计算机系统基本知识

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一、计算机基础知识课程 计算机系统与程序设计 测控技术与仪器

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目 录1.1 1.2 1.3 1.4 计算机概述 计算机中信息的表示 计算机系统的组成 计算机信息安全基础

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主要内容：计算机的产生与发展 计算机的特点与应用 计算机的分类 数制的基本知识 计算机中数据的存储 计算机中数据的编码 计算机系统的基本组成 微型计算机及其组成 多媒体计算机的概念 计算机信息安全基本知识 计算机病毒与防治 计算机道德规范和法规

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什么是计算机我们现在所说的计算机 是电子数字计算机的简 它是一种能够自动、 称，它是一种能够自动、 高速、连续、 高速、连续、精确地完 成信息存储、数据处理、 成信息存储、数据处理、 数值计算及过程控制等 多功能的电子设备。 多功能的电子设备。由 于它的工作方式大多与 人脑的思维过程类似， 人脑的思维过程类似， 亦被称为“电脑” 亦被称为“电脑”。

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1.1 计算机概述1.1.1 计算机的产生与发展 1.1.2 计算机的特点与应用 1.1.3 计算机的分类

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1. 1.1 计算机的产生与发展 1. 电子计算机的发展世界上第一台电子数字计算机 年诞生， 于1946年诞生，它是由美国 年诞生 宾夕法尼亚大学的约翰·莫克 宾夕法尼亚大学的约翰 莫克 利(John Mauchly)和普雷斯 和普雷斯 普尔·埃克特 埃克特(J.Presper 普尔 埃克特 Eckert)等人为当时美国进行 等人为当时美国进行 新式火炮试验所涉及复杂弹道 计算而研制的电子数字积分器 与计算机(Electronic 与计算机 Numerical Integrator and Calculator),简称为 ，简称为ENIAC 。返回本节首

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自第一台电子数字计算机问世以来， 自第一台电子数字计算机问世以来，计算机一直在 以惊人的速度发展。目前，人们根据计算机所采用 以惊人的速度发展。目前， 的电子逻辑元件将计算机的发展划分为四个阶段 ：电子管 晶体管 集成电路 大规模集成电路其中每一个发展阶段在技术上都是一次新的突破， 其中每一个发展阶段在技术上都是一次新的突破，在 性能上都是一次质的飞跃。 性能上都是一次质的飞跃。

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第一代计算机( 第一代计算机(1946—1958) )第一代电子计算机是电子管计算机， 第一代电子计算机是电子管计算机，其基本特征 采用电子管作为计算机的逻辑元件， 是：采用电子管作为计算机的逻辑元件，数据表 示主要采用定点数， 示主要采用定点数，用机器语言或汇编语言编写 程序。由于电子管的特性， 程序。由于电子管的特性，第一代计算机体积庞 造价很高、可靠性差。 大、造价很高、可靠性差。每秒运算速度仅为几 千次，内存容量仅几KB。 千次，内存容量仅几KB。第一

代计算机主要用于 军事和科学计算。 军事和科学计算。 第一代计算机的代表作ENIAC约有 约有18800只电子管、 只电子管、 第一代计算机的代表作 约有 只电子管 1500个继电器、70000只电阻及其他各类电子元 个继电器、 个继电器 只电阻及其他各类电子元 占地170平方米，耗电量每小时 平方米， 千瓦， 件，占地 平方米 耗电量每小时150千瓦，重 千瓦 次加法运算。 达30吨，每秒进行 吨 每秒进行5000次加法运算。 次加法运算

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第二代计算机( 第二代计算机(1958—1964) )第二代电子计算机是晶体管计算机， 第二代电子计算机是晶体管计算机，其基本特征 逻辑元件用晶体管代替电子管， 是：逻辑元件用晶体管代替电子管，用磁芯和磁 磁带作为存储器。由于采用了晶体管， 盘、磁带作为存储器。由于采用了晶体管，计算 机体积小、成本低、功能强、功耗小、 机体积小、成本低、功能强、功耗小、可靠性大 大提高。运算速度达每秒几十万次， 大提高。运算速度达每秒几十万次，内存容量扩 大到几十KB。同时软件系统也有了很大的发展， 大到几十KB。同时软件系统也有了很大的发展， 提出了操作系统的概念，出现了汇编语言， 提出了操作系统的概念，出现了汇编语言，产生 等高级语言。 了FORTRAN、COBOL和ALGOL等高级语言。 、 和 等高级语言 第二代计算机的应用从军事研究、科学计算扩大 第二代计算机的应用从军事研究、 到数据处理、实时过程控制和事务处理等领域。 到数据处理、实时过程控制和事务处理等领域。 IBM公司的 公司的IBM-7094,CDC公司的 公司的CDC1604计算 公司的 ， 公司的 计算 机是第二代计算机的代表。 机是第二代计算机的代表。返回本节首

