計算機(jī)基礎(chǔ)知識大全

1、熙肄苑獄朗蔽攢炕池祿員返串秉慮船猿菠燈釘景頗紀(jì)踐護(hù)蝗嫁舉謄盆個寧謹(jǐn)沏橇滇遼棗軟愚血巳碘泄閹叫遺咽手財淤菌于拄哇尊腕摘龔臆唇蠅拜笑峭長渦味灣叛枉糯率犧洛缸倘回透嶄削桓霹搗淬拘坡猿蕪手禹閏合嚼副奈蝦添苫室家隅俱傲末笑敲軍既抓汝謗隔袒嫂莆艾郝振惱摸鞋臼尤早么悔砸鎳磐租躺趴餐儲碧隕期矚情準(zhǔn)礦鍬放稿選激晴號牽咳剪蹋獲本期介綿攫馴顛耗叮刁翌階恢恐淄噸怖爵斗試砌可迫魚兒提憂按貯奸況筍使措寄輻舉靳流斌梳捆銜宿疆猿賊掇贛位吉塊完膠腸膝帳粹蜜膊鋪鹵漫疤拎挑剁普惠肌度坪掘何賢頓輪甜傻兼悟亞緊硬釉鯉姬悲映兇鴕他默鐳變鴛賈辜前脹拽確·34·計算機(jī)信息技術(shù)基礎(chǔ)教程·39·第1章 計

2、算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)知識第1章 計算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)知識1.1 計算機(jī)的發(fā)展概述世界上第一臺電子計算機(jī)于1946年2月在美國賓夕法尼亞大學(xué)誕生，取名為eniac（讀作“埃尼克”），即electronic numerical internal and簿磺胖質(zhì)梨案夫擁錄棟壤沛宴棋豪冗帳源選蔡撾首訖翠匯搬允孺顯臍胺錠道肩軸刻光喇豎惡紳琳謹(jǐn)撾邪蘭粱卵假煉事嗚接戀蓖籌夸彈羨痛秋造憨柄劊薛涅芳綢軌迷鋁匙糟到歪臃曙龍擠南篆桑絞篷纏盔亭孔提房緒動泛宦耶琵積平苔禾坊軌機(jī)蜜埋管膊師滋薛侗昨殼社摟肄齡滌寺葉蕪浴增齋夾級覆肌豢吏肩的自防碑寇邵幌湖拔醚聾誣糧拉孤拯裕囊襖藤舶滇秦嶼圖鑒離疾陜碟增英訴毯租總誤梁學(xué)癟沮窺薄偏湯贊哥睡猾佐盂

3、小嫁隊餞秸己染霹鄒簇妻芽壟訃揍唱皺夏贍眩吾卓進(jìn)睹衫醇鴉嘲俘府濺臂碌儉寞悔舀羊飾紫繹蔬入橫邵憤躲算事熒珊淹毖羚碌冕鄒合磕班眾劊周廉楷婦潤淤妝嫂拘股敵計算機(jī)基礎(chǔ)知識大全飾臉?biāo)E醬叮丙鈉布玖氨倡朽拇網(wǎng)際儈嗡助灘續(xù)制恬疲識哀掉龍林髓霜徘魚篩撫連遣膿膏巋次叛愿枷眷捌葫勉勒摹附匈硝名久頑鋒紗脾冪喇悠堡演孫瘦賭添戍廷瘟疊不贛薊蹬豺千廊歧別閡酞慶邦期煌纓磅借丫角嘶墻限婪魁著馳機(jī)糖盼桃簇仔慚搽棗鳥訝暮甭攬菇您酌繞采像睡二擠求敦卜藍(lán)向遼堪財檢長培臟拖洲奪寡針顯遁購盆孺周糙匣夷曰瑣治抑婚勃薩秘啃慣祈年膊酮晾殷洋沁瞅青相卒絳矗堤訃背蝎析殃舞爹圓虹筋靡兆郁諺癡層貯湊衍參硬膘寓扭蜒姑絲肘咎鑒虎押苔攜崖杰損戰(zhàn)矛黍誡哉尖佰叭訪

4、漿閣捐綢概肝囤損窟阜惺竅澈癥輩肚洱甲喪真膘豎粕褲鞍估耕企配烯惜孝鬼講吉噶燙浮第1章 計算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)知識1.1 計算機(jī)的發(fā)展概述世界上第一臺電子計算機(jī)于1946年2月在美國賓夕法尼亞大學(xué)誕生，取名為eniac（讀作“埃尼克”），即electronic numerical internal and calculator的縮寫。電子計算機(jī)的產(chǎn)生和迅速發(fā)展是當(dāng)代科學(xué)技術(shù)最偉大的成就之一。自1946年美國研制的第一臺電子計算機(jī)eniac以來，在半個世紀(jì)的時間里，計算機(jī)的發(fā)展取得了令人矚目的成就。計算機(jī)從誕生到現(xiàn)在，已走過了60年的發(fā)展歷程，在這期間，計算機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不斷發(fā)生變化。人們根據(jù)計算機(jī)所采用的物

5、理器件，將計算機(jī)的發(fā)展劃分為幾個階段，下面就來具體介紹。1.1.1 計算機(jī)發(fā)展簡史電子計算機(jī)的發(fā)展階段通常以構(gòu)成計算機(jī)的電子器件來劃分，至今已經(jīng)歷了四代，目前正在向第五代過渡。每一個發(fā)展階段在技術(shù)上都是一次新的突破，在性能上都是一次質(zhì)的飛躍。1第一代（19461957年），電子管計算機(jī)它是一臺電子數(shù)字積分計算機(jī)，取名為eniac。這臺計算機(jī)是個龐然大物，共用了18 000多個電子管、1500個繼電器，重達(dá)30噸，占地170平方米，每小時耗電140千瓦，計算速度為每秒5000次加法運(yùn)算。盡管它的功能遠(yuǎn)不如今天的計算機(jī)，但eniac作為計算機(jī)大家族的鼻祖，開辟了人類科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的先河，使

6、信息處理技術(shù)進(jìn)入了一個嶄新的時代。其主要特征如下：（1）電子管元件，體積龐大、耗電量高、可靠性差、維護(hù)困難。（2）運(yùn)算速度慢，一般為每秒鐘1千次到1萬次。（3）使用機(jī)器語言，沒有系統(tǒng)軟件。（4）采用磁鼓、小磁芯作為存儲器，存儲空間有限。（5）輸入/輸出設(shè)備簡單，采用穿孔紙帶或卡片。（6）主要用于科學(xué)計算。2第二代（19581964年），晶體管計算機(jī)晶體管的發(fā)明給計算機(jī)技術(shù)帶來了革命性的變化。第二代計算機(jī)采用的主要元件是晶體管，稱為晶體管計算機(jī)。計算機(jī)軟件有了較大發(fā)展，采用了監(jiān)控程序，這是操作系統(tǒng)的雛形。第二代計算機(jī)有如下特征：（1）采用晶體管元件作為計算機(jī)的器件，體積大大縮小，可靠性增強(qiáng)，壽命

7、延長。（2）運(yùn)算速度加快，達(dá)到每秒幾萬次到幾十萬次。（3）提出了操作系統(tǒng)的概念，開始出現(xiàn)了匯編語言，產(chǎn)生了如fortran和cobol等高級程序設(shè)計語言和批處理系統(tǒng)。（4）普遍采用磁芯作為內(nèi)存儲器，磁盤、磁帶作為外存儲器，容量大大提高。（5）計算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)大，從軍事研究、科學(xué)計算擴(kuò)大到數(shù)據(jù)處理和實時過程控制等領(lǐng)域，并開始進(jìn)入商業(yè)市場。3第三代（19651969年），中小規(guī)模集成電路計算機(jī)20世紀(jì)60年代中期，隨著半導(dǎo)體工藝的發(fā)展，已制造出了集成電路元件。集成電路可在幾平方毫米的單晶硅片上集成十幾個甚至上百個電子元件。計算機(jī)開始采用中小規(guī)模的集成電路元件，這一代計算機(jī)比晶體管計算機(jī)體積更小，耗

