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集中式系统是一个或多个用户同时使用一台计算机。
它又分为:
单用户机(pc机)和多用户机(DEC公司的ALPHA系列机,IBM360机).
计算机网络是用通信线路互连起来的多台计算机的集合.各个分点的计算机称为工作站。
各分点集中汇全的计算机称为服务器。
每个工作站本身就是一台完整计算机,可独立工作;
同时服务器是资源(存储器、设备、软件、公共信息等)又可供工作站共享调用.
根据网络覆盖的范围可分为:
局域网 都市网 广域网(国际互连网(internet))。
根据网络的布线组织结构可分为:
总线型 星型 环型
树型
网型
(三)软件的发展
计算机硬件发展的同时,软件始终伴随其步伐迅猛发展,就计算机的编程语言而言,也划分为三代。
第一代:
机器语言。
每条指令用二进制编码,效率很低。
第二代:
汇编语言。
用符号编程,和具体机器指令有关,效率不高。
第三代:
高级语言:
如FORTRAN、COBOL、BASIC、PASCAL等都属于高级语言。
未来:
第四代(非过程语言)第五代(智能化语言,如LISP)
(四)微机发展
以微处理器为核心,加上用大规模集成电路做成的RAM和ROM存储器芯片、输入输出接口芯片等组成的计算机称为微型计算机。
而微处理器(MPU)则是利用大规模集成电路技术把运算器和控制器(也即中央处理器单元CPU)制作在一块集成电路中的芯片。
微机的种类很多,按字长分:
可分为8位机、16位机、32位机和64位机等。
按结构分:
可分为单片机、单板机与多芯片机、多板机等。
单片机:
把微型计算机的运算器、控制器、内存储器和输入输出接口电路等做在一块集成电路芯片上,这样的集成电路芯片叫做单片计算机,简称单片机。
单板机:
把组成微型计算机的若干块集成电路芯片及一些辅助电路安装在一块印刷电路板上,这样的微型计算机叫做单板计算机,简称单板机。
1971年,intel公司用PMOS工艺制成世界上第一代4位微处理器4004。
·
1982年Intel公司发布80286个人计算机微处理器芯片,字长16位;
1985年-80386,字长32位
·
1989年-804860,字长32位
1993年,Pentium,主频60-66MHz,字长32位
1997年,PentiumⅡ,主频233MHz,字长32位
1999年,PentiumⅢ,主频450MHz以上;
字长32位
2000年,P4,主频1.4G以上;
64位的处理器有Intel公司的安腾(itanium),奔腾D系列、E系列及酷睿2;
AMD公司的速龙(athlon64)和opteron;
IBM的(Power5)等。
二、计算机的特点
①运算速度快,精确度高;
②具有逻辑判断和记忆能力;
③高度的自动化和灵活性。
三、计算机在现代社会中应用
按其性质和类型,一般分为如下十个方面:
①科学计算(数值计算)方面 ②数据处理方面 ③自动控制(过程控制)方面
④办公自动化(OA)方面 ⑤计算机辅助设计(CAD)和辅助制造(CAM)方面
⑥计算机辅助教学CAI(ComputerAssistedInstruction)方面 ⑦计算机在智能模拟方面的应用
⑧计算机在通信方面的应用 ⑨计算机在信息高速公路方面的应用
⑩计算机在文字处理方面的应用
四、计算机的发展趋势
计算机的发展向微型化和巨型化、多媒体化、网络化和智能化方向发展。
五、计算机的工作原理
计算机的基本原理是存贮程序和程序控制。
预先要把指挥计算机如何进行操作的指令序列(称为程序)和原始数据通过输入设备输送到计算机内存贮器中。
每一条指令中明确规定了计算机从哪个地址取数,进行什么操作,然后送到什么地址去等步骤。
计算机在运行时,先从内存中取出第一条指令,通过控制器的译码,按指令的要求,从存贮器中取出数据进行指定的运算和逻辑操作等加工,然后再按地址把结果送到内存中去。
