七年級(jí)計(jì)算機(jī)組成

1、七年級(jí)計(jì)算機(jī)組成第1頁，共45頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)20分，星期日計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷程 根據(jù)制造計(jì)算機(jī)所使用的元器件的不同，電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展依次經(jīng)歷了電子管時(shí)代、晶體管時(shí)代、中小規(guī)模集成電路時(shí)代、大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路時(shí)代、甚大規(guī)模和極大規(guī)模集成電路時(shí)代等幾個(gè)不同的發(fā)展階段。 第一代，電子管計(jì)算機(jī)時(shí)代（19461959） 電子管是封裝在玻璃外殼內(nèi)的一種電真空器件，如圖1.1所示。世界上第一臺(tái)電子數(shù)字計(jì)算機(jī)ENIAC（Electronic Numerical Integrator And calculator），1946年由美國賓夕法尼亞大學(xué)研制，字長12位，運(yùn)算速度5000次/秒，使

2、用18800個(gè)電子管、1500個(gè)繼電器，功耗150kw，占地170m2，重達(dá)30噸，造價(jià)100萬美元，如圖1.2所示。第2頁，共45頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)20分，星期日 圖1.1 電子管第3頁，共45頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)20分，星期日?qǐng)D1.2 第一臺(tái)電子數(shù)字計(jì)算機(jī)ENIAC第4頁，共45頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)20分，星期日第二代，晶體管計(jì)算機(jī)時(shí)代（19591964） 晶體管，通常指的是晶體三極管，是用半導(dǎo)體材料制作出來、封裝在一個(gè)金屬殼內(nèi)的帶有三個(gè)管腳的小器件，1958年進(jìn)入批量生產(chǎn)階段。用它可以設(shè)計(jì)出實(shí)現(xiàn)反相功能的反相器線路，在此基礎(chǔ)上，再實(shí)現(xiàn)出計(jì)算機(jī)使

3、用的全部組合邏輯線路，和觸發(fā)器、寄存器、計(jì)數(shù)器等各種時(shí)序邏輯線路。用分立的晶體管線路實(shí)現(xiàn)的計(jì)算機(jī)稱為晶體管計(jì)算機(jī)。第二代計(jì)算機(jī)的體積和價(jià)格都下降了，使用的人也多起來了，計(jì)算機(jī)工業(yè)迅速發(fā)展，主要用于商業(yè)、大學(xué)教學(xué)和政府機(jī)關(guān)。第5頁，共45頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)20分，星期日第三代，中小規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)時(shí)代（19641970） 集成電路（Integrated Circuit，簡稱IC）是做在晶片上的一個(gè)完整的電子電路，這個(gè)晶片比手指甲還小，卻包含了幾千個(gè)晶體管元件。計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、運(yùn)算、傳輸以及控制功能基本上都是由具有邏輯功能的各類門電路組成實(shí)現(xiàn)的，而門電路又是由晶體管、電阻、電容

4、等組成，因此集成電路制造技術(shù)的發(fā)展可以實(shí)現(xiàn)將成百上千個(gè)門電路全部制作在一塊極小的硅片上，這種技術(shù)的應(yīng)用使得計(jì)算機(jī)的體積大大縮小，并且降低了功耗，提高了計(jì)算機(jī)的可靠性。第三代計(jì)算機(jī)的代表是IBM公司花了50億美元開發(fā)的IBM 360系列。第6頁，共45頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)20分，星期日第四代，大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)時(shí)代（1970 至今）這個(gè)時(shí)代的計(jì)算機(jī)使用的元件依然是集成電路，不過，這種集成電路已經(jīng)大大改善，它包含著幾十萬到上百萬個(gè)晶體管，人們稱之為大規(guī)模集成電路（LargeScale lntegrated Circuit，簡稱LSI）和超大規(guī)模集成電路（Very Larg

5、e Scale lntegrated Circuit，簡稱VLSI）。1975年，美國1BM公司推出了個(gè)人計(jì)算機(jī)PC（PersonaI Computer），從此，人們對(duì)計(jì)算機(jī)不再陌生，計(jì)算機(jī)開始深入到人類生活的各個(gè)方面。第7頁，共45頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)20分，星期日表1.1計(jì)算機(jī)發(fā)展歷程中各個(gè)階段的特點(diǎn) 年代第一代1946-1959第二代1959-1964第三代1964-1970第四代1970-現(xiàn)在電子器件電子管晶體管集成電路大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路存儲(chǔ)器延遲線磁芯、磁鼓磁帶、紙帶磁芯、磁鼓磁帶、磁盤半導(dǎo)體存儲(chǔ)器磁芯、磁鼓磁帶、磁盤半導(dǎo)體存儲(chǔ)器磁帶、磁盤光盤處理方式機(jī)器語言匯編