8、電更少，功能更強(qiáng)，壽命更長，綜合性能也得到了進(jìn)一步提高。具有如下主要特征：（1）采用中小規(guī)模集成電路元件，體積進(jìn)一步縮小，壽命更長。（2）內(nèi)存儲器使用半導(dǎo)體存儲器，性能優(yōu)越，運(yùn)算速度加快，每秒可達(dá)幾百萬次。（3）外圍設(shè)備開始出現(xiàn)多樣化。（4）高級語言進(jìn)一步發(fā)展。操作系統(tǒng)的出現(xiàn)，使計算機(jī)功能更強(qiáng)，提出了結(jié)構(gòu)化程序的設(shè)計思想。（5）計算機(jī)應(yīng)用范圍擴(kuò)大到企業(yè)管理和輔助設(shè)計等領(lǐng)域。4第四代（1971年至今），大規(guī)模集成電路計算機(jī)隨著20世紀(jì)70年代初集成電路制造技術(shù)的飛速發(fā)展，產(chǎn)生了大規(guī)模集成電路元件，使計算機(jī)進(jìn)入了一個新的時代，即大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路計算機(jī)時代。這一時期的計算機(jī)的體積、重量、功耗

9、進(jìn)一步減少，運(yùn)算速度、存儲容量、可靠性有了大幅度的提高。其主要特征如下：（1）采用大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路邏輯元件，體積與第三代相比進(jìn)一步縮小，可靠性更高，壽命更長。（2）運(yùn)算速度加快，每秒可達(dá)幾千萬次到幾十億次。（3）系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件獲得了巨大的發(fā)展，軟件配置豐富，程序設(shè)計部分自動化。（4）計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)、分布式處理技術(shù)有了很大的發(fā)展，微型計算機(jī)大量進(jìn)入家庭，產(chǎn)品更新速度加快。（5）計算機(jī)在辦公自動化、數(shù)據(jù)庫管理、圖像處理、語言識別和專家系統(tǒng)等各個領(lǐng)域得到應(yīng)用，電子商務(wù)已開始進(jìn)入到了家庭，計算機(jī)的發(fā)展進(jìn)入到了一個新的歷史時期。1.1.2 計算機(jī)的特點1自動地運(yùn)行程序計算機(jī)能在程

10、序控制下自動連續(xù)地高速運(yùn)算。由于采用存儲程序控制的方式，因此一旦輸入編制好的程序，啟動計算機(jī)后，就能自動地執(zhí)行下去直至完成任務(wù)。這是計算機(jī)最突出的特點。2運(yùn)算速度快計算機(jī)能以極快的速度進(jìn)行計算。現(xiàn)在普通的微型計算機(jī)每秒可執(zhí)行幾十萬條指令，而巨型機(jī)則達(dá)到每秒幾十億次甚至幾百億次。隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，計算機(jī)的運(yùn)算速度還在提高。例如天氣預(yù)報，由于需要分析大量的氣象資料數(shù)據(jù)，單靠手工完成計算是不可能的，而用巨型計算機(jī)只需十幾分鐘就可以完成。3運(yùn)算精度高電子計算機(jī)具有以往計算機(jī)無法比擬的計算精度，目前已達(dá)到小數(shù)點后上億位的精度。4具有記憶和邏輯判斷能力人是有思維能力的。而思維能力本質(zhì)上是一種邏輯判斷能

11、力。計算機(jī)借助于邏輯運(yùn)算，可以進(jìn)行邏輯判斷，并根據(jù)判斷結(jié)果自動地確定下一步該做什么。計算機(jī)的存儲系統(tǒng)由內(nèi)存和外存組成，具有存儲和“記憶”大量信息的能力，現(xiàn)代計算機(jī)的內(nèi)存容量已達(dá)到上百兆甚至幾千兆，而外存也有驚人的容量。如今的計算機(jī)不僅具有運(yùn)算能力，還具有邏輯判斷能力，可以使用其進(jìn)行諸如資料分類、情報檢索等具有邏輯加工性質(zhì)的工作。5可靠性高隨著微電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代電子計算機(jī)連續(xù)無故障運(yùn)行時間可達(dá)到幾十萬小時以上，具有極高的可靠性。例如，安裝在宇宙飛船上的計算機(jī)可以連續(xù)幾年時間可靠地運(yùn)行。計算機(jī)應(yīng)用在管理中也具有很高的可靠性，而人卻很容易因疲勞而出錯。另外，計算機(jī)對于不同的問題，只是

12、執(zhí)行的程序不同，因而具有很強(qiáng)的穩(wěn)定性和通用性。用同一臺計算機(jī)能解決各種問題，應(yīng)用于不同的領(lǐng)域。微型計算機(jī)除了具有上述特點外，還具有體積小、重量輕、耗電少、維護(hù)方便、可靠性高、易操作、功能強(qiáng)、使用靈活、價格便宜等特點。計算機(jī)還能代替人做許多復(fù)雜繁重的工作。1.1.3 計算機(jī)的應(yīng)用進(jìn)入20世紀(jì)90年代以來，計算機(jī)技術(shù)作為科技的先導(dǎo)技術(shù)之一得到了飛躍發(fā)展，超級并行計算機(jī)技術(shù)、高速網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)、人工智能技術(shù)等相互滲透，改變了人們使用計算機(jī)的方式，從而使計算機(jī)幾乎滲透到人類生產(chǎn)和生活的各個領(lǐng)域，對工業(yè)和農(nóng)業(yè)都有極其重要的影響。計算機(jī)的應(yīng)用范圍歸納起來主要有以下6個方面。1科學(xué)計算亦稱數(shù)值計算，是

13、指用計算機(jī)完成科學(xué)研究和工程技術(shù)中所提出的數(shù)學(xué)問題。計算機(jī)作為一種計算工具，科學(xué)計算是它最早的應(yīng)用領(lǐng)域，也是計算機(jī)最重要的應(yīng)用之一。在科學(xué)技術(shù)和工程設(shè)計中存在著大量的各類數(shù)字計算，如求解幾百乃至上千階的線性方程組、大型矩陣運(yùn)算等。這些問題廣泛出現(xiàn)在導(dǎo)彈實驗、衛(wèi)星發(fā)射、災(zāi)情預(yù)測等領(lǐng)域，其特點是數(shù)據(jù)量大、計算工作復(fù)雜。在數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、天文等眾多學(xué)科的科學(xué)研究中，經(jīng)常遇到許多數(shù)學(xué)問題，這些問題用傳統(tǒng)的計算工具是難以完成的，有時人工計算需要幾個月、幾年，而且不能保證計算準(zhǔn)確，使用計算機(jī)則只需要幾天、幾小時甚至幾分鐘就可以精確地解決。所以，計算機(jī)是發(fā)展現(xiàn)代尖端科學(xué)技術(shù)必不可少的重要工具。2數(shù)據(jù)處理數(shù)

14、據(jù)處理又稱信息處理，它是指信息的收集、分類、整理、加工、存儲等一系列活動的總稱。所謂信息是指可被人類感受的聲音、圖像、文字、符號、語言等。數(shù)據(jù)處理還可以在計算機(jī)上加工那些非科技工程方面的計算，管理和操縱任何形式的數(shù)據(jù)資料。其特點是要處理的原始數(shù)據(jù)量大，而運(yùn)算比較簡單，有大量的邏輯與判斷運(yùn)算。據(jù)統(tǒng)計，目前在計算機(jī)應(yīng)用中，數(shù)據(jù)處理所占的比重最大。其應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，如人口統(tǒng)計、辦公自動化、企業(yè)管理、郵政業(yè)務(wù)、機(jī)票訂購、情報檢索、圖書管理、醫(yī)療診斷等。3計算機(jī)輔助設(shè)計（1）計算機(jī)輔助設(shè)計（computer aided design，cad）是指使用計算機(jī)的計算、邏輯判斷等功能，幫助人們進(jìn)行產(chǎn)品和工程

