第1章計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)

計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)學(xué)習(xí)目的了解計(jì)算機(jī)的基本組成和工作原理；了解硬、軟件的原理和作用；掌握計(jì)算機(jī)的基本操作技能。第1章計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)：按指定方式轉(zhuǎn)換信息的電子裝置（IEEE）。

人類發(fā)明工具的目的是延伸人類自身的能力，包括人的體力和腦力。計(jì)算機(jī)具有按人預(yù)先存儲(chǔ)的程序，自動(dòng)地、高速地、精確地進(jìn)行信息處理的電子裝置，是人類腦力的延伸，所以計(jì)算機(jī)也稱為電腦。COMPUTER輸入信息（數(shù)據(jù)和程序）輸出信息2+35

文化是人類在社會(huì)歷史發(fā)展中創(chuàng)造的物質(zhì)財(cái)富和精神財(cái)富的總和。文化的創(chuàng)造是人類自覺(jué)意識(shí)控制下的一種創(chuàng)造性實(shí)踐活動(dòng)，它源于人類的創(chuàng)造性思維。計(jì)算機(jī)技術(shù)引起了思維概念和推理的改變。計(jì)算機(jī)產(chǎn)生了新的文化。1.1計(jì)算機(jī)概述一、什么是計(jì)算機(jī)(COMPUTER)二、電子計(jì)算機(jī)的誕生二十世紀(jì)四十年代，無(wú)線電技術(shù)和無(wú)線電工業(yè)的發(fā)展為電子計(jì)算機(jī)的研制準(zhǔn)備了物質(zhì)基礎(chǔ)。

二次大戰(zhàn)中，為了解決新武器彈道的復(fù)雜計(jì)算問(wèn)題，美國(guó)陸軍部資助賓夕法尼亞大學(xué)從1943年到1946年成功地研制了稱為：ENIAC：ElectronicNumericalIntegratorAndComputer。ENIAC共用了18,000多個(gè)電子管，1500個(gè)繼電器，重達(dá)30噸，占地170平方米，耗電約140千瓦時(shí)。主要技術(shù)指標(biāo)為每秒5000次加法運(yùn)算。

同時(shí)，匈牙利裔美籍?dāng)?shù)學(xué)家馮諾依曼（VonNeumann）與莫爾小組合作，研制出了名為EDVAC的計(jì)算機(jī)。該計(jì)算機(jī)根據(jù)馮諾依曼提出的原理制造而成，由此，奠定了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)，這一結(jié)構(gòu)也稱馮諾依曼體系結(jié)構(gòu)。三、計(jì)算機(jī)的發(fā)展簡(jiǎn)史⒈傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)發(fā)展發(fā)展最快的技術(shù)；影響最大的技術(shù)；應(yīng)用領(lǐng)域最廣的技術(shù)。計(jì)算機(jī)按其使用的物理器件，可分為四代。磁盤光盤磁帶磁盤磁帶紙帶穿孔卡片外存儲(chǔ)器半導(dǎo)體芯片半導(dǎo)體芯片磁芯存儲(chǔ)器汞延遲線主存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)庫(kù)高級(jí)語(yǔ)言及軟件工程標(biāo)準(zhǔn)化三個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)：操作系統(tǒng)、編輯系統(tǒng)、應(yīng)用程序高級(jí)語(yǔ)言批處理程序機(jī)器語(yǔ)言匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)71~今64-7157-6446-57年代社會(huì)生產(chǎn)和生活的各個(gè)領(lǐng)域幾百萬(wàn)~幾十億超大規(guī)模集成電路四擴(kuò)大到工業(yè)控制幾十萬(wàn)~幾百萬(wàn)中小規(guī)模集成電路三數(shù)據(jù)處理和事務(wù)處理幾萬(wàn)~幾十萬(wàn)晶體管二科學(xué)計(jì)算和軍事計(jì)算幾千~幾萬(wàn)次電子管一應(yīng)用范圍運(yùn)算速度物理器件時(shí)代計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷史表現(xiàn)出以下三個(gè)特點(diǎn)：四、計(jì)算機(jī)的分類個(gè)人計(jì)算機(jī)PC工作站W(wǎng)orkstation小型機(jī)MiniComputer大型機(jī)MainFrame巨型機(jī)SuperComputer主機(jī)終端1終端n大型機(jī)IBMS390PC巨型機(jī)GrayT3E五、計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域科學(xué)計(jì)算數(shù)據(jù)處理過(guò)程控制CA系統(tǒng)人工智能計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)天文、氣象、氣動(dòng)力學(xué)。辦公自動(dòng)化OA、電子商務(wù)、銀行證券。工業(yè)控制、程控交換、導(dǎo)航。CAD、CAM、CAI。專家系統(tǒng)、模式識(shí)別。數(shù)據(jù)通訊、文件傳輸。六、前景展望計(jì)算機(jī)向巨型化和微型化兩極發(fā)展。計(jì)算機(jī)技術(shù)和通訊技術(shù)的結(jié)合使網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)呈爆炸式增長(zhǎng)，徹底改變?nèi)祟惖纳罘绞?。多媒體技術(shù)。人工智能的突破。第五代計(jì)算機(jī)的應(yīng)用。光計(jì)算機(jī)。1.2計(jì)算機(jī)硬件組成一、馮諾依曼原理⒈計(jì)算機(jī)的硬件由五部分組成;