6、語言監(jiān)控程序高級(jí)語言實(shí)時(shí)處理操作系統(tǒng)實(shí)時(shí)/分時(shí)處理網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域科學(xué)計(jì)算科學(xué)計(jì)算數(shù)據(jù)處理過程控制科學(xué)計(jì)算系統(tǒng)設(shè)計(jì)等 科技工程領(lǐng)域各行各業(yè)運(yùn)行速度5000至3萬次/秒幾十萬至百萬次/秒百萬至幾百萬次/秒幾百萬至千億次/秒典型機(jī)型ENIACEDVACIBM705UNIVACIBM7094CDC6600IBM360PDP 11NOVA1200ILLIAC-VAX 11IBM PC第8頁，共45頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)20分，星期日計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的構(gòu)成:硬件和軟件 硬件：指看得見、摸得著的器件，它是計(jì)算 機(jī)的物理部分。（如：顯示器、鍵盤、 打印機(jī)等） 軟件：指為了運(yùn)行、管理、維護(hù)和開發(fā)計(jì)算

7、 機(jī)而編制的各種程序及相關(guān)資料的總 和。（如：Windows98、游戲等）關(guān)系：硬件和軟件相輔相存，硬件是軟件的物質(zhì)基 礎(chǔ) ，軟件使硬件最終發(fā)揮功效。（好比：硬 件是人的“軀體”，而軟件是人的“靈魂”）引 入 新 課第9頁，共45頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)20分，星期日硬件外設(shè)主機(jī)CPU輸入設(shè)備輸出設(shè)備內(nèi)存存儲(chǔ)磁盤硬盤光盤軟盤打印機(jī)音箱顯示卡閃存掃描儀鍵盤鼠標(biāo)攝像頭數(shù)碼相機(jī)主板計(jì)算機(jī)硬件組成部分顯示器第10頁，共45頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)20分，星期日約翰馮諾依曼 （ 19031957） 第11頁，共45頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)20分，星期日 馮.諾依曼原理-存儲(chǔ)

8、程序與程序控制(1)計(jì)算機(jī)硬件有五部分組成：運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入/輸出設(shè)備。(2)計(jì)算機(jī)內(nèi)部采用二進(jìn)制來表示程序和數(shù)據(jù)。(3)采用“存儲(chǔ)程序”的方式，將程序和數(shù)據(jù)放入同一存儲(chǔ)器（內(nèi)存儲(chǔ)器）中，計(jì)算機(jī)能夠高速地從存儲(chǔ)器中取出指令加以執(zhí)行。第12頁，共45頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)20分，星期日計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu) 為了描述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，首先要清楚地區(qū)分計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)和計(jì)算機(jī)組織兩個(gè)概念。計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu):對(duì)涉及機(jī)器語言或者匯編語言的程序設(shè)計(jì)人員所見到的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的屬性，更多的情況下是指計(jì)算機(jī)的外特性。這些屬性直接影響到程序的邏輯執(zhí)行，主要包括指令集、表示各種數(shù)據(jù)類型的比特?cái)?shù)、I/O機(jī)制

9、以及內(nèi)存訪問技術(shù)等。計(jì)算機(jī)組成:計(jì)算機(jī)各部件的具體組成以及它們之間的連接關(guān)系，實(shí)現(xiàn)機(jī)器指令級(jí)的各種功能和特性。從這一點(diǎn)上，計(jì)算機(jī)組成是計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)的邏輯實(shí)現(xiàn)。第13頁，共45頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)20分，星期日?qǐng)D1.3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通常包括硬件和軟件兩大部分，計(jì)算機(jī)的層次結(jié)構(gòu)既是分配軟硬件功能的一種模式描述，也是分析計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的較好方法。目前計(jì)算機(jī)系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)分為六層，如圖1.3所示。第14頁，共45頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)20分，星期日計(jì)算機(jī)工作流程圖計(jì)算機(jī)硬件的基本組成 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件部分從外觀上看主要有主機(jī)、鍵盤、鼠標(biāo)和顯示器等組成；從邏輯功能上看

10、，可以分為控制器、運(yùn)算器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備五個(gè)部分，一般地又把運(yùn)算器和控制器合稱為中央處理器(Central Processing Unit,CPU)它是整個(gè)計(jì)算機(jī)的核心部件，是計(jì)算機(jī)的“大腦”，他控制著計(jì)算機(jī)的運(yùn)算、處理、輸入、輸出等工作。 第15頁，共45頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)20分，星期日計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)(1) 輸入設(shè)備負(fù)責(zé)把用戶信息（包括程序和數(shù)據(jù)）輸入到計(jì)算機(jī)中。(2)存儲(chǔ)器負(fù)責(zé)存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)，并根據(jù)控制命令提供這些數(shù)據(jù)和程序。(3)運(yùn)算器負(fù)責(zé)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算（對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加工與處理）。(4)控制器負(fù)責(zé)對(duì)程序中的指令進(jìn)行分析和控制，協(xié)調(diào)輸入、輸出操作并