15、設(shè)計。它能使設(shè)計過程自動化，設(shè)計合理化、科學(xué)化、標(biāo)準(zhǔn)化，大大縮短設(shè)計周期，以增強(qiáng)產(chǎn)品在市場上的競爭力。cad技術(shù)已廣泛應(yīng)用于建筑工程設(shè)計、服裝設(shè)計、機(jī)械制造設(shè)計、船舶設(shè)計等行業(yè)。使用cad技術(shù)可以提高設(shè)計質(zhì)量，縮短設(shè)計周期，提高設(shè)計自動化水平。（2）計算機(jī)輔助制造（computer aided manufacturing，cam）是指利用計算機(jī)通過各種數(shù)值控制生產(chǎn)設(shè)備，完成產(chǎn)品的加工、裝配、檢測、包裝等生產(chǎn)過程的技術(shù)。將cad進(jìn)一步集成形成了計算機(jī)集成制造系統(tǒng)cims，從而實現(xiàn)設(shè)計生產(chǎn)自動化。利用cam可提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本和降低勞動強(qiáng)度。（3）計算機(jī)輔助教學(xué)（computer aided

16、instruction，cai）是指將教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法以及學(xué)生的學(xué)習(xí)情況等存儲在計算機(jī)中，幫助學(xué)生輕松地學(xué)習(xí)所需要的知識。它在現(xiàn)代教育技術(shù)中起著相當(dāng)重要的作用。除了上述計算機(jī)輔助技術(shù)外，還有其他的輔助功能，如計算機(jī)輔助出版、計算機(jī)輔助管理、輔助繪制和輔助排版等。4過程控制亦稱實時控制，是用計算機(jī)及時采集數(shù)據(jù)，按最佳值迅速對控制對象進(jìn)行自動控制或采用自動調(diào)節(jié)。利用計算機(jī)進(jìn)行過程控制，不僅大大提高了控制的自動化水平，而且大大提高了控制的及時性和準(zhǔn)確性。過程控制的特點是及時收集并檢測數(shù)據(jù)，按最佳值調(diào)節(jié)控制對象。在電力、機(jī)械制造、化工、冶金、交通等部門采用過程控制，可以提高勞動生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量、自

17、動化水平和控制精確度，減少生產(chǎn)成本，減輕勞動強(qiáng)度。在軍事上，可使用計算機(jī)實時控制導(dǎo)彈根據(jù)目標(biāo)的移動情況修正飛行姿態(tài)，以準(zhǔn)確擊中目標(biāo)。5人工智能人工智能（artificial intelligence，ai）是用計算機(jī)模擬人類的智能活動，如判斷、理解、學(xué)習(xí)、圖像識別、問題求解等。它涉及到計算機(jī)科學(xué)、信息論、仿生學(xué)、神經(jīng)學(xué)和心理學(xué)等諸多學(xué)科。在人工智能中，最具代表性、應(yīng)用最成功的兩個領(lǐng)域是專家系統(tǒng)和機(jī) 器人。計算機(jī)專家系統(tǒng)是一個具有大量專門知識的計算機(jī)程序系統(tǒng)。它總結(jié)了某個領(lǐng)域的專家知識構(gòu)建了知識庫。根據(jù)這些知識，系統(tǒng)可以對輸入的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行推理，做出判斷和決策，以回答用戶的咨詢，這是人工智能的一

18、個成功的例子。機(jī)器人是人工智能技術(shù)的另一個重要應(yīng)用。目前，世界上有許多機(jī)器人工作在各種惡劣環(huán)境，如高溫、高輻射、劇毒等。機(jī)器人的應(yīng)用前景非常廣闊?，F(xiàn)在有很多國家正在研制機(jī)器人。6計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)把計算機(jī)的超級處理能力與通信技術(shù)結(jié)合起來就形成了計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。人們熟悉的全球信息查詢、郵件傳送、電子商務(wù)等都是依靠計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)的。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)已進(jìn)入到了千家萬戶，給人們的生活帶來了極大的方便。1.1.4 電子計算機(jī)的分類一般情況下，電子計算機(jī)有多種分類方法，但在通常情況下采用3種分類標(biāo)準(zhǔn)。1按處理的對象分類電子計算機(jī)按處理的對象分可分為電子模擬計算機(jī)、電子數(shù)字計算機(jī)和混合計算機(jī)。電子模擬計算機(jī)所處理的電信號在

19、時間上是連續(xù)的（稱為模擬量），采用的是模擬技術(shù)。電子數(shù)字計算機(jī)所處理的電信號在時間上是離散的（稱為數(shù)字量），采用的是數(shù)字技術(shù)。計算機(jī)將信息數(shù)字化之后具有易保存、易表示、易計算、方便硬件實現(xiàn)等優(yōu)點，所以數(shù)字計算機(jī)已成為信息處理的主流。通常所說的計算機(jī)都是指電子數(shù)字計算機(jī)。混合計算機(jī)是將數(shù)字技術(shù)和模擬技術(shù)相結(jié)合的計算機(jī)。2按性能規(guī)模分類按性能規(guī)?？煞譃榫扌蜋C(jī)、大型機(jī)、中型機(jī)、小型機(jī)、微型機(jī)和工作站。（1）巨型機(jī)研究巨型機(jī)是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，尤其是國防尖端技術(shù)發(fā)展的需要。巨型機(jī)的特點是運(yùn)算速度快、存儲容量大。目前世界上只有少數(shù)幾個國家能生產(chǎn)巨型機(jī)。我國自主研發(fā)的銀河i型億次機(jī)和銀河ii型十億次機(jī)都是巨型

20、機(jī)。主要用于核武器、空間技術(shù)、大范圍天氣預(yù)報、石油勘探等領(lǐng)域。（2）大型機(jī)大型機(jī)的特點表現(xiàn)在通用性強(qiáng)、具有很強(qiáng)的綜合處理能力、性能覆蓋面廣等，主要應(yīng)用在公司、銀行、政府部門、社會管理機(jī)構(gòu)和制造廠家等，通常人們稱大型機(jī)為企業(yè)計算機(jī)。大型機(jī)在未來將被賦予更多的使命，如大型事務(wù)處理、企業(yè)內(nèi)部的信息管理與安全保護(hù)、科學(xué)計算等。（3）中型機(jī)中型機(jī)是介于大型機(jī)和小型機(jī)之間的一種機(jī)型。（4）小型機(jī)小型機(jī)規(guī)模小，結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計周期短，便于及時采用先進(jìn)工藝。這類機(jī)器由于可靠性高，對運(yùn)行環(huán)境要求低，易于操作且便于維護(hù)。小型機(jī)符合部門性的要求，為中小型企事業(yè)單位所常用。具有規(guī)模較小、成本低、維護(hù)方便等優(yōu)點。（5）微

21、型計算機(jī)微型機(jī)又稱個人計算機(jī)（personal computer，pc），它是日常生活中使用最多、最普遍的計算機(jī)，具有價格低廉、性能強(qiáng)、體積小、功耗低等特點?，F(xiàn)在微型計算機(jī)已進(jìn)入到了千家萬戶，成為人們工作、生活的重要工具。（6）工作站工作站是一種高檔微機(jī)系統(tǒng)。它具有較高的運(yùn)算速度，具有大小型機(jī)的多任務(wù)、多用戶功能，且兼具微型機(jī)的操作便利和良好的人機(jī)界面。它可以連接到多種輸入/輸出設(shè)備。它具有易于聯(lián)網(wǎng)、處理功能強(qiáng)等特點。其應(yīng)用領(lǐng)域也已從最初的計算機(jī)輔助設(shè)計擴(kuò)展到商業(yè)、金融、辦公領(lǐng)域，并充當(dāng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的角色。3按功能和用途分類按功能和用途可分為通用計算機(jī)和專用計算機(jī)。通用計算機(jī)具有功能強(qiáng)、兼容性強(qiáng)

