计算机的工作原理●冯诺依曼，“程序存储”，预先编制用于控制计算机工作的程序输入到计算机存储器中存储，计算机自动从中读取指令来控制各部分工作；●采用二进制作为数字计算机的数制基础。CPU、存储器、输入输出设备的控制卡（适配器）等各种器件通过主板上的插槽、接口、总线以及数据线相连，从而能够协同配合工作。南桥芯片离CPU相对较远，主要负责外存、外围设备之间的数据交换。
重点考点梳理
1
第一章计算机基础知识
01
计算机的起源和发展
（1）手工计算阶段：结绳和刻木（远古）--算筹（春秋）--算盘（公元前五六世纪）--计算尺（17世纪）
（2）机械计算阶段：齿轮计算的机械加法器（1642，法国，布莱兹帕斯卡）--添加乘法（1673，德国，莱布尼兹）--巴贝奇差分机（1822，英国，自动时序控制，奠定基础）
（3）电子计算阶段：1946年2月，在美国宾夕法尼亚大学，世界上第一台真正意义上的电子计算机ENIAC（Electronic Numerical Integrator and Computer，电子数字积分计算机）诞生。
缺点：采用十进制而非二进制表示和计算数据，而且只能通过手工设置开关和插头来编程。
1949年，英国，第一台程序存储电子计算机EDSAC，冯诺依曼程序存储。
计算机之父----冯诺依曼
计算机的五大基本组成部件
（1）输入数据和程序的输入设备；
（2）记忆程序和数据的存储器；
（3）完成数据加工处理的运算器；
（4）控制程序执行的控制器；
（5）输出处理结果的输出设备。
计算机的工作原理
●冯诺依曼，“程序存储”，预先编制用于控制计算机工作的程序输入到计算机存储器中存储，计算机自动从中读取指令来控制各部分工作；
●采用二进制作为数字计算机的数制基础。
代别 | 第一代 1946-1958 | 第二代 1959-1964 | 第三代 1965-1970 | 第四代 1971-现在 |
电子器件 | 电子管 | 晶体管 | 集成电路 | 大规模和超大 规模集成电路 |
存储器 | 水银延迟线 磁鼓、磁芯 | 磁芯、磁鼓 磁盘、磁带 | 半导体存储器 磁盘、磁带 | 半导体存储器 磁盘、光盘 |
运算速度 | 5000-几万 | 几十万-百万 | 百万-几百万 | 几百万-几亿 |
处理方式 | 机器语言 | 汇编语言 算法语言 | 操作系统 实时处理 | 分时处理 网络操作系统 |
应用领域 | 科学计算 | 数据处理 | 实时控制 | 各行各业 |
典型机种 | ENIAC EDVAC | IBM 7090 CDC 6600 | IBM 360 PDP-II | VAX-II IBM PC/Apple |
计算机的特点：
（1）计算速度快：“银河”系列，万亿次/秒
（2）计算精度高：圆周率
（3）逻辑性强
（4）数据处理量大
（5）自动化程度高
（6）应用领域广泛
计算机的应用：
（1）科学计算
（2）信息管理
（3）自动控制
（4）人工智能（Artificial Intelligent，AI）
（5）辅助工程：CAD，CAM，CAE，CS
（6）学习娱乐
（7）电子商务
计算机的分类：
未来计算机的发展趋势
（1）网络化：云计算、物联网、大数据。
（2）智能化：模拟人类的智力活动。
（3）巨型化和微型
02
计算机的硬件系统
（1） 计算机硬件是指计算机系统中由电子、机械和光电元件等组成的各种物理装置的总称。
（2）计算机的硬件系统
=主机 外设
=CPU 存储器 外设
=CPU 存储器 输入设备 输出设备
=运算器 控制器 存储器 输入设备 输出设备
中央处理器（CPU）
CPU=运算器 控制器
基本功能：
（1）程序控制
（2）操作控制
（3）时间控制
（4）数据运算
CPU的组成
（1）运算器
ALU：算术逻辑运算单元。
寄存器：用来临时存储运算结果的部件。
（2）控制器
程序计数器PC
指令寄存器IR
指令译码器ID
操作控制器OC
时序信号产生器
CPU的性能指标
（1）时钟频率（主频）：CPU内数字脉冲信号震荡的频率，单位是Hz。
（2）外频：CPU与主板之间同步运行的速度。
（3）前端总线频率：CPU与总线之间数据传输的速度。
（4）指令系统和字长
指令系统：计算机所能执行的全部指令集合。
字长：CPU一次能并行处理的二进制数的位数。
存储器：存储器是计算机系统用来存储程序和数据的器件。
存储器的分类
三级存储器体系结构：
（1）高速缓冲存储器（Cache）
（2）主存储器
（3）外存储器
解决速度、容量和成本三者之间的矛盾
输入/输出设备
计算机与其使用者的交互是通过输入/输出设备来实现的
I/O（Input/Output）设备
输入设备：将数据、命令和程序等来自外部的信息，转换成计算机能接收并识别的形式，送入计算机。
（1）键盘
（2）鼠标
（3）扫描仪
（4）语音/视频
（5）触摸屏
（6）手写笔
输出设备：将计算机运算处理的结果，转换成人或其他设备能接收和识别的形式并展现出来。
（1）显示器：CRT，LCD（液晶显示器）和LED（发光二极管显示器）。
（2）打印机：针式打印机，喷墨打印机，激光打印机，3D打印机。
（3）音箱和耳机：各种音频电信号要通过音箱或耳机转换为人耳能感受到的声信号。
问题：各种设备如何连接在一起，完成数据的加工处理？
主板是微型计算机中最主要的一个集成电路板，它将计算机的各个硬件设备有机的联系在了一起。CPU、存储器、输入输出设备的控制卡（适配器）等各种器件通过主板上的插槽、接口、总线以及数据线相连，从而能够协同配合工作。
（1）总线（Bus）：地址，控制，数据。
（2）芯片组（Chipset）
北桥芯片在位置上比较靠近CPU，主要负责CPU与内存之间的数据交换、控制显卡等功能，在芯片组中起主导作用，北桥芯片与CPU交互频繁，数据处理量大，因此更容易发热，所以通常北桥芯片上都带有散热片。
南桥芯片离CPU相对较远，主要负责外存、外围设备之间的数据交换。
（3）插槽：PCI扩展插槽，IDE插槽。
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