接下来,再取出第二条指令,在控制器的指挥下完成规定操作。
依此进行下去,直至遇到停止指令。
程序与数据一样存贮,按程序编排的顺序,一步一步地取出指令,自动地完成指令规定的操作是计算机最基本的工作原理。
这一原理最初是由美籍匈牙利数学家冯.诺依曼于1945年提出来的,故称为冯.诺依曼原理。
1944年,美籍匈牙利数学家冯·
诺依曼(计算机之父)提出计算机基本结构和工作方式的设想,为计算机的诞生和发展提供了理论基础。
时至今日,尽管计算机软硬件技术飞速发展,但计算机本身的体系结构并没有明显的突破,当今的计算机仍属于冯·
诺依曼架构。
其理论要点如下:
计算机内所有数据都采用二进制存储。
计算机硬件设备由存储器、运算器、控制器、输入设备和输出设备5部分组成。
计算机工作原理-存储程序和程序控制思想
[典型示例]
例1:
美籍匈牙利数学家冯.诺依曼对计算机科学发展所做出的贡献是(C)。
A.提出理想计算机数学模型,成为计算机科学理论基础的奠基人
B.世界上第一个编写计算机程序的人
C.提出存储程序工作原理,并设计出第一台具有存储程序功能的计算机EDVAC
D.采用集成电路作为计算机的主要功能部件
E.指出计算机性能将以每两年一番的速度向前发展
分析与解答:
第一个写软件的人是Ada(AugustaAdaLovelace),在1860年他尝试为Babbage(CharlesBabbage)的机械式计算机写软件。
尽管努力失败了,但他的名字永远载入了计算机发展的史册。
1936年,年仅24岁的英国人图灵发表了著名的《论应用于决定问题的可计算数字》一文,提出了理想计算机的数学模型,这种理想中的机器被称为“图灵机”。
例2:
最能准确反映计算机主要功能的是(C)
A.计算机可以代替人的脑力劳动
B.计算机可以存储大量信息
C.计算机是一种信息处理机
D.计算机可以实现高速度的运算
例3:
下面是关于计算机信息处理能力的叙述:
(
)
①它能自动地完成程序所规定的操作;
②它完全可以替代人的大脑;
③它具有数据记忆功能,这是它与传统计算工具的重要区别;
④它只能进行算术运算,而不能进行逻辑运算。
其中正确的是(D)。
A.①③④
B.①
C.①②③④
D.①③
[拓展练习]
1、计算机在教育教学中的应用越来越广泛,其中,“计算机辅助教育”的英文缩写是(
)。
A.CAI
B.CAM
C.CAD
D.CAE
2、计算机在实现工业生产自动化方面,主要表现为(
A.实时控制
B.数据处理
C.科学计算
D.人工智能
3、信息技术的英文缩写是(
A.OS
B.CAD
C.IT
D.CAI
4、我国第一台电子计算机于(
)年研制成功。
A.1953
B.1958
C.1964
D.1978
5、现在的计算机性能越来越强,而操作却越来越简单,这是因为(
A.计算机中广泛地使用了鼠标和菜单技术
B.计算机的操作界面越来越图形化
C.硬件和软件的设计者为普及应用计算机作了大量的研究
D.以上都对
6、下列不属于冯.诺依曼计算机模型核心思想的是(
A.采用二进制形式表示数据和指令
B.采用“存储程序”工作方式
C.计算机硬件由五大部件(运算器、控制器、存储器、输入和输出设备)组成
D.结构化程序设计方式
[答案]1.D
2.A
3.C
4.B
5.D
6.D
六.计算机的基本组成及其相互联系
计算机系统是由硬件系统和软件系统所组成的。
(一)、计算机的硬件系统
硬件系统由输入设备、输出设备、存储器、运算器和控制器组成。
其中运算器和控制器结合
在一起,称为中央处理器(CPU),CPU和内存储器合称为主机。
输入设备:
将外界信息输入到计算机的设备。
常见有键盘(Keyboard):
目前大多使用104或107键盘、鼠标(Mouse):
主要有机械型鼠标和光电型鼠标两种、手写笔、触摸屏、麦克风、扫描仪(Scanner)、视频输入设备、条形码扫描器、扫描仪等。
输出设备:
将计算机处理的结果以人们所能识别的形式表现出来。
