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1、 计算机发展概述计算机发展概述计算机发展概述计算机发展概述计算机发展概述计算机发展概述 计算机系统的组成计算机系统的组成计算机系统的组成计算机系统的组成计算机系统的组成计算机系统的组成 微机的接口微机的接口微机的接口微机的接口微机的接口微机的接口 信息在计算机中的存储形式信息在计算机中的存储形式信息在计算机中的存储形式信息在计算机中的存储形式信息在计算机中的存储形式信息在计算机中的存储形式1.1计算机的发展概述第一台电子数字计算机第一台电子数字计算机 ENIAC 1946ENIAC 1946年年2 2月月研制单位：美国宾夕法尼亚大学用 途： 军事计算运算速度：5000次/秒体积价格：170平方
2、米，30吨，140千瓦，40万美元什么是计算机什么是计算机 计算机是一种能自动、高速、精确地完成信息计算机是一种能自动、高速、精确地完成信息处理、存储和加工的电子机器。处理、存储和加工的电子机器。1.11计算机发展简史计算机发展简史发展阶段：发展阶段：第一代第一代 电子管计算机电子管计算机 46465757第二代第二代 晶体管计算机晶体管计算机 58586464第三代第三代 集成电路计算机集成电路计算机 65656969第四代第四代 大、超大规模集成电路计算大、超大规模集成电路计算机机 7171计算机的分代计算机的分代( (按使用的元器件按使用的元器件) )第一代（第一代（46-5746-57
3、）电子管计算机）电子管计算机 速度：几十几万次速度：几十几万次/ /秒秒 内存：磁鼓，千字内存：磁鼓，千字 外设：磁带外设：磁带 机器语言或汇编语言编程机器语言或汇编语言编程美国于20世纪50年代生产的IBM704型采用电子管的第一代电子计算机第一代电子计算机中使用的磁鼓存储器第二代（第二代（58-6458-64） 晶体管计算机晶体管计算机 速度：几十万次速度：几十万次/ /秒，秒， 内存：磁芯，十万字内存：磁芯，十万字 外设：磁盘外设：磁盘 高级语言编程高级语言编程电子管电子管晶体管晶体管计算机的分代计算机的分代( (按使用的元器件按使用的元器件) )第三代（第三代（65-6965-69）中
4、小规模集成电路）中小规模集成电路(SSI,MSI)(SSI,MSI)计算机计算机l 速度：几十万次几百万次速度：几十万次几百万次/ /秒秒l 内存：半导体存储器内存：半导体存储器l 高级语言高级语言, OS, DBMS, OS, DBMS第四代（第四代（7171年起）大规模年起）大规模(LSI)(LSI)和和VLSIVLSI计算机计算机l速度：几百万次亿次速度：几百万次亿次/ /秒秒l内存：半导体存储器内存：半导体存储器l软件工程，分布式处理等软件工程，分布式处理等计算机的发展过程计算机的发展过程 代代 别别年年 代代使用的元器件使用的元器件使用的软件类型使用的软件类型主要应用领域主要应用领域
5、第1代40年代中期-50年代末期CPU：电子管内存：磁鼓机器语言汇编语言科学和工程计算第2代50年代中后期-60年代中期CPU：晶体管内存：磁芯FORTRAN等高级程序设计语言数据处理领域第3代60年代中期-70年代初期CPU：SSI，MSI内存：SSI，MSI的半导体存储器操作系统、数据库管理系统等开始使用科学计算、数据处理、工业控制第4代70年代中期以来CPU：LSI、VLSI内存：LSI、VLSI的半导体存储器软件开发工具和平台、分布式计算、网络软件等开始广泛使用深入到各行各业，家庭和个人开始使用计算机1.12计算机的特点计算机的特点1.1. 运算速度快运算速度快2.2. 计算精度高计算
