第一章 計算機基礎知識

1、第一章 計算機基礎知識1.1 計算機概論1.1.1 計算機的發(fā)展概況1.1.2 計算機的特點1. 高速運算能力2. 計算精確度高和可靠的判斷能力3. 具有記憶和邏輯判斷能力4. 具有自動控制能力1.1.3 計算機的應用1.科學計算(數(shù)值計算)2.數(shù)據(jù)處理(信息處理)3.自動控制4.計算機輔助設計和輔助教學5.人工智能方面的研究和應用6.多媒體技術應用1.1.4 計算機的發(fā)展方向1 巨型化2 網(wǎng)絡化1.2 計算機常用的數(shù)制及編碼1.2.1 二進制數(shù)一個二進制數(shù)具有下列兩個基本特點： 兩個不同的數(shù)字符號，即0和1。 逢二進一。一般我們用( ) 角標表示不同進制的數(shù)。例如：十進制用( )10表示，二

2、進制數(shù)用( )2表示。在微機中，一般在數(shù)字的后面，用特定字母表示該數(shù)的進制。例如：B 二進制、D 十進制( D可省略)、 O 八進制、H 十六進制。1.2.2 二進制與其它數(shù)制1. 十進制(十進位計數(shù)制)具有十個不同的數(shù)碼符號0、1、2、3、4、5、6、7、8、9，其基數(shù)為10；十進制數(shù)的特點是逢十進一，例如：( 1010 )10 11030102110101002. 八進制(八進位計數(shù)制)具有八個不同的數(shù)碼符號0、1、2、3、4、5、6、7，其基數(shù)為8；八進制數(shù)的特點是逢八進一，例如：(1010)8 183082181080(520)103. 十六進制(十六進位計數(shù)制)具有十六個不同的數(shù)碼符

3、號0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F，其基數(shù)為16，十六進制數(shù)的特點是逢十六進一，例如：(1010)16 1163016211610160(4112)10表1-1 四位二進制數(shù)與其它數(shù)制的對照二進制 十進制 八進制 十六進制0000 0 0 00001 1 1 10010 2 2 20011 3 3 30100 4 4 40101 5 5 50110 6 6 60111 7 7 71000 8 10 81001 9 11 91010 10 12 A1011 11 13 B1100 12 14 C1101 13 15 D1110 14 16 E1111 15 17 F

4、1.2.3 不同進制數(shù)之間的轉換1. 十進制數(shù)與二進制數(shù)之間的轉換(1) 十進制整數(shù)轉換成二進制整數(shù)把一個十進制整數(shù)轉換為二進制整數(shù)的方法如下：把被轉換的十進制整數(shù)反復地除以2，直到商為0，所得的余數(shù)(從末位讀起)就是這個數(shù)的二進制表示。簡單地說，就是“除2取余法”。例如，將十進制整數(shù)(156)10轉換成二進制整數(shù)的方法如下： 2 156 2 78 -余02 39 -余1 2 19 -余1 2 9 -余12 4 -余0 2 2 -余00 -余1于是，(156)10(1001110) 2 。知道十進制整數(shù)轉換成二進制整數(shù)的方法以后，了解十進制整數(shù)轉換成八進制或十六進制就很容易了。十進制整數(shù)轉換成

5、八進制整數(shù)的方法是“除8取余法”，十進制整數(shù)轉換成十六進制整數(shù)的方法是“除16取余法”。(2) 十進制小數(shù)轉換成二進制小數(shù)十進制小數(shù)轉換成二進制小數(shù)是將十進制小數(shù)連續(xù)乘以2，選取進位整數(shù)，直到滿足精度要求為止。簡稱“乘2取整法”。例:將十進制小數(shù)(0.8125) 10轉換成二進制小數(shù)的方法如下：0 . 8 1 2 5) 21 . 6 2 5 0 整數(shù)10 . 6 2 5 0) 21 . 2 5 0 0 整數(shù)10 . 2 5 0 0) 20 . 5 0 0 0 整數(shù)0) 21 . 0 0 0 0) 21 . 0 整數(shù)1將十進制小數(shù)0.8125連續(xù)乘以2，把每次所進位的整數(shù)，按從上往下的順序寫出。

6、于是，(0.8125)10(0.1101)2了解了十進制小數(shù)轉換成二進制小數(shù)的方法以后，那么，了解十進制小數(shù)轉換成八進制小數(shù)或十六進制小數(shù)就很容易了。十進制小數(shù)轉換成八進制小數(shù)的方法是“乘8取整法”，十進制小數(shù)轉換成十六進制小數(shù)的方法是“乘16取整法”。(3) 二進制數(shù)轉換成十進制數(shù)把二進制數(shù)轉換為十進制數(shù)的方法是，將二進制數(shù)按權展開求和即可。例如，將(111011.101)2 轉換成十進制數(shù)的方法如下：(111011.101)2=126125124023022121120121022123 于是，(1110011.101)2643216210.50.125(115.625)10。同理，非十進

7、制數(shù)轉換成十進制數(shù)的方法是，把各個非十進制數(shù)按權展開求和即可。如把二進制數(shù)(或八進制數(shù)或十六進制數(shù))寫成2(或8或16)的各次冪之和的形式，然后再計算其結果。2. 二進制數(shù)與八進制數(shù)之間的轉換二進制數(shù)與八進制數(shù)之間的轉換十分簡捷方便，他們之間的對應關系是，八進制數(shù)的每一位對應二進制數(shù)的三位。(1) 二進制數(shù)轉換成八進制數(shù)由于二進制數(shù)和八進制數(shù)之間存在特殊關系，即8123，因此轉換方法比較容易，具體轉換方法是:將二進制數(shù)從小數(shù)點開始，整數(shù)部分從右向左3位一組，小數(shù)部分從左向右3位一組，不足三位用0補足即可。例:將(11110101010.11111)2轉換為八進制數(shù)的方法如下：0 1 1 1 1

