计算机的发展与组成
计算机的发展、类型及其应用领域
计算机基础知识计算机的发展、类型及其应用领域简介_____________________________________________________________________ 2一、计算的发展___________________________________________________________ 2二、计算机的组成_________________________________________________________ 31.硬件系统___________________________________________________________ 3（1）电脑最主要的三块____________________________________________ 3（2）电脑的硬件__________________________________________________ 32.软件系统 ___________________________________________________________ 5（1）系统软件____________________________________________________ 5（2）应用软件____________________________________________________ 6三、计算机的类型_________________________________________________________ 71.超级计算机_________________________________________________________ 72.微型计算机_________________________________________________________ 73.嵌入式计算机_______________________________________________________ 74.网络计算机_________________________________________________________ 8（1）服务器______________________________________________________ 8（2）工作站______________________________________________________ 8（3）集线器______________________________________________________ 8（4）交换机______________________________________________________ 8（5）路由器______________________________________________________ 95.工业控制计算机_____________________________________________________ 9四、计算机的应用领域____________________________________________________ 101.科学计算(或数值计算)______________________________________________ 102.数据处理(或信息处理)______________________________________________ 103.辅助技术(或计算机辅助设计与制造)__________________________________ 10⑴计算机辅助设计(Computer Aided Design,简称CAD)________________ 10⑵计算机辅助制造(Computer Aided Manufacturing,简称CAM)_________ 11⑶计算机辅助教学(Computer Aided Instruction,简称CAI)___________ 114.过程控制(或实时控制)______________________________________________ 115.人工智能(或智能模拟)______________________________________________ 116.网络应用__________________________________________________________ 127.多媒体技术________________________________________________________ 128.娱乐______________________________________________________________ 12简介计算机（computer）俗称电脑，是一种用于高速计算的电子计算机器，可以进行数值计算，又可以进行逻辑计算，还具有存储记忆功能。
计算机的发展历史
计算机的发展历史引言概述：计算机的发展历史是人类科技进步的一个重要组成部分。
从最早的机械计算工具到现代高速计算机，计算机的发展经历了多个阶段和重大突破。
本文将从五个大点阐述计算机的发展历史，包括机械计算工具、电子计算机、集成电路、个人计算机和云计算。
正文内容：1. 机械计算工具1.1 简易计算工具：早期的计算工具如算盘和计算尺等，用于执行基本的数学运算。
1.2 齿轮计算机：随着工业革命的到来，齿轮计算机被发明出来，能够执行更复杂的计算任务。
2. 电子计算机2.1 电子管计算机：20世纪40年代，第一台电子管计算机诞生，使用电子管代替了机械装置，实现了更高效的计算。
2.2 晶体管计算机：20世纪50年代，晶体管的发明使得计算机更小、更可靠、更快速，为计算机的发展打下了基础。
3. 集成电路3.1 集成电路的出现：20世纪60年代，集成电路的发明使得计算机的规模进一步缩小，功耗降低，性能提升。