⒉計(jì)算機(jī)的信息是以二進(jìn)制表示的;

⒊程序是自動(dòng)執(zhí)行的（存儲(chǔ)程序原理）。

二、計(jì)算機(jī)的硬件模型運(yùn)算器控制器存儲(chǔ)器輸入裝置輸出裝置CPU中央處理器CPU：CENTRALPROCESSINGUNIT主機(jī)+外設(shè)（I/O設(shè)備）三、存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器由一個(gè)個(gè)大小相同的基本單元組成。為了區(qū)分各個(gè)單元，給每個(gè)單元編號(hào)。稱為存儲(chǔ)單元的地址。各單元內(nèi)存放的是數(shù)據(jù)。CPU對(duì)內(nèi)存可以讀（?。┮部梢詫懀ù妫?，要有控制信號(hào)控制?！?1n因此，CPU對(duì)存儲(chǔ)器的操作必須有三類信號(hào)：地址信號(hào)數(shù)據(jù)信號(hào)控制信號(hào)四、總線結(jié)構(gòu)總線的概念：總線是連接計(jì)算機(jī)個(gè)部件的公共連接線?？偩€的類型：地址總線（ABus）數(shù)據(jù)總線（DBus）控制總線（CBus）總線計(jì)算機(jī)模型：CPU內(nèi)存I/O接口ABDBCB外設(shè)五、計(jì)算機(jī)的主要指標(biāo)字長(zhǎng)：

數(shù)據(jù)總線的寬度，表示計(jì)算機(jī)一次處理數(shù)據(jù)的二進(jìn)制的位數(shù)。存儲(chǔ)容量：主存儲(chǔ)器單元的多少，受限于CPU的地址總線。主頻：計(jì)算機(jī)在統(tǒng)一的時(shí)鐘節(jié)拍下工作，時(shí)鐘的頻率為主頻。寫拍讀拍周期T主頻f=1/T1.3微型計(jì)算機(jī)基本知識(shí)一、硬件系統(tǒng)組成主機(jī)CPU：Intel公司的80x86系列。內(nèi)存：半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，RAM、ROM外設(shè)軟盤驅(qū)動(dòng)器硬盤CD-ROM鼠標(biāo)器輸入設(shè)備鍵盤輸入設(shè)備顯示器輸出設(shè)備串行口標(biāo)準(zhǔn)接口并行口標(biāo)準(zhǔn)接口外存（輔存）PC機(jī)PC機(jī)內(nèi)部各單元1.CPUIntel：8086/8088、80286、80386、80486、Pentium、PentiumMMX（多能奔騰）、PentiumPro（高能奔騰）、PentiumⅡ/Celeron（賽揚(yáng)）

