统做种研究如何快速运行并保证运算结果的进度
      • 软件系统
        • 组成
          • 在硬件系统的基础上运行的各种各样的程序
          • 各类文档
        • 目的
          • 着重研究如何管理、维护好计算机，如何更好、更快、更合理、更准确的使用计算机，如何更好的发挥计算机软、硬件资源性能的作用
    • 2.计算机硬件系统的组成
      • 控制器
      • 运算器
      • 存储器
      • 中央处理器（CPU）
      • 输入设备
      • 输出设备
    • 3. 计算机软件系统的组成
      • 系统软件
        • 操作系统（OS）
        • 程序设计语言
        • 系统检测诊断程序
        • 编译系统
        • 通用数据库管理系统
        • 系统软件
      • 应用软件
        • 管理软件
        • 办公软件
        • 应用数据库管理软件
        • 图形图像处理软件
        • 为用户需求开发设计的软件
        • 应用软件
  • 1.2.2 计算机的工作原理
    • 1. 冯·诺依曼原理
      • 冯·诺依曼
        • 现代电子计算机之父
          • 程序存储和程序控制
            • （1）计算机硬件设备由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备
            • （2）计算机内部采用二进制
            • （3）程序存储和程序控制
    • 2. 计算机的工作过程
      • 计算机完成某个操作所发出的命令称为指令。使用者根据解决某一问题的步骤，选用一条条的指令进行有序的排列
      • 过程
        • （1）CPU访问输入、输出接口（I/O接口）
          • 微机存储器（只读ROM或可擦编程只读存储器EPROM）中已存储了控制程序，它能指挥计算机正常工作。开机后，CPU从ROM中取出已存入的指令，进行扫描键盘、访问I/O接口等工作
        • （2）读入数据并运行
        • （3）暂存结果
        • 输出结果
  • 1.2.3中央处理器
    • 子主题