1、第1章 计算机基础知识 第第1章章 计算机基础知识计算机基础知识 1.1 计算机概述1.2 计算机系统的组成与工作原理1.3 微型计算机的使用1.4 数制与信息编码1.5 计算机安全与病毒防治第1章 计算机基础知识 1.1.1 计算机的产生计算机的产生1计算机的概念计算机的概念计算机(Computer)是一种不需要人为干预，能按照事先存储的程序自动、连续、快速、高效、精确地完成信息存储、数值计算、数据处理和过程控制等多种功能的现代化智能电子设备。由于它的工作方式与人的思维过程十分类似，因此人们俗称其为“电脑”。1.1 计算机概述计算机概述第1章 计算机基础知识 2计算机的诞生计算机的诞生世界上
2、第一台电子数字积分计算机“埃尼阿克”(Electronic Numerical Integrator And Calculator，ENIAC)于1946年2月14日在美国宾夕法尼亚大学诞生，如图1.1所示。它是由该大学莫尔电机工程学院的埃克特、莫克利、戈尔斯坦、博克斯等四位科学家和工程师组成的“莫尔小组”研制成功的。第1章 计算机基础知识 图1.1 ENIAC计算机第1章 计算机基础知识 研制电子计算机的想法产生于第二次世界大战期间。早在1943年，正值第二次世界大战进入激烈的决战时期，美国在新武器研制中的弹道问题涉及许多复杂的计算，需要迅速、准确地得以解决，单靠手工计算已远远无法满足要求，
3、为了自动计算的需要，决定研制一台电子计算机，3年后，ENIAC正式交付使用。尽管这仅是一台电子管计算机，使用了18800只电子管，1500只继电器，70000只电阻，10000只电容，耗电150kW/h，体积85m3，占地170 m2，重36 t，计算速度为5000次/秒，但这在当时已是划时代的高速计算机了。第1章 计算机基础知识 与以前的计算工具相比，ENIAC计算速度快、精度高，美国陆军用它计算炮弹的弹道已比人工计算效率提高了8400倍；用它计算炮弹着弹位置所需要的时间，比炮弹离开炮口到达目标所需要的时间还要短。因此，它一度被誉为“比炮弹还要快的计算机”第1章 计算机基础知识 ENIAC可
4、谓是“庞然大物”，因为它还没有软件，每算一道题，要人工把各个部件用线连起来。为了在机器上进行几分钟的数字计算，其准备工作要用几小时甚至12天的时间，使用很不方便。而且，每次至多只能存储20个字长为10位的十进制数，运算时故障频出。与现代计算机相比，它的速度很慢，容量小，且全部指令还没有存放在存储器中，操作复杂，稳定性差尽管如此，它终究开创了计算机的新纪元，是20世纪人类最重大的发明之一，是科学技术发展的重大创新，是人类现代科学技术发展史上的重要里程碑。它的诞生标志着人类文明已进入了一个新的历史阶段。第1章 计算机基础知识 3计算机的由来计算机的由来在ENIAC诞生之前，人类一直都在寻找一种快速
5、、有效的计算工具，为探索用机器实现自动计算甚至模拟部分人脑的功能已进行了几百年甚至几千年的努力。人类从远古时期“掐指一算”的“指”到战国时期“运筹帷幄”的“筹”，从古希腊的柏拉图(公元前427347)时代开始研究思维的模拟实现到公元600多年中国人的算盘、17世纪欧洲人的计算尺(1620年)、维也特(15401630)提出的运用符号、刻卜勒1623年发明的8位计算器、莱布尼兹(16461716)发明的二进制，经历了漫长的历史过程。第1章 计算机基础知识 随着机械工业的出现，英国数学家查尔斯巴贝奇(Charles Babbage，17921871)为了解决当时数学用表的计算问题，首先提出了通用数
6、字计算机的设计思想，并早在1822年和1834年先后设计出了使用齿轮、连杆之类的机械装置可以实现的差分机和分析机。虽受当时技术水平的限制，直到巴贝奇逝世，这种设想也未能变为现实，但是分析机具有了输入设备、处理器、存储器、控制器及输出设备等五个装置。第1章 计算机基础知识 基础理论的研究与先进思想的出现也推动了计算机的发展。1854年，英国数学家乔治布尔(George Boole，19241898)提出了符号逻辑的思想，数十年后形成了计算机科学软件的理论基础。丘奇于1930年在数理逻辑中引进了演算。英国数学家阿兰图灵(Acan Turing，19121954)于1936年提出了人们称之为“图灵机
