计算机技术基础.pptx

《计算机技术基础.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《计算机技术基础.pptx（63页珍藏版）》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、计算机是一种能按照事先存储的程序，自动、高速地进行大量数值计算和各种信息处理的现代化智能电子装置什么是计算机?计算机与电脑的区别？第1页/共63页历史上的自动计算装置算盘是最早被广泛使用的计算装置 1642法国莱斯帕斯卡发明的Pascaline人类历史上的第一台自动计算机器钟表齿轮计数加减，用杠杆实现进位19世纪初英国数学家巴贝奇计算机之父 发明差分机1936年英国著名数学家和逻辑学家阿兰麦席森图灵(Alan Mathison Turing)提出计算机 理论模型：只要能够被分解为有限步 骤就能够实现自动计算 图灵机历史第2页/共63页第一台计算机ENIAC 1946年，美国宾夕法尼亚大学重30

2、多吨，占地约170平方米,大约使用了18000个电子管 运算速度：5 000次加减法运算/秒存储容量：20个10位的十进制数编程：对大约6 000个多位开关进行机械定位，并用转 插线把选定的各个控制部分互连起来以构成程序序列，要花上几天时间第一台电子计算机 历史第3页/共63页ENIAC计算机和主要发明人J.毛赫利和艾克特历史第4页/共63页冯诺依曼体系结构n n计算机有多种模型，冯诺依曼（JohnvonJohnvonNeumannNeumann）体系结构现代计算机的基础n n冯诺依曼模型主要可归纳为以下三点（1 1）计算机有五个组成部分：输入、存储、处理）计算机有五个组成部分：输入、存储、处

3、理（运算）、控制和输出（运算）、控制和输出（2 2）程序和数据以二进制形式存放在计算机存储）程序和数据以二进制形式存放在计算机存储器中器中（3 3）计算机根据程序的指令序列进行，即程序存）计算机根据程序的指令序列进行，即程序存储（储（Stored-ProgramStored-Program）的概念）的概念第5页/共63页计算机的五个组成部分冯诺依曼结构计算机的组成第6页/共63页计算机的3个子系统 n n计算机系统结构计算机系统结构研究计算机硬件组成研究计算机硬件组成 n n五个组成部分五个组成部分处理器、存储器、输入、输出、总线处理器、存储器、输入、输出、总线n n三个子系统：三个子系统：计

4、算机三个子系统和总线的连接第7页/共63页主机箱音箱键盘鼠标器耳机和MIC显示器主机箱音箱键盘鼠标器耳机和MIC显示器主机箱音箱键盘鼠标器耳机和MIC显示器第8页/共63页CD-ROM软盘PowerON/OFFPowerI/OPort键盘口鼠标口网络口显示器口声卡接口第9页/共63页主机电缆连接外设电缆连接CD-ROM电缆连接硬盘电缆连接软盘电缆电源线第10页/共63页计算机系统组成硬件系统软件系统运算器控制器存储器输入设备输出设备中央处理器（CPU）内部存储器主机外围设备（外设）系统软件应用软件操作系统 OS语言处理程序DBMS工具软件外部存储器第11页/共63页计算机的大脑：处理器系统n

5、n处理器子系统把运算器和控制器结合在一起作为一个整体即CPUn n计算机的核心处理器，即CPUn n两种CPU：RISC和CISC系统第12页/共63页CPU性能指标n nCPUCPU最主要的性能指标是最主要的性能指标是速度速度。n n与速度有关的几个决定因素：与速度有关的几个决定因素：时钟频率、字长、高速缓冲时钟频率、字长、高速缓冲存储器（存储器（CacheCache）以及指令集的大小）以及指令集的大小。n n时钟频率与指令周期、时钟频率与指令周期、CPUCPU周期、机器周期周期、机器周期n n指令周期指令周期是指是指CPUCPU从内存取出一条指令并执行这条指令的从内存取出一条指令并执行这条

6、指令的时间总和。时间总和。n nCPUCPU周期周期：又称机器周期，指：又称机器周期，指CPUCPU从内存读取一条指令字从内存读取一条指令字的最短时间。的最短时间。n n每条指令执行周期包含若干机器周期。每条指令执行周期包含若干机器周期。n n时钟周期时钟周期通常称为节拍脉冲或通常称为节拍脉冲或T T周期。一个周期。一个CPUCPU周期包含周期包含若干个时钟周期。若干个时钟周期。第13页/共63页主频主频也叫时钟频率，是CPU运算时的工作频率，1秒内发生的同步脉冲数，单位是兆赫（MHz）或千兆赫（GHz），用来表示CPU的运算、处理数据的速度。CPU的主频外频倍频系数。主频和实际的运算速度存在