PentiumⅢ

PentiumⅣ

二、各部件介紹字長(zhǎng)32位CPUIntelAMD集成電路⒉主存儲(chǔ)器——內(nèi)存內(nèi)存器件采用的是半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，其特點(diǎn)是速度快、功耗低，但價(jià)格相對(duì)較高。在計(jì)算機(jī)中有兩類：RAM、ROM。1)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器RAM：既可讀又可寫，斷電后信息丟失。2)只讀存儲(chǔ)器ROM：只能讀不能寫，斷電仍然能夠保持?jǐn)?shù)據(jù)。1)硬盤驅(qū)動(dòng)器接口電路2)軟盤驅(qū)動(dòng)器接口電路3)并行打印機(jī)適配器電路：插座25孔。4)異步通信適配器接口插座9針或25針兩種，連接鼠標(biāo)，繪圖儀等串行設(shè)備。5)游戲操縱桿接口6)多功能適配器卡(SuperI/O卡)連接硬盤、軟盤、打印機(jī)、鼠標(biāo)、游戲操縱桿等。7)顯示卡PCI和AGP：都屬于VGA卡，有3D加速功能，顯存2MB以上，分辨率達(dá)1280×1024以上，顯示速度快。目前AGP最常用。3.輸入/輸出接口電路由于主機(jī)是由集成電路芯片連接而成，而I/O設(shè)備通常是機(jī)電結(jié)合的裝置，在它們之間存在著速度、時(shí)序、信號(hào)格式和類型等方面的差異。I/O接口的功能主要是解決上述的不匹配，使主機(jī)與I/O設(shè)備能協(xié)調(diào)地工作。不同的外部設(shè)備都有者與之匹配的接口電路。下面是計(jì)算機(jī)中的一些基本I/O接口電路：

PC機(jī)外設(shè)接口(1)磁盤類存儲(chǔ)器軟盤：3.5英寸高密度容量=2面×80磁道×18扇區(qū)×

512字節(jié)=1.44MB硬盤：由若干個(gè)磁性圓盤組成。存儲(chǔ)容量=磁頭數(shù)×柱面數(shù)×扇區(qū)數(shù)×每扇區(qū)字節(jié)數(shù)

(2)磁帶存儲(chǔ)器順序存取設(shè)備。(3)光盤存儲(chǔ)器CD-ROM：CompactDisk-ROM，只讀型光盤。一倍速率：150KB/s；24倍速率：24×150KB/s=3.6MB/s。三、常用外設(shè)基本配置

1、輔助存儲(chǔ)器（外存儲(chǔ)器）磁盤的結(jié)構(gòu)磁盤采用同心圓結(jié)構(gòu)分為面、道、扇區(qū)。磁盤容量為=面數(shù)道數(shù)扇區(qū)數(shù)扇區(qū)字節(jié)數(shù)。扇區(qū)字節(jié)數(shù)為512。

盤片：兩個(gè)面磁道扇區(qū)轉(zhuǎn)動(dòng)軸移動(dòng)臂磁頭軟驅(qū)、軟盤容量為1.44MB硬盤磁頭盤片硬盤的工作原理光驅(qū)、光盤容量為650MB光盤（OpticalDisk）是利用激光進(jìn)行讀寫信息的圓盤。光盤存儲(chǔ)器系統(tǒng)是由光盤片、光盤驅(qū)動(dòng)器和光盤控制適配器組成。U盤存儲(chǔ)器U盤又稱為閃存存儲(chǔ)器(FlashMemory）,是一種可以直接插在USB端口上的外存儲(chǔ)器，它是一種類似于內(nèi)存顆粒的存儲(chǔ)器，屬于電子結(jié)構(gòu)，具有防潮、抗震、耐高低溫等特點(diǎn)。產(chǎn)品本身不易損壞，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)安全。理論上可以進(jìn)行100萬(wàn)次以上的反復(fù)擦寫而不會(huì)損壞。通過(guò)USB端口，在WindowsME/2000/XP系統(tǒng)下可以即插即用(Windows98系統(tǒng)需安裝驅(qū)動(dòng))。PⅡ以上的PC機(jī)都有USB接口，用戶可以隨時(shí)將U盤連接到任何一臺(tái)電腦上使用，用完后可即刻拔下來(lái)帶走，方便快捷。由于U盤重量輕(只有十幾克)、容量大（數(shù)十兆～幾百兆）、體積小(相當(dāng)于一個(gè)鋼筆套)、攜帶方便、即插即用和保存信息可靠等優(yōu)點(diǎn)，所以，大有替代軟盤的趨勢(shì)。

