大学IT第2章计算机硬件系统.ppt

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1、第第2章章计算机硬件系统计算机硬件系统本章内容本章内容本章内容本章内容l l信息工具信息工具信息工具信息工具计算机计算机计算机计算机l l计算机的工作原理计算机的工作原理计算机的工作原理计算机的工作原理l l微机系统及其主要指标微机系统及其主要指标微机系统及其主要指标微机系统及其主要指标l l嵌入式计算机系统嵌入式计算机系统嵌入式计算机系统嵌入式计算机系统l l计算机应用计算机应用计算机应用计算机应用2.1 2.1 信息工具信息工具计算机计算机2.1.1 2.1.1 2.1.1 2.1.1 计算机的发展计算机的发展计算机的发展计算机的发展2.1.2 2.1.2 2.1.2 2.1.2 计算机的

2、特点计算机的特点计算机的特点计算机的特点2.1.3 2.1.3 2.1.3 2.1.3 计算机的分类计算机的分类计算机的分类计算机的分类2.1.4 2.1.4 2.1.4 2.1.4 计算机的应用计算机的应用计算机的应用计算机的应用2.1.5 2.1.5 2.1.5 2.1.5 计算机的发展趋势计算机的发展趋势计算机的发展趋势计算机的发展趋势2.1.1计算机的发展计算机的发展人类所使用的计算工具从简单到复杂、从低级到高级的发展过程人类所使用的计算工具从简单到复杂、从低级到高级的发展过程中，相继出现了如算盘、计算尺、手摇机械计算机、电动机械计中，相继出现了如算盘、计算尺、手摇机械计算机、电动机械

3、计算机等。算机等。1946年年2月，世界上第一台数字电子计算机月，世界上第一台数字电子计算机“ENIAC（ElectronicNumbericalIntegrateandCalculator）”在美国宾夕法尼亚大学在美国宾夕法尼亚大学诞生。诞生。“ENIAC”共使用了共使用了17468个电子管，占地个电子管，占地170m2，功率，功率174kw，重达，重达30t，每秒进行，每秒进行5000次加法运算。它标志着计算机时次加法运算。它标志着计算机时代的到来。代的到来。起止年份起止年份起止年份起止年份代别代别代别代别 主要逻辑元件主要逻辑元件主要逻辑元件主要逻辑元件软软软软 件件件件电子管电子管电子

4、管电子管机器语言、汇编语言机器语言、汇编语言机器语言、汇编语言机器语言、汇编语言晶体管晶体管晶体管晶体管高级语言（高级语言（高级语言（高级语言（FORTRANFORTRANFORTRANFORTRAN、BASICBASICBASICBASIC）简单操作系统简单操作系统简单操作系统简单操作系统中小规模中小规模中小规模中小规模集成电路集成电路集成电路集成电路功能较强的操作系统功能较强的操作系统功能较强的操作系统功能较强的操作系统大、超大规模大、超大规模大、超大规模大、超大规模集成电路集成电路集成电路集成电路数据库、语言编译系统、数据库、语言编译系统、数据库、语言编译系统、数据库、语言编译系统、网络

5、软件、网络软件、网络软件、网络软件、C+C+C+C+及及及及JavaJavaJavaJava问世问世问世问世1946-19571946-19571946-19571946-19571958-19641958-19641958-19641958-19641965-19701965-19701965-19701965-19701971-1971-1971-1971-一一一一二二二二三三三三四四四四存储器存储器存储器存储器水银延迟线水银延迟线水银延迟线水银延迟线磁鼓、磁芯磁鼓、磁芯磁鼓、磁芯磁鼓、磁芯磁芯、磁盘磁芯、磁盘磁芯、磁盘磁芯、磁盘半导体半导体半导体半导体存储器存储器存储器存储器半导体半导体

6、半导体半导体存储器存储器存储器存储器运算速度运算速度几千几千几千几千 几万次几万次几万次几万次 几十万次几十万次几十万次几十万次 几十万几十万几十万几十万几百万次几百万次几百万次几百万次 几百万几百万几百万几百万 几百亿次几百亿次几百亿次几百亿次 2.1.1计算机的发展计算机的发展大学大学大学大学ITIT（第六版）（第六版）（第六版）（第六版）中国石油大学出版社中国石油大学出版社中国石油大学出版社中国石油大学出版社2.1.1 2.1.1 计算机的发展计算机的发展l l中国计算机的发展中国计算机的发展中国计算机的发展中国计算机的发展1956195619561956开始研究，开始研究，开始研究，开