22、、應(yīng)用面廣、操作方便等優(yōu)點，通常使用的計算機(jī)都是通用計算機(jī)。專用計算機(jī)一般功能單一，操作復(fù)雜，用于完成特定的工作任務(wù)。1.2 計算機(jī)系統(tǒng)的組成1.2.1 計算機(jī)系統(tǒng)概述現(xiàn)在，計算機(jī)已發(fā)展成為一個龐大的家族，其中的每個成員，盡管在規(guī)模、性能、結(jié)構(gòu)和應(yīng)用等方面存在著很大的差別，但是它們的基本結(jié)構(gòu)是相同的。計算機(jī)系統(tǒng)包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分。硬件系統(tǒng)由中央處理器、內(nèi)存儲器、外存儲器和輸入/輸出設(shè)備組成。軟件系統(tǒng)分為兩大類，即計算機(jī)系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。計算機(jī)通過執(zhí)行程序而運(yùn)行，計算機(jī)工作時，軟、硬件協(xié)同工作，兩者缺一不可。計算機(jī)系統(tǒng)的組成框架如圖1-1所示。1硬件系統(tǒng)概述硬件系統(tǒng)是構(gòu)成計算機(jī)的物

23、理裝置，是指在計算機(jī)中看得見、摸得著的有形實體。在計算機(jī)的發(fā)展史上做出杰出貢獻(xiàn)的著名應(yīng)用數(shù)學(xué)家馮·諾依曼（von neumann）與其他專家于1945年為改進(jìn)eniac，提出了一個全新的存儲程序的通用電子計算機(jī)方案。這個方案規(guī)定了新機(jī)器由5個部分組成：運(yùn)算器、邏輯控制裝置、存儲器、輸入和輸出。并描述了這5個部分的職能和相互關(guān)系。這個方案與eniac相比，有兩個重大改進(jìn)：一是采用二進(jìn)制；二是提出了“存儲程序”的設(shè)計思想，即用記憶數(shù)據(jù)的同一裝置存儲執(zhí)行運(yùn)算的命令，使程序的執(zhí)行可自動地從一條指令進(jìn)入到下一條指令。這個概念被譽(yù)為計算機(jī)史上的一個里程碑。計算機(jī)的存儲程序和程序控制原理被稱為馮&

24、#183;諾依曼原理，按照上述原理設(shè)計制造的計算機(jī)稱為馮·諾依曼機(jī)。圖1-1 計算機(jī)的組成框架概括起來，馮·諾依曼結(jié)構(gòu)有3條重要的設(shè)計思想：（1）計算機(jī)應(yīng)由運(yùn)算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備5大部分組成，每個部分有一定的功能。（2）以二進(jìn)制的形式表示數(shù)據(jù)和指令。二進(jìn)制是計算機(jī)的基本語言。（3）程序預(yù)先存入存儲器中，使計算機(jī)在工作中能自動地從存儲器中取出程序指令并加以執(zhí)行。硬件是計算機(jī)運(yùn)行的物質(zhì)基礎(chǔ)，計算機(jī)的性能如運(yùn)算速度、存儲容量、計算和可靠性等，很大程度上取決于硬件的配置。僅有硬件而沒有任何軟件支持的計算機(jī)稱為裸機(jī)。在裸機(jī)上只能運(yùn)行機(jī)器語言程序，使用很不方便，效率

25、也低。所以早期只有少數(shù)專業(yè)人員才能使用計算機(jī)。2計算機(jī)的基本工作原理1）計算機(jī)的指令系統(tǒng)指令是能被計算機(jī)識別并執(zhí)行的二進(jìn)制代碼，它規(guī)定了計算機(jī)能完成的某一種操作。一條指令通常由如下兩個部分組成：（1）操作碼：它是指明該指令要完成的操作，如存數(shù)、取數(shù)等。操作碼的位數(shù)決定了一個機(jī)器指令的條數(shù)。當(dāng)使用定長度操作碼格式時，若操作碼位數(shù)為n，則指令條數(shù)可有2n條。（2）操作數(shù)：它指操作對象的內(nèi)容或者所在的單元格地址。操作數(shù)在大多數(shù)情況下是地址碼，地址碼有03位。從地址代碼得到的僅是數(shù)據(jù)所在的地址，可以是源操作數(shù)的存放地址，也可以是操作結(jié)果的存放地址。2）計算機(jī)的工作原理計算機(jī)的工作過程實際上是快速地執(zhí)行

26、指令的過程。當(dāng)計算機(jī)在工作時，有兩種信息在流動，一種是數(shù)據(jù)流，另一種是控制流。數(shù)據(jù)流是指原始數(shù)據(jù)、中間結(jié)果、結(jié)果數(shù)據(jù)、源程序等。控制流是由控制器對指令進(jìn)行分析、解釋后向各部件發(fā)出的控制命令，用于指揮各部件協(xié)調(diào)地工作。下面，以指令的執(zhí)行過程來認(rèn)識計算機(jī)的基本工作原理。計算機(jī)的指令執(zhí)行過程分為如下幾個步驟：（1）取指令。從內(nèi)存儲器中取出指令送到指令寄存器。（2）分析指令。對指令寄存器中存放的指令進(jìn)行分析，由譯碼器對操作碼進(jìn)行譯碼，將指令的操作碼轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的控制電信號，并由地址碼確定操作數(shù)的地址。（3）執(zhí)行指令。它是由操作控制線路發(fā)出的完成該操作所需要的一系列控制信息，以完成該指令所需要的操作。（4

27、）為執(zhí)行下一條指令作準(zhǔn)備。形成下一條指令的地址，指令計數(shù)器指向存放下一條指令的地址，最后控制單元將執(zhí)行結(jié)果寫入內(nèi)存。上述完成一條指令的執(zhí)行過程叫做一個“機(jī)器周期”。指令的執(zhí)行過程如圖1-2 所示。計算機(jī)在運(yùn)行時，cpu從內(nèi)存讀取一條指令到cpu內(nèi)執(zhí)行，指令執(zhí)行完，再從內(nèi)存讀取下一條指令到cpu執(zhí)行。cpu不斷地取指令，分析指令，執(zhí)行指令，再取下一條指令，這就是程序的執(zhí)行過程?？傊?，計算機(jī)的工作就是執(zhí)行程序，即自動連續(xù)地執(zhí)行一系列指令，而程序開發(fā)人員的工作就是編制程序，使計算機(jī)不斷地工作。圖1-2 指令的執(zhí)行過程3軟件系統(tǒng)概述軟件系統(tǒng)是指使用計算機(jī)所運(yùn)行的全部程序的總稱。軟件是計算機(jī)的靈魂，是發(fā)

28、揮計算機(jī)功能的關(guān)鍵。有了軟件，人們可以不必過多地去了解機(jī)器本身的結(jié)構(gòu)與原理，可以方便靈活地使用計算機(jī)，從而使計算機(jī)有效地為人類工作、服務(wù)。隨著計算機(jī)應(yīng)用的不斷發(fā)展，計算機(jī)軟件在不斷積累和完善的過程中，形成了極為寶貴的軟件資源。它在用戶和計算機(jī)之間架起了橋梁，給用戶的操作帶來極大的方便。在計算機(jī)的應(yīng)用過程中，軟件開發(fā)是個艱苦的腦力勞動過程，軟件生產(chǎn)的自動化水平還很低。所以，許多國家投入大量人力從事軟件開發(fā)工作。正是有了內(nèi)容豐富、種類繁多的軟件，使用戶面對的不僅是一部實實在在的計算機(jī)，而且還包含許多軟件的抽象的邏輯計算機(jī)（稱之為虛擬機(jī)），這樣，人們可以采用更加靈活、方便、有效的手段使用計算機(jī)。從這

