1、第1章 计算机基础知识 第1章 计算机基础知识 1.1 计算机概述计算机概述1.2 计算机系统组成计算机系统组成1.3 微型计算机的组成微型计算机的组成1.4 数制与编码数制与编码1.5 计算机安全使用常识计算机安全使用常识第1章 计算机基础知识 1.1 计计算算机机概概述述1.1.1 计算机发展简史计算机发展简史计算机是20世纪最伟大的一项技术革命，它开创了解放人类脑力劳动的新时代。世界上第一台计算机于1946年2月在美国宾夕法尼亚大学诞生，全称为“电子数字积分机与计算机(ElectronicNumericalIntegratorAndCalculator)”，简写为ENIAC(埃尼阿克)，
2、如图1-1所示。这台计算机共用了18000多个电子管，占地170平方米，重30吨，耗电140kW，内存为17KB。它的功能远不如今天的计算机，但是ENIAC具有划时代的意义，它使信息处理技术进入了一个崭新的时代。第1章 计算机基础知识 从计算机的发展趋势来看，计算机在短短的60多年里经过了电子管、晶体管、集成电路(IC)和超大规模集成电路(VLSI)四个阶段的发展，计算机的体积越来越小，功能越来越强，价格越来越低，应用越来越广泛，目前正朝着智能化(第五代)计算机的方向发展。每一个发展阶段在技术与性能上都是一次新的突破。第1章 计算机基础知识 图1-1世界上第一台计算机ENIAC第1章 计算机基
3、础知识 1第一代计算机第一代计算机(19461958年年)第一代计算机采用的主要元件是电子管，所以也称为电子管计算机。这一代计算机运算速度很慢，一般为几千次到几万次每秒，体积庞大，主要用于科学计算。其主要特点是：(1)采用电子管作为基本逻辑部件，耗电量大，寿命短，可靠性差。(2)采用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，在一定程度上扩充了存储容量。(3)输入输出装置简单，主要使用穿孔卡片，速度慢，使用起来十分不便。(4)没有系统软件，只能用机器语言和汇编语言编程。第1章 计算机基础知识 2第二代计算机第二代计算机(19591965年年)第二代计算机采用的是晶体管技术，称为晶体
4、管计算机。这一代计算机的运算速度提高了几百倍，其应用范围扩展到了数据处理、自动控制和企业管理等方面。第一台晶体管计算机是1959年12月由美国IBM制造的IBM7090，只有32K内存，系统占5K，用户占27K，用户数据在内存和一台磁鼓之间切换，如图1-2所示。第二代计算机的主要特点是：(1)体积小、可靠性强、寿命延长。(2)计算速度达到每秒几万次到十几万次。(3)可以使用汇编语言、高级程序设计语言编程，如FORTRAN。(4)普遍采用磁芯作为内存储器，磁盘的容量大大提高。第1章 计算机基础知识 图1-2第一台晶体管计算机IBM7090第1章 计算机基础知识 3第三代计算机第三代计算机(196
5、61970年年)第三代计算机主要采用中小规模集成电路作为元器件，这是一次重大的飞跃，第三代计算机的代表是IBM公司花了50亿美元开发的IBM360系列，如图1-3所示。应该说集成电路的出现与使用，快速推动了计算机的发展与普及，也为计算机走入寻常百姓家奠定了基础。第三代计算机的主要特点是：(1)体积更小，寿命更长。(2)计算速度可达到每秒几百万次。(3)出现操作系统，功能越来越强，计算机的应用范围进一步扩大。(4)普遍采用半导体存储器，存储容量进一步提高。第1章 计算机基础知识 图1-3第三代计算机IBM360系列第1章 计算机基础知识 4第四代计算机第四代计算机(1971年至今年至今)第四代计
6、算机也称为超大规模集成电路计算机。这一代计算机的基本组成元器件是超大规模的集成电路，例如80386微处理器芯片，面积约为10mml0mm，却集成了约32万个晶体管。另外，内存储器采用半导体技术制造，外存储器主要有磁盘、磁带和光盘，运算速度大大提高，应用范围涉及到社会生活的各个领域。其主要特点是：(1)采用大规模和超大规模集成电路元件，体积越来越小，可靠性更好、寿命更长，技术更新越来越快。第1章 计算机基础知识(2)计算速度加快，达到每秒几千万次到几十亿次运算。(3)发展了并行处理技术和多机系统。(4)应用领域与应用技术得到了前所未有的发展，进入寻常百姓家庭。(5)计算机网络技术得到空前发展。随