7、”的理想计算机理论。图灵机由一条带子、一个读写头和一个控制装置组成。图灵机并非制造机器的方案，而是解决了数理逻辑的一个基础理论问题，并证明了通用数字计算机是可能制造出来的。第1章 计算机基础知识 1950年图灵发表了计算机能思考吗？的论文，并设计了著名的图灵测试，提出了“机器思维”这个概念，为计算机科学开创了一个新的研究领域。从20世纪60年代开始，美国计算机协会设立了一年一度的“图灵奖”，表彰在计算机科研领域获得重大成就的人，以此来纪念这位伟大的科学家。ENIAC诞生之后，美籍匈牙利数学家冯诺依曼(Von Neumann)针对ENIAC在存储程序方面存在的致命弱点，于1946年6月提出了一个
8、“存储程序”的计算机方案。这个方案包含三个要点：第1章 计算机基础知识(1)采用二进制数形式的0、1代码串表示数据和指令。(2)将指令和数据按执行顺序存放在存储器中。(3)由控制器、运算器、存储器、输入设备和输出设备五大部分组成计算机。其工作原理的核心是“存储程序”和“程序控制”相结合，即程序和数据都放在内存中，在程序的控制下自动完成操作。这就是通常所说的“顺序存储程序”的概念。冯诺依曼提出的结构体系奠定了现代计算机的结构理论，被称为计算机发展史上的里程碑，他被誉为“计算机之父”。人们把按照这一原理设计的计算机称为“冯诺依曼计算机”，这种结构一直延续至今。第1章 计算机基础知识 组成计算机硬件
9、的电子元器件大多都具有两种稳定的状态：电压的高和低，晶体管的导通和截止，电容的充电和放电等。两种状态分明，工作可靠，抗干扰能力强，可以很方便地用来表示二进制数0、1。不仅如此，二进制数还具有运算简单，便于逻辑量“真”和“假”的表示和运算等特点。因此，在计算机中数据信息(泛指由计算机进行处理的对象，如数字、字母、符号、文字、图形、图像和声音等)是以二进制数0、1的表示形式进行存储和运算的。通过输入设备输入到计算机中的任何形式的数据信息，都必须转换成二进制数的表示形式，才能被计算机硬件所识别，并进行计算和加工处理。同样，从计算机输出的数据，要进行逆向转换才能成为人们可以识别的数据信息。第1章 计算
10、机基础知识 1.1.2 计算机的常用术语计算机的常用术语1位位(bit)位是度量数据的最小单位，表示一位二进制信息，由 0 和 1来表示。计算机中最直接、最基本的操作就是对二进制位的操作。第1章 计算机基础知识 2字节字节(Byte)通常将8位二进制数编为一组，称为一个字节(Byte)，即1 Byte=8 bit。字节是信息存储中最常用的基本单位。计算机的存储器是以其存储信息的字节多少来表示其存储容量的，计算单位是B(字节)、KB(千字节)、MB(兆字节)、GB(吉字节)、TB(太字节)等，它们之间有如下换算关系：1 KB=210 B=1024 B，1 MB=220 B=1024 KB1 GB
11、=230 B=1024 MB，1 TB=240 B=1024 GB第1章 计算机基础知识 3字字(Word)字是计算机进行算术运算或数据处理的一组二进制数，用来表示数据或信息长度，又称为计算机字。一个字由一个字节或若干字节(通常取字节的整数倍)组成，每个字中所含的位数是由机器类型所决定的。通常，运算器是以字节为单位进行运算的，而控制器是以字为单位进行接收和传递的。第1章 计算机基础知识 4字长字长(Word Length)字长是计算机每个字所含二进制数的位数。一般情况下，字长越长，运算速度就越快，计算精度也越高，处理能力就越强。不同等级的计算机的字长是不同的，计算机中常用的字长从最初的4位、8
12、位、16位、32位到现在的64位。第1章 计算机基础知识 5运算速度运算速度计算机的运算速度是指机器每秒所能执行的机器指令条数，也叫做计算机的平均运算速度。在计算机中，工作是在时序电路的控制下一步步进行的，因此每一步发出的一个脉冲称为一个节拍或一个时钟周期，而每秒的节拍数叫做机器的主频。主频越大，每个节拍所需的时间就越少，运算速度也越快。第1章 计算机基础知识 1.1.3 计算机的发展计算机的发展1计算机的发展阶段计算机的发展阶段自ENIAC问世以来，由于计算机应用需求的刺激，计算机结构理论和应用技术不断创新，尤其是20世纪中叶以来，电子工业特别是半导体技术快速发展，新型电子元器件不断涌现，性
13、能迅速提高，使计算机技术获得了突飞猛进的发展。随着计算机所用逻辑元件的变化，计算机的发展历经四代，并向着第五代计算机发展。第1章 计算机基础知识 1)第一代计算机电子管计算机(19461957年)第一代计算机使用电子管作为逻辑元器件，体积大，运算速度慢，可靠性差，耗电量大，维护较难且价格昂贵，寿命较短。它采用水银延迟电路或电子射线管作为存储部件，容量很小，后来使用磁鼓存储信息，扩充了容量。内存容量只有几千字节，每秒可做几千次或几万次运算，输入/输出方式也很落后。第一代计算机没有系统软件，使用机器语言和汇编语言编程，主要用于科学研究、军事等少数尖端领域，只能被极少数人使用。但它为计算机的发展奠定
