《計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)教程》課件第1章

第1章計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識1.1計(jì)算機(jī)基本概念1.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成1.3微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1.4微型計(jì)算機(jī)日常維護(hù)常識

1.1計(jì)算機(jī)基本概念

計(jì)算機(jī)(Computer)又稱為電腦，是指一種能快速、高效、準(zhǔn)確地對各種信息進(jìn)行處理和存儲的數(shù)字化電子設(shè)備。它能把程序存放在存儲器中，通過執(zhí)行程序可對輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行加工、處理、存儲和傳輸并獲得輸出信息，部分地代替了人的腦力勞動。程序改變了，計(jì)算機(jī)的功能也可隨之改變，故其具有很好的通用性，成為人們工作、學(xué)習(xí)和生活的有力幫手。1.1.1計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生與發(fā)展

計(jì)算機(jī)的種類繁多，可以從不同的角度對它們進(jìn)行分類，如根據(jù)計(jì)算機(jī)處理數(shù)據(jù)的形態(tài)分為模擬電子計(jì)算機(jī)和數(shù)字電子計(jì)算機(jī)。

1.計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生

世界上第一臺電子計(jì)算機(jī)是1946年由美國賓州大學(xué)的約翰·莫克利(JohnMauchly)等人為軍事需要研制的，稱之為ENIAC(ElectronicNumericalIntegratorAndCalculator)，如圖

1-1所示。圖1-1世界上第一臺電子計(jì)算機(jī)ENIAC

2.未來計(jì)算機(jī)發(fā)展趨勢

1)高速超導(dǎo)計(jì)算機(jī)

2)光計(jì)算機(jī)

3)生物計(jì)算機(jī)

4)量子計(jì)算機(jī)

5)情感計(jì)算機(jī)1.1.2計(jì)算機(jī)的分類

1．巨型計(jì)算機(jī)

2．大型計(jì)算機(jī)

3．小型計(jì)算機(jī)

4．微型計(jì)算機(jī)

5．工作站

1.1.3計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)

1.運(yùn)算速度快

2.計(jì)算精度高

3.邏輯判斷和記憶能力強(qiáng)

4.自動化程度高

5.通用性強(qiáng)

1.1.4計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域

1.科學(xué)計(jì)算

2.數(shù)據(jù)處理

3.過程控制

4.輔助系統(tǒng)

5.網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用

6.人工智能

1.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成

1.2.1計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成與基本工作原理

1．計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)組成的，如圖1-2

所示。圖1-2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成

2.計(jì)算機(jī)的基本工作原理

1)指令和指令系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)硬件能夠直接識別并執(zhí)行的命令稱之為機(jī)器指令(簡稱指令)，一臺計(jì)算機(jī)能夠識別的指令的集合稱為指令系統(tǒng)。需要注意的是，不同類型的計(jì)算機(jī)其指令系統(tǒng)不同，這是與計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)相關(guān)的。指令通常由操作碼和操作對象兩大部分組成。圖1-3指令的組成

2)計(jì)算機(jī)的工作過程

計(jì)算機(jī)的工作過程就是執(zhí)行程序的過程，即事先把要實(shí)現(xiàn)這些計(jì)算的一步步操作寫成一條條指令的形式，再輸入到存儲器中，計(jì)算機(jī)執(zhí)行時首先取指令，再進(jìn)行指令譯碼(即對指令進(jìn)行分析)，然后執(zhí)行指令所規(guī)定的功能；若非結(jié)束指令，需要修改指令地址寄存器的內(nèi)容，以便取下一條指令，繼續(xù)執(zhí)行。程序的執(zhí)行過程如圖1-4所示。圖1-4程序的執(zhí)行過程1.2.2計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)自1946年誕生以來，雖然其制造技術(shù)已經(jīng)發(fā)生了巨大的變化，但就其體系而言，都基于同一個原理——存儲程序的原理。這個原理是美籍匈牙利人馮·諾依曼在研究計(jì)算機(jī)的方案時提出的。計(jì)算機(jī)的硬件由五個基本部分組成：運(yùn)算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備，如圖1-5所示。圖1-5馮·諾伊曼計(jì)算機(jī)硬的基本結(jié)構(gòu)1.2.3計(jì)算機(jī)的軟件系統(tǒng)

1.系統(tǒng)軟件

系統(tǒng)軟件是一個計(jì)算機(jī)系統(tǒng)必須配置的程序和數(shù)據(jù)集合，它是專為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)所配置的，其物質(zhì)基礎(chǔ)是硬件系統(tǒng)。

1)操作系統(tǒng)

2)程序設(shè)計(jì)語言

(1)機(jī)器語言。

(2)匯編語言。

(3)高級語言。

(4)非過程語言。

(5)智能性語言。

3)語言處理程序

4)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)

