计算机的特点、分类及应用.ppt

1、第1章 计算机基础,1.1 计算机的发展 1.2 计算机的特点、分类及应用 1.3 计算机组成,1.1 计算机的发展,1.1.1 第一台计算机的诞生 1946年2月15日，世界上第一台通用电子数字计算机“埃尼阿克”(ENIAC)宣告研制成功。“埃尼阿克”的诞生，是计算机发展史上的一座纪念碑，是人类在发展计算技术的历程中到达的一个新的起点。“埃尼阿克”共使用了18 000个电子管，1 500个继电器以及其他器件，其总体积约90m3，重达30t，占地170m2，需要用一间30多米长的大房间才能存放。 这台耗电量为140kw的计算机，运算速度为每秒5 000次加法，或者400次乘法，比机械式的继电器

2、计算机快1 000倍。,下一页,返回,1.1 计算机的发展,1.1.2 计算机发展历史 1.19461957 (第一代电子管计算机) 其主要特点是： 采用电子管制作基本逻辑部件，体积大、耗电量大、寿命短、可靠性差、成本高。 采用电子射线管作为存储部件，容量很小，后来外存储器使用了磁鼓存储信息，扩充了容量。 输入输出装置落后，主要使用穿孔卡片，速度慢，容易出错，使用十分不便。 没有系统软件，只能使用机器语言和汇编语言。 主要应用于国防和科学计算，运算速度每秒几千次至几万次。,上一页,下一页,返回,1.1 计算机的发展,2.第二代晶体管计算机(19581964) 其主要特点是： 采用晶体管制作基本

3、逻辑部件，体积减小、重量减轻、能耗降低、成本下降，计算机的可靠性和运算速度均得到了提高。 普遍采用磁芯作为主存储器，并采用磁盘磁鼓作为外存储器。 开始有系统软件，提出操作系统概念，出现了高级语言，如FORTRAN、ALGOL 60等。 运算速度每秒几万次至几十万次。 3.第三代集成电路计算机(19641971) 其主要特点是： 采用中、小规模集成电路制作各种逻辑部件，从而使计算机体积更小、重量更轻、耗电更少、寿命更长、成本更低。,上一页,下一页,返回,1.1 计算机的发展,采用半导体存储器作为主存储器，使存储容量和存取速度有了大幅度的提高。 系统软件有了很大发展，出现了分时操作系统，实现多用户

4、可共享计算机软硬件资源。 在程序设计方法上采用了结构化程序设计。 运算速度每秒几十万次至几百万次。 4.第四代大规模、超大规模计算机(1971今) 其主要特点是： 采用大规模、超大规模集成电路为基本逻辑部件，使计算机体积、重量、成本均大幅度降低，出现了微型机。 作为主存的半导体存储器，具有集成度越来越高，容量越来越大，存取速度越来越快等优点。外存储器包括软盘、硬盘和光盘等。,上一页,下一页,返回,1.1 计算机的发展,各种方便的输入输出设备相继出现，如磁盘、光盘、鼠标、扫描仪、数码相机、高分辨率的显示器、激光打印机等。 软件丰富，各种系统软件和应用软件层出不穷。 计算机技术和通信技术相结合，计

5、算机网络得到广泛的发展和应用。 出现了多媒体计算机，它将声音、图形、图像和文字紧密结合在一起，处理和传输的信息越来越丰富。 运算速度每秒几百万次至上亿次。 从20世纪80年代开始，美国、日本以及一些欧洲发达国家都宣布开始对新一代计算机进行研究。普遍认为新一代计算机应该是智能的，它能模拟人的智能行为，理解人类语言，并继续向微型化、巨型化、网络化的方向发展。,上一页,返回,1.2 计算机的特点、分类及应用,1.2.1 计算机的特点 1.运算能力 计算机内部有一个承担运算的部件，叫做运算器，由一些数字逻辑电路构成的。如今高性能计算机每秒能进行几十亿次加减运算。 2.计算精度 电子计算机用离散的数字信