3.2 微处理器的诞生：20世纪70年代，微处理器的出现使得计算机能够在单个芯片上集成更多的功能，推动了个人计算机的发展。
4. 个人计算机4.1 IBM PC的推出：20世纪80年代，IBM推出了第一台个人计算机，标志着个人计算机的普及和商业化。
4.2 操作系统的发展：随着个人计算机的普及，各种操作系统如Windows和Mac OS等相继问世，提供了更友好的用户界面和更丰富的功能。
5. 云计算5.1 云计算的定义：云计算是指通过互联网提供各种计算服务，包括存储、计算、网络等。
5.2 云计算的优势：云计算提供了高度可扩展的计算资源，使得用户能够根据需求灵活使用，降低了成本和维护负担。
5.3 云计算的应用：云计算在各个领域得到广泛应用，如大数据分析、人工智能等。
总结：计算机的发展历史经历了机械计算工具、电子计算机、集成电路、个人计算机和云计算等多个阶段。
从简易计算工具到现代云计算，计算机的规模不断缩小、性能不断提升，为人类社会带来了巨大的变革和进步。
计算机的发展史及其组成结构
1879: 一个调查委员会开始研究分析机是否可行，最后他们 的结论是：分析机根本不可能工作。此时Babbage 的结论是：分析机根本不可能工作。此时Babbage 已经去世 了。调查之后，人们将他的分析机彻底遗忘了。但Howard 了。调查之后，人们将他的分析机彻底遗忘了。但Howard Aiken 例外。 1885: 这时期更多的计算机涌现出来。如美国、俄国、瑞典 这时期更多的计算机涌现出来。如美国、俄国、瑞典 等。他们开始用有槽的圆柱代替易出故障的齿轮。 1886: 芝加哥的Dorr E. Felt (1862-1930),制造成了他的计算 芝加哥的 (1862-1930),制造成了他的计算 机。这是第一台用按键操作的计算器，而且速度非常快，按 键抬起，结果也就出来了。1889: Felt推出桌面印表计算器。 键抬起，结果也就出来了。1889: Felt推出桌面印表计算器。 1890: 1890美国人口普查。1880年的普查人工用了7年的时 1890美国人口普查。1880年的普查人工用了7 间进行统计。这意味着1890年的统计将会超过10年。美国人 间进行统计。这意味着1890年的统计将会超过10年。美国人 口普查部门希望能得到一台机器帮助提高普查的效率。 Herman Hollerith，建立制表机公司的那个人，后来他的公 Hollerith，建立制表机公司的那个人，后来他的公 司发展成了IBM公司。借鉴了Babbage的发明，用穿孔卡片 司发展成了IBM公司。借鉴了Babbage的发明，用穿孔卡片 存储数据，并设计了机器。结果仅仅用了6 存储数据，并设计了机器。结果仅仅用了6个周就得出了准 确的数据（62622250人）。Herman Hollerith大发其财。 确的数据（62622250人）。Herman Hollerith大发其财。 1892: 圣多美和普林西比的William S. Burroughs (1857圣多美和普林西比的 (18571898),制作成功了一台比Felt的功能更强的机器，真正开创 1898),制作成功了一台比Felt的功能更强的机器，真正开创 了办公自动化工业。 1896: Herman Hollerith创办了IBM公司的前身 Hollerith创办了IBM公司的前身
计算机的发展与组成
计算机的发展与组成随着科技的不断进步，计算机已经成为现代社会不可或缺的一部分。
计算机的发展经历了多个阶段，从最早的巨型机到现在的个人电脑，其组成也逐渐完善。
本文将从计算机的发展历程和组成部分两个方面来探讨计算机的发展与组成。
一、计算机的发展历程1. 巨型机和迷你计算机时代计算机的发展可以追溯到20世纪40年代，当时的计算机体积庞大、价格昂贵。
这些计算机被称为巨型机，主要用于科学计算和军事应用。
随着技术的进步，20世纪60年代出现了迷你计算机，尺寸较小，价格相对较低，逐渐应用于商业领域。
2. 个人电脑时代20世纪70年代末和80年代初，个人电脑的出现标志着计算机进入了个人化时代。
个人电脑的尺寸更小，价格更低，普及率也更高。
这一时期的个人电脑主要由主机、显示器、键盘和鼠标组成。
个人电脑的发展使得计算机的使用不再局限于科研机构和大型企业，普通家庭和个人也能够拥有自己的计算机。
3. 移动计算时代21世纪初，随着移动智能设备的兴起，移动计算时代到来。
智能手机和平板电脑成为人们生活中必不可少的工具。
移动计算设备的发展使得人们可以随时随地进行计算和互联网访问。
二、计算机的组成部分1. 中央处理器（CPU）中央处理器是计算机的核心部件，负责执行指令和处理数据。
它包含算术逻辑单元（ALU）、控制单元（CU）和寄存器等部分。
CPU 通过时钟信号来同步各个部件的工作，执行指令并进行运算。
2. 存储器存储器用于存储计算机运行时所需的程序和数据。
根据功能和访问速度的不同，存储器可以分为主存储器和辅助存储器。
主存储器包括随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM），用于存储运行中的程序和数据。
辅助存储器包括硬盘、光盘、闪存等，用于长期存储大容量的数据。
3. 输入设备输入设备用于将用户的指令和数据输入到计算机中。
常见的输入设备包括键盘、鼠标、触摸屏、扫描仪等。
这些设备可以将用户的操作转化为计算机可以理解的信号。
4. 输出设备输出设备用于将计算机处理后的结果显示给用户。
计算机发展史
CPU
控制器
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内存储器
内存储器可以分为两类：
一类是RAM，叫做随机存储器，简称内存.负责 临时存放等待使用CPU数据。内存中存储的信息可 以改变,关机或重新启动计算机后信息全部消失. 内存也在很大程度上决定了计算机的性能.