14、了基础。第1章 计算机基础知识 2)第二代计算机晶体管计算机(19581964年)第二代计算机有了很大发展，使用晶体管作为逻辑元器件，体积小，运算速度快，重量轻，功能强，可靠性高，耗能降低，元器件寿命长，同时成本也有所下降。它普遍采用磁芯作为主存储器，采用磁盘/磁鼓作为外存储器，每秒可做几十万或几百万次运算，内存容量扩大到几万字节。第二代计算机使用系统软件，可以连续处理作业，提出了操作系统的概念，使用汇编语言和高级语言编程，如FORTRAN、COBOL、ALGOL 60等，使计算机的工作效率大大提高。它可以应用于科学研究、军事等尖端领域以外的数据处理、工业控制等方面。第1章 计算机基础知识 3
15、)第三代计算机集成电路计算机(19651970年)第三代计算机使用中小规模的集成电路作为逻辑元器件，在几平方毫米的单晶硅片上集成了几十个甚至几百个电子元器件，体积和耗电量大大降低，运算速度和内存容量大大提高，性能和可靠性进一步提高，价格也大幅度降低，寿命更长。它采用半导体作为内存，取代了原来的磁芯存储器，提高了存储容量，增强了系统的处理能力。外部存储器采用磁带、磁鼓、磁盘，每秒可做几百万次运算，其内存容量达到几兆或几百兆字节。第1章 计算机基础知识 在第三代计算机阶段，系统软件有了长足发展，出现了分时操作系统，多个用户可以共享计算机软硬件资源；提出了结构化、模块化的程序设计思想；出现了结构化的
16、程序设计语言PASCAL和对话式高级语言BASIC。它主要用于科学计算、数据处理、过程控制等方面。第1章 计算机基础知识 4)第四代计算机大规模和超大规模集成电路计算机(1971年至今)第四代计算机使用大规模集成电路和超大规模集成电路作为逻辑元器件，在几平方毫米的单晶硅片上集成了几千个、几万个甚至几十万个电子元器件，体积进一步缩小，重量极度减小，成本大大降低，功能和可靠性进一步提高，计算机的使用得到普及。作为内存的半导体存储器，其集成度越来越高，容量越来越大。外存储器除广泛使用磁盘外，还出现了光盘、U盘等。每秒可做几亿或几十亿次运算，其内存容量达到几百或几千兆字节。第1章 计算机基础知识 从第
17、四代计算机起，巨型机和工作站都以崭新的形象出现，尤其是微型计算机的出现和迅猛发展，极大地促进了计算机技术的飞速发展。分布式操作系统、软件工程、专家系统、ADA语言、Java语言等各种实用软件不断地开发出来，极大地方便了用户。多媒体技术的崛起，使计算机集图像、图形、声音、文字处理于一体。计算机技术与通信技术相结合，通过计算机网络把世界紧密地联系在一起。第1章 计算机基础知识 2计算机的发展趋势计算机的发展趋势1)智能化所谓智能化，就是使计算机具有人工智能，使计算机能够识别图像、证明定理、探索、联想、启发思维、理解人类语言以及会话等。近年来，超大规模集成电路与人工智能技术的发展，给研制新型计算机提
18、供了技术和物质条件。目前正在研究的智能计算机具有类似人的感觉和思维能力，能替代人的一些脑力和体力劳动，能“看”、“听”、“想”、“说”、“做”。第1章 计算机基础知识 2)网络化计算机网络技术已成为目前发展计算机的重要任务。所谓网络化，就是按约定的协议，将若干台计算机资源汇集，使它们彼此通过传输介质互连起来，以便充分利用计算机资源，扩大计算机的使用范围，实现信息资源的共享。3)巨型化为适应尖端技术和科学计算，特别是国防科研计算的需要，国际上和我国早已着手研制速度更快、容量更大、功能更强的巨型计算机。在方向上侧重于进一步强化计算机所具有的数值计算功能，在内容上侧重于研制新型的高速器件，在应用上侧
19、重于强化计算机在尖端高新科技研究中的作用。第1章 计算机基础知识 4)微型化目前，微型机发展十分迅速，以高档微处理器构成的微机系统的功能相当强大，已超过了传统的小型计算机。由于微型机具有高集成度、高速度、大容量、高可靠性、低价格和更加小巧等特点，在性能价格比上具有明显优势，因而，微型机的迅猛发展已经成为当今科技发展的趋势。在计算机发展中，不久的将来会是半导体技术、光学技术、超导和电子仿生技术与计算机技术相结合，出现速度更快、功能更强、更接近于人脑的光子计算机和生物计算机。第1章 计算机基础知识 3我国计算机发展情况我国从1956年开始电子计算机的科学研究工作，对大型计算机的研究一直处于世界前列
