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文檔簡介

1、-計算機的發(fā)展1.二戰(zhàn)帶來強大的計算機需求。賓夕法尼亞大學電子I:程系教授莫克利(John Mauchley)和其研究生艾克特(John Presper Eckert)在1943年開始研究電子數(shù)字積分計算機(Electric Numerical Integrator And Calculator, ENIAC),于1946年研制成功。ENI AC主要原件為電子管, 5000次/s加法運算、300次/s乘法運算。 , '一 ,一, ” , I-',一/, , ' ,一ENIAC的兩大缺點:沒有存儲器用布線板進行控制,電路連線耗時。至今人們公認EWAC的問世標志著計算機時代

2、的到來,它的出現(xiàn)具有劃時代的偉大意義。 另一種說法,英國數(shù)學家圖靈設計的,1943年投入應用的COLOSSUS才是世界上第一臺 電子計算機。2 .莫克利和艾克特開始研制新的機型一一電子離散變量自動計算機(ElectricDiscrete Variable Automatic Computer, EDVAC)o馮諾依曼來到普林斯頓高級研究院IAS開始研制IAS (當時最快的計算機)。他歸納 了 EDVAC的主要特點:計算機的程序和程序運行所需要的數(shù)據(jù)以二進制形式存放在計算機的存儲器中程序和數(shù)據(jù)存放在存儲器中,即程序存儲的概念。根據(jù)馮諾依曼的原理和思想,決定了計算機必須有Z入、存儲、運算、控制和出

3、五個儲存部分。IAS計算機對EDVAC進行重大改進,成為現(xiàn)代計算機的基本雛形。馮諾依曼被稱為“現(xiàn) 代電子計算機之父二3 . UNIAC- I的交付使用標志著計算機從實驗室進入了市場,從軍事應用領域轉入了數(shù)據(jù) 處理領域。集成電路:是用特殊的工藝將完整的電子線路制作在一個半導體硅片上形成的電路。 第三代計算機出現(xiàn)了結構化的程序設計語言Pascal第一階段第二階段第三階段第四階段L -(1946-1959 )(1959-1964 )(1964-1972 )(1972-)主機電子招分電子苣品體苣中小規(guī)模集成電路MSI/SSI大規(guī)模.超大規(guī)模集成電路 LSI/VLSI內存汞延遲線磁芯存儲器半導體存儲器半

4、導體存儲器外存儲器穿孔卡片.紙帝磁帶碳帶.as磁盤、磁帶、光電等大容量 存儲器處理速度(每秒指令數(shù))幾千條幾萬只幾十萬條幾十萬至幾百萬條上千萬至萬億條特點體枳龐大.運算速度低.體積小、成本低、功能體積重量功耗減小、運算速重量和疑電量低、性價比高成本高.可靠性蛟差、內強、可靠性高度邏策運算可靠性提高存容量小硼軍事和科學研究工作科學計算、數(shù)據(jù)處理、 事務處理通信技術、科學計算、事經(jīng)各種應用軟件 管理、工螃制代表UNIAC- I通用自動計算IBM-7000系列機 機,1951年進入市場IBM-360系列(最早采用.外聯(lián))IBM 4300系列、3080系列.3090系列和9000系列我國在1956年周

5、恩來總理在十二年科學技術發(fā)展規(guī)劃選定了 “計算機、電子學、半導體、自動化”作為“發(fā)展規(guī)劃”的思想內容,我國由此開始計算機研制的起步。1958年研制出第一臺電子計算機:1964年第二臺晶體管計算機;1971年第三代集成電;路計算機;1977年第一臺微機DJS050: 1983年研制成功“深騰1800"計算機,運算速;度超過1萬次/s;2003年12月自主研發(fā)出10萬億次曙光4000A高性能計算機;2010I年國防科大研制出“天河一號工4.計算機的特點、應用和分類特點1 .高速、準確的運算能力【第一:IBM 公司紅杉Sequoia2 .準確的邏輯判斷能力3 .強大的存儲能力4 .自動功能

6、5 .網(wǎng)絡與通信功能應用【最起初:數(shù)值計算】1 .科學計算2 .數(shù)據(jù)/信息處理3 .過程控制4 .計算機輔助CA5 .網(wǎng)絡通信6 .人工智能AI7 .多媒體應用8 .嵌入式系統(tǒng)分類按討算機處理數(shù)據(jù)類型模擬計算機;數(shù)值-不間斷的連續(xù)量.運算過彳上連續(xù)。日前已少生產(chǎn).數(shù)字計算機:數(shù)值-離敢的數(shù)字量,運算過程-按數(shù)字位.又稱為“電腦,數(shù)字和模擬計算機一.通用計算機:能解決多種類型的向融,通用性強。女口個人計算機pa,按計算機用途一 士用計算機:配備書解決特定問題的物件和硬件.如在導彈和火箭上使m的計算機按計算機性能、規(guī)模和處理能力1 .巨型機:速度最快、處理能力最強。IBM紅杉。中國巨型機之父是20