另一类是ROM，叫只读存储器，只能读出不能 写入，断电后它的内容不会丢失。
输入设备
输入设备是我们与计算机之间进行联系和对话的工具， 比如键盘、鼠标、麦克风、手写板、扫描仪、数码相机、 数字摄像机、计算机触摸屏等。而键盘和鼠标则是计算机 中最基本的输入设备。
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电脑的组成
键盘
键盘是我们与计算机交流时的助手，我们可以通过 键盘向计算机输入数据和下达命令。键盘通常包括主键 盘区、功能键区、光标控制键区、小键盘区、信号显示 区五个区域。
运算功能 控制功能 存储功能
输入功能 输出功能 运算器
控制器 存储器
输入设备 输出设备
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电脑的组成
显 示 器 主 机
键盘
鼠标
音箱
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主机
主机是计算机的“大脑”和“心脏”，它的功能非 常的强大，管理所有文件资料和信息,我们要电脑 完成的工作都由它负责。同时,给其它成员分配工 作。可以帮助人们完成运算、控制、存储等各项繁 重的工作。
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这些部件有序装配--主机-通过电缆与其它外部设备连接--电脑
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运算器 CPU 主机 内存储器 硬件系统 外设 计算机系统 外存储器 输入设备 输出设备 软件系统 系统软件 操作系统 程序设计语言 应用软件 网络系统软件
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控制器 软盘 硬盘 光盘
10
主板
主机大总管
CPU
光驱
计算机理论基础 第二章 11.16
蓝洋专转本计算机理论基础 第二章
1.计算机的发展
早期的计算工具
算盘（中国，唐朝）
计算尺（欧洲，1622）
蓝洋专转本计算机理论基础 第二章
1.计算机的发展
1. 早期的计算工具
加减法器，（法国，1642，帕斯卡）
蓝洋专转本计算机理论基础 第二章
1.计算机的发展
1. 早期的计算工具
差分机，（英国，1812，巴贝奇）
1.主板的组成
蓝洋专转本计算机理论基础 第二章
1.主板的组成
蓝洋专转本计算机理论基础 第二章
主板的组成
1. CPU插座 2. 主存储器插槽 3. PCI总线扩展槽，（显卡、声卡、网卡）；AGP总 线扩展槽。 4. 芯片组：固定在主板上，协调微机系统的正常运 转。 5. BIOS芯片：固化在主板上一块 Flash ROM 芯片中 的一组机器语言程序。 6. CMOS芯片：易失性储存器，需要电池供电，存放 着与计算机硬件相关的一些参数（配置信息）。 蓝洋专转本计算机理论基础 第二章
蓝洋专转本计算机理论基础 第二章
CPU性能指标—高速缓存（cache)
1. cache是一种小容量高速缓冲存储器，直接制作在CPU 芯片内，速度几乎与CPU一样快，分一级和二级缓存， 其容量越大，级数越多，效果越显著 2. 程序运行时，一部分指令和数据会被预先成批拷贝到 Cache中 3. 当CPU需要从主存读（写）指令或数据时，先检查 Cache，若有直接从Cache中读取，若无再访问主存储 器 4. Cache具有透明性，它的内容不能由程序直接访问（对 程序员是透明的） 5. Cache的命中率：CPU需要的指令或数据在Cache中直接 蓝洋专转本计算机理论基础 第二章 找到的概率
计算机发展及分类
1、计算机的发展1946年2月，美国宾夕法尼亚大学莫尔学院的莫克利(John W. Mauch l y)和埃克特(J. Presp e r Ecker t )，研制成功了世界上第一台大型通用数字电子计算机ENI A C(爱尼亚克)，这台计算机最初专门用于火炮弹道计算，后经多次改进后，成为了能进行各种科学计算的通用计算机。