7、始研究，1958195819581958年研究出第一台电子管计算机年研究出第一台电子管计算机年研究出第一台电子管计算机年研究出第一台电子管计算机1964196419641964年：晶体管计算机，年：晶体管计算机，年：晶体管计算机，年：晶体管计算机，1971197119711971年：集成电路计算机年：集成电路计算机年：集成电路计算机年：集成电路计算机1983198319831983年：年：年：年：“银河银河银河银河”巨型机，运算速度每秒巨型机，运算速度每秒巨型机，运算速度每秒巨型机，运算速度每秒1 1 1 1亿次亿次亿次亿次1997199719971997年：年：年：年：“银河银河银河银河”巨

8、型机，运算速度每秒巨型机，运算速度每秒巨型机，运算速度每秒巨型机，运算速度每秒130130130130亿次亿次亿次亿次1995199519951995年：年：年：年：“曙光曙光曙光曙光1000”1000”1000”1000”研制完成研制完成研制完成研制完成 2001200120012001年：中科院计算所推出我国第一款通用年：中科院计算所推出我国第一款通用年：中科院计算所推出我国第一款通用年：中科院计算所推出我国第一款通用CPU“CPU“CPU“CPU“龙芯龙芯龙芯龙芯”芯片芯片芯片芯片 2004200420042004年：年：年：年：曙光公司曙光公司曙光公司曙光公司研制出研制出研制出研制出“

9、曙光曙光曙光曙光400OA”400OA”400OA”400OA”2005200520052005年：龙芯年：龙芯年：龙芯年：龙芯2 2 2 2号正式面世号正式面世号正式面世号正式面世2008200820082008年：曙光年：曙光年：曙光年：曙光5000A5000A5000A5000A研制成功，继美国后第二个成功研制浮点速度在百万研制成功，继美国后第二个成功研制浮点速度在百万研制成功，继美国后第二个成功研制浮点速度在百万研制成功，继美国后第二个成功研制浮点速度在百万亿次的超级计算机。亿次的超级计算机。亿次的超级计算机。亿次的超级计算机。2010201020102010年：国际超级计算机大会公布

10、中国超级计算机年：国际超级计算机大会公布中国超级计算机年：国际超级计算机大会公布中国超级计算机年：国际超级计算机大会公布中国超级计算机“星云星云星云星云”是世界第二快是世界第二快是世界第二快是世界第二快的计算机的计算机的计算机的计算机 ，仅仅排在美国克雷公司的，仅仅排在美国克雷公司的，仅仅排在美国克雷公司的，仅仅排在美国克雷公司的“美洲豹美洲豹美洲豹美洲豹XT5”XT5”XT5”XT5”之后。之后。之后。之后。2010201020102010年：经过一年时间全面的系统升级后，年：经过一年时间全面的系统升级后，年：经过一年时间全面的系统升级后，年：经过一年时间全面的系统升级后，“天河一号天河一号

11、天河一号天河一号”在第在第在第在第36363636届全球超届全球超届全球超届全球超级计算机五百强排名中夺魁。实测运算速度可达每秒级计算机五百强排名中夺魁。实测运算速度可达每秒级计算机五百强排名中夺魁。实测运算速度可达每秒级计算机五百强排名中夺魁。实测运算速度可达每秒2570257025702570万亿次。万亿次。万亿次。万亿次。2.1.2 2.1.2 计算机的工作的特点计算机的工作的特点1.1.1.1.高速性高速性高速性高速性计算机的运算部件采用的是电子器件，其运算速度远非其他计计算机的运算部件采用的是电子器件，其运算速度远非其他计计算机的运算部件采用的是电子器件，其运算速度远非其他计计算机的

12、运算部件采用的是电子器件，其运算速度远非其他计算工具所能比拟，而且其运算速度还在以每隔几个月提高一个算工具所能比拟，而且其运算速度还在以每隔几个月提高一个算工具所能比拟，而且其运算速度还在以每隔几个月提高一个算工具所能比拟，而且其运算速度还在以每隔几个月提高一个数量级的速度在快速发展。数量级的速度在快速发展。数量级的速度在快速发展。数量级的速度在快速发展。2.2.2.2.存储性存储性存储性存储性计算机的存储性是计算机区别于其他计算工具的重要特征。计计算机的存储性是计算机区别于其他计算工具的重要特征。计计算机的存储性是计算机区别于其他计算工具的重要特征。计计算机的存储性是计算机区别于其他计算工具

13、的重要特征。计算机的存储器可以把原始数据、中间结果、运算指令等存储起算机的存储器可以把原始数据、中间结果、运算指令等存储起算机的存储器可以把原始数据、中间结果、运算指令等存储起算机的存储器可以把原始数据、中间结果、运算指令等存储起来以备随时调用。存储器不但能够存储大量的信息，而且能够来以备随时调用。存储器不但能够存储大量的信息，而且能够来以备随时调用。存储器不但能够存储大量的信息，而且能够来以备随时调用。存储器不但能够存储大量的信息，而且能够快速准确地存入或取出这些信息。存储性是计算机能够自动运快速准确地存入或取出这些信息。存储性是计算机能够自动运快速准确地存入或取出这些信息。存储性是计算机能