7、02年國家最高 科學技術獎獲得者金怡濂院士。2 .大型通用機:通用性強,具有較高的運算速度、極強的綜合處理能力和極大的性能覆 蓋。主要用于科研、商業(yè)和管理部門?!捌髽I(yè)型計算機”3 .微型機:筆記本型電腦4 .匚作站:高檔的微型機。主要用于圖像處理和計算機輔助設計等領域,具有很強的圖 形交互與處理能力。5 .服務器:作為網(wǎng)絡的結點。也被稱為“網(wǎng)絡的靈魂二多媒體技術是指任何計算機交互地進行多種媒介信息的捕捉、傳輸、轉換、編輯、存儲、 管理,并由計算機綜合處理為表格、文字、圖形、動畫、音頻、視頻等視聽信息有機結 合的表現(xiàn)形式。網(wǎng)格計算包括任務管理、任務調度和資源管理三要素。6 .電子計尊機的發(fā)展方向

8、:巨型化、微型化、網(wǎng)絡化和智能化方向發(fā)展計算機中最重要的核心部件是苴左,主要采用光蝕刻技術制造。當前主要是紫外光進行 操作,隨著波長的縮短芯片上的線寬將縮小。目前可能的技術(以硅為基礎的芯片制造技術)至少有四種:納米技術、光技術、生物 技術、量子技術。*未來新一代的計算機模糊計算機:1956年英國人直理創(chuàng)立了模糊信息理論。判斷問題算是以是和非兩種 絕對的值或。和1兩種數(shù)碼來表示,而是取許多值,如接近、幾乎、差不多及差的遠等 模糊值來表示。生物計算機:是指以生物電子原件構建的計算機,而不是模仿生物大腦和神經(jīng)系統(tǒng)中 信息傳遞、處理等相關原理來設計的計算機。光子計算機:用光信號進行數(shù)字運算、信息存儲

9、和處理的新型計算機。1990年1月 貝爾實驗室研制成第一臺光子計算機。超導計算機:1911年昂尼斯發(fā)現(xiàn)純汞在4. 2K低溫下電阻變?yōu)榱愕某瑢КF(xiàn)象,超導線圈中的電流可以無損耗的流動。量子計算機:主要是解決計算機的能耗問題。與傳統(tǒng)計算機的區(qū)別為,傳統(tǒng)計算機遵 循經(jīng)典物理規(guī)律,量子計算機遵循量子動力學規(guī)律,能夠完成傳統(tǒng)計算機不能做到的復 雜運算,6.信息技術 Information Technology, IT一切可以用二進制進行編碼的東西都被稱為信息聯(lián)合國科文組織對信息技術的定義:應用在信息加工和處理中的科學、技術與工程的訓 練方法和管理技巧;上述方面的技巧和應用;計算機及其與人、機的相互作用;與

10、之相 應的社會、經(jīng)濟和文化等諸種事物。信息技術一般指一系列與計算機相關的技術。信息技術;現(xiàn)代信息技術+現(xiàn)代文明以前的原始時代和古代社會中與該時代對應的信息 技術信息技術包括三個層次的內容:信息基礎技術、信息系統(tǒng)技術、信息應用技術信息基礎技術指信息技術的基礎,包括新能源、新材料、新器件的開發(fā)和研制。目前 發(fā)展最快、影響最大的技術是微電子技術和光電子技術。信息系統(tǒng)技術:感測技術、通信技術(指電信技術,國際稱遠程通信技術)、計算機 與智能技術和控制技術是它的核心?,F(xiàn)代信息技術的發(fā)展趨勢:數(shù)字化、多媒體化、高速度、網(wǎng)絡化、寬頻帶、智能化。二、信息的表示和存儲L數(shù)據(jù)是對客觀事物的符號表示,包括數(shù)值、文字

11、、語言、圖形和圖像。數(shù)據(jù)是信息的 載體。數(shù)據(jù)與信息的區(qū)別:數(shù)據(jù)處理之后產(chǎn)生的結果為信息,信息具有針對性和實效性。信息 有意義,數(shù)據(jù)無意義。信息、物質和能源是人類生存和社會發(fā)展的三大基本資源。2 . ENIAC是十進制,用十根真空管來表示一位十進制數(shù)。IAS是二進制,只有0和1兩個數(shù)碼。運算簡單、易于物理實現(xiàn)、通用性強,所占用的 空間和所消耗的能量小,機器可靠性高。計算機內部均用二進制表示信息,與外部交往 仍采用人們便于閱讀的形式,如十進制數(shù)據(jù)、文字顯示及圖形描述。3 .數(shù)據(jù)的單位計算機中數(shù)據(jù)的最小單位是位。儲存容量的基本單位是字節(jié)。位bit位是度量數(shù)據(jù)的最小單位。采用多個數(shù)碼(0和1的組合)來

12、表示一個數(shù),其中的1個 數(shù)碼為1位。字節(jié)byte, B字節(jié)是信息組織和存儲的基本單位,也是計算機體系結構的基本單位。1個字節(jié)由8位 二進制數(shù)碼組成。1KB = 1024B=210B, 1MB= 1024KB=2:oB字長字長是計算機的一個重要指標,直接反映一臺計第機的計算能力和計算精度。字長越長, 計算機的數(shù)據(jù)處理速度越快。計算機的字長通常是字節(jié)的整倍數(shù),如今大的微型機的 64位,大型機128位。4 .進位計數(shù)制及其轉換進位計數(shù)制多位碼中每一位的構成方法以及從低位到高位的進位規(guī)則稱為進位計數(shù)制(簡稱數(shù)制)。 如果采用R個基本符號表示數(shù)值,則稱R數(shù)制,R為該數(shù)制的基數(shù),而數(shù)制中固定的基 本符號稱