8、 0 1 0 1 0 1 0 . 1 1 1 1 1 0 3 6 5 2 . 7 6于是，(11110101010.11111)2(3652.76)8(2) 八進制數(shù)轉換成二進制數(shù)方法為：以小數(shù)點為界，向左或向右每一位八進制數(shù)用相應的三位二進制數(shù)取代，然后將其連在一起即可。例: 將(5247.601)8轉換為二進制數(shù)的方法如下：5 2 4 7 . 6 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 1 . 1 1 0 0 0 0 0 0 1于是，(5247.601)8(101010100111.110000001)23. 二進制數(shù)與十六進制數(shù)之間的轉換(1) 二進制數(shù)轉換成十六進制數(shù)二進制

9、數(shù)的每四位，剛好對應于十六進制數(shù)的一位( 16124)，其轉換方法是，將二進制數(shù)從小數(shù)點開始，整數(shù)部分從右向左4位一組，小數(shù)部分從左向右4位一組，不足四位用0補足，每組對應一位十六進制數(shù)即可得到十六進制數(shù)。例:將二進制數(shù)(111001110101.100110101)2 轉換為十六進制數(shù)。解：1 1 1 0 0 1 1 1 0 1 0 1 . 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 0 0 . E 7 5 . 9 A 8于是，(111001110101.100110101)2(E75.9A8)16例:將二進制數(shù)(101111101111110)2 轉換為十六進制數(shù)。解：0 1 0 1 1 1

10、1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 5 F 7 E于是，(101111101111110)2(5F7E)16(2) 十六進制數(shù)轉換成二進制數(shù)方法為以小數(shù)點為界，向左或向右每一位十六進制數(shù)用相應的四位二進制數(shù)取代，然后將其連在一起即可。例:將(7FE.11)16轉換成二進制數(shù)。解：7 F E . 1 1 0111 1111 1110. 0001 0001于是，(7FE.11)16( 11111111110.00010001)21.2.4 二進制數(shù)在計算機內的表示1整數(shù)的表示2實數(shù)的表示1.3 常見的信息編碼1.3.1 BCD碼(二十進制編碼)BCD(Binary Code Decimal)碼

11、是用若干個二進制數(shù)表示一個十進制數(shù)的編碼， BCD碼有多種編碼方法，常用的有8421碼。表1-2是十進制數(shù)09的8421編碼表。表1-2 十進制數(shù)與BCD碼的對照表十進制二進制八進制十六進制BCD000001011112102210311331141004410051015510161106611071117711181000108100091001119100110101012A1000011101113B1000112110014C1001013110115D1001114111016E1010015111117F101011610000201010110。(255)D11111111B3

12、77QFFH0,0101,0101)BCD8421碼是將十進制數(shù)碼09中的每個數(shù)分別用4位二進制編碼表示，8、4、2、1，這種編碼方法比較直觀、簡要，對于多位數(shù)，只須將它的每一位數(shù)字按表1-2 中所列的對應關系用8421碼直接列出即可。例如，十進制數(shù)轉換成BCD碼如下：(1209.56)10 (0001 0010 0000 1001.0101 0110 )BCD8421碼與二進制之間的轉換不是直接的，要先將8421碼表示的數(shù)轉換成十進制數(shù)，再將十進制數(shù)轉換成二進制數(shù)。例如：(1001 0010 0011.0101 )BCD(923.5)10(1110011011.1)21.3.2 ASCII碼

13、在計算機系統(tǒng)中，有兩種重要的字符編碼方式： ASCII和EBCDIC。EBCDIC主要用于IBM的大型主機，ASCII用于微型機與小型機。下面我們簡要介紹ASCII碼。目前計算機中普遍采用的是ASCII(American Standard Code for Information Interchange)碼，即美國信息交換標準代碼。ASCII碼有7位版本和8位版本兩種，國際上通用的是7位版本，7位版本的ASCII碼有128個元素，只需用7個二進制位( 27128)表示，其中控制字符34個，阿拉伯數(shù)字10個，大小寫英文字母52個，各種標點符號和運算符號32個。在計算機中實際用8位表示一個字符，最

14、高位為“0”。 EBCDIC (擴展的二十進制交換碼)是西文字符的另一種編碼，采用8位二進制表示，共有256種不同的編碼，可表示256個字符，在某些計算機中也常使用。128個符號的ASCII碼表1.3.3 漢字編碼(1) 國標碼(2) 機內碼 (3) 漢字的字形碼1.3.4 計算機中信息的表示1 原碼表示法若定點小數(shù)的原碼形式為012n,則原碼表示的定義是10原11|01式中原是機器數(shù)，是真值。例如，+0.1001,則原0.1001-0.1001,則原1.1001對于0，原碼機器中往往有“+0”、“-0”之分，故有兩種形式：+0原=0.000.0-0原=1.000.0 若定點整數(shù)的原碼形式為0