6、号形式模拟自然界的连续物理量，无疑存在一个精度问题。但是，除特殊情况外，一味的追求高精度是没有意义的，只要相对误差在允许范围内就可以。实际上，计算机的计算精度在理论上并不受限制，一般的计算机均能达到15位有效数字，通过一定技术手段，可实现任何精度要求。,下一页,返回,1.2 计算机的特点、分类及应用,3.记忆能力 在计算机中有一个记忆部件，称为存储器。存储器除了能储存各种数据信息外，还能储存加工这些数据的程序。计算机通过储存在存储器中的程序和数据实现各种各样的功能。 4.逻辑判断能力 逻辑判断能力就是因果关系分析能力，分析命题是否成立以便做出相应的对策。计算机的逻辑判断能力是通过程序来实现的，

7、可以做各种复杂的推理。 5.自动执行程序的能力 计算机是个自动化电子装置，在工作过程中不需要人工干预，能自动执行存放在存储器中的程序。程序是人经过仔细规划事先编写好的，一旦设计好并将程序输入计算机后，向计算机发出指令，计算机便会按照设计好的程序工作。,上一页,下一页,返回,1.2 计算机的特点、分类及应用,1.2.2 计算机的分类 计算机按照其应用特点，可分为专用计算机和通用计算机两大类。按照其性能，大致可分为五大类，即个人计算机、嵌入式计算机、大型计算机、工作站和服务器。 1.2.3 计算机的应用 目前，计算机的应用已广泛而深入地渗透到人类社会的各个领域，从科研、生产、国防、文化、教育、卫生

8、到家庭生活。计算机促进了生产力的大幅度提高，并且把社会生产力提高到了前所未有的水平。下面根据其应用领域归纳成几大类。,上一页,下一页,返回,1.2 计算机的特点、分类及应用,1.科学计算 在自然科学中，诸如数学、物理、化学、天文、地理等领域；在工程技术中，诸如航天、汽车、造船、建筑等领域，计算工作量是很大。通过计算手段上的改进，往往会促使学科理论上发生某种突破，例如建筑设计中的“有限单元法”、日常的天气预报、都离不开计算机的应用。 2.数据处理 信息化社会信息量急剧膨胀。有资料表明，世界上70% 以上的计算机主要用于数据处理。这类工作量大并且涉及面广，成为计算机应用的主流。数据处理就是指对各种

9、数据进行收集、存储、整理、分类、统计、加工、利用、传播等一系列操作的统称，目的是获取有用的信息作为决策的依据。目前，计算机数据处理已广泛地应用于办公自动化、企事业计算机辅助管理与决策、文字处理、文档管理、情报检索、激光照排、电影电视动画设计、会计电算化、图书管理、医疗诊断等各行各业。,上一页,下一页,返回,1.2 计算机的特点、分类及应用,3. 自动控制 工业生产过程自动控制能有效地提高劳动生产率。过去工业控制主要采用模拟电路，响应速度慢、精度低，现在已逐渐被微型计算机控制所取代。微型计算机控制系统把工业现场的模拟量、开关量以及脉冲量经放大电路、模数转换电路送给微型计算机，由微型计算机进行数据

10、采集、显示以及控制现场。微型计算机控制系统除了应用于工业生产外，还广泛应用于交通、邮电、卫星通信等。 4.计算机辅助设计/辅助制造/辅助教学(CAD/CAM/CAE) 应用计算机对产品结构、部件和零件进行制图，通常称为计算机辅助设计(CAD)。对CAD模型进行计算、分析、比较，反复迭代优化设，并进一步输出零部件表、材料表以及数字机床加工用的纸带或磁带，从而直接把CAD设计的产品加工出来，这就是计算机辅助制造(CAM)。,上一页,下一页,返回,1.2 计算机的特点、分类及应用,计算机辅助教学(CAF)包括用计算机网络来进行远程教学，用电子文档保存教案和教程，用多媒体教学课件进行授课等。可见计算机