7、一定的关系，但并不是一个简单的线性关系。倍频系数倍频系数是指CPU主频与外频之间的相对比例关系。在相同的外频下，倍频越高CPU的频率也越高。但实际上，在相同外频的前提下，高倍频的CPU本身意义并不大。这是因为CPU与系统之间数据传输速度是有限的。字长（Word）：Intel4004字长仅4位。目前主流微机CPU的字长为32位和64位第14页/共63页缓存缓存大小也是CPU的重要指标之一，而且缓存的结构和大小对CPU速度的影响非常大，CPU内缓存的运行频率极高，一般是和处理器同频运作，工作效率远远大于系统内存和硬盘。第15页/共63页CPU扩展指令集CPU依靠指令来自计算和控制系统，每款CPU在

8、设计时就规定了一系列与其硬件电路相配合的指令系统。指令的强弱也是CPU的重要指标，指令集是提高微处理器效率的最有效工具之一。CPU内核和I/O工作电压一般制作工艺越小，内核工作电压越低；I/O电压一般都在1.65V。低电压能解决耗电过大和发热过高的问题。制造工艺制造工艺的微米是指IC内电路与电路之间的距离。制造工艺的趋势是向密集度愈高的方向发展。现在主要的90nm、65nm、45纳米。最近inter已经有32纳米的制造工艺的酷睿i3/i5系列了。此外性能参数还有：封装形式、多线程、多核心等第16页/共63页【CPU的厂商】Intel公司Intel是生产CPU的老大哥，个人电脑市场，它占有75%

9、多的市场份额，AMD公司Intel公司最有力的挑战者，最新的AMD速龙IIX2和羿龙II具有很好性价比，尤其采用了3DNOW+技术并支持SSE4.0指令集，使其在3D上有很好的表现。IBM和CyrixIBM之强在于高端的实验室，工作室的非民用CPU。美国国家半导体公司NS和Cyrix公司合并后，使其终于拥有了自己的芯片生产线，其成品将会日益完善和完备。现在的MII性能也不错，尤其是它的价格很低。第17页/共63页IDT公司IDT是处理器厂商的后起之秀，但现在还不太成熟。VIA威盛公司VIA威盛是台湾一家主板芯片组厂商,收购了Cyrix和IDT的cpu部门,推出了自己的CPU。国产龙芯是国有自主

10、知识产权的通用处理器,目前已经有2代产品,已经能达到现在市场上INTEL和AMD的低端CPU的水平，现在龙芯的英文名是loogson。ARMLtd安谋国际科技，少数只授权其CPU设计而没有自行制造的公司。嵌入式应用软件最常被ARM架构微处理器执行。FreescaleSemiconductor前身是Motorola的飞思卡尔，设计数款嵌入装置以及SoCPowerPC处理器。第18页/共63页主板n n主板(又称为系统板或母板)上通常有：n nCPUCPU中央处理单元；中央处理单元；n n基本存储器基本存储器ROMROM只读存储器，只读存储器，用来保存一些用来保存一些关机后也不能消失的程序和数据关

11、机后也不能消失的程序和数据；n nRAMRAM随机读写存储器；随机读写存储器；n n以及输入以及输入/输出输出(I/O)(I/O)控制电路、扩充插槽控制电路、扩充插槽SLOTSLOT；n n键盘接口及面板控制开关和指示灯联接用的键盘接口及面板控制开关和指示灯联接用的接插件；接插件；n n直流电源供电用接插件等。直流电源供电用接插件等。第19页/共63页第20页/共63页华硕（ASUS）：全球第一大主板制造商，也是公认的主板第一品牌，做工追求实而不华，高端主板尤其出色，超频能力很强；同时他的价格也是最高的，另外中低端的某些型号也有相对较差的产品。微星（MSI）：出货量位居世界前五，一年一度的校园

12、行令微星在大学生中颇受欢迎。其主要特点是附件齐全而且豪华，但超频能力不算出色，另外中低端某些型号缩水比较严重，使得造假者经常找到可乘之机。技嘉（GIGABYTE）：出货量与微星不相上下，一贯以华丽的做工而闻名，但绝非华而不实，超频方面同样不甚出众，中低端型号与微星一样缩水，因此也经常受到假货的困扰。准一线品牌【一线主板产商】三大厂商都把主要注意力都放在Intel方面，而对于销量相对较少的AMD平台多少都有些漫不经心。第21页/共63页适配器（Adapter）接口电路外，根据它们连接的设备和功能不同，也常称它们为“某某卡”，如显示卡、网卡、声卡等。第22页/共63页显卡全称显示接口卡（Video

