《计算的组成》课件

计算的组成计算系统包含硬件和软件两部分硬件是指可以触摸到的物理设备，例如计算机、显示器和键盘软件则是由一系列指令组成的程序，控制硬件执行特定任务计算的定义处理信息解决问题计算是指对数据进行处理，通过计算可以得出结论、生包括存储、检索、转换和操成新数据，帮助人们解决实作等际问题自动化操作借助计算机等工具，可以自动化地进行计算，提高效率计算机系统的概念硬件系统软件系统数据和信息计算机系统由硬件系统和软件系统组软件是计算机系统逻辑部分，包括各计算机系统处理数据，并生成信息成种程序、数据数据是原始的、无组织的符号，而信硬件是计算机系统的物理部分，包括软件控制硬件执行任务，实现各种功息是经过加工处理后的有意义的结果各种电子设备能计算机硬件系统概述主板中央处理器主板连接并控制计算机的所有组负责处理计算机所有指令，是计件算机的核心部件内存硬盘临时存储数据和正在执行的程序存储数据和操作系统，容量大，，速度很快速度较慢中央处理器CPU计算机的大脑是计算机的核心部件，负责执行指令和处理数据它CPU就像计算机的大脑，控制着整个系统的运行的基本工作原理CPU指令获取1从主存储器中读取指令，并将指令存储到指令寄存器中CPU指令解码2对指令进行解码，确定指令的操作类型和操作数CPU指令执行3根据解码后的指令，执行相应的操作，例如数据运算、数CPU据传输、控制转移等结果存储4将执行结果存储到指定的寄存器或主存储器中CPU存储器系统存储器的定义存储器的功能存储器是计算机系统中用来存储器用于保存程序、数据存储数据的设备，是计算机和中间结果，以便计算机进的核心部件之一行处理和操作存储器的类型常见的存储器类型包括主存储器（）、辅助存储器（硬盘、RAM）和高速缓存（）SSD Cache主存储器高速存储器临时存储

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2.12主存储器是计算机系统中主存储器中的数据是暂时速度最快的存储器，用于的，当计算机关闭时，数存放正在运行的程序和数据将会丢失据访问速度容量有限

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4.34主存储器能够直接被主存储器的容量有限，通CPU访问，因此访问速度非常常比辅助存储器小得多快辅助存储器持久性存储容量更大成本更低用于长期保存数据和程序，即使计与主存储器相比，辅助存储器的存相对于主存储器，辅助存储器的存算机关闭后也能保留信息储容量通常更大，可以存储大量数储成本更低，更适合存储大量非频据和程序繁访问的数据输入输出设备/输入设备输出设备输入设备将外部信息转换为计算机可识别的信号键盘、鼠标、扫描仪输出设备将计算机处理后的信息转换为人类可以理解的形式显示器、和麦克风是常见的输入设备打印机、音响和投影仪是常见的输出设备输入设备键盘和鼠标扫描仪麦克风触控屏键盘和鼠标是计算机中最常扫描仪将纸质文档或图像转麦克风将声音转换为电信号触控屏是一种允许用户通过见的输入设备键盘用于输换为数字形式，以便计算机，以便计算机可以处理它们触摸屏幕来控制计算机的输入文本和命令，鼠标用于控可以处理它们扫描仪可用麦克风可用于录制音频，入设备触控屏广泛用于智制光标并选择项目于创建电子文件、数字照片进行语音识别和视频会议能手机、平板电脑和笔记本和图像电脑输出设备显示器打印机显示器是计算机系统的重要输出设备，用打印机是用于将计算机信息以纸质形式输于将计算机处理的信息以图形、文字等形出的设备，可以用于打印文档、照片、图式显示给用户纸等扬声器投影仪扬声器是用于将计算机声音信息输出的设投影仪是将计算机信息投射到屏幕上进行备，可以用于播放音乐、视频、游戏声音展示的设备，常用于会议、教学等场景等计算机软件系统概述系统软件应用软件系统软件是计算机系统的基础，是各种应用软件是为用户完成特定任务而设计应用程序运行的平台它负责管理计算的软件，它通常基于系统软件运行应机硬件资源和为用户提供各种基础服务用软件种类繁多，例如办公软件、游戏常见的系统软件包括操作系统、数据软件、图形图像处理软件、网络浏览器库管理系统、编译器、解释器、网络操、媒体播放器等作系统等系统软件操作系统编程语言数据库管理系统网络安全软件管理硬件资源，提供用户界编写计算机程序的工具，如创建、管理和访问数据库，保护计算机系统和数据免受面，运行应用程序、、例如、网络威胁，如防火墙、杀毒C++Java PythonMySQL Oracle软件应用软件应用程序办公软件应用程序是指为完成特定任务而开发例如，、等，Microsoft OfficeOffice的软件它们直接与用户交互，提供帮助人们完成文字处理、表格制作、各种功能和服务演示文稿等办公任务娱乐软件专业软件例如，游戏、音乐播放器、视频播放例如，图形设计软件、编程软件、财器等，提供娱乐休闲服务务软件等，针对特定领域的用户提供专业服务计算机网络概述互联互通计算机网络将多个计算机系统连接在一起，实现资源共享和信息传递全球范围计算机网络连接全球各地的人们和设备，打破地理限制信息高速公路网络为信息传递提供了快速便捷的通道，推动社会信息化进程网络的基本概念计算机网络定义网络的分类

