計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)-計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)

授課進(jìn)度第4_周，第二-次課（工學(xué)時(shí)）授課日期

授課題目第一章計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)

（教學(xué)章、節(jié)1.1計(jì)算機(jī)概述

或主題）1.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成

1.掌握計(jì)算機(jī)的五大部件。

2.掌握計(jì)算機(jī)的工作原理。

教學(xué)

目標(biāo)3.掌握完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成。

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件組成

教學(xué)

重點(diǎn)

教學(xué)

計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)技術(shù)指標(biāo)。

難點(diǎn)

請(qǐng)選擇你授課時(shí)所采用的教學(xué)方法（在括號(hào)中畫“J”）：

講授法（J）,討論法（），演示法（V）,案例法（）,發(fā)現(xiàn)法（），探究法

教學(xué)

（）,談話法（），實(shí)驗(yàn)法（），參觀法（）,考察法（），自學(xué)輔導(dǎo)法（），

方法

練習(xí)法（習(xí)題或噪作課）（），讀書(shū)指導(dǎo)法（），聽(tīng)說(shuō)法（），寫生法（），視

唱法］）,工序法（技能課）（），實(shí)習(xí)作業(yè)法（），其他（）

請(qǐng)選擇你授課時(shí)所采用的教學(xué)手段（在括號(hào)中畫“J”）：

教學(xué)

實(shí)物（），多媒體（J）,投影（J）,影像：）,CAI課件（），PPT（J）,

手段

標(biāo)本c）,掛圖（），模型（）,其他（）

討

論、

思考

題、

作業(yè)

1.《大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》（第二版）耿國(guó)華高等教育出版社2013年9月

參考2.《大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》（第二版）惠巧娟北京機(jī)電大學(xué)出版社2014年8月

文獻(xiàn)

第一章計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)

準(zhǔn)備工作

通過(guò)提問(wèn)了解學(xué)生在過(guò)去對(duì)計(jì)算機(jī)的了解學(xué)習(xí)情況,讓學(xué)生充分認(rèn)識(shí)學(xué)好計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)這

門課程的重要性，介紹本門課程的教學(xué)內(nèi)容及學(xué)習(xí)安排，鼓勵(lì)學(xué)生全面系統(tǒng)的學(xué)好計(jì)算機(jī)基

礎(chǔ)這門課程。

講授新課

一、電子計(jì)算機(jī)的概念

電子計(jì)算機(jī)是一種能自動(dòng)高速而精確地對(duì)信息進(jìn)行處理，具有內(nèi)部存儲(chǔ)能力，由程序來(lái)

控制其操作過(guò)程的現(xiàn)代化電子裝置。

二、計(jì)算機(jī)的發(fā)展簡(jiǎn)史

1946年誕生了世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)，由美國(guó)國(guó)防部和賓西法尼亞大學(xué)聯(lián)合研制成

功的，稱為“埃尼亞克”。ENIAC占地面積為170平方米，重:達(dá)30多噸，耗電量每小時(shí)150

千瓦，使用了18800多個(gè)電子管，內(nèi)存容量為16千字節(jié)，字長(zhǎng)為12位，運(yùn)行速度僅有每

秒5000次，且可靠性差。但它的誕生揭開(kāi)了人類科技的新紀(jì)元，是第四次科技革命（信息

革命）的開(kāi)端。

1、世界范圍內(nèi)的計(jì)算機(jī)發(fā)展歷程

階段年份器件軟件發(fā)展應(yīng)用

—*1946-1957電子管機(jī)器語(yǔ)言科學(xué)計(jì)算

二1958-1964晶體管匯編語(yǔ)言、高級(jí)語(yǔ)言數(shù)據(jù)處理、工業(yè)控制

三1964-1974半導(dǎo)體、集成申,路操作系統(tǒng)和高級(jí)語(yǔ)言企業(yè)管理、輔助設(shè)計(jì)等

四1974年至今大規(guī)模、集成電路操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)、網(wǎng)絡(luò)等社會(huì)的各領(lǐng)域

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，個(gè)人計(jì)算機(jī)向高集成化、低功耗、高穩(wěn)定、高處理速度、高存儲(chǔ)

容量方向發(fā)展

2、以超級(jí)計(jì)算機(jī)研發(fā)為代表的我國(guó)計(jì)算機(jī)發(fā)展歷程

1992年銀河通用并行巨型機(jī)10億天氣預(yù)報(bào)

1995年曙光100025億

1999年神威1840億天氣預(yù)報(bào)