7、着科学技术的不断进步，作为第四代计算机的典型代表微型计算机应运而生。微型计算机的发展大致经历了五个阶段。第1章 计算机基础知识 第一阶段是19711973年，这是4位和8位低档微处理器时代。典型产品是1971年Intel公司研制的MCS4微型计算机，采用4位的Intel4004微处理器，后来又推出了以8位Intel8008为核心的MCS-8微型计算机。这个阶段的基本特点是采用PMOS工艺，集成度低，系统结构和指令系统比较简单，主要采用机器语言或简单的汇编语言，指令数目较少，用于家电和简单的控制场合。第1章 计算机基础知识 第二阶段是19741977年，这是8位中、高档微处理器时代，属于微型计算
8、机的发展和改进阶段。典型产品是Intel8080/8085、Motorola公司的M6800、Zilog公司的Z80等微处理器以及MCS-80、TRS-80和APPLE-II等微型计算机。这个阶段的基本特点是采用NMOS工艺，集成度提高约4倍，运算速度提高约1015倍，指令系统比较完善，具有典型的计算机体系结构和中断、DMA等控制功能。软件方面除了汇编语言外，还有BASIC、FORTRAN等高级语言和相应的解释与编译程序，后期还出现了操作系统，如CM/P操作系统。第1章 计算机基础知识 第三阶段是19781984年，这是16位微处理器时代。典型产品是Intel公司的8086/8088、8028
9、6，Motorola公司的M68000，Zilog公司的Z8000等微处理器。这一时期著名的微型计算机产品是1981年IBM公司推出的基于Intel8086微处理器的个人计算机(PersonalComputer，PC)，1982年IBM又推出了扩展型的个人计算机IBMPC/XT，对内存进行了扩充，并增加了一个硬磁盘驱动器。1984年IBM推出了以Intel80286微处理器为核心的16位增强型个人计算机IBMPC/AT，如图1-4所示。从此，人们对计算机不再陌生，计算机开始深入到人类生活的各个方面。第1章 计算机基础知识 图1-41984年的IBMPC/AT第1章 计算机基础知识 这个阶段的基
10、本特点是采用HMOS工艺，集成度和运算速度都比第二阶段提高了一个数量级，指令系统更加丰富、完善，采用多级中断、多种寻址方式，并配置了完善的软件系统。第四阶段是19851992年，这是32位微处理器时代。典型产品是Intel公司的80386/80486，Motorola公司的M68030/68040等。其特点是采用HMOS或CMOS工艺，集成度极高，具有32位地址线和32位数据总线，每秒钟可完成600万条指令。由于集成度高，系统的速度和性能大为提高，可靠性增加，成本降低，此时的微型计算机功能已经非常强大，可以胜任多任务、多用户作业。第1章 计算机基础知识 第五阶段是1993年以后，这是64位高档
11、微处理器时代。1993年3月，Intel公司率先推出了统领PC达十余年的第五代微处理器Pentium(奔腾)，代号为P5，也称为80586，具有64位的内部数据通道。从设计制造工艺到性能指标，都比第四代产品有了大幅度的提高。同期还有AMD公司的K6系列微处理器，其内部采用了超标量指令流水线结构，具有相互独立的指令和数据高速缓存。计算机技术的发展一日千里，目前最新的微处理器是Intel公司的“酷睿i7”系列(即IntelCorei7)，该处理器采用64位四核心CPU，沿用X86-64指令集，并以IntelNehalem微架构为基础。第1章 计算机基础知识 总之，进入20世纪90年代以来，随着科学
12、技术的高速发展，计算机的新工艺、新技术和新功能不断推陈出新，使计算机的应用范围更广泛，功能更神奇。应当看到，计算机发展到今天已经进入第五代，我们把第五代计算机称为人工智能计算机。这类计算机可以模仿人的思维活动，具有推理、思维、学习以及对声音与图像的识别能力等。第五代计算机将随着人工智能技术的发展，具备类似于人的某些智慧，其应用范围和对人类生活的影响是难以想象的。第1章 计算机基础知识 1.1.2 计算机的分类计算机的分类1按计算机处理对象分类按计算机处理对象分类按照计算机处理的对象进行分类，可以分为数字计算机、模拟计算机和数字模拟混合计算机。(1)数字计算机。数字计算机采用二进制运算，其特点是
13、输入、处理、输出和存储的数据都是离散的数字信息，计算精度高，便于存储，通用性强，既能胜任科学计算和数字处理，又能进行过程控制和CAD/CAM等工作。通常所说的计算机，一般是指数字计算机。第1章 计算机基础知识(2)模拟计算机。模拟计算机主要用于处理模拟信号，如工业控制中的温度、压力等。模拟计算机的运算部件是由运算放大器组成的各类电子电路。一般来说，模拟计算机的运算精度和通用性不如数字计算机，但其运算速度快，主要用于过程控制和模拟仿真。(3)数字模拟混合计算机。数字模拟混合计算机将数字技术和模拟技术相结合，既能进行高速运算，又便于存储信息，兼有数字计算机和模拟计算机的功能和优点，但这类计算机造价
