工信版（中職）計算機原理模塊一教學(xué)課件

,單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,YCF,（中職）計算機原理模塊一教學(xué)課件,模塊1 計算機基礎(chǔ)知識,任務(wù)1 計算機的概述,1.1.1現(xiàn)代計算機的發(fā)展歷程,1.1.2計算機的特點,1.1.3計算機的應(yīng)用,任務(wù)2 計算機系統(tǒng)的基本組成,1.2.1計算機的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu),1.2.2計算機的軟件系統(tǒng),1.2.3計算機工作原理,模塊1 計算機基礎(chǔ)知識,當今世界，在工作、生活的各個領(lǐng)域已經(jīng)離不開計算機，計算機已經(jīng)成為生活中不可缺少的工具，它改變著人們的生活方式，同時也大大地推動了整個信息化社會的發(fā)展。所以，計算機被譽為是20世紀人類最輝煌、最偉大的科學(xué)發(fā)明之一。,返回,任務(wù)1,計算機的概述,1.1.1 現(xiàn)代計算機的發(fā)展歷程,1945年3月，美籍匈牙利科學(xué)家約翰馮諾依曼提出了“存儲程序式”的思想，即預(yù)先將根據(jù)某一任務(wù)設(shè)計好的程序裝人存儲器中，再由計算機去執(zhí)行存儲器中的程序。這樣，在執(zhí)行新的任務(wù)時，只需改變存儲器中的程序，而不必改動計算機的任何電路。世界上第一臺數(shù)字電子計算機(ENIAC)于1946年在美國賓夕法尼亞大學(xué)研制成功。它使用了18000余只電子管，占地170m，重30t，功率約140kw，每秒可進行 5000次加減運算，ENIAC是為完成某個特定任務(wù)而專門設(shè)計的，當需要執(zhí)行新計算任務(wù)時，必須重新設(shè)計和改變連線。ENIAC的問世具有劃時代的意義，表明了電子計算機時代的到來。,根據(jù)計算機所采用的物理器件，可將計算機的發(fā)展大致分為四個階段。,下一頁,返回,任務(wù)1 計算機的概述,1.第一代計算機,第一代計算機(1946-1957年)被稱為電子管計算機，其主要元器件為電子管，內(nèi)存儲器用延遲線或磁鼓，外存儲器為紙帶、穿孔卡片等。第一代計算機主要使用機器語言，編輯極為不便。電子管計算機由于體積龐大、價格昂貴、運算速度低，其管理和維護工作復(fù)雜，主要用于科學(xué)計算和軍事方面。,2.第二代計算機,第二代計算機(1958-1964年)被稱為晶體管計算機。其主要元器件被晶體管所代替，內(nèi)存儲器采用磁芯，外存儲器有了磁帶等。與第一代計算機相比，計算機的運算速度提高，體積減小，功耗降低，可靠性增強，開始應(yīng)用于數(shù)據(jù)處理、事務(wù)管理及過程控制等領(lǐng)域。,下一頁,返回,上一頁,任務(wù)1 計算機的概述,3.第三代計算機,第三代計算機(1965-1970年)采用了中、小規(guī)模集成電路，因此又叫做集成電路計算機。集成電路采用光刻技術(shù)將一些具有特定功能的電路集成在一小塊半導(dǎo)體晶片上。因此，計算機的體積進一步縮小。速度、精度、容量及可靠性等主要指標大為改善，并實現(xiàn)了系列化和標準化。,計算機的內(nèi)存開始采用半導(dǎo)體存儲器，高級程序設(shè)計語言有了更快的發(fā)展。操作系統(tǒng)的出現(xiàn)也更加完善了計算機的軟件組成。,這一階段，在發(fā)展大型機的同時，小型機和超小型機也蓬勃發(fā)展起來，從而擴大了計算機的應(yīng)用范圍，加速了計算機的推廣普及，計算機的應(yīng)用開始向各個領(lǐng)域滲透。,下一頁,返回,上一頁,任務(wù)1 計算機的概述,4.第四代計算機,第四代計算機(1971年-至今)普遍采用了大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路，尤其是用集成度極高的半導(dǎo)體存儲器代替了磁芯存儲器，使得計算機的體積大大縮小。