20、。1957年，我国第一台模拟式电子计算机在哈尔滨工业大学研制成功。1960年，我国第一台自行设计的通用电子计算机107机诞生。1964年，我国成功研制出大型通用电子计算机119机。1983年，我国国防科技大学成功研制出每秒运行1亿次的“银河”巨型计算机。第1章 计算机基础知识 1992年，我国成功研制出每秒运行10亿次的“银河”巨型计算机。1997年，我国成功研制出每秒运行130亿次的“银河”巨型计算机。1999年，成功研制出银河四代巨型机。2000年，我国自行成功研制出高性能计算机“神威I”，其主要技术指标和性能达到国际先进水平。我国成为继美国、日本之后世界上第三个具备研制高性能计算机能力的
21、国家。第1章 计算机基础知识 2004年6月，中科院计算技术研究所、曙光信息产业有限公司和上海超级计算中心三方共同成功研制出每秒运行11万亿次的曙光4000A商用高性能超级计算机，使我国成为继美、日之后第三个跨越了10万亿次计算机研发、应用的国家。曙光4000A在全球超级计算机500强排名中名列第十。2008年8月，我国中科院计算技术研究所、曙光信息产业有限公司自主成功研制出每秒运行超百万亿次运算速度的超级计算机“曙光5000”，它标志着中国成为继美国之后第二个能自主研制超百万亿次商用高性能计算机的国家，也标志着我国生产、应用、维护高性能计算机的能力达到世界先进水平。第1章 计算机基础知识 1
22、.1.4 计算机的分类计算机的分类1按计算机的规模与性能划分按计算机的规模与性能划分按计算机规模大小与性能高低，计算机可分为巨型机、大型机、中型机、小型机、微型机与工作站六大类。这种划分综合了计算机的运算速度、字长、存储容量、输入与输出能力、价格等指标。当然，伴随着计算机性能的日新月异，其划分标准也在不断改变中。巨型机又称为超级计算机，在计算机中性能最高、功能最强，其运算速度超过几十万亿次每秒，字长为64位甚至更长，内存储器容量达到TB数量级。第1章 计算机基础知识 微型机又称为微机，以使用微处理器、结构紧凑为特征，是计算机中价格最低、应用最广、发展最快、装机量最多的一种。当今微机字长可达64
23、位，内存容量已达GB数量级，已经达到或超过往日的小型机水平，目前使用最多的就是微机。工作站是一种高档微型机，是一种具备强大的数据运算与图形、图像处理能力的高性能计算机。它适用于工程设计、图形处理、科学研究、模拟仿真等专业领域。第1章 计算机基础知识 2按计算机的用途划分按计算机的用途划分按计算机的用途，计算机可分为专用计算机与通用计算机。专用计算机是针对某一特定应用领域，为解决某些特定问题而设计的。其结构比较简单，成本低，可靠性好，但功能单一。通用计算机是针对多种应用领域或者面向多种算法而研制的，系统结构较为复杂，有较丰富的通用系统软件，其通用性强，功能全，能适应多种用户的需求，成本则较专用计
24、算机高。目前生产的计算机多数是通用计算机。第1章 计算机基础知识 3按信息的表示和处理方式划分按信息的表示和处理方式划分按信息的表示和处理方式，计算机可分为数字电子计算机、模拟电子计算机及数字模拟混合电子计算机。在数字电子计算机中，信息用离散的二进制形式代码串表示。其特点是解题精度高，便于信息存储，通用性强。在模拟电子计算机中，信息用连续变化的模拟量表示，其运算部件主要由运算放大器及一些有源或无源的网络组成。其运算速度很快，但精度不高，通用性不强，每当数学模型和运算方法变化时，就需要重新设计和编排电路。第1章 计算机基础知识 混合计算机吸取上述两种计算机之长，既有数字量又有模拟量，既能高速运算
25、，又便于存储，但设计困难，造价昂贵。后两种计算机目前很少生产，通常所说的电子计算机就是指数字电子计算机。第1章 计算机基础知识 1.1.5 计算机的特点计算机的特点1运算速度快运算速度快计算机的运算速度以每秒的运算次数(确切地说为每秒执行指令的平均条数)来表示。随着半导体技术和计算机技术的发展，计算机的运算速度已经从最初的几千次每秒发展到几十万次每秒、几百万次每秒，几十亿次每秒、几百亿次每秒，并在不断提高，是传统的计算工具所不能比拟的。计算机的高速运算不但可以提高工作效率，而且可以解决需要大量计算的问题，如气象预报、卫星发射等。第1章 计算机基础知识 2精确度高精确度高计算机中数的精确度是由计