11、已经渗透到人们生活的方方面面。 5.人工智能 人工职能是计算机应用的一个新领域，利用计算机模拟人的智能，用于机器人的研制、医疗诊断专家系统、推理证明等各方面。,上一页,返回,1.3 计算机组成,一台完整的计算机系统由计算机硬件系统及软件系统两大部分构成。计算机硬件是计算机系统中由电子、机械和光电元件组成的各种计算机部件和设备的总称，是计算机完成各项工作的物质基础。计算机软件是在计算机硬件设备上运行的各种程序及其相关文档的总称。下面介绍个人计算机(PC)的基本配置。 1.3.1 PC硬件基本配置 主机：机箱、电源、主板、CPU、内存、显示卡、网卡、硬盘、软驱、光驱、声卡。 显示器 键盘、鼠标 音

12、箱、打印机、摄像头,下一页,返回,1.3 计算机组成,1.3.2 PC主要部件与技术指标 1.CPU 运算器和控制器被集成在一块半导体集成电路中，称为中央处理器(CPU)，即微处理器。是计算机的核心，用于数据的加工处理并使计算机各部件自动协调地工作。 CPU性能的高低直接决定了一个计算机系统的档次。反映CPU性能的最重要的指标是主频与字长。 字长：CPU能同时处理的二进制数据的位数(bit)，决定了计算机的运算精度和运行速度。 主频：CPU在单位时间内发出的脉冲数，单位是MHz。主频越高，CPU速度就越快。 PC机中常见的CPU见表1-1。,上一页,下一页,返回,1.3 计算机组成,2.主板

13、主板上有CPU插座、内存插座、ROMBIOS、CMOS及电池、输入输出接口和输入输出扩展槽(系统总线)等主要部件。不同档次的CPU需用不同档次的主板。主板的质量直接影响PC机的性能和价格。流行的主板生产厂家有华硕、技嘉等。 3.内存储器 存储器的主要功能是存放程序和数据。存储器中的信息是用1和0组成的二进制的形式来表示，一个二进制位为1比特(bit)。 存储器所能容纳的信息量称为存储容量，度量单位是“字节”(byte)。八个二进制位组成一个字节。 1 KB(千字节)= 1 024 byte 1 MB(兆字节)=1 024 KB 1 GB(千兆字节)=1 024 MB,上一页,下一页,返回,1.

14、3 计算机组成,内存储器存放正在运行的程序和数据。PC的内存做成内存条形式，目前流行的内存条容量有128MB、256MB和512MB。不同档次PC的内存条不兼容。 4.外存储器 又称为辅助存储器。用来存储大量的暂时不处理的数据和程序、外存储器容量大、速度慢、价格低、在停电时能永久地保存信息。最常用的外存储器是软磁盘、硬磁盘、光盘以及可移动的存储设备(U盘)。 硬磁盘：其特点是固定密封、容量大、运行速度快，可靠性高。磁盘片和驱动器在一起，又叫固定盘。硬盘是PC机主要信息(系统软件、应用软件、用户数据等)存放的地方。目前流行硬盘的容量有40GB、60GB、80GB、120GB等；著名品牌有IBM、

15、Seagate (希捷)、Quantum(昆腾)、Maxtor(钻石)等。,上一页,下一页,返回,1.3 计算机组成,软磁盘：软磁盘容量小、速度低，但价格便宜、可脱机保存、携带方便，主要用于数据后备及软件转存。目前PC所用的软盘都是3.5英寸软磁盘，容量为1.44MB。在3.5英寸磁盘中写保护口打开时为写保护状态，目前软磁盘已开始退出应用领域。 光盘驱动器：目前PC所配置的光盘驱动器有只读光盘驱动器(CD-ROM)，速度为24速到52速；刻录光驱CD-RW，速度为2速到16速；DVD 光驱DVD-ROM等等。 U盘：利用Flash芯片来做储存的小巧性可移动存储设备。 5.键盘和鼠标 键盘：键盘