計算機的存儲容量、運算速度和可靠性方面都比上一代有了重大突破。,第四代計算機的重要成就表現(xiàn)在微處理器技術(shù)上。微處理器是一種超小型化的電子產(chǎn)品，將計算機的運算器、控制器等核心部件制作在一個集成電路芯片上。以微處理器為核心的微型計算機具有體積小、價格低的特點，其已滲人到社會生活的各個方面。,下一頁,返回,上一頁,任務(wù)1 計算機的概述,1.1.2計算機的特點,計算機的發(fā)明和發(fā)展是20世紀最偉大的科學(xué)技術(shù)成就之一。作為一種通用的智能工具，它具有以下幾個特點。,1.運算速度快,現(xiàn)代的巨型計算機系統(tǒng)的運算速度已達每秒幾十億次乃至幾百億次。,2.運算精度高,由于計算機內(nèi)采用二進制數(shù)制進行運算，因此可以通過增加表示數(shù)字的設(shè)備和運用計算技術(shù)，使數(shù)值計算的精度越來越高。,下一頁,返回,上一頁,任務(wù)1 計算機的概述,3.通用性強,計算機可以將任何復(fù)雜的信息處理任務(wù)分解成一系列基本的算術(shù)和邏輯操作，并反映在計算機的指令操作中，然后按照各種規(guī)律執(zhí)行的先后次序把它們組織成各種不同的程序，存入存儲器中。,4.具有記憶和邏輯判斷功能,計算機有內(nèi)部存儲器和外部存儲器，可以存儲大量的數(shù)據(jù)，隨著存儲容量的不斷增大，可存儲記憶的信息量也越來越大。,5.具有自動控制能力,計算機內(nèi)部操作、控制是根據(jù)人們事先編制好的程序自動控制進行的，不需要人工干預(yù)。,下一頁,返回,上一頁,任務(wù)1 計算機的概述,1.1.3計算機的應(yīng)用,計算機的應(yīng)用已經(jīng)廣泛地深人到科學(xué)研究、軍事技術(shù)、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、文化教育等現(xiàn)代人類社會的各個領(lǐng)域中，已經(jīng)成為人類不可缺少的重要工具。,1.科學(xué)計算(數(shù)值計算),最初計算機的發(fā)明，就是為了解決科學(xué)技術(shù)研究和工程應(yīng)用中所需要的大量數(shù)值計算問題。如利用計算機高速度、高精度的運算能力，可以完成氣象預(yù)報、火箭發(fā)射、地震預(yù)測、工程設(shè)計等龐大復(fù)雜人工難以完成的計算任務(wù)。,下一頁,返回,上一頁,任務(wù)1 計算機的概述,2.數(shù)據(jù)處理,數(shù)據(jù)處理，也稱信息管理，用來泛指非科學(xué)工程方面的所有對數(shù)據(jù)計算、管理、查詢和統(tǒng)計等。使用計算機信息存儲容量大、存取速度快等特點，采集數(shù)據(jù)、管理數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)、處理大量的數(shù)據(jù)并產(chǎn)生新的信息形式，方便人們查詢、檢索和使用數(shù)據(jù)。例如，人口統(tǒng)計、企業(yè)管理、情報檢索、檔案管理等。,3.計算機通信,計算機通信是計算機應(yīng)用最為廣泛的領(lǐng)域之一。它是計算機技術(shù)和通信技術(shù)高度發(fā)展、密切結(jié)合的一門新興科學(xué)。國際互聯(lián)網(wǎng)Internet已經(jīng)成為覆蓋全球的信息基礎(chǔ)設(shè)施，在世界的任何地方，人們都可以彼此進行通信，如收發(fā)電子郵件、進行文件的傳輸、撥打IP電話等。國際互聯(lián)網(wǎng)還為人們提供了內(nèi)容廣泛、豐富多彩、各種各樣的信息。,下一頁,返回,上一頁,任務(wù)1 計算機的概述,4.計算機輔助工程,計算機輔助工程的應(yīng)用，可以提高產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)和測試過程的自動化水平，降低成本，縮短生產(chǎn)周期，改善工作環(huán)境，提高產(chǎn)品質(zhì)量，獲得更高的經(jīng)濟效益。