5)服務(wù)性程序圖1-6高級語言的兩種編譯方式

2.應(yīng)用軟件

應(yīng)用軟件是指為用戶解決某個實(shí)際問題而編制的程序和有關(guān)資料?？煞譃閼?yīng)用軟件包和用戶程序。1.2.4人與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的關(guān)系

歸納起來，硬件結(jié)構(gòu)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中看得見的物理實(shí)體，而軟件則是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中各種程序的集合。在軟件的組成中，系統(tǒng)軟件是人與計(jì)算機(jī)進(jìn)行信息交換、通信對話、按人的思維對計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制和管理的工具。人與計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)、硬件系統(tǒng)的層次關(guān)系如圖1-7所示。圖1-7人與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的關(guān)系1.2.5計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的性能指標(biāo)

1.計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的效率

(1)響應(yīng)時間。

(2)吞吐量。

(3)周轉(zhuǎn)時間。

2.計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的可靠性

(1)平均無故障時間MTBF。假設(shè)ti是第i次無故障間隔時間，N為故障次數(shù)，則

一般情況下，用戶都希望MTBF越大越好。

(2)故障率λ。平均無故障時間MTBF和故障率λ的關(guān)系是

故障率(FailureUnite)的單位為菲特(Fit)。

3．計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的可維護(hù)性

假設(shè)Ti是第i次故障發(fā)生到系統(tǒng)修復(fù)后投入運(yùn)行的間隔時間，M為修復(fù)總次數(shù)，則平均修復(fù)故障時間可以表示如下

4．性能價格比

性能價格比也是一種用來衡量計(jì)算機(jī)優(yōu)劣的概括性指標(biāo)。例如，對于市場上不同價格的硬盤來說，選購考慮的主要因素就是性能價格比，即用硬盤容量除以價格所得的值(每百元可以獲得的多大存儲容量)做比較，性能價格比越高越好。

1.3微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

1.3.1微型計(jì)算機(jī)的硬件功能結(jié)構(gòu)

微型計(jì)算機(jī)是指能夠獨(dú)立完成所有輸入、處理、輸出和存儲操作，即至少配有一個輸入設(shè)備、輸出設(shè)備、存儲器和處理器的計(jì)算機(jī)。微型計(jì)算機(jī)的硬件由五大功能部件組成，即輸入設(shè)備、輸出設(shè)備、運(yùn)算器、控制器、存儲器。微型計(jì)算機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)如圖1-8所示。圖1-8微型計(jì)算機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)

1.微處理器

微處理器也稱為中央處單元，使計(jì)算機(jī)完成指令讀出、解釋和執(zhí)行的重要部件，主要由運(yùn)算器和控制器組成，其外形如圖1-9所示。圖1-9微處理器

1)微處理器的功能

(1)指令控制。

(2)操作控制。

(3)時間控制。

(4)數(shù)據(jù)加工。

2)微處理器的組成與操作

3)與微處理器相關(guān)的專業(yè)術(shù)語

(1)內(nèi)頻。

(2)外頻。

(3)倍頻。

(4)超頻。

2．存儲器

存儲器是有記憶功能的部件，可將用戶編好的程序和數(shù)據(jù)及中間結(jié)果存入其中。

1)內(nèi)存儲器

(1)隨機(jī)存取存儲器RAM(RandomAccessMemory，RAM)。

(2)只讀存儲器(Read-OnlyMemory，ROM)。

(3)高速緩沖存儲器(Cache)。圖1-10內(nèi)存條

2)外部存儲器

(1)軟盤存儲器。

①磁道：

②扇區(qū)：

③磁盤總?cè)萘浚簣D1-113.5英寸軟盤

圖1-12磁道和扇區(qū)示意圖

(2)硬盤存儲器。

①接口：

②容量：

③轉(zhuǎn)速：

④緩存：圖1-13硬盤的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

(3)光盤存儲器。

①存儲容量大。

②可靠性高。

③讀取速度快。

(4)移動硬盤和U盤。

圖1-14U盤

3．輸入設(shè)備

1)鍵盤

鍵盤是計(jì)算機(jī)必須具備的標(biāo)準(zhǔn)輸入設(shè)備。用戶的程序、數(shù)據(jù)以及各種對計(jì)算機(jī)的命令都可以通過鍵盤輸入到計(jì)算機(jī)中?，F(xiàn)在普遍使用是101鍵盤或104鍵盤。由于Windows的廣泛應(yīng)用，104鍵盤已經(jīng)變得非常普及。鍵盤布局如圖1-15所示。圖1-15鍵盤布局

2)鼠標(biāo)

鼠標(biāo)是一種帶有按鍵的手持輸入設(shè)備。用戶可以利用鼠標(biāo)操作控制屏幕上的對象。在Windows圖形環(huán)境中，鼠標(biāo)的基本操作就是選取、移動和激活顯示在屏幕上的元素。鼠標(biāo)以其快捷、準(zhǔn)確、直觀的屏幕定位和選擇能力而受到計(jì)算機(jī)用戶的喜愛，已成為各種檔次計(jì)算機(jī)的必備輸入設(shè)備。常見的鼠標(biāo)的分類如表1-6所示。