為適應(yīng)大規(guī)模的信息交換，現(xiàn)在又出現(xiàn)了“光盤庫(kù)”，如圖所示。它是一種能夠自動(dòng)交換光盤盤片和讀寫數(shù)據(jù)的裝置。磁帶機(jī)是最古老的一種存儲(chǔ)器，如圖所示。其特點(diǎn)是存儲(chǔ)容量大，速度慢。其他外部存儲(chǔ)設(shè)備顯示器是微型機(jī)最基本的輸出設(shè)備目前流行的顯示卡是VGA顯卡，其分辨率在640*480之上，顏色數(shù)在256色之上，除此之外，還有更高分辨率的顯卡，如：SVGA(增強(qiáng)型的VGA),分辨率為1024*768，AVGA(加速的VGA)，分辨率為1600*1200等。分辨率越高，光點(diǎn)越細(xì)膩，色彩越豐富，其清晰度也越高。2、顯示器顯示器常用參數(shù)分辨率:顯示器水平方向和垂直方向的像素點(diǎn)數(shù)(橫向點(diǎn)╳縱向點(diǎn))顏色數(shù):顯示器能顯示的顏色數(shù)量掃描刷新頻率：顯示器單位時(shí)間內(nèi)垂直掃描刷新的次數(shù),單位是赫茲(Hz)。刷新頻率越低，圖像閃爍和抖動(dòng)就越厲害，眼睛疲勞得就越快。一般采用70Hz以上的刷新頻率時(shí)可基本消除閃爍現(xiàn)象。打印機(jī)也是計(jì)算機(jī)重要的輸出設(shè)備打印機(jī)大致分為三類：針式打印機(jī)、噴墨打印機(jī)、激光打印機(jī)3、打印機(jī)激光打印機(jī)針式打印機(jī)噴墨打印機(jī)鍵盤是計(jì)算機(jī)最常用的輸入設(shè)備鍵盤統(tǒng)稱分為四個(gè)區(qū)域：基本鍵區(qū)、功能鍵區(qū)、數(shù)字鍵區(qū)、編輯鍵區(qū)按鍵分成：控制鍵、功能鍵、字符鍵功能鍵區(qū)基本鍵區(qū)編輯鍵區(qū)數(shù)字鍵區(qū)

4、鍵盤空格AltCtrlEnterShiftbackspaceCapslock基本指位5、鼠標(biāo)器機(jī)械鼠標(biāo)滾動(dòng)小球反射板光電鼠標(biāo)

操作方法：1.點(diǎn)擊：按下，立即釋放。2.按?。喊聪拢会尫?。3.拖動(dòng)：按下，不釋放，并且拖動(dòng)鼠標(biāo)。

鼠標(biāo)根據(jù)其使用原理可分為：機(jī)械鼠標(biāo)、光電鼠標(biāo)和光電機(jī)械鼠標(biāo)。按鍵數(shù)可分為：兩鍵鼠標(biāo)、三鍵鼠標(biāo)和多鍵鼠標(biāo)。計(jì)算機(jī)工作示意原理1.4計(jì)算機(jī)軟件基礎(chǔ)軟件分類系統(tǒng)軟件操作系統(tǒng)Dos、Windows、Unix語(yǔ)言處理程序 Basic、C、Fortran實(shí)用診斷程序 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng) FoxPro、Oracle應(yīng)用軟件辦公軟件OFFICE、WPS輔助設(shè)計(jì)軟件AutoCAD、CAM、CAI實(shí)時(shí)控制軟件