26、算机的数据(二进制形式)位数(称为机器字长)表示的。机器字长越长，其允许的有效数字位数就会越多，则精确度就越高。3具有记忆具有记忆(存储存储)能力能力计算机有记忆(存储)大量信息的存储部件，它可以将原始数据和程序、中间结果、运算指令等信息存储起来，以备调用。第1章 计算机基础知识 4具有逻辑判断功能具有逻辑判断功能计算机不仅能快速准确地进行计算，还具有逻辑运算能力，能在程序运行过程中随时进行各种逻辑判断，并根据判断的结果自动决定下一步应执行的命令，从而进行推理、控制，以至联想、自学等。第1章 计算机基础知识 5高度自动化与灵活性高度自动化与灵活性计算机使用由程序控制机器运行的工作方式，只要人们
27、预先编制好程序，将程序输入计算机系统，并运行程序，计算机就能实现自动化操作，依次取出指令，逐条执行，完成各种规定的操作，不需要人工干预。执行的程序不同，计算机所完成的工作也随之改变，从而可以在各种不同的应用领域中完成各种不同的任务。第1章 计算机基础知识 1.1.6 计算机的应用计算机的应用计算机在政治、经济、军事、金融、交通、农林业、地质勘探、气象预报、邮电通信、文化、教育、科学研究和社会生活等人类社会的各个领域都得到了极其广泛的应用。可以说，计算机应用之广泛、发展之迅速，是人们始料未及的。计算机已成为信息社会人人不可缺少的工作、学习、娱乐和家庭生活的重要工具，其影响涉及社会生活的各个方面。
28、第1章 计算机基础知识 1科学计算科学计算科学计算也称数值计算，是利用计算机解决科学研究和工程设计等方面的数学计算问题。科学计算的特点是计算量大，要求精度高，结果可靠。利用计算机高速性、大存储容量、连续运算的能力，可以处理人无法实现的各种科学计算问题。例如，宇宙飞船、人造卫星、导弹等的飞行轨迹计算，大型水利枢纽、桥梁、建筑的结构分析计算与仿真，天气预报的数据分析计算，石油勘探、地震信号的分析，人造蛋白质、人工胰岛素合成等生物化学的过程分析与实现方法的探寻等。第1章 计算机基础知识 2实时控制实时控制用计算机控制各种自动装置、自动仪表、生产过程等称为过程控制或实时控制。用计算机实施过程或系统的控
29、制，对提高产品质量和生产效率、改善劳动条件、节约能源与原材料、提高经济效益有重大作用。例如，交通运输方面的行车调度，农业方面人工气候箱的温、湿度控制，工业生产自动化方面的巡回检测、自动调控、自动记录、监视报警、自动启停等，家用电器中的某些自动功能等，都是计算机在过程控制方面的应用。计算机控制也是现代武器系统实现搜索、定位、瞄准、射击、机动所必不可少的技术。再如，人造卫星和导弹的发射中必须使用计算机实时控制系统和技术。第1章 计算机基础知识 3信息处理信息处理信息处理泛指对非科学计算方面的信息进行采集、归纳、分类、统计、加工、存储、传递，并进行综合分析和预测等以管理为主的所有应用。例如，企业管理
30、、档案管理、人事管理、财务管理、统计分析、商品销售管理、图书情报检索、银行电子化、机关办公文件处理等。信息处理的特点是原始数据量大，算术运算较简单，有大量的逻辑运算与判断，结果要求以表格或文件的形式存储或输出等。第1章 计算机基础知识 4辅助过程辅助过程辅助过程是指使用计算机进行辅助设计、辅助制造和辅助教学等。计算机辅助设计CAD(Computer Aided Design)技术是设计人员借助计算机对飞机、车船、建筑、机械、集成电路、服装等进行辅助设计(如提供模型、计算、绘图等)的一项专门技术。CAD对提高设计质量、加快设计速度、节省人力与时间、提高设计工作的自动化程度有十分重大的意义。第1章
31、 计算机基础知识 计算机辅助制造CAM(Computer Aided Manufacturing)是使用计算机进行生产设备与操作的控制，以代替人的部分操作，数控机床、柔性制造系统等都是计算机辅助制造的例子。CAM对提高产品质量、降低成本、缩短生产周期有很大作用。计算机辅助教学CAI(Computer Assisted Instruction)是指将计算机应用于教学和训练的一种新兴教育技术。CAI可以有效提高教学质量和效率，节省训练经费。第1章 计算机基础知识 此外，计算机辅助系统还有计算机辅助工程CAE(Computer Aided Engineering)、计算机辅助测试CAT(Comput