14、昂贵。第1章 计算机基础知识 2按计算机使用范围分类按计算机使用范围分类按计算机的使用范围可以分为通用计算机和专用计算机。(1)通用计算机。通用计算机是指该类计算机具有广泛的用途和使用范围，可以解决各种问题，具有较强的通用性、适应性，主要应用于科学计算、数据处理和工程设计等。目前人们所使用的大都是通用计算机。(2)专用计算机。专用计算机是指该类计算机适用于某一特殊的应用领域，结构简单，功能单一，但是运行效率高、速度快、精度高，是其他计算机无法替代的，主要应用于智能仪表、生产过程控制、军事装备的自动控制等。导弹和火箭上使用的计算机很大一部分就是专用计算机。第1章 计算机基础知识 3按计算机工作模
15、式分类按计算机工作模式分类按计算机的工作模式分类，可以分为服务器和工作站两大类。(1)服务器。服务器是一种可供网络用户共享的、高性能的计算机。服务器一般具有大容量的存储设备和丰富的外部设备，在其上运行网络操作系统要求具有较高的运行速度，用于网络管理、运行应用程序、处理网络工作站成员的信息请求等。服务器上的资源可供网络用户共享。第1章 计算机基础知识(2)工作站。工作站是为了某种特殊用途而将高性能计算机系统、输入/输出设备及专用软件结合在一起的系统。它的独到之处就是易于联网，并配有大容量主存和大屏幕显示器，特别适合于CAD/CAM和办公自动化。第1章 计算机基础知识 4按计算机规模分类按计算机规
16、模分类按照计算机的体积大小、结构复杂程度、功率消耗、性能指标、数据存储容量、指令系统和设备、软件配置等的不同，可以将计算机分为巨型机、大中型机、小型机、微型机及单片机等，如图1-5所示。第1章 计算机基础知识 图1-5按规模分类第1章 计算机基础知识(1)巨型机。人们通常把体积最大、运行最快、最昂贵的计算机称为巨型机(超级计算机)，每秒可执行几亿条指令，数据存储容量很大，规模大，结构复杂。巨型机一般用在国防和尖端科学领域。目前，巨型机主要用于战略武器(如核武器和反导弹武器)的设计、空间技术、石油勘探、天气预报等领域，是国家科技发展水平和综合国力的重要标志。我国自行研制的银河-I(每秒运算1亿次
17、以上)、银河-II(每秒运算10亿次以上)和银河-III(每秒运算100亿次以上)都是巨型机。银河系列巨型计算机代表着我国计算机的最高水平。第1章 计算机基础知识(2)大中型机。大中型机也具有很高的运算速度和很大的存储容量，并且允许多用户同时使用。但是在结构上比巨型机简单，运算速度没有巨型机快，价格也比巨型机便宜，一般只有大中型企事业单位使用它处理事务、管理信息与数据通信等。20世纪60年代的IBM360，70年代和80年代的IBM370，90年代的IBMS/390系列都是大型机的代表作。第1章 计算机基础知识(3)小型机。小型机的规模和运算速度比大中型机要差，但仍能支持十几个用户同时使用。小
18、型机具有体积小、价格低、性价比高等优点，适合中小企业、事业单位用于工业控制、数据采集、分析计算、企业管理以及科学计算等，也可作为巨型机或大中型机的辅助机。典型的小型机是美国DEC公司的PDP系列计算机、IBM公司的AS/400系列计算机、我国的DJS-130计算机等。第1章 计算机基础知识(4)微型机。微型机的出现与发展，掀起了计算机普及的浪潮，利用4位微处理器Intel4004组成的MCS-4是世界上第一台微型机。我们现在工作学习生活中使用的PC机就是微型机。1978年Intel成功开发了16位微处理器Intel8086。1981年32位微处理器Intel80386问世。随着技术的不断发展，
19、现在已经进入64位多核微处理器时代。第1章 计算机基础知识(5)单片机。单片机。单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O接口和中断系统、定时器/计时器等功能集成到一块硅片上而构成的一个小巧而完善的微型计算机系统。单片机体积小、功耗低、使用方便，但存储容量较小，多用于工业控制领域、家用电器等。第1章 计算机基础知识 小贴士随着技术的不断发展，计算机的体积越来越小，功能越来越强。目前出现了一些新型计算机，如生物计算机(Biocomputer)、光子计算机(PhotonComputer)、量子计算机(Qu
