计算机基础

计算机概述与组成的思维导图，主要内容有发展史、分类、应用领域、计算机的特点、计算机的性能指标、计算机的原理。

计算机基础

概述

发展史

世界上第一台计算机

1946年2月

美国的宾西法利亚大学研制

ENIAC

第一台个人算机（PC）

1981年8月

IBM

MS-DOS 操作系统

发展趋势

1、微型化

2、巨型化

3、多媒体化

4、网络化

5、智能化

分类

元件划分

第一代

电子管

1946-1957

第二代

晶体管

1958-1964

第三代

小、中规模集成电路

1965-1971

第四代

大、超大规模集成电路

1972至今

综合性能划分

巨型机

大型机

中型机

小型机

微型机

数据划分

数字计算机

模拟计算机

混合计算机

应用划分

通用计算机

专用计算机

字长划分

8位

16位

32位

64位

应用领域

1、科学计算

又称数值计算

特点：计算量大和数值变化范围广

例：卫星轨迹的计算、大规模天气预报、天文学、量子化学、空气动力学、核物理学等领域

2、数据处理

又称信息处理

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

广泛应用于办公自动化（OA）、企业管理、事务管理和情报检素等

3、过程控制

又称实时控制

例：数控机床、航天飞机升天、工厂的生产流水线

4、计算机辅助设计

计算机辅助教育（CBE）

计算机辅助设计（CAD）

计算机辅助制造（CAM）

计算机辅助教学（CAI）

计算机辅助测试（CAT）

计算机辅助管理（CMI）

5、人工智能AI

是计算机应用研究的前沿科学

应用主要有机器人、定理证明、模式识别和专家系统等

6、网络与通信

7、多媒体技术

计算机的特点

1、高速、精确的运算能力

2、准确的逻辑判断力

3、强大的存储能力

4、自动运行能力

5、网络和通信功能

计算机的性能指标

1、字长

2、主频

单位：吉赫兹（GHz）

指CPU的工作时钟频率

3、运算能力

单位：MIPS

指第秒执行多少条指令来表示

4、内存储器容量

单位

指内存储器中所能存储的最大数量

5、存储周期

内存储器的操作“读”或“写”所需的时间，存取周期时间越短，则存取速度越快

计算机的原理

计算机系统的组成

计算机硬件系统

计算机软件系统

系统软件

应用软件

冯·诺伊曼计算机结构

(1)计算机硬件构成

运算器

负责处理数据进行算术运算和逻辑运算

组成

算术逻辑部件（ALU）

算术运算：加、减、乘、除

逻辑运算：与、或、非

累加器

通用寄存器

三个的位数决定CPU字长

状态寄存器

控制器

控制整个计算机各部件按指令运行操作，并控制程序的执行顺序

工作是取指令、解释指令、完成指令的执行

组成

指针寄存器

指令寄存器

控制逻辑电路

时钟控制电路

组成中央处理器(CPU)

Intel

Celeron

Pentium

Core Duo

Core Solo

AMD

Athlon

Sempron

Phenom

新一代CPU

运算器

控制器

寄存器

CPU内部临时存储单元

Cache(缓存)

存储器

内存储器

RAM和ROM

随机存储器RAM

1、静态随机存储器SRAM

2、动态随机存储器DRAM

只读存储器ROM

1、普通ROM

2、可编程只读存储器（PROM）

3、可擦写只读存储器（EPROM）

4、电可擦写只读存储器（EEPROM）

5、闪速存储器（Flash Memory）

Cache(缓存)

外存储器

优盘、光盘、移动硬盘等

软盘、硬盘

单位 字节（Byte） B

概要

信息的最小单位

位（bit）

1位用0或1表示

1B(字节) = 8bit(位)

存储单位：千字节KB、兆字节MB、吉字节GB和太字节TB等

1KB=1024B

1MB=1024KB

1GB=1024MB

1TB=1024GB

输入设备

例：键盘鼠标、触摸屏、手写笔、扫描仪、摄像头等

输出设备

例：显示器、打印机、投影仪等

(2)计算机内部采用二进制

(3)程序存储和程序控制

总线组成与类型

分类

功能分类

1、内部总线

2、系统总线

1、ISA总线

2、PCI总线

3、AGP总线

4、PCI-E总线

3、外部总线

数据格式分类

1、串行总线

2、并行总线

时序控制方式分类

1、同步总线

2、异步总线