《計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)》PPT課件.ppt

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1、第1章 計算機系統(tǒng)基礎(chǔ),前言 1.1 計算機的發(fā)展 1.2 計算機的類型 1.4 計算機硬件系統(tǒng)組成 1.5 計算機軟件系統(tǒng),前言,知識點：,（1）計算機的作用 （2）計算機的基本組成,1、計算機的作用,提問： 1、計算機的作用是什么？ 2、計算機有何特點，人們?yōu)槭裁匆l(fā)明計算機？,計算機的作用是輔助人們完成信息處理工作。,“輔助”的意思是，不借助計算機，人們也可以很好的完成信息處理。,同人相比，計算機處理信息的速度異?？?，它可以很好地彌補人的不足，完成特定的工作,計算機與人的關(guān)系： 1. 不論在何種情況，人都是起主導(dǎo)作用的，決定工作的方法 2. 計算機只能接受人下達的命令，發(fā)揮自身的優(yōu)勢，加

2、快工作的進程,2、計算機的基本組成,從工作的角度來看，人本身就是一個可以進行信息處理的生物體 人們根據(jù)自身的構(gòu)造特點采用電子設(shè)備仿造了一個信息處理器，這就是計算機,人的基本構(gòu)造及處理信息的過程：,人通過感覺器官接受外部信息，并以生物電信號的形式傳送至大腦 大腦處理信息，并通過動作和語言反饋處理結(jié)果,計算機的基本構(gòu)造及處理信息過程：,CPU，中文全稱是“中央處理器”,計算機通過輸入設(shè)備接受人下達的命令，并以0101的電信號形式傳送至CPU CPU處理信息，并通過輸出設(shè)備反饋結(jié)果,提問： 人們?nèi)绾蜗蛴嬎銠C下達命令？,向計算機下達指令是一個異常復(fù)雜的過程，它要求使用者需具備兩方面的技能： 1、電子技

3、術(shù)知識 2、具體應(yīng)用領(lǐng)域知識,在實際應(yīng)用中，為了完成任務(wù)，工作人員需向計算機下達一連串數(shù)量巨大的命令 人們把能完成某個特點任務(wù)的一串命令稱為“應(yīng)用程序”,對于絕大多數(shù)的計算機普通用戶來說，沒有幾年的專業(yè)知識的學(xué)習(xí)是無法向計算機下達命令的,為了便于計算機的普及和推廣，現(xiàn)行的做法如下： 1、由計算機專業(yè)技術(shù)人員根據(jù)用戶需求編寫 特定的“應(yīng)用程序”,2. 在計算機原有的組成上添加一個存儲設(shè)備，計算機普通用戶根據(jù)自身的需求購買相應(yīng)的應(yīng)用程序，并使用存儲設(shè)備長期保存它們,3.用戶在使用計算機時，只需雙擊應(yīng)用程序的圖標，即可命令計算機執(zhí)行相應(yīng)的一串指令，CPU則會自動地、一條條地取出命令并執(zhí)行之,其改進的

4、計算機基本構(gòu)造如下：,1.1 計算機的發(fā)展,,計算技術(shù)發(fā)展的歷史就是人類文明史的一個縮影。,1.1.1 早期計算工具的發(fā)展,早在遠古時代，人們已開始借助簡單的工具輔助人們進行計數(shù)。,在周朝，人們發(fā)明了算籌進行計算，“運籌帷幄”這一成語就此而來。,公元600年左右，人們發(fā)明了算盤，進行各種加減運算,1.1.2 早期計算機的發(fā)展,1625年，英格蘭人威廉奧特雷發(fā)明了機械式計算機能進行6位數(shù)加減法的滑動計算尺 與傳統(tǒng)的手動計算工具相比，機械式計算機可達到事半功倍的效果,6位數(shù)加減法的滑動計算尺圖片：,1642年，法國人帕斯卡設(shè)計出能進行8位十進制計算的加法器,1822年，英國人巴貝奇制造了差分機，可

