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计算机文化基础知识第一章计算机基础知识计算机定义、特点、作用、分类计算机构成——硬件和软件计算机发展历史和趋势计算机工作原理计算机定义、特点、作用、分类1一、计算机是什么？电子计算机，一种能够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设备。二、计算机有什么特点？1、运算速度快现代的巨型计算机系统的运算速度已达每秒几十亿次乃至几百亿次。2、计算精度高由于计算机内采用二进制数制进

行运算，因此可以用增加表示数字的设备和运用计算技术，使数值计算的精度越来越高。3、具有“记忆”和逻辑判断功能。计算机有内部存储器和外部存储器，可以存储大量的数据，随计算机定义、特点、作用、分类2三、计算机之用途1、科学

计算（数值计算）。计算机最重要的应用之一。如工程设计、地震预测、气象预报、火箭和卫星发射等都需要由计算机承担庞大复杂的计算任务。2、数据处理。对信息进行采集、加工、存储、传递，并进行综合分析，常泛指非科学计算方面的以管理

为主的所有应用。3、过程控制。将计算机用来控制各种自动装置、自动仪表、生产过程等，都称为过程控制或实时控制。例如，交通运输方面的行车调度，农业方面人工气候箱的温、湿度控制；工业生产自动化方面的巡回检测、自动记录、监视报警

、自动启停、自动调控等内容；家用电器中的某些自动功能等，都是计算机在过程控制方面的应用。计算机定义、特点、作用、分类34、计算机辅助系统。包括计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助教学（CAI）、计算机辅助测试（CAT）等。5、人工智能。是用计算机执

行某些与人的智能活动有关的复杂功能。目前研究的方向有：模式识别、自然语言理解、自动定理证明、自动程序设计、知识表示、专家系统、数据智能检索等。例如，用计算机模拟人脑的部分功能进行学习、推理联想和决策；模拟著名医生给病人诊病的医疗诊断专家系统等

等。6、计算机通信、计算机网络。利用通信设备和线路将地域不同的计算机系统互联起来，并在网络软件支持下实现资源共享和传递信息的系统。大到遍及全世界的Internet，小到几台计算机联成的局域网，计算机

网络正在普遍应用。7、办公自动化。用计算机或数据处理系统来处理日常例行的各种办公事务。是当前最为广泛的一类应用，它具有完善的文字和表格处理功能，较强的资料、图像处理和网络通信能力，可以进行各种文档的存储、查询、统计等工作。

例如，起草各种文稿，收集、加工、输出各种资料信息等。计算机定义、特点、作用、分类48、数字娱乐产生于多媒体电脑的出现，现在已经习以为常。四、计算机之分类(1)性能指标①巨型机：高速度、大容量②大型机：速度快、应用于军事

技术科研领域③小型机：结构简单、造价低、性能价格比突出④微型机：体积小、重量轻、价格低(2)用途①专用机：针对性强、特定服务、专门设计②通用机：科学计算、数据处理、过程控制解决各类问题(3)原理①数字机：速度快、精度高、自动化、

通用性强②模拟机：用模拟量作为运算量，速度快、精度差③混合机：集中前两者优点、避免其缺点，处于发展阶段巨型机图片展示超级计算机大排名第一名：IBM公司制造的BlueGene/L最高运算速度为91.8浮点运算（Teraflop，1浮点

运算=每秒1万亿次数学运算）。BlueGene/L超级计算机采用了32部机架，每部机架部署有768个PowerPC440CPU，今年IBM公司还将对BlueGene/L超级计算机进行升级，升级后将采用130000个CPU，提供的计算速度估计可达到360teraflop

s。安装在美国劳伦斯-利弗莫尔（Lawrence-Livermore）国家实验室。第二位的是IBM公司制造的另一台新的命名为BlueGene/W的超级计算机，最近该超级计算机安装在IBM公司的华生研究中心（ThomasJ.Watson）。B

lueGene/W超级计算机采用的PowerPCCPU达到30000个，它的运算速度可以达到91.29teraflops。第三名由SiliconGraphics公司生产的超级计算机预期将安装在美国航空航天局（NASA），这台超级计算机的服务器采用了160个V

oltaire公司的Infiniband1.5-GHzCPU，提供的运算能力为60.9Teraflops。日本NEC公司制造的代号为“地球模拟器”超级计算机排在第四位，它采用的CPU为5120个，最高运算能力可以达

