第一章 计算机基础 微型计算机原理和 与应用 电子教案 .pptVIP

第1章 计算机基础知识;第1章 计算机基础知识;1.1 计算机的产生与发展;1.1.1 计算机的产生 在漫长的历史长河中，人类发明和创造了许多算法与计算工具，例如我国商朝时期的算珠、唐宋时期发明的算盘，欧洲16世纪以后出现的计算圆图、对数计算尺等。 1642年，法国物理学家帕斯卡（Blaise Pascal）发明了齿轮式加法器；1822年英国剑桥大学查尔斯.巴贝奇（Charles Babbage）教授提出了“自动计算机”概念，1834年设计成一台分析机，由五个基本部件组成，即输入装置、处理装置、存储装置、控制装置和输出装置。 1847年英国数学家乔治·布尔（George Boole）创立了逻辑代数。 ; 1944年美国哈佛大学霍华德.艾肯（Honward Aiken）设计，IBM公司制造成Mark I计算机，使用十进制齿轮组作为存储器，使巴贝奇的梦想变成了现实。 1946年美国宾夕法尼亚大学的约翰.莫克利（John Mauchly）和普雷斯普尔.埃克特（J.Presper Eckert）主持研制成世界上第一台电子数字计算机“埃尼阿克”。使用18 800多个电子管、1500多个继电器，占地170 m2，重30 t，耗电150kW，内存储器容量17 KB，字长12位，每秒5000次加法运算。由于存储容量小，没有完全实现“存储程序”思想。 1951年在冯·诺依曼（John von Neumann）的主持下，研制成EDVAC，完全实现了“存储程序”的思想，故称为冯·诺依曼计算机。; 在第四代计算机产生以后，人们就期待第五代智能计算机的诞生。希望模拟人的大脑、具有逻辑思维和推理功能。随后出现了专家系统、人工智能、模糊计算机和神经网络技术的研究。如今，又开始了真实（现实）世界计算（Real world computing）的研究。这些，标志着第五代计算机在向我们走来。;1.2 计算机的类型、特点与应用;1.2.1 计算机的类型、特点与性能指标 1. 计算机的类型 按其信息表示的方式分为两大类，即模拟计算机和数字计算机。目前，主要是指电子数字计算机，且有多种分类方式。常用的有两种： （1）按用途分为：专用机和通用机； （2）按其系统结构和数据处理能力分为：巨型机、大型机、中型机、小型机、微型机和单片机等。 巨型机：规模大，综合处理能力强，字长长，存储器容量大，指令功能全，数据处理 能力强，运算速度快。 大型机次之，中、小型机再次之。; 微型机：体积小，主要指台式计算机、笔记本电脑等。单片机是将计算机的主要部件制作在一块集成电路芯片中，亦属微型计算机。 随着微电子技术的发展，巨型机、大、中、小型计算机之间的界线越来越模糊。另外，在微型机与小型机之间还有一种工作站，它比微型机的功能强，而比小型机略小一些。 除上述各种类型外，还有各种嵌入式芯片、掌上电脑和手机电脑等。此外，还有各种专用机，比如工业控制机、语言翻译机、收款机及游戏机等。 2. 主要特点 (1) 由基本电子器件构成，采用二进制计数，按物理结构仅能进行算术逻辑运算；若配以程序，可进行复杂数值计算、工程设计、图形图像及多种媒体信息的处理、人工智能研究、自动控制等。因此，常称为计算机系统。; (2) 按照“存储程序”的方式进行工作。 (3) 具有超强的信息存储和高速的运算与信息处理能力。运算速度达万亿次/秒以上。 (4) 与通信网络连接，构成全球的计算机通信网，实现信息交流与资源共享。 (5) 随着人工智能的研究，模式识别与逻辑推理已经成为现代计算机的重要功能，比如指纹相貌识别、案情诊断等。 总而言之，人们所进行的任何复杂的脑力工作，只要能分解为计算机可执行的基本操作，计算机就能按人的意愿自动工作。所以称为“电脑”。但是它不可能完全代替人脑。 3. 主要性能指标 (1) 字长: 字长是计算机一次直接处理二进制数据的位数，一般与运算器的位数一致，字长越长，运算精度越高。一般字长有8位、16位、32位和64位等。 ; (2) 运算速度 运算速度是每秒执行基本指令的条数。表示单位有次/秒、百万次/秒、亿次/秒等。 (3) 主频 是计算机的主时钟频率，反映计算机的运算速度，单位是赫兹（Hz），实际使用MHz、GHz，比如PentiumⅢ/866、PentiumIV/3.2。 (4) 内存储器容量 以字节为单位，常用KB、MB、KMB或GB表示。 (5) 外存储器容量 在微型机中，常指硬盘，其容