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第1章 计算机基础知识 教学提示和教学目标 教学提示：今天主要介绍一些计算机最基本的知识，对后面的学习是有帮助的。计算机是一门操作性很强的学科，因此，学习计算机首先要有耐性，然后需要自己去动手、实践，逐步掌握。计算机虽是高科技产品，但它的使用并不复杂，设计者把计算机设计得非常人性化，用户使用它时就像控制电视机一样简单。例如，在使用计算机的过程中，你可用一些指令来操作计算机，它就会按指令要求给你满意的结果。 教学目标：通过学习这节内容，使学生掌握计算机的各个组成部件的特点和工作原理，初步认识到计算机是由硬件和软件两部分组成的，知道计算机可以分为哪些类型，目前最常见的计算机类型等，还可以掌握一些计算机组装和维修的基本常识。 1.1 计算机系统的组成 计算机系统由硬件和软件两部分组成，它们共同决定计算机的工作能力。计算机的硬件不能独立工作，它必须运行相关的软件才能工作。计算机软件是指挥计算机自动运行的程序系统、相关的数据及文档。软件是管理和使用计算机的技术，起着充分发挥硬件功能的作用。计算机是通过软件驱动硬件来工作的。 如果说计算机硬件的性能决定了计算机软件的运行速度、显示效果等，那么计算机软件则决定了计算机可进行的工作。因此，可以这样说，硬件是计算机系统的躯体，软件是计算机的头脑和灵魂，只有将这两者有效地结合起来，计算机系统才能成为有生命、有活力的系统。计算机硬件和计算机软件既相互依存，又互为补充。 计算机系统的构成可用图1.1来表示。 图1.1 计算机系统的组成 1.1.1 计算机硬件系统 从硬件系统的结构来看，计算机硬件系统基本上都是采用“冯·诺依曼”结构，即由运算器(calculator，也叫算术逻辑部件ALU)、控制器(controller)、存储器(memory)、输入设备(input device)和输出设备(output device)5大部件组成，其中运算器和控制器构成了计算机的核心部件——中央处理器(center process unit)。略去接口电路和其他细节，可以将计算机各功能部件的关系假设成如图1.2所示的关系图。图中的双向箭头代表“数据信息”的流向，包括原始数据、中间数据、处理结果、程序指令等；单向箭头代表“控制信息”的流向。所有的指令或数据全部由控制器发出，按程序的要求向各部分发送控制信息，使各部分协调工作。 1. 运算器和控制器 2. 存储器 3. 输入设备 4. 输出设备 图1.2 计算机各功能部件的关系图 图1.3 两款流行CPU的外观 图1.4 DDR内存条的外观图1.5 硬盘的正面和背面外观 图 1.6 DVD驱动器外观图1.7 移动硬盘的外观 图1.8 U盘的外观 1.1.2 计算机的接口与系统总线 前面介绍了计算机系统和单元结构的硬件，但要各硬件都能工作，首先应把各种硬件连接起来，具有这个功能的硬件就是计算机的主板。主板上提供了各种设备的接口，它担负着操控和调度CPU、内存、显卡、硬盘等周边子系统并使它们协同工作的重要任务。而要在各设备之间进行传输通信，就需要一种总线形式。总线是CPU与其他部件之间传送数据、地址和控制信息的公共通道。 把各硬件连接起来后，当然还需要最基本的动力才能使计算机运行，它就是电源。此外，为了美观和保护这些硬件，也需要一个箱子把它们装起来，它就是计算机的机箱。 (1) 机箱是安装和保护主机内各种配件的铁壳。 (2) 电源是计算机的动力源泉，计算机中几乎所有的配件都靠电源来供电。 图1.24所示是机箱和电源的外观。 (3) 主板又称为主机板。图1.25所示是一款普通主板的外观 (4) 输入/输出接口电路也称为I/O电路(input/output)，即通常所说的适配器、适配卡或接口卡。它是微型计算机与外部设备交换信息的桥梁。 (5) 系统总线是连接计算机内部各部件之间的信息传输线，是各部件共享的传输介质。 图1.24 机箱和电源的外观 图1.25 主板的外观 1.1.3 计算机软件系统 计算机软件系统是计算机系统的重要组成部分，是为运行、维护、管理、应用计算机所编制的所有程序和支持文档的总和。计算机软件系统由系统软件及应用软件两大类组成。其中，应用软件必须在系统软件的支持下才能运行。没有系统软件，计算机无法运行；有系统软件而没有应用软件，计算机也无法解决实际问题。 1. 指令、程序设计和程序设计语言 要了解软件首先要了解什么是程序，要了解程序又首先要了解什么是指令、什么是程序设计和什么是程序设计语言。 1) 指令与指令系统 2) 程序设计 3) 程序设计语言 2. 计算机的软件系统构成 计算机的软件系统按功能通常分为系统软件和应用软件。 1) 系统软件 2) 应用软件 1.2 计算机的分类