13、為數(shù)碼。二進制 B,八進制 0,十進制 D,十六進制 H (0, L2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F)R進制轉換為十進制(234) «= (2*162+3*161+4*16°) D= (512+48+4) D= (564) D十進制轉換為R進制當商為0時得到余數(shù)Ke,即二進制數(shù)的最高有效位MSBo小數(shù)部分轉換為R進制采用“乘R取整”法,將小數(shù)部分不停乘R取整數(shù),直至小數(shù)部 分為?;蜻_到要求的精度為止。所得的整數(shù)自左往右排列,首次取得的整數(shù)在最左邊。(225.8125) d= (11100001. 1101) B八進制轉換為十六進制1位八進制數(shù)等于3位二

14、進制數(shù),1位十六進制數(shù)相當于4位二進制數(shù)二進制轉為八進制時,以小數(shù)點為中心向兩邊分組,三位為一組,兩頭不足三位補0 即可。(OCO 1O1O1L11O 101) B=(253.65) 0 (整數(shù)高位補 0) 小小 小小小 253 6 5二進制轉為十六進制時,以小數(shù)點為中心向兩邊分組,四位為一組進行轉換即可。(OCO IOCLIIOIOCOO) B= (AB.D4) H (小數(shù)低位補 0) 個個小個 A B D 4同樣,將八進制或十六進制轉為二進制時,只需將1位數(shù)轉換為3 (4)位數(shù)。整數(shù)前 的高位0和小數(shù)后的低位0可以不寫。5.字符的編碼字符包括西文字符(字母、數(shù)字、各種符號)和中文字符,即所

15、有不可做算術運算的數(shù) 據(jù)。西文字符的編碼:最常用的字二符編碼是ASCII (American Standard Code for Information Interchange,美國信息交換標準碼),有7位碼和8位碼兩種版本。國際 通用的是7位碼,用7位二進制數(shù)表示一個字符的編碼,共有2:二128個不同編碼值。 其排列次序為b6b5b4b3b2blb0, b6為最高位,bO為最低位。有34個非圖形字符(控 制字符),94個可打印字符。*ASCH只對英文字母、數(shù)字和標點符號進行了編碼。計算機內部用一個字節(jié)(8個位)存放一個7位ASCH碼,最高位置為0.漢字的編碼我國于1980年發(fā)布了國家漢字編碼

16、標準GB2312-80,全稱是信息交換用漢子編碼字 符集-基本集(簡稱GB碼或國標碼)。將6763個漢字分為一級漢字(3755,按拼音字 母次序)和二級漢字(3008,按部首偏旁)。每個國標碼用兩個字節(jié)來表示一個漢字, 每個字節(jié)的最高位為Q區(qū)位碼由4位十進制數(shù)字組成二區(qū)號(94) +位號(94)。國標碼是一個4位十數(shù)進制數(shù)。 區(qū)位碼轉換為國標碼的方法:將區(qū)位碼的區(qū)號和位號從十進制轉為十六進制,然后分別 加上20H (十進制的32),就是漢字的國標碼。中國臺灣、香港等地區(qū)使用的是繁體字即BIG5碼。GBK編碼(拓展?jié)h字編碼),是GB2312-80的拓展,支持國際標準ISO 10646種全部中日韓

17、漢字,于1995年12月發(fā)布。漢字的處理過程漢字輸入一一輸入碼一一國標碼一一機內碼一一地址碼一一字形碼一一漢字輸出漢字內碼二漢字國標碼+(80 80) H使外文的最高位為0,而漢字最高位為1,便于區(qū)分外文與漢字。四、多媒體技術簡介1 .媒體Medium是指文字、聲音、圖像、動畫和視頻等內容。多媒體Multimedia技術是指能夠同時對兩種或兩種以上的媒體進行采集、操作、編輯、 存儲等綜合處理的技術。按照國際組織,將媒體分為感覺媒體、分為媒體、表現(xiàn)媒體、存儲媒體和傳輸媒體五類。 多媒體技術具有交互性【關鍵特征J集成性、多樣性、實時性等特征,這也是它區(qū)分 于傳統(tǒng)計算機的顯著特征。2 .聲音將連續(xù)的

18、模擬電信號變成離散的數(shù)字信號就是數(shù)字化,數(shù)字化的基本技術是脈沖編碼調 制PCM,主要包括采樣、量化、編碼3個基本過程。采樣周期的倒數(shù)為采樣頻率。根據(jù)奈奎斯特采樣定理,當采樣頻率大于或等于聲音信號 最高頻率的兩倍時,就可以將采集到的樣本還原成聲音信號。如人的語音頻率一般在 80-3400HZ,則采樣頻率選擇蚯就能基本還原人的語音信號。采樣周期越短,記錄的 信息越準確。量化位數(shù)越大,采集的樣本精度就越高,聲音的質量越高。記錄聲音時,每次只產(chǎn)生一組聲波數(shù)據(jù)稱單聲道,每次產(chǎn)生兩組聲波數(shù)據(jù)稱雙聲道。雙 聲道具有空間立體效果,但所占空間比單聲道多一倍。音頻數(shù)據(jù)量(B)=采樣時間(s) *采樣頻率*量化位數(shù)