到40.9teraflops。第五名超级计算机安装在西班牙IBM公司巴塞罗那超级计算机中心，它由3564个2.2-GHz的PowerPC970CPU参与运行，提供的最高计算能力为31.4teraflops

。计算机定义、特点、作用、分类5四、微型计算机分类（微机、微型机）(1)个人微型计算机（IBM兼容机x86和apple电脑系统）①桌面机---台式机②一体机③笔记本NoteBook，portable、laptop、notebookcomputer④上网本NetBook(2)工作站

Workstation，主要面向专业应用领域，具备强大的数据运算与图形、图像处理能力，为满足工程设计、动画制作、科学研究、软件开发、金融管理、信息服务、模拟仿真等专业领域而设计开发的高性能计机。是一种高档的微型计算机，通常配有高分

辨率的大屏幕显示器及容量很大的内存储器和外计算机定义、特点、作用、分类6(3)服务器Server从广义上讲，服务器是指网络中能对其它机器提供某些服务的计算机系统（如果一个PC对外提供ftp服务，也可以叫服务器）。从狭义上来讲，服务器是专指

某些高性能计算机，能够通过网络，对外提供服务。相对于普通PC来说，在稳定性、安全性、性能等方面都要求更高，因此CPU、芯片组、内存、磁盘系统、网络等硬件和普通PC有所不同。分类：1、系统架构：x86平台和非x86平台（s

un服务器）2、应用层次：入门级、工作组、部门级、企业级3、外观：机架式：不像服务器，像交换机；刀片式：架式机箱内可插装多个卡式的服务器单元塔式服务器：4、提供服务侧重：网站服务器、数据库服务器、文

件服务器（ftp）个人微型计算机图片展示（台式机）dell扬天苹果一体机个人微型计算机展示笔记本LenovoSONY苹果笔记本个人微型计算机展示上网本SONY酷袋工作站图片展示台式工作站图片展示服务器计算机=电脑???计算机

构成——硬件和软件兼计算机装机购买指南1一、系统定义：由一些相互联系、相互制约的若干组成部分结合而成的、具有特定功能的一个有机整体；特点：（1）系统是由若干要素（部分）组成的。这些要素可能是一些个体、元件、零件，

也可能其本身就是一个系统（或称之为子系统）。如运算器、控制器、存储器、输入/输出设备组成了计算机的硬件系统，而硬件系统又是计算机系统的一个子系统。（2）系统有一定的结构。一个系统是其构成要素的集合，这些要素相互联系、相互

制约。系统内部各要素之间相对稳定的联系方式、组织秩序及失控关系的内在表现形式，就是系统的结构。例如钟表是由齿轮、发条、指针等零部件按一定的方式装配而成的，但一堆齿轮、发条、指针随意放在一起却不能构成钟表；人体由各个器

官组成，单个各器官简单拼凑在一起不能成其为一个有行为能力的人。（3）系统有一定的功能，或者说系统要有一定的目的性。系统的功能是指系统与外部环境相互联系和相互作用中表现出来的性质、能力、和功能。例如信息

系统的功能进行信的收集、传递、储存、加工、维护和使用，辅助决策者进行决策，帮助企业实现目标。计算机构成——硬件和软件兼计算机装机购买指南2二、计算机系统计算机硬件系统构成计算机的物理装置，看得见摸得着，是一些实实在在的有实形体；计算机软件系

