第一章计算机发展史计算机系统的组成
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
简述计算机系统的组成
简述计算机系统的组成计算机系统是由硬件、软件和其他支持设备组成的，它们共同工作来执行计算任务。
这篇文章将详细介绍计算机系统的组成部分。
一、硬件组成1.主机计算机主机是包含中央处理器（CPU）、内存、硬盘、主板等组件的计算机基本设备。
主机是计算机系统的大脑，控制着系统的运行，是进行数据处理和各种计算活动的中心。
2.内存计算机内存是指存储器中的内部存储器，用于存储临时数据和程序指令。
内存分为主存和辅存两种。
主存是以电子线路的形式存在的存储器，用于存储程序和数据的运行状态。
辅存则是指硬盘、光盘等在使用时需要读取的数据存储器。
3.CPU计算机处理器是计算机系统中的主要部件，其作用是执行程序并控制其他硬件部件。
CPU由控制单元、算术逻辑单元和寄存器等多个组成部分组成。
4.硬盘计算机硬盘是一种数据存储设备，通常用于存储操作系统、程序和用户数据。
硬盘通常作为主要的存储设备，具有容量大、速度快、读写方便等优点。
5.显卡计算机显卡是计算机图形显示的重要组成部分，其作用是将计算机产生的图形信息转换成屏幕上可视的图形。
显卡有独立显卡和集成显卡两种。
独立显卡跟随重能设备独立运行，集成显卡则是嵌入于主板或CPU内的显卡。
6.键盘、鼠标、显示器等外设计算机外设是计算机系统的重要设备，通常包括键盘、鼠标、显示器等。
键盘是计算机输入设备，通过输入字符和数字，控制计算机各种操作。
鼠标用于在屏幕上移动光标，进行鼠标点击等操作。
显示器是计算机输出设备，通常用于显示图像和文本信息。
二、软件组成1.操作系统计算机操作系统是计算机系统管理和控制软件的核心部分。
操作系统可以管理和操作计算机系统的所有硬件部件，同时还能够提供应用程序和用户之间的交流方式。
2.应用软件应用软件指计算机系统中执行特定任务和操作的软件应用程序。
通常，应用软件与操作系统发挥协作作用，实现计算机系统的多样化功能，比如办公软件、编程工具、数据库系统等。
3.浏览器、游戏等软件浏览器可以浏览互联网上的网站，实现在线购物、在线学习等多种功能。
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。
计算机组成原理：第一章-计算机系统体系结构
一计算机系统体系结构1.1 什么是计算机体系结构本章的第一个概念是计算机系统(computer system)。
计算机系统包括读取并执行程序的中央处理单元(CPU，保存程序和数据的存储器以及将芯片转换为实用系统的其他子系统。
这些子系统会使CPU与显示器、打印机、Internet等外部设备之间的通信变得更加容易。
•cpu(处理器): 计算机实际执行程序的部分•微处理器: 在单个硅片上实现的CPU•微机: 围绕微处理器构建的计算机计算机的性能既取决于CPU；也取决于其他子系统。
如果不能高效进行数据传输，仅仅提高CPU的性能是毫无意义的。
Figure 1:•信息(程序和数据): 保存在存储器中；计算机会使用不同类型的存储器，达到不同的目的。
–如果不能叫信息保存在正确的存储器，那么CPU的速度再快也将毫无意义–Cache: 保存常用的数据是高速专用的存储器。
–主存: 存放大量的工作数据，断电消失–辅存: 指磁盘等，用于存储海量的数据。
永久存储•组成计算机的各个子系统通过总线连接在一起，数据通过总线从计算机中的一个位置传递到另一个位置。
什么是计算机Figure 2:•输入: 指用户交给计算机的信息•输出: 指计算机返回给用户的信息可编程计算机接收两种类型的输入: 它将要处理的数据，以及准确描述要如何处理输入数据的程序。
程序不过是计算机所执行的完成给定任务的操作序列。
Figure 3:•CPU读程序并完成程序指定的操作。
内部使用寄存器来保存数据•存储器系统保存两类信息:程序，程序处理或产生的数据计算机从存储器中读出指令并执行这些指令(即完成或执行指令定义的动作)。
执行指令时，可能要从存储器中读出数据，对数据进行操作，将数据写回存储器。
寄存器是CPU内部用来存放数据的存储单元。
时钟提供了脉冲流,所有内部操作都在时钟脉冲的触发下进行。
时钟频率是决定计算机速度的一个因素程序执行过程Figure 4:CPU先读取一条指令；在CPU分析或解码指令；从存储器中读出这条指令所需的所有数据。
计算机系统的组成
2.中央处理器
中央处理器简称 CPU ，是一 台计算机的运算核心和控制核心 , 其功能主要是解释计算机指令以 及处理计算机软件中的数据。
内存包括以下两部分：