軟件是計(jì)算機(jī)的程序、數(shù)據(jù)、方法、規(guī)則、文檔的總稱。一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)包括硬件和軟件兩部分。軟件是計(jì)算機(jī)的靈魂。沒(méi)有安裝軟件的計(jì)算機(jī)稱為“裸機(jī)”，無(wú)法完成任何工作。軟件分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩大類。1.操作系統(tǒng)

為了使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的所有資源協(xié)調(diào)一致、有條不紊地工作，就必須有一個(gè)軟件來(lái)進(jìn)行統(tǒng)一管理和統(tǒng)一調(diào)度，這種軟件稱為操作系統(tǒng)。功能：用于管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的所有資源，控制各部件協(xié)調(diào)工作，并為用戶提供方便的、有效的、友善的服務(wù)界面。

1.4.1系統(tǒng)軟件

系統(tǒng)軟件是指管理、監(jiān)控和維護(hù)計(jì)算機(jī)資源（包括硬件和軟件）的軟件。

2.計(jì)算機(jī)語(yǔ)言語(yǔ)言是人類交流的重要工具。人類的語(yǔ)言也稱自然語(yǔ)言。計(jì)算機(jī)語(yǔ)言是人與計(jì)算機(jī)交流的工具，為了更好地使用計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題，人們開(kāi)發(fā)出一套完整的語(yǔ)言系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)語(yǔ)言的發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)階段：機(jī)器語(yǔ)言特點(diǎn)：面向機(jī)器的二進(jìn)制表示的語(yǔ)言。匯編語(yǔ)言特點(diǎn)：面向機(jī)器的符號(hào)化的機(jī)器語(yǔ)言。高級(jí)語(yǔ)言特點(diǎn)：面向問(wèn)題的類自然語(yǔ)言。2+3010100100011ADD2,32+3高級(jí)語(yǔ)言翻譯系統(tǒng)機(jī)器語(yǔ)言3.實(shí)用程序?qū)嵱贸绦蚴敲嫦蛴?jì)算機(jī)維護(hù)的軟件，主要包括錯(cuò)誤診斷、程序檢查、自動(dòng)糾錯(cuò)、測(cè)試程序和軟硬件的調(diào)試程序。4.數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)

數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)是一種基于某種數(shù)據(jù)模型的通用軟件，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、分析、綜合、排序、歸并、檢索、傳遞等操作。用戶也可根據(jù)自已對(duì)數(shù)據(jù)分析、處理的特殊要求編制程序。數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)提供與多種高級(jí)語(yǔ)言的接口，用戶在用高級(jí)語(yǔ)言編制程序中，可調(diào)用數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)，也可用數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)提供的各類命令編制程序。1.4.2應(yīng)用軟件

利用計(jì)算機(jī)及其提供的系統(tǒng)軟件，為計(jì)算機(jī)用戶在各自的業(yè)務(wù)領(lǐng)域中開(kāi)發(fā)和使用的解決各種實(shí)際問(wèn)題而編制的程序集合。如辦公軟件Office、繪圖軟件AutoCAD、殺毒軟件等等。1.5計(jì)算機(jī)的基本工作原理1.5.1存儲(chǔ)程序工作原理

計(jì)算機(jī)的工作過(guò)程就是執(zhí)行程序并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的過(guò)程。程序是完成指定任務(wù)的有限條指令的集合，每一條指令都對(duì)應(yīng)于計(jì)算機(jī)的一種基本操作，計(jì)算機(jī)的工作就是識(shí)別并按照程序的規(guī)定執(zhí)行這些指令。美籍匈牙利數(shù)學(xué)家馮.諾依曼于1946年提出了一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)原型，稱之為馮.諾依曼原理。它包括以下三個(gè)方面的內(nèi)容。1.計(jì)算機(jī)的硬件由五部分組成；2.計(jì)算機(jī)的信息是以二進(jìn)制表示的;3.程序是自動(dòng)執(zhí)行的（存儲(chǔ)程序原理）。