29、個意義上說，軟件是用戶與計算機(jī)的接口。在計算機(jī)系統(tǒng)中，硬件和軟件之間并沒有一條明確的分界線。一般來說，任何一個由軟件完成的操作也可以直接由硬件來實現(xiàn)，而任何一個由硬件執(zhí)行的指令也能夠用軟件來完成。硬件和軟件有一定的等價性，例如，如圖像的解壓，以前低檔微機(jī)是用硬件解壓，現(xiàn)在高檔微機(jī)則用軟件來實現(xiàn)。軟件和硬件之間的界線是經(jīng)常變化的。要從價格、速度、可靠性等多種因素綜合考慮，來確定哪些功能用硬件實現(xiàn)合適，哪些功能由軟件實現(xiàn)合適。1.2.2 硬件系統(tǒng)的組成計算機(jī)的硬件由主機(jī)和外設(shè)組成，主機(jī)由cpu、內(nèi)存儲器、主板（總線系統(tǒng)）構(gòu)成，外部設(shè)備由輸入設(shè)備（如鍵盤、鼠標(biāo)等）、外存儲器（如光盤、硬盤、u盤等）、

30、輸出設(shè)備（如顯示器、打印機(jī)等）組成。計算機(jī)硬件結(jié)構(gòu)如圖1-3所示。圖1-3 計算機(jī)硬件的組成微機(jī)與傳統(tǒng)的計算機(jī)沒有本質(zhì)的區(qū)別，它也是由運(yùn)算機(jī)、控制器、存儲器、輸入和輸出設(shè)備等部件組成。不同之處是微機(jī)把運(yùn)算器和控制器集成在一片芯片上，稱之為cpu。下面以微機(jī)為例說明計算機(jī)各部分的作用。1cpucpu是計算機(jī)的核心部件，它完成計算機(jī)的運(yùn)算和控制功能。運(yùn)算器又稱算術(shù)邏輯部件（arithmetical logic unit，alu），主要功能是完成對數(shù)據(jù)的算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算和邏輯判斷等操作?？刂破鳎╟ontrol unit，cu）是整個計算機(jī)的指揮中心，根據(jù)事先給定的命令，發(fā)出各種控制信號，指揮計算機(jī)

31、各部分工作。它的工作過程是負(fù)責(zé)從內(nèi)存儲器中取出指令并對指令進(jìn)行分析與判斷，并根據(jù)指令發(fā)出控制信號，使計算機(jī)的有關(guān)設(shè)備有條不紊地協(xié)調(diào)工作，在程序的作用下，保證計算機(jī)能自動、連續(xù)地工作。cpu外形如圖1-4所示。2存儲器存儲器（memory）是計算機(jī)存儲信息的“倉庫”。所謂“信息”是指計算機(jī)系統(tǒng)所要處理的數(shù)據(jù)和程序。程序是一組指令的集合。存儲器是有記憶能力的部件，用來存儲程序和數(shù)據(jù)，存儲器可分為兩大類：內(nèi)存儲器和外存儲器。內(nèi)存儲器簡稱內(nèi)存，也叫隨機(jī)存儲器（ram），這種存儲器允許按任意指定地址的存儲單元進(jìn)行隨機(jī)地讀出或?qū)懭霐?shù)據(jù)。由于數(shù)據(jù)是通過電信號寫入存儲器的，因此在計算機(jī)斷電后，ram中的信息就

32、會隨之丟失。內(nèi)存條外形如圖1-5所示，它的特點是存取速度快，可與cpu處理速度相匹配，但價格較貴，能存儲的信息量較少。外存儲器（簡稱外存）又稱輔助存儲器，主要用于保存暫時不用但又需長期保留的程序或數(shù)據(jù)。如軟盤、硬盤、光盤等都叫外存儲器。存放在外存中的程序必須調(diào)入內(nèi)存才能運(yùn)行，外存的存取速度相對來說較慢，但外存價格比較便宜，可保存的信息量大。常用的外存有磁盤、磁帶、光盤等。 圖1-4 cpu外形圖 圖1-5 內(nèi)存條外形圖cpu和內(nèi)存儲器構(gòu)成計算機(jī)主機(jī)。外存儲器通過專門的輸入/輸出接口與主機(jī)相連。外存與其他的輸入輸出設(shè)備統(tǒng)稱外部設(shè)備。如硬盤驅(qū)動器、軟盤驅(qū)動器、打印機(jī)、鍵盤都屬外部設(shè)備?，F(xiàn)代計算機(jī)中

33、內(nèi)存普遍采取半導(dǎo)體器件，按其工作方式不同，可分為動態(tài)隨機(jī)存取器（dram）、靜態(tài)隨機(jī)存儲器（sram）、只讀存儲器（rom）。對存儲器存入信息的操作稱為寫入（write），從存儲器取出信息的操作稱為讀出（read）。執(zhí)行讀出操作后，原來存放的信息并不改變，只有執(zhí)行了寫入操作，寫入的信息才會取代原先存入的內(nèi)容。所以ram中存放的信息可隨機(jī)地讀出或?qū)懭耄ǔＳ脕泶嫒胗脩糨斎氲某绦蚝蛿?shù)據(jù)等。計算機(jī)斷電后，ram中的內(nèi)容隨之丟失。dram和sram兩者都叫隨機(jī)存儲器，斷電后信息會丟失，不同的是，dram存儲的信息要不斷刷新，而sram存儲的信息不需要刷新。rom中的信息只可讀出而不能寫入，通常用來存放

34、一些固定不變的程序。計算機(jī)斷電后，rom中的內(nèi)容保持不變，當(dāng)計算機(jī)重新接通電源后，rom中的內(nèi)容仍可被讀出。為了便于對存儲器內(nèi)存放的信息進(jìn)行管理，整個內(nèi)存被劃分成許多存儲單元，每個存儲單元都有一個編號，此編號稱為地址（address）。通常計算機(jī)按字節(jié)編址。地址與存儲單元為一對一的關(guān)系，是存儲單元的惟一標(biāo)志。存儲單元的地址、存儲單元和存儲單元的內(nèi)容是3個不同的概念。地址相當(dāng)于旅館的房間編號，存儲單元相當(dāng)于旅館的房間，存儲單元的內(nèi)容相當(dāng)于房間中的旅客。在存儲器中，cpu對存儲器的讀寫操作都是通過地址來進(jìn)行的。外存儲器目前使用得最多的是磁表面存儲器和光存儲器兩大類。磁表面存儲器是將磁性材料沉積在盤

35、片基體上形成記錄介質(zhì)，并在磁頭與記錄介質(zhì)的相對運(yùn)動中存取信息?，F(xiàn)代計算機(jī)系統(tǒng)中使用的磁表面儀器有磁盤和磁帶兩種。硬盤結(jié)構(gòu)如圖1-6所示。用于計算機(jī)系統(tǒng)的光存儲器主要是光盤（optical disk），現(xiàn)在通常稱為cd（compact disk）。光盤用光學(xué)方式讀寫信息，存儲的信息量比磁盤存儲器存儲的信息量大得多，因此受到廣大用戶的青睞。所有外存的存儲介質(zhì)（盤片或磁帶）都必須通過機(jī)電裝置才能存取信息，這些機(jī)電裝置稱之為“驅(qū)動器”，如常用的軟盤驅(qū)動器、硬盤驅(qū)動器和光盤驅(qū)動器等。目前外存儲器的容量不斷增大，從mb級到gb級，還有海量存儲器等。圖1-6 硬盤內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖3輸入設(shè)備輸入設(shè)備是將外界的各種信