,(1)計算機輔助設(shè)計(CAD)是指利用計算機來輔助設(shè)計人員進行產(chǎn)品和工程的設(shè)計。計算機輔助設(shè)計已應(yīng)用于機械設(shè)計、集成電路設(shè)計、建筑設(shè)計、服裝設(shè)計等各個方面。,(2)計算機輔助制造(CAM)是指利用計算機來進行生產(chǎn)設(shè)備的管理、控制。如利用計算機輔助制造自動完成產(chǎn)品的加工、裝配、包裝、檢測等制造過程。,(3)計算機輔助教學(xué)(CAI)是指利用計算機進行輔助教學(xué)、交互學(xué)習(xí)。如利用計算機輔助教學(xué)制作的多媒體課件可以使教學(xué)內(nèi)容生動、形象逼真，取得良好的教學(xué)效果。通過交互方式的學(xué)習(xí)，可以使學(xué)員自己掌握學(xué)習(xí)的進度、進行自測，方便靈活，滿足不同層次學(xué)員的要求。,下一頁,返回,上一頁,任務(wù)1 計算機的概述,(4)計算機輔助測試(CAT)是指利用計算機進行產(chǎn)品等的輔助測試。,5.過程控制,過程控制也稱實時控制。隨著生產(chǎn)自動化程度的提高，對信息傳遞速度和準確度的要求也越來越高，這一任務(wù)靠人工操作已無法完成，只有計算機才能勝任。利用計算機為中心的控制系統(tǒng)可以及時地采集數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)、制定方案，進行自動控制。它不僅可以減輕勞動強度，而且可以大大提高自動控制水平、提高產(chǎn)品質(zhì)量和合格率。因此，過程控制在冶金、電力、石油、機械、化工以及各種自動化部門得到廣泛應(yīng)用;同時它還應(yīng)用于導(dǎo)彈發(fā)射、雷達系統(tǒng)、航空航天等領(lǐng)域。,下一頁,返回,上一頁,任務(wù)1 計算機的概述,6.人工智能,人工智能(Artificial Intelligence,AI)。它是研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴展人的智能的理淪、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門新的技術(shù)科學(xué)。,人工智能研究如何用計算機去模擬、延仲和擴展人的智能;如何把計算機用得更聰明;如何設(shè)計和建造具有高智能水平的計算機應(yīng)用系統(tǒng);如何設(shè)計和制造更聰明的計算機以及智能水平更高的智能計算機等。人工智能是計算機科學(xué)的一個分支，是計算機科學(xué)技術(shù)的前沿科技領(lǐng)域。人工智能與計算機軟件有密切的關(guān)系:一方面，各種人工智能應(yīng)用系統(tǒng)都要用計算機軟件去實現(xiàn);另一方面，許多聰明的計算機軟件也應(yīng)用了人工智能的理淪方法和技術(shù)。例如，專家系統(tǒng)軟件、機器博弈軟件等。但是，人工智能不等于軟件，除了軟件以外，還有硬件及其他自動化和通信設(shè)備。,下一頁,返回,上一頁,任務(wù)1 計算機的概述,人工智能雖然是計算機科學(xué)的一個分支，但它的研究卻不僅涉及計算機科學(xué)，而且還涉及腦科學(xué)、神經(jīng)生理學(xué)、心理學(xué)、語言學(xué)、邏輯學(xué)、認知(思維)科學(xué)、行為科學(xué)和數(shù)學(xué)以及信息淪、控制淪和系統(tǒng)淪等許多學(xué)科領(lǐng)域。因此，人工智能實際上是一門綜合性的交叉學(xué)科和邊緣學(xué)科。,7.電子商務(wù),電子商務(wù)是指在計算機網(wǎng)絡(luò)上進行的商務(wù)活動。電子貨幣將傳統(tǒng)的貨幣貿(mào)易改變?yōu)椤半娮淤Q(mào)易”，使人們在網(wǎng)上可進行股票、投資、購物和房地產(chǎn)交易，還可用來對職工工資、失業(yè)社會保障、保險業(yè)務(wù)等進行電子支付。這種電子交易不僅方便快捷，現(xiàn)金的流通量也將隨之減少，還避免了貨幣交易的風(fēng)險和麻煩。