19、*聲道數(shù)/8如計算3min雙聲道,16位量化位數(shù),44. 1kHz采樣頻率聲音的不壓縮的數(shù)據(jù)量為:音 頻數(shù)據(jù)量=180*44100*16*2/8=31752000B=30. 28MB儲存聲音的格式有很多種,常用的有WAV、MP3、V0C文件等。WAV是微軟采用的波形 聲音文件存儲格式,是最的數(shù)字音頻格式,直接記錄真實聲音的二進制采樣數(shù)據(jù),通 常文件較大,以“.wav”為文件的拓展名。MPEG是指采用MPEG (.mpl/. mp2/. mp3)音頻壓縮標準進行壓縮的文件。是一種有損壓縮,MP1、MP2、MP3的壓縮比分別為4:1,6:1-8:1,10:1-12:1.其中MP3是目前使用最多的音

20、頻格式文件,其音質稍差于WAVo RealAudio文件是Real Network公司推出的一種網(wǎng)絡音頻文件格式,采用了 “音頻 流”技術,最大的特點可以實時傳輸音頻信息。主要適用于網(wǎng)絡上的在線播放。文件格 式主要由RA、RM、RMX3種。樂器數(shù)字接口 MIDI文件規(guī)定了樂器、計算機、音樂合成 器以及其他電子設備之間交換音樂信息的一組標準規(guī)定。MIDI文件中的數(shù)據(jù)記錄的是 一些關于樂器演奏的內容,而不是實際的聲音。MIDI文件比WAV要小很多,且易于編 輯處理,缺點是播放聲音的質量取決于播放設備,整體效果不如WAV。拓展名mid/, rmi” V0C文件是聲霸卡使用的音頻文件格式,以voc”為

21、文件的拓展名。AU文件主要 為Unix工作站使用,拓展名”.au” .AIF文件是蘋果機的音頻文件格式,”.aif” 3.圖像靜態(tài)圖像根據(jù)在計算機中生成的原理不同,分為矢量圖形和位圖圖像;動態(tài)圖像乂分為 視頻和動畫。習慣上將攝像機拍得到的動態(tài)圖像稱為視頻,而用計算機或繪畫的方法生 成的動態(tài)圖像稱為動畫。靜態(tài)圖像的數(shù)字化:圖像由許多點組成,其數(shù)字化通過采樣和量化就可以得到。存儲 圖像顏色的二進制數(shù)的位數(shù)稱為顏色深度。動態(tài)圖像的數(shù)字化:人眼看到的圖像消失后還會在視網(wǎng)膜上滯留幾毫秒,動態(tài)圖像就 是根據(jù)這個原理構成的。動態(tài)圖像將靜態(tài)圖像以每秒鐘n幅的速發(fā)播放,當n225時, 顯示在人眼中的就是連續(xù)的畫

22、面。圖像文件格式.bmp/, gif/, tiff png/, wmf/. dxf視頻文件格式.avi/. mov/ASF/TOV4.多媒體數(shù)據(jù)的壓縮無損壓縮原理:利用數(shù)據(jù)的統(tǒng)計冗余進行壓縮,乂稱可逆編碼。統(tǒng)計被壓縮數(shù)據(jù)中重復 數(shù)據(jù)的出現(xiàn)次數(shù)來進行編碼。解碼是對壓縮的數(shù)據(jù)進行重構,重構后的數(shù)據(jù)與原來的數(shù) 據(jù)完全相同。特點:壓縮比較低,2:1-5:1,廣泛用于文本數(shù)據(jù)、程序以及重要圖形和圖像的壓縮。 如 WinZip、 WinRARo常用的無損壓縮算法包括行程編碼、霍夫曼編碼、算數(shù)編碼、LZW編碼(Lempel Ziv Welch) 等。有損壓縮乂稱不可逆壓縮,也稱破壞性壓縮。以損失文件中的某些

23、信息為代價換取較高 的壓縮比,其損失的信息多是對視覺和聽覺感知不重要的東西,但壓縮比通常較高,一 般為幾十到幾百,常用于音頻、圖像和視頻的壓縮。典型的方法有預測編碼、變換編碼、基于模型編碼、分形編碼及矢量量化編碼等。 變換編碼包括四個步驟:變換、變換域采樣、量化和編碼。五、計算機病毒及其防治1.計算機病毒的出現(xiàn)和發(fā)展是計算機軟件技術發(fā)展的必然結果。計算機病毒Computer Virus實質上是一種特殊的計算機程序。這種程序具有自我復制 能力,可非法入侵而隱藏在存儲媒體中的引導部分、可執(zhí)行程序或數(shù)據(jù)文件中。當病毒 被激活時源病毒能把自身復制到其他程序體內,影響和破壞程序的正確執(zhí)行和數(shù)據(jù)的正 確性