32、er Aided Test)、计算机辅助质量管理CAQ(Computer Aided Quality)、计算机辅助工艺规划CAPP(Computer Aided Process Planning)、计算机辅助教育CBE(Computer Based Education)等。第1章 计算机基础知识 5人工智能人工智能人工智能AI(Artificial Intelligence)是研究如何用计算机构造智能系统(包括智能机器)，以便模拟、延伸、扩展某些与人类智能活动有关的复杂功能的一门科学。例如，研究并模拟人的感知(视觉、听觉、嗅觉、触觉)、学习、推理，甚至模拟人的联想、感悟、发现和决策等思维过程。
33、人工智能的研究与应用的领域有模式识别、定理自动证明、自动程序设计、专家系统、知识工程、机器翻译、数据智能检索、自然语言理解、语音合成和语音识别、智能机器人等。其中智能机器人的研究和应用是人工智能研究成果的集中体现，对于科学研究和生产技术的发展有重要意义。第1章 计算机基础知识 6逻辑加工处理逻辑加工处理逻辑加工处理是指用计算机对一逻辑性质的问题进行加工处理。最突出的例子是机器自动翻译，即由计算机把一种语言文字翻译成另一种语言文字。从1950年开始，好几个国家先后在计算机上进行机器自动翻译的研究试验。我国在1959年成功地进行了俄汉机器自动翻译试验。目前，国际上各主要文种的机器自动翻译已基本研究
34、成功。第1章 计算机基础知识 7多媒体多媒体多媒体又称为超媒体，是以计算机技术为核心，以交互方式将文本、图形、图像、音频、视频等多种媒体信息，经过计算机设备的获取、操作、编辑、存储等综合处理后，将这些媒体信息以单独或合成的形态表现出来的技术和方法。特别是，它利用现代声像技术和通信技术，将图形、图像和声音结合起来表达客观事物，以追求更自然、更丰富的接口界面，在方式上非常生动、直观，易被人们接受，因而其应用领域十分广泛。多媒体技术不仅覆盖了计算机的绝大部分应用领域，同时还拓宽了新的应用领域，如可视电话、视频会议系统等。实际上，多媒体系统的应用以极强的渗透力进入了人类工作和生活的各个领域，正改变着人
35、类的生活和工作方式，成功地创造了一个绚丽多彩的多媒体世界。第1章 计算机基础知识 8计算机网络计算机网络计算机网络是计算机技术和通信技术相结合的产物，具有很强的生命力，近些年发展特别迅速。在Internet的推动下，各企事业单位和政府部门相继建立了自己的计算机网络系统，在国内外众多的网站上可以方便地获取和传递信息，查阅文献，做到资源共享。例如，利用远程教学和网上图书馆，教师和学生不出校门就可以方便、迅速地进行教学活动和查阅所需要的科研论文、参考文献等，大大提高了工作和学习的效率。第1章 计算机基础知识 9电子商务电子商务电子商务是指利用计算机和网络进行的商务活动。具体地说，电子商务是指综合利用
36、企业内部网、LAN(局域网)和Internet进行商品与服务交易、金融汇兑、网络广告或提供娱乐节目等一系列商业活动。交易的双方可以是企业之间，也可以是企业与消费者之间。它是一种比传统商务更好的商务方式，旨在通过网络完成核心业务，改善售后服务，缩短周转周期，从有限的资源中获得更大的收益，从而达到销售商品的目的。第1章 计算机基础知识 10办公自动化办公自动化办公自动化是指利用计算机系统来处理日常例行的各种工作，通过完善的文字、表格处理功能以及较强的图形、图像处理和网络通信能力，进行各种文档的起草、编排、存储、查询、统计、分析、输出等工作。从普通公文和信件的处理，到文献摘录、书刊、报纸的排版，以及
37、论文、著作的撰写、演示等，办公自动化技术得到了非常广泛的应用。第1章 计算机基础知识 1.2.1 计算机系统概述计算机系统概述一个完整的计算机系统是由硬件系统和软件系统两部分组成的，如图1.2所示。1.2 计算机系统的组成与工作原理计算机系统的组成与工作原理第1章 计算机基础知识 计算机硬件系统是由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备等五大功能部件组成的，也就是指组成计算机系统的各种能够看得见、摸得着的有形物理设备，如主板、CPU、硬盘、内存、显示卡、声卡、软盘驱动器、显示器、鼠标、键盘、调制解调器等。通常，人们把运算器、控制器和内存储器统称为计算机的主机，而把外存储器、各种输入和输出设
