揭开计算机的面纱.doc

第一章 信息技术的重要工具

学习目的：
1.掌握冯·诺依曼硬件的组成结构；了解计算机工作原理、计算机系统组成和软件的分类；学习十进制整数转化为二进制数的基本方法和计算机安全防范的基本知识。
2.能正确认识计算机系统的一些硬件设备;会对计算机软件进行分类;会使用一些杀毒软件。
3.通过对计算机系统软、硬件知识的学习和信息领域现状与问题的了解，逐步养成热爱科学、报效祖国的正确的人生观，逐步树立自觉的信息安全意识。
任务1
认识冯·诺依曼结构；初步了解计算机工作原理；掌握软件的科学分类方法；掌握十进制整数转化为二进制数的方法；独立地配置一台计算机系统。

第一课 揭开计算机的面纱
—计算机硬件系统
任务1.1
了解计算机硬件组成及工作原理，理解“冯·诺依曼”结构。
一．冯·诺依曼结构
冯·诺依曼被人们誉为“电子计算机之父”。
1945年，冯·诺依曼和他领导的研究小组提出：计算机硬件系统由运算器、存储器、控制器、输入设备、输出设备五大功能部件组成，这种计算机系统结构被称为：“冯·诺依曼结构”。
你知道吗？
1.冯·诺依曼（1903-1957）是美籍匈牙利科学家，他是计算机、数学、逻辑学、量子物理和博弈等领域作出了重大贡献。他领导的研究小组于1946年提出“冯·诺依曼结构”的设想，这一思想称为现代计算机设备制造的理论基础。
2.1946年由美国宾夕法尼亚于阿伯丁导弹研究所研制成功的世界上第一台电子计算机——埃尼阿克（ENIAC）,它共使用了188000多个电子管、5000多个继电器、7000多个电阻，运算速度为每秒钟5000余次。它重达30000kg，占地面积170多平方千米。这个庞然大物工作时需要200kW电力。
二． 计算机硬件组成
在以前的学习中，我们已经认识了计算机的一些基本部件。如何将这些部件用冯·诺依曼结构来分类呢？首先让我们了解冯·诺依曼结构的五大部分：控制器、运算器、存储器、输入设备、输出设备。
1.控制器和运算器
控制器是计算机的指挥中心，它能分析信息，然后向计算机的各个部件发出各种控制信号，使计算机自动地完成人们指定的任务。
运算器是对数据进行各种运算的部件，它按照控制器发出的指令完成各种运算操作任务。
运算器和控制器实际实际在一个小的芯片中。这个芯片称为中央处理单元（Central Processing Unit），简称CPU。它也称为中央处理器，是计算机的核心部件。对微型计算机来说，中央处理器也称为微处理器。
CPU的性能决定了计算机的基本性能。
2.存储器
存储器的功能是存储信息，以便在需要时取出。我们将信息存入存储器中的过程称为“写”，从存储器中取出信息的过程为“读”。存储器分内存储器和外存储器两种。
（1）计算机中信息存储的“中转站”——内存储器
安装在主板上的存储器我们称为内存储器，又叫主存储器，简称内存。
你知道吗
什么是主板？
主板是连接计算机各部件之间的“桥梁”，如图：