统计算机程序及有关程序的技术文档资料。两者中更为重要的是程序，它是计算机正常工作最重要的因素。在不太严格情况下，认为程序就是软件。两者关系相互依存的，软件依赖于硬件的物质条件而硬件则需在软件支配下才能有效地工作。在现代，软件技术变得越来越重要，有了软件

，用户面对的将不再是物理计算机，而是一台抽象的逻辑计算机，人们可以不必了解计算机本身。可以采用更加方便、更加有效地手段使用计算机。从这个意义上说，软件是用户与机器的接口。二、计算机硬件系统计算机硬件系统理论模型冯.诺依曼---美籍匈牙利数学家、计算机之父设计思

想之一是二进制，他根据电子元件双稳工作的特点，建议在电子计算机中采用二进制。报告提到了二进制的优点，并预言，二进制的采用将大简化机器的逻辑线路。程序内存的思想：把运算程序存在机器的存储器中，程序设计员只需要在存储器中寻找运算指令，机器就会自行计算，这样，就

不必每个问题都重新编程，从而大大加快了运算进程。这一思想标志着自动运算的实现，标志着电子计算机的成熟，已成为电子计算机设计的基本原则。计算机构成——硬件和软件兼计算机装机购买指南3计算机理论模型—冯.诺依曼机1、

核心组成：存储器+运算器+控制器2、数字计算机的数制采用二进制；计算机应该按照程序顺序执行。3、把需要的程序和数据送至计算机中。4、必须具有长期记忆程序、数据、中间结果及最终运算结果的能力。5、能够完成各种算术、逻辑运算和数据传送等数据加工处理的能力。

6、能够根据需要控制程序走向，并能根据指令控制机器的各部件协调操作。7、能够按照要求将处理结果输出给用户。为了完成上述的功能，计算机必须具备五大基本组成部件，包括：输人数据和程序的输入设备记忆程序和数据的存

储器完成数据加工处理的运算器控制程序执行的控制器输出处理结果的输出设备计算机构成——硬件和软件兼计算机装机购买指南3计算机构成——硬件和软件兼计算机装机购买指南cpu1计算机实际硬件结构1、CPU(CentralProcessingUnit)

是中央处理器的英文缩写,计算机的核心，其重要性好比大脑对于人一样，因为它负责处理、运算计算机内部的所有数据，CPU主要由运算器、控制器、寄存器组和内部总线等如今CPU则已能舆成在一块半导体芯片上，这种芯片就叫做微处理器。用微处理器作为计算机CPU是微型计算机的主要

标志之一。性能指标1、主频：时钟频率，单位是MHz（或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2、外频：CPU的基准频率，单位是MHz。CPU以这个频率来与内存联

系，它决定着整块主板的运行速度。在台式机中，所说的超频，都是超CPU的外频3、倍频：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，计算机构成——硬件和软件兼计算机装机购买指南cpu2CPU性能指标之4缓存CacheMemory

CPU与内存之间的临时存储器，它的容量比内存小但交换速度快。在CPU中加入缓存是一种高效的解决方案，这样整个内存储器（缓存+内存）就变成了既有缓存的高速度，又有内存的大容量的存储系统了。它可以大幅度提升CPU内部读取数据的命中率，而不用再到内存或者硬盘上寻找，以此提高系统性

能。L1Cache(一级缓存)是CPU第一层高速缓存，分为数据缓存和指令缓存。内置的L1高速缓存的容量和结构对CPU的性能影响较大，不过高速缓冲存储器均由静态RAM组成，结构较复杂，在CPU芯片面积不能太大的情况下，L1级高速缓存的容量不可能做得太大。一般服务器

CPU的L1缓存的容量通常在32—256KB。L2Cache(二级缓存)是CPU的第二层高速缓存，分内部和外部两种芯片。内部的芯片二级缓存运行速度与主频相同，而外部的二级缓存则只有主频的一半。L2高速缓存容量也会影响CPU的性能，原则是越大越好，以前家庭用CPU容量最大的是512K