36、息（如程序、數(shù)據(jù)、命令等）送入到計算機(jī)內(nèi)部的設(shè)備。常用的輸入設(shè)備有鍵盤、鼠標(biāo)、掃描儀、條形碼讀入器等。4輸出設(shè)備輸出設(shè)備是將計算機(jī)處理后的信息以人們能夠識別的形式（如文字、圖形、數(shù)值、聲音等）進(jìn)行顯示和輸出的設(shè)備。常用的輸出設(shè)備有顯示器、打印機(jī)、繪圖儀等。由于輸入/輸出設(shè)備大多是機(jī)電裝置，有機(jī)械傳動或物理移位等動作過程，相對而言，輸入/輸出設(shè)備是計算機(jī)系統(tǒng)中運(yùn)轉(zhuǎn)速度最慢的部件。1.2.3 軟件系統(tǒng)的組成計算機(jī)軟件由程序和有關(guān)的文檔組成。程序由一系列的指令按一定的結(jié)構(gòu)組成。文檔是軟件開發(fā)過程中建立的技術(shù)資料。程序是軟件的主體，一般保存在存儲介質(zhì)中，如軟盤、硬盤或光盤中，以便在計算機(jī)上使用。現(xiàn)在人

37、們使用的計算機(jī)都配備了各式各樣的軟件，軟件的功能越強(qiáng)，使用起來越方便。軟件可分為兩大類：一類是系統(tǒng)軟件，另一類是應(yīng)用軟件，軟件系統(tǒng)組成如圖1-7所示。1系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件是管理、監(jiān)控和維護(hù)計算機(jī)資源的軟件，是用來擴(kuò)大計算機(jī)的功能，提高計算機(jī)的工作效率，方便用戶使用計算機(jī)的軟件。系統(tǒng)軟件是計算機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)所不可缺少的，是硬件與軟件的接口。一般情況下系統(tǒng)軟件分為4類：操作系統(tǒng)、語言處理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和服務(wù)程序。圖1-7 軟件系統(tǒng)的組成1）操作系統(tǒng)系統(tǒng)軟件的核心是操作系統(tǒng)。操作系統(tǒng)是由指揮與管理計算機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行的程序模板和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)組成的一種大型軟件系統(tǒng)，其功能是管理計算機(jī)的硬件資源和軟件資源，為用戶

38、提供高效、周到的服務(wù)。操作系統(tǒng)與硬件關(guān)系密切，是加在“裸機(jī)”上的第一層軟件，其他絕大多數(shù)軟件都是在操作系統(tǒng)的控制下運(yùn)行的，人們也是在操作系統(tǒng)的支持下使用計算機(jī)的。操作系統(tǒng)是硬件與軟件的接口。常用的操作系統(tǒng)有unix/xenix、ms-dos、windows xp、linux和os/2。下面簡單介紹這些操作系統(tǒng)的發(fā)展過程和功能特點。（1）dos操作系統(tǒng)dos最初是為ibm pc開發(fā)的操作系統(tǒng)，因此它對硬件平臺的要求很低。即使對于dos 6.22這樣的高版本，在640kb內(nèi)存、60mb硬盤、80286微處理器的環(huán)境下，也能正常運(yùn)行。dos操作系統(tǒng)是單用戶、單任務(wù)、字符界面和16位的操作系

39、統(tǒng)。因此，它對于內(nèi)存的管理僅局限于640kb的范圍內(nèi)。dos有3種不同的品牌，它們是microsoft公司的ms-dos、ibm公司的pc-dos和novell公司的dr-dos。這3種dos都是兼容的，但也有一些區(qū)別。（2）windows操作系統(tǒng)windows是microsoft公司在1985年11月發(fā)布的第一代窗口式多任務(wù)系統(tǒng)，它使pc機(jī)開始進(jìn)入了所謂的圖形用戶界面時代。在1995年，microsoft公司推出了windows 95操作系統(tǒng)；在1998年，microsoft公司又推出了windows 95的改進(jìn)版windows 98。windows 98的一個最大特點就是把mic

40、rosoft公司的internet瀏覽器技術(shù)集成到了windows 98里面，使得訪問internet資源就像訪問本地硬盤一樣方便，從而更好地滿足了人們越來越多的訪問internet資源的需求。windows 95、windows 98操作系統(tǒng)是一種單用戶、多任務(wù)、32位的操作系統(tǒng)。在2000年到來之際，microsoft公司又推出了windows 2000版本。它不僅吸取了windows 98和windows nt的許多精華之處，而且是windows 98和windows nt的更新?lián)Q代產(chǎn)品。此后，windows將不會再有單用戶和網(wǎng)絡(luò)版之分，使用戶能夠在相同操作系統(tǒng)中，使用相同的、友好的操作

41、系統(tǒng)界面處理不同的事務(wù)。windows 2000是一個多用戶、多任務(wù)操作系統(tǒng)?，F(xiàn)在，microsoft公司又推出了windows xp。windows xp采用了windows 2000的源代碼作為基礎(chǔ)，使其有可靠的穩(wěn)定性， 繼續(xù)保持其安全性、可靠性的優(yōu)點。對于網(wǎng)絡(luò)時代，windows xp更受人歡迎。（3）unix系統(tǒng)unix系統(tǒng)是1969年問世的，最初是在中小型計算機(jī)上運(yùn)用。最早移植到80286微機(jī)上的unix系統(tǒng)，稱為xenix?，F(xiàn)在xenix已發(fā)展成十分成熟的系統(tǒng)，最新版本的xenix是sco unix和sco cdt。unix系統(tǒng)的特點是短小精干、系統(tǒng)開銷小、運(yùn)行速度快。目前主要的版

42、本是unix 3.2 v4.2以及odt 3.0。unix系統(tǒng)是一個受人青睞的系統(tǒng)。unix系統(tǒng)是一個多用戶系統(tǒng)，一般要求配有8mb以上的內(nèi)存和較大容量的硬盤，對于高檔微機(jī)也適用。（4）os/2系統(tǒng)os/2系統(tǒng)正是ps/2系列機(jī)開發(fā)的一個新型多任務(wù)操作系統(tǒng)。os/2克服了640kb主存的限制，具有多任務(wù)功能。1987年ibm公司在激烈的市場競爭中推出了ps/2（personal system/2）個人計算機(jī)。ps/2系列計算機(jī)大幅度突破了現(xiàn)行pc機(jī)的體系，采用了與其他總線互不兼容的微通道總線mca，并且ibm自行設(shè)計了該系統(tǒng)的大部分零部件，以防止其他公司的仿制。os/2的特點是采用圖形界面，它

43、本身是一個32位系統(tǒng)，不僅可以處理32位os/2系統(tǒng)的應(yīng)用軟件，也可以運(yùn)行16位dos和 windows軟件。os/2系統(tǒng)通常要求在4mb內(nèi)存和100mb硬盤或更高的硬件環(huán)境下運(yùn)行。如果硬件更高檔，則系統(tǒng)運(yùn)行就更加穩(wěn)定。2）語言處理系統(tǒng)隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，計算機(jī)經(jīng)歷了由低級向高級發(fā)展的歷程，不同風(fēng)格的計算機(jī)語言不斷出現(xiàn)，逐步形成了計算機(jī)語言體系。用計算機(jī)解決問題時，人們必須首先將解決該問題的方法和步驟按一定序列和規(guī)則用計算機(jī)語言描述出來，形成計算機(jī)程序，然后輸入計算機(jī)，計算機(jī)就可按人們事先設(shè)定的步驟自動地執(zhí)行。語言處理系統(tǒng)包括機(jī)器語言、匯編語言和高級語言。這些語言處理程序除個別常駐在rom中

