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一、 計算機的發展、類型及其應用領域。
1. 計算機(computer)是一種能自動、高速進行大量算術運算和邏輯運算的電子設備。 其特點為:速度快、精度高、存儲容量大、通用性強、具有邏輯判斷和自動控制能力。
2. 第一臺計算機:ENIAC,美國,1946年 賓夕法尼亞大學 馮·諾依曼 “存儲程序”和“程序控制”
3. 馮·諾依曼思想的核心要點是:
1)計算機的基本結構應由五大部件組成:運算器、控制器、存儲器、輸入設備和輸出設備。
2)計算機中應采用二進制形式表示數據和指令。
3)采用“存儲程序”和“程序控制”的工作方式。
4. 計算機的發展過程
階段年份物理器件軟件特征應用范圍
第一代1946-1959電子管機器語言、匯編語言科學計算
第二代1959-1964晶體管高級語言科學計算、數據處理、工業控制
第三代1964-1970小規模集成電路操作系統科學計算、數據處理、工業控制、文字處理、圖形處理
第四代1970-至今大規模集成電路數據庫網絡等各個領域
5. 主要特點:運算速度快、精確度高、具有記憶和邏輯判斷能力
6. 計算機的主要應用
科學計算:例如:氣象預報、海灣戰爭中伊拉克導彈的監測
數據/信息處理:例如:高考招生中考生錄取與統計工作,鐵路、飛機客票的預定系統,銀行系統的業務管理
計算機控制
計算機輔助系統:例如:用CAI演示化學反應
人工智能:例如:代替人類到危險的環境中去工作
辦公自動化系統中的應用:例如:Internet發email
CBE:計算機輔助教育
CAI:計算機輔助教學
CMI:計算機管理教學
CAD:計算機輔助設計
CAT:計算機輔助翻譯
CAM:計算機輔助制造
CAE:計算機輔助工程
7. 計算機的分類:
1)、根據規模大小分類:巨型機、大型通用機、微型機、工作站、服務器
2)、根據用途分類:通用計算機、專用計算機
3)、根據計算機處理數據的類型:模擬計算機、數字計算機、數字與模擬計算機
8. 計算機科學研究與應用
人工智能:研究如何讓計算機來完成過去只有人才能做的智能的工作。
網格計算:專門針對復雜科學計算的新型計算模式。
中間件技術:是介于應用軟件和操作系統之間的系統軟件。
云計算:是分布式計算、網格計算、并行計算、網絡存儲及虛擬化計算機和網絡技術發展融合的產物,或者說是它們的商業實現,。
二、 計算機中數據的表示與存儲。
1. 數制
二進制的優點: 技術實現簡單 簡化運算規則 適合邏輯運算 易于進行轉換
各種進制的后綴
B:二進制 D:十進制 H:十六進制 O:八進制
2.數據的存儲
1) 數據:所有能夠被計算機接受和處理的符號的集合都稱為數據
2) 信息:有意義的數據的內容。指數據經過加工處理后得到的有價值的知識。
3) 位(Bit) 每一個能代表0和1的電子線路稱為一個二進制位,是數據的最小單位。
4) 字節(Byte)
通常每8個二進制位組成一個字節,字節是最基本的存儲單位。字節的容量一般用KB、MB、GB、TB來表示,它們之間的關系如下:
1KB=1024B
1MB=1024KB
1GB=1024MB
1TB=1024GB
5) 字長(Word) 在計算機中作為一個整體被存取、傳送、處理的二進制數字串叫做一個字或單元,每個字中二進制位數的長度,稱為字長。一個字由若干個字節組成,不同的計算機系統的字長是不同的,常見的有8位、16位、32位、64位等。字長是計算機的一個重要指標,直接反映一臺計算機的計算能力和精度。字長越長,存放數的范圍越大,計算機的數據處理速度越快。
6) 地址(Address) 為了便于存取,每個存儲單元必須有唯一的編號,這個編號就稱為地址,通過地址可以找到所需的存儲單元,取出或存入信息。
1.4.3 編碼
1.字符編碼
目前國際上通用的字符編碼是ASCII碼,即美國標準信息交換代碼。
