任务一、计算机的发展与组成
目的及要求：
1、了解计算机的发展与组成
2、熟悉计算机的特点与应用
3、知道计算机各部件的名称
活动一、认识计算机
（一）计算机的组成
常见的计算机从外观上看由五部分组成：主机、显示器、键盘、鼠标和音箱。而从系统组成看，由输入设备、控制器、运算器、存储器与输出设备五部分组成，如图1-1所示。
键盘是计算机最常见的输入设备。我们通过敲键的方式与计算机进行对话或命令计算机为我们工作。
    鼠标也是计算机的一种输入设备。我们可以通过拖动鼠标、单击按键、双击按键命令计算机为我们工作。
    主机是计算机的核心，由许多电子元器件组成：存储器、运算器与控制器。它能进行复杂的算术运算，对各种数据进行处理和保存。其中，运算器与控制器又合称为中央处理器（CPU）。
    显示器是计算机的输出设备。样子很像电视机，通过它能把我们输入计算机的信息，计算机工作的过程和计算机处理后的结果显示出来。
图1-1  微型计算机
（二）、计算机的发展
计算机俗称电脑，是一种能自动、高速、精确地完成信息处理、存储和传输的电子机器。它的发明和发展是20世纪科学技术的卓越成就之一，它的广泛应用有力地推动着生产、科技与文化事业的发展。作为现代化信息处理工具的电子计算机，是社会生产力发展过程中，由简单的计算工具开始，经过不断的改进、创造、发明，逐步演变而来的。
世界上最早的计数工具是用竹筹计数的“算筹”。在第二次世界大战中，出于军事上的需要，美国陆军实验室花了40万美元巨资研究出计算炮弹弹道轨迹的高速计算机。这是计算机的雏形。1946年世界上第一台电子计算机的出现，开创了电子计算机的第一代。50多年来，电子计算机的发展经历了使用电子管、晶体管、集成电路、超大规模集成电路和人工智能为主要元器件的五个阶段，如表1-1所示。
1、电子管阶段
电子管阶段从1946年到1957年，该阶段的计算机通常被称为第一代计算机，使用真空管（
即电子管）作为基本元件，主要用于数值计算。由于电子管计算机体积大、耗电量大、价格贵等因素，使计算机的应用受到很大限制。电子管阶段的代表机型有ENIAC、EDVAC等。
2、晶体管阶段
晶体管阶段从1958年到1964年，该阶段设计的计算机一般被称为第二代计算机，大量采用了晶体管和印刷电路。晶体管计算机不论是在运算速度和可靠性上都优于电子管计算机，其代表机型有IBM7000系列、UNIVAC系列Ⅱ等。
3、集成电路阶段
集成电路阶段从1965年到1970年，该阶段设计的计算机一般被称为第三代计算机，大量使用了中小型规模集成电路，代表机型有IBM360系列。
4、超大规模集成电路阶段
1970年以后的计算机都基于大规模集成电路及后来的超大规模集成电路，习惯上被称为第
四代计算机。随着超大规模集成电路和微处理器技术的进步，计算机进入个人领域的技术障碍已层层突破。与此同时，互联网技术、多媒体技术也得到了空前的发展，计算机开始真正改变人们的生活。超大规模集成电路阶段的代表机型有IBMPC系列。
5、人工智能阶段
第五代计算机将把信息采集、存储、处理、通信和人工智能结合在一起，从而具有推理、联想、学习和解释的能力。人们通常把第五代计算机称为人工智能计算机。
发展阶段
逻辑元件
运算速度（每秒）
特    点
第一代计算机
1946年——1957年
电子管
几千次
到几万次
计算机发展的初级阶段，体积巨大，耗电量大，存储容量小，主要用来进行科学计算。
第二代计算机1958年——1964年
晶体管
几十万次
    体积减小，耗电较少，运算速度较高，价格下降，不仅用于科学计算，还用于数据处理和事务管理。
第三代计算机1965年——1970年
中小型规模集成电路
几十万次
到几百万次
    体积、功耗进一步减少，可靠性及速度进一步提高。应用于文字处理、企业管理、自动控制等领域。
第四代计算机1971年后
大规模、超大集成电路
上千万次
到上亿次
    性能大幅度提高，价格大幅度下降，广泛运用于社会生活的各个领域。
表1-1计算机的发展阶段
活动二、计算机的特点与应用
（一）计算机的特点
目前，我们所使用的大都是微型计算机，又称微机或PC(个人)机。
