1.概念
计算机俗称电脑,是现代一种具备高速计算和存储能力的电子设备。具备数值计算、逻辑处理、存储记忆、过程控制、信息管理、游戏娱乐等功能。计算机今天已经成为人类工作生活中不可或缺的伙伴。
2.发展历程
自约翰·冯·诺依曼发明计算机至今,计算机共经历了四个发展阶段,以下资料供参考:
3.现代计算机组成
硬件系统
(1)电源:供电设备
(2)主板:电脑中各个部件工作的平台,它把电脑的各个部件紧密连接在一起,各个部件通过主板进行数据传输。也就是说,电脑中重要的“交通枢纽”都在主板上,它工作的稳定性影响着整机工作的稳定性
(3)CPU:中央处理器。计算机的运算核心和控制核心。其功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。作为整个系统的核心,CPU也是整个系统最高的执行单元,因此CPU已成为决定电脑性能的核心部件
(4)内存:它是与CPU进行沟通的桥梁(应用软件启动时,操作系统会先将应用软件加载至内存中),同时用于暂时存放CPU中的数据。电脑在开机状态时内存中可存储数据,关机后将自动清空其中的所有数据
(5)硬盘:外部存储器。可永久存放大容量数据
(6)显卡:与显示器配合输出图形、文字,是连接显示器和主板的重要元件
(7)声卡:将电脑中的声音数字信号转换成模拟信号送到音箱上发出声音
(8)网卡:工作在数据链路层的网路组件,是局域网中连接计算机和传输介质的接口,不仅能实现与局域网传输介质之间的物理连接和电信号匹配,还涉及帧的发送与接收、帧的封装与拆封、介质访问控制、数据的编码与解码以及数据缓存的功能等
(9)调制解调器:其作用是将电脑上处理的数字信号转换成电话线传输的模拟信号
(10)光驱:电脑用来读写光碟内容的机器
(11)显示器:显示电脑处理完的结果
(12)键盘/鼠标:主要的人工学输入设备
(13)音箱:通过音频线连接到功率放大器,再通过晶体管把声音放大,输出到喇叭上,从而使喇叭发出电脑的声音
(14)视频设备:如摄像头、扫描仪、数码相机、数码摄像机、电视卡等设备,用于处理视频信号。
(15)闪存盘:通常也被称作U盘,是一个通用高容量移动存储产品。闪存盘具有可多次擦写、速度快而且防磁、防震、防潮的优点
软件系统
1、系统软件
系统软件System software,由一组控制计算机系统并管理其资源的程序组成,其主要功能包括:启动计算机,存储、加载和执行应用程序,对文件进行排序、检索,将程序语言翻译成机器语言等。实际上,系统软件可以看作用户与计算机的接口,它为应用软件和用户提供了控制、访问硬件的手段,这些功能主要由操作系统完成。此外,编译系统和各种工具软件也属此类,它们从另一方面辅助用户使用计算机。下面分别介绍它们的功能:
(1)操作系统
操作系统是管理、控制和监督计算机软、硬件资源协调运行的程序系统,由一系列具有不同控制和管理功能的程序组成,它是直接运行在计算机硬件上的、最基本的系统软件,是系统软件的核心。操作系统是计算机发展中的产物,它的主要目的有两个:一是方便用户使用计算机,二是用户和计算机的接口。比如用户键入一条简单的命令就能自动完成复杂的功能,这就是操作系统帮助的结果;二是统一管理计算机系统的全部资源,合理组织计算机工作流程,以便充分、合理地发挥计算机的效率。操作系统通常应包括下列五大功能模块:
a.处理器管理:当多个程序同时运行时,解决处理器(CPU)时间的分配问题。
b.作业管理:完成某个独立任务的程序及其所需的数据组成一个作业。作业管理的任务主要是为用户提供一个使用计算机的界面使其方便地运行自己的作业,并对所有进入系统的作业进行调度和控制,尽可能高效地利用整个系统的资源。
c.存储器管理:为各个程序及其使用的数据分配存储空间,并保证它们互不干扰。
d.设备管理:根据用户提出使用设备的请求进行设备分配,同时还能随时接收设备的请求(称为中断),如要求输入信息。
e.文件管理:主要负责文件的存储、检索、共享和保护,为用户提供文件操作的方便。
当前常用的操作系统Windows、Uinx、Linux、Mac
(2)语言处理系统(翻译程序)
人和计算机交流信息使用的语言称为计算机语言或称程序设计语言。计算机语言通常分为机器语言、汇编语言和高级语言三类。如果要在计算机上运行高级语言程序就必须配备程序语言翻译程序(下简称翻译程序)。翻译程序本身是一组程序,不同的高级语言都有相应的翻译程序。翻译的方法有两种:
一种称为“解释”。早期的BASIC源程序的执行都采用这种方式。它调用机器配备的BASIC“解释程序”,在运行BASIC源程序时,逐条把BASIC的源程序语句进行解释和执行,它不保留目标程序代码,既不产生可执行文件。这种方式速度较慢,每次运行都要经过“解释”,边解释边执行。
另一种称为“编译”,它调用相应语言的编译程序,把源程序变成目标程序(以.OBJ为扩展名),然后再用连接程序,把目标程序与库文件相连接形成可执行文件。尽管编译的过程复杂一些,但它形成的可执行文件(以.exe为扩展名)可以反复执行,速度较快。运行程序时只要键入可执行程序的文件名,再按Enter键即可。
对源程序进行解释和编译任务的程序,分别叫作编译程序和解释程序。如FORTRAN、COBOL、PASCAL和C等高级语言,使用时需有相应的编译程序;BASIC、LISP等高级语言,使用时需用相应的解释程序。
(3)服务程序
服务程序能够提供一些常用的服务性功能,它们为用户开发程序和使用计算机提供了方便,像微机上经常使用的诊断程序、调试程序、编辑程序均属此类。
(4)数据库管理系统
数据库是指按照一定联系存储的数据集合,可为多种应用共享。数据库管理系统(Data Base Management System,DBMS)则是能够对数据库进行加工、管理的系统软件。其主要功能是建立、消除、维护数据库及对库中数据进行各种操作。数据库系统主要由数据库(DB)、数据库管理系统(DBMS)以及相应的应用程序组成。数据库系统不但能够存放大量的数据,更重要的是能迅速、自动地对数据进行检索、修改、统计、排序、合并等操作,以得到所需的信息。
2、应用软件
运行在操作系统之上,为解决各类实际问题而设计的程序系统称为应用软件。从其服务对象的角度,又可分为通用软件和专用软件两类。当今绝大部分计算机工程师的编程开发工作都是在开发应用软件。