20、antumComputer)等。第1章 计算机基础知识 1.1.3 计算机的特点计算机的特点计算机的应用已经渗透到社会生活的各个领域，成为人类生产、生活中不可缺少的工作、学习、娱乐工具。之所以如此，是由计算机的自身特点决定的，归纳起来有以下特点：1运算速度快运算速度快目前，一般的计算机运算速度是每秒几十万次到几百万次。大型计算机的运算速度是每秒几千万次。世界上运算速度最快的计算机已达万亿次，我国的“银河-”巨型计算机，其运算速度每秒达百亿次，可以完成如天气预报、大地测量、运载火箭参数的计算等。第1章 计算机基础知识 2具有具有“记忆记忆”能力，且存储容量大能力，且存储容量大计算机不仅能计算，还
21、能把数据、计算指令等信息存储起来。通常用容量(存储量)来表示机器记忆功能的大小，单位为K(1K=1024字节，每个字节可以存放一个字符)。目前，一台家用计算机的硬盘容量可达200G(1G约等于10亿字节)，甚至更多。3计算精度高、可靠性强计算精度高、可靠性强一般计算机可以有十几位甚至几百位的有效数字，这样就能进行精确的数据计算。如用计算机计算圆周率的值，精确度可以达到几百万位，这在目前是任何其他计算工具代替不了的。计算机的计算精度通常用字长表示，有8位机、16位机、32位机、64位机等。第1章 计算机基础知识 4具有逻辑判断能力具有逻辑判断能力计算机不仅能进行算术运算，而且还可以用逻辑运算进行
22、判断与推理，并能根据判断决定以后执行什么命令，这就是人工智能计算机。它可以模仿人的思维活动，具有推理、思维、学习以及对声音与图像的识别能力等。5高度自动化高度自动化计算机的内部操作运算都是可以自动控制的，用户只要把程序送入后，计算机就会在程序的控制下自动运行完成全部预定的任务。第1章 计算机基础知识 1.1.4 计算机的应用计算机的应用由于计算机不仅具有高效性、精确性和逻辑性等特点，而且还具有逻辑分析和逻辑判断能力，所以应用领域非常广泛。目前，计算机已经在工业、农业、经济、国防、科技及社会生活的各个领域中得到极其广泛的应用。归纳起来分为以下几个方面：1科学计算科学计算科学计算主要是在一些科研领
23、域，如数学、物理、化学、天文学、地质学、气象学等科研方面。在这些领域中，要解决大量的科学计算问题，使用计算机进行计算不仅精确，而且快速，能够实现人工无法解决的各种科学计算问题。例如，一次天气预报需要做10万亿次计算。第1章 计算机基础知识 2信息处理信息处理信息处理是指利用计算机对信息进行收集、加工、存储和传递等，目的是为了向人们提供有价值的信息，作为管理和决策的依据。信息处理主要体现在一些企事业单位对计算机的应用，如企事业单位及各部门的事务处理、财务及工资管理、人事管理、人口管理、统计分析、图书管理等，这是目前计算机应用最广阔的领域，约占全部应用领域的80以上。第1章 计算机基础知识 3过程
24、控制过程控制过程控制是指利用计算机实现对单机或整个生产过程的控制。它主要体现在机械、化工、冶金等工业生产中，或者在航天、卫星、导弹控制过程中的自动调整或实时控制，实现一些无法由人工直接完成的工作。例如，在汽车工业中，利用计算机控制机床和整个装配流水线，不仅可以实现精度要求高、形状复杂的零件加工自动化，而且可以使整个车间或工厂实现自动化。第1章 计算机基础知识 4辅助技术辅助技术计算机辅助技术是指通过人机对话，使用计算机辅助人们进行设计、加工、计划和学习等。例如，计算机辅助设计(ComputerAidedDesign，CAD)、计算机辅助制造(ComputerAidedManufacturing
25、，CAM)和计算机辅助教学(ComputerAidedInstruction，CAI)等都属于这一技术范畴。CAD是指利用计算机来帮助人们进行工程设计，以提高设计工作的自动化程度，在机械、建筑、服装以及电路等设计中都有广泛的应用。第1章 计算机基础知识 CAM是指利用计算机进行生产设备的管理、控制与操作。利用CAM可以提高产品质量、降低成本和降低劳动强度。CAI是指将教学内容、教学方法以及学生的学习情况等存储在计算机中，帮助学生轻松地学习所需要的知识。第1章 计算机基础知识 5办公自动化办公自动化办公自动化是指利用现代通信技术、办公自动化设备和计算机系统帮助办公室人员处理日常工作，简称OA。办