馮.諾依曼原理決定了計(jì)算機(jī)的工作方式取決于計(jì)算機(jī)在以下兩個(gè)方面的能力，一是計(jì)算機(jī)是否能夠存儲(chǔ)程序；二是計(jì)算機(jī)是否能夠自動(dòng)執(zhí)行程序。遵循馮.諾依曼原理的計(jì)算機(jī)利用存儲(chǔ)器存放需執(zhí)行的程序；中央處理器依次從存儲(chǔ)器中取出每一條指令，并經(jīng)過(guò)分析后加以執(zhí)行，直到全部指令執(zhí)行完成。這就是計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)程序工作原理。

1.5.2計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng)指令：用來(lái)規(guī)定計(jì)算機(jī)的一個(gè)基本操作的二進(jìn)制代碼。程序：就是由一連串指令按一定順序組成的能完成某種任務(wù)的一系列二進(jìn)制代碼。指令系統(tǒng)：一種計(jì)算機(jī)所能識(shí)別的一組不同指令的集合，稱為該種計(jì)算機(jī)的指令集或指令系統(tǒng)。

一條指令由兩個(gè)部分組成：操作碼和地址碼。(1)操作碼

指明計(jì)算機(jī)應(yīng)執(zhí)行的操作的二進(jìn)制代碼，它對(duì)應(yīng)于一個(gè)動(dòng)作，代表一種功能。如加法、減法、取數(shù)、存數(shù)等。(2)地址碼

指明被操作的數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)器中的地址，也可以是操作數(shù)本身。

指令按其功能可分為五類：◆

數(shù)據(jù)處理型指令：主要完成對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算，如算術(shù)和邏輯運(yùn)算。◆

數(shù)據(jù)傳送型指令：實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存取和數(shù)據(jù)傳送等操作?！?/p>

控制轉(zhuǎn)移類指令：是控制程序本身的執(zhí)行順序，實(shí)現(xiàn)程序的分支和轉(zhuǎn)移?！糨斎胼敵鲂椭噶睿簩?shí)現(xiàn)I/O設(shè)備與主機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳遞，如讀指令?！粲布刂菩椭噶睿嚎刂坪凸芾碛?jì)算機(jī)的硬件。

1.5.3程序的自動(dòng)執(zhí)行啟動(dòng)一個(gè)程序的執(zhí)行只需將該程序的第一條指令在內(nèi)存中的地址放入程序計(jì)數(shù)器（PC）；從PC中取出程序的第一條指令到CPU內(nèi)部的指令譯碼器進(jìn)行譯碼；由控制器發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)，按該指令的要求完成相關(guān)的操作；之后自動(dòng)從內(nèi)存中取出下一條指令，送到CPU中進(jìn)行譯碼并執(zhí)行；直到把程序中的指令執(zhí)行完畢為止。程序的自動(dòng)執(zhí)行過(guò)程：取出指令指令譯碼完成本條指令的操作啟動(dòng)地址PCPC+1PC形成轉(zhuǎn)移地址程序結(jié)束?停機(jī)指令非轉(zhuǎn)移指令轉(zhuǎn)移指令計(jì)算機(jī)自動(dòng)執(zhí)行程序的過(guò)程1.6數(shù)制與編碼計(jì)算機(jī)中為什么采用二進(jìn)制二進(jìn)制只有兩個(gè)狀態(tài)，易于區(qū)分，穩(wěn)定；自然界中存在著大量?jī)蓚€(gè)狀態(tài)的物理器件，可靠，方便，易于實(shí)現(xiàn)。易于實(shí)現(xiàn)算術(shù)和邏輯運(yùn)算。根據(jù)馮諾依曼原理，在計(jì)算機(jī)內(nèi)部這些信息都是以二進(jìn)制表示的。二進(jìn)制是計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)表示的基礎(chǔ)。1.6.1數(shù)制

用一組固定的數(shù)字和一套統(tǒng)一的規(guī)則來(lái)表示數(shù)目的方法稱為數(shù)制。數(shù)制有進(jìn)位計(jì)數(shù)制與非進(jìn)位計(jì)數(shù)制之分，目前一般使用進(jìn)位計(jì)數(shù)制。計(jì)算機(jī)中常使用二進(jìn)制、十進(jìn)制、八進(jìn)制、十六進(jìn)制等。進(jìn)位計(jì)數(shù)制