15、12n,則原碼表示的定義是2n0原2n2n|02n2 補碼表示法若定點小數(shù)補碼形式為0.12n,則補碼表示的定義是10補 (mod 2)22|01例如，+0.1011,則補0.1011-0.1011,則補2+10.0000-0.10111.0101對于0，0補0補0.0000 (mod 2) 注意，0的補碼表示只有一種形式。采用補碼表示法進行減法運算就比原碼方便得多了。因為不論數(shù)是正還是負,機器總是做加法,減法運算可變?yōu)榧臃ㄟ\算。但根據(jù)補碼定義,求負數(shù)的補碼要從2減去|x|。為了用加法代替減法,結果還得在求補碼時作一次減法,這顯然是不方便的。下面介紹的反碼表示法可以解決負數(shù)的求補問題。對定點整

16、數(shù),補碼表示的定義是 2n0補 (mod 2n1)2n+1+2n+1-| 02n3 反碼表示法所謂反碼,就是二進制的各位數(shù)碼0變?yōu)?,1變?yōu)?。也就是說，若X=1，則反碼為X =0若X=0，則反碼 X =1。數(shù)值上面的一橫表示反碼的意思。在計算機中用觸發(fā)器寄存數(shù)碼，若觸發(fā)器Q端輸出表示原碼，則其Q 端輸出就是反碼。由此可知，反碼是容易得到的。對定點小數(shù),反碼表示的定義為 x10反(22- n)x01其中n代表數(shù)的位數(shù)。在一些文獻中，這種以2為基數(shù)的反碼又稱為1的補碼。一般情況下,對于正數(shù) 0.12n, 則反0.12n對于負數(shù) 0.12n ,則有反1.12n對于0,有0反和0反之分:0反0.00

17、.00反1.00.0我們比較反碼與補碼的公式反(22n)補2可得到補反2n這就是通過反碼求補碼的重要公式。這個公式告訴我們，若要一個負數(shù)變補碼,其方法是符號位置1,其余各位0變1,1變0,然后在最末位(2-n)上加1。對定點整數(shù),反碼表示的定義為 2n0反 (2n+11)02n4 移碼表示法*用于表示浮點數(shù)的階碼。由于階碼是個n位的整數(shù)，所以假定定點整數(shù)移碼形式為 012n時，對定點整數(shù),移碼的定義是移2n2n2n若階碼數(shù)值部分為5位,以表示真值,則移25 25 25 例如,當正數(shù)10101 時,移1，10101 ；當負數(shù)10101 時,移2525101010，01011。移碼中的逗號不是小數(shù)

18、點,而是表示左邊一位是符號位。顯然,移碼中符號位0表示的規(guī)律與原碼、補碼、反碼相反。 小結：上面的數(shù)據(jù)四種機器表示法中，移碼表示法主要用于表示浮點數(shù)的階碼。由于補碼表示對加減法運算十分方便，因此目前機器中廣泛采用補碼表示法。在這類機器中，數(shù)用補碼表示，補碼存儲，補碼運算。也有些機器，數(shù)用原碼進行存儲和傳送，運算時改用補碼。還有些機器在做加減法時用補碼運算，在做乘除法時用原碼運算。 1.4 計算機系統(tǒng)的組成完整的計算機系統(tǒng)包括兩大部分，即硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)。所謂硬件，是指構成計算機的物理設備，即由機械、電子器件構成的具有輸入、存儲、計算、控制和輸出功能的實體部件。軟件也稱“軟設備”，廣義地說軟件

19、是指系統(tǒng)中的程序以及開發(fā)、使用和維護程序所需的所有文檔的集合。我們平時講到“計算機”一詞，都是指含有硬件和軟件的計算機系統(tǒng)。1.4.1 計算機的基本結構計算機由運算器、控制器、存儲器、輸入設備和輸出設備五個基本部分組成，也稱計算機的五大部件。1. 運算器運算器又稱算術邏輯單元(Arithmetic Logic Unit，簡稱ALU)，是計算機對數(shù)據(jù)進行加工處理的部件，它的主要功能是對二進制數(shù)碼進行加、減、乘、除等算術運算和與、或、非等基本邏輯運算，實現(xiàn)邏輯判斷。運算器在控制器的控制下實現(xiàn)其功能，運算結果由控制器指揮送到內存儲器中。2. 控制器控制器主要由指令寄存器、譯碼器、程序計數(shù)器和操作控制

20、器等組成，控制器是用來控制計算機各部件協(xié)調工作，并使整個處理過程有條不紊地進行。它的基本功能就是從內存中取指令和執(zhí)行指令，即控制器按程序計數(shù)器指出的指令地址從內存中取出該指令進行譯碼，然后根據(jù)該指令功能向有關部件發(fā)出控制命令，執(zhí)行該指令。另外，控制器在工作過程中，還要接受各部件反饋回來的信息。運算器和控制器兩部分組成CPU，習慣上稱為微處理器( Microprocessor )。隨著大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)，使得微處理器的所有組成部分都集成在一塊半導體芯片上，目前廣泛使用的微處理器有： Intel公司的80486 、Pentium (奔騰)、Pentium Pro( 高能奔騰)、Pentium M

21、MX(多能奔騰)、Pentium (奔騰二代)、Pentium (奔騰三代)、AMD公司的AMD K5、AMD K6、AMD K7等。表征微機運算速度的指標是微機CPU的主頻，主頻是CPU的時鐘頻率，主頻的單位是MHz (兆赫茲)。主頻越高，微機的運算速度越快。3. 存儲器存儲器具有記憶功能，用來保存信息，如數(shù)據(jù)、指令和運算結果等。存儲器可分為兩種：內存儲器與外存儲器。(1) 內存儲器(簡稱內存或主存)目前，微型計算機的內存由半導體器件構成。內存按功能可分為兩種：只讀存儲器( Read Only Memory，簡稱ROM )和隨機存取存儲器(Random Access Memory，簡稱RAM