5、自動的完成多次算術(shù)運算,結(jié)語： 人們對計算機的不停改進，實際上是為了追求更快的運算速度。,1.1.3 現(xiàn)代計算機的發(fā)展,現(xiàn)代計算機又稱為數(shù)字電子計算機 在現(xiàn)代計算機中，所有待處理的數(shù)據(jù)均由“0101”的二進制數(shù)表示 電子元件是現(xiàn)代計算機的基本制造材料,1946年2月，美國賓夕法尼亞大學(xué)莫克利和?？颂匮兄瞥晒α说谝慌_現(xiàn)代電子計算機ENIAC，專門用于火炮彈道計算 ENIAC，重30噸，占地170平方米，耗資48.6萬美金，每秒可進行5000次加法運算,ENIAC圖片1：,ENIAC圖片2：,在現(xiàn)代計算機誕生的60年內(nèi)，人們不斷改進設(shè)計原理和制造工藝，以期得到更快的運算速度,依據(jù)計算機所采用

6、的制造材料的不同，人們將現(xiàn)代計算機技術(shù)的發(fā)展劃分為四個階段,1946-1953年，第1代計算機采用電子管作為基本電子元件,第1代計算機體積大、耗電多、運算速度較低，每秒幾萬次基本運算,提問： 請同學(xué)們仔細觀察上圖，指出該計算機的輸入設(shè)備和輸出設(shè)備？,這代計算機造價十分昂貴，用戶多為政府職能部門，主要用于科學(xué)計算和軍事應(yīng)用方面,下圖為防空用的計算機“賽其”，用于幫助美空軍追蹤雷達信號：,1954-1963年，第2代計算機采用晶體管（半導(dǎo)體的一種）作為基本邏輯元件,第2代體積減小，重量減輕，能耗降低，成本下降，運算速度為每秒幾萬幾十萬次,這一時期，計算機在工業(yè)上也開始嶄露頭角，主要用于數(shù)據(jù)處理

7、和工業(yè)控制，用戶除了政府部門，還有大型企業(yè) 世界各國相繼加入了計算機的研制行列,1958 年8月1日 我國第一臺小型電子管數(shù)字計算機103機誕生 ，運行速度每秒1500次,1960年，日本電氣公司制造的NEAC，主要用在商業(yè)、科學(xué)和工程領(lǐng)域：,1964-1970年，第3代計算機采用中小規(guī)模集成電路制作各種邏輯元件,第3代計算機體積更小、重量更輕、耗電更省、壽命更長、成本更低，運算速度每秒幾十萬次幾百萬次,應(yīng)用領(lǐng)域進一步擴大到文字、圖像、通信領(lǐng)域，用戶也進一步擴展到中、小型企業(yè),1964年，IBM System/360，曾在阿波羅登月計劃和空中交通控制系統(tǒng)中得到應(yīng)用：,1965年，美國數(shù)字公司推

8、出的PDP-8，由于價格較低廉，數(shù)以千記的PDP-8被推銷給了小型企業(yè)、大學(xué)、中學(xué)和報社：,1969年，通信處理機IMP誕生，它是插在計算機主機和電話線之間處理通信路由的：,1971年至今，第4代計算機的基本邏輯元件采用大規(guī)模或超大規(guī)模集成電路,第4代計算機運算速度高達幾億次甚至數(shù)百萬億次每秒，其體積、重量、成本均大幅度降低。,右圖為IBM公司制造的Blue Gene/L超級計算機，每秒可進行478萬億次運算,右圖為我國自主研發(fā)的超級計算機曙光4000A，運算能力為11萬億次每秒 我國是繼美國、日本之后第3個跨越10萬億次計算機研發(fā)的國家,隨著多媒體技術(shù)的崛起，這一時期的計算機不僅可以處理文字

9、、符號，還可以處理圖象、圖形和聲音 計算機深入應(yīng)用于人類生產(chǎn)、生活的各個領(lǐng)域，也正式走入了家庭。,1981年，IBM首個個人電腦誕生：,1997年，“深藍”電腦問世，它是當時最厲害的國際象棋高手，在全世界10億人面前，經(jīng)過六輪較量，擊敗了世界冠軍卡斯帕格斯那夫：,下圖為溫室大棚控制計算機：,1.1.4 微型計算機的發(fā)展,微型計算機，用戶多為個人，已成為人們工作和生活中重要的組成部分之一；在目前的計算機市場上，微機占有比例達90%以上 本書講授的即為個人計算機的使用,1975年，美國人愛德華羅伯茨設(shè)計了第一臺微型計算機“牛郎星”，為計算機個人愛好者所使用,該計算機只有一個電源、一個機箱和有大量開

10、關(guān)和顯示燈的面板,1981年，IBM公司推出了第一臺個人計算機，簡稱為PC機，其使用范圍迅速普及到工程技術(shù)領(lǐng)域和商業(yè)領(lǐng)域,1981年，第一款便攜電腦Osborne誕生,1983年，惠普發(fā)布首款超時代觸摸屏電腦HP-150，開啟了人性化電腦的先河,1984年，2D（二維）圖形技術(shù)研發(fā)的突破解決了微機只處理字符的問題，下圖為WINDOWS 1.0版操作系統(tǒng)界面：,1985年，我國自主研發(fā)的第一臺個人計算機長城0520問世,1985年，我國自主研發(fā)的長城286計算機,1986年，隨著音頻技術(shù)的發(fā)展，業(yè)界又推出了多媒體計算機,1990年，Windows技術(shù)的發(fā)展，實現(xiàn)了圖形化操作界面,1991年，互聯(lián)

11、網(wǎng)進入公眾視野 1997年，我國互聯(lián)網(wǎng)進入高速發(fā)展階段 1998年，3D圖形處理技術(shù)成熟,2007年，蘋果iphone問世，它將因特網(wǎng)、常規(guī)手機、相機、媒體播放器整合在一起，并支持各種軟件，它的問世改變了個人電腦的面貌：,1.1.5 未來的新型計算機,超導(dǎo)計算機 優(yōu)點：這種計算機的耗電僅為半導(dǎo)體器件的千分之一，但速度比半導(dǎo)體元件快10倍 缺點：超導(dǎo)現(xiàn)象只有在超低溫狀態(tài)下才能發(fā)生,下圖為超導(dǎo)現(xiàn)象：,量子計算機 優(yōu)點：速度更快，5000個量子位的計算機能在30秒內(nèi)完成傳統(tǒng)超級計算機在100億年才能解決的計算 缺點：微觀量子的操縱太難,量子計算機雛形：,光子計算機 優(yōu)點：速度更快、容量更大

12、、高溫下也可正常工 作 缺點：光線嚴格要求對準，裝備精度需為納米級,光子現(xiàn)象：,生物計算機 優(yōu)點：運算過程是蛋白質(zhì)分子與周圍物理化學(xué)介質(zhì)的相互作用過程，速度更快，且具有自我修復(fù)功能 缺點：蛋白質(zhì)受環(huán)境干擾太大,未來生物計算機的雛形：,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算機 優(yōu)點：具有處理支離破碎、含糊不清信息的能力，具有聯(lián)想記憶、視覺和聲音的識別能力 缺點：制造難度很大,1.2 計算機的類型,提問： 我們?nèi)粘Ｉ钪兴褂玫膫€人計算機運算速度有每秒480萬億次么？,1.2.1 計算機系統(tǒng)的分類,第四代計算機運算速度最快可達到數(shù)百萬億次每秒，它代表了當今計算機技術(shù)發(fā)展的最高水平； 同時，擁有此性能的計算機

13、價格是最為昂貴的。,第四代計算機所面向的用戶是最為廣泛的，需求也是最不統(tǒng)一的； 通常來說，政府職能部門對計算機性能的要求最高，企業(yè)其次，而普通家庭對計算機性能的要求最低。,人們可以按照用戶對象的不同，對計算機分為如下幾類：,巨型機： 1、巨型計算機亦稱超級計算機，是指運算速度超過每秒1億次的高性能計算機。 2、它是目前功能最強、速度最快、價格最貴的計算機。,3、它主要用于解決諸如氣象、太空、能源、醫(yī)藥等尖端科學(xué)研究和戰(zhàn)略武器研制中的復(fù)雜計算，其用戶主要是政府職能部門。 4、世界上只有少數(shù)國家能生產(chǎn)這種機器，它的研制開發(fā)是一個國家綜合國力和國防實力的綜合體現(xiàn)。,大中型計算機： 1、這種計算機也有