38、备统称为计算机外部设备。第1章 计算机基础知识 图1.2 计算机系统的组成第1章 计算机基础知识 计算机软件是指为运行、管理和维护计算机所开发的各种程序。软件是用户与计算机硬件系统之间的桥梁，它体现了人要计算机做什么、怎样做。只有硬件加软件才能构成完整的计算机，二者缺一不可。计算机依靠硬件和软件的协同工作来完成某一给定任务，硬件是计算机的“驱体”，而软件则是计算机的“灵魂”。把只有硬件而没有软件系统的计算机称为裸机，裸机只能识别0、1机器代码，对一般用户来说是没有用的。软件系统按其功能可分为系统软件和应用软件两大部分。第1章 计算机基础知识 1.2.2 计算机的硬件系统计算机的硬件系统1运算器
39、运算器(Arithmetic Unit)运算器是计算机中对数据信息进行加工、运算的部件，它的速度决定了计算机的运算速度。运算器的功能是对二进制编码进行算术运算(加、减、乘、除)和逻辑运算(与、或、非、比较、移位)。第1章 计算机基础知识 2控制器控制器(Control Unit)控制器的功能是控制计算机各部分按照程序指令的要求协调工作，自动地执行程序。它的工作是按程序计数器的要求，从内存中取出一条指令并进行分析，根据指令的内容要求，向有关部件发出控制命令，并让其按指令要求完成操作。通常情况下把运算器和控制器合在一起，做在一块半导体集成电路中，称为中央处理器(Central Processing
40、 Unit，CPU)，又称微处理器，它是计算机系统的“大脑”。第1章 计算机基础知识 3存储器存储器(Memory)存储器是计算机中用于记忆的部件，它的功能是存放程序和数据。使用时，可以从存储器中取出信息(读取操作),也可以把信息写入存储器(存写操作)。计算机存储器一般分为内部存储器与外部存储器两种。第1章 计算机基础知识 1)内部存储器内部存储器简称内存，又称为主存储器(主存)，主要存放当前要执行的程序及相关数据。CPU可以直接对内存数据进行存、取操作。内存目前均采用半导体存储器，其存储实体是芯片的一些电子线路，因此其存、取速度很快，但其造价高(以存储单元计算)，容量较小。内存是计算机中数据
41、交换的中心，CPU在存、取外部存储器时，都必须通过内存。第1章 计算机基础知识 内存又可分为只读存储器(Read Only Memory，ROM)和随机存储器(Random Access Memory，RAM)两类。ROM是指只能读不能写的存储器，保存的是计算机厂家在生产时用专门设备写入并经固化处理的信息，用户只能读出数据而无法修改。即使断电，ROM中的信息也不会丢失。RAM也称读写存储器，CPU对其既可读出数据又可写入数据，但是，一旦关机断电，RAM中的信息将全部丢失。人们通常说的“主存”或“内存”均指RAM，RAM存储器的容量就是计算机的内存容量。CPU与内存一起被称为计算机的主机。第1章
42、 计算机基础知识 2)外部存储器外部存储器简称外存，又称为辅助存储器，可用来存放需要保存的程序和数据信息。通常，外存除只与内存成批地进行数据交换外，不按单个数据进行存取，也不能与计算机的其他部件直接交换信息。外存具有存储容量大，速度慢，价格低，能永久保存信息等特点。常用的外存有硬盘、光盘(CD)、闪存(U盘)、移动硬盘、软盘和磁带等(不过，在微机上几乎不用磁带)。外存在断电时可保持信息不丢失，且信息保存时间长(如磁盘中的信息可以保持几年甚至几十年)，容量一般都较大。第1章 计算机基础知识 4输入设备输入设备(Input Device)输入设备是指向计算机输入数据信息的设备。它的任务是向计算机提
43、供原始的信息，如文字、数字、声音、图像、程序、指令等，并将其转换成计算机能识别和接收的信息形式送入存储器中，以便加工、处理。常用的输入设备有键盘、鼠标、扫描仪、触摸屏、数字化仪、麦克风、数码相机、数码摄像机、条形码阅读器、光笔、手写笔、游戏手柄、光电阅读仪等。第1章 计算机基础知识 5输出设备输出设备(Output Device)输出设备用来输出经过计算机运算或处理后所得的结果，并将结果以字符、数据、图形等人们能够识别的信息形式进行输出。常见的输出设备有显示器、打印机、投影仪、绘图仪、扬声器等。输入/输出设备(I/O设备)和外部存储器统称为外部设备(Peripheral Equipment)。
44、第1章 计算机基础知识 1.2.3 计算机的软件系统计算机的软件系统1系统软件系统软件系统软件是指那些为了方便计算机硬件资源的使用和管理，为软件开发提供良好环境的软件。系统软件包括操作系统、语言处理软件(程序设计语言及语言处理程序)、数据库管理系统和工具软件等。第1章 计算机基础知识 1)操作系统操作系统是通用计算机必备软件，是计算机系统的核心软件。它用来控制和管理系统中的硬件资源和软件资源，并且提供用户支持的程序以及与之有关的各种文档。操作系统的种类很多，如DOS、Windows、Linux、UNIX等。2)程序设计语言程序设计语言是人与计算机进行交流的一种工具，它通常分为机器语言、汇编语言
45、和高级语言三类。第1章 计算机基础知识(1)机器语言：是用二进制代码0、1表示的能够被计算机识别和执行的语言。人们通过有序的计算机指令来指挥计算机工作。指令是一种规定计算机执行某种特定操作的命令，通常一条指令对应一种基本操作，每台计算机的指令系统就是该机器的机器语言。各种不同的机型有不同的指令系统，因此可以说机器语言是因机器而异的。用机器语言编写的程序占用内存少，执行速度快，但它的直观性差，不好理解、记忆，不通用。第1章 计算机基础知识(2)汇编语言：是用助记符来代替二进制的指令，它比机器语言直观，而且容易记忆。但计算机不能直接识别和执行汇编语言的指令，需要通过“翻译”(即汇编)将汇编语言编写
46、的程序转换为机器语言后，计算机才能执行。汇编语言的指令语句与机器指令一一对应，因机而异，不能通用。机器语言和汇编语言通常被称为低级语言。第1章 计算机基础知识(3)高级语言：是一种脱离计算机、面向过程、符合人们思维习惯并易为人们所理解和学习的语言，如BASIC、C、FORTRAN、PASCAL、FoxPro语言等。用高级语言编写程序，简单、省时、易懂。目前使用的大部分应用程序都是用高级语言编写的。用这种语言编写的程序不能被计算机直接读懂，需要用编译程序(相当于笔译)或解释程序(相当于口译)将它们翻译成机器语言后，才能让机器执行。近年发展起来的可视化编程比上述语言编程又前进了一步，程序设计者不必
47、再一句句地编写程序，而是在“可视化编程”环境下选择要做的事情，程序就可以自动生成。第1章 计算机基础知识 3)语言处理程序语言处理程序是为用户设计的编程服务软件，其作用是将用汇编语言或高级语言编写的程序(称为源程序)翻译成计算机能识别的目标程序。语言处理程序包括汇编程序、解释程序和翻译程序。(1)汇编程序：是把用汇编语言编写的汇编语言源程序翻译成机器可执行的由机器语言表示的目标程序的翻译程序，其翻译过程叫汇编。第1章 计算机基础知识(2)解释程序：指接受用某种程序设计语言(比如BASIC语言)编写的源程序，然后对源程序中的每一个语句进行解释并执行，最后得出结果。也就是说，解释程序对源程序一边翻
48、译，一边执行。解释程序比较简单，占用内存较少，对源程序错误的修改较方便，可移植性也好，但执行速度慢。(3)编译程序：是将用高级语言编写的源程序翻译成与之等价的用机器语言表示的目标程序的翻译程序，其翻译过程称为编译。编译程序执行速度快，但其比较复杂，开发和维护费用较大。第1章 计算机基础知识 4)数据库管理系统数据库管理系统提供对大量的数据进行有组织、动态、高效的管理手段，为信息管理应用系统的开发提供强有力的支持。数据库系统是一个复杂的系统，通常所说的数据库系统并不单指数据库和数据库管理系统本身，而是将它们与计算机系统作为一个总体而构成的系统看做数据库系统。数据库系统通常由硬件、操作系统、数据库
49、管理系统(DataBase Management System，DBMS)、数据库及应用程序等组成。第1章 计算机基础知识 数据库是按一定的方式组织起来的数据的集合，它具有数据冗余度小、可共享等特点。数据库管理系统的作用就是管理数据库，它具有以下功能：建立数据库，编辑、修改、增删数据库内容等对数据的维护功能；对数据的检索、排序、统计等使用数据库的功能；友好的交互式输入/输出能力；使用方便、高效的数据库编程语言；允许多用户同时访问数据库；提供数据独立性、完整性、安全性的保障。第1章 计算机基础知识 不同的数据库管理系统以不同的方式将数据组织到数据库中，组织数据的方式称为数据模型。数据模型有四种类
50、型：以二维表格形式组织数据的关系型，采用树型结构组织数据的层次型，采用网状结构组织数据的网络型，关系对象型。目前常用的数据库管理系统有Access、FoxPro、SQLServer、Oracle、Sybase等。有时也将数据库管理系统看做是应用软件。系统软件还包括为了方便软件开发、系统维护而提供的各种工具软件，这里不再详述。第1章 计算机基础知识 2应用软件应用软件应用软件是指计算机用户在各自的业务领域中开发使用解决各种实际问题的应用程序。应用软件可以分为三大类：通用应用软件、用于专门行业的应用软件和定制的软件。通用应用软件支持最基本的应用，广泛地应用于几乎所有的专业领域，如办公软件包、浏览器