26、公自动化技术与计算机网络技术的结合与发展，实现了人们在家里办公的梦想，出现了SOHO一族。6网络通信网络通信网络通信是利用计算机网络实现信息的传送、交换、传播，例如电子邮件、电子数据交换(EDI)等。网络通信的应用加速了人类社会信息化的进程，正在全世界广泛建立的“信息高速公路”，就是以计算机网络技术和通信技术为基础的。第1章 计算机基础知识 7智能模拟智能模拟智能模拟也叫人工智能，其含义是研究计算机模仿人的高级思维活动，进行逻辑判断与推理。通俗地理解，就是让计算机能听懂人的语言、能识别人写的文字、能与人直接对话等。也就是说，人工智能计算机以自然语言的理解和识别、文字和图形以及景物的识别与学习功
27、能为重点。第1章 计算机基础知识 8家庭生活家庭生活计算机已经走入寻常百姓家庭，所以计算机在家庭方面也越来越普及，主要表现在生活中的以下几个方面：(1)娱乐方面。随着多媒体技术的发展，计算机在娱乐方面的应用很多，如：在计算机上看电影、聆听CD音乐、玩电脑游戏、网络聊天、视频电话、网上浏览等。第1章 计算机基础知识(2)消费方面。消费方面的应用更是多种多样，例如，开通网上银行业务，用户可以坐在家里享受银行服务，不再受地理环境、服务时间的限制。再如，当前流行的电子商务，也为百姓生活带来了诸多方便，通过淘宝网、当当网等电子商务网站可以从事网上销售、购物等。总之，计算机的普及让人们的日常生活发生了变化
28、，例如股票交易，查询火车车次及时间、飞机的班次，旅游报价及购买车票等都可以通过网络在家中完成。第1章 计算机基础知识 1.1.5 计算机的发展趋势计算机的发展趋势计算机自诞生以来，其发展速度之快是其他任何技术都无法比拟的。科学家断言，计算机今后还要向高度(高性能)、广度(普及)和深度(智能化)挺进，未来计算机的发展趋势将朝着巨型化、微型化、网络化、智能化和多媒体化方向发展。1巨型化巨型化巨型化不是指计算机的体积大，而是指计算机的运算速度更快、存储容量更大和功能更强等。这既是为了满足如原子、核反应、天文、气象、航天等尖端科学飞速发展的需要，也是为了使计算机具有学习、推理、记忆等功能。巨型机的研制
29、集中体现了一个国家科学技术的发展水平。第1章 计算机基础知识 2微型化微型化随着电子技术的发展，制造工艺水平的提高，大规模和超大规模集成电路的集成度越来越高，计算机的体积越来越小，重量越来越轻，但功能却越来越强，价格更低。目前市场上已出现的各种笔记本、上网本、iPad、学习机、游戏机等都属于微型计算机的具体应用。3网络化网络化网络化是计算机发展的又一个重要趋势。从单机走向联网是计算机发展的必然结果。所谓计算机网络化，是指将计算机通过通信线路和通信设备互相连接成一个大规模、功能强的网络系统，使计算机之间可以相互传递信息，共享数据和软、硬件资源。第1章 计算机基础知识 4智能化智能化计算机人工智能
30、的研究建立在现代科学基础之上。智能化是计算机发展的一个重要方向，新一代计算机正朝着智能化的方向发展。智能化的研究包括模式识别、图像识别、自然语言的生成和理解、自动程序设计、专家系统、学习系统和智能机器人等。5多媒体化多媒体化多媒体计算机是当前计算机领域中最引人注目的高新技术之一。传统的计算机处理信息的主要对象是字符和数字，人们通过键盘、鼠标和显示器与字符和数字进行交互，而多媒体计算机则是利用计算机技术、通信技术和大众传播技术综合处理多种媒体信息，这些信息包括文本、视频、图像、声音、文字等，这使得计算机与人类可以实现更好的交互。第1章 计算机基础知识 1.2 计算机系统组成计算机系统组成计算机的
31、应用已经渗透到人类社会的各个领域，为了更好地使用计算机，了解和掌握计算机系统的基本组成和工作原理等基础知识是非常必要的。1.2.1 计算机系统的组成计算机系统的组成一个完整的计算机系统包括硬件系统和软件系统两大部分，如图1-6所示。硬件系统是计算机系统的物质基础，软件系统是对硬件系统性能的扩充和完善。计算机运行时软、硬件系统协同工作，二者缺一不可。第1章 计算机基础知识 图1-6计算机系统的组成第1章 计算机基础知识 1.2.2 计算机硬件系统计算机硬件系统硬件系统(HardwareSystem)也称为硬件，是看得见、摸得着的计算机实体部分。计算机硬件由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设
32、备5大部分组成。运算器和控制器合称为中央处理器(CPU)，中央处理器和主存储器构成主机，在计算机硬件系统中主机以外的设备称为外部设备。主机和外部设备合在一起构成计算机硬件系统。1中央处理器中央处理器硬件系统的核心是中央处理器(CentralProcessingUnit，CPU)，主要包括运算器(ALU)和控制器(CU)两大部件。它是负责运算和控制的中心，计算机的所有操作都受CPU控制，所以它的品质直接影响着整个计算机系统的性能。第1章 计算机基础知识 其中，运算器又称为算术逻辑单元(ArithmeticLogicUnit，ALU)，它是计算机对数据进行加工处理的部件，包括算术运算(加、减、乘、