B，现在笔记本电脑中也可以达到2M，而服务器和工作站上用CPU的L2高速缓存更高，可以达到8M以上。L3Cache(三级缓存)，分为两种，早期的是外置，现在的都是内置的。而它的实际作用即是，L3缓存的应用可以进一步降低内存延迟，同时提升大数据量计

算时处理器的性能降低内存延迟和提升大数据量计算能力对游戏都很有帮助。计算机构成——硬件和软件兼计算机装机购买指南cpu35、CPU的制造工艺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。密度愈高的IC电路设计，意味着在同样大小面积

的IC中，可以拥有密度更高、功能更复杂的电路设计。现在主要的180nm、130nm、90nm、65nm、45纳米。最近官方已经表示有32纳米的制造工艺了。摩尔定律：1、集成电路芯片上所集成的电路的数目，每隔18个月就翻一

番。2、微处理器的性能每隔18个月提高一倍，而价格下降一半。3、用一个美元所能买到的电脑性能，每隔18个月翻两番6、多核心：将大规模并行处理器中的SMP（对称多处理器）集成到同一芯片内，各个处理器并行执行不同的进程。CMP结构已经被划

分成多个处理器核来设计，每个核都比较简单，有利于优化设计，因此更有发展前途多核处理器可以在处理器内部共享缓存，提高缓存利用率，同时简化多处理器系统设计的复杂度。7、CPU的厂商1.Intel：生产CPU的老大哥，个人电脑市场，它占有80%多的市场份额，Intel生产的

CPU就成了事实上的x86CPU技术规范和标准。个人电脑平台最新的酷睿２成为CPU的首选，下一代酷睿i5、酷睿i7抢占先机，在性能上大幅领先其他厂商的产品。2.AMD：最有力的挑战的就是AMD公司，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。3、VIA威盛公司：台湾一家主板芯片组厂商,收购了前述的Cyrix和IDT的cpu部门,推出了自己CPU4、国产龙芯：GodSon小名狗剩,是国有自主知识产

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。点评：Intel一家独大产品线囊括高中低档，AMD性价比高，中低端市场凸显竞争力；装机发烧友必选“爱妻”i7计算机构成——硬件和软件兼计算机装机购买指南6

计算机构成——硬件和软件兼计算机装机购买指南cpu4计算机构成——硬件和软件兼计算机装机购买指南内存与外存12、存储器计算机存储器可分为两大类，即内存储器和外存储器。内存储器：简称内存，又称主存，是CPU能根据地址线直接寻址的存储空间，由

半导体器件制成。其特点是存取速度快，基本上能与CPU速度相匹配。内存按其功能和存储信息的原理又可分成两大类，即随机存储器和只读存储器。随机存储器简称RAM(RandomOnlyMemory)。RAM在计算机工作时，既可从中读出意信息，也可随时写人

信息，所以RAM是一种在计算机正常工作时可读／写的存储器。值得注意的是RAM掉电会丢失信息。只读存储器简称Rom(RedonlyMemory)。ROM与RAM的不同之处是它在计算机是常工作时只能从中读出信息，利用这一特点常将操作系统基本输人输出程序固化其中，机器

一通电立刻执行其中的程序，ROMBIOS就是指含有这种基本输入输出程序的ROM芯片。外存储船简称外存，它作为一种辅助存储设备，主要用来存放一些暂时不用而又需常期保存的程序或数据。当需要执行外存中的程序或处理外存中的数据时，必须通过CPU输入／输出指令，将其调入BAM中才能被C

PU执行处理，所以外存实际上属于输入／输出设备。内存是程序存储的基本要素，存取速度快，但价格较贵，容量不可能配置的非常大；而外存响应速度相对较慢，但容量可以做得很大。外存价格比较便宜，并且可以长期保存大量程序或数据，是计算机中必可少的重要设备。计

算机构成——硬件和软件兼计算机装机购买指南内存与外存2内存（条）Memory内存是电脑中的主要部件，它是相对于外存而言的。我们平常使用的程序，如Windows操作系统、打字软件、游戏软件等，一般都是安装在硬盘等外存上的，但仅此是不能使用其功能的，必须把它们调入内存中