只读存储器(ROM), 信息只能从中读出，一 般不能写入，即使机器掉电，这些数据也不会 丢失。ROM一般用于存放计算机的基本程序和数 据 随机存储器 (RAM), 既可以从中读取数据，也可以 写入数据。当机器电源关闭时，存于其中的数据就会 丢失。
全称是显示接口卡或显示适配器，是 连接主机与显示器的接口卡。
7.声卡
声卡是实现声波 / 数字信号相互转换的 一种硬件。
8.网卡
计算机与外界局域网连接是通 过主机箱内插入一块网络接口卡。
9.软驱
软驱就是我们平常所说的软盘驱 动器，它是读取 3.5英寸或 5.25 英寸软 盘的设备。目前软驱有被其他设备取 代的趋势。
4.硬盘
存储器分为内存储器 和外存储器两大类。硬盘 属于外存储器的一种 存储器容量的最小单位是位(b)， 基 本 单 位 是 字 节 (B) ， 1B=8b ， 1GB=1024MB, 1MB=1024KB,1KB=1024B 。
5.光驱
读取光盘信息的设备，是多 媒体电脑不可缺少的硬件配置。
6.显卡
随堂检测
1.每台计算机的硬件是由_______ 主机 和外部设备组成。 2.认识主机箱内的各个部件： (1)______ 主板 是硬件系统的基础部件，为其他设备提供接口。 中央处理器 简称CPU，是微型计算机的核心部件， (2)_____________ 运算器 和控制器组成。CPU的一个重要指标是 主要由__________ ________, 主频 如1.5GHz，3.0GHz等。 (3)存储器是计算机用来存储程序和数据的设备，可以分为 外部存储器 。它的最小单位是_____ 内部存储器 和__________ 位 ，基本 ___________ 字节 。1Byte =________bit 单位______ ；1kb= _________B ； 1024 8 _____MB=1024KB ；1GB= ________MB 。 1 1024
1.1 计算机发展历史及特点
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7、最具挑战性的挑战莫过于提升自我 。。20 20年12 月上午 11时52 分20.1 2.1311: 52Dece mber 13, 2020
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8、业余生活要有意义，不要越轨。20 20年12 月13日 星期日 11时52 分8秒1 1:52:08 13 December 2020
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9、一个人即使已登上顶峰，也仍要自 强不息 。上午 11时52 分8秒 上午11 时52分1 1:52:08 20.12.1 3
（CAI/CMI） 自动控制 多媒体应用 电子商务
2、计算机的发展趋势
（1）、巨型化
天气预报、地震机理研究、石油和地质勘 探，卫星图像处理等大量科学计算的高 科技领域。
（2）、微型化
ENIAC
（3）、网络化 使用远程资源，共享程序、
数据和信息资源，网络用户
的通讯和合作。 （4）、智能化
模拟人的感觉和思维过程
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2、阅读一切好书如同和过去最杰出的 人谈话 。11:5 2:0811: 52:0811 :5212/ 13/2020 11:52:08 AM
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3、越是没有本领的就越加自命不凡。 20.12.1 311:52: 0811:5 2Dec-20 13-Dec-20
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4、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的 错儿。 11:52:0 811:52: 0811:5 2Sunda y, December 13, 2020
第一节 计算机发展及应用
一、计算机发展史
世界上第一台电子计算机ENIAC（埃尼阿 克）于1946年2月14日在美国费城宣告 诞生。
电子计算机的理论和模型是由英国数学家 图灵在1936年发表的一篇名为《论可计 算数及判定问题中的应用》的论文中奠定 了基础。
计算机发展史(讲稿课件)
工作速度 几十万次／秒
第三代：集成电路计算机（ 64-71）
内 存 半导体存储器 外 存 磁带或磁盘 工作速度 几十万～几百万次/秒 软 件 高级算法语言、操作
物理元件 中小规模集成电路（硅）
应 用 计算、管理及控制 代表机型 IBM System /360 优 点 体积更小、速度更快、能耗更小、寿命更长 发展特点 计算机设计出现了标准化、通用化、系列化的局面