33、除等)和逻辑运算(与、或、非、异或、比较等)。控制器(ControlUnit，CU)则规定了计算机执行指令的顺序，并根据指令的具体含义，控制计算机各部件之间协调地工作。通俗地说，控制器是计算机的指挥中心，指挥着计算机各部分的工作，完成各种操作。中央处理器(CPU)的档次直接决定了一个计算机系统的档次。CPU可以同时处理的二进制数据的位数是最重要的一个品质标志。目前市面上的CPU主要有Intel和AMD两种品牌。第1章 计算机基础知识 2主存储器主存储器主存储器(MainMemory)也称为内存储器，简称内存，它是由半导体器件构成的。从使用功能上划分，可分为随机存储器(RAM)和只读存储器(RO
34、M)两种。随机存储器(RandomAccessMemory，RAM)又称为读写存储器，它有两个基本特征：一是其中的信息随时可以读出或写入，当写入时，原来存储的数据将被冲掉；二是加电使用时其中的信息会完好无缺，但是一旦断电(关机或意外掉电)，RAM中存储的数据就会消失，而且无法恢复。配置电脑时所说的“多大内存”是指RAM的容量。第1章 计算机基础知识 只读存储器(ReadOnlyMemory，ROM)装有计算机厂家预先固化了的系统服务程序，如监控程序、翻译程序等，这些内容是采用掩膜技术由厂家一次性写入的，并永久保存下来。用户只能读取其中的数据，不能修改或写入数据，如BIOS(基本输入/输出系统)
35、中的内容就存储在ROM中。第1章 计算机基础知识 小贴士小贴士 存储器是计算机记忆或暂存数据的部件。计算机中的全部信息，包括原始的输入数据、经过初步加工的中间数据以及最后处理完成的有用信息都存放在存储器中。存储器分为内存储器(内存)和外存储器(外存)两种。第1章 计算机基础知识 3外存储器外存储器虽然内存储器存取速度快，但是容量小、不能长久保存信息，因此，不得不借助外存储器弥补这一缺陷。常见的外存储器有软盘、硬盘、光盘、辅助存储器等。(1)软盘。随着计算机技术的发展，软盘已经被淘汰。在过去的一段时间里，软盘是一种十分重要的外存储器。常见的软盘有5.25英寸和3.5英寸两种，如图1-7所示。软盘
36、驱动器(简称软驱)用来读写软盘上的数据，使用时，将软盘正面朝上插入软驱中。软盘的体积小，便于携带，可以很方便地保存和交流数据。由于软盘存储容量小、易损坏，近几年已经被U盘取代。第1章 计算机基础知识 图1-75.25英寸和3.5英寸软盘第1章 计算机基础知识(2)硬盘。硬盘。硬盘是计算机的“仓库”，通常安装在机箱内部。将硬盘的盘片和对盘片进行读写操作的驱动器做成了一个整体，通常把它们统称为硬盘。由于用户不能对硬盘进行拆卸，因此又称为固定盘(FixedDisk)。硬盘读写数据的速度比软盘快得多，存储量也比较大。目前生产的硬盘容量一般为320GB1500GB以上。在计算机系统中，硬盘驱动器的符号用
37、一个英文字母表示，也称为盘符，如果有两个硬盘，称为C盘和D盘，或者将一个硬盘分成两个区，也称为C区和D区。第1章 计算机基础知识(3)光盘。光盘使用激光在特殊介质上刻写数据，又分为不可擦写光盘(如CD-ROM、DVD-ROM等)和可擦写光盘(如CD-RW、DVD-RAM等)。CD光盘的最大容量大约是700MB，DVD光盘的容量大约是4.7GB，近几年发展的BD(蓝光光盘)容量可以达到25GB。光盘具有体积小、存储量大、便于携带、数据保存时间长等优点。第1章 计算机基础知识(4)辅助存储器。辅助存储器。现在移动存储技术发展迅速，辅助存储器包括闪盘(U盘)、存储卡、记忆棒、移动硬盘等。辅助存储器的
38、容量一般都比较大，大多采用USB接口，便于不同计算机之间进行信息交流。各种存储技术的参数比较如表1-1所示。第1章 计算机基础知识 第1章 计算机基础知识 小贴士小贴士存储容量是存储器的主要性能指标。表示存储容量的主要单位有字节(Byte，1字节相当于8个二进制位)、千字节(KB)、兆字节(MB)、吉字节(GB)、万亿字节(TB)等。它们之间的换算关系如下：1KB(Kilobyte千字节)=1024B1MB(Megabyte兆字节，简称“兆”)=1024KB1GB(Gigabyte吉字节，又称“千兆”)=1024MB1TB(Trillionbyte万亿字节，又称太字节)=1024GB第1章 计
