《计算机硬件和软件》PPT课件.ppt

计算机硬件和软件学习目标:,微型计算机系统结构图 四代计算机电子器件的特征 冯诺依曼提出的“存储程序”的概念 指令/程序/软件/系统软件(包括)/应用软件/计算机程序语言软件的安装、设置和卸载 计算机的工作原理 我国和世界上第一台数字电子计算机 计算机的应用领域(各举一例) 新型计算机发展方向 计算机系统的主要性能参数,计算机的萌芽,世界上第一台数字电子计算机 ENIAC于1946 年在美国宾夕法尼亚大学问世。当时正是第二次世界大战期间，阿伯丁弹道实验室要计算炮弹的轨迹，需要一个高速运转的装置。美国宾夕法尼亚大学实验室用电子器件设计制造了一台计算机，叫 ENIAC （Electronic NumericalIntegratorAnd Calculator）。ENIAC重 30吨，占地170平方米，用了 18000多只电子管，1500多个继电器，耗电 150千瓦，每秒钟完成 5000次加法运算。,计算机的发展,计算机的发展主要受到半导体技术、计算机系统结构和计算机软件技术的影响和制约。人们通常以计算机物理器件的变革作为标志，把计算机的发展经历划分为四个阶段。 (1) 第一代是电子管计算机(19461957 年) (2) 第二代是晶体管计算机(19581964 年) (3) 第三代是中、小集成电路计算机(19651970 年) (4) 第四代是大规模、超大规模集成电路计算机 (1971 年 至今),计算机的应用领域,(1) 科学计算（或数值计算 如气象预报、地震预测等涉及的“天文数字”的计算 (2) 数据处理（或信息处理） 目前，信息处理已广泛应用于办公自动化、企业管理等各行各业中。 (3) 辅助技术（或计算机辅助设计与制造） 计算机辅助系统包括计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM ）、计算机辅助测试（CAT）和计算机辅助教学（CAI）。 (4) 过程控制（或实时控制） 计算机数控车床、实时控制高炉炼铁过程、计算机控制汽车生产线等。 (5)人工智能（或智能模拟） 如使计算机具有识别语言、文字、图形以及学习、推理和适应环境的能力。 (6) 网络应用 如银行服务系统、交通售票系统、网上各种信息的查询等。,我国计算机的发展情况,未来的新型计算机发展方向,(1)巨型化 (2)微型化 (3)网络化 (4)智能化,冯诺依曼型计算机,同年6月，美籍匈牙利人冯诺依曼（John von Neumann）首先提出了“存储程序”的概念。这一概念明确了构成计算机的 5个基本组成部分：运算器、控制器、存储器、输入器和输出器。这种构思一直沿用到今天，所以现代计算机一般称为冯.诺依曼型计算机。冯.诺依曼计算机的程序和数据一律采用二进制；程序和数据预先存储在存储器中，计算机通过控制、执行程序，运行从存储器中取出的一条条指令。,冯诺依曼型计算机（1）,约翰.冯.诺依曼(John Von Neumann) 到目前为止，几乎生产的所有计算机都是冯诺依曼体系结构的计算机。（但是现在的计算机科学家认为只有打破冯诺依曼体系，计算机的效率才能得到突破）,冯诺依曼体系结构的计算机（2）,采用二进制代码表示数据和指令。 采用存储程序工作方式，即： 事先编制程序。 实现存储程序。 自动、连续地执行程序。,冯诺依曼体系结构的计算机（3）,3.由以下五大部件组成计算机硬件系统。 A:运算器（进行简单算术运算逻辑运算） B:控制器（命令自己或外部设备做这做那） C:存储器（存储程序和数据） D:输入设备 (将数据、程序转换成二进制码，并送入内存) E:输出设备 (处理的结果转换成人们能够识别的形式显示),微型计算机系统结构,计算机的工作原理,计算机的工作原理可以概括为存储程序和程序控制。 计算机信息处理一般过程： 输入、存储、加工处理、输出 人信息处理的一般过程： 收集、存储、加工、发布,计算机的工作原理示意图,微型计算机的主要性能参数,CPU的类型 内存储器的容量和存取周期 运行的速度（即微机的主频一般有1Ghz以上） 外部设备的配置 软件的配置,计算机硬件系统,从功能角度看分为五部分： A:运算器（进行简单算术运算逻辑运算） B:控制器（命令自己或外部设备做这做那） C:存储器（存储程序和数据） D:输入设备 (将数据、程序转换成二进制码，并送入内存) E:输出设备 (处理的结果转换成人们能够识别的形式显示),1、中央处理器（CPU)-核心部件, CPU主要包括运算器和控制器两部分。 