内 存 延迟线或磁芯 外 存 纸带、卡片或磁带 工作速度 几千～一万次／秒 软 件 机器语言或汇编语言 应 用 科学计算 代表机型 ENIAC 特 点 体积庞大，运算速度 低，成本高
第一代：电子管计算机（46-58）
第二代：晶体管计算机 （58-64）
1
2
1.5.3 防火墙技术
例题分析－计算机的基本概念
A．1946年 B.1952年 C．1959年 D.1962年
一般认为，世界上第一台电子数字计算机诞生于______。
A．数据处理 B．科学计算 C．辅助设计 D．过程控制
计算机当前已应用于各种行业、各种领域，而计算机最早的设计是针对于______。
A．规模 B.功能 C.性能 D.元件
计算机问世至今已经历四代，而划分时代主要依据则是计算机的______。
1A 2B 3D
例题分析－计算机的基本概念
A．科研 B.军事 C.商业 D.管理
最早设计计算机的目的是进行科学计算，但其主要的都是用于______。
最早的应用领域
最广泛的应用领域
1.4计算机的主要用途
1.5计算机病毒及防治
5.1计算机病毒的特点
计算机病毒是人为编制的危害计算机系统的程序。它具有：
隐蔽性：隐蔽在可执行程序和数据文件中 传染性：自我复制 潜伏性：寄生、隐藏 可触发性：在触发条件下传播或破坏 破坏性：轻者降低系统工作效率，重者导致系统崩溃、数据丢失
简述计算机系统的结构组成
简述计算机系统的结构组成计算机系统是由多种硬件和软件组成的复杂系统，能够执行各种计算任务。
它包括计算机硬件、操作系统、应用软件以及用户等多个方面。
下面将从计算机硬件、操作系统、应用软件和用户四个方面来详细介绍计算机系统的结构组成。
一、计算机硬件计算机硬件是计算机系统的物理部分，主要包括中央处理器（CPU）、内存、存储器、输入设备、输出设备和通信设备等。
1.中央处理器（CPU）中央处理器是计算机的核心部件，负责执行计算机程序中的指令以及进行数据处理。
它包括运算单元、控制单元和寄存器等组成。
运算单元负责进行各种算术运算和逻辑运算，控制单元负责控制指令的执行顺序，寄存器用于临时存放数据和指令。
2.内存内存是计算机系统中用于存储数据和指令的部件，也是中央处理器能够快速访问数据的地方。
它分为主存储器和辅助存储器两种。
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，用于长期存储和备份数据。
3.存储器存储器是指计算机系统中用于存储数据的硬件设备，包括随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。
随机存储器用于临时存放数据和程序，具有读写功能；只读存储器则用于存放固化的程序和数据，只能读取而不能写入。
4.输入设备输入设备用于将外部信息传输给计算机系统，包括键盘、鼠标、扫描仪、摄像头等。
键盘用于输入文字和命令，鼠标用于控制光标和选择操作，扫描仪和摄像头用于将实物转化为数字格式。
5.输出设备输出设备用于将计算机系统处理结果显示或输出，包括显示器、打印机、投影仪、耳机等。
显示器用于显示文字、图像和视频等，打印机用于将计算结果打印出来，投影仪用于将计算结果投影到屏幕上，耳机用于音频输出。
6.通信设备通信设备用于计算机之间或计算机与外部设备之间的数据传输，包括网卡、调制解调器、路由器等。
网卡用于计算机和局域网之间的数据传输，调制解调器用于计算机和广域网之间的数据传输，路由器用于数据包的转发和路由选择。
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第一章计算机发展史计算机系统的组 成
昂贵
体积较小、重 量轻，功耗小， 可靠较高
小型化，功耗少， 微型化，功耗极
可靠性高
少，可靠性很高
第一章计算机发展史计算机系统的组 成
计算机的产生与发展
时代 年份
器件
软件
应用
一 46—59
电子管
机器语言汇编语言
科学计算
二 59—65
晶体管
高级语言
数据处理工业控制
三 65—70
集成电路
操作系统
文字处理图形处理
•掌上电脑
第一章计算机发展史计算机系统的组 成
•1.3 计算机的应用领域
•（1）计算机的传统应用领域：科学计算、数据处理、过程控制、计算机 辅助系统、人工智能、计算机通信、计算机网络、办公自动化。
计算机最早应用于科学计算，20世纪五六十年代，计算机应用范围扩 大到数据信息处理，并成为最大的应用领域。由于计算机不仅能够高速运 算，而且具有逻辑判断能力，所以从20世纪60年代起，计算机广泛应用 于工业生产过程的实时监测和控制；20世纪70年代起，过程控制技术又 逐步应用于军事和家电。 •A.计算机辅助系统：CAD、CAM、CAE、CIMS、CAT、CS a.计算机辅助设计CAD（Computer-Aided Design）:是指通过计算 机帮