24、。在中華人民共和國計算機信息系統(tǒng)安全保護條例中定義:計算機病毒,是指編制或 者在計算機中插入的破壞計算機功能或破壞數(shù)據(jù),影響計算機使用并且能夠自我復制的 一組計算機指令或程序代碼。計算機病毒一般具有寄生性、破壞性、傳染性、潛伏性和隱蔽性的特征。分為五類:引導區(qū)型病毒、文件型病毒、混合型病毒、宏病毒、Internet病毒(網(wǎng)絡 病毒)引導區(qū)型病毒:通過讀取各種移動存儲介質感染引導區(qū)型病毒,感染硬盤的主引導記 圣,進而感染每個插入計算機的移動盤的引導區(qū)。它總是先于系統(tǒng)文件裝于內存儲器, 獲得控制權并進行傳染和破壞。文件型病毒:主要感染.com/. exe/. drv/. bin/. ovl/. s

25、ys等可執(zhí)行文件,寄生在文件 的首部或尾部,并修改程序的第一條指令。這類病毒只有帶毒程序執(zhí)行時才能進入內存。 混合型病毒:既感染引導區(qū)也感染執(zhí)行文件。可通過以上兩種方式傳播。更兇殘。 宏病毒:寄存于Microsoft Office文檔或模版的宏中的病毒。只感染DOC、DOT文件, 與操作系統(tǒng)沒有特別的關聯(lián)。他們大多以Visual Basic或Word提供的宏程序語言編寫, 比較容易制造。能通過Email下能word文檔附件等途徑蔓延。還可衍生出各種變性病 毒“父生子子生孫”的傳播方式。宏病毒稱為威脅計算機系統(tǒng)的第一殺手。Internet病毒:大多是通過Email傳播。黑客是危害計克機系統(tǒng)的源頭

26、之一。已發(fā) 現(xiàn)的黑客程序有 BO、Netbus> Netspy% Backdoor 等。新型后門程序Backdoor-Undef. CDR、代理木馬新變種Trojan-Agent. DDFC (遠程控制的惡意程序)清除病毒是指把病毒從原有的文件中清除,恢復原有文件的內容:刪除是指把整個文件 刪除掉,小結1 .美籍匈牙利科學家馮諾依曼提出了存儲程序和計算機采用二進制的思想,至今計算 機采用的基本結構仍是馮諾依曼型,其基本工作原理仍是存儲程序和程序控制。2 .一個漢字的十進制區(qū)號、位號分別轉換成十六進制,在分別加上20H (十進制是32) 就成為漢字的國標碼。國標碼的每個字節(jié)加上80H就是漢

27、字機內碼。一、計算機的硬件系統(tǒng)L硬件是計算機賴以工作的實體,是各種物理部件的有機結合。軟件是控制計算機運行 的靈魂,是由各種程序以及程序所處理的數(shù)據(jù)組成。硬件是計算機的物質基礎。馮諾依曼計算機由輸入、存儲、運算、控制和輸出五個部 分組成,3 .運算器 Arithmetic Unit, AU是計算機處理數(shù)據(jù)、形成信息的加工廠,主要功能是對二進制數(shù)碼進行算術運算或邏輯 運算,乂稱算術邏輯部件ALU。(算術運算:數(shù)的加減乘除及乘方開方等數(shù)學運算:邏 輯運算:邏輯變量之間與、或、非等基本操作對二進制數(shù)進行的邏輯判斷)運算器的核心是加法器Adder。處理對象是數(shù)據(jù),處理的數(shù)據(jù)來口存儲器,處理后的結 果通

28、常送回存儲器或暫存在運算器中。寄存器Register和累加器Accumulator也是需 要的。數(shù)據(jù)長度和表示方法對運算器的性能影響極大。字長的大小決定了計算機的運算精度, 字長越長所能處理的數(shù)的范圍越大,運算精度越高處理速度越快。4 .控制器 Control Unit, CU是計算機的心臟,由它指揮全機各個部位自動、協(xié)調地I:作?;竟δ苁歉鶕?jù)指令計數(shù) 器中指定的地址從內存取出一條指令,對指令進行譯碼,再由操作控制部件有序地控制 各部件完成操作碼規(guī)定的功能??刂破饔芍噶罴拇嫫?、指令譯碼器、程序計數(shù)器和操作控制器4個部件組成。機器指令是一個按照一定格式構成的二進制代碼用【二操作碼(性質和功能)

29、+操作數(shù)(操 作對象)】,計算機只能執(zhí)行指令并被指令所控制。指令的執(zhí)行過程:取指令一一分析指令(譯碼)一生成控制信號一一執(zhí)行指令一一重 復執(zhí)行控制器和運算器是計算機的核心部件,這兩部分合稱中央處理器Central ProcessingUnit, CPU,在微型計算機中也稱微型處理器MPG時鐘主頻是指CPU的時鐘頻率,其高低一定程度上決定了計算機速度的高低。主頻越高, 速度越快。目前“奔騰” Pentium處理器的主頻已達5GHz。5 .存儲器Memory是存儲程序和數(shù)據(jù)的部件??勺詣油瓿沙绦蚧驍?shù)據(jù)的存取,是計算機系統(tǒng)中的記憶設備。又分為內存(主存)和外存(賦存)兩大類。內存外存是主板上的存儲部

