计算机的发展、类型及其应用领域

1. 计算机(computer)是一种能自动、高速进行大量算术运算和逻辑运算的电子设备。 其特点为:速度快、精度高、存储容量大、通用性强、具有逻辑判断和自动控制能力
 
2. 第一台计算机:ENIAC,美国,1946年  宾夕法尼亚大学  冯•诺依曼 “存储程序”和“程序控制” 
 
3. 冯•诺依曼思想的核心要点是:     
 1)计算机的基本结构应由五大部件组成:运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。    
 2)计算机中应采用二进制形式表示数据和指令。   
 3)采用“存储程序”和“程序控制”的工作方式。
 
4. 计算机的发展过程

阶段

年份

物理器件

软件特征

应用范围

第一代

1946-1959

电子管

机器语言、汇编语言

科学计算

第二代

1959-1964

晶体管

高级语言

科学计算、数据处理、工业控制

第三代

1964-1970

小规模集成电路

操作系统

科学计算、数据处理、工业控制、文字处理、图形处理

第四代

1970-至今

大规模集成电路

数据库网络等

各个领域

 
5.主要特点:运算速度快、精确度高、具有记忆和逻辑判断能力
 
6. 计算机的主要应用 
科学计算:例如:气象预报、海湾战争中伊拉克导弹的监测 
数据处理:例如:高考招生中考生录取与统计工作,铁路、飞机客票的预定系统,银行系统的业务管理
计算机控制 
计算机辅助系统:例如:用CAI演示化学反应
人工智能:例如:代替人类到危险的环境中去工作
办公自动化系统中的应用:例如:Internet发email

CBE:计算机辅助教育
CAI:计算机辅助教学
CMI:计算机管理教学
CAD:计算机辅助设计
CAT:计算机辅助翻译
CAM:计算机辅助制造
CAE:计算机辅助工程
 
7. 计算机的分类: 
1)、根据规模大小分类:巨型机、大型机、微机、工作站、服务器
2)、根据用途分类:通用计算机、专用计算机 
3)、根据计算机处理数据的类型:模拟计算机、数字计算机、数字与模拟计算机
 

计算机软硬件系统的组成及主要技术指标

硬件系统

    



1.计算机硬件系统均由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部分构成

2.运算器:算术运算逻辑运行的实际执行部件

3.控制器:统一指挥和控制计算机各部件按时序协调操作的部件

4.中央处理器:CPU=运算器+控制器  是计算机的核心部件 

5.内部存储器按其存储信息的方式可以分为只读存储器ROM(Read Only Memory)、随机存储器RAM(Random Access Memory)和高速缓冲存储器Cache

6.RAM:随机存储器   能读能写断电后信息丢失   
      
7.  ROM:只读存储器   能读不能写,断电后信息不丢失 
    
8.CACHE:CPU与内存之间速度不匹配的问题       
 
9.SRAM:静态RAM     
     
10.DRAM:动态RAM,相当于CACHE(高速缓冲存储器)  

11.输入设备:键盘、鼠标、扫描仪、光笔

12.输出设备:显示器、音箱、打印机、绘图仪

13.总线:数据总线、地址总线、控制总线


软件系统

    


1.软件:由程序、数据和文档三部分内容组成。 

2.程序:是一系列有序指令的集合。
         
3.计算机之所以能够自动而连续地完成预定的操作,就是运行特定程序的结果。计算机程序通常是由计算机语4.言来编制,编制程序的工作称为程序设计。
 
4.数据:指各种信息集合,数值的与非数值的
 
5.文档:用自然语言(汉语或英语)对程序进行描述的文本称为文档。
   
6.系统软件:是指管理、监控和维护计算机资源(包括硬件和软件)的软件。
   系统软件主要包括操作系统、各种语言处理程序、数据库管理系统、网络系统及服务性程序。
   核心是:操作系统、语言处理程序和各种服务性程序。 
   (1)操作系统:操作系统是管理、控制计算机的软、硬件和数据资源的大型程序,是用户和计算机之间的接口,并提供了软件的开发和应用环境。微机操作系统当前主流是Microsoft公司的DOS(单用户单任务)操作系统和Windows(单用户多任务)操作系统
    (2)语言处理程序:机器语言是用二进制代码编写,能够直接被机器识别的程序设计语言。高级语言编写的程序(称为“源程序”)翻译成机器语言程序(称为“目的程序”),然后计算机才能执行。这种翻译过程一般有两种方式:解释方式和编译方式