14、够自动运快速准确地存入或取出这些信息。存储性是计算机能够自动运算的前提和基础。算的前提和基础。算的前提和基础。算的前提和基础。3.3.3.3.通用性通用性通用性通用性通用性是计算机能够应用于各种领域的基础。任何复杂的任务通用性是计算机能够应用于各种领域的基础。任何复杂的任务通用性是计算机能够应用于各种领域的基础。任何复杂的任务通用性是计算机能够应用于各种领域的基础。任何复杂的任务都可以分解为基本的算术运算和逻辑操作集合，计算机程序员都可以分解为基本的算术运算和逻辑操作集合，计算机程序员都可以分解为基本的算术运算和逻辑操作集合，计算机程序员都可以分解为基本的算术运算和逻辑操作集合，计算机程序员可

15、以把这些基本的运算和操作按照一定规则（算法）写成一系可以把这些基本的运算和操作按照一定规则（算法）写成一系可以把这些基本的运算和操作按照一定规则（算法）写成一系可以把这些基本的运算和操作按照一定规则（算法）写成一系列操作指令，加上运算所需的数据，形成适当的程序就可以完列操作指令，加上运算所需的数据，形成适当的程序就可以完列操作指令，加上运算所需的数据，形成适当的程序就可以完列操作指令，加上运算所需的数据，形成适当的程序就可以完成各种各样的任务。成各种各样的任务。成各种各样的任务。成各种各样的任务。2.1.2 2.1.2 计算机的工作的特点计算机的工作的特点4.4.4.4.自动性自动性自动性自动

16、性计算机内部的操作运算是根据人们预先编制的程序自动控制计算机内部的操作运算是根据人们预先编制的程序自动控制计算机内部的操作运算是根据人们预先编制的程序自动控制计算机内部的操作运算是根据人们预先编制的程序自动控制执行的。只要把包含一连串指令的处理程序和要处理的数据执行的。只要把包含一连串指令的处理程序和要处理的数据执行的。只要把包含一连串指令的处理程序和要处理的数据执行的。只要把包含一连串指令的处理程序和要处理的数据输入计算机，计算机便会依次取出指令，逐条执行，完成各输入计算机，计算机便会依次取出指令，逐条执行，完成各输入计算机，计算机便会依次取出指令，逐条执行，完成各输入计算机，计算机便会依次

17、取出指令，逐条执行，完成各种规定的操作，直到得出结果为止。种规定的操作，直到得出结果为止。种规定的操作，直到得出结果为止。种规定的操作，直到得出结果为止。5.5.5.5.精确性精确性精确性精确性计算机通常采用二进制运算，这使得计算机的状态稳定，算计算机通常采用二进制运算，这使得计算机的状态稳定，算计算机通常采用二进制运算，这使得计算机的状态稳定，算计算机通常采用二进制运算，这使得计算机的状态稳定，算术和逻辑运算规则简单，可靠性很高，差错率极低。一般来术和逻辑运算规则简单，可靠性很高，差错率极低。一般来术和逻辑运算规则简单，可靠性很高，差错率极低。一般来术和逻辑运算规则简单，可靠性很高，差错率极

18、低。一般来讲，只在人工介入的地方才有可能发生错误，这就是计算机讲，只在人工介入的地方才有可能发生错误，这就是计算机讲，只在人工介入的地方才有可能发生错误，这就是计算机讲，只在人工介入的地方才有可能发生错误，这就是计算机的精确性。的精确性。的精确性。的精确性。2.1.3计算机的分类计算机的分类1.1.1.1.按信息表示形式和处理方式划分按信息表示形式和处理方式划分按信息表示形式和处理方式划分按信息表示形式和处理方式划分根据信息表示形式和处理方式的不同，计算机可分为根据信息表示形式和处理方式的不同，计算机可分为根据信息表示形式和处理方式的不同，计算机可分为根据信息表示形式和处理方式的不同，计算机可

19、分为模拟计算机模拟计算机模拟计算机模拟计算机和和和和数字计数字计数字计数字计算机算机算机算机两大类。两大类。两大类。两大类。模拟计算机的主要特点：参与运算的数值由不间断的连续量表示，其运算模拟计算机的主要特点：参与运算的数值由不间断的连续量表示，其运算模拟计算机的主要特点：参与运算的数值由不间断的连续量表示，其运算模拟计算机的主要特点：参与运算的数值由不间断的连续量表示，其运算过程是连续的。过程是连续的。过程是连续的。过程是连续的。数字计算机的主要特点：参与运算的数值用离散的数字量表示，其运算过数字计算机的主要特点：参与运算的数值用离散的数字量表示，其运算过数字计算机的主要特点：参与运算的数值

