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第一章 计算机基础

本单元概览

一、计算机概述。

二、计算机硬件系统。

三、计算机软件系统。

四、多媒体技术基础。

一、计算机概述

1.计算机的特点

高速自动进行信息处理的电子设备，它能按照人们预先编写的程序对输入的数据进行处理、存储、传送，从而输出有用的信息或知识，

2.计算机的发展阶段

计算机发展的5个阶段：

(1)大型主机阶段： 主要电子管时代

(2)小型计算机阶段：晶体管时代

(3)微型计算机阶段：大规模集成电路时代

(4)客户机/服务器阶段： 网络阶段

(5)Internet阶段：从ARPANET开始到Internet阶段

3.计算机应用领域

(1)科学计算 (2)事务处理 (3)过程控制 (4)辅助工程

(5)人工智能 (6)多媒体应用

二、计算机硬件系统

1.计算机硬件分类

服务器：提供服务的计算机。特点：处理能力强、存储容量很大、并且有高速的输入/输出通道和联网能力。

按应用的范围划分：入门级、工作组级、部门级、企业级

按处理器体系结构分：复杂指令集(CISC),精简指令集(RISC)，超长指令字(VLIW)。

按用途划分：文件服务器、数据库服务器、电子邮件服务器、应用服务器等。

按机箱结构划分：台式服务器、机架式服务器、机柜式服务器、刀片式服务器。

工作站：面向计算机辅助设计等应用领域的高性能计算机。

分类：(1)基于RISC(精简指令系统)和UNIX操作系统的专业工作站

(2)基于Intel处理器和Windows操作系统的PC工作站。

台式机：微型计算机(或个人计算机)。

笔记本：便携机或移动PC机。

手持设备：掌上电脑或亚笔记本。

2.计算机配置

不同的计算机基本上分为：

处理器：双核处理器，服务器工作站可采用多个CPU。

内存：1M～几十G

硬盘：几十到几百G以上

缓存：一级或二级缓存，容量1M左右

光驱：CD-ROM DVD 等，具有不同倍速

显卡：具有显示内存容量，支持颜色分辨率等

网卡：以太网卡

操作系统：windows，unix，linux等

3.计算机技术指标

字长：计算机的寄存器的字长。8，16，32，64等。1字节=8bit，1word=16bit ，计算机只识别0和1，称为二进制。

速度：每秒钟处理指令的数目。运算速度与施工频率有关，有时用主频衡量CPU的速度。

容量：内存和外存之分。内存必需。单位有1K=1024,1M=1024K,1G=1024M

数据传输率： 单位bps，每秒钟传送的bit的位数。

可靠性：无故障时间越长，修复故障的时间越短，可靠性越高。

平均无故障时间MTBF 平均故障修复时间MTTR

产品名称与版本：一般版本不能做技术指标，但因为计算机行业发展快，高版本一般性能优于低版本。

4.微处理器的技术特点

奔腾芯片的技术特点：

(1)超标量技术

通过内置多条流水线同时执行多个处理，其实质是以空间换时间。

(2)超流水线技术

通过细化流水，提高主频，在一个周期内完成一个或多个操作，实质是以时间换空间。

(3)分支预测

通过设置分支目标缓冲器，动态预测分支转移情况，使得流水线的吞吐率能保持较高水平。

(4)双高速缓存的哈佛结构：指令与数据分开。

两个缓存，一个用于存指令，一个用于存数据，提高访问缓存的命中率。

(5)固化常用指令。常用指令用硬件实现

(6)增强的64位数据总线。内部32位，但与存储器之间外部总线增为64位。

(7)采用PCI标准的局部总线主要用于解决I/O瓶颈问题。

(8)错误检测以及功能冗余检验技术

内部错误检测采用偶检验，冗余判断系统是否出现异常。

(9)内置能源效率技术，系统不工作时进入睡眠模式，在几个毫秒时间内可进入全速运行状态。

(10)支持多重处理，多CPU，支持并行处理技术中最常用的体系结构。

安腾芯片的技术特点：

安腾是64位的处理器，主要用于服务器和工作站；而奔腾是32位的处理器，主要用于台式机和笔记本计算机

286，386采用的是复杂指令系统(CISC)，奔腾采用精简指令系统(RISC)，安腾使用简明并行指令计算技术(EPIC)

5.主板与插卡

(1)主板的组成：

CPU，存储器，总线，插槽以及电源。

(2)主板的分类

可按不同角度分类，如：

CPU芯片:486主板、奔腾