2004年曙光4000A10萬(wàn)億國(guó)防安全

2008年曙光5D00A230萬(wàn)億工程計(jì)算、商務(wù)計(jì)算等

2009年天河一號(hào)超級(jí)計(jì)算機(jī)1206萬(wàn)名國(guó)防安全

2010年天河一號(hào)2500萬(wàn)名高端綜合應(yīng)用

三、計(jì)算機(jī)的應(yīng)用

1、科學(xué)計(jì)算氣象預(yù)報(bào)、國(guó)防監(jiān)測(cè)、石油勘探。

2、數(shù)據(jù)處理股票交易、票務(wù)預(yù)訂、高招錄取、銀行業(yè)務(wù)等。

3、過(guò)程檢測(cè)與控制

4、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和輔助教學(xué)用CAI模擬物理現(xiàn)象、化學(xué)反應(yīng)等。

5、人工智能代替人類到危險(xiǎn)的環(huán)境中去工作。

6、計(jì)算機(jī)通信

7、多媒體的應(yīng)用

總結(jié)一句話：計(jì)算機(jī)應(yīng)用于各行各業(yè)的方方面面。

四、計(jì)算機(jī)的分類

1、按計(jì)算機(jī)的性能和作用進(jìn)行分類

巨型機(jī)（超級(jí)計(jì)算機(jī)）：用于尖端的科技領(lǐng)域，如天氣預(yù)報(bào)、尋找外星人等。

大型機(jī)：用于數(shù)據(jù)處理量大的領(lǐng)域，速度千億次/秒

中型機(jī)：介于大型機(jī)和小型機(jī)器之間，速度為數(shù)百億次/秒

小型機(jī)：系統(tǒng)規(guī)模小、價(jià)格較低，可靠性高便于維護(hù)和使用。速度為十億次/秒

微型機(jī)：功能全、體積小、靈活性大、價(jià)格便宜、使用方便，現(xiàn)在的速度也不慢了。

五、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成

總的組成結(jié)構(gòu)如課本P7圖1.1所示。

1945年,美籍匈牙利科學(xué)家馮?諾依曼提出了“存儲(chǔ)程序、程序控制”的原理?？傮w上

講，一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)包括了硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分。其中，硬件系統(tǒng)包括了控

制器、運(yùn)算器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五大部分。軟件系統(tǒng)包括了系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟

件，它負(fù)責(zé)指揮控制計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)，使之按照預(yù)定的程序運(yùn)行，以完成指定的任務(wù)，是

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的靈魂。

硬件：指計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的各種看得見(jiàn)摸得著的電了?設(shè)備。

硬件系統(tǒng)由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五部分組成。

1）中央處理器CPU

運(yùn)算器和控制器合稱為中央處理單元，簡(jiǎn)稱CPU。運(yùn)算器是對(duì)信息進(jìn)行各種運(yùn)算處理的

部件，完成各種算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算?？刂破髫?fù)責(zé)控制指揮各個(gè)設(shè)備協(xié)調(diào)工作，確保系統(tǒng)自

動(dòng)運(yùn)行。

在實(shí)際制造中，利用大規(guī)模集成電路技術(shù)，把整個(gè)運(yùn)算器、控制器（和高速緩存器）集

成在一塊體積不大芯片上（大約4cm*4cm,厚約3mm）。

2）存儲(chǔ)器

是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的信息記憶單元，主要負(fù)責(zé)對(duì)數(shù)據(jù)和控制信息的存儲(chǔ)。按存儲(chǔ)器與CPU

之間的工作關(guān)系，存儲(chǔ)器可以分為主（內(nèi)）存儲(chǔ)器和輔（外）存儲(chǔ)器。其中主存包括了只讀存

儲(chǔ)器ROM、隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM和高速緩沖存儲(chǔ)器Cacheo

只讀存儲(chǔ)器（ROM）一般用于存放計(jì)算機(jī)的基本程序和數(shù)據(jù)，如BIOSROM。其存儲(chǔ)的

信息在制造時(shí)就被固化并永久保存不能輕易改變。

隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM）將RAM集成塊集中在一起的一小塊電路板，它插在計(jì)算機(jī)中的內(nèi)存