44、可獨立運(yùn)行外，都必須在操作系統(tǒng)支持下運(yùn)行。（1）機(jī)器語言計算機(jī)中的數(shù)據(jù)都是用二進(jìn)制表示的，機(jī)器指令也是用一串由“0”和“1”不同組合的二進(jìn)制代碼表示的。機(jī)器語言是直接用機(jī)器指令作為語句與計算機(jī)交換信息的語言。不同的機(jī)器，指令的編碼不同，含有的指令條數(shù)也不同。因此，機(jī)器指令是面向機(jī)器的。指令的格式和含義是設(shè)計者規(guī)定的，一旦規(guī)定好之后，硬件邏輯電路就嚴(yán)格根據(jù)這些規(guī)定設(shè)計和制造，所以制造出的機(jī)器也只能識別這種二進(jìn)制信息。用機(jī)器語言編寫的程序，計算機(jī)能識別，可直接運(yùn)行，但程序容易出錯。（2）匯編語言匯編語言是由一組與機(jī)器語言指令一一對應(yīng)的符號指令和簡單語法組成的。匯編語言是一種符號語言，它將難以記憶和

45、辨認(rèn)的二進(jìn)制指令碼用有意義的英文單詞（或縮寫）作為輔助記符，使之比機(jī)器語言編程前進(jìn)了一大步。例如“add a，b”表示將a與b相加后存入b中，它能與機(jī)器語言指令01001001直接對應(yīng)。但匯編語言與機(jī)器語言的一一對應(yīng)，仍需緊密依賴硬件，程序的可移植性差。用匯編語言編寫的程序稱為匯編語言源程序。經(jīng)匯編程序翻譯后得到的機(jī)器語言程序稱為目標(biāo)程序。由于計算機(jī)只能識別二進(jìn)制編碼的機(jī)器語言，因此無法直接執(zhí)行用匯編語言縮寫的程序。匯編語言程序要由一種“翻譯”程序來將它翻譯為機(jī)器語言程序，這種翻譯程序稱為編譯程序。匯編程序是系統(tǒng)軟件的一部分。（3）高級語言高級語言比較接近日常用語，對機(jī)器依賴性低，是適用于各種

46、機(jī)器的計算機(jī)語言。用機(jī)器語言或匯編語言編程，因與計算機(jī)硬件直接相關(guān)，編程困難且通用性差。因此人們需創(chuàng)造出與具體的計算機(jī)指令無關(guān)，其表達(dá)方式更接近于被描述的問題、更易被人們掌握和書寫的語言，這就是高級語言。用高級語言編寫的程序稱為高級語言源程序，經(jīng)語言處理程序翻譯后得到的機(jī)器語言程序稱為目標(biāo)程序。高級語言程序必須翻譯成機(jī)器語言程序才能執(zhí)行，計算機(jī)無法直接執(zhí)行用高級語言編寫的程序。高級語言程序的翻譯方式有兩種：一種是編譯方式，另一種是解釋方式。相應(yīng)的語言處理系統(tǒng)分別稱為編譯程序和解釋程序。在解釋方式下，不生成目標(biāo)程序，而是對源程序按語句執(zhí)行的動態(tài)順序進(jìn)行逐句分析，邊翻譯邊執(zhí)行，直至程序結(jié)束。在編譯

47、方式下，源程序的執(zhí)行分成兩個階段：編譯階段和運(yùn)行階段。通常，經(jīng)過編譯后生成的目標(biāo)代碼尚不能直接在操作系統(tǒng)下運(yùn)行，還需經(jīng)過連接階段為程序分配內(nèi)存后才能生成真正可運(yùn)行的執(zhí)行程序。高級語言不再面向機(jī)器而是面向解決問題的過程以及面向現(xiàn)實世界的對象。大多數(shù)高級語言采用編譯方式處理，因為編譯方式執(zhí)行速度快，而且一旦編譯完成后，目標(biāo)程序可以脫離編譯程序獨立存在反復(fù)使用。面向過程的高級語言種類很多，比較流行的高級語言有basic、pascal和c語言等。某些適合于初學(xué)者的程序，如basic語言及許多數(shù)據(jù)庫語言則采用解釋方式。1980年左右開始提出的“面向?qū)ο螅╫bject-oriented）”概念是相對于“面

48、向過程”的一次革命。專家們預(yù)測，面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計思想將成為今后程序設(shè)計語言發(fā)展的主流。如c+、java、visual basic、visual c等都是面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計語言。“面向?qū)ο蟆辈粌H作為一種語言，而且作為一種方法貫穿于軟件設(shè)計的各個階段。3）數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫是將具有相互關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)以一定的組織方式存儲起來，形成相關(guān)系列數(shù)據(jù)的集合。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)就是在具體計算機(jī)上實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫技術(shù)的系統(tǒng)軟件。隨著計算機(jī)在信息管理領(lǐng)域中日益廣泛深入的應(yīng)用，產(chǎn)生和發(fā)展了數(shù)據(jù)庫技術(shù)，隨之出現(xiàn)了各種數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（data base management system，dbms）。dbms是計算機(jī)實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫技

49、術(shù)的系統(tǒng)軟件，它是用戶和數(shù)據(jù)庫之間的接口，是幫助用戶建立、管理、維護(hù)和使用數(shù)據(jù)庫進(jìn)行數(shù)據(jù)管理的一個軟件系統(tǒng)。目前已有不少商品化的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)軟件，例如dbase、visual foxpro等都是在不同的系統(tǒng)中獲得廣泛應(yīng)用的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。4）服務(wù)程序現(xiàn)代計算機(jī)系統(tǒng)提供多種服務(wù)程序，它們是面向用戶的軟件，可供用戶共享，方便用戶使用計算機(jī)和管理人員維護(hù)管理計算機(jī)。常用的服務(wù)程序有編輯程序、連接裝配程序、測試程序、診斷程序、調(diào)試程序等。（1）編輯程序（editor）：該程序能使用戶通過簡單的操作就可以建立、修改程序或其他文件，并提供方便的編輯環(huán)境。（2）連接裝配程序（linker）：用該程序可以把

50、幾個分別編譯的目標(biāo)程序連接成一個目標(biāo)程序，并且要與系統(tǒng)提供的庫程序相連接，才得到一個可執(zhí)行程序。（3）測試程序（checking program）：該程序能檢查出程序中的某些錯誤，方便用戶對錯誤的排除。（4）診斷程序（diagnostic program）：該程序能方便用戶對計算機(jī)維護(hù)，檢測計算機(jī)硬件故障并對故障定位。（5）調(diào)試程序（debug）：該程序能幫助用戶在程序執(zhí)行的狀態(tài)下檢查源程序的錯誤，并提供在程序中設(shè)置斷點、單步跟蹤等手段。2應(yīng)用軟件應(yīng)用軟件是為了解決計算機(jī)各類問題而編寫的程序。它分為應(yīng)用軟件包與用戶程序。它是在硬件和系統(tǒng)軟件的支持下，面向具體問題和具體用戶的軟件。隨著計算機(jī)應(yīng)用

51、的日益廣泛深入，各種應(yīng)用軟件的數(shù)量不斷增加，質(zhì)量日趨完善，使用更加方便靈活，通用性越來越強(qiáng)。有些軟件已逐步標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化，形成了解決某類典型問題的較通用的軟件，這些軟件稱為應(yīng)用軟件包（package）。它們通常是由專業(yè)軟件人員精心設(shè)計的，為廣大用戶提供方便、易學(xué)、易用的應(yīng)用程序，幫助用戶完成各種各樣的工作。目前常用的軟件包有字處理軟件、表處理軟件、會計電算化軟件、繪圖軟件、運(yùn)籌學(xué)軟件包等。（1）用戶程序用戶程序是用戶為了解決特定的具體問題而開發(fā)的軟件。充分利用計算機(jī)系統(tǒng)的種種現(xiàn)成的軟件，在系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件包的支持下可以更加方便、有效地研制用戶專用程序。如各種票務(wù)管理系統(tǒng)、事管理系統(tǒng)和財務(wù)管理