运算器其功能是对数据进行各种算术运算和逻辑运算。 控制器是计算机的管理机构和指挥中心 CPU是电脑的核心部件，决定计算机的性能。反映CPU性能的最重要的指标是主频和数据传递的位数。 目前绝大多数的微处理器芯片都是32位或64位的。 目前市场上最流行的CPU分成Intel和AMD两大阵营。,图1 Pentium 4 CPU的外观图,2、存储器分类,2、内存（主存储器）(1),内存储器简称内存，又称主存。它直接与CPU交换信息，用来存放当前运行程序的指令和数据。内存的存储容量以字节为基本单位，每个字节都有自己的编号，称为“地址”。 内存是电脑的一个临时存储器，它只负责电脑数据的中转而不能永久保存。,2、内存（主存储器）(2),内存储器分为随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。,3、外存储器(辅助存储器),辅助存储器用来存储程序和数据。它 的特点是容量(GB)，速度低，价格便宜。目 前常用的辅助存储器有磁盘(软盘、硬盘)、磁带、光盘、闪存(U盘) 等。,图7 光盘及光盘驱动器,图6 硬盘,图8 闪存,几个数据存储单位：,数据存储的最小单位：位（bit） 数据存储的最基本单位：字节（Byte） 计算机处理数据的基本单位：字（word）,B= 1 KB 1024 KB=1 MB 1024 MB=1 GB,字（Word）：计算机中作为一个整体被存取、传送、处理的 二进制数字串。（一个字由若干个字节组成）,4、输入设备(IN),输入设备是将数据、程序等转换成计算机能接受的二进制码，并将它们送入内存。 常用的输入设备有键盘、鼠标、扫描仪、触摸屏、摄像头和数码相机等。,图10 常用输入设备,4、输出设备(OUT),输出设备将计算机处理的结果转换成人们能够识别的数字、字符、图像、声音等形式显示、打印或播放出来。常用的输出设备有显示器、打印机、绘图仪等。,图11 常用输出设备,5、显卡(显示器适配卡),显卡是连接主机与显示器的接口卡。 其作用是将主机的输出信息转换成字符、图形和颜色等信息，传送到显示器上显示。,图9 显卡,6、主板,主板又叫系统板或母板。它是整个电脑的基板，是CPU、内存、显卡及各种扩展卡的载体。 主板的性能直接关系着整个电脑是否稳定，计算机整体运行速度也受到主板性能的影响。 主板是计算机各部件的连接工具 。,计算机软件软件系统,所谓软件是指程序和相关文档的总和。 （程序是指有序指令的集合，指令是指计算机完成一步基本操作的命令） 软件可分为系统软件和应用软件。 系统软件指可以高效率使用和管理计算机、为用户提供友好界面、帮助用户编写和调试应用程序的通用程序集合。 应用软件指解决各类实际问题而编制的程序。,1、系统软件,常用的系统软件包括： 操作系统 语言处理程序 数据库管理系统 其中操作系统是系统软件的核心。,(1) 操作系统,操作系统是计算机的一个大型软件，是计算机“大管家”。概括起来操作系统具有三大功能：管理计算机软硬件资源；组织协调计算机的运行以增强系统的处理能力；提供人机接口，为用户提供方便。 操作系统的管理功能主要包括进程与处理机调度管理、作业管理、存储管理、文件管理以及设备管理等。 目前，常见的操作系统有：微软的 Windows 系列、苹果的Mac OS、多用于大型服务器的UNIX、拥有开放源代码的Linux等。,(2) 数据库管理系统,数据库管理系统(DBMS)是管理数据的一组程序。 常用的关系数据库管理系统有 FoxPro、ORACLE、Access 和SQL Server等。,(3)语言处理系统,计算机程序语言有机器语言、汇编语言、高级语言。 无论是高级语言（如 Visual Basic、C+）还是汇编语言写的源程序，计算机都不能直接识别和执行，必须翻译成机器能执行的语言机器语言，这种翻译是由机器自动进行的。当源程序被输入计算机后，调用编译程序编译成机器语言(称目标程序)，然后执行。,软件的安装、设置和卸载,安装实质： 是将软件从一个载体转移到目标载体。 安装软件分为：安装版与免安装版。 安装程序通常命名为：“setup.exe”或“install.exe 安装顺序 、操作系统、驱动程序、应