常见有触摸屏、显示器(CRT(阴极射线管)显示器和LCD液晶显示器)、打印机(针式、喷墨、激光)和绘图仪音箱等;
输入设备、输出设备和外存储器合称为外设。
中央处理器:
又称CPU,它包括运算器、控制器和一些寄存器。
是计算机的核心部分,主要功能是执行指令。
CPU的主要性能指标是主频和字长。
主频是指CPU主时钟在一秒钟内发出时钟脉冲的数目或者说在单位时间内完成的指令周期数,单位是兆赫兹(MHZ)。
字长是指CPU一次可以同时处理的二进制数据的位数。
我们平时所说的486、586、奔腾Ⅲ、奔腾Ⅳ指的是CPU的型号,而说PIV2.1G,这个2.1G指的是主频。
目前,CPU的生产厂家主要有Intel和AMD公司,Inter主要生产奔腾Pentium(高端)、赛扬Celeron(低端)及酷睿2双核Core2Duo处理器;
AMD主要生产K系列、Duron钻龙、Sempron闪龙、Athlon64速龙、Opteron皓龙处理器。
运算器(ALU):
对信息进行加工处理的部件,它在控制器的控制下与内存交换信息,负责进行各类基本的算术运算和与、或、非、比较、移位等各种逻辑判断和操作。
此外,在运算器中还有能暂时存放数据或结果的寄存器。
控制器:
是计算机的指挥系统,它的操作过程是取指令--分析、判断,发出控制信号,使计算机的有关设备协调工作,确保系统自动运行。
存储器:
具有记忆功能的物理器件,用于存储信息。
一般分为内存和外存。
内部存储器:
中央处理器能直接访问的存储器称为内部存储器,它包括主存储器、高速缓冲存储器(cache)和虚拟内存,主存储器又分为只读存储器(ROM)和随机存储器(RAM)。
ROM(一般固化在主板上)只可读出,不能写入,断电后内容还在;
RAM(就是我们平时说的内存条,以下讲的内存指的是RAM)可随意写入读出,但断电后内容不存在。
根据其中信息的设置方式不同,可把ROM分为四类:
普通ROM,又称掩膜ROM,一般由
生产厂家把编好的程序固化在ROM中,其内容不能更改,适用于大批量生产;
可编程ROM,简
写为PROM。
PROM出厂时没有写入内容,允许用户在特殊的仪器上把编好的程序写入。
一旦写入,便再也不能更改了;
可擦除PROM,简写为EPROM。
这是一种由用户编程固化并可以擦除再写入的ROM。
EPROM允许多次编程;
电可擦EPROM,简称EEPROM。
这是另一种可擦除的PROM,是用电来擦除原来的内容而不是用紫外线照射。
CMOS是互补金属氧化物半导化的缩写。
本意是指制造大规模集成电路芯片用的一种技术或用这种技术制造出来的芯片。
其实,在这里是指主板上一块可读写的存储芯片。
它存储了微机系统的时钟信息和硬件配置信息等,共计128个字节。
系统加电引导时,要读取CMOS信息,用来初始化机器各个部件的状态。
它靠系统电源或后备电池来供电,关闭电源信息不会丢失。
BIOS是基本输入输出系统的缩写。
指集成在主板上的一个ROM芯片,其中保存了微机系统最重要的基本输入输出程序、系统开机自检程序等。
它负责开机时,对系统各项石硬件进行初始化设置和测试,以保证系统能正常工作。
由于CMOS与BIOS都跟微机系统设置密切相关,所以才有CMOS设置与BIOS设置的说法,CMOS是系统存放参数的地方,而BIOS中的系统设置程序是完成参数设置的手段。
因此,准确的说法是通过BIOS设置程序对CMOS参数进行设置。
而我们平常所说的CMOS设置与BIOS设置是其简化说法,也就在一定程度上造成两个概念的混淆。
内存发展史:
EDOSDRAMDDRRAMBUSDDR2
外存:
中央处理器不能直接访问的存储器称为外部存储器,外部存储器中的信息必须调入内存后才能为中央处理器处理。
一般有磁性存储器(软盘和硬盘);
光电存储器(光盘);
U盘等可以作为永久性存储器。
硬盘(Harddisk):
目前的硬盘大多采用了温彻斯特技术,所以又称为“温盘”;