11、對(duì)存儲(chǔ)器進(jìn)行訪問。(5)輸出設(shè)備負(fù)責(zé)將計(jì)算機(jī)中的信息（包括程序和數(shù)據(jù)）轉(zhuǎn)變?yōu)槿藗兡芙邮艿男问捷敵?。?6頁，共45頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)20分，星期日一個(gè)臺(tái)式電腦主要硬件包括有鍵盤顯示器主機(jī)箱鼠標(biāo)音箱第17頁，共45頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)20分，星期日計(jì)算機(jī)的基本組成結(jié)構(gòu)第18頁，共45頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)20分，星期日機(jī)箱、電源機(jī)箱主要分立式機(jī)箱和臥式機(jī)箱兩種 機(jī)箱一般包括外殼、支架、面板上的各種開關(guān)、指示燈等。外殼用鋼板和塑料結(jié)合制成，硬度高，主要起保護(hù)機(jī)箱內(nèi)部元件的作用；支架主要用于固定主板、電源和各種驅(qū)動(dòng)器。 第19頁，共45頁，2022年，5月2

12、0日，17點(diǎn)20分，星期日。第20頁，共45頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)20分，星期日 如果把CPU比喻為整個(gè)電腦系統(tǒng)的心臟，那么主板就是整個(gè)身體的軀干，一臺(tái)電腦能否穩(wěn)定的運(yùn)行，很大程度上取決于主板的穩(wěn)定性和工藝品質(zhì)。主板 第21頁，共45頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)20分，星期日北橋芯片LGA 775CPU插座鍵盤插座鼠標(biāo)插座打印機(jī)插座USB插座PCI插槽AGP插槽內(nèi)存插槽電源插座IDE插座BIOS芯片南橋芯片面板跳線插座聲卡插座主板固定孔CNR插槽IDE插座PCI-E插槽PCI3主板組成第22頁，共45頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)20分，星期日CPU即中央處理器，它是計(jì)算

13、機(jī)的大腦，計(jì)算機(jī)的運(yùn)算、控制都是由它來處理的。它的發(fā)展非常迅速，就像列不斷在加速的列車一樣。個(gè)人電腦從 8088(XT)發(fā)展到現(xiàn)在的Pentium 4時(shí)代，只經(jīng)過了不到20年的時(shí)間。cpu第23頁，共45頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)20分，星期日例：主流64位處理器64位CPU一個(gè)周期可以處理64bit數(shù)據(jù),即8個(gè)字節(jié)。64bit CPU 比32bit理論上快1倍. 第24頁，共45頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)20分，星期日CPU上面一般都裝有風(fēng)扇 第25頁，共45頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)20分，星期日功能： 用來存儲(chǔ)程序、數(shù)據(jù)等各種信息的憶裝置，是計(jì)算機(jī)信息 存儲(chǔ)和交流

14、的中心。分類：內(nèi)存儲(chǔ)器和外存儲(chǔ)器 內(nèi)存儲(chǔ)器：亦稱主存儲(chǔ)器，按讀寫方式的不同又分為只讀 存儲(chǔ)器（）和隨機(jī)存儲(chǔ) 器（）。存儲(chǔ)器如：內(nèi)存條外存儲(chǔ)器：如：軟盤 硬盤、光盤容量單位：以字節(jié)yte為基本單位， 還有、只讀存儲(chǔ)器（）: 信息在計(jì)算機(jī)斷電的情況下不會(huì)消失。（如：自檢程序BIOS程序就采用ROM進(jìn)行存儲(chǔ)）隨機(jī)存儲(chǔ)器（）： 信息在計(jì)算機(jī)斷電的情況下會(huì)消失。（如：內(nèi)存條） 1KB=1024B(Byte) 1MB=1024KB 1GB=1024MB第26頁，共45頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)20分，星期日DDR2-240線內(nèi)存條內(nèi)存條第27頁，共45頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)20分，星期

15、日顯卡的性能指標(biāo)：顯示分辨率、色彩位數(shù) 、顯存速度、顯存容量和顯存位寬 、顯卡的頻率 、顯卡的渲染管道 等例：AGP接口顯卡PCI-E版本的GeForce 6800GT 顯卡第28頁，共45頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)20分，星期日硬盤電腦要是沒了硬盤，不知道它還能做些什么。 硬盤與其他記錄介質(zhì)相比，它的速度快、容量大，成為計(jì)算機(jī)中最重要的存儲(chǔ)設(shè)備。 第29頁，共45頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)20分，星期日硬盤的結(jié)構(gòu) 硬盤結(jié)構(gòu)由固定面板、控制電路板、盤頭組件、接口及附件等幾大部分組成。硬盤的工作原理 概括地說，硬盤的工作原理是利用特定的磁粒子的極性來記錄數(shù)據(jù)。磁頭在讀取數(shù)據(jù)時(shí)，將