运行，才能真正使用其功能，我们平时输入一段文字，或玩一个游戏，其实都是在内存中进行的。就好比在一个书房里，存放书籍的书架和书柜相当于电脑的外存，而我们工作的办公桌就是内存。通常我们把要永久保存的、大量的数据存储在外存上，而把一些临时的或少量的数据和程序放在内存上，当然内存的好坏会直接影响

电脑的运行速度。性能参数工作频率（DDR2667、800DDR310331666）和容量品牌：现代、金士顿、三星、海盗船、威刚等注意辨别真伪计算机构成——硬件和软件兼计算机装机购买指南内存与外存3硬盘港台称之为硬碟，英文名：HardDiscDrive简称HDD是电脑主要的存储媒介之一

，由一个或者多个铝制或者玻璃制的碟片组成。这些碟片外覆盖有铁磁性材料。绝大多数硬盘都是固定硬盘，被永久性地密封固定在硬盘驱动器中。接口ATA全称AdvancedTechnologyAttachment，是用传统的40-pinIDE全称为“IntegratedDriveElectroni

cs”，即“电子集成驱动器”，SATASATA2又叫串口硬盘，采用串行连接方式，如果发现错误会自动矫正，提高了数据传输的可靠性。结构简单、支持热插拔的优点。SCSI全称为SmallComputerSystemInterface（小型机系统接口），SCSI硬盘广为工作站级个人计算机以及服务器所使

用，因为它的转速快，可达15000rpm，且数据传输时占用CPU运算资源较低，但是单价也比同样容量的ATA及SATA硬盘昂贵。SAS（SilAtthdSCSI）是新一代的SCSI技术，和计算机构成——硬件和软件兼计算机装机购买指南内存与外

存4性能指标容量（160G、250G、320G、500G、750G、1T）、转速(3600rpm\5400rpm\7200rpm\10000rpm)、平均访问时间、传输速率（33M，133M、3

00M）、缓存（8M，32M）尺寸5.25英寸硬盘；早期用于台式机，已退出历史舞台。3.5寸台式机硬盘；风头正劲，广泛用作各式电脑。2.5寸笔记本硬盘；广泛用于笔记本电脑，桌面一体机，移动硬盘

1.8寸微型硬盘；广泛用于超薄笔记本电脑，移动硬盘及苹果播放器。1.3寸微型硬盘；产品单一，三星独有技术，仅用于三星的移动硬盘。1.0寸微型硬盘；最早由IBM公司开发，MicroDrive微硬盘（简称MD）。因符合CFII标准，所以广

泛用于单反数码相机。0.85寸微型硬盘；产品单一，日立独有技术，已知仅用于日立的一款硬盘手机。品牌希捷、西部数据、迈拓、日立、三星、东芝U盘类型：基本型、加强型、加密型性能指标：传输速度、功能、芯片稳定性品牌推荐:金士顿、爱国者、朗科、Sandisk、威刚；（千万不要

买山寨货）光盘工作原理：写入时，用高能激光束照射光盘，在可塑层上灼出极小的坑，以坑的有无表示“1”“0”类型：1、CD、DVD、Blu－rayDisc2、CD-ROM,CD-R;CD-RWDVD-

VDVD=A容量：120mmCD650M，DVD单面4.7G，Blu－rayDisc25G特点：容量大，成本低；不怕电磁干扰；存取速度快；计算机构成——硬件和软件兼计算机装机购买指南内存与外存5计算机构成

——硬件和软件兼计算机装机购买指南总线和主板11、总线（bus）的概念计算机各种功能部件之间传送信息的公共通信干线，它是由导线组成的传输线束，按照计算机所传输的信息种类，计算机的总线可以划分为数据总线、地址总线和控制总线，分别用来传输数据、数据地址和控制信