30、件,存儲當前正在執(zhí)是磁性介質或光盤等部件,存放各種數(shù)據(jù)文件行的數(shù)據(jù)程序和結果。和程序文件等需長期保存的信息容量小、存取速度快,但斷電后信息全容量大、存取速度慢、斷電后信息不丟失 部丟失1 .隨機存取儲存器Random AccessMemory. RAM通常說的計算機內存容量即指計算機 主存RAM,兩個特點:可讀寫性和易失 性。乂分為靜態(tài)SRAM和動態(tài)DRAM。動態(tài)指 每隔一個固定的時間必須對存儲信息 刷新一次。2 .只讀儲存器 Read Only Memory» ROM ROM中一般存放計算機系統(tǒng)管理程序。3 .高速緩沖存儲器Cache其中存放什么? CPU最常訪問的指令和 數(shù)據(jù)4

31、.存儲器的主要性能指標:容量和速度1 .硬盤 Hard Disc由磁盤片、讀寫控制電路和驅動機構組成。硬 盤讀寫數(shù)據(jù)時,磁頭與磁盤表面始終保持一個 很小的間隙,實現(xiàn)非接觸式讀寫。依靠硬盤高 速旋轉時帶動的氣流。硬盤轉速是硬盤電機主軸的旋轉速度,決定硬 盤內部傳輸率的關鍵因素之一。一般有5400 和7200rpm。主流硬盤各參數(shù)為SATA接口、 500GB容量、7200nnp轉速和150MB/s傳輸率。2 .閃速存儲器Flash/U盤3 .光盤 Optical Disc只讀型光盤CD-ROM/DVD-ROM:記錄在母盤上的 數(shù)據(jù)呈螺旋狀,由中心向外散開。一次寫入型 光盤:只能寫一次。DVD可提供

32、相當于普通CD片8-25倍的存儲容 量及9倍以上的讀取速度。CD光盤最大容量700MB, DVD單面4. 7GB,雙面8. 5GB。藍光光 盤單25G,雙50G現(xiàn)代計算機系統(tǒng)基本都采用Cache、主存和輔存三級存儲系統(tǒng)。分為“Cache-主存”和 “主存-輔存”層次,前者解決CPU和主存速度不匹配問題,后者解決存儲器系統(tǒng)容量 問題。在存儲系統(tǒng)中,CPU可直接訪問Cache和主存,輔存通過主存和CPU交換信息。 5.輸入設備 Input Devices主要作用是人們可讀的信息(命令、程序、數(shù)據(jù)、文本、圖形、音頻和視頻)轉換為計 算機能識別的二進制代碼輸入計算機,供計算機處理。目前常用的輸入設備有

33、鍵盤、鼠 標器、攝像頭、掃描儀、光筆、手寫輸入板、游戲桿、語音輸入裝置等,還有腳踏鼠標、 手觸輸入、傳感。鍵盤一一接口規(guī)格有PS/2和USB。鍵盤上的字符分布是根據(jù)字符的使用頻率確定的。 鼠標器一一IBM公司的專利產(chǎn)品TrackPoint光學字符閱讀器OCR種快速字符閱讀裝置。觸摸屏將輸入和輸出集中到一個設備上,簡化了交互作用。 光筆是專門用來在顯示屏幕上作畫的輸入設備。6 .輸出設備 Output Devices把各種計算結果數(shù)據(jù)或信息以數(shù)字、字符、圖像、聲音等形式表現(xiàn)出來。常用的有顯示 器、打印機、繪圖儀、影像輸出、語音輸出、磁記錄設備等。顯示器/監(jiān)視器一一分為陰極射線管顯示器CRT和液晶

34、顯示器LCD。純平顯示器成為 PC主流顯示器。主要特性:像素Pixel和點距Pitch,屏幕上圖像的分辨率或清晰度 取決于能在屏幕上獨立顯示點的直徑,這種獨立顯示的點稱像素,點距直接影響顯示效 果。像素越小顯示越清晰。分辨率,即每幀的線數(shù)和每線的點數(shù)的乘積。常用的 640*480 (256種顏色)指水平方向有640個像素,在垂直方向上有480個像素。顯 示儲存器/顯存,每個像素需要:8位個個字節(jié)),當顯示真彩色時每個色素要用3個字 芭。顯示器的尺寸,以顯示屏的對角線來度量。目前主流產(chǎn)品主要以17英寸和19 英寸為主。微型計算機的顯示系統(tǒng)由顯示器和顯示卡組成,顯示卡/顯卡/顯示適配器。顯示器通過

35、 顯示器接口(即顯示卡)與主機連接,所以顯示器必須與顯示卡匹配。顯示卡主要由顯示控制器、顯示存儲器和接口電路組成。目前PCI-Express接口的顯卡成為替代AGP 的主流,打印機一-有點陣式打印機、噴墨式打印機和激光打印機三種。點陣式打印機的核心 部分是打印頭:噴墨式打印機噴出極細小的帶電墨水霧點,無機械擊打動作:激光打印 機屬非打擊打印機,吸引帶色粉末,將其熔結在紙的表面。其他輸入/輸出設備一一集成輸入/輸出兩種功能,如調制解調器(數(shù)字信號和模擬信 號之間的橋梁),將計算機的數(shù)字信號轉換成模擬信號,通過電話線傳送到另一臺調制 解調器上,通過解調再將模擬信號轉換成數(shù)字信號送入計算機。7 .計