我們可以把P進(jìn)制數(shù)用統(tǒng)一的一般表達(dá)式來(lái)表示：N=Nn-1×Pn-1+Nn-2×Pn-2+……+N1×P1+N0×P0+N-1×P-1+……+N-m×P-m式中：

NI：第i位的數(shù)碼（系數(shù)），進(jìn)位制不同，數(shù)碼的個(gè)數(shù)不同；P：

進(jìn)位基數(shù)，即數(shù)碼的個(gè)數(shù)；Pi：為權(quán)；n：整數(shù)部分位數(shù)，為正整數(shù)；m：小數(shù)部分位數(shù)，為正整數(shù)。

1.十進(jìn)制

十進(jìn)制數(shù)的數(shù)碼為0、1、2、3、4、5、6、7、8、9共十個(gè)，進(jìn)數(shù)規(guī)則為“逢十進(jìn)一，借一當(dāng)十?！?/p>

如：5453.25

=5×103+4×102+5×101+3×100+2×10-1+5×10-2

這稱作十進(jìn)制數(shù)5453.25的按權(quán)展開(kāi)式。

2.二進(jìn)制

二進(jìn)制數(shù)的數(shù)碼為0、1共兩個(gè)，進(jìn)數(shù)規(guī)則為“逢二進(jìn)一，借一當(dāng)二”。如：二進(jìn)制數(shù)111011.101可以寫成如下形式；(111011.101)2

=1×25+1×24+1×23+0×22+1×21+1×20+1×2-1+0×2-2+1×2-3=32+16+8+2+1+0.5+0.125=(59.625)103.八進(jìn)制八進(jìn)制數(shù)的數(shù)碼為0、1、2、3、4、5、6、7共八個(gè)，進(jìn)數(shù)規(guī)則為“逢八進(jìn)一，借一當(dāng)八”。如：(327)8=3×82+2×81+7×80=192+16+7=(215)10

4.16進(jìn)制十六進(jìn)制數(shù)的數(shù)碼為0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F共十六個(gè)，其中數(shù)碼A、B、C、D、E、F分別代表十進(jìn)制數(shù)中的10、11、12、13、14、15，進(jìn)數(shù)規(guī)則為逢十六進(jìn)一，借一當(dāng)十六。如：(327)16=3×162+2×161+7×160=768+32+7=(807)10

=(F)1615D=1111B=17Q=FH下標(biāo)法后綴法(15)10=(1111)2=(17)8

不同進(jìn)位計(jì)數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換

10101B=124+023+122+021+120=21D101.11B=122+021+120+12-1+12-2=5.75D101Q=182+081+180=65D101AH=1163+0162

+1161+10160＝4106D任意P進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)采用“按權(quán)展開(kāi)相加”的方法即可。1.任意P進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換十進(jìn)制數(shù)原則：整數(shù)部分：除以基取余數(shù)，直到商為0，余數(shù)從右到左排列。小數(shù)部分：乘以基取整數(shù)，整數(shù)從左到右排列。例100.345(D)=1100100.01011(B)100(D)=144(Q)=64(H)100(D)=144(O)=64(H)=1100100(B)50230010022251226221001011100812818044110016604616

0.7600.34520.69021.38022

1.5202×××××

1.042.十進(jìn)制轉(zhuǎn)換為2/8/16進(jìn)制3.二進(jìn)制與八進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)化64Q：64

110

100B(1)八進(jìn)制轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制原則：一分為三法。

每一個(gè)八進(jìn)制數(shù)對(duì)應(yīng)三位二進(jìn)制碼。27.461Q：27.461

010

111

100

110

001B

(2)二進(jìn)制轉(zhuǎn)化成八進(jìn)制原則：三位一組法。整數(shù)部分：從右向左進(jìn)行分組。小數(shù)部分：從左向右進(jìn)行分組，不足3位補(bǔ)零。

110

101

111.010

10B=657.24Q65724后邊補(bǔ)一個(gè)零010064H：64

0110

0100B4.二進(jìn)制與十六進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)化(1)十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制原則：一分為四法。