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IBM_7090

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第三代计算机( 第三代计算机(1964—1970) )第三代电子计算机是集成电路计算机， 第三代电子计算机是集成电路计算机，其基本特 征是：逻辑元件采用小规模集成电路SSI (Small 征是：逻辑元件采用小规模集成电路 Scale Integration)和中规模集成电路 和中规模集成电路MSI (Middle 和中规模集成电路 Scale Integration),运算速度可达每秒几十万次 ， 到几百万次。这个阶段的存储器进一步发展， 到几百万次。这个阶段的存储器进一步发展，体 积更小、造价更低、软件逐渐完善， 积更小、造价更低、软件逐渐完善，计算机同时 向标准化、多样化、通用化和机种系列化发展。 向标准化、多样化、通用化和机种系列化发展。 高级程序设计语言在这个时期有了很大发展， 高级程序设计语言在这个时期有了很大发展，并 出现了操作系统和会话式语言。 出现了操作

系统和会话式语言。 第三代计算机开始应用于各个领域。 第三代计算机开始应用于各个领域。这代计算机 的代表是IBM公司的 公司的IBM-S/360。 的代表是 公司的 。

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IBM-S/360

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第四代计算机( 年以后) 第四代计算机(1971年以后) 年以后第四代电子计算机称为大规模集成电路计算机， 第四代电子计算机称为大规模集成电路计算机，其 基本特征是：逻辑元件采用大规模集成电路LSI 基本特征是：逻辑元件采用大规模集成电路 (Large Scale Integration)和超大规模集成电路 和超大规模集成电路VLSI 和超大规模集成电路 (Very Large Scale Integration)。计算机的速度可 。 以达到每秒上千万次到十万亿次。 以达到每秒上千万次到十万亿次。在第四代计算机 的发展进程中，计算机的性能越来越好， 的发展进程中，计算机的性能越来越好，生产成本 越来越低，体积越来越小，运算速度越来越快， 越来越低，体积越来越小，运算速度越来越快，耗 电越来越少，存储容量越来越大，可靠性越来越高。 电越来越少，存储容量越来越大，可靠性越来越高。 同时操作系统不断完善，软件配置越来越丰富， 同时操作系统不断完善，软件配置越来越丰富，应 用范围越来越广泛， 用范围越来越广泛，计算机的发展也进入了以计算 机网络为特征的时代。 机网络为特征的时代。 第四代计算机的应用已经普及到社会的各行各业， 第四代计算机的应用已经普及到社会的各行各业， 成为信息社会的重要标志。 成为信息社会的重要标志。微型计算机的发展也是 第四代计算机的一个重要分支。 第四代计算机的一个重要分支。返回本节首

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银河II巨型机 银河 巨型机

联想微型机返回本节首

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2. 我国计算机发展简况我国计算机研究起步于1956年。 年 我国计算机研究起步于 1958年研制成功了第一台电子数字计算机 年研制成功了第一台电子数字计算机103机 年研制成功了第一台电子数字计算机 机 1965年研制成功第一台晶体管计算机 年研制成功第一台晶体管计算机 1971年研制成功第一台集成电路计算机 年研制成功第一台集成电路计算机 1983年由国防科技大学研制成功亿次机“银河Ⅰ号”巨 年由国防科技大学研制成功亿次机“ 年由国防科技大学研制成功亿次机 银河Ⅰ 型机 1992年研制成功每秒运算达 亿次的“银河Ⅱ号” 年研制成功每秒运算达10亿次的 年研制成功每秒运算达 亿次的“银河Ⅱ 1997年又研制成功每秒运算达百亿次的“银河Ⅲ号” 年又研制成功每秒运算达百亿次的“ 年又研制成功每秒运算达百亿次的 银河Ⅲ 1999年我国研制成功运算速度高达 年我国研制