14、很高的運算速度和很大的存儲容量，價格相對巨型機便宜些。 2、它是大型企業(yè)事務(wù)處理、商業(yè)處理、信息管理和數(shù)據(jù)通信的主要支柱。,2004年，IBMp690-Cluster大型機 在德國投入使用，該機有1300個CPU，造價為4200萬歐元；主要用于對地震進行早期預(yù)報和對土壤中有害物質(zhì)的擴散進行預(yù)報。,小型機： 1、運算速度和規(guī)模次于大中型機。 2、適合中小企業(yè)、事業(yè)單位用于工業(yè)控制、數(shù)據(jù)采集、分析計算、企業(yè)管理等等。,下圖為超小型計算機WangVS80,主要用于鐵路信號設(shè)備圖紙數(shù)字化的處理：,微機： 1、微型計算機的簡稱 2、它體積小、功耗低、成本少，性價比最高 3、微機的應(yīng)用最為廣泛，個人

15、電腦就是微機的一種,1.2.2 微型計算機的類型,若以計算機的應(yīng)用范圍為分類標準，我們可將微機劃分為六類：,臺式微機，主要用于企業(yè)辦公和家庭娛樂：,筆記本微機，主要用于移動辦公；在與臺式微機相同的配置下，筆記本的性能要低于臺式機，價格高于臺式機：,平板微機，在外觀上是雜志大小的平板形狀，所有操作都通過一支專用手寫筆完成：,PC服務(wù)器，硬件配置較高，主要用于網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器主機，對圖形和多媒體功能幾乎沒有要求，對數(shù)據(jù)處理能力和系統(tǒng)穩(wěn)定性有很高要求：,蘋果微機，外形漂亮?xí)r尚，主要應(yīng)用于美術(shù)設(shè)計、視頻處理、出版等行業(yè)：,掌上微機，也稱PDA（個人數(shù)字助理），一種可以拿在手上、裝在口袋里的微機：,1.4 計

16、算機硬件系統(tǒng)組成,硬件系統(tǒng)是構(gòu)成計算機系統(tǒng)的各種物理設(shè)備的總稱。,計算機硬件系統(tǒng)主要包括CPU系統(tǒng)、存儲系統(tǒng)和輸入/輸出系統(tǒng)。,1.4.2 CPU系統(tǒng),CPU系統(tǒng)是計算機硬件系統(tǒng)中最為重要的一個部分 CPU系統(tǒng)決定了一臺計算機的基本規(guī)格和配置,CPU系統(tǒng)包括CPU、散熱片和風(fēng)扇三個組成部分。,CPU，又稱為中央處理器，它是計算機的“大腦”，負責執(zhí)行用戶下達的所有命令處理、運算計算機內(nèi)部所有數(shù)據(jù),Intel公司是生產(chǎn)CPU的領(lǐng)頭企業(yè) ，其市場占有率通常在80%左右,目前市場上，Intel公司的CPU主要有如下5個系列 1. 奔騰系列：Intel公司單核的主流產(chǎn)品 2. 賽揚系列：專為低端市場推出

17、的，性能低于奔騰，但價格便宜,3. 至強系列：主要面向PC服務(wù)器或高檔圖形工作站，產(chǎn)品性能優(yōu)越、價格較高 4. 迅馳系列：主要用于筆記本，性能較奔騰差，但發(fā)熱量小，功耗低，支持無線通信,5. 酷睿系列：分為雙核、四核、八核三種，性能優(yōu)于奔騰，為當前的主流產(chǎn)品,AMD公司亦為業(yè)界很有影響力的生產(chǎn)CPU的企業(yè),工作頻率是CPU最重要的性能指標 工作頻率越高，CPU的工作速度越快，處理的數(shù)據(jù)量越大、功能越強 教材20頁表1-2,散熱器和風(fēng)扇,CPU工作時發(fā)熱量巨大，散熱器和風(fēng)扇專門用于為其散熱：,1.4.4 存儲系統(tǒng),計算機中的存儲器分內(nèi)存和外存兩種 能夠與CPU直接進行數(shù)據(jù)交換的存儲器稱為內(nèi)存,內(nèi)