温氏技术的特点是:
将盘片、读写磁头及驱动装置精密地组装在一个密封盒里;
采用接触式起停,非接触式读写的方式(磁盘不工作时,磁头停在磁盘表面的起停区,一旦加电后,磁头随着盘片旋转的气流“飞”起来,悬浮在磁盘表面,进行读写)。
软盘(FloppyDisk):
目前常见的是3.5英寸,1.44MB的软盘。
光盘存储器(CD-ROM):
普通的CD-ROM,只能读,不能写;
CD盘片的存储量大约是650MB。
可读写光驱:
能读又能写。
存储器的两个重要指标:
存取速度和存储容量。
存取速度从快到慢依次为寄存器->
快存(cache)->
内存(RAM)->
硬盘->
软盘。
存储容量是存储的信息量,它用字节(Byte)作为基本单位,1个字节用8位二进制数表示,1KB=1024B,1MB=1024KB,1GB=1024MB。
(二)、计算机的软件系统
计算机软件系统分为系统软件和应用软件两大类。
系统软件:
为了使用和管理计算机的软件。
主要有
(1)操作系统(dos、windows、ucdos);
(2)语言处理软件(basic语言、cobol语言、pascal语言、c语言);
(3)数据库管理系统(dbase、
foxbase、foxpro、ACCESS、SQLServer、Oracle以关系型数据库为主体结构)等。
应用软件:
为了某个应用目的而编写的软件。
主要有辅助教学软件,辅助设计软件、文字处理软件(word、wps)、工具软件以及其它的应用软件(某单位的人事管理软件)。
操作系统(OS——OperatingSystem)
操作系统是控制与管理计算机系统资源的软件,是硬件的第一层扩充,任何应用软件的运行
都必须依靠操作系统的支持。
比如:
Windows95/98/2000/NT,DOS,UCDOS,MS-DOS,Unix,OS/2,Linux(芬兰人Linux首创的一个免费的操作系统)等。
其中,WINDOWS是多任务可视化图形界面,DOS是字符命令形式的单任务操作系统。
微机的Os分类:
单任务:
DOS
单用户
多任务:
Windows3.0
多用户多任务:
Window9x
多用户
WindowNT、Window2000
Unix、Linux
Windows系列操作系统是Microsoft公司开发的图形化界面的操作系统。
1.命令项的约定——正常显示和灰色显示;
命令后带“…”:
执行命令则弹出对话框;
带快捷键:
某些菜单命令的后面标有对应的键盘命令,称为该命令的快捷键或热键;
选中标志:
某些命令选项的左侧有用打勾表示的选中标志,说明此命令功能正在起作用;
命令后带“▲”:
级联:
此命令后会有下一级的子命令菜单弹出供用户作进一步选择;
2.快捷菜单——当鼠标位于某个对象上,单击鼠标右键,可打开有关对象的快捷菜单;
3.快捷键
剪贴板:
复制(Ctrl-C)、粘贴(Ctrl-V)、剪切(Ctrl-X)
复制屏幕图像(printscreen):
可将当前屏幕图形以BMP格式传送到剪贴板……
输入法切换(ctrl+shift),中、英文切换(ctrl+空格键),半角/全角切换(shift+空格键)
选择多个不连续文件(Ctrl)选择多个连续的文件(shift)
4.各种文件的后缀名:
com、exe、sys、tmp、zip、……
doc、xls、txt、htm、……
bmp、gif、jpg、psd、……
wav、avi、mp3、swf……
开机和关机
开机之前要注意先打开外部设备的电源开关,如显示器,打印机等,再打开主机的电源开关。
开机时系统启动操作系统(OS)Windows,若系统已设置密码或连入网络中,则会出现登录框。
按要求输入用户名及密码,再单击"
确定"
,便可进入Windows。
关机则是单击屏幕左下角的"
开始"
按钮,在弹出菜单中选择"
关闭系统"
。
出现"
关闭Windows"
的对话框,选择"
关闭计算机"
,再按"
是"