打开机箱，我们会发现一块大的印刷电路板，几乎所有主要的电脑部件都要靠主板来连接。
主板是硬件系统极为重要的部分。在计算机工作中，主板每时每刻都在连接、协调其他“成员”之间的工作。
主板是整个计算机系统的基础和桥梁，它的稳定性直接关系到整个系统的稳定，其重要性由此可见一斑。
内存的特点是：存取速度快，但存储容量相对较小。内存分为随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。
① 随机存储器（RAM）
我们平时所称的内存条就是RAM。RAM只能是临时存储数据，计算机工作时，他存放在计算机运行所需的程序和数据。
计算机所处理的数据，无论是数值数据还是文字符号数据，都是用0和1来表示。每个0和1称为二进制位，简称“位”（bit）。“位”是构成计算机信息的最小单位。
计算机中存储器的容量是以“字节”（Bety）为基本单位的，1字节也写成1B。一个字节通常是一个8位二进制数。在计算机科学中有以下约定：
千字节（KB）:1KB=1024B
兆字节（MB）:1MB=1024KB
千兆字节（GB）：1GB =1024MB
兆兆字节（TB）：1TB=1024GB
②只读存储器（ROM）
ROM是一种特殊的内存储器，它需要专门的设备将数据写入其芯片中。计算机断电后，ROM芯片中的数据不会消失。ROM中的存储的信息一般是计算机中最基本的输入输出引导程序，它由计算机主板生产厂商确定的，我们一般只能读出，不能更改。万一损坏，必须由生产厂商使用专用设备进行修复。
（2）计算机中信息存储的“仓库”——外存储器
外存储器简称外存，主要存放系统软件机用户的数据。在计算机关机后，它仍能保存大量信息。
① 硬盘
硬盘是最大的“仓库”，现在，它的存储器容量越来越大。硬盘的主要信息参数有容量和转速等。
② 光盘
光盘的存储量相当于几百张软盘的存储容量(一般在600MB以上)，可以用来存储大量需要永久保留的信息。
3.输出设备
各种信息都是通过输入设备传递到计算机内部。输出设备的作用就是各种信息转换成二进制编码，再送进计算机内部处理、存储。随着计算机技术的发展，输出设备也越来越多。键盘、鼠标、游戏杆、光笔、扫描仪、数码照相机、数码摄像机、手写输入板等都属于输入设备。目前最常用的输入设备是键盘和鼠标。
（1） 键盘
我们通常敲击鼠标键盘上相应的键，可向计算机输出数据、程序等信息或者回答计算机提出的问题。
（2） 鼠标
微软的Windows操作系统出现以后，具有图形化的人机界面的操作系统成为个人计算机操作系统的主流。操作简单、灵活的鼠标也发挥出巨大的作用。很多的场合，它已经取代了传统的键盘而作为主要的输出设备。
你的“纸牌”游戏玩的怎么样？一个灵活的鼠标加上熟悉的操作，一定会使你的得分更高。
想一想 说说你还接触过哪些输出设备。
4.输出设备
计算机都是通过输出设备讲信息处理的结果输出。显示器、打印机、绘图仪、音响等都是输出设备，其中最常用的输出设备是显示器和打印机。
(1) 显示器
显示器是我们打交道最多的计算机部件之一，无论是图文并茂的文章，还是清晰动人的画面，或者是形象生动的三维图形，都是通过显示器屏幕呈现在我们的眼前的。作为计算机的“脸”，显示器的显示清晰度、色彩等都会影响我们操作计算机心情和工作效率。
目前，显示器按显示方式的不同，可分成阴极射线管显示器和液晶显示器。
(2) 打印机
在显示器上显示出的信息可以通过打印机呈现在纸上。
常用的打印机按打印方式可以分为针式打印机、喷墨打印机、激光打印机等。打印机分辨率的表示也为每英寸多少点，单位位dpi。激光打印机打印分辨率高、清晰度高、价格贵；针式打印机分辨率低、价格低；喷墨打印机多用于彩色打印，其耗材较贵。
试试看 你还见过或使用过哪些输出设备？
一． 计算机的工作原理
我们使用计算机进行绘图、写文章、编织表格、统计数据等工作，当我们想对信息进行处理时，计算机是怎样通过冯·诺依曼结构的五大部件“听”懂我们的“话”，从而协调工作的呢？这就需要编程序。
冯·诺依曼结构的要点是：
1.计算机由输入、存储、控制、运算、输出五大功能部件组成。
2.计算机内部采用二进制数。
3.将程序（即指挥计算机工作的命令集合）存储在计算机内，简称“程序存储”。
冯·诺依曼结构的主要的贡献是以上的第3点.第1.2点在冯·诺依曼结构之前已有人提出，并已在具体的机器上实现。例如，第一台电子计算机ENIAC就是由以上五个部分组成，并已在具体的机器上实现。
第一台冯·诺依曼结构的计算机EDVAC于1949年问世目前世界上绝大多数计算机都是根据冯·诺依曼结构制造的，因此这类计算机统称为冯·诺依曼型计算机。
小结：
通过这一节的学习，我们了解了“电子计算机之父”——冯·诺依曼，知道了计算机的硬件由控制器、运算器、存储器、存储器、输入设备、输出设备、五大部分组成。怎么样？看来计算机也并不神秘吧。