39、算机基础知识 4输入设备输入设备输入设备(InputDevice)是指从外部获取信息的设备，它负责将信息(数据和程序)通过人工键入或磁盘自动输入计算机。常用的输入设备和系统有键盘、鼠标器、语音识别、触摸屏、扫描仪、光笔等，如图1-8所示分别是图形扫描仪和条码扫描仪。第1章 计算机基础知识 图1-8图形扫描仪与条码扫描仪第1章 计算机基础知识 5输出设备输出设备输出设备(OutputDevice)是负责将计算机加工处理后的结果输出，以供人们查阅和使用的设备。常见的输出设备有显示器、打印机、绘图仪、投影仪等。显示器是计算机不可缺少的输出设备，用户通过它可以很方便地查看送入计算机的程序、数据、图形等
40、信息及经过计算机处理后的中间结果、最后结果。显示器是人机对话的主要工具。打印机与绘图仪也是常见的输出设备，但并不是每一台计算机必须配备的。如图1-9所示分别为打印机和绘图仪。第1章 计算机基础知识 图1-9打印机和绘图仪第1章 计算机基础知识 1.2.3 计算机软件系统计算机软件系统 1系统软件系统软件系统软件是指管理、控制、开发、维护计算机系统的各类程序。它面向机器本身，主要的功能是调度、协调计算机及其外部设备之间的工作，支持应用软件的开发和运行，监控和维护系统等。一般来说系统软件可分为操作系统、程序设计语言、系统服务程序和数据库管理系统。第1章 计算机基础知识(1)操作系统。操作系统是管理
41、、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。操作系统具有处理器管理(进程管理)、存储管理、设备管理、文件管理和作业管理五大管理功能。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的产物，使用它的主要目的有两个：一是方便用户使用计算机，它是用户和计算机的接口；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。第1章 计算机基础知识 操作系统的种类繁多，按其功能和特性分为批处理操作系统、分时操作系统(如Unix操作系统)和实时操作系统等；按同时管理用户的多少分为单用户操作
42、系统和多用户操作系统。此外，还有适合管理计算机网络环境的网络操作系统。目前常用的操作系统有：Windows系列(WindowsXP、Windows2003、Windows7等)、UNIX、Linux等。第1章 计算机基础知识(2)程序设计语言。程序设计语言是系统软件的重要组成部分，是人机进行信息交换的标准，按照其发展历程分为机器语言、汇编语言、高级语言。计算机硬件系统只能直接识别以数字代码表示的指令序列，即机器语言。如果要在计算机上运行高级语言则必须配备相应的翻译程序，对于高级语言来说，翻译的方法有如下两种：一种是“解释”，早期的BASIC语言源程序的执行就是采用这种方式。每次运行都要逐条把B
43、ASIC的源程序语句进行解释和执行，它不保留目标程序代码，即不产生可执行文件。因此，这种方式速度较慢，每次运行都要经过“解释”，边解释边执行。第1章 计算机基础知识 另一种是“编译”，它调用相应语言的编译程序，把源程序变成由机器语言组成的目标程序(以.OBJ为扩展名)，然后再用连接程序把目标程序与库文件连接起来，形成可执行文件(以.exe为扩展名)，尽管编译的过程复杂一些，但是这种方式速度较快，可以反复执行。第1章 计算机基础知识(3)系统服务程序。系统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，像计算机中常用的诊断程序、驱动程序均属此类。第1章 计算机基础
44、知识(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，可以被多种应用程序共享，数据库管理系统DBMS(DataBaseManagementSystem)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、维护、删除数据库以及对数据库中的数据进行各种操作，如检索、修改、排序、合并等。常见的数据库管理系统有VisualFoxPro、Oracle、SQLServer等。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用户为解决各种实际问题而编制的计算机应用程序及其有关资料，如人事管理软件、财务管理软件、图书检索软件等。(1)办公自动化应用软件包，如WPS、Word、Offic