关机按与开机时相反的顺序,依次关闭主机电源,外部设备电源。
在Windows资源管理器中若文件夹前面有"
+"
表示该文件夹下面还有下一级文件夹,但没有在窗口中显示出来,若要显示下一级文件夹,双击该文件夹或单击它前面的加号,就可以了。
文件夹前面有"
-"
表示该文件夹也有下一级文件,但是,已经在左边的窗口中显示出来了。
七、计算机的基本概念
计算机内所有的信息都是以二进制的形式表示的,单位是位。
位:
计算机只认识由0或1组成的二进制数,二进制数中的每个0或1就是信息的最小单位,称为"
位"
(bit)。
字节:
是衡量计算机存贮容量的单位。
一个8位的二进制数据单元称一个字节(byte)。
在计算机内部,一个字节可以表示一个数据,也可以表示一个英文字母或其他特殊字符,二个字节可以表示一个汉字。
字:
在计算机中,作为一个整体单元进行存贮和处理的一组二进制数。
一台计算机,字二进制数的位数是固定的。
字长:
一个字中包含二进制数位数的多少称为字长。
字长是标志计算机精度的一项技术指标。
存贮器编址:
为了便于对计算机内的数据进行有效的管理和存贮,需要对内存单元编号,即
给每个存贮单元(每个字节)一个地址。
每个存贮单元存放一个字节的数据。
如果需要对某一个
存贮单元进行存贮,必须先知道该单元的地址,然后才能对该单元进行信息的存取。
注意:
存贮单元的地址和存贮单元中的内容是不同的。
指令:
指挥计算机进行基本操作的命令。
指令系统:
一种计算机所能执行的全部指令的集合。
程序:
按一定处理步骤编排的,能完成一定处理能力的指令序列。
计算机指令系统的发展有两个截然相反的方向,其中RISC机:
是精简指令系统计算机(ReducedInstructionSetComputer)的英文缩写,它尽量简化指令功能,只保留那些功能简单,能在一个节拍内执行完成指令,较复杂的功能用子程序来实现。
指令系统指令条数少、寻址方式少、指令长度固定。
CISC机:
复杂指令系统计算机(ComplexInstructionSetComputer)的英文缩写,具有增强指令的功能。
设置一些功能复杂的指令,把一些原来由软件实现的、常用的功能改用硬件的指令系统来实现。
指令系统丰富,但是使用频率相差悬殊,支持多种寻址方式,具有变长的指令格式。
例1奔腾II/166表示CPU的型号为(C),工作时的时钟频率为(
),即一秒钟内发出(
)振荡脉冲。
CPU的时钟频率(
),CPU的速度愈快。
A.奔腾II、166MHZ、166万次、愈高
B.奔腾II、166MHZ、256百万次、愈高
C.奔腾II、166MHZ、166百万次、愈高
D.奔腾II、166MHZ、166百万次、愈低
时钟频率愈高,每秒钟产生的脉冲数愈多,则单位时间里可执行的指令数愈多,CPU的速度愈快。
例2CPU的运算速度的计量单位是(
A)。
A.MIPS
B.FIOPS
C.BPS
D.FPS
计算机的运行速度主要取决于CPU和内存的性能,常采用每秒钟执行百万条指令数MIPS(MillionofInstructionPerSecond)来衡量。
例3“奔腾”的地址线为32根,最大存储量为(A)。
A.4GB
B.4MB
C.32MB
D.16MB
地址总线是专门用来传送地址的,地址总线的位数决定了CPU可直接寻址的存储器空间的大小。
由于“奔腾”机有地址线32根(即地址总线的位数为32位),每根线传送的地址信号有两种情况,所以有232个存储单元。
230=1G,即最大存储量为4G。
例4
下面是关于计算机内存的叙述:
①PC机的内存包括高速缓存、主内存和虚拟内存三个层次;
②虚拟内存与主内存完全相同;
③PC机的存储器以字节作为存储信息的基本单位;
④PC机的主内存一般使用静态随机存取存储器SRAM。
A.①③
B.②③
C.②④
D.③④
其
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