16、一般使用101104键，有两种插口，分别为USB接口和PS2接口。 鼠标：鼠标主要有机械式和光电式两种，一般使用性能优良的光电式鼠标。插口有USB和PS2两种。,上一页,下一页,返回,1.3 计算机组成,6.显示器和显示卡 显示器：台式机一般使用与电视机相似的阴极射线管(CRT)显示器，但是液晶显示器发展很快，将逐渐成为主流。目前PC都采用彩色显示器，大小为14英寸、15英寸、17英寸及19英寸。 显示卡：显示器需要通过显示卡与主机相连。如果计算机的主要应用为图像处理或大型游戏，则需采用较好的显示卡。现在的显卡都与3D技术结合起来，增强了对大量的图像数据的处理能力。 7.打印机 针式打印机：价

17、格低、但噪声大、打印质量差。 喷墨打印机：价格低、噪声小、打印质量好、可打印彩色、适合家庭使用，但消耗费用高(墨盒贵)。,上一页,下一页,返回,1.3 计算机组成,激光打印机：速度快、分辨率高、无噪声、价格高、难实现彩色打印。 8.机箱与电源 机箱有立式与卧式两种，目前PC的机箱(与相应电源及主板配套)都是ATX(AT extended)机箱，具有节能功能，其开关为软开关(按钮)，关机时机内还带电。几年前的机箱则是AT机箱，采用硬开关。 9.多媒体设备 多媒体技术是把数字、文字、声音、图形、图像和动画等各种媒体信息有机组合起来，利用计算机进行加工处理的技术。 多媒体的硬件设备有光驱、声卡、音箱

18、、图像采集卡、电视卡、触摸屏等。目前一般的家用机都有前三项部件，可以播放音乐和电影(VCD、DVD)。,上一页,下一页,返回,1.3 计算机组成,1.3.3 软件系统的组成及分类 1.软件定义 所谓软件就是在计算机硬件上运行的各种计算机程序以及与程序相关的技术文档资料，其中较重要的是程序，是计算机正常工作最重要的因素。在不严格的情况下，可认为程序就是软件。软件和硬件有密切的联系，彼此是相互依存的，软件依赖硬件的物理设备，而硬件需要在软件的配合下才能有效的工作。没有软件的硬件称为“裸机”，没有任何用处。同样的硬件，配置不同的系统软件，其功能也大不一样，如DOS与Windows。 2.计算机软件分

19、类 软件内容丰富，种类繁多，通常根据软件用途将其分为两大类：系统软件和应用软件。,上一页,下一页,返回,1.3 计算机组成,系统软件 管理、监控和维护计算机资源以及开发其他软件的软件。有操作系统、程序设计语言处理程序、支持软件等，具体又可分成以下几种： 操作系统：是计算机软件中最重要的程序，用来管理和控制计算机系统中的硬件和软件资源的大型程序。 语言处理程序：必须和计算机语言及计算机程序设计结合起来。 服务性程序：是指为了帮助用户使用与维护计算机，提供服务性手段，支持其他软件开发而编制的一类程序。主要有以下几种：工具软件 、编辑程序 、调试程序、诊断程序。 数据库管理系统：是对计算机中所存放的大量数据进行组织、管理、查询并提供一定处理功能的大型系统软件。,上一页,下一页,返回,1.3 计算机组成,其中最重要的是操作系统，它是控制和管理计算机的核心。用来对计算机系统中的各种软、硬件资源进行统一的管理和调度。也是人和计算机的操作界面，人们学习使用计算机就是学习操作系统的使用。常用的操作系统有DOS、Windows、Unix Linux等。目前普遍使用的Windows版本为Windows 2000/XP。 应用软件 为解决各种实际问题而编制的计算机程序叫做应用软件。如财务软件、学籍管理