16、磁粒子的不同極性轉(zhuǎn)換成不同的電脈沖信號(hào)，再利用數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器將這些原始信號(hào)變成電腦可以使用的數(shù)據(jù)，寫的操作正好與此相反。另外，硬盤中還有一個(gè)存儲(chǔ)緩沖區(qū)，這是為了協(xié)調(diào)硬盤與主機(jī)在數(shù)據(jù)處理速度上的差異而設(shè)的。 硬盤第30頁，共45頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)20分，星期日硬盤的性能指標(biāo):主軸轉(zhuǎn)速、尋道時(shí)間 、硬盤表面溫度 、道至道時(shí)間 、高速緩存全程訪問時(shí)間 、最大內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸率 、外部數(shù)據(jù)傳輸率 第31頁，共45頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)20分，星期日光驅(qū)外部SAR-3光驅(qū)內(nèi)部第32頁，共45頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)20分，星期日輸入設(shè)備的功能： 用于接受數(shù)據(jù)和程序等外部信息

17、。常見設(shè)備有： 鍵盤、鼠標(biāo)、掃描儀輸出設(shè)備的功能： 用于向用戶傳送如聲音、文字、圖像等處理結(jié)果。常見設(shè)備有：顯示器、打印機(jī)、音箱輸入設(shè)備、輸出設(shè)備第33頁，共45頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)20分，星期日顯示設(shè)備簡介：對(duì)于用戶來說，選擇電腦時(shí)，首先提出的指標(biāo)一定是奔騰、賽揚(yáng)等一系列與CPU有關(guān)的數(shù)據(jù)，電腦的心臟固然重要，但對(duì)于經(jīng)常與電腦打交道的人來說，電腦的“臉”顯示器，同樣是您最關(guān)心的問題之一。 性能指標(biāo)：種類、大小、分辨率等第34頁，共45頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)20分，星期日聲音設(shè)備聲音設(shè)備：聲卡、音響、耳機(jī)、麥克風(fēng)等聲卡性能指標(biāo)：采樣的位數(shù)、最高采樣頻率 、數(shù)字信號(hào)處理

18、器 對(duì) Internet 的支持 、內(nèi)置混音芯片 。第35頁，共45頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)20分，星期日第36頁，共45頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)20分，星期日網(wǎng)卡概述： 計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)相連的接口電路稱為網(wǎng)卡，又稱為網(wǎng)絡(luò)適配器，它主要起著對(duì)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送數(shù)據(jù)、控制數(shù)據(jù)、接受并轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的功能。如圖示。網(wǎng)卡有兩個(gè)主要功能：一是讀入由網(wǎng)絡(luò)設(shè)備傳輸過來的數(shù)據(jù)包，經(jīng)過拆包，將它變?yōu)橛?jì)算機(jī)可以識(shí)別的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)剿柙O(shè)備中；二是將計(jì)算機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)，打包后輸送至其它網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備第37頁，共45頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)20分，星期日個(gè)人計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接從局域網(wǎng)到廣域網(wǎng)第38頁

19、，共45頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)20分，星期日軟件定義 1983年美國IEEE組織給軟件下了一個(gè)明確的定義： 軟件是計(jì)算機(jī)程序、方法、規(guī)則相關(guān)的文檔以及在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行所必需的數(shù)據(jù)。 軟件分為兩大類： 系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件 第39頁，共45頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)20分，星期日系統(tǒng)軟件 系統(tǒng)軟件是一種綜合管理計(jì)算機(jī)硬件和軟件資源，為用戶提供工作環(huán)境和開發(fā)工具的大型軟件。系統(tǒng)軟件主要有操作系統(tǒng)和程序設(shè)計(jì)語言兩類。操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)的大管家，它負(fù)責(zé)管理和控制計(jì)算機(jī)各個(gè)部件協(xié)調(diào)一致地工作，是一個(gè)最基本、最重要的系統(tǒng)軟件。一臺(tái)計(jì)算機(jī)必須安裝了操作系統(tǒng)才能正常工作。DOS、Windows、Linux、Unix等都是計(jì)算機(jī)上使用的操作系統(tǒng)軟件。程序設(shè)計(jì)語言是用來編制軟件的專門語言。我們使用的各種軟件都是用程序設(shè)計(jì)語言編寫的。程序設(shè)計(jì)語言的種類很多，有BASIC、PASCAL、C、FoxBASE、Visual