36、算機的結構直接連接一一最早的計算機基本上采用的方式,運算器、存儲器、控制器和外部設備 等組成部件相互之間基本都有單獨的連接路線。IAS是計算機發(fā)展史上最重要的發(fā)明之一,它是世界上第一臺采用二進制的存儲程序計;算機,也是第一臺將計算機分成運算器、控制器、存儲器、輸入設備和輸出設備等組成 部分的計算機,后來把符合這種設計的計算機成為馮諾依曼機。IAS是現(xiàn)代計算機的 原型??偩€結構一一分為數(shù)據(jù)總線、地址總線、控制總線三種。常見的總線標準有ISA總線、PCI總線、AGP總線和EISA總線等。ISA是采用16位的總線結構:PCI是采用32位的 高性能總線結構??偩€體現(xiàn)在硬件上就是計算機主板Main Bo

37、ardo在計究機維修中,人們把CPU、主板、內存、顯卡加上電源所組成的系統(tǒng)叫最小化系統(tǒng)。 一臺計算機的性能就是最小化系統(tǒng)加硬盤決定的。二、計算機的軟件系統(tǒng)1 .計算機系統(tǒng)由硬件Hardware系統(tǒng)和軟件Software系統(tǒng)組成。硬件系統(tǒng)也成裸機,裸 機只能識別0和1組成的機器代碼。沒有軟件系統(tǒng)的計算機是無法工作的。計算機的功 能不僅僅取決于硬件系統(tǒng),更大程度上由所安裝的軟件系統(tǒng)決定。2 .軟件是計算機的靈魂。程序是按照一定順序執(zhí)行的、能夠完成某一項任務的指令集合。人在解決問題時一般 分為分析問題、設計方法和求出結果三個步驟。Pascal之父、結構化程序設計的先驅 Niklaus Wirth認為

38、“程序-算法+數(shù)據(jù)結構”。故算法和數(shù)據(jù)結構直接影響計算機解決 問題的正確性和高效性。程序設計語言一一人類所用的語言一般稱為自然語言,由字、詞、句、段、篇等構成。 人與計算機使用計算機語言,乂稱程序設計語言,由單詞、語句、函數(shù)和程序文件組成。程序設計語言是軟件的基礎和組成。機器語言:所有指令的集合稱為指令系統(tǒng),直接用二進制代碼表示指令系統(tǒng)的語言為 機器語言。機器語言是唯一能被計算機硬件系統(tǒng)理解和執(zhí)行的語言。處理效率高,執(zhí)行 速度快,無需翻譯。但極繁瑣。匯編語言:用英文單詞或縮寫代替二進制代碼的語言。匯編語言是一種把機器語言“符 號化”的語言。與機器語言的實質相同,直接對硬件系統(tǒng)操作,但匯編語言使

39、用助記符 描述程序,如ADD為加法指令,MOV為傳送指令等。需要翻譯。高級語言:高級語言是最接近人類自然語言和數(shù)學公式的程序設計語言,基本脫離了 硬件系統(tǒng)。目前常用的有C+、C、Java. Visual Basic等。在計算機中不能直接執(zhí)行, 有兩種翻譯方式,編譯方式和解釋方式。編譯方式是將高級語言源程序整個編譯成目標 程序,再通過鏈接程序轉換為可執(zhí)行程序:解釋方式是將源程序逐句翻譯、逐句執(zhí)行的 方式,邊翻譯邊執(zhí)行,解釋過程不產(chǎn)生目標程序,多為Basic語言。3.軟件系統(tǒng)及其組成計算機軟件分為系統(tǒng)軟件和應用軟件兩大類。系統(tǒng)軟件是指控制和協(xié)調計算機及外部設備,支持應用軟件開發(fā)和運行的軟件。主要功

40、 能是調度、監(jiān)控和維護計算機系統(tǒng)。系統(tǒng)軟件主要包括操作系統(tǒng)OS【最主要】、語言處 理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和系統(tǒng)輔助處理程序等。系統(tǒng)軟件是軟件的基礎。噪作系統(tǒng)【最重要最基本】:如windows系統(tǒng)、Linux、DOS、UniXv MacOS語言處理系統(tǒng):最早開始商品化和系統(tǒng)化的軟件,系統(tǒng)軟件數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)Database:應用最廣泛的軟件,如DBMV軟件系統(tǒng)-系統(tǒng)輔助處理程序:為系統(tǒng)提供服務的工具軟件和支撐軟件,【種類最多】 辦公軟件套件:微軟公司Microsoft Office和金山公司的WP%1應用軟件一多媒體處理軟件:Illustrator、川nternet工具軟件一三、操作系統(tǒng)L操作系統(tǒng)

41、是介于硬件和應用軟件之間的一個系統(tǒng)軟件,直接運行在裸機上。 操作系統(tǒng)中的重要概念有進程、線程、內核態(tài)和用戶態(tài)。進程Process【核心概念】=程序+執(zhí)行,一個程序被加載到內存,系統(tǒng)就創(chuàng)建了一個 進程,程序執(zhí)行結束后,該進程消亡。金城是動態(tài)的,程序是靜態(tài)的。進程乂稱“任務”。 所有的進程都是作業(yè),但不是所有的作業(yè)都是進程。線程Threads:為了提高CPU的利用率,將進程再細分為線程。線程是進程的一個實 體,是CPU調度和分派的基本單位,勢必進程更小的能獨立運行的基本單位。線程基本 不擁有系統(tǒng)資源,只擁有在運行中必不可少的資源,但相同進程的線程共享該進程的全 部資源,【CPU以時間片輪詢的方式為