它是近年來新興的、也是發(fā)展最快的應(yīng)用領(lǐng)域之一。,下一頁,返回,上一頁,任務(wù)1 計算機的概述,8.文化教育與休閑娛樂,利用計算機網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)遠距離雙向交互式教學(xué)和多媒體結(jié)合的網(wǎng)上教學(xué)方式，改變了傳統(tǒng)的以教師課堂傳授為主，學(xué)生被動學(xué)習(xí)的方式，使學(xué)習(xí)的內(nèi)容和形式更加豐富靈活。多媒體計算機還可用于欣賞電影、觀看電視、玩游戲等。,返回,上一頁,任務(wù)2 計算機系統(tǒng)的基本組成,一個完整的計算機系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成，如,圖1-1,所示。,硬件是組成計算機的物質(zhì)實體，是計算機系統(tǒng)中實際物理設(shè)備的總稱，如CPU、存儲器、輸入/輸出設(shè)備等;軟件則是介于用戶和硬件系統(tǒng)之間的界面。沒有軟件支持的計算機叫做“裸機”，在裸機上只能運行機器語言程序，這樣的計算機效率降低，使用十分不便。沒有軟件支持，再好的硬件配置也是毫無意義的;當然沒有硬件，軟件再好也沒有用武之地，只有兩者互相配合，才能發(fā)揮最大作用。,首先介紹計算機中常用的幾個術(shù)語。,(1)位:計算機內(nèi)所有的信息都是以二進制的形式表示的，單位是位。計算機只認識由0或1組成的二進制數(shù)，其中的每個0或1就是信息的最小單位，稱為“位”(bit)。,下一頁,返回,任務(wù)2 計算機系統(tǒng)的基本組成,(2)字節(jié):是衡量計算機存儲容量的單位。一個8位的二進制數(shù)據(jù)單元稱一個字節(jié)(Byte)。在計算機內(nèi)部，一個字節(jié)可以表示一個數(shù)據(jù)，也可以表示一個英文字母或其他特殊字符，兩個字節(jié)可以表示一個漢字。除了字節(jié)可以表示存儲容量外，還可以用千字節(jié)(KB),兆字節(jié)(MB)、吉字節(jié)(GB)、太字節(jié)(TB)等表示存儲容量，它們之間的換算關(guān)系如下。,下一頁,返回,上一頁,任務(wù)2 計算機系統(tǒng)的基本組成,(3)字(Word):在計算機中，作為一個整體單元進行存取、傳送、處理的一組二進制字符串叫做一個字或者單元。,(4)字長:一個字中包含二進制數(shù)位數(shù)的多少稱為字長。字長是標志計算機精度的一項技術(shù)指標。字長越長，在相同的時間內(nèi)傳送的信息就越多，計算機的運算速度就越快。,(5)地址(Address):為了便于存取，每個存儲單元必須有一個唯一的編號，稱為地址。通過地址可以找到所需的存儲單元，取出或存入信息。,(6)指令:指揮計算機進行基本操作的命令。計算機能執(zhí)行的全部指令構(gòu)成計算機的指令系統(tǒng)。一條指令一般包括操作碼和地址碼兩部分，操作碼表明進行何種操作，地址碼則指明操作對象(數(shù)據(jù))在內(nèi)存中的地址。,下一頁,返回,上一頁,任務(wù)2 計算機系統(tǒng)的基本組成,(7)程序:人們利用計算機來解決問題時，需要計算機按一定的步驟完成各種操作，這就要對計算機發(fā)布一系列的指令，這些指令的集合稱為程序。,(8)程序設(shè)計語言:用于編寫計算機程序的語言，它是人與計算機之間交換信息的工具。,1.2.1計算機的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu),盡管計算機的發(fā)展速度很快，各種類型的計算機的性能、結(jié)構(gòu)、應(yīng)用等方面存在著差別，但是它們的基本組成結(jié)構(gòu)卻是相同的。,現(xiàn)在所使用的計算機硬件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)一直沿用了美籍匈牙利科學(xué)家約翰馮諾依曼提出