20、用离散的数字量表示，其运算过数字计算机的主要特点：参与运算的数值用离散的数字量表示，其运算过程按数字位进行计算。目前主流的计算机都属于数字计算机。程按数字位进行计算。目前主流的计算机都属于数字计算机。程按数字位进行计算。目前主流的计算机都属于数字计算机。程按数字位进行计算。目前主流的计算机都属于数字计算机。2.2.2.2.按计算机的用途划分按计算机的用途划分按计算机的用途划分按计算机的用途划分电子计算机按用途可分为电子计算机按用途可分为电子计算机按用途可分为电子计算机按用途可分为专用计算机专用计算机专用计算机专用计算机和和和和通用计算机通用计算机通用计算机通用计算机。专用计算机与通用计算机在效

21、率、速度、配置、结构复杂程度、造价和适专用计算机与通用计算机在效率、速度、配置、结构复杂程度、造价和适专用计算机与通用计算机在效率、速度、配置、结构复杂程度、造价和适专用计算机与通用计算机在效率、速度、配置、结构复杂程度、造价和适应性等方面是有区别的。专用计算机针对某类问题能显示出最有效、最快应性等方面是有区别的。专用计算机针对某类问题能显示出最有效、最快应性等方面是有区别的。专用计算机针对某类问题能显示出最有效、最快应性等方面是有区别的。专用计算机针对某类问题能显示出最有效、最快速和最经济的特性，但它的适应性较差，不适于其他方面的应用。在导弹速和最经济的特性，但它的适应性较差，不适于其他方面

22、的应用。在导弹速和最经济的特性，但它的适应性较差，不适于其他方面的应用。在导弹速和最经济的特性，但它的适应性较差，不适于其他方面的应用。在导弹和火箭上使用的计算机很多是专用计算机。和火箭上使用的计算机很多是专用计算机。和火箭上使用的计算机很多是专用计算机。和火箭上使用的计算机很多是专用计算机。通用计算机适应性很强，应用面很广，但其运行效率、速度和经济性依据通用计算机适应性很强，应用面很广，但其运行效率、速度和经济性依据通用计算机适应性很强，应用面很广，但其运行效率、速度和经济性依据通用计算机适应性很强，应用面很广，但其运行效率、速度和经济性依据不同的应用对象会受到不同程度的影响。不同的应用对象

23、会受到不同程度的影响。不同的应用对象会受到不同程度的影响。不同的应用对象会受到不同程度的影响。2.1.3计算机的分类计算机的分类3.3.3.3.按计算机的规模划分按计算机的规模划分按计算机的规模划分按计算机的规模划分通用计算机按其规模、速度和功能等又可分为通用计算机按其规模、速度和功能等又可分为通用计算机按其规模、速度和功能等又可分为通用计算机按其规模、速度和功能等又可分为巨型机巨型机巨型机巨型机、大大大大型机型机型机型机、中型机中型机中型机中型机、小型机小型机小型机小型机、微型机微型机微型机微型机及及及及单片机单片机单片机单片机。这些类型之间。这些类型之间。这些类型之间。这些类型之间的基本区

24、别通常在于其体积大小、结构复杂程度、功率消的基本区别通常在于其体积大小、结构复杂程度、功率消的基本区别通常在于其体积大小、结构复杂程度、功率消的基本区别通常在于其体积大小、结构复杂程度、功率消耗、性能指标、数据存储容量、指令系统和设备、软件配耗、性能指标、数据存储容量、指令系统和设备、软件配耗、性能指标、数据存储容量、指令系统和设备、软件配耗、性能指标、数据存储容量、指令系统和设备、软件配置等方面的不同。置等方面的不同。置等方面的不同。置等方面的不同。一般来说，巨型计算机的运算速度很快，可达每秒几百万一般来说，巨型计算机的运算速度很快，可达每秒几百万一般来说，巨型计算机的运算速度很快，可达每秒

25、几百万一般来说，巨型计算机的运算速度很快，可达每秒几百万亿条或更多指令，数据存储容量很大，规模大，结构复杂，亿条或更多指令，数据存储容量很大，规模大，结构复杂，亿条或更多指令，数据存储容量很大，规模大，结构复杂，亿条或更多指令，数据存储容量很大，规模大，结构复杂，价格高昂，主要用于大型科学计算。它也是衡量一个国家价格高昂，主要用于大型科学计算。它也是衡量一个国家价格高昂，主要用于大型科学计算。它也是衡量一个国家价格高昂，主要用于大型科学计算。它也是衡量一个国家科学实力的重要标志之一。单片机则只由一片集成电路制科学实力的重要标志之一。单片机则只由一片集成电路制科学实力的重要标志之一。单片机则只由