每一個(gè)十六進(jìn)制數(shù)對(duì)應(yīng)四位二進(jìn)制碼。2C1DH：2C1D

0010

1100

0001

1101B

(2)二進(jìn)制轉(zhuǎn)化成十六進(jìn)制原則：四位一組法。整數(shù)部分：從右向左進(jìn)行分組。小數(shù)部分：從左向右進(jìn)行分組，不足4位補(bǔ)零。

11

0110

1110.1101

01B=36E.D4H36ED4后邊補(bǔ)兩個(gè)零01000016以內(nèi)的各種進(jìn)制對(duì)照表十進(jìn)制（D）二進(jìn)制（B）八進(jìn)制（O）十六進(jìn)制（H）012345678910111213141500000001001000110100010101100111100010011010101111001101111011110123456710111213141516170123456789ABCDEF5.二進(jìn)制的幾個(gè)概念數(shù)據(jù)相關(guān)的概念一位二進(jìn)制稱為一個(gè)比特（bit）；八位二進(jìn)制構(gòu)成一個(gè)字節(jié)（Byte）。字節(jié)是存儲(chǔ)的基本單元，是計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)操作的最小單位。地址相關(guān)的概念地址總線的寬度決定了可以訪問(wèn)內(nèi)存單元的個(gè)數(shù)。每一根地址線對(duì)應(yīng)一位二進(jìn)制。一位二進(jìn)制可以區(qū)分兩個(gè)狀態(tài)。10根地址線，可訪問(wèn)的單元數(shù)是：210=1024103=1K20根地址線，可訪問(wèn)的單元數(shù)是：220=1024K106=1M30根地址線，可訪問(wèn)的單元數(shù)是：230=1024M109=1G32根地址線可以訪問(wèn)多大內(nèi)存？⑴ASCII碼(AmericanStandardCodeforInformationInterchange)

常用字符有128個(gè)，編碼從0到127。

空格0010000020H 32‘0’～‘9’00110000～0011100130H～39H 48～57‘A’～‘Z’01000001～0101101041H～5AH 65～90‘a(chǎn)’～‘z’01100001～0111101061H～7AH97～122 控制字符：0～32、127，共34個(gè)；普通字符(可打印字符)：94個(gè)。

每個(gè)字符占一個(gè)字節(jié)，即8位二進(jìn)制位，最高位恒為0。字符二進(jìn)制表示十六進(jìn)制表示十進(jìn)制表示計(jì)算機(jī)的功能是處理信息，包括數(shù)值、文字、符號(hào)、語(yǔ)音、圖形、圖象。計(jì)算機(jī)內(nèi)部各種信息是以二進(jìn)制表示的。各種信息都必須以數(shù)字化的二進(jìn)制編碼形式傳送、存儲(chǔ)和加工。因此，所有的信息都應(yīng)轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制編碼。編碼是以量的二進(jìn)制位，通過(guò)一定的組合規(guī)則，表示出大量復(fù)雜多樣的信息。1.6.2編碼國(guó)標(biāo)碼(GB2312－80)：我國(guó)漢字交換碼的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)其中：一級(jí)漢字：3755個(gè)；二級(jí)漢字：3008個(gè)。漢字分區(qū)，每個(gè)區(qū)94個(gè)漢字。

每個(gè)漢字占兩個(gè)字節(jié)，國(guó)標(biāo)碼最高位為0。區(qū)號(hào)區(qū)中位置例：漢字國(guó)標(biāo)碼滬2706(0001101100000110B)久3035(0001111000100011B)漢字內(nèi)碼滬1001101110000110B久1001111010100011B⑵漢字的編碼

漢字的特點(diǎn)是象形文字、單字單音。由于漢字本身的特點(diǎn)，它在輸入、輸出、存儲(chǔ)和處理過(guò)程中所使用的漢字代碼是不相同的。漢字編碼比ASCII碼要復(fù)雜。用四位二進(jìn)制碼表示一位十進(jìn)制數(shù)的編碼為BCD碼

常用的BCD碼為8421碼，其特點(diǎn)為二進(jìn)制代碼本身的值就是它所對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)字字符的面值，且它是一種帶權(quