第1章 计算机基础知识.ppt

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1、2018年10月6日星期六,大学计算机基础,第1章 计算机基础知识,本章首先介绍计算机的基本概念、计算机系统组成和微机的硬件系统，在此基础上进一步介绍信息及信息在计算机中的表示等知识。本章重点是计算机系统组成、微机的硬件设备和数据在计算机中的表示。,2,本章主要内容,3,1.1 计算机和信息化社会,计算机是一种能按照事先存储的程序，自动、高速地进行大量数值计算和各种信息处理的现代化智能电子装置。它由一系列电子元器件组成，具有计算、判断和存储信息的能力。 当用计算机进行数据处理时，首先把要解决的实际问题，用计算机可以识别的语言编写成计算机程序，然后将程序送入计算机中。计算机按程序的要求，一步一步

2、地进行各种运算或加工，直到整个程序执行完毕为止。 当今，科学技术发展迅猛，计算机的广泛应用，推动了社会的发展与进步，对人类社会生产、生活的各个领域产生了极其深刻的影响。近年来，计算思维的提出，表明计算机文化已融化到了人类文化之中，成为人类文化不可缺少的一部分。,1.1 计算机和信息化社会(续),科学界一般认为，科学方法分为理论、实验和计算三大类。与三大科学方法相对的是三大科学思维： 理论思维：以数学为基础 实验思维：以物理等学科为基础 计算思维：以计算机科学为基础,4,5,理论思维,理论源于数学，理论思维支撑着所有的学科领域。正如数学一样，定义是理论思维的灵魂，定理和证明则是它的精髓。公理化方

3、法是最重要的理论思维方法，科学界一般认为，公理化方法是世界科学技术革命推动的源头。用公理化方法构建的理论体系称为公理系统，如欧氏几何。 以理论为基础的学科主要是指数学，数学是所有学科的基础。,实验思维,实验思维的先驱应当首推意大利著名的物理学家、天文学家和数学家伽利略，他开创了以实验为基础具有严密逻辑理论体系的近代科学，被人们誉为“近代科学之父”。爱因斯坦为之评论说：“伽利略的发现，以及他所用的科学推理方法，是人类思想史上最伟大的成就之一，而且标志着物理学的真正开端。”。 与理论思维不同，实验思维往往需要借助于某些特定的设备（科学工具），并用它们来获取数据以供后期的分析。 以实验为基础的学科有

4、物理、化学、地学、天文学、生物学、医学、农业科学、冶金、机械，以及由此派生的众多学科。,6,计算思维,计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计以及人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。 计算思维是每个人的基本技能，不仅仅属于计算机科学家。我们每个人在培养解析能力时不仅掌握阅读、写作和算术（Reading， Writing， and Arithmetic3R），还要学会计算思维。正如印刷出版促进了3R的普及，计算和计算机也以类似的正反馈促进了计算思维的传播。,7,8,计算思维的具体含义,（1）计算思维是通过约简、嵌入、转化和仿真等方法，把一个看来困难的问题重新阐释成

5、一个我们知道问题怎样解决的思维方法。 （2）计算思维是一种递归思维，是一种并行处理，是一种把代码译成数据又能把数据译成代码，是一种多维分析推广的类型检查方法。 （3）计算思维是一种采用抽象和分解来控制庞杂的任务或进行巨大复杂系统设计的方法，是基于关注点分离的方法（SoC方法）。 （4）计算思维是一种选择合适的方式去陈述一个问题，或对一个问题的相关方面建模使其易于处理的思维方法。,计算思维的具体含义(续),（5）计算思维是按照预防、保护及通过冗余、容错、纠错的方式，并从最坏情况进行系统恢复的一种思维方法。 （6）计算思维是利用启发式推理寻求解答，也即在不确定情况下的规划、学习和调度的思维方法。

6、（7）计算思维是利用海量数据来加快计算，在时间和空间之间，在处理能力和存储容量之间进行折衷的思维方法。,9,10,计算思维 (续),计算思维最根本的内容，即其本质是抽象（Abstraction）与自动化（Automation）。 计算思维中的抽象完全超越物理的时空观，并完全用符号来表示，其中，数字抽象只是其中的一类特例。 与数学和物理科学相比，计算思维中的抽象显得更为丰富，也更为复杂。数学抽象的重大特点是抛开现实事物的物理、化学和生物学等特性，而仅保留其量的关系和空间的形式，而计算思维中的抽象却不仅仅如此。,11,1.1 计算机和信息化社会,1.1.1 计算机的发展 1.1.2 计算机的分类

7、1.1.3 信息与信息时代 1.1.4 计算机在信息社会中的应用,12,1.1.1 计算机的发展,手工到机械自动 史前时期，我们的祖先就采用石块和贝壳记数 唐代时期，开始使用算盘 17世纪，出现了计算尺 1642年，法国数学家Pascal创造了第一台能完成加、减运算的机械计算器，计算税收 1822年，英国数学家巴贝奇提出了自动计算机的基本概念，并设计出差分机和分析机 机械计算到电动计算 1884年，美国工程师霍雷斯创造了第一台电动计算机，用于人口普查 1944年，美国哈佛大学数学教授霍华德阿肯提出设计思想，由IBM承建，设计出“马克1号”计算机 机电全自动到电子数字 1946年，第一台数字式计

8、算机ENIAC诞生在美国，从此人类社会进入以计算机为主导的信息时代,13,1.1.1 计算机的发展(续),1近代计算机的发展,14,1.1.1 计算机的发展(续),2. 现代电子计算机的发展,ENIAC(Electronic Numerical Integrator And Calculator) 电子数值积分计算机,电子管:18800只 电阻:70000个 电容:10000只 继电器:1500个 耗电:140kW/h 占地:170m2 重量:30吨 速度:5000次/秒,15,1.1.1 计算机的发展(续),计算机发展的演变过程,16,1.1.1 计算机的发展(续),第五代计算机的研究设想,

9、17,1.1.1 计算机的发展(续),2007年推出的iPhone智能手机，不仅汇集了上网，普通手机、相机和媒体播放器的功能，还支持多种第三方应用程序。2010 年iPad的出现，标志着平板时代终于到来。 智能手机，是指像个人电脑一样，具有独立的操作系统，独立的运行空间，可以由用户自行安装软件、游戏、导航等第三方服务商提供的程序，并可以通过移动通讯网络来实现无线网络接入的这样一类手机的总称。 据2013-2017年中国智能手机行业市场需求预测与投资战略规划分析报告估算，2012前三季度，全球智能手机用户总数已经突破了10亿大关。,18,摩尔定律,摩尔定律是指IC上可容纳的晶体管数目，约每隔18

10、个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。摩尔定律是由英特尔(Intel)名誉董事长戈登摩尔（Gordon Moore）经过长期观察发现得出的结论。,19,1.1.1 计算机的发展(续),3现代微型计算机的发展,微机,20,1.1.2 计算机的分类,按处理对象,按使用范围,按规模,21,1.1.2 计算机的分类(续),1按计算机处理数据的方式分类 （1）数字计算机 数字计算机处理的是非连续变化的数据，这些数据在时间上是离散的，输入是数字量，输出也是数字量，如职工编号、年龄、工资数据等。基本运算部件是数字逻辑电路，因此其运算精度高、通用性强。 （2）模拟计算机 模拟计算机处理和显示的是连续的物理量，所

11、有数据用连续变化的模拟信号来表示，其基本运算部件是由运算放大器构成的各类运算电路。模拟信号在时间上是连续的，通常称为模拟量，如电压、电流、温度都是模拟量。一般说来，模拟计算机不如数字计算机精确，通用性不强，但解题速度快，主要用于过程控制和模拟仿真。 （3）数模混合计算机 数模混合计算机兼有数字和模拟两种计算机的优点，既能接受、输出和处理模拟量，又能接受、输出和处理数字量。,22,1.1.2 计算机的分类(续),2按计算机用途分类 （1）通用计算机 为了能解决多种类型的问题，具有较强的通用性而设计的计算机。 （2）专用计算机 为了解决一个特定的问题而专门设计的计算机。,23,1.1.2 计算机的

12、分类(续),3按计算机的规模和处理能力分类,24,1.1.2 计算机的分类(续),4计算模式的发展 （1）单机计算与嵌入式计算 单机计算是指数据存储和计算都在同一台计算机中进行的计算方式，人们常用的个人计算机主要就采用这种计算方式。 嵌入式计算是以嵌入方式将计算机植入其他设备或系统中，在一个系统中用嵌入式计算机取代原来的某些功能部件可以降低成本，改善和扩充该系统的性能。 嵌入式计算机与通用计算机在工作原理方面没有本质区别，只是它常将系统的功能和软件集成在硬件中，并作为其他系统中完成某些局部功能的组成部件。在实际产品的应用过程中，甚至不会感知它的存在。当前的许多电器设备，如个人数字助理(PDA)

13、、移动计算设备、电视机顶盒、手机上网、数字电视、汽车、微波炉、数码相机、电梯、空调、自动售货机、工业自动化仪表与医疗仪器等都具有嵌入式计算机。,25,1.1.2 计算机的分类(续),（2）集中式计算 通过计算机网络将许多终端（如数据显示与输入设备、打印机、微机等）连接到被称作主机的中央计算机（常采用高性能的超级计算机、巨型机、大型机或服务器）上，数据存储和所有的计算任务都在主机中进行，终端只是用来输入和输出数据，自己不作任何处理，所有任务都在主机上进行处理。 集中式计算把所有数据存储在一个地方，保证了每个终端使用的数据都相同，数据安全性高且容易备份。银行自动取款机(ATM)的工作方式可以看作是

14、集中式计算的一个简单实例。,26,1.1.2 计算机的分类(续),（3）分布式计算 有些复杂任务的计算量非常庞大，用一台计算机（甚至造价昂贵的高性能超级计算机）无法完成，于是就产生了分布式计算。分布式计算是指把一个需要巨大计算能力才能解决的复杂问题分解成许多小部分，然后把这些部分分配给许多计算机进行单独处理，最后把所有的计算结果综合起来并计算出最终结果。 在分布式计算的发展过程中，适时涌现出了许多分布式计算技术，如中间件技术、移动Agent技术、网格技术、云计算等。,27,1.1.2 计算机的分类(续),云计算 云计算是继1980年代大型计算机到客户端服务器的大转变之后的又一种巨变。 云计算是

15、网格计算、分布式计算、并行计算、效用计算、网络存储、虚拟化、负载均衡等传统计算机和网络技术发展融合的产物。其基本概念是通过互联网将庞大的计算处理任务自动分拆成无数个较小的子任务，再交由多部服务器所组成的庞大系统计算，经搜寻、计算分析之后将处理结果回传给用户。通过云计算技术，网络服务提供者可以在数秒之内，聚集起具有超大计算能力的计算机群，能够处理数以千万甚至亿计的信息，提供具有甚至超过“超级计算机”的计算能力的网络服务。,28,1.1.2 计算机的分类(续),5计算机的发展趋势 （1）巨型化 （2）微型化 （3）网络化 （4）多媒体化 （5）智能化,29,计算机的发展趋势,（1）巨型化(功能巨型

16、化) 巨型化是指高速运算、大存储容量和超强功能的巨型计算机。如ILLIAC-IV、银河机。 （2）微型化(体积微型化) 包括台式微机、笔记本电脑、掌上电脑。 （3）网络化(资源网络化) 网络化是指利用通信技术和计算机技术，把分散在不同地点的计算机互联起来，以实现网络中的软件、硬件和数据资源的共享。,30,计算机的发展趋势(续),（4）多媒体化 多媒体是“以数字技术为核心的图像、声音与计算机、通信等融为一体的信息环境”的总称。多媒体技术的目标是：无论在什么地方，只需要简单的设备就能自由自在地以交互和对话方式收发所需要的信息。多媒体技术的实质就是让人们利用计算机以更接近自然方式交换信息。 （5）智

17、能化 智能化就是要求计算机具有模拟人的感觉和思维的能力，像人一样具有听、看、说和思考的能力，即人们可以用自然语言、文字、图形、图像等与之对话，多媒体计算机就是这类智能化研究在改善人机交互方面所起得的成果。智能化还要求计算机具有知识库管理功能和推理功能，能存储和管理大量知识信息，并能根据所存储的知识进行推理。,31,1.1.2 计算机的分类(续),6计算机的主要应用,科学计算数据处理（数值型与非数值型）过程控制计算机辅助系统（CAD/CAM/CIMS/CAI） 人工智能电子商务/电子政务数据库应用 计算机模拟学习与娱乐,32,计算机的主要应用,（1）科学计算 它是指利用计算机来完成科学研究和工程

18、技术中提出的数学问题的计算。 （2）数据处理 数据处理是指对各种数据进行收集、存储、整理、分类、统计、加工、利用和传播等一系列活动的统称。 （3）过程检测与控制 它是指用计算机及时采集检测数据，按最优值迅速地对控制对象进行自动调节或控制。 （4）辅助技术与制造 包括计算机辅助设计CAD、计算机辅助制造CAM、计算机集成制造系统CIMS、计算机辅助教学CAI,33,计算机的主要应用(续),（）人工智能 人工智能是用计算机来模拟人的感应、判断、理解、学习、问题求解等人类智能活动。 （）电子商务 电子商务是指通过计算机和网络进行商务活动，是在Internet的广阔联系与传统信息技术的丰富资源相结合的

19、背景下应运而生的一种网上相互关联的动态商务活动。 （7）数据库应用 数据库是长期存储在计算机内、有组织的可共享的数据集合。数据库应用(Database Applications)是计算机应用的基本内容之一。在当今的信息社会，从国家经济信息系统、科技情报系统、个人通信、银行储蓄系统到办公自动化及生产自动化等，均需要数据库技术的支持。,34,计算机的主要应用(续),（8）计算机模拟 计算机模拟是用计算机模仿真实系统的技术，是计算机应用的另一崭新领域。一个有特色的计算机模拟例子是谷歌公司推出的虚拟地球仪软件Google Earth，它将卫星照片、航空照相和GIS布置在一个地球的三维模型上。可以查看全

20、球的地理信息，如城镇、街道、房屋等。 （9）学习与娱乐 计算机是一种很好的学习工具。随着多媒体技术的广泛应用，有的教育软件采用真人发音方式，让学生更加投入地练习语言发音；有的软件采用“仿真技术”，在屏幕上再现现实世界的某些事物尤其是网络技术和通信技术的发展，远程教育得到了强大的技术支持。,数据处理大数据,数据处理是现代化管理的基础。它不仅应用于处理日常的事务，还能支持科学的管理与决策。只有及时掌握全面的数据，才能正确决策，减少失误，使管理更加科学。 半个世纪以来，随着计算机技术全面融入社会生活，信息爆炸已经积累到了一个开始引发变革的程度。它不仅使世界充斥着比以往更多的信息，而且其增长速度也在加

21、快。信息爆炸的学科如天文学和基因学，创造出了“大数据”这个概念。如今，这个概念几乎应用到了所有人类智力与发展的领域中。 互联网（社交、搜索、电商）、移动互联网（微博）、物联网（传感器，智慧地球）、车联网、GPS、医学影像、安全监控、金融（银行、股市、保险）、电信（通话、短信）都在疯狂产生着数据。,35,数据处理大数据(续),大数据具有“大量化(Volume)、多样化(Variety)、快速化(Velocity)、价值密度低（Value）”四大显著特征。 大数据具有巨大价值：它们能揭示其他手段所看不到的新变化趋势，包括需求、供给和顾客的习惯等等。比如，银行可以以此对自己的客户们有更深入的了解，提

22、供更有个性的定制化服务；银行和保险公司可以发现诈骗和骗保；零售企业更精确探知顾客需求变化，为不同的客户群体提供更有针对性的选择；制药企业可以以此为依据开发新药，详细追踪药物疗效，并监测潜在的副作用。,36,37,1.1.3 信息与信息时代,1信息技术概念 信息 信息是指与客观事物相联系，反映客观事物的运动状态，通过一定的物质载体（如文字、声音、图像等）来表示，是能够被发射、传递和接收的符号或消息。 数据 数据是现实世界中的各种信息记录下来的、可以识别的符号。数据可以是数字、文字、图像或其他特殊符号，目的是要对它进行通信、解释、存储和处理。 信息与数据 数据是信息的表示形式，信息是数据所表达的含

23、义；数据是具体的物理形式，信息是抽象出来的逻辑意义；数据可用多种不同的形式来表示一种同样的信息，信息不随它的数据形式的不同而改变，它反映了现实世界中客观存在的知识。,38,1.1.3 信息与信息时代(续),信息技术 信息技术是主要用于管理和处理信息所采用的各种技术的总称。它主要是指应用计算机科学和通信技术来设计、开发、安装和实施信息系统及应用软件。它也常被称为信息和通信技术。主要包括传感技术、计算机技术、微电子技术和通信技术。 信息技术包括信息传递过程中的各个方面，也就是说，信息技术是利用计算机进行信息处理，利用现代电子通信技术从事信息采集、存储、加工、利用以及相关产品制造、技术开发、信息服务

24、的新学科。,信息处理过程,39,1.1.3 信息与信息时代(续),2现代信息技术的内容 信息获取技术 传感技术、遥测技术和遥感技术 信息处理技术 计算机技术成为现代信息技术的核心 信息传输技术 光纤通信技术、卫星通信技术等 信息控制技术 信息存储技术 缩微品、磁盘、光盘 通信技术、计算机技术和控制技术合称为3C（Communication、Computer和Control）技术。 3. 信息应用技术 如信息管理、信息控制、信息决策。,40,1.1.4 计算机在信息社会中的应用,1办公自动化 办公自动化（Office Automation，OA）是利用网络技术将一个行政机关、企事业单位中各部门的

25、各种现代化办公设备（如计算机、复印机、打印机、电话机、传真机、网络设备、光盘机等）连成网络，并通过此网络处理日常的办公事务。 2计算机在商业中的应用 计算机和网络应用的普及改变了传统的商业运营模式、人们的购买模式和消费习惯。计算机被广泛应用于各种类型的商业活动中，如零售业、电子数据交换、电子商务等商务活动离开了计算机就无法进行。,41,1.1.4 计算机在信息社会中的应用(续),3计算机在银行中的应用 计算机在银行业中应用广泛，引起了银行业务流程的巨大变革，为人们购物、远程转账、交易资金的支付等方面带来了许多方便。 网上银行（E-bank，或Internet Bank）是指银行利用互联网向客户

26、提供开户、销户、查询、对账、行内转账、跨行转账、信贷、网上证券、投资理财等传统服务项目，使客户可以足不出户就能够安全便捷地管理活期和定期存款、支票、信用卡及个人投资等。网上银行又称为在线银行，它不受时间、空间限制，能够在任何时间、任何地点、以任何方式为客户提供金融服务，故有人称其为“3A银行”（Anytime、Anywhere、Anyhow）。,42,1.1.4 计算机在信息社会中的应用(续),4计算机在教育中的应用 计算机被广泛用于辅助教学、辅助学习、辅助测验以及教学管理等各种形式的教育活动中，是教师教学和学生学习的理想工具。它不仅可以革新教学内容、教学方法和教学模式，而且可以降低教育成本，

27、创建理想的教学环境。 通过多媒体计算机可以把传统教学中无法表达的内容（如图形、图像、动画和声音等）直观地展示在学生面前，使教学内容变得生动形象、有声有色；一些抽象的概念、关系、原理可以借助计算机和网络变得具体，并可突破时间和空间的限制，让学生听到、看到不易观察到的事物、现象和过程，让学习更加轻松、快乐并充满趣味。,43,1.1.4 计算机在信息社会中的应用(续),5计算机在交通中的应用 计算机被广泛应用于交通运输中，例如全球卫星定位系统、地理信息系统、交通售票系统、电子警察等，不仅为人们提供了极大的方便，而且还可以为人们分担某些机械而艰苦的工作。 GPS（Global Positioning

28、System）全球定位系统可为陆、海、空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务。 电子眼又称“电子警察”，是“智能交通违章监摄管理系统”的俗称，它通过对车辆检测、光电成像、自动控制、网络通信和计算机等多种技术的综合应用，对机动车闯红灯、逆行、超速、越线行驶、违例停靠等违章行为，进行实现全天候监视，捕捉车辆违章图文信息，并根据违章信息进行事后处理。,44,1.2 计算机系统,1.2.1 计算机系统概述 1.2.2 计算机硬件系统和工作原理 1.2.3 计算机软件系统 1.2.4 微型计算机硬件系统,45,1.2.1 计算机系统概述,一个完整的计算机系统是由硬件系统和软件系统两部分组成的。,4

29、6,1.2.1 计算机系统概述(续),计算机系统的组成,47,1.2.1 计算机系统概述(续),冯诺依曼型计算机 重要思想：存储程序、二进制 冯诺依曼机的特征计算机应由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部件组成。计算机中采用二进制来表示指令和数据。采用存储程序方式，计算机能自动逐条取出指令并执行程序。 冯诺依曼机的工作原理 先将程序(一组指令)和数据存入计算机，启动程序就能按照程序指定的逻辑顺序把指令取出并逐条执行，自动完成指令规定的操作。,48,1.2.2 计算机硬件系统和工作原理,计算机的硬件系统及其主要功能,49,1.2.2 计算机硬件系统和工作原理(续),计算机系统的硬件组

30、成,冯.诺依曼思想：二进制 程序与数据一样存放在内存 五大模块,50,1.2.2 计算机硬件系统和工作原理(续),1处理器,处理器组成,运算器控制器中央处理单元(CPU),51,1.2.2 计算机硬件系统和工作原理(续),中央处理器 CPU的内部结构CPU微处理器中央处理器CPU：控制器、运算器、寄存器 CPU的性能指标字长：作为一个整体被传送和运算的一串二进制数的位数 主频：CPU工作的时钟频率(MHz,GHz)。MHz：每秒能执行一百万个时钟周期。GHz：每秒能执行十亿个时钟周期。指令执行：一些指令需要一个周期另一些指令需要很多周期 主频外频倍频,52,1.2.2 计算机硬件系统和工作原理

31、(续),2存储器,存储器是计算机存储数据和程序的记忆单元集合， 每个记忆单元由8位二进制位组成，可读写其中的数据。,存储器,存储器通常分为内存储器和外存储器,存放大量信息 的外存储器,信息交流中心 内存储器,53,1.2.2 计算机硬件系统和工作原理(续),每个记忆单元由8位二进制位组成。,1KB=210B=1024B 1MB= 210KB= 1024KB 1GB= 210MB= 1024MB 1TB= 210GB= 1024GB,54,1.2.2 计算机硬件系统和工作原理(续),地址0001,控制:写,10000000,55,1.2.2 计算机硬件系统和工作原理(续),存储系统分类,基本要求

32、：存取时间短、存储容量大、价格低,56,1.2.2 计算机硬件系统和工作原理(续),4输入输出设备 常用输入设备：键盘、鼠标、扫描仪、光笔、数字化仪等。 常用输出设备：显示器、打印机、绘图仪等。,57,1.2.3 计算机软件系统,软件是指程序、程序运行所需要的数据以及开发、使用和维护这些程序所需要的文档资料的集合。计算机系统是在硬件“裸机”的基础上，通过一层层软件的改造后，向用户呈现出友好的使用界面和强大的功能。 软件与硬件的关系,用户程序或文档,其它软件,操作系统,硬 件,58,1.2.3 计算机软件系统(续),软件的分类,操作系统（DOS、UNIX、Windows、OS/2等） 语言处理程

33、序（编译系统和解释系统） 数据库管理系统（Access、SQL Server、Oracle） 网络管理软件 其他（诊断程序、连接程序等）,系 统 软 件,应 用 软 件,软件,Office套件（字处理、表处理、演示文档制作等） 应用程序（网页制作、动画制作、图片处理等） 工具软件（解压缩程序、杀病毒程序等） 用户程序,59,1.2.3 计算机软件系统(续),1系统软件 系统软件用来控制计算机运行，管理计算机的各种资源，并为应用软件提供支持和服务的一类软件。通常包括操作系统、语言处理程序、数据库管理系统、网络系统和常用服务程序等。 （1）操作系统(Operating System,简称OS) 操

34、作系统是直接运行在裸机上的最基本的系统软件，任何其他软件必须在操作系统的支持下才能运行。操作系统的作用是管理计算机系统的全部硬件资源、软件资源及数据资源。,计算机硬件与其它软件的接口 用户和计算机的接口,60,1.2.3 计算机软件系统(续),操作系统的主要功能：,61,1.2.3 计算机软件系统(续),操作系统的分类：,APPLE,IBM,DOS,62,1.2.3 计算机软件系统(续),（2）程序设计语言(programming language ) 程序设计语言用于书写计算机程序的语言。 语言的分类,63,1.2.3 计算机软件系统(续),机器语言。机器语言是以二进制代码表示的指令集合，是

35、计算机能直接识别和执行的语言。 汇编语言。汇编语言是用助记符来表示机器指令的符号语言。优点：比机器语言程序容易阅读和修改。缺点：面向机器语言，通用性差。 高级语言。用接近自然语言和数学语言的语法、符号描述基本操作的程序设计语言。优点：符合人类习惯，简单易学，通用性强，便于维护常用的高级语言：BASIC、FORTRAN、Pascal、COBOL、CVB、VC+、Delphi、Java、C#,64,1.2.3 计算机软件系统(续),（3）语言处理程序 对于高级语言编写的程序，计算机是不能识别和执行的。要执行高级语言编写的程序，首先要将此程序通过语言处理程序翻译成计算机能识别和执行的二进制机器指令，

36、然后供计算机执行。 通常将用高级语言或汇编语言编写的程序称为“源程序”，而把已翻译成机器语言的程序称为“目标程序”。不同的高级语言编写的源程序必须通过相应的语言处理程序进行翻译。 计算机将源程序翻译成机器指令时，通常分两种翻译方式：解释方式：边解释边执行编译方式：写程序、编译程序、运行程序,65,1.2.3 计算机软件系统(续),66,1.2.3 计算机软件系统(续),（4）数据库管理系统(Data Base Management System，简称DBMS) 数据库管理系统是一种操纵和管理数据库的大型软件，用于建立、使用和维护数据库。它对数据库进行统一的管理和控制，以保证数据库的安全性和完整

37、性。 按数据模型的不同，数据库管理系统可分为三种类型：层次型、网状型和关系型。例如，Oracle、Sybase、Informix、Access、Foxpro、SQL Server等都是常用的关系型数据库管理系统。 （5）实用程序 实用程序是指一些公用的工具性程序，以方便用户对计算机的使用和管理人员对计算机的维护管理。 主要的服务程序有：,67,1.2.3 计算机软件系统(续),编辑程序。能提供使用方便的编辑环境，用户通过简单的命令即可建立、修改和生成程序文件、数据文件等。如EDIT就是一个典型的编辑程序。 连接装配程序。一个大软件由多人开发出多个功能模块，通过编译程序翻译成目标程序后，必须通过

38、连接装配程序生成为一个可执行程序，方可供用户使用。 测试诊断程序。测试程序能检查出程序中某些错误，诊断程序能自动检阅计算机硬件故障并进行故障定位。 反病毒程序。反病毒程序可以查找并删除计算机上的病毒。但由于病毒不断更新，反病毒程序也要不断更新才有杀毒效力。反病毒程序有金山毒霸、KV3000等。 卸载程序。从硬盘上安全并完全地删除一个没有用的程序及其相关文件。如Windows XP中控制面板上“删除/添加程序”图标所表示的程序等。 文件压缩程序。压缩磁盘上的文件，减少文件的长度，以便更方便地在网络上传输或在外存中存储。如WINRAR、WINZIP等。,68,1.2.3 计算机软件系统(续),2应

39、用软件 所谓应用软件，是指在计算机硬件和系统软件的支持下，为解决某一专门的实际问题而设计的软件。 （1）字处理软件 字处理软件用来编辑各类文件，对文件进行排版、存储、传送、打印等。字处理软件被称为电子秘书，能方便地进行起草文件、通知、信函，绘制各类图表等，在各个行业中发挥着巨大的作用。 常用的字处理软件有WPS、Word、WordPerfect、PageMaker等。,69,1.2.3 计算机软件系统(续),（2）电子表格软件 表格是由若干行、若干列组成的两维表，在日常事务管理中必不可少。电子表格软件是用计算机快速、动态地对建立的表格进行各类统计、汇总，有的还提供丰富的函数和公式演算能力、灵活

40、多样的绘制统计图表的能力、存取数据库中数据的能力等。 常用的电子表格软件有Multiplan、Excel、CCED等。 （3）计算机辅助设计软件 在工程设计中，计算机辅助设计已逐渐代替人工设计，极大地提高了设计的质量和效率，广泛应用于汽车、飞机、建筑、船舶、电子、服装等设计过程。CAD软件应具有建立图形、编辑图形、图形输出等基本功能，还应对图形进行各种处理。 常用的CAD软件有AutoCAD、3DSMAX、PaintBrush等。,70,1.2.3 计算机软件系统(续),（4）图形图像处理软件 常用的图形图像处理软件有Adobe Photoshop 、CorelDraw 、3Dmax等。 （5

41、）多媒体创作软件 这类软件可以用来制作课件、广告、影视、游戏以及创建虚拟现实等。计算机辅助教学是当前新兴的一种现代教育技术，它改变了传统的教育方式，可提高教育的效率和质量。课件是CAI系统所使用的教学软件，相当于传统教学中的教材。开发课件可以用高级语言实现，但开发周期长，难度高；采用多媒体创作软件来开发，则开发周期短，教学效果佳。 常用的多媒体创作软件有PowerPoint、ToolBook、Authorware、Director等。,71,1.2.3 计算机软件系统(续),（6）网络通信软件 网络通信软件的重要用途是沟通。目前大家熟悉的有电子邮件，它使网络用户在整个计算机网络上相互交换信息，

42、接受和发送邮件，由计算机系统去保存和传输信件。常用的电子邮件软件有Outlook Express、Foxmail等。 （7）网页制作软件 常用的网站建设和网页设计软件有FrontPage、Dreamware、Flash等。 （8）定制软件 专门为某个特定项目或应用领域开发的软件叫定制软件。一些单位、团体或企业对软件有着特殊的要求，而现成的应用软件往往又不能完全满足这些要求，于是便自行或委托他人研制和开发能满足他们特殊要求的定制软件，这类软件占据了应用软件的大部分。,72,1.2.4 微型计算机硬件系统,微型计算机基本结构 系统主板(又称母板) CPU 硬盘驱动器 DVD-ROM驱动器 软盘驱动

43、器 显示器适配器 内存 电源,73,1.2.4 微型计算机硬件系统(续),1CPU 20多年来，CPU的技术水平飞速提高，最具代表性的产品是美国 Intel公司的微处理器系列，先后有 4004、 4040、8080、 8085、 8088、 8086、80286、80386、80486、Pentium和奔腾D双核处理器系列等产品，功能从每秒钟完成几十万次基本运算发展到上亿次，每个微处理器包含的半导体电路元件从2千多个发展到2.91亿个。 英特尔酷睿2双核处理器芯片。,74,1.2.4 微型计算机硬件系统(续),衡量CPU性能的主要技术指标 CPU字长。CPU内部各寄存器之间一次能够传递的数据位

44、，即在单位时间内（同一时间）能一次处理的二进制数的位数。 位宽。CPU通过外部数据总线与外部设备之间一次能够传递的数据位。 x位CPU。通常用CPU字长和位宽来称呼CPU。例如，Pentium CPU字长是32位，位宽是64位，称为超32位CPU。 CPU外频。CPU总线频率，是由主板为CPU提供的基准时钟频率。 CPU主频。CPU内核电路的实际工作频率，又称为工作频率或CPU那频。生产工艺技术。通常用微米数字来描述。,75,1.2.4 微型计算机硬件系统(续),2系统主板 系统主板是微型计算机中最大的一块集成电路板。主板上有控制芯片组、CPU插座、BIOS芯片、内存条插槽，同时还集成了软盘接

45、口、硬盘接口、并行接口、串行接口、USB(通用串行总线)接口、AGP(加速图形接口)总线扩展槽、PCI(外部组件互连)局部总线扩展槽、键盘和鼠标接口以及一些连接其他部件的接口等。,76,1.2.4 微型计算机硬件系统(续),内存,总线插槽,接口卡,CPU插座,串行接口,USB接口,77,1.2.4 微型计算机硬件系统(续),主板架构 PC99技术规格规范了主板设计要求，提出主板各接口必须采用有色识别标识，以方便识别。 主板在结构上主要有AT、ATX、NLX、EATX、WATX以及BTX等类型。它们的主要区别在于板上各元器件的布局排列方式、尺寸大小、形状以及所使用的电源规格和控制方式的不同。其中

46、，AT结构已经淘汰；EATX和WATX多用于服务器/工作站主板；NLX等是ATX的变种。 ATX主板的特点：扩展插槽较多；优化板上元件布局；配合ATX电源，实现软关机；MODEM远程遥控开关机；需要配合专门的ATX机箱使用。,78,1.2.4 微型计算机硬件系统(续),芯片组 芯片组决定了主板的结构及CPU的使用。根据芯片的功能，可分为南桥芯片和北桥芯片。 南桥芯片主要负责I/O接口控制、IDE设备（硬盘等）控制以及高级能源管理等。 北桥芯片负责与CPU的联系并控制内存、AGP、PCI数据在北桥内部传输，由于北桥芯片的发热量较高，所以芯片上会装有散热片。,79,1.2.4 微型计算机硬件系统(

47、续),3内存储器 （1）随机存取存储器(Random Access Memory，RAM) 通常所说的计算机内存容量均指RAM存储器容量，即计算机的主存，CPU对它们既可读出数据又可写入数据。但是，一旦关机断电，RAM中的信息将全部消失。 微机上使用的动态随机存储器被制作成内存条的形式出现，插在系统主板的内存插槽上。,80,1.2.4 微型计算机硬件系统(续),（2）只读存储器(Read only Memory，ROM) CPU对它们只取不存，其信息用户无法修改。断电时信息不会丢失。因此，ROM中一般存放计算机系统管理程序。 （3）高速缓冲存储器(Cache) Cache是介于CPU和内存之间

48、的一种可高速存取信息的芯片，用于解决它们之间的速度冲突问题。,81,1.2.4 微型计算机硬件系统(续),Cache Cache一般采用静态随机存取存储器SRAM构成，按其功能通常分为两类：CPU内部的Cache和CPU外部的Cache。 CPU内部的Cache也称为一级Cache，它是CPU内核的一部分，负责在CPU内部的寄存器与外部Cache之间的缓冲。 CPU外部的Cache，主要用于弥补CPU内部Cache的容量过小，负责整个CPU与内存之间的缓冲。CPU外部的Cache又可分为板载Cache和片载Cache。 CPU的Cache容量、形式和速度是CPU的重要技术指标，它直接影响到CP

49、U的工作效率，并在很大程度上决定了该CPU的价格。,82,1.2.4 微型计算机硬件系统(续),4外部存储器 （1）磁介质存储器 软盘 软盘是用表面涂有磁性材料的柔软的聚酯材料制成。将盘片逻辑地划分成若干个同心圆，每个同心圆称为一个磁道，磁道从外向内编号，最外面的一个同心圆为0磁道。磁道又划分成若干段，每段称为一个扇区。一个扇区一般可存放512 B的数据。磁盘的存储容量可由下面的公式求出： 磁盘总容量磁道数扇区数磁面数扇区字节数 例如，3.5英寸软盘格式化后每面是80磁道，每个磁道有18个扇区，磁面数为2。其容量是80182512 B1.44 MB。 读写软盘时，磁头直接接触盘面。,83,1.2.4 微型计算机硬件系统(续),硬盘 硬盘片是由涂有磁性材料的铝合金构成。 读写硬盘时，磁性圆盘高速旋转产生的托力使磁头悬浮在盘面上而不接触盘面。 硬盘容量视具体类型而定。,84,1.2.4 微型计算机硬件系统(续),硬盘构造,85,1.2.4 微型计算机硬件系统(续),（2）光介质存储器 目前微机上使用的光介质主流产品是光盘。 常用：只读型光盘CD-ROM可录式光盘CD-R可重复刻录的光盘CD-RW 衡量光盘驱动器传输数据速率的指标叫做倍速，一倍速率=150 KB/s。 后继产品DVD-ROM，DVD-ROM一倍速率是1.3 MB/s。,