45、eXP等。(2)图像视频处理软件包，如Photoshop、3DSmax、Premiere等。(3)特殊行业专用程序，如财务管理软件、税务管理软件、票务管理软件、辅助教育软件等。第1章 计算机基础知识 1.2.4 计算机的工作原理计算机的工作原理 1946年著名的美籍匈牙利科学家冯诺依曼提出了关于计算机组成和工作方式的基本设想，第一次提出了存储的概念，确定了现代计算机的基本结构，这一结构又称为冯诺依曼结构，现在，所有的存储程序式计算机都称为冯诺依曼计算机。冯诺依曼计算机具体由五大功能模块组成，即运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。这五大部分相互配合，协同工作，其各部分之间的关系如图1-1
46、0所示，其中双箭头表示数据流向，单箭头表示控制信号流向。第1章 计算机基础知识 输入设备存储器输出设备运算器控制器图1-10计算机的硬件结构第1章 计算机基础知识 计算机工作时，首先由输入设备接受外界信息(数据)，控制器发出指令将数据输入到存储器，再由控制器控制存储器将数据送到运算器，经过运算器计算并把计算结果返回存储器中，最后在控制器发出的取数和输出命令下通过输出设备输出处理结果。计算机的工作原理可以概括为“存储程序”和“程序控制”。从计算机的第一代至第四代，一直没有突破冯诺依曼的体系结构，目前绝大多数计算机都是基于冯诺依曼计算机模型而开发的。第1章 计算机基础知识 1.3 微型计算机的组成
47、微型计算机的组成微型计算机简称“微机”，最常见的微机就是工作与生活中的PC，这里主要介绍PC的基本硬件组成。目前流行的微型计算机的基本结构从外观上看都是由主机、显示器、键盘、鼠标等组成。主机是微型计算机的核心，主要由系统主板、CPU、内存、硬盘、光盘驱动器(光驱)、显示器适配器(显卡)、电源等构成，主要部件如图1-11所示。第1章 计算机基础知识 图1-11微型计算机的主要部件第1章 计算机基础知识 1.3.1 主板主板系统主板也称为主板(MainBoard)、主机板或母板。它是微型计算机最基本的也是最重要的部件之一，是其他各种设备的连接载体，起着连接计算机一切板卡的作用。它用来安装CPU、内
48、存条以及控制输入/输出设备工作的各种插件板，如显卡、声卡、网卡等。PC99技术规格规范了主板的设计要求，主板各接口必须采用有色标识，以方便用户识别。主板是微型计算机主机箱内的一块平面集成电路板，一般安装在主机箱的底部(卧式机)或一侧(立式机)。主板上不仅有芯片组、BIOS芯片、各种跳线、电源插座，还提供以下插槽：CPU插槽、内存插槽、总线扩展槽、IDE(电子集成驱动器)接口、软盘驱动器接口，以及串行口、并行口、PS/2接口、USB接口、CPU风扇电源接口、各类外设接口等，如图1-12所示。第1章 计算机基础知识 图1-12系统主板第1章 计算机基础知识 主板几乎与主机内的所有设备都有连接关系，
49、微型计算机通过主板上的总线及接口将CPU等器件与外部设备有机地连接起来，形成一个完整的系统。主板从结构上可大体分为AT主板、ATX主板、NLX主板3大类型。其中，AT主板已经淘汰，ATX主板是Intel公司的新型主板结构规范，目前大多数主板都采用这种结构。那些超薄的原装机机箱一般都采用NLX主板。主板是决定计算机性能的一个重要部件。选择主板时要注意其芯片组的档次、稳定性、散热性、兼容性、可扩展性等。近年来，一些主板上已经集成了显卡和声卡，如果用户使用计算机来处理专业图像或多媒体，建议不要选择这类主板。第1章 计算机基础知识 1.3.2 CPU CPU也称为中央处理器，前面已经介绍了它的构成与工
50、作原理。对于微型计算机来说，CPU的作用相当于人类的“大脑”。目前市面上的CPU主要有Intel和AMD两种品牌，如Inter公司的Corei3、Corei5、Corei7，AMD公司的A8-3870K、FX6100等，如图1-13所示是IntelCorei7CPU。衡量CPU的主要性能指标有字长、主频、核心数目、缓存等。第1章 计算机基础知识 图1-13IntelCorei7CPU第1章 计算机基础知识(1)字长是指CPU内部各寄存器之间通过数据总线一次能够完成二进制数传递的位数，该指标反映出CPU内部运算处理的速度和效率，字长越长，运算速度越快，处理能力越强。目前CPU的字长主要是32位和