22、 )。ROM的特點是：存儲的信息只能讀出，不能改寫，斷電后信息不會丟失。一般用來存放專用的或固定的程序和數(shù)據(jù)。RAM的特點是：可以讀出，也可以改寫，又稱讀寫存儲器。讀取時不損壞原有存儲的內容，只有寫入時才修改原來所存儲的內容。斷電后，存儲的內容立即消失。內存通常是按字節(jié)為單位編址的，一個字節(jié)由8個二進制位組成。目前微機內存一般有32 MB、64 MB、128MB，甚至更多。隨著微機CPU工作頻率的不斷提高， RAM的讀寫速度相對較慢，為解決內存速度與CPU速度不匹配，從而影響系統(tǒng)運行速度的問題，在CPU與內存之間設計了一個容量較小(相對主存)但速度較快的高速緩沖存儲器(Cache)，簡稱快存。

23、CPU訪問指令和數(shù)據(jù)時，先訪問Cache，如果目標內容已在Cache中(這種情況稱為命中)，CPU則直接從Cache中讀取，否則為非命中，CPU就從主存中讀取，同時將讀取的內容存于Cache中。Cache可看成是主存中面向CPU的一組高速暫存存儲器。這種技術早期在大型計算機中使用，現(xiàn)在應用在微機中，使微機的性能大幅度提高。隨著CPU的速度越來越快，系統(tǒng)主存越來越大， Cache的存儲容量也由128KB、256KB擴大到現(xiàn)在的512 KB或2MB。Cache的容量并不是越大越好，過大的Cache會降低CPU在Cache中查找的效率。計算機處理數(shù)據(jù)時，一次可以運算的數(shù)據(jù)長度稱為一個“字” ( Wo

24、rd )。字的長度稱為字長。一個字可以是一個字節(jié)，也可以是多個字節(jié)。常用的字長有8位、16位、32位、64位等。如某一類計算機的字由4個字節(jié)組成，則字的長度為32位，相應的計算機稱為32位機。(2) 外存儲器(簡稱外存或輔存)外存儲器(簡稱外存)又稱輔助存儲器。外存儲器主要由磁表面存儲器和光盤存儲器等設備組成。磁表面存儲器可分為磁盤、磁帶兩大類。1軟磁盤存儲器(軟盤)*軟磁盤(Floppy Disk)簡稱軟盤。軟磁盤是一種涂有磁性物質的聚酯塑料薄膜圓盤。在磁盤上信息是按磁道和扇區(qū)來存放的，軟磁盤的每一面都包含許多看不見的同心圓，盤上一組同心圓環(huán)形的信息區(qū)域稱為磁道，它由外向內編號。每道被劃分成

25、相等的區(qū)域，稱為扇區(qū)。在微機中使用的軟盤，按尺寸可分為3.5英寸和5.25英寸兩種。3.5英寸軟盤封裝在塑料硬套內。它可以分為高密盤和低密盤。例如在DOS環(huán)境下，3.5英寸高密度磁盤的盤面劃分為8 0個磁道，每個磁道又分割為18個扇區(qū)，存儲容量為1.44MB。存儲容量的具體計算如下： 0.5KB801821440KB1.44MB (512B0.5 KB )軟磁盤必須置于軟盤驅動器中才能正常讀寫。在把軟盤插入驅動器時應把軟盤的正面朝上，需要注意的是在驅動器工作指示燈亮時不得插入、抽取軟盤，以防損壞軟盤。5.25英寸軟磁盤的盤面封裝在一個方形且中間帶孔的紙質封套內。封套的側方開有一個孔，把磁盤的盤

26、面裸露出來，這個孔叫做讀寫孔。驅動器的磁頭通過讀寫孔與磁盤交換信息。在封套的側面有一個方形缺口，稱為寫保護口。若將此缺口用一個不干膠紙片貼上，磁盤上的信息只能讀出，不能寫入和修改磁盤的信息。我們把貼上不干膠貼片稱為寫保護。只有去掉寫保護貼片，才既能讀取又能寫入或修改磁盤上的信息。5.25英寸高密度軟盤每個盤面劃分079共80個磁道，每個磁道分割為15個扇區(qū)，因此，它的存儲容量為1.2MB。在微機的使用中，軟盤和軟盤驅動器是一個使用率和故障率都很高的部件。因此，在使用軟盤時必須注意以下幾點：l 不要觸摸裸露的盤面。l 不要用重物壓片。l 不要彎曲或折斷盤片。l 遠離強磁場。l 防止陽光照射。2硬

27、磁盤存儲器*硬磁盤存儲器(Hard Disk)簡稱硬盤。硬盤是由涂有磁性材料的合金圓盤組成，是微機系統(tǒng)的主要外存儲器(或稱輔存)。硬盤按盤徑大小可分為3.5英寸、2.5英寸、1.8英寸等。目前大多數(shù)微機上使用的硬盤是3.5英寸的。硬盤有一個重要的性能指標是存取速度，影響存取速度的因素有：平均尋道時間、數(shù)據(jù)傳輸率、盤片的旋轉速度和緩沖存儲器容量等。一般來說，轉速越高的硬磁盤尋道的時間越短，而且數(shù)據(jù)傳輸率也越高。一個硬盤一般由多個盤片組成，盤片的每一面都有一個讀寫磁頭。硬盤在使用時，要對盤片格式化成若干個磁道(稱為柱面)，每個磁道再劃分為若干個扇區(qū)。硬盤的存儲容量計算：存儲容量磁頭數(shù)柱面數(shù)扇區(qū)數(shù)每

28、扇區(qū)字節(jié)數(shù)(512B)常見硬盤的存儲容量有： 8GB、10GB、15GB、30GB等。3磁帶存儲器*磁帶存儲器也稱為順序存取存儲器(Sequential Access Memory，簡稱SAM )即磁帶上的文件依次存放。磁帶存儲器存儲容量很大，但查找速度慢，在微型計算機上一般用做后備存儲裝置，以便在硬盤發(fā)生故障時，恢復系統(tǒng)和數(shù)據(jù)。計算機系統(tǒng)使用的磁帶機有三種類型：盤式磁帶機(過去大量用于大型主機或小型機)；數(shù)據(jù)流磁帶機(日前主要用于微型機或小型機)；螺旋掃描磁帶機(原來主要用于錄像機，最近也開始用于計算機)。4光盤存儲器*光盤(Optical Disk)存儲器是一種利用激光技術存儲信息的裝置。

29、目前用于計算機系統(tǒng)的光盤有三類：只讀型光盤、一次寫入型光盤和可抹型(可擦寫型)光盤。 只讀型光盤CD-ROM(Compact Disk-Read Only Memory)是一種小型光盤只讀存儲器。它的特點是只能寫一次，而且是在制造時由廠家用沖壓設備把信息寫入的。寫好后信息將永久保存在光盤上，用戶只能讀取，不能修改和寫入。CD-ROM最大的特點是存儲容量大，一張CD-ROM 光盤，其容量為650MB左右。計算機上用的CD-ROM有一個數(shù)據(jù)傳輸速率的指標：倍速。一倍速的數(shù)據(jù)傳輸速率是150Kbps；24倍速的數(shù)據(jù)傳輸速率是150Kbps243.6 Mbps。CD-ROM適合于存儲容量固定、信息量龐

30、大的內容。 一次寫入型光盤WORM(Write Once Read Memory，簡稱WO)可由用戶寫入數(shù)據(jù)，但只能寫一次，寫入后不能擦除修改。一次寫入多次讀出的WORM適用于用戶存儲不允許隨意更改的文檔。 可擦寫光盤(Magnetic Optical，簡稱MO)能夠重寫的光盤，它的操作完全和硬盤相同，故稱磁光盤。MO可反復使用一萬次、可保存50年以上。MO磁光盤具有可換性、高容量和隨機存取等優(yōu)點，但速度較慢，一次投資較高。以上介紹的外存的存儲介質，都必須通過機電裝置才能進行信息的存取操作，這些機電裝置稱為驅動器。例如軟盤驅動器(軟盤片插在驅動器中讀寫)、硬盤驅動器、磁帶驅動器和光盤驅動器等。

31、4. 輸入輸出設備輸入設備是外界向計算機傳送信息的裝置，輸出設備是將計算機中的數(shù)據(jù)信息傳送到外部媒介，轉化為某種人們所需要的形式。(1) 鍵盤鍵盤(Keyboard)是用戶與計算機進行交流的主要工具，是計算機最重要的輸入設備，也是微型計算機必不可少的外部設備。鍵盤結構通常由三部分組成：主鍵盤，小鍵盤，功能鍵，參見圖1-6。主鍵盤即通常的英文打字機用鍵(鍵盤中部)。小鍵盤即數(shù)字鍵組(鍵盤右側，與計算器類似)。功能鍵組(鍵盤上部，標F1F12 )。注意：這些鍵一般都是觸發(fā)鍵，應一觸即放，不要按下不放。主鍵盤一般與通常的英文打字機鍵相似。它包括字母鍵、數(shù)字鍵、符號鍵和控制鍵等。 字母鍵：字母鍵上印著

32、對應的英文字母，雖然只有一個字母，但亦有上檔和下檔字符之分。 數(shù)字鍵：數(shù)字鍵的下檔為數(shù)字，上檔字符為符號。 Shift()鍵：這是一個換檔鍵(上檔鍵)，用來選擇某鍵的上檔字符。操作方法是先按住本鍵不放再按具有上下檔符號的鍵時，則輸入該鍵的上檔字符，否則輸入該鍵的下檔字符。 CapsLock鍵：這是大小寫字母鎖定轉換鍵，若原輸入的字母為小寫(或大寫)，按一下此鍵后，再輸入的字母為大寫(或小寫)。 Enter(或Return鍵)：這是回車鍵，按此鍵表示一命令行結束。每輸入完一行程序、數(shù)據(jù)或一條命令，均需按此鍵通知計算機。Backspace()鍵：這是退格鍵，每按一下此鍵，光標向左回退一個字符位置并

33、把所經(jīng)過的字符擦去。SPACE鍵：這是空格鍵，每按一次產生一個空格。PrtSc(或Print screen)鍵：這是屏幕復制鍵，利用此鍵可以實現(xiàn)將屏幕上的內容在打印機上輸出。方法是：把打印機電源打開并與主機相聯(lián)，再按本鍵即可。Ctrl和Alt鍵：這是兩個功能鍵，它們一般和其它鍵搭配使用才能起特殊的作用。Esc鍵：這是一個功能鍵，本鍵一般用于退出某一環(huán)境或廢除錯誤操作。在各個軟件應用中，它都有特殊作用。Pause/Break鍵：這是一個暫停鍵。一般用于暫停某項操作，或中斷命令、程序運行(一般與Ctrl鍵配合使用)。 小鍵盤上的10個鍵印有上檔符(數(shù)碼0、1、2、3、4、5、6、7、8、9及小數(shù)點

34、)和相應的下檔符(Ins、End、PgDn 、Home、PgUp、Del)。下檔符用于控制全屏幕編輯時的光標移動；上檔符全為數(shù)字。由于小鍵盤上的這些數(shù)碼鍵相對集中，所以用戶需要大量輸入數(shù)字時，鎖定數(shù)字鍵(NumLock)更方便，NumLock鍵是數(shù)字小鍵盤鎖定轉換鍵。當指示燈亮時，上檔字符即數(shù)字字符起作用；當指示燈滅時，下檔字符起作用。 功能鍵一般設置成常用命令的字符序列，即按某個鍵就是執(zhí)行某條命令或完成某個功能。在不同的應用軟件中，相同的功能鍵可以具有不同的功能。 鼠標鼠標(Mouse)又稱為鼠標器，也是微機上的一種常用的輸入設備，是控制顯示屏上光標移動位置的一種指點式設備。在軟件支持下，通

35、過鼠標器上的按鈕，向計算機發(fā)出輸入命令，或完成某種特殊的操作。目前常用的鼠標器有：機械式和光電式兩類。機械式鼠標底部有一個滾動的橡膠球，可在普通桌面上使用，滾動球通過平面上的滾動把位置的移動變換成計算機可以理解的信號，傳給計算機處理后，即可完成光標的同步移動。光電式鼠標有一個光電探測器，要在專門的反光板上移動才能使用。反光板上有精細的網(wǎng)格作為坐標，鼠標的外殼底部裝著一個光電檢測器，當鼠標滑過時，光電檢測根據(jù)移動的網(wǎng)格數(shù)轉換成相應的電信號，傳給計算機來完成光標的同步移動。鼠標器可以通過專用的鼠標器插頭座與主機相連接，也可以通過計算機中通用的串行接口(RS-232-C標準接口)與主機相連接。 顯示

36、器*顯示器(Monitor)是微型計算機不可缺少的輸出設備。用戶可以通過顯示器方便地觀察輸入和輸出的信息。顯示器是用光柵來顯示輸出內容的，光柵的像素應越小越好，光柵的密度越高，即單位面積的像素越多，分辨率越高，顯示的字符或圖形也就越清晰細膩。常用的分辨率有：640480、800600、1024768、12801024等。像素色度的濃淡變化稱為灰度。顯示器按輸出色彩可分為單色顯示器和彩色顯示器兩大類；按其顯示器件可分為陰極射線管(CRT)顯示器和液晶(LCD)顯示器；按其顯示器屏幕的對角線尺寸可分為14英寸、15英寸、17英寸和21英寸等幾種。目前微型機上使用彩色CRT顯示器，便攜機上使用LCD

37、顯示器。分辨率、彩色數(shù)目及屏幕尺寸是顯示器的主要指標。顯示器必須配置正確的適配器(顯示卡)，才能構成完整的顯示系統(tǒng)。常見的顯示卡類型有： VGA(Video Graphics Array)：視頻圖形陣列顯示卡，顯示圖形分辨率為640480，文本方式下分辨率為720400，可支持16色。 SVGA(Super VGA)超級VGA卡，分辨率提高到800600、1024768，而且支持16.7M種顏色，稱為“真彩色”。 AGP( Accelerate Graphics Porter)顯示卡，在保持了SVGA的顯示特性的基礎上，采用了全新設計、速度更快的AGP顯示接口，顯示性能更加優(yōu)良，是目前最常用的

38、顯示卡。打印機*打印機(Printer)是計算機產生硬拷貝輸出的一種設備，提供用戶保存計算機處理的結果。打印機的種類很多，按工作原理可粗分為擊打式打印機和非擊打式打印機。目前微機系統(tǒng)中常用的針式打印機(又稱點陣打印機)屬于擊打式打印機；噴墨打印機和激光打印機屬于非擊打式打印機。針式打印機針式打印機打印的字符和圖形是以點陣的形式構成的。它的打印頭由若干根打印針和驅動電磁鐵組成。打印時使相應的針頭接觸色帶擊打紙面來完成。目前使用較多的是24針打印機。針式打印機的主要特點是價格便宜，使用方便，但打印速度較慢，噪音大。 噴墨打印機噴墨打印機是直接將墨水噴到紙上來實現(xiàn)打印。噴墨打印機價格低廉、打印效果較

39、好，較受用戶歡迎，但噴墨打印機使用的紙張要求較高，墨盒消耗較快。 激光打印機激光打印機是激光技術和電子照相技術的復合產物。激光打印機的技術來源于復印機，但復印機的光源是用燈光，而激光打印機用的是激光。由于激光光束能聚焦成很細的光點，因此，激光打印機能輸出分辨率很高且色彩很好的圖形。激光打印機正以速度快、分辨率高、無噪音等優(yōu)勢逐步進入微機外設市場，但價格稍高。*1.4.2 微型計算機的軟件配置軟件是計算機系統(tǒng)必不可少的組成部分。微型計算機系統(tǒng)的軟件分為系統(tǒng)軟件和應用軟件兩類。系統(tǒng)軟件一般包括操作系統(tǒng)、語言編譯程序、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。應用軟件是指計算機用戶為某一特定應用而開發(fā)的軟件。例如文字處理軟件