号。总线是一种内部结构，它是cpu、内存、输入、输出设备传递信息的公用通道，主机的各个部件通过总线相连接，外部设备通过相应的接口电路再与总线相连接，从而形成了计算机硬件系统在计算机系统中，各个部件之、间传送信息的公共通路叫总线，微型计算机是以总线

结构来连接各个功能部件的。3、总线之分类按相对于CPU与其他芯片的位置可分为片内总线和片外总线。按总线传送信息的类别，可把总线分为地址总线、数据总线和控制总线。按照总线传送信息的方向，可把总线分为单向总线和双向总线。按总线的层次结构可分为CPU总线、存储总线、系统总线和外部总线

。“数据总线DB”用于传送数据信息。数据总线是双向三态形式的总线，即他既可以把CPU的数据传送到存储器或I／O接口等其它部件，也可以将其它部件的数据传送到CPU。“地址总线AB”是专门用来传送地址的，由于地址只能从CPU传向外部存储计算机构成——硬件和软件兼计算机装机购买指

南总线和主板2主板：总线概念在计算机硬件上的体现；主板，又叫主机板(mainboard)、系统板(systemboard)或母板(motherboard)；它安装在机箱内，是微机最基本的也是最重要的部件之一。主板一般为矩形电路板，上面安装了组成

计算机的主要电路系统，一般有BIOS芯片、I/O控制芯片、键盘和面板控制开关接口、指示灯插接件、扩充插槽、主板及插卡的直流电源供电接插件等元件。主板的另一特点，是采用了开放式结构。主板上大都有6-8个扩展插槽，供PC机外围设备的控制卡(适配器)插接。通过更换这些

插卡，可以对微机的相应子系统进行局部升级，使厂家和用户在配置机型方面有更大的灵活性。总之，主板在整个微机系统中扮演着举足轻重的角色。可以说，主板的类型和档次决定着整个微机系统的类型和档次，主板的性能影响着整个微机系统的性能。计算机构成——硬件

和软件兼计算机装机购买指南总线和主板3主板的结构与组成3.1.1主板的结构ATATXMicroATXNLXBTXATX主板Micro—ATXBTXDELL联想高端机器3.1.2主板的组成CPU插座内存插槽扩展槽AGPPCIPCI-EI

SA芯片组芯片组（Chipset）是构成主板电路的核心。一定意义上讲，它决定了主板的级别和档次。它就是"南桥"和"北桥"的统称，就是把以前复杂的电路和元件最大限度地集成在几颗芯片内的芯片组。如果说中央处理器（CPU）是整个电脑系统的大脑，那么芯片组将是整个身体的神经。对于主板而言，芯片

组几乎决定了这块主板的功能，进而影响到整个电脑系统性能的发挥。这是因为目前CPU的型号与种类繁多、功能特点不一，如果芯片组不能与CPU良好地协同工作，将严重地影响计算机的整体性能甚至不能正常工作。北桥芯片：CPU的类型、主板的系统总线频率，内存类型、容量和性能，显卡插槽规格是由芯片组

中的决定的；南桥芯片：扩展槽的种类与数量、扩展接口的类型和数量（如USB2.0/1.1，IEEE1394，串口，并口，笔记本的VGA输出接口）等，是由决定的。BIOS系统BIOS(BasicInputO

utputSystem，基本输入/输出系统)。I/O接口CPU电源插座电池电源插座跳线开关主板上的接口软驱接口34针。IDE接口40针。USB接口1394接口AGP总线扩展槽；工作频率：

66MHz1X：266MB/s2X：533MB/s4X：1066MB/s8X：2.1GB/s3.4.2接口技术的发展1、SATA1、按所支持CPU分类；Intel平台AMD平台2、按照控制芯片组分类；Intel965、P31、P35、P41、P45、G

41、G45、X58AMD770\780\785\790各个芯片之间差异cpu插槽、前端总线、等等3、显示芯片集成独显厂家名牌一线：华硕、微型、技嘉、升技二线：映泰、梅捷、磐正、昂达主板的类型及厂家