8.CPU的主要性能指标有两个:字长和主频
      字长(位):CPU进行运算和数据处理的最基本、最有效的信息位长度。字长越长,性能越强。PC机的字长,已由8088的准16位(运算用16位,I/O用8位)发展到现在的32位、64位
       主频(Mhz):CPU工作的时钟频率。主频越高处理数据速度越快
      
9.目前最常用的外存有软盘、硬盘和光盘 。 用于存放暂时不用的程序和数据,它不能直接被CPU访问,但它可以与内存成批交换信息,即外存中的信息只有被调入内存才能被CPU访问。外存相对于内存而言,其特点是:存取速度较慢,但存储容量大,价格较低,信息不会因掉电而丢失。 

10.按工作原理鼠标可分为:机械式和光电式 

11.目前广泛使用的监视器是阴极射线管(CRT)监视器液晶(LCD)监视器。后者主要用于笔记本电脑 

12.显示器最重要的性能指标是分辨率
  
13.打印机分为击打式非击打式两大类。击打式打印机主要有针式打印机(又称点阵打印机),非击打式以喷墨打印机和激光打印机为代表。


计算机中数据的表示与存储

1.数制

二进制的优点: 技术实现简单  简化运算规则  适合逻辑运算    易于进行转换
各种进制的后缀
   B:二进制    D:十进制  H:十六进制  O:八进制
 
2.数据的存储
1)    数据:所有能够被计算机接受和处理的符号的集合都称为数据
2)    信息:有意义的数据的内容。指数据经过加工处理后得到的有价值的知识。
3)    位(Bit)  每一个能代表0和1的电子线路称为一个二进制位,是数据的最小单位
4)    字节(Byte)
    通常每8个二进制位组成一个字节字节是最基本的存储单位。字节的容量一般用KB、MB、GB、TB来表示,它们之间的关系如下:
1KB=1024B
1MB=1024KB
1GB=1024MB
1TB=1024GB
5)    字(Word)  在计算机中作为一个整体被存取、传送、处理的二进制数字串叫做一个字或单元,每个字中二进制位数的长度,称为字长。一个字由若干个字节组成,不同的计算机系统的字长是不同的,常见的有8位、16位、32位、64位等,字长越长,存放数的范围越大,精度越高,字长是性能的一个重要指标。
6)    地址(Address)  为了便于存取,每个存储单元必须有唯一的编号,这个编号就称为地址,通过地址可以找到所需的存储单元,取出或存入信息。
 
2.  编码
 
  1.字符编码
  目前国际上通用的字符编码是ASCII码,即美国标准信息交换代码。
ASCII码用七位二进制数表示一个字符,可表示2的7次方=128个字符。包括:32个通用控制符、10个十进制数字、52个大小写英文字母和34个专用符号。在一个字节(8个Bit)中后七位用于表示字符的编码,最高位为奇偶校验位,一般作0看待。
 
   2.  汉字编码
   ASCII码把数字、字母、符号用特定的七位二进制数表示,同样,要想处理汉字,也要对汉字进行统一编码,给每个汉字一个惟一的编码。汉字数量庞大,用一个字节无法区分,故汉字编码采用2个字节
 
一个汉字占用二个字节    一个字符占用一个字节
N*N点阵的汉字所用的空间是N*N/8
国标码、机内码、区位码的关系
国标码=区位码+2020H
机内码=国标码+8080H
机内码=区位码+a0a0H