42、進程分配處理時間。如果CPU有10個時間片,需 要處理2個進程,則利用率為20%】內核態(tài)和用戶態(tài)特權態(tài)即內核態(tài),擁有計算機中多有的軟硬件資源。關系到計算機根本運行的程序應該 在內核態(tài)下執(zhí)行(如CPU管理和內存管理)。普通胎即用戶態(tài),其訪問資源的數(shù)量和權限均受到限制。只與用戶數(shù)據(jù)和應用相關的程 序則放在用戶態(tài)中執(zhí)行(如文件系統(tǒng)和網(wǎng)絡管理)。2 .操作系統(tǒng)可以控制所有計算機上運行的程序并管理所有計尊機資源,是最底層的軟件。出設備,軟件資源為文件,管操作系統(tǒng)管理的硬件資源有CPU、內存、外存和輸入/ 理核心為資源管理。一臺計算機可以安裝幾個操作系統(tǒng),但在啟動計算機時需要選擇其 中一個作為“活動”的操

43、作系統(tǒng),這種配置叫做“多引導”。3 .操作系統(tǒng)的發(fā)展是在“硬件成本不斷下降”和“計算機功能和復雜性不斷增加”兩個 因素驅動的。4 .操作系統(tǒng)的種類 單用戶操作系統(tǒng)Single User Operating System:主要特征是計算機系統(tǒng)內一次只 能支持運行一個用戶程序。最大缺點是計算機資源不能被充分利用。如微型計算機的 DOS、Windows操作系統(tǒng)批處理操作系統(tǒng)Batch Processing Operating System:也稱多任務操作系統(tǒng)。如IBM 的DOS/VSE系統(tǒng)分時操!作系統(tǒng)Time-Sharing Operating System:主要特征是一臺計算機周圍掛上若 干臺近

44、/遠程終端,每個用戶可以在各自終端上以交互的方式控制作業(yè)運行。實時操作系統(tǒng)Real-Time Operating System:有時間響應要求的快速處理過程。網(wǎng)絡操作系統(tǒng)Network Operating System:提供網(wǎng)絡通信和網(wǎng)絡資源共享功能的操作 系統(tǒng)。5 .典型操作系統(tǒng)典型操作系統(tǒng)主要包括Windows、Linux、DOS、VxWorks等。按照功能特征將其分為四 大類。服務器操作系統(tǒng) 指安裝在大型計克機上的操作系統(tǒng),比如Web服務器、應用服務器 和數(shù)據(jù)庫服務器等。服務器系統(tǒng)主要分為四大流派:Windows> Unix、Linux> Netwareo Windows是美

45、國微軟公司設計的基于圖形用戶界面的操作系統(tǒng),目前裝機普及率最高。最新的版本是Windows 10.Unix是美國AT&T公司1971年在PDP-11上運行的操作系統(tǒng)。有多用戶、多任務的特點, 支持多種處理器架構。Linux是一種開放源碼的類Unix操作系統(tǒng)。世界上運算速度最快的10臺超級計算機上 都是該系統(tǒng)。專業(yè)人士認為它最安全、最穩(wěn)定,對硬件系統(tǒng)最不敏感。但圖形界面不夠 友好。Netware是Novell公司推出的網(wǎng)絡操作系統(tǒng)。最重要特征為基于基本模塊設計思想的 開放式系統(tǒng)結構。是一個開放的網(wǎng)絡服務器平臺。PC操作系統(tǒng)PC操作系統(tǒng)指安裝在個人計算機上的操作系統(tǒng),如DOS、Window

46、s、MacOSoDOS (Disk Operating System)是第一個個人機操作系統(tǒng)。微軟公司,功能簡單硬件要 求低,但存儲能力有限,要求用戶必須記住各種命令。Windows提供圖形用戶界面,是覆蓋在DOS系統(tǒng)上的一個視窗界面,不支持多道程序。 是一款既支持個人機又支持服務器的雙料操作系統(tǒng)。MacOS是蘋果公司自行設計開發(fā)的,專用于Macintosh等蘋果機,一般情況下無法在普 通計算機上安裝。是基于Unix內核的操作系統(tǒng)。目前最新版本為MacOS Sierra。實時操作系統(tǒng)(如VxWorks)VxWorks操作系統(tǒng)是美國風和公司(WinRiver)于1983年設計開發(fā)的一種嵌入式實時 操作系統(tǒng),是嵌入式開發(fā)環(huán)境的關鍵組成部分。支持幾乎所有現(xiàn)代市場上的嵌入式CPU, 以良好的可靠性和卓越的實時性被廣泛應用。嵌入式操作系統(tǒng)Palm 0S是Palm公司開發(fā)的專用于PDA (personal digital assistant,掌上電腦)的 一種32位嵌入式操作系統(tǒng)??捎糜谝苿釉O備。四、Windows7操作系統(tǒng)1. Wi

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