13、card，Graphicscard），又称为显示适配器（Videoadapter）。显卡的用途是将计算机系统所需要的显示信息进行转换驱动，并向显示器提供行扫描信号，控制显示器的正确显示，是连接显示器和个人电脑主板的重要元件。显卡作为电脑主机里的一个重要组成部分，承担输出显示图形的任务，对于从事专业图形设计的人来说显卡非常重要。民用显卡图形芯片供应商主要包括AMD（ATI）和Nvidia(英伟达)两家。第23页/共63页主要参数1.显示芯片（型号、版本级别、开发代号、制造工艺、核心频率）2.显存（类型、位宽、容量、封装类型、速度、频率）3.技术（象素渲染管线、顶点着色引擎数、3DAPI、RAMD

14、AC频率及支持MAX分辨率）4.PCB板（PCB层数、显卡接口、输出接口、散热装置）核心频率流处理器个数显存位宽显存大小第24页/共63页【显卡厂商】其中蓝宝石、华硕是在自主研发方面做的不错的品牌，蓝宝只做A卡，华硕的A卡和N卡都是核心合作伙伴，七彩虹更是被誉为“游戏显卡专家”。除了之前提到的ATI和NVIDA之外，还有蓝宝石、华硕、迪兰恒进、丽台、索泰、XFX讯景、技嘉、映众、微星、艾尔莎、富士康、捷波、磐正、映泰、耕升、旌宇、影驰、铭瑄、翔升、盈通、祺祥、七彩虹、斯巴达克、双敏、精雷、昂达第25页/共63页声卡外接音箱、MIC等设备的端口第26页/共63页网卡与声卡一样，一般都集成在主板上

15、第27页/共63页调制解调器ModemModemMOMOdulatordulatorDEMDEModulatorodulator第28页/共63页内存是计算机中重要的部件之一，它是与CPU进行沟通的桥梁。计算机中所有程序的运行都是在内存中进行的，因此内存的性能对计算机的影响非常大。内存（Memory）也被称为内存储器，其作用是用于暂时存放CPU中的运算数据，以及与硬盘等外部存储器交换的数据。只要计算机在运行中，CPU就会把需要运算的数据调到内存中进行运算，当运算完成后CPU再将结果传送出来，内存的运行也决定了计算机的稳定运行。内存是由内存芯片、电路板、金手指等部分组成的。第29页/共63页第3

16、0页/共63页【内存品牌】金士顿（Kingston）作为世界第一大内存生产厂商的Kingston，其金士顿内存产品在进入中国市场以来，就凭借优秀的产品质量和一流的售后服务，赢得了众多中国消费者的心。现代（HY）原厂现代和三星内存是目前兼容性和稳定性最好的内存条十铨（TEAM）十铨科技股份有限公司（TeamGroupinc），主要生产自有品牌（TEAM）内存、各类记忆卡（MemoryCard）及U盘，亦有接受客户委托设计其OEM品牌或接受国际知名大厂的委外代工。实为华人在美创业、扎根台湾、布局全球的成功典范。第31页/共63页利屏利屏是进来新近崛起的一个内存新秀。致力于研发、生产和销售利屏LPT

17、极限高端内存条产品，深受广大游戏玩家和超频爱好者的喜爱，被冠以“超频之神”的美誉。海盗船（Corsair）Corsair（海盗船）是一家较有特点的内存品牌，其内存条都包裹着一层黑色金属外壳，这层金属壳紧贴在内存颗粒上，一方面可以屏蔽其他的电磁干扰。此外还有勤茂（TwinMOS）、胜创（Kingmax）、宇瞻（Apacer）等内存条厂商。第32页/共63页硬盘硬盘由质地较硬的硬盘由质地较硬的涂有磁性材料的金涂有磁性材料的金属圆盘组成，每个属圆盘组成，每个硬盘都由若干个磁硬盘都由若干个磁性圆盘组成。硬盘性圆盘组成。硬盘的容量也发展迅速，的容量也发展迅速，已经从过去的几百已经从过去的几百MB,MB,

18、发展到现在的发展到现在的TBTB数量级。数量级。第33页/共63页硬盘结构示意图扇区主轴磁道柱面盘片旋转磁盘臂组件读写头磁盘臂第34页/共63页IDE硬盘l微机多用IDE（Integrated Driver Electronics，集成驱动电路接口）硬盘 lIBM PC/AT机上的硬盘是AT总线标准，是IDE的基础，所以IDE也称为ATA标准l20世纪80年代由ANSI采纳后成为硬盘标准lIDE也允许连接其它的设备，如光盘、磁带机等 IDE硬盘接口和连接电缆第35页/共63页SCSI硬盘SCSISmall Computer System Interface,小型机系统接口高档微机和服务器使用S