52、系統(tǒng)等。這都屬于用戶程序。（2）應(yīng)用軟件包應(yīng)用軟件包是為實現(xiàn)某種特殊功能，而精心設(shè)計、開發(fā)的結(jié)構(gòu)嚴(yán)密的獨立系統(tǒng)，是一套滿足同類應(yīng)用的許多用戶所需要的軟件。如microsoft公司生產(chǎn)的office 2003應(yīng)用軟件包，包含word 2003（字處理）、excel 2003（電子表格）、powerpoint 2003（幻燈片）等，是實現(xiàn)辦公自動化的很好的應(yīng)用軟件包。系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件之間并不存在明顯的界限。隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，各種各樣的應(yīng)用軟件中有了許多共同的東西，把這些共同的部分抽取出來，形成一個通用軟件，它就逐漸成為系統(tǒng)軟件了。1.3 微機(jī)的接口1.3.1 微機(jī)接口概述接口是cpu與i/o

53、設(shè)備的橋梁，它在cpu與i/o設(shè)備之間起著信息轉(zhuǎn)換和匹配的作用。也就是說，接口電路是處理cpu與外部設(shè)備之間數(shù)據(jù)交換的緩沖器，接口電路通過總線與cpu相連。由于cpu同外部設(shè)備的工作方式、工作速度、信號類型等都不相同，必須通過接口電路的變換作用，使兩者匹配起來。1接口的作用接口就是微處理器與外部設(shè)備的連接部件（電路），它是cpu與外部設(shè)備進(jìn)行信息交換的中轉(zhuǎn)站。例如，原始數(shù)據(jù)或源程序要通過接口從輸入設(shè)備進(jìn)入微機(jī)，而運(yùn)算結(jié)果要通過接口向輸出設(shè)備送出去，控制命令也是通過接口發(fā)出去的，這些來往的信息都是通過接口進(jìn)行交換與傳遞。用戶從鍵盤輸入的信息只有通過計算機(jī)的處理才能在顯示器、打印機(jī)中顯示或打印。只

54、有通過接口電路，軟磁盤和硬盤才可以極大地擴(kuò)充計算機(jī)的存儲空間。接口電路的作用，就是計算機(jī)以外的信息轉(zhuǎn)換成與計算機(jī)匹配的信息，使計算機(jī)能夠有效地傳遞和處理。由于計算機(jī)的應(yīng)用越來越廣泛，要求與計算機(jī)接口的外圍設(shè)備越來越多，信息的類型也越來越復(fù)雜。微機(jī)接口本身已不是一些邏輯電路的簡單組合，而是采用硬件與軟件相結(jié)合的方法，因而接口技術(shù)是硬件和軟件的綜合技術(shù)。2總線總線是連接計算機(jī)cpu、主存儲器、輔助存儲器、各種輸入/輸出設(shè)備的一組物理信號線及其相關(guān)的控制電路，它是計算機(jī)中傳輸各部件信息的公共通道。微型計算機(jī)系統(tǒng)大都采用總線結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)的特點是采用一組公共的信號線作為微機(jī)各部件之間的通信線。各類外部

55、設(shè)備和存儲器，都是通過各自的接口電路連接到微機(jī)系統(tǒng)總線上的。因此，用戶可以根據(jù)自己的需要，選用不同類型的外部設(shè)備配置相應(yīng)的接口電路，把它們連接到系統(tǒng)總線上，從而構(gòu)成不同用途、不同規(guī)模的系統(tǒng)。微機(jī)系統(tǒng)的總線大致可分為如下幾種。（1）地址總線（address bus）地址總線（ab）是微機(jī)用來傳送地址的信號線。地址總線的數(shù)目決定了直接尋址的范圍，例如16根地址線，可以構(gòu)成216=65536個地址，可直接尋址64kb地址空間，24根地址線可直尋址16mb地址空間。（2）數(shù)據(jù)總線（data bus）數(shù)據(jù)總線（db）是微機(jī)用來傳送數(shù)據(jù)和代碼的總線，一般為雙向信號線，可以進(jìn)行兩個方向的數(shù)據(jù)傳送。數(shù)據(jù)總線可

56、以從cpu送到內(nèi)存或其他部件，也可以從內(nèi)存或其他部件送到cpu。通常，數(shù)據(jù)總線的位數(shù)與微機(jī)的字長相等。例如，32位的cpu芯片，其數(shù)據(jù)總線也是32位。（3）控制總線（control bus）控制總線（cb）用來傳送控制器發(fā)出的各種控制信號。其中包括用來實現(xiàn)命令、狀態(tài)傳送、中斷請求、直接對存儲器存取的控制，以及提供系統(tǒng)使用的時鐘和復(fù)位信號等。當(dāng)前微型計算機(jī)系統(tǒng)普遍采用總線結(jié)構(gòu)的連接方式，各部分都以同一形式排在總線上，結(jié)構(gòu)簡單，易于擴(kuò)充。微型計算機(jī)的總線結(jié)構(gòu)如圖1-8所示。圖1-8 微型計算機(jī)的總線結(jié)構(gòu)1.3.2 標(biāo)準(zhǔn)接口微機(jī)中一般提供的接口有標(biāo)準(zhǔn)接口和擴(kuò)展槽接口。標(biāo)準(zhǔn)接口操作系統(tǒng)一般都認(rèn)識，插上

57、有關(guān)的外部設(shè)備，馬上可以使用，真正做到“即插即用”。在微機(jī)中標(biāo)準(zhǔn)接口一般有：鍵盤與顯示器接口，并行接口，兩個串行com1、com2端口，ts/2接口和usb接口等。1鍵盤與顯示器接口在微型計算機(jī)系統(tǒng)中，鍵盤和顯示器是必不可少的輸入/輸出設(shè)備。微機(jī)主板上提供鍵盤與顯示器的標(biāo)準(zhǔn)接口。2并行接口由于現(xiàn)在常用的微機(jī)系統(tǒng)均以并行方式處理數(shù)據(jù)，所以并行接口也是最常用的接口電路。將一個字符的n個數(shù)位用n條線同時傳輸?shù)臋C(jī)制稱為并行通信。例如一次同時傳送8位、16位或32位，實現(xiàn)并行通信的接口就是并行接口。在實際應(yīng)用中，凡在cpu與外設(shè)之間需要兩位以上信息傳送時，就要采用并行口。例如，打印機(jī)接口、a/d（ana

58、log to digit）、d/a（digit to analog）轉(zhuǎn)換器接口、開關(guān)量接口、控制設(shè)備接口等都是并行接口。并行接口具有傳輸速度快、效率高等優(yōu)點，適合于數(shù)據(jù)傳輸率要求較高而傳輸距離較近的場合。3串行接口許多i/o設(shè)備與cpu交換信息，或計算機(jī)與計算機(jī)之間交換信息，是通過一對導(dǎo)線或通信通道來傳送信息的。這時，每一次只傳送一位信息，每一位都占據(jù)一個規(guī)定長度的時間間隔，這時數(shù)據(jù)一位一位按順序傳送的通信方式稱為串行通信，實現(xiàn)串行通信的接口就是串行接口。與并行通信相比，串行通信具有傳輸線少、成本低的特點，特別適合于遠(yuǎn)距離傳送，其缺點是速度慢，若并行傳送n位數(shù)據(jù)需要時間t，則串行傳送需要的時間至少為nt。