6、精度高3.3. 具有记忆和逻辑判断能力具有记忆和逻辑判断能力4.4. 具有存储和自动执行程序的能力，自动化程度高具有存储和自动执行程序的能力，自动化程度高5.5. 可靠性好可靠性好，通用性强，通用性强1.13计算机的应用计算机的应用1.1. 科学计算科学计算2.2. 数据处理数据处理3.3. 计算机辅助设计（计算机辅助设计（CADCAD）、计算机辅助制造）、计算机辅助制造（CAMCAM）、计算机集成制造系统（）、计算机集成制造系统（CIMSCIMS）4.4. 实时（过程）控制实时（过程）控制5.5. 人工智能人工智能6.6. 计算机网络计算机网络1.141.14计算机的分类计算机的分类根据加工
7、的信息分：根据加工的信息分：数字计算机数字计算机 数字信息数字信息 模拟计算机模拟计算机 模拟量模拟量 混合计算机混合计算机根据规模分：巨型机、大型机、小型机、微型机根据规模分：巨型机、大型机、小型机、微型机 和工作站和工作站根据用途分：根据用途分：通用机通用机 解决多种问题解决多种问题 专用机专用机解决某个特定问题解决某个特定问题软件：软件：计算机系统中的程序、数据及其相关的文档集合。计算机系统中的程序、数据及其相关的文档集合。 程序：完成特定任务所需的一个指令序列；程序：完成特定任务所需的一个指令序列； 文档：为了便于理解程序的结构、原理及操文档：为了便于理解程序的结构、原理及操 作所必需
8、作所必需 的阐明性的资料的阐明性的资料1.21.2计算机系统的组成计算机系统的组成1.21计算机系统概述计算机系统概述 计算机系统的组成：硬件系统和软件系统计算机系统的组成：硬件系统和软件系统 硬件：硬件：组成计算机的电子线路和元件组成计算机的电子线路和元件一、计算机的硬件系统一、计算机的硬件系统 工作原理：工作原理：存储程序和程序控制原理 （冯诺依曼原理）具体内容：l计算机由五部分组成：运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备；l以二进制形式表示数据和指令；l程序预先存入存储器，工作中计算机自动取出执行。二、计算机的基本工作原理二、计算机的基本工作原理计算机的指令系统指令就是命令，规定CP
9、U执行什么操作。指令是构成程序的基本单位，程序是由一连串指令组成指令采用二进位表示，通常指令由两个部分组成： 操作码操作码操操 作作 数数 （或地（或地 址）址）指出CPU应执行何种操作的一个命令词，例如加、减、乘、除、取数、存数等 指出该指令所操作(处理)的数据或者数据所在位置 举例举例: 10 02 06把把02存储单元和存储单元和06存储单元中的内存储单元中的内容相加，和数保存在容相加，和数保存在02单元单元指令的执行过程指令的执行过程取指令：取指令：CPU的控制器从存储的控制器从存储器读取一条指令并放入指令器读取一条指令并放入指令寄存器寄存器指令译码：指令译码：指令寄存器中的指指令寄存
10、器中的指令经过译码，决定该指令应令经过译码，决定该指令应进行何种操作、操作数在哪进行何种操作、操作数在哪里里执行指令执行指令取操作数取操作数进行运算进行运算修改指令计数器修改指令计数器，决定下一条，决定下一条指令的地址指令的地址1 取指令取指令4 修改指修改指令计数器令计数器3 执行指令执行指令2 指令译码指令译码指令执行周期指令执行周期问题：问题：CPU的时钟频率的时钟频率(主频主频)与指令执行速度是什么关系？与指令执行速度是什么关系？计算机工作过程实际上是执行指令的过程计算机工作过程实际上是执行指令的过程三、软件系统概述三、软件系统概述软件系统：计算机所运行的全部程序的总称计算机所运行的全
11、部程序的总称硬件和软件之间没有一条明确的界线，任何由硬件执行的指令也能用软件来完成，反之亦然。软件：计算机系统中的程序、数据及其相关的文档集合。计算机系统中的程序、数据及其相关的文档集合。 程序：完成特定任务所需的一个指令序列；程序：完成特定任务所需的一个指令序列； 文档：为了便于理解程序的结构、原理及操文档：为了便于理解程序的结构、原理及操 作所必需作所必需 的阐明性的资料的阐明性的资料1.22 硬件系统的组成硬件系统的组成 主机：主机：CPU、内存、主板外设：外设：输入设备、外存、输出设备运算器：算术运算逻辑运算的执行部件(ALU)控制器：翻译、解释、执行指令，控制部件运行运算器、控制器组