•图1-1 第一台计算机ENIAC
第一章计算机发展史计算机系统的组 成
电子计算机的产生与发展
发展阶段 特性
第一代 （1946-1958）
第二代 （1959-1964）
第三代 （1965-1970）
第四代 （1971-至今）
逻辑元件
电子管
晶体管
中、小规模集成 大规模、超大规
电路
模集成电路
主存储器 辅助存储器 处理方式
• b.管理型OA系统，又称管理信息系统，它是一个以计算机为基础，对企、 事业单位或政府机关实行全面管理的信息系统。
c.决策型OA系统，是在上述事务处理和信息管理的基础上，增加了决策 辅
助功能而构成。 •C.娱乐休闲 计算机游戏、计算机多媒体、网上冲浪等。
第一章计算机发展史计算机系统的组 成
•数的编码
第一章计算机发展史计 算机系统的组成
2020/12/1
第一章计算机发展史计算机系统的组 成
•第一章：计 算 机 概 述
•1.1 计算机的产生和发展
• 1946年2 月，世界上第一台计 算机在美国宾夕法尼亚大学诞生， 名字叫埃尼阿克（ENIAC）。这台 计算机的主要元件是电子管，它由 1.88万个电子管组成，体积庞大， 占地约为170平方米，重达30吨， 它能在一秒钟内完成5000次运算， 耗电总量超过174千瓦/小时。
•计算机中的数据单位
• 数据泛指一切可以被计算机接受并处理的符号，包括数值、 文字、图形、图像、声音、视频等各种信息。计算机中数据的常 用单位有位、字节和字。
1.位（Bit） 位又称比特，是计算机表示信息的数据编码中的最小单位。
1位二进制的数码用0或1来表示。 2.字节（Byte） 字节是计算机存储信息的最基本单位，因此也是信息数据
•d.计算机集成制造系统CIMS （Computer I ntergrated Manufacturing • System）:是集设计、制造和管理3大功能于一体的现代化工厂生 产系统。
e.计算机辅助测试CAT （Computer-Aided Test）:是利用计算机处理 大批 • 量数据，完成各种复杂的测试工作和系统。
四 71年迄今 大规模集成电路 数据库、网络等
社会的各个领域
第一章计算机发展史计算机系统的组 成
•计算机之父------冯•诺依曼 冯•诺依曼（Von Neumann）（1903~1957），美籍匈牙利科学家，是
计算机科学的创始人之一。他不仅在计算机方面，而且在教学、逻辑、 物理等领域都做出了巨大的贡献，他的杰出成就成为科学上的巨人， 被誉为“计算机之父”。
• 冯.诺依曼结构计算机存储程序的计算机方案包 含的三个要点
• 1.采用二进制数的形式表示数据和指令 • 2.将指令和数据安执行顺序都存放在存储器中 • 3.由控制器、运算器、存储器、输入设备和输
出设备五大部分组成计算机。 • 其工作核心是存储程序和程序控制
第一章计算机发展史计算机系统的组 成
•计算机的特点和分类
•1.计算机的主要特点
•（1）运算速度快。现在的电子计算机可以达到每秒上亿次，甚至更 高。
•（2）计算精度高。电子计算机的计算精度是其他计算工具无法相比 的。
•（3）具有记忆和逻辑判断能力。
•（4）程序进行自动化。计算机与以前的所有计算工具本质区别在于 它
• 种操作。
能摆脱人的干预，自动、连续地进行各
助各类设计人员进行设计。
第一章计算机发展史计算机系统的组 成
•b.计算机辅助制造CAM（Computer-Aided Manufaturing）:是指用计 算机进 • 行生产设备的管理、控制 的操作的技术。
•c.计算机辅助教育CAE（Computer-Aided Education）:包括计算机 辅助教学 • CAI，计算机管理教学CMI。
第一章计算机发展史计算机系统的组 成
•2.计算机的分类
• 计算机的种类很多，通常根据计算机系统规模的大小和功能强弱不同， 将计算机分为：巨型机、大型机、中型机、小型机、微型机等，如下图所 示：
•图1-2 巨型机
•图1-3 大型机
第一章计算机发展史计算机系统的组 成
•微型机(台式机)
•便携机(笔记本电脑)
第一章计算机发展史计算机系统的组 成
•f.计算机模拟CS（Computer Simulation）:是利用计算机模拟进行工程、 产 • 品、决策的试验，模拟军事演习以及模拟训练。
B.办公自动化（OA） • a.事务型OA系统，又称电子数据处理(EDP)系统或业务信息系统，主要 供
秘书和业务人员处理日常事务。
磁芯、磁鼓
磁芯、磁鼓 半导体存储器
半磁盘
磁带、磁鼓、磁 磁带、磁盘、光
盘
盘
机器语言、汇编 作业连续处理、 实时、分时处理 实时、分时处理
语言
编译语言
多道程序
网络结构
运算速度（次/秒）
5千—4万
几十万—百万
百万—几百万 几百万—几百亿
主要特点
体积大，功耗大， 可靠性差，价格