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2.12计算机网络是由多台计算根据网络覆盖范围可分为机通过通信线路和网络设局域网（）、城域网LAN备连接起来，实现资源共（）、广域网（MAN WAN享和信息传递的系统）等网络协议网络拓扑结构

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4.34网络协议是网络中各计算网络拓扑结构是指网络中机之间相互通信的规则和各节点之间的连接方式，标准，例如协议常见的类型包括星型、总TCP/IP线型、环型等网络拓扑结构网络拓扑结构描述网络中设备的物理或逻辑连接方式它决定了数据在网络中的传输路径常见的网络拓扑结构包括星型、总线型、环型、树型和网状型每种拓扑结构都有各自的优缺点，例如星型拓扑结构易于管理，总线型拓扑结构成本低，而网状型拓扑结构具有较高的可靠性网络协议通信规则分层结构数据传输网络协议是计算机网络中不同设备之大多数协议都采用分层结构，例如协议定义了数据格式、传输方式、错间进行数据交换的规则和规范协议栈，每层协议负责特定的误检测和纠正等方面，确保数据可靠TCP/IP功能传输计算机系统的发展历程第五代1人工智能第四代2集成电路第三代3晶体管第二代4晶体管第一代5电子管计算机系统经历了五个阶段的发展每个阶段都带来了全新的技术突破和应用领域扩展，并为后代的进步奠定了基础从第一代的电子管到第五代的人工智能，计算机系统不断演进，推动着人类社会的发展进程第一代计算机机器语言第一代计算机只能使用机器语言编程，即用二进制代码指令进行操作这种编程方式复杂、效率低下，只适合专业的程序员真空管第一代计算机使用真空管作为主要的电子元件真空管体积庞大、功耗高、可靠性低，导致计算机体积巨大、运行速度慢、成本高昂第二代计算机晶体管汇编语言磁芯存储器批处理操作系统晶体管取代了真空管，体积使用符号来代替机器指令，磁芯存储器取代了延迟线存多个程序按顺序执行，提高更小，功耗更低，可靠性更更易于理解和编写程序储器，提高了存储速度和容了计算机的利用率高量第三代计算机集成电路小型化第三代计算机以集成电路为集成电路技术的应用使计算核心，提高了计算速度、可机体积大幅缩小，便于移动靠性和效率，同时降低了成和使用，开拓了新的应用领本域软件发展第三代计算机引入了操作系统和高级程序设计语言，简化了程序开发过程，提高了计算机应用效率第四代计算机大规模集成电路软件技术发展

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2.12以大规模集成电路为软件技术飞速发展，出现LSI主要逻辑元件，提高了计操作系统、数据库管理系算机的性能和可靠性统等计算机网络出现应用领域扩展

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4.34计算机网络开始出现，并计算机应用领域不断扩展逐渐发展成为现代信息社，包括科学计算、数据处会的重要基础设施理、人工智能等第五代计算机人工智能并行处理第五代计算机以人工智能为第五代计算机采用超大规模核心，能够模拟人类的思维集成电路，具有强大的并行和行为处理能力自然语言理解专家系统第五代计算机能够理解和处第五代计算机拥有专家系统理自然语言，实现人机交互，能够解决特定领域的专业问题未来计算机发展趋势量子计算人工智能

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2.12量子计算机利用量子力学人工智能技术将不断发展原理进行计算，具有超快，赋予计算机更强大的学的计算速度，可以解决传习和推理能力，推动各行统计算机无法解决的复杂各业的智能化转型问题生物计算云计算

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4.34生物计算利用生物系统进云计算将更加普及，为用行计算，可实现低能耗、户提供更加便捷、高效、高效的计算，并应用于医安全的计算服务，推动数疗、能源等领域字化转型云计算按需付费云计算提供按需付费模式，用户只需为实际使用的资源付费，无需承担高昂的硬件和软件成本资源共享云计算允许用户通过互联网访问和使用资源，例如服务器、存储、软件和网络，这些资源由服务提供商管理和维护大数据数据规模数据分析大数据指的是规模巨大、类型繁通过分析大数据，可以获得更有多、处理速度快的数据集合价值的信息和洞察力应用场景云计算大数据应用于各个领域，例如金云计算技术为大数据的存储、处融、医疗、电商、制造等理和分析提供了强大的支持人工智能机器学习自然语言处理计算机视觉人工智能系统从数据中学习，不断改人工智能可以理解和生成人类语言，人工智能可以看懂图像，在自动驾驶“”进性能实现人机交互等领域应用广泛量子计算量子比特量子比特利用量子力学原理存储信息量子比特可处于叠加态，表示

0、1或两者量子纠缠纠缠的量子比特相互关联，即使相隔很远对一个纠缠量子比特的操作会立即影响另一个量子门量子门是量子计算的基本操作量子门类似于经典计算中的逻辑门总结与思考知识回顾应用实践

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2.12回顾计算机组成原理的重将所学知识应用于实际问要概念，理解计算机系统题，如编写简单的程序，的基本架构和工作原理组装计算机等未来发展持续学习

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4.34了解计算机技术的发展趋保持学习的热情，不断更势，如云计算、人工智能新知识，跟上计算机技术、量子计算等发展的步伐。