12、成中央处理器（CPU）存储器：存储器：用以存放数据和程序信息的部件用以存放数据和程序信息的部件外存（辅存）：外存（辅存）：存放未参加系统运行的程序和数据，系统需要时再成批读入内存中。性能特点：性能特点：容量大、速度慢、价格低磁表面存储器光存储器地址：每个存储单元有一个唯一编号，以便访问地址：每个存储单元有一个唯一编号，以便访问内存（主存）：内存（主存）：直接与CPU进行信息交换的存储器。RAM 读写（随机）存储器 动态随机存储器(DRAM) 静态随机存储器(SRAM)ROM 只读存储器性能特点：性能特点：容量小、速度快、价格高输入输入/输出（输出（I/O）设备）设备计算机与外界进行信息交换的桥
13、梁计算机与外界进行信息交换的桥梁输入设备：输入设备：向计算机中输入信息的设备 键盘、鼠标、扫描仪键盘、鼠标、扫描仪输出设备：输出设备：把计算机处理的结果转变为人们所能接受的形式输出 显示器、打印机、绘图仪显示器、打印机、绘图仪1.23 软件系统组成软件系统组成计算机软件分为：计算机软件分为：系统软件和应用软件系统软件和应用软件一一) )系统软件：系统软件：是用来管理、控制和维护计算机各种是用来管理、控制和维护计算机各种资源，并使其充分发挥作用、提高功效、方便用户的资源，并使其充分发挥作用、提高功效、方便用户的各种程序的集合。各种程序的集合。组成：操作系统、语言处理程序、公用服务程序计算机软件与
14、硬件计算机软件与硬件系系 软软 件件统统硬件硬件高级语言编译程序数据库管理系统网络通信软件等各种应用软件用 户操作系统操作系统操作系统操作系统是控制和管理计算机软硬件资源、合理组是控制和管理计算机软硬件资源、合理组 织工作流程以及为用户提供友好界面的软件。织工作流程以及为用户提供友好界面的软件。功能：功能：处理器管理、存储管理、设备管理、文件处理器管理、存储管理、设备管理、文件管理和作业管理管理和作业管理i DOS操作系统单用户、单任务、字符界面、单用户、单任务、字符界面、16位磁盘操作系统位磁盘操作系统iWindows操作系统单用户（单用户（NT多用户）、多任务、图形界面、多用户）、多任务、
15、图形界面、32位磁盘操位磁盘操作系统作系统操作系统操作系统iUnix系统多用户系统，用于小型机，系统开销小、运行速度快iOS/2系统多任务、图形界面、32位操作系统iMac OS 图形操作系统专用于苹果机语言处理系统语言处理系统机器语言：机器语言：一种二进制语言，计算机中所有的指令集一种二进制语言，计算机中所有的指令集合称为计算机指令系统，这些指令就是机器语言合称为计算机指令系统，这些指令就是机器语言汇编语言：汇编语言：用助于记忆与阅读的符号来代替机器语言，用助于记忆与阅读的符号来代替机器语言，即符号语言，也称汇编语言。即符号语言，也称汇编语言。高级语言：高级语言：用自然语言、数学语言设计程序
16、用自然语言、数学语言设计程序。 除机器语言外，用其他语言编写的程序都不能直接由除机器语言外，用其他语言编写的程序都不能直接由计算机执行。计算机执行。 编译编译高级语言源程序程序高级语言源程序程序 目标程序（机器语言程序）目标程序（机器语言程序） 解释解释 数据库管理系统数据库管理系统数据库数据库(DB)(DB) 是将具有相互关联的数据以一定的组织方式存储起是将具有相互关联的数据以一定的组织方式存储起来，形成相关系列数据的集合。来，形成相关系列数据的集合。数据库管理系统数据库管理系统(DBMS)(DBMS) 是管理数据的一组软件。即是用来对数据进行查询、是管理数据的一组软件。即是用来对数据进行查询、维护和分析的特殊软件，是用户或应用程序与数据维护和分析的特殊软件，是用户或应用程序与数据库间的接口，便于各类用户使用。库间的接口，便于各类用户使用。应用软件应用软件:为解决用户的具体问题而编制的各种程序为解决用户的具体问题而编制的各种程序用户程序用户程序应用软件包应用软件包办公自动化软件：办公自动化软件：文字处理软件文字处理软件WPSWPS、Word,Word,电子表格软件电子表格软件CCED