插槽上進(jìn)行使用，這就是常說(shuō)的內(nèi)存條。

內(nèi)存（RAM）的讀寫速度較快，能直接與CPU交換信息，斷電后信息丟失，只能在計(jì)算

機(jī)工作時(shí)存儲(chǔ)信息，且制造成本高、容量小。

目前內(nèi)存的存儲(chǔ)容量通常有2GB、4GB等規(guī)格。

輔存不能直接與CPU交換信息，當(dāng)CPU需要處理其存放的信息時(shí)，須先調(diào)入內(nèi)存，再由

CPU運(yùn)算處理。輔存讀寫速度較慢，但制造成本低，容量大，能夠長(zhǎng)久存放信息。

從讀寫速度.上來(lái)看：高速緩存）內(nèi)存（RAM）＞外存；

從制造成本上來(lái)看：高速緩存）內(nèi)存（RAM）》外存；

存儲(chǔ)器的有關(guān)術(shù)語(yǔ)簡(jiǎn)述如下：

*位（Bit）：存放一位二進(jìn)制數(shù)即?；?。位是計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)信息的最小單位。

*字節(jié)（Byte）：8個(gè)二進(jìn)制位為一個(gè)字節(jié)。為了便于衡量存儲(chǔ)器的大小，統(tǒng)一以字節(jié)

（Byte簡(jiǎn)寫為B）為單位，字節(jié)是計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)信息的基本單位。

存取容量：指存儲(chǔ)器所包含的存儲(chǔ)單元的數(shù)量，即存儲(chǔ)信息的字節(jié)數(shù)。常用的容量單

位有B、KB、MB、GB、TB,它們之間的換算關(guān)系是:

1B=8b

1KB=21CB=1O24B（一千個(gè)字節(jié)）

1MB=2,0KB=1024KB（一百萬(wàn)個(gè)字節(jié)）

1GB=2，CMB=1024MB（十億個(gè)字節(jié)）

1TB=2，nGB=1024GB（一萬(wàn)億個(gè)字節(jié)）

輔存的種類很多，常用的主要有：硬盤、光驅(qū)與光盤、閃存盤（優(yōu)盤）和移動(dòng)硬盤等。

機(jī)械式硬盤具有技術(shù)成熟，容量大造價(jià)低，比一般的外存的讀寫速度快的特點(diǎn)，目前是

計(jì)算機(jī)的基本輔助存儲(chǔ)部件。工作時(shí)其盤片高速旋轉(zhuǎn)，因此要避免震動(dòng)。

固態(tài)硬盤（SSD）是一種采用固態(tài)電子存儲(chǔ)芯片陣列而制成的。

優(yōu)點(diǎn)：讀寫速度快、體枳小重量輕、耐震無(wú)噪音：由于不像傳統(tǒng)硬盤那樣屏蔽于法拉

第籠中，磁場(chǎng)干擾、靜電等。

缺點(diǎn)：成本高、容量低、易受外界影響、寫入壽命有限、數(shù)據(jù)難以恢復(fù)。

3）輸入設(shè)備

輸入設(shè)備用于向計(jì)算機(jī)輸入命令、程序、數(shù)據(jù)、文本、圖像、音頻和視頻等信息。其主

要作用是把人們可讀的信息轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)能識(shí)別的二進(jìn)制代碼輸入計(jì)算機(jī)，供計(jì)算機(jī)處理。

常用的輸入設(shè)備有鍵盤、鼠標(biāo)、掃描儀、光筆、數(shù)字化儀、麥克風(fēng)等。

4）輸出設(shè)備

輸出設(shè)備用于將存放在內(nèi)存中由計(jì)算機(jī)處理的結(jié)果轉(zhuǎn)變?yōu)槿藗兯芙邮艿男问?。常用?/p>

輸出設(shè)備有：顯示器、打印機(jī)、繪圖儀、音箱等。

軟件：軟件系統(tǒng)是指計(jì)算機(jī)系統(tǒng)所使用的各種程序及其文檔的集合。按照軟件的實(shí)際用

途，計(jì)算機(jī)軟件一般可分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩大類。

1）系統(tǒng)軟件

（1）操作系統(tǒng)（2）語(yǔ)言處理程序（3）數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（4）網(wǎng)絡(luò)管理軟件（5）

常用的服務(wù)程序

2）應(yīng)用軟件

應(yīng)用軟件是在計(jì)算機(jī)硬件和系統(tǒng)軟件的支持下，為解決各類專業(yè)和實(shí)際問(wèn)題而設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)

的一類軟件。如文字處理、電子表格、多媒體制作工具等。

操作系統(tǒng)

操作系統(tǒng)：是管理和控制計(jì)算機(jī)的全部硬件、軟件資源的程序。主要功能有：用戶與計(jì)

算機(jī)硬件的接口、硬件功能的擴(kuò)充、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的控制及管理等。

六、微型計(jì)算機(jī)的主要性能指標(biāo)

字長(zhǎng)是指計(jì)算機(jī)運(yùn)算部件在一個(gè)時(shí)間周期內(nèi)能同時(shí)處理的二進(jìn)制數(shù)據(jù)的位數(shù)，是