40、、表格處理軟件、繪圖軟件、財務軟件、過程控制軟件等。下面簡單介紹微機軟件的基本配置。1. 操作系統(tǒng)OS(Operating System)操作系統(tǒng)是最基本，最重要的系統(tǒng)軟件。它負責管理計算機系統(tǒng)的全部軟件資源和硬件資源，合理地組織計算機各部分協(xié)調工作，為用戶提供操作和編程界面。隨著計算機技術的迅速發(fā)展和計算機的廣泛應用，用戶對操作系統(tǒng)的功能、應用環(huán)境、使用方式不斷提出了新的要求，因而逐步形成了不同類型的操作系統(tǒng)。根據(jù)操作系統(tǒng)的功能和使用環(huán)境，大致可分為以下幾類：(1) 單用戶操作系統(tǒng)計算機系統(tǒng)在單用戶單任務操作系統(tǒng)的控制下，只能串行地執(zhí)行用戶程序，個人獨占計算機的全部資源，CPU運行效率低。D

41、OS操作系統(tǒng)屬于單用戶單任務操作系統(tǒng)?，F(xiàn)在大多數(shù)的個人計算機操作系統(tǒng)是單用戶多任務操作系統(tǒng)，允許多個程序或多個作業(yè)同時存在和運行。常用的操作系統(tǒng)中，Windows 3.x 是基于圖形界面的16位單用戶多任務操作系統(tǒng)；Windows 95或Windows 98 是32位單用戶多任務操作系統(tǒng)。(2) 批處理操作系統(tǒng)批處理操作系統(tǒng)是以作業(yè)為處理對象，連續(xù)處理在計算機系統(tǒng)運行的作業(yè)流。這類操作系統(tǒng)的特點是：作業(yè)的運行完全由系統(tǒng)自動控制，系統(tǒng)的吞吐量大，資源的利用率高。(3) 分時操作系統(tǒng)分時操作系統(tǒng)使多個用戶同時在各自的終端上聯(lián)機地使用同一臺計算機，CPU按優(yōu)先級分配各個終端的時間片，輪流為各個終端服

42、務，對用戶而言，有“獨占”這一臺計算機的感覺。分時操作系統(tǒng)側重于及時性和交互性，使用戶的請求盡量能在較短的時間內得到響應。常用的分時操作系統(tǒng)有：UNIX、VMS等。(4) 實時操作系統(tǒng)實時操作系統(tǒng)是對隨機發(fā)生的外部事件在限定時間范圍內作出響應并對其進行處理的系統(tǒng)。外部事件一般指來自與計算機系統(tǒng)相聯(lián)系的設備的服務要求和數(shù)據(jù)采集。實時操作系統(tǒng)廣泛用于工業(yè)生產過程的控制和事務數(shù)據(jù)處理中，常用的系統(tǒng)有RDOS等。(5) 網(wǎng)絡操作系統(tǒng)為計算機網(wǎng)絡配置的操作系統(tǒng)稱為網(wǎng)絡操作系統(tǒng)。它負責網(wǎng)絡管理、網(wǎng)絡通信、資源共享和系統(tǒng)安全等工作。常用的網(wǎng)絡操作系統(tǒng)有NetWare和Windows NT。NetWare是N

43、ovell公司的產品，Windows NT是Microsoft公司的產品。(6) 分布式操作系統(tǒng)分布式操作系統(tǒng)是用于分布式計算機系統(tǒng)的操作系統(tǒng)。分布式計算機系統(tǒng)是由多個并行工作的處理機組成的系統(tǒng)，提供高度的并行性和有效的同步算法和通訊機制，自動實行全系統(tǒng)范圍的任務分配并自動調節(jié)各處理機的工作負載。如MDS、CDCS等。2語言編譯程序人和計算機交流信息使用的語言稱為計算機語言或稱程序設計語言。計算機語言通常分為機器語言、匯編語言和高級語言三類。(1) 機器語言(Machine Language)機器語言是一種用二進制代碼“ 0”和“ 1”形式表示的，能被計算機直接識別和執(zhí)行的語言。用機器語言編寫

44、的程序，稱為計算機機器語言程序。它是一種低級語言，用機器語言編寫的程序不便于記憶、閱讀和書寫。通常不用機器語言直接編寫程序。(2) 匯編語言(Assemble Language)匯編語言是一種用助記符表示的面向機器的程序設計語言。匯編語言的每條指令對應一條機器語言代碼，不同類型的計算機系統(tǒng)一般有不同的匯編語言。用匯編語言編制的程序稱為匯編語言程序，機器不能直接識別和執(zhí)行，必須由“匯編程序” (或匯編系統(tǒng))翻譯成機器語言程序才能運行。這種“匯編程序”就是匯編語言的翻譯程序。匯編語言適用于編寫直接控制機器操作的低層程序，它與機器密切相關，不容易使用。(3) 高級語言(High Level Lang

45、uage)高級語言是一種比較接近自然語言和數(shù)學表達式的一種計算機程序設計語言。一般用高級語言編寫的程序稱為“源程序”，計算機不能識別和執(zhí)行，要把用高級語言編寫的源程序翻譯成機器指令，通常有編譯和解釋兩種方式。編譯方式是將源程序整個編譯成目標程序，然后通過鏈接程序將目標程序鏈接成可執(zhí)行程序。解釋方式是將源程序逐句翻譯，翻譯一句執(zhí)行一句，邊翻譯邊執(zhí)行，不產生目標程序。由計算機執(zhí)行解釋程序自動完成。如BASIC語言和Perl語言。常用的高級語言程序有： BASIC語言是一種簡單易學的計算機高級語言。尤其是Visual Basic語言，具有很強的可視化設計功能。給用戶在Windows 環(huán)境下開發(fā)軟件帶

46、來了方便，是重要的多媒體編程工具語言。 FORTRAN是一種適合科學和工程設計計算的語言，它具有大量的工程設計計算程序庫。 PASCAL語言是結構化程序設計語言，適用于教學、科學計算、數(shù)據(jù)處理和系統(tǒng)軟件的開發(fā)。 C語言是一種具有很高靈活性的高級語言，適用于系統(tǒng)軟件、數(shù)值計算、數(shù)據(jù)處理等。使用非常廣泛。 JAVA語言是近幾年發(fā)展起來的一種新型的高級語言。它簡單、安全、可移值性強。JAVA適用于網(wǎng)絡環(huán)境的編程，多用于交互式多媒體應用。3. 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(Database Management System，簡稱DBMS)的作用是管理數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是有效地進行數(shù)據(jù)存儲、共享和

47、處理的工具。目前，微機系統(tǒng)常用的單機數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)有：DBASE、FoxBase、Visual FoxPro 等，適合于網(wǎng)絡環(huán)境的大型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)Sybase、Oracle、DB2、SQL Server 等。當今數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)主要用于檔案管理、財務管理、圖書資料管理、倉庫管理、人事管理等數(shù)據(jù)處理。4. 聯(lián)網(wǎng)及通信軟件網(wǎng)絡上的信息和資料管理比單機上要復雜得多。因此，出現(xiàn)了許多專門用于聯(lián)網(wǎng)和網(wǎng)絡管理的系統(tǒng)軟件。例如局域網(wǎng)操作系統(tǒng)Novell NetWare、Microsoft Windows NT；通信軟件有Internet瀏覽器軟件，如Netscape公司的Navigator、Microsof

48、t公司的IE等。5. 應用軟件(1) 文字處理軟件文字處理軟件主要用于用戶對輸入到計算機的文字進行編輯并能將輸入的文字以多種字形、字體及格式打印出來。目前常用的文字處理軟件有Microsoft Word、WPS2000等。(2) 表格處理軟件表格處理軟件是根據(jù)用戶的要求處理各式各樣的表格并存盤打印出來。目前常用的表格處理軟件有Microsoft Excel等。(3) 實時控制軟件用于生產過程自動控制的計算機一般都是實時控制的。它對計算機的速度要求不高但可靠性要求很高。用于控制的計算機，其輸入信息往往是電壓、溫度、壓力、流量等模擬量，將模擬量轉換成數(shù)字量后計算機才能進行處理或計算。這類軟件一般統(tǒng)

49、稱SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition，監(jiān)察控制和數(shù)據(jù)采集)軟件。目前PC機上流行的SCADA軟件有FIX、INTOUCH、LOOKOUT等。*1.5 多媒體計算機1.5.1 多媒體的基本概念1. 媒體與多媒體技術我們所看到的報紙、雜志、電影、電視等，都是以各自的媒體傳播信息的，例如報紙雜志以文字、圖形等作為媒體；電影電視是以文字、聲音、圖形、圖像作為媒體。那么媒體在計算機中的含義是什么？媒體在計算機領域中有兩種含義：一是指用以存儲信息的實體，如磁帶、磁盤、光盤和半導體存儲器；另一種是指多媒體技術中的媒體，即指信息載體，如文本、聲頻、視頻

50、、圖形、圖像、動畫等。多媒體技術是指利用計算機技術把各種信息媒體綜合一體化，使它們建立起邏輯聯(lián)系，并進行加工處理的技術。所謂“加工處理”主要是指對這些媒體的錄入、對信息進行壓縮和解壓縮、存儲、顯示、傳輸?shù)取?. 多媒體技術的特性多媒體技術具有以下五種特性： 多樣性：指計算機所能處理的信息從最初的數(shù)值、文字、圖形擴展到聲音和視頻信息(運動圖像)。視頻信息的處理是多媒體技術的核心。 集成性：是指將多媒體信息有機地組織在一起，綜合地表達某個完整內容。 交互性：是指提供人們多種交互控制能力，使人們獲取信息和使用信息，變被動為主動。交互性是多媒體技術的關鍵特征。 實時性：多媒體技術需要同時處理聲音、文字

51、、圖像等多種信息， 其中聲音和視頻圖像還要求實時處理。因此，還需要能支持對多媒體信息進行實時處理的操作系統(tǒng)。 數(shù)字化：是指多媒體中的各個單媒體都是以數(shù)字形式存放在計算機中。多媒體技術包括數(shù)字信號的處理技術，音頻和視頻技術，多媒體計算機系統(tǒng)(硬件和軟件)技術，多媒體通信技術等。1.5.2 多媒體計算機系統(tǒng)多媒體計算機是指能對多媒體信息進行獲取、編輯、存取、處理、加工和輸出的一種交互性的計算機系統(tǒng)。多媒體計算機系統(tǒng)一般由多媒體計算機硬件系統(tǒng)和多媒體計算機軟件系統(tǒng)組成。多媒體計算機硬件系統(tǒng)包括多媒體計算機(如個人機、工作站、超級微機等)，多媒體輸入輸出設備(如打印機、繪圖儀、音響、電視機、錄像機、錄音機