18、存，單位容量造價高，只存放CPU當前時段所需要用的數(shù)據(jù)，且斷電易失數(shù)據(jù),與CPU間接交換的存儲器稱為外存 外存多為磁性介質(zhì)或光存儲器，而CPU只能處理電信號，故不可直接交換數(shù)據(jù),外存單位容量造價低，且斷電不易失數(shù)據(jù)，主要用于存放用戶需要長期保存的數(shù)據(jù),硬盤，又稱為磁盤，硬盤是計算機中最嬌氣的部件 硬盤通常置于機箱內(nèi)部，如19頁圖1-27,U盤，其特點是便于攜帶，使用它用戶可以很方便地將數(shù)據(jù)從一地攜帶到另一地,移動硬盤，容量大、成本低、可便攜：,光盤和光驅(qū)，存儲容量大，數(shù)據(jù)保存時間長,人們通常將CPU、硬盤、內(nèi)存等計算機最核心的功能部件封裝在主機箱內(nèi)，這些部件精密而脆弱，主機箱起到防護作用,1.

19、4.5 接口,接口，是指計算機系統(tǒng)中，在兩個硬件設(shè)備之間起連接作用的邏輯電路,主機箱的正面有幾個接口稱為“前置” ，它們的作用分別如下：,主機箱的背面也有若干個接口，其中最主要的幾個接口的作用分別如右圖所示：,1.4.6 輸入/輸出設(shè)備,市面上的輸入設(shè)備種類繁多，每種輸入設(shè)備都可將一種特定的信息輸入計算機,鍵盤，是計算機最常用的輸入設(shè)備之一。通過鍵盤，用戶可以將英文字母、數(shù)字、標點符號等輸入到計算機中,鼠標，因形似老鼠而得名，它也是計算機最常用的輸入設(shè)備之一。較之于鍵盤，使用鼠標向計算機下達指令則更加方便、簡單,攝像頭，作為一種視頻輸入設(shè)備，也廣泛應(yīng)用于PC機上，配合用戶聊天使用,同輸入設(shè)備一

20、樣，其種類繁多，且每種輸出設(shè)備可將信息以特定的形式輸出,顯示器，以圖像的形輸出計算機運行程序之后的結(jié)果,音箱，以聲音的形式輸出計算機運行程序之后的結(jié)果,打印機，以紙質(zhì)文件的形式輸出計算機運行程序之后的結(jié)果,所有的計算機輸入設(shè)備、輸出設(shè)備、CPU和存儲器整合在一起，即構(gòu)成了計算機系統(tǒng),組裝機：按照自己的需求，親自動手配置電腦，價格較便宜，但只有一年保修期 建議對電腦比較熟悉的消費者可以選購價廉物美的組裝機,品牌機：某個廠商根據(jù)特定用戶群的需求而動手配置的電腦，價格較高，但性能穩(wěn)定 ，有良好的售后服務(wù)保障，保修期為三年 普通用戶還是選購著名品牌的電腦為宜，最好選當?shù)赜芯S修站的電腦。,1.5 計算機

21、軟件系統(tǒng),計算機軟件，又可理解為應(yīng)用程序，分系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件,1.5.1 系統(tǒng)軟件,對于普通用戶來說，系統(tǒng)沒有具體實際用途，它猶如一個“幕后工作者”，主要功能是維持整個計算機的正常運行,Windows XP，又稱為視窗操作系統(tǒng)，它是目前國內(nèi)市場上最為主流的的操作系統(tǒng),1.5.2 應(yīng)用軟件,針對某個應(yīng)用領(lǐng)域的具體問題而開發(fā)的程序，它具有很強的實用性、專業(yè)性,Office應(yīng)用軟件，一套集文字圖像處理、表格處理和幻燈片處理于一體的辦公軟件,QQ，一種在線即時通信軟件,千千靜聽，一款可播放音樂的應(yīng)用軟件,暴風(fēng)影音，一款可播放電影和MTV等影音文件的應(yīng)用軟件,IE，一款可瀏覽網(wǎng)頁的應(yīng)用程序,迅雷，一款可以下載網(wǎng)絡(luò)資源的應(yīng)用程序,PPS，一款可以在線看電視的應(yīng)用軟件,Adobe Reader，一款常用的電子文檔閱讀軟件,WinRAR，一款功能強大的數(shù)據(jù)壓縮軟件,ACDSee，一款非常流行的看圖工具之一,