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第一章 计算机基础 学习目标： 掌握计算机的特点、分类和应用 掌握计算机硬件系统和软件系统的组成 了解衡量计算机性能的主要指标 学会计算机中常用的数制及数值转换方法 章节结构 1.1 计算机概述 1.2 计算机体系结构 1.3 数值与编码 1.4 计算机维护及保养 1.1 计算机概述 1.1.1 计算机的产生与发展 1.1.2 计算机的分类 1.1.3 计算机的应用领域 1.1.4 计算机的发展趋势 1.1.1 计算机的产生与发展 世界上第一台电子数字式计算机于1946年2月15日在美国宾夕法尼亚大学研制成功，它的名称叫ENIAC，是电子数值积分式计算机（The Electronic Numberical Intergrator and Computer）的缩写。 1.1.1 计算机的产生与发展 目前，计算机的应用已扩展到社会的各个领域。根据计算机所使用的电子元器件不同，计算机的发展经历了四代。 计算机发展阶段表 1.1.2 计算机的分类 计算机由于其运算的高速、高可靠性和高精确度，以及其所具有的海量存储信息的能力，在各领域得到了广泛的应用，并且种类众多，而且分类的方法也很多。 1．按工作原理划分 2．按功能划分 3．按规模划分 4．按工作模式划分 1.1.2 计算机的分类 1．按工作原理可划分为： (1) 模拟式电子计算机：采用模拟信号处理各种信息。 (2) 数字式电子计算机：采用数字电路对数字信息进行数字处理。 (3) 数模混合计算机：数字和模拟有机结合的计算机 。 1.1.2 计算机的分类 2．按功能可划分为： (1) 专用计算机：配备有解决特定问题的软硬件，功能单一，但能快速、可靠地解决特定问题。 (2) 通用计算机：能解决多种类型的问题，通用性强，主要应用于商业、工业、政府机构和家庭个人。 1.1.2 计算机的分类 3．按规模可划分： (1) 巨型机：也称为超级计算机，是在给定时间内可提供最大、最快和最强能力的大容量大型计算机。 (2) 大型机：具有很强的数据处理能力，一般应用于大中型企事业单位的中央主机。 1.1.2 计算机的分类 (3) 小型机：功能略逊于大型机，但它结构简单、成本较低、维护方便，适用于中小企业用户。 (4) 微型机：又称为个人计算机（Personal Computer，PC），其价格便宜、功能齐全，广泛应用于个人用户，是目前最普及的机型。 1.1.2 计算机的分类 4．按工作模式可划分为： (1) 工作站：是一种介于微型机和小型机之间的高档微型计算机系统，通常配有高分辨率的大屏幕显示器和大容量存储器，具有较强的数据处理能力和高性能的图形、图像处理功能以及联网功能。 (2) 服务器：是一种在网络环境中为多个用户提供服务的共享设备。服务器的英文名为Server，专指某些高性能计算机，能通过网络，对外提供服务。 1.1.3 计算机的应用领域 1．科学计算 2．数据处理 3．辅助技术 4．过程控制 5．人工智能 6．网络应用 1.1.4 计算机的发展趋势 计算机未来的发展趋势大致为以下几点： 1.2 计算机体系结构 1.2.1 计算机系统的组成 1.2.2 计算机的硬件系统 1.2.3 计算机的软件系统 1.2.4 计算机的工作过程 1.2.5 计算机的主要技术指标 1.2.1 计算机系统的组成 1．冯·诺依曼计算机要求计算机具备以下3点： (1) 用二进制模拟开关电路的两种状态，计算机要执行的所有指令和数据都用二进制表示。 (2) 先将编好的程序和数据送入内存储器，然后计算机自动地从内存中逐条取出指令和数据进行分析、处理和执行。 (3) 计算机包括运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大基本部件。 1.2.1 计算机系统的组成 2．计算机系统的组成 一个完整的计算机系统由“硬件”和“软件”两大系统组成。硬件是指计算机系统中物理装置的总称；软件是计算机所需要的各种程序、数据及其相关资料的集合。软件和硬件相辅相承，缺一不可。 1.2.2 计算机的硬件系统 计算机系统的硬件主要是由运算器、控制器、存储器、输入、输出设备等几部分组成 1.2.2 计算机的硬件系统 下面对每个部件的具体功能进行讲解： 1.控制器 2.运算器 3.存储器 4.输入设备 5.输出设备 1．控制器 控制器是计算机的指挥中心，它能产生各种控制信号，指挥整个计算机有条不紊地工作。它的主要功能是根据人们预先编制好的程序，控制与协调计算机各部件自动工作。 2．运算器 运算器是一个用于信息加工的部件，它在控制器的控制下，对二进制的数据进行算术运算和逻辑运算，所以也叫做“算术逻辑运算单元”ALU（Arithmetic