26、一片集成电路制科学实力的重要标志之一。单片机则只由一片集成电路制成，其体积小，重量轻，结构十分简单。性能介于巨型机成，其体积小，重量轻，结构十分简单。性能介于巨型机成，其体积小，重量轻，结构十分简单。性能介于巨型机成，其体积小，重量轻，结构十分简单。性能介于巨型机和单片机之间的就是大型机、中型机、小型机和微型机，和单片机之间的就是大型机、中型机、小型机和微型机，和单片机之间的就是大型机、中型机、小型机和微型机，和单片机之间的就是大型机、中型机、小型机和微型机，它们的性能指标和结构规模则依次递减。它们的性能指标和结构规模则依次递减。它们的性能指标和结构规模则依次递减。它们的性能指标和结构规模则依

27、次递减。2.1.4 2.1.4 计算机的应用计算机的应用1.1.1.1.数值计算数值计算数值计算数值计算计算机最初是为解决科学研究和工程设计中遇到的大量数学问题的数计算机最初是为解决科学研究和工程设计中遇到的大量数学问题的数计算机最初是为解决科学研究和工程设计中遇到的大量数学问题的数计算机最初是为解决科学研究和工程设计中遇到的大量数学问题的数值计算而研制的计算工具，随着现代科学技术的进一步发展，数值计值计算而研制的计算工具，随着现代科学技术的进一步发展，数值计值计算而研制的计算工具，随着现代科学技术的进一步发展，数值计值计算而研制的计算工具，随着现代科学技术的进一步发展，数值计算在现代科学研究

28、中的地位不断提高，在尖端科学领域中尤为重要。算在现代科学研究中的地位不断提高，在尖端科学领域中尤为重要。算在现代科学研究中的地位不断提高，在尖端科学领域中尤为重要。算在现代科学研究中的地位不断提高，在尖端科学领域中尤为重要。例如，人造卫星轨迹的计算，房屋抗震强度的计算，火箭、宇宙飞船例如，人造卫星轨迹的计算，房屋抗震强度的计算，火箭、宇宙飞船例如，人造卫星轨迹的计算，房屋抗震强度的计算，火箭、宇宙飞船例如，人造卫星轨迹的计算，房屋抗震强度的计算，火箭、宇宙飞船的研究设计都离不开计算机的精确计算。的研究设计都离不开计算机的精确计算。的研究设计都离不开计算机的精确计算。的研究设计都离不开计算机的精

29、确计算。2.2.2.2.数据处理（信息处理）数据处理（信息处理）数据处理（信息处理）数据处理（信息处理）在科学研究和工程技术中，会得到大量的原始数据，其中包括大量图片、文在科学研究和工程技术中，会得到大量的原始数据，其中包括大量图片、文在科学研究和工程技术中，会得到大量的原始数据，其中包括大量图片、文在科学研究和工程技术中，会得到大量的原始数据，其中包括大量图片、文字、声音等。信息处理就是对数据进行收集、分类、排序、存储、计算、传字、声音等。信息处理就是对数据进行收集、分类、排序、存储、计算、传字、声音等。信息处理就是对数据进行收集、分类、排序、存储、计算、传字、声音等。信息处理就是对数据进行

30、收集、分类、排序、存储、计算、传输和制表等操作。目前计算机的信息处理应用已非常普遍，如人事管理、库输和制表等操作。目前计算机的信息处理应用已非常普遍，如人事管理、库输和制表等操作。目前计算机的信息处理应用已非常普遍，如人事管理、库输和制表等操作。目前计算机的信息处理应用已非常普遍，如人事管理、库存管理、财务管理、图书资料管理、商业数据交流、情报检索和经济管理等存管理、财务管理、图书资料管理、商业数据交流、情报检索和经济管理等存管理、财务管理、图书资料管理、商业数据交流、情报检索和经济管理等存管理、财务管理、图书资料管理、商业数据交流、情报检索和经济管理等信息处理是当代计算机的主要任务，是现代化

31、管理的基础。据统计，全世界信息处理是当代计算机的主要任务，是现代化管理的基础。据统计，全世界信息处理是当代计算机的主要任务，是现代化管理的基础。据统计，全世界信息处理是当代计算机的主要任务，是现代化管理的基础。据统计，全世界计算机用于数据处理的工作量占全部计算机应用工作量的计算机用于数据处理的工作量占全部计算机应用工作量的计算机用于数据处理的工作量占全部计算机应用工作量的计算机用于数据处理的工作量占全部计算机应用工作量的80%80%80%80%以上，大大提高以上，大大提高以上，大大提高以上，大大提高了工作效率和管理水平。了工作效率和管理水平。了工作效率和管理水平。了工作效率和管理水平。3.3.