19、CSI硬盘有68个引脚和80个引脚两种规格与IDE硬盘相比除接口不同，其结构、原理相同 第36页/共63页硬盘的基本参数一、容量作为计算机系统的数据存储器，容量是硬盘最主要的参数。硬盘的容量以兆字节（MB）或千兆字节（GB）为单位，1GB=1024MB。但硬盘厂商在标称硬盘容量时通常取1G=1000MB，因此我们在BIOS中或在格式化硬盘时看到的容量会比厂家的标称值要小。二、转速转速(RotationlSpeed或Spindlespeed)，是硬盘内电机主轴的旋转速度，也就是硬盘盘片在一分钟内所能完成的最大转数。三、平均访问时间平均访问时间(AverageAccessTime)是指磁头从起始位

20、置到达目标磁道位置，并且从目标磁道上找到要读写的数据扇区所需的时间。四、传输速率传输速率(DataTransferRate)硬盘的数据传输率是指硬盘读写数据的速度，单位为兆字节每秒（MB/s）。五、缓存缓存（Cachememory）是硬盘控制器上的一块内存芯片，具有极快的存取速度，它是硬盘内部存储和外界接口之间的缓冲器。第37页/共63页希捷(Seagate)希捷的主要产品包括桌面硬盘，企业用硬盘，笔记本电脑硬盘和微型硬盘。在专门研发硬盘的厂商中，希捷是历史最悠久的。在2006年收购另外一家硬盘厂商迈拓公司。西部数据(Westdigital)市场占有率仅次于希捷。产品以桌面产品为主，分为侧重高

21、IO性能的Black系列（俗称“黑盘”），普通的Blue系列（俗称蓝盘），以及侧重低功耗、低噪音的环保Green系列（俗称绿盘）。日立(Hitachi)第三大硬盘厂商。主要由收购的原IBM硬盘部门发展而来。三星(Samsung)三星电子是世界上最大的电子工业公司，三星集团子公司之一。东芝（Toshiba）是日本最大的半导体制造商，亦是第二大综合电机制造商，隶属于三井集团旗下。在2009年2月，并购富士通硬盘部门。【硬盘厂商】第38页/共63页 全称“USB闪存盘”，英文名“USBflashdisk”。它是一个USB接口的无需物理驱动器的微型高容量移动存储产品，可以通过USB接口与电脑连接，实现

22、即插即用。比较好用的U盘品牌：silicom硅谷、LG、SanDisk、金士顿、PNY、爱国者、索尼、明基、纽曼、神州数码、东芝。现在的闪存盘都支持USB2.0标准，部分支持USB3.0标准，然而，因为NAND闪存技术上的限制，它们的读写速度目前还无法达到标准所支持的最高传输速度480Mbit/s。目前最快的闪存盘已使用了双通道的控制器，最高的传输速率大约为20-40MB/s，而一般的文件传输速度大约为10MB/s。而USB1.1标准的U盘的设备传输速率最大约为1MB/s。第39页/共63页光存储设备n n光存储设备使用激光技术存储和读取数据光存储设备使用激光技术存储和读取数据n n实现技术上

23、，通过激光发射到盘片上，根据盘片上实现技术上，通过激光发射到盘片上，根据盘片上介质的不同结构对激光的反射不同表示数据介质的不同结构对激光的反射不同表示数据n nCDCD（CompactDiscCompactDisc，即光盘）被发明用来存放音，即光盘）被发明用来存放音频信息后，开始设计将频信息后，开始设计将CDCD用于存储计算机数据用于存储计算机数据n n只读光盘（只读光盘（CD-ROMCD-ROM）、可刻录光盘（）、可刻录光盘（CD-RCD-R）、）、可重写光盘（可重写光盘（CD-R/WCD-R/W）和数字多功能光盘）和数字多功能光盘（DVDDVD）第40页/共63页光盘原理图第41页/共63

24、页光盘以光信息做为存储物的载体。用来存储数据的一种物品。分不可擦写光盘，如CD-ROM，DVD-ROM等；和可擦写光盘，如CD-RW，DVD-RAM等。其中CD光盘的最大容量大约是700MBDVD盘片单面4.7GB，最多能刻录约4.59G的数据（因为DVD的1GB=1000MB，而硬盘的1GB=1024MB）(双面8.5GB，最多约能刻8.3GB的数据)，蓝光（BD）的则比较大，其中HDDVD单面单层15GB、双层30GB；BD单面单层25GB、双面50GB。第42页/共63页输入设备输入设备可以让我们将外部信息如文字、数字、声音、图像、程序等转变为数据输入到计算机中，以便加工、处理输入设备是