它的主要特点有：
1、运行速度快、处理能力强；
2、精确度高；
3、具有大容量存储和高速度存取能力；
4、具有数据传输和通信能力；
5、具有存储程序和逻辑判断的能力；
6、计算机内部自动化操作。
除了以上特点外，借助大规模集成电路发展起来的微机还有以下特点：体积小、重量轻、耗电小、可靠性高、维修容易、应用广泛、操作简单、使用方便等。
（二）计算机的应用领域
目前，计算机的应用可概括为以下几个方面。
1． 科学计算（或称为数值计算）
早期的计算机主要用于科学计算。目前，科学计算仍然是计算机应用的一个重要领域。如高能物理、工程设计、地震预测、气象预报、航天技术等。由于计算机具有高运算速度和精度以及逻辑判断能力，因此出现了计算力学、计算物理、计算化学、生物控制论等新的学科。
2． 过程检测与控制
利用计算机对工业生产过程中的某些信号自动进行检测，并把检测到的数据存入计算机，再根据需要对这些数据进行处理，这样的系统称为计算机检测系统。特别是仪器仪表引进计算机技术后所构成的智能化仪器仪表，将工业自动化推向了一个更高的水平。
3．信息管理（数据处理）
信息管理是目前计算机应用最广泛的一个领域。利用计算机来加工、管理与操作任何形式的数据资料，如企业管理、物资管理、报表统计、帐目计算、信息情报检索等。近年来，国内许多机构纷纷建设自己的管理信息系统（MIS）；生产企业也开始采用制造资源规划软件（MRP），商业流通领域则逐步使用电子信息交换系统（EDI），即所谓无纸贸易。
4．计算机辅助系统
（1）计算机辅助设计（CAD）是指利用计算机来帮助设计人员进行工程设计，以提高设计工作的自动化程度，节省人力和物力。目前，此技术已经在电路、机械、土木建筑、服装等设计中得到了广泛的应用。
（2）计算机辅助制造（CAM）是指利用计算机进行生产设备的管理、控制与操作，从而提高产品质量、降低生产成本。缩短生产周期，并且还大大改善了制造人员的工作条件。
（3）计算机辅助测试（CAT）是指利用计算机进行复杂而大量的测试工作。
（4）计算机辅助教学（CAI）指利用计算机帮助教师讲授和帮助学生学习的自动化系统，使学生能够轻松自如地从中学到所需要的知识
5．人工智能(或智能模拟)
知识工程、机器学习、模式识别、自然语言处理、智能机器人、神经计算等。
6．计算机通信
远程会议、远程教育、远程医疗、网上理财、网上商业等。
7．网络应用
知识学习，家庭和商业等。
任务二、计算机的工作原理
活动一、计算机系统的组成与工作原理
一、计算机系统的组成
计算机系统由硬件和软件两大部分组成。
电脑中看得见摸得着的都称为硬件，主要分为中央处理器（CPU）、存储器和输入、输出设备。从逻辑功能上看，可以分为控制器、运算器、存储器、输入设备、输出设备五个部分，一般地又把运算器和控制器合称为中央处理器，如图1-2所示。
图1-2  中央处理器（CPU）
运算器能进行加、减、乘、除等基本运算。存储器不仅能存放数据，而且也能存放指令。控制器能自动执行指令。操作人员通过输入、 输出设备和主机进行通信。计算机内部采用二进制来表示指令和数据。
    (1)、硬件的组成(输入设备，输出设备，存储器，运算器，控制器)
输入设备：使计算机从外部获得信息的设备如鼠标，键盘，光笔，扫描仪，话筒，数码相机，摄像头，手写板 。
输出设备：把计算机处理信息的结果以人们能够识别的形式表示出来的设备如显示器，打印机，绘图仪，音箱，投影仪。
存储器：如图1-3所示的硬盘，光驱，U盘 。
图1-3  硬盘                      光驱                    U盘
运算器：算术运算，逻辑运算 。
控制器：如从存储器中取出指令，控制计算机各部分协调运行。控制器和运算器整合在CPU中。
(2)软件的组成
软件定义：程序和有关文档资料的合称
软件分类：系统软件(使用和管理计算机的软件)和应用软件(专为某一应用编制的软件) 程序设计语言一般可分为三大类
二、计算机硬件结构与工作原理
（1）、冯诺依曼原理

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