ENIAC 不是一台机器，而是一屋子机器(如图1-4)，它大约使用了18000个电子管，1500个继电器，重30t ，占地面积约170m2，总耗资达48.6万美元。
1955年10月2日，ENIAC 正式退休，实际运行了80223小时。
但是，这台计算机仍然采用外加式程序，尚未完全具备现代计算机的主要特征。
新的重大突破是由数学家冯·诺伊曼(John Von Neuma n n)领导的设计小组完成的。
1945年他们发表了一个全新的“存储程序式通用电子计算机”设计方案，1946年6月，冯·诺伊曼等人提出了更为完善的设计报告《电子计算机装置逻辑结构初探》。
1949年，英国剑桥大学数学实验室率先研制成功EDS A C (电子离散时序自动计算机)。
至此，电子计算机发展的萌芽时期遂告结束，开始了现代计算机的发展时期。
2、现代计算机的发展 在现代计算机诞生后的60年中，计算机所采用的基本电子元器件已经经历了电子管、晶体管、中小规模集成电路、大规模和超大规模集成电路4个发展阶段(见表1-1)。
第一代计算机采用电子管作为基本电子元件。
当时，主存储器有水银延迟线存储器、阴极射线示波管静电存储器、磁鼓和磁心存储器等类型。
由于电子管体积大、耗电多，这一代计算机运算速度低，存储容量小，可靠性差及造价昂贵。
在计算机中，几乎没有什么软件配置，编制程序用机器语言或汇编语言。
第一章 计算机基础知识
第一章计算机基础知识主要内容●计算机发展简介●计算机的特点与应用领域●计算机系统的组成●计算机中信息的表示●数制间的转换●计算机病毒知识要点一、计算机发展简介计算机（Computer）：俗称电脑，世界上第一台计算机ENIAC诞生于1946年在美国的宾夕法尼亚大学。
计算机从诞生到现在，根据构成计算机的主要电子元件的不同，可以划分为四个发展阶段。
第一代：主要电子元件为电子管，运算速度以毫秒（ms）为单位；第二代：主要电子元件为晶体管，运算速度以微秒（μs）为单位；第三代：主要电子元件为集成电路，运算速度以纳秒（ns）为单位；第四代：主要电子元件为大规模和超大规模集成电路，运算速度以（ps）为单位。
1956年约翰·麦卡锡提出了人工智能的的概念。
说明：计算机发展趋势向着微型化、巨型化、网络化和智能化四个方向发展。
图灵被称为计算机科学之父、人工智能之父。
二、计算机的特点与应用领域1．计算机的特点运算速度快；计算精度高；存储容量大；具有记忆和逻辑判断能力；自动化程度高。
2．计算机的应用领域（1）数值计算（科学计算）：用计算机来处理科学研究和工程技术中的问题；（2）信息处理（数据处理）：办公自动化、企事业计算机辅助管理与决策、情报检索、图书管理、电影电视动画设计、会计电算化等都属于数据处理，计算机应用中有80%以上都属于数据处理。
（3）计算机辅助技术：CAI（计算机辅助教学）、CAD（计算机辅助设计）、CAM（计算机辅助制造）。
（4）过程控制（实时控制）：主要应用于现代化的工业生产中。
（5）人工智能：如机器人、指纹识别、语音识别等。
三、数制间的转换1．二、八、十六进制数转换为十进制数将二、八、十六进制数转换为十进制数采用的“按权展开式”的方法进行计算。
2．十进制数转换为二、八、十六进制数（1）整数部分的转换方法：除基取余倒排法。
（2）小数部分的转换方法：乘基取整顺排法。
3．二进制数转换为八、十六进制数将二进制数从小数点位置划开，向左和向右分别以三位或四位为一个组，然后将每个组表示成八进制数或十六进制数即可。
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发展趋势
• 微型化
计算机的体积越来越小
发展趋势
网络化
发展趋势
• 智能化
二、计算机的基本结构和工作原理
计 算 机 系 统
硬件系统
硬件：完成各项操作的物质基础
软件系统
软件：运行各种程序数据及相关文档
工作原理
程序：由一条一条指挥计算操作的命令组成的。 计算机的基本功能：存储程序并自动执行程序。 上述计算机的“存储程序”的工作原理是由匈牙利 出生的美籍数学家冯·诺依曼，同时他还提出在计 算机中使用二进制的思想，因此冯· 诺依曼被誉为 “计算机之父”
CPU
中央处理器：简称CPU，它是计算机的心 脏，Intel奔腾、AMD双核 CPU的主要技术指标为主频，主频的大小 决定了计算机的性能，即主频越大，计算 机的速度也越快。
存储器——计算机的记忆仓库
内存条
硬盘
U盘
内存储器
ROM：只读存储器 RAM：随机存取存储器 （断电后信息丢失）
存储器
1.计算机的发展历程和趋势 2.计算机的工作原理 3.计算机的分类 4.计算的硬件系统 5.计算机的存储单位
100-1000、用途广
第四代：超大规模集成电路计算机时代（1971~至今）
几十亿、用途更广
发展趋势
• 巨型化
• 高速、大存储和强功能。百亿次（s）、内存几百兆字节，用途
。
“曙光5000A”超级计算机已正式对外运行，由中科院计算所、曙光公司和上海超级 计算中心联合研制，研制费用达两亿元人民币，每秒峰值计算能力超过200万亿次， 全机总储存容量达到500TB(千万亿字节)。 “曙光5000A”由67个两米左右高、 一米左右宽的黑色柜子组成，它们并排站在100平方米左右的玻璃柜里，柜子上各色 小灯闪烁，头顶上是交错密布的电线。“曙光5000A”非常怕热，超算中心在房屋设 计上充分考虑到散热的要求，大量的空调降温设备使“曙光5000A”的环境保持在 22℃左右。此外，“曙光5000A”还要求24小时不断电，需要配备十几个工程师照顾 它。
的自动化程度。 运算器：执行算术运算和逻辑运算，完成对
数据的加工和处理。 ROM：只读存储器
RAM：随机存取存储器（断电后信息丢失）
硬 件 系 统
内存储器
存储器
外存储器：软盘、硬盘、光盘、优盘· · · · · ·
输入设备 键盘 鼠标 扫描仪 游戏杆 手写笔 输出设备 显示器 打印机 投影仪 绘图仪
三、计算机的分类
巨型机 大型机
• (1)按功能、速度、规模
中型机 小型机
微型机
计算机硬件的构成
主机箱里有什么？
电源 光驱
硬盘
主板
主机板上有什么？
CPU 内存条
三、计算机的分类
运算器 控制器
（2）按功能
存储设备 输入设备
输出设备
（CPU）
控制器：是计算机的控制中心，决定了计算机
中央处理器
KB(千字节) GB（吉字节）
外存储器：软盘、硬盘、光盘、优盘· · · · · ·
MB（兆字节） TB（太字节）
1KB=1024B 1MB=1024KB
1GB=1024MB
1TB=1024GB
计算机处理信息的设备
输入设备——把信息传入计算机
扫描仪
四、硬件系统
输入设备：
键盘
四、硬件系统
计算机的发展和组成
计算机的发展和组成
了解计算机的基本结构和工作原理。 了解计算机的硬件和软件 了解计算机的安全问题以及与信息技术相关的道德规范 和法律知识
了解计算机的硬件及基本工作原理，了解计算机的过去、 现在和未来。 了解计算机软件及使用计算机的道德规范。 了解计算机病毒及其防治方法
鼠标
输入设备：
四、硬件系统
输入设备：
扫描仪
四、硬件系统
输入设备： 输入设备
键盘
摄像头 与麦克
四、硬件系统
输出设备
四、硬件系统
输出设备
四、硬件系统
输出设备
四、硬件系统输出Biblioteka 备四、硬件系统输出设备
四、硬件系统
输出设备
四、硬件系统
输出设备
显示器 显卡 打印机 投影仪
绘图仪 音箱
声卡
课堂小结
一、计算机的发展历史与未来趋势
传统的电子数字计算机先后经历了四个阶段：
第一代：电子管计算机时代（1946~1958）
（第一台计算机）、体积大，内存小，价格昂贵，语言
第二代：晶体管计算机时代（1959~1964）
体积、速度10-100万，操作系统，高级语言，科学计算数据处理
第三代：集成电路计算机时代（1965~1970）