ASCII碼用七位二進制數表示一個字符,可表示27共128個字符。包括:32個通用控制符、10個十進制數字、52個大小寫英文字母和34個專用符號。在一個字節(8個Bit)中后七位用于表示字符的編碼,最高位為奇偶校驗位,一般作0看待。
2. 漢字編碼
ASCII碼只對英文字母、數字和標點符號進行了編碼。同樣,要想處理漢字,也要對漢字進行統一編碼,給每個漢字一個惟一的編碼,我國于1980年發布了國家漢字編碼標準GB2312-1990。。漢字數量龐大,用一個字節無法區分,故漢字編碼采用2個字節。
一個漢字占用二個字節 一個字符占用一個字節
N*N點陣的漢字所用的空間是N*N/8
國標碼、機內碼、區位碼的關系
國標碼=區位碼+2020H
機內碼=國標碼+8080H
機內碼=區位碼+a0a0H
三、 計算機軟硬件系統的組成及主要技術指標。
計算機硬件系統均由運算器、控制器、存儲器、輸入設備和輸出設備五大部分構成
運算器:算術運算和邏輯運行的實際執行部件。
控制器:統一指揮和控制計算機各部件按時序協調操作的部件
中央處理器-CPU=運算器+控制器 是計算機的核心部件
內部存儲器按其存儲信息的方式可以分為只讀存儲器ROM(Read Only Memory)、隨機存儲器RAM(Random Access Memory)和高速緩沖存儲器Cache
RAM:隨機存儲器 能讀能寫,斷電后信息丟失
DRAM:動態RAM,相當于CACHE(高速緩沖存儲器)
CACHE:CPU與內存之間速度不彼配的問題
SRAM:靜態RAM
ROM:只讀存儲器 能讀不能寫,斷電后信息不丟失
輸入設備:鍵盤、鼠標、掃描儀、光筆
輸出設備:顯示器、音箱、打印機、繪圖儀
總線:數據總線、地址總線、控制總線
軟件:由程序、數據和文檔三部分內容組成。
程序:是一系列有序指令的集合。
計算機之所以能夠自動而連續地完成預定的操作,就是運行特定程序的結果。計算機程序通常是由計算機語言來編制,編制程序的工作稱為程序設計。
數據:指各種信息集合,數值的與非數值的。
文檔:用自然語言(漢語或英語)對程序進行描述的文本稱為文檔。
1. 系統軟件:是指管理、監控和維護計算機資源(包括硬件和軟件)的軟件。系統軟件主要包括操作系統、各種語言處理程序、數據庫管理系統、網絡系統及服務性程序。核心是:操作系統、語言處理程序和各種服務性程序。
(1) 操作系統
操作系統是管理、控制計算機的軟、硬件和數據資源的大型程序,是用戶和計算機之間的接口,并提供了軟件的開發和應用環境。
微機操作系統當前主流是Microsoft公司的DOS(單用戶單任務)操作系統和Windows(單用戶多任務)操作系統
(2) 語言處理程序
機器語言是用二進制代碼編寫,能夠直接被機器識別的程序設計語言。
高級語言編寫的程序(稱為“源程序”)翻譯成機器語言程序(稱為“目的程序”),然后計算機才能執行。這種翻譯過程一般有兩種方式:解釋方式和編譯方式
CPU的主要性能指標有兩個:字長和主頻。
字長(位):CPU進行運算和數據處理的最基本、最有效的信息位長度。字長越長,性能越強。PC機的字長,已由8088的準16位(運算用16位,I/O用8位)發展到現在的32位、64位。
主頻(Mhz):CPU工作的時鐘頻率。主頻越高處理數據速度越快。
目前最常用的外存有軟盤、硬盤和光盤 。 用于存放暫時不用的程序和數據,它不能直接被CPU訪問,但它可以與內存成批交換信息,即外存中的信息只有被調入內存才能被CPU訪問。外存相對于內存而言,其特點是:存取速度較慢,但存儲容量大,價格較低,信息不會因掉電而丟失。
按工作原理鼠標可分為:機械式和光電式
目前廣泛使用的監視器是陰極射線管(CRT)監視器和液晶(LCD)監視器。后者主要用于筆記本電腦
顯示器最重要的性能指標是分辨率,
打印機分為擊打式和非擊打式兩大類。擊打式打印機主要有針式打印機(又稱點陣打印機),非擊打式以噴墨打印機和激光打印機為代表。
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