25、人们和计算机系统之间进行信息交换的主要装置之一键盘、鼠标、扫描仪、光笔、压感笔、手写输入板、游戏杆、语音话筒、数码相机、数码录像机、光电阅读器等都属于输入设备最常用的输入设备是键盘和鼠标器 第43页/共63页外设显示器到目前为止显示器的概念还没有统一的说法，但对其认识却大都相同，顾名思义它应该是将一定的电子文件通过特定的传输设备显示到屏幕上再反射到人眼的一种显示工具。目前显示器大致可分为3类：CRT显示器：可视角度大、无坏点、色彩还原度高、色度均匀、可调节的多分辨率模式、响应时间极短。缺点：设备比较大。LCD显示器：即液晶显示屏,优点是机身薄，占地小，辐射小，但色彩不够艳。LED显示器：色彩鲜

26、艳、动态范围广、亮度高、寿命长、工作稳定可靠。输出设备第44页/共63页投影仪外设第45页/共63页打印机类型：针式打印机、喷墨打印机和激光打印机热升华打印机、热蜡打印机等，用于高级印刷以图形方式将点输出到打印纸的确定位置打印分辨率以DPI（Dots Per Inch）为单位如300DPI是指在1英寸长度内输出点数300DPI数值越高，打印质量越好 外设第46页/共63页1喷墨打印机外设第47页/共63页2激光打印机外设第48页/共63页3针式打印机外设第49页/共63页针式打印机打印字符的过程示意图外设第50页/共63页照片打印机外设第51页/共63页喷墨绘图仪Plotters外设第52页/

27、共63页1高速、精确的运算能力2准确的逻辑判断能力 3强大的存储能力 4具有自动功能5网络功能1科学计算2数据处理3实时系统4计算机辅助5计算机网络6人工智能7数字娱乐8嵌入式系统计算机的特点和用途第53页/共63页计算机的类型 n n超级计算机Supercomputers，计算能力为T级（Tera-scale，万亿）n n大中型计算机（MainframeComputer）n n小型计算机（Minicomputer）n n工作站（Workstation）n n微型计算机（Microcomputer）n n移动计算机（NotebookComputer）n n嵌入式计算机（EmbedmentCom

28、puter）第54页/共63页IBM 4381 大型计算机第55页/共63页n n1.1.信息处理与人工智能类：对众多信息应用计算机信息处理与人工智能类：对众多信息应用计算机网络技术实现及网络技术实现及时处理，达到科学决策的目的；时处理，达到科学决策的目的；n n2.2.智能控制类：通过应用计算机、传感器等仪器，智能控制类：通过应用计算机、传感器等仪器，对信号进行智能反馈，达到自动、智能化控制单对信号进行智能反馈，达到自动、智能化控制单元过程的目的；元过程的目的；n n3.3.图形图像类：应用计算机图形图像能力，进行图形图像类：应用计算机图形图像能力，进行产品的辅助设计与一体化生产，这一技术对

29、产品产品的辅助设计与一体化生产，这一技术对产品设计与制造带来革命；设计与制造带来革命；n n4.4.大规模科学计算类：应用计算机高速计算能力，大规模科学计算类：应用计算机高速计算能力，对大量科学数据进行计算，通过计算机图形，达对大量科学数据进行计算，通过计算机图形，达到数值模拟的目的；到数值模拟的目的；n n5.5.计算机辅助教育：通过计算机，模拟课堂与实计算机辅助教育：通过计算机，模拟课堂与实验室的手段，达到教学的目的验室的手段，达到教学的目的计算机的应用领域应用第56页/共63页图形图像处理 图形图像软件使得用户运用计算机进行设计图形和处理图像的软件照片编辑处理系统图像系统通过对象素的处理产生图像Windows附件中的“画笔”创建包括线条、矩形、圆形等基本形状模仿不同绘画风格如喷漆、着色使用“橡皮擦”修改图形，进行图像的反转等效果处理Adobe Photoshop 最好的平面设计软件 应用第57页/共63页3D MAX制作三维图像 应用第58页/共63页Adobe Photoshop 应用第59页/共63页科学与工程计算软件 数学作为计算机的基础，使得计算机已经成为现代科学研究的重要方法和手段MATLAB 应用第60页/共63页MATLAB和示例 应用第61页/共63页谢谢大家！第62页/共63页感谢您的观看。第63页/共63页