32、自动控制自动控制自动控制是指通过计算机对某一过程进行自动操作，它不自动控制是指通过计算机对某一过程进行自动操作，它不需人工干预，能按人预定的目标和预定的状态进行过程控需人工干预，能按人预定的目标和预定的状态进行过程控制。目前被广泛用于钢铁、石油化工、医药工业等操作复制。目前被广泛用于钢铁、石油化工、医药工业等操作复杂的生产中。使用计算机进行自动控制可大大提高控制的杂的生产中。使用计算机进行自动控制可大大提高控制的实时性和准确性，提高劳动效率、产品质量，降低成本，实时性和准确性，提高劳动效率、产品质量，降低成本，缩短生产周期。缩短生产周期。计算机自动控制还在国防和航空航天领域中发挥着重要作计算机

33、自动控制还在国防和航空航天领域中发挥着重要作用。例如，无人驾驶飞机、导弹、人造卫星和宇宙飞船等用。例如，无人驾驶飞机、导弹、人造卫星和宇宙飞船等飞行器的控制都是靠计算机实现的。可以说计算机是现代飞行器的控制都是靠计算机实现的。可以说计算机是现代国防和航空航天领域的神经中枢。国防和航空航天领域的神经中枢。2.1.4计算机的应用计算机的应用4.4.计算机辅助设计和辅助教学计算机辅助设计和辅助教学l计算机辅助设计（计算机辅助设计（CADCAD，Computer Aided DesignComputer Aided Design）：借助计）：借助计算机的帮助，自动或半自动地完成各类工程设计工作。算机的

34、帮助，自动或半自动地完成各类工程设计工作。l计算机辅助制造（计算机辅助制造（CAMCAM，Computer Aided ManufacturingComputer Aided Manufacturing）l计算机辅助测试（计算机辅助测试（CATCAT，Computer Aided TestComputer Aided Test）l计算机辅助教学（计算机辅助教学（CAICAI，Computer Aided InstructionComputer Aided Instruction）：用）：用计算机来辅助完成教学计划或模拟某个实验过程。计算机来辅助完成教学计划或模拟某个实验过程。CAICAI不仅能

35、不仅能减轻教师的负担，还能激发学生的学习兴趣，提高教学质量，减轻教师的负担，还能激发学生的学习兴趣，提高教学质量，为培养现代化高质量人才提供了有效途径为培养现代化高质量人才提供了有效途径。2.1.4计算机的应用计算机的应用5.5.人工智能方面的研究和应用人工智能方面的研究和应用人工智能（人工智能（AI，ArtificialIntelligence）是指计算机模拟人）是指计算机模拟人类某些智力行为的理论、技术和应用。例如，用计算机模类某些智力行为的理论、技术和应用。例如，用计算机模拟人脑的部分功能进行思维学习、推理、联想和决策，使拟人脑的部分功能进行思维学习、推理、联想和决策，使计算机具有一定计

36、算机具有一定“思维能力思维能力”。机器人是计算机人工智能的。机器人是计算机人工智能的典型例子。典型例子。6.6.多媒体技术应用多媒体技术应用随着电子技术，特别是通信和计算机技术的发展，人们已随着电子技术，特别是通信和计算机技术的发展，人们已经有能力把文本、音频、视频、动画、图形和图像等各种经有能力把文本、音频、视频、动画、图形和图像等各种媒体综合起来，构成一种全新的媒体媒体综合起来，构成一种全新的媒体“多媒体多媒体”（Multimedia）。在医疗、教育、商业、银行、保险、行）。在医疗、教育、商业、银行、保险、行政管理、军事、工业、广播和出版等领域中，多媒体的应政管理、军事、工业、广播和出版等

37、领域中，多媒体的应用发展很快。用发展很快。2.1.4 2.1.4 计算机的应用计算机的应用7.7.7.7.计算机网络与通信计算机网络与通信计算机网络与通信计算机网络与通信随着网络技术的发展，计算机的应用进一步深入到社会的各随着网络技术的发展，计算机的应用进一步深入到社会的各随着网络技术的发展，计算机的应用进一步深入到社会的各随着网络技术的发展，计算机的应用进一步深入到社会的各行各业，通过高速信息网实现数据与信息的查询，高速通信行各业，通过高速信息网实现数据与信息的查询，高速通信行各业，通过高速信息网实现数据与信息的查询，高速通信行各业，通过高速信息网实现数据与信息的查询，高速通信服务（电子邮件

38、电视电话、电视会议、文档传输），电子服务（电子邮件、电视电话、电视会议、文档传输），电子服务（电子邮件、电视电话、电视会议、文档传输），电子服务（电子邮件、电视电话、电视会议、文档传输），电子教育，电子娱乐，电子购物（通过网络选看商品、办理购物教育，电子娱乐，电子购物（通过网络选看商品、办理购物教育，电子娱乐，电子购物（通过网络选看商品、办理购物教育，电子娱乐，电子购物（通过网络选看商品、办理购物手续、质量投诉等），远程医疗和会诊以及交通信息管理等。手续、质量投诉等），远程医疗和会诊以及交通信息管理等。手续、质量投诉等），远程医疗和会诊以及交通信息管理等。手续、质量投诉等），远程医疗和会诊以

39、及交通信息管理等。计算机的应用将推动信息社会更快地向前发展。计算机的应用将推动信息社会更快地向前发展。计算机的应用将推动信息社会更快地向前发展。计算机的应用将推动信息社会更快地向前发展。利用通讯技术，可以将不同地理位置的计算机互联，可以实利用通讯技术，可以将不同地理位置的计算机互联，可以实利用通讯技术，可以将不同地理位置的计算机互联，可以实利用通讯技术，可以将不同地理位置的计算机互联，可以实现世界范围内的信息资源共享，并能交互式地交流信息，这现世界范围内的信息资源共享，并能交互式地交流信息，这现世界范围内的信息资源共享，并能交互式地交流信息，这现世界范围内的信息资源共享，并能交互式地交流信息，

40、这是传统通信手段难以达到的。是传统通信手段难以达到的。是传统通信手段难以达到的。是传统通信手段难以达到的。InternetInternet的建立和应用使世界的建立和应用使世界的建立和应用使世界的建立和应用使世界变成了一个变成了一个变成了一个变成了一个“地球村地球村地球村地球村”，它正在深刻地改变着我们的生活、学，它正在深刻地改变着我们的生活、学，它正在深刻地改变着我们的生活、学，它正在深刻地改变着我们的生活、学习和工作方式。习和工作方式。习和工作方式。习和工作方式。2.1.4计算机的应用计算机的应用未来的计算机将向未来的计算机将向未来的计算机将向未来的计算机将向巨型化巨型化巨型化巨型化、微型化

41、微型化微型化微型化、网络化网络化网络化网络化、智能化智能化智能化智能化等方向等方向等方向等方向发展。发展。发展。发展。1.1.1.1.巨型化巨型化巨型化巨型化巨型化是指发展高速的、大存储量和强大功能的巨型计算机。巨型化是指发展高速的、大存储量和强大功能的巨型计算机。巨型化是指发展高速的、大存储量和强大功能的巨型计算机。巨型化是指发展高速的、大存储量和强大功能的巨型计算机。巨型计算机主要应用于天文、气象、地质、核技术、航天飞巨型计算机主要应用于天文、气象、地质、核技术、航天飞巨型计算机主要应用于天文、气象、地质、核技术、航天飞巨型计算机主要应用于天文、气象、地质、核技术、航天飞机和卫星轨道计算等

42、尖端科学技术领域。巨型计算机的技术机和卫星轨道计算等尖端科学技术领域。巨型计算机的技术机和卫星轨道计算等尖端科学技术领域。巨型计算机的技术机和卫星轨道计算等尖端科学技术领域。巨型计算机的技术水平是一个国家科学技术和工业发展水平的重要标志。水平是一个国家科学技术和工业发展水平的重要标志。水平是一个国家科学技术和工业发展水平的重要标志。水平是一个国家科学技术和工业发展水平的重要标志。2.2.2.2.微型化微型化微型化微型化微型化是指利用微电子技术和超大规模集成电路技术，把计微型化是指利用微电子技术和超大规模集成电路技术，把计微型化是指利用微电子技术和超大规模集成电路技术，把计微型化是指利用微电子技

43、术和超大规模集成电路技术，把计算机的体积进一步缩小，价格进一步降低。计算机的微型化算机的体积进一步缩小，价格进一步降低。计算机的微型化算机的体积进一步缩小，价格进一步降低。计算机的微型化算机的体积进一步缩小，价格进一步降低。计算机的微型化已成为计算机发展的重要方向。各种笔记本式计算机和掌上已成为计算机发展的重要方向。各种笔记本式计算机和掌上已成为计算机发展的重要方向。各种笔记本式计算机和掌上已成为计算机发展的重要方向。各种笔记本式计算机和掌上计算机的大量面世和使用，是计算机微型化的一个标志。计算机的大量面世和使用，是计算机微型化的一个标志。计算机的大量面世和使用，是计算机微型化的一个标志。计算

44、机的大量面世和使用，是计算机微型化的一个标志。2.1.5计算机的发展趋势计算机的发展趋势3.3.网络化网络化网络化是计算机发展的又一个趋势。所谓计算机网络化，是网络化是计算机发展的又一个趋势。所谓计算机网络化，是指用现代通信技术和计算机技术把分布在不同地点的计算机指用现代通信技术和计算机技术把分布在不同地点的计算机互联起来，组成一个规模更大、功能更强的可以互相通信的互联起来，组成一个规模更大、功能更强的可以互相通信的网络结构。网络化的目的是使网络中的软、硬件和数据等资网络结构。网络化的目的是使网络中的软、硬件和数据等资源能被网络上的用户所共享。源能被网络上的用户所共享。4.4.智能化智能化智能

45、化是指使计算机具有模拟人的感觉和思维过程的能力。智能化是指使计算机具有模拟人的感觉和思维过程的能力。智能计算机是目前正在研制的新一代计算机。智能化的研究智能计算机是目前正在研制的新一代计算机。智能化的研究包括模拟识别、物形分析、自然语言的生成和理解、博弈、包括模拟识别、物形分析、自然语言的生成和理解、博弈、定理自动证明、自动程序设计、专家系统、学习系统和智能定理自动证明、自动程序设计、专家系统、学习系统和智能机器人等。目前已研制出多种具有人的部分智能的机器人，机器人等。目前已研制出多种具有人的部分智能的机器人，可以代替人在一些特定的工作岗位上工作。可以代替人在一些特定的工作岗位上工作。2.1.

46、5计算机的发展趋势计算机的发展趋势2.2 2.2 计算机的工作原理计算机的工作原理2.2.12.2.1冯冯冯冯 诺依曼结构诺依曼结构诺依曼结构诺依曼结构2.2.22.2.2计算机的心脏计算机的心脏计算机的心脏计算机的心脏CPUCPU2.2.32.2.3存储器存储器存储器存储器2.2.42.2.4计算机的工作过程计算机的工作过程计算机的工作过程计算机的工作过程2.2.1 2.2.1 冯冯诺依曼结构诺依曼结构输入设备输入设备存储器存储器输出设备输出设备控制器控制器运算器运算器输入信息输入信息输入信息输入信息输出信息输出信息输出信息输出信息数据流数据流控制流控制流1.1.计算机的基本结构计算机的基本

47、结构1 1 1 1）输入设备）输入设备）输入设备）输入设备输入设备的主要功能是把原始数据和处理这些数据的程序转输入设备的主要功能是把原始数据和处理这些数据的程序转输入设备的主要功能是把原始数据和处理这些数据的程序转输入设备的主要功能是把原始数据和处理这些数据的程序转换为计算机能够识别的二进制代码，通过输入接口输入到计换为计算机能够识别的二进制代码，通过输入接口输入到计换为计算机能够识别的二进制代码，通过输入接口输入到计换为计算机能够识别的二进制代码，通过输入接口输入到计算机的存储器中，供算机的存储器中，供算机的存储器中，供算机的存储器中，供CPUCPUCPUCPU调用和处理。常用的输入设备有鼠

48、调用和处理。常用的输入设备有鼠调用和处理。常用的输入设备有鼠调用和处理。常用的输入设备有鼠标、键盘、扫描仪、数字化仪、数码摄像机、条形码阅读器、标、键盘、扫描仪、数字化仪、数码摄像机、条形码阅读器、标、键盘、扫描仪、数字化仪、数码摄像机、条形码阅读器、标、键盘、扫描仪、数字化仪、数码摄像机、条形码阅读器、数码相机和模数码相机和模数码相机和模数码相机和模/数转换器（数转换器（数转换器（数转换器（A/DA/DA/DA/D）等。）等。）等。）等。2 2 2 2）输出设备）输出设备）输出设备）输出设备输出设备是指从计算机中输出信息的设备。它的功能是将计输出设备是指从计算机中输出信息的设备。它的功能是将

49、计输出设备是指从计算机中输出信息的设备。它的功能是将计输出设备是指从计算机中输出信息的设备。它的功能是将计算机处理的数据、计算结果等内部二进制信息转换成人们习算机处理的数据、计算结果等内部二进制信息转换成人们习算机处理的数据、计算结果等内部二进制信息转换成人们习算机处理的数据、计算结果等内部二进制信息转换成人们习惯接受的信息形式（如字符、图形、声音等），然后将其输惯接受的信息形式（如字符、图形、声音等），然后将其输惯接受的信息形式（如字符、图形、声音等），然后将其输惯接受的信息形式（如字符、图形、声音等），然后将其输出。最常用的输出设备是显示器和打印机，输入设备和输出出。最常用的输出设备是显示

50、器和打印机，输入设备和输出出。最常用的输出设备是显示器和打印机，输入设备和输出出。最常用的输出设备是显示器和打印机，输入设备和输出设备合起来称为外部设备（设备合起来称为外部设备（设备合起来称为外部设备（设备合起来称为外部设备（I/OI/OI/OI/O设备），简称外设。设备），简称外设。设备），简称外设。设备），简称外设。1.1.1.1.计算机的基本结构计算机的基本结构计算机的基本结构计算机的基本结构2.2.1 2.2.1 冯冯诺依曼结构诺依曼结构1.1.1.1.计算机的基本结构计算机的基本结构计算机的基本结构计算机的基本结构3 3 3 3）存储器）存储器）存储器）存储器存储器是计算机中用于存放