3)掃描儀

掃描儀是一種輸入設(shè)備，它能將各種圖文資料掃描輸入到計(jì)算機(jī)中并轉(zhuǎn)換成數(shù)字化圖像數(shù)據(jù)，以便保存和處理，如圖

1-16所示。圖1-16掃描儀

4)光筆

光筆是一種與顯示器配合使用的輸入設(shè)備，如圖1-17所示。圖1-17光筆

5)觸摸屏

觸摸屏是一種附加在顯示器上的輔助輸入設(shè)備。

4．輸出設(shè)備

1)顯示器

顯示器由監(jiān)視器(Monitor)和顯示適配器(DisplayAdapter)及有關(guān)電路和軟件組成，是用以顯示數(shù)據(jù)、圖形、圖像的計(jì)算機(jī)輸出設(shè)備，如圖1-18所示。圖1-18顯示器下面介紹一下顯示器的主要技術(shù)指標(biāo)：

(1)分辨率。

(2)刷新頻率。

(3)色彩。

(4)點(diǎn)距。

(5)亮度。

(6)對比度。

2)打印機(jī)

(1)針式點(diǎn)陣打印機(jī)(WirePrinter)

(2)噴墨式打印機(jī)(Ink-jetPrinter)

(3)激光打印機(jī)(LaserPrinter)

圖1-19針式點(diǎn)陣打印圖1-20噴墨打印機(jī)圖1-21激光打印機(jī)

3)繪圖儀

繪圖儀是一種常用的圖形輸出設(shè)備。通過專用的繪圖軟件，用戶的繪圖要求變?yōu)閷L圖儀的操作指令。

4)音箱

音箱將電信號轉(zhuǎn)換成機(jī)械信號的振動，再形成人耳可聽到的聲波。1.3.2微機(jī)總線與主板

1．總線

總線是指計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中能夠?yàn)槎鄠€部件共享的公共信息通道，是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的骨架。

總線按照連接部件的不同，可以分為以下三種：

(1)內(nèi)部總線。

(2)系統(tǒng)總線。

(3)擴(kuò)展總線。

2．主板

主板(MainBoard，MB)也稱為母板或系統(tǒng)板。主板上有許多電子元器件、插槽和接口，如圖1-22所示。圖1-22主板1.3.3微型計(jì)算機(jī)中的常用設(shè)備

1．顯卡

主板要把控制信號傳送到顯示器，并將數(shù)碼信號轉(zhuǎn)變?yōu)閳D像信號，就需要在主板和顯示器之間安裝一個中間通信連接部件，這就是顯示適配器，簡稱為顯卡，如圖1-23所示。圖1-23顯卡顯卡的組成包括：

(1)接口：

(2)芯片：

(3)顯存：常用的顯示器適配器有以下幾種：

(1)?CGA

(2)?EGA

(3)?VGA

(4)?SVGA、VGA+、XGA

2．聲卡

聲卡是處理聲音信號的設(shè)備，如圖1-24所示。圖1-24聲卡

3．網(wǎng)卡

網(wǎng)絡(luò)接口適配器，簡稱網(wǎng)卡，是計(jì)算機(jī)通過局域網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)的必備硬件，它負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)上的通信、收發(fā)等任務(wù)，如圖1-25

所示。圖1-25網(wǎng)卡

4．視頻卡

視頻卡是視頻圖像的輸入和加工處理多媒體技術(shù)的核心。視頻卡是處理視頻信號的設(shè)備，如圖1-26所示。圖1-26視頻卡

5．輸入/輸出(I/O)接口

輸入(Input)/輸出(Output)接口簡稱I/O接口。I/O接口電路是CPU與外部設(shè)備之間的連接設(shè)備。圖1-27主板的I/O接口

6．CMOS電路

微型計(jì)算機(jī)的主板上都有一個CMOS電路，它記錄著有關(guān)計(jì)算機(jī)各項(xiàng)配置的信息。該電路由充電電池維持，即使關(guān)掉計(jì)算機(jī)之后仍然有效。每次開機(jī)，計(jì)算機(jī)首先會按照CMOS電路中記錄的參數(shù)檢查計(jì)算機(jī)各部件是否正常，并按照CMOS指示進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)置。

7．機(jī)箱和電源

機(jī)箱是計(jì)算機(jī)主機(jī)的外衣，如圖1-28所示。計(jì)算機(jī)的大多數(shù)的組件都固定在機(jī)箱內(nèi)部，機(jī)箱保護(hù)這些組件不受到碰撞，減少灰塵吸附，減小電磁輻射干擾。圖1-28機(jī)箱1.3.4微型計(jì)算機(jī)部件的性能評價

1．微處理器(CPU)

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