成功运算速度高达3840亿次的高性能巨 年我国研制成功运算速度高达 亿次的高性能巨 型计算机“神威Ⅰ 。 型计算机“神威Ⅰ”。返回本节首

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3.计算机的发展趋势计算机的应用有力地推动了国民经济的发展和科学技 术的进步，同时也对计算机技术提出了更高的要求。 术的进步，同时也对计算机技术提出了更高的要求。 未来的计算机将向巨型化、微型化、网络化、 未来的计算机将向巨型化、微型化、网络化、智能化 的方向发展。 的方向发展。 (1)巨型化：指高速度、大存储量和功能强大的计 )巨型化：指高速度、 算机。它主要是为了满足如天文、气象、宇航、 算机。它主要是为了满足如天文、气象、宇航、核 反应堆等科学技术发展的需要。 反应堆等科学技术发展的需要。巨型机的发展体现 了计算机科学技术的发展水平。 了计算机科学技术的发展水平。 (2) 微型化：指进一步提高集成度，利用高性能的超 微型化：指进一步提高集成度， 大规模集成电路研制质量更加可靠、性能更加优良、 大规模集成电路研制质量更加可靠、性能更加优良、 价格更加低廉、整机更加小巧的微型计算机。 价格更加低廉、整机更加小巧的微型计算机。返回本节首

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(3) 网络化：指把各自分散且相对独立的计算机 网络化： 及相关设备用通讯线路连结起来， 及相关设备用通讯线路连结起来，组成计算机 网络， 网络，使得网络系统上的各计算机用户之间可 以相互通讯并共享公共资源和信息服务。 以相互通讯并共享公共资源和信息服务。 (4) 智能化：指让计算机具有模拟人的感觉行为 智能化： 和思维过程的能力， 和思维过程的能力，使计算机不仅能根据人的 指挥进行工作，而且能“ 指挥进行工作，而且能“看”、“听”、 具有逻辑推理、 “说”、“想”、“做”,具有逻辑推理、学 习与证明的能力。 习与证明的能力。

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1.1.2 计算机的特点与应用计算机主要有以下特点： 计算机主要有以下特点：(1) 能自动连续高速度地运算。 能自动连续高速度地运算。 (2) 运算速度快。 运算速度快。 (3) 运算精度高。 运算精度高。 (4) 具有超强的记忆能力。 具有超强的记忆能力。 (5) 具有可靠的逻辑判断能力。 具有可靠的逻辑判断能力。

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1.1.3 计算机的分类目前， 目前，国内外对计算机的分类主要是根据美国电 气和电子工程师协会( 气和电子工程师协会(IEEE)的一个委员会于 ) 1989年11月提出的标准，将计算机划分为巨型 月提出的标准， 年 月提出的标准 小巨型机、大型主机、小型机、 机、小巨型机、大型主机、小型机、工作

站和个 人计算机等6类 人计算机等 类。1. 巨型机(Supercomputer) 2. 小巨型机(Mini-supercomputer) 3. 大型主机的特点是大型 4. 小型机(Minicomouter) 5.工作站(Workstation) 6. 个人计算机(Personal Computer,PC)返回本节首

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1.2 计算机中信息的表示1.2.1 数制的基本知识 1.2.2 计算机中数据的存储 1.2.3 计算机中数据的编码

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信息和数据是计算机中常用的两个概念。 信息和数据是计算机中常用的两个概念。一般来说，信息既是对各种事物的变化和特征的反映， 一般来说，信息既是对各种事物的变化和特征的反映， 又是事物之间相互作用和联系的表征。 又是事物之间相互作用和联系的表征。人通过接受信息 来认识事物，从这个意文上说，信息是一种知识， 来认识事物，从这个意文上说，信息是一种知识，是接 受者原来不了解的知识。数据是信息的载体。数值、 受者原来不了解的知识。数据是信息的载体。数值、文 语言、图形、图像等都是不同形式的数据。 字、语言、图形、图像等都是不同形式的数据。信息是 有意义的，而数据则没有。 有意义的，而数据则没有。

信息在计算机内部具体的表示形式就是数据. 信息在计算机内部具体的表示形式就是数据它分为数值型数据与非数值型数据(如字符、图像等), 它分为数值型数据与非数值型数据(如字符、图像等), 这些数据在计算机中都是以二进制形式来表示、 这些数据在计算机中都是以二进制形式来表示、存储和 处理的。 处理的。 通常在计算机中如果不严格区分， 通常在计算机中如果不严格区分，信息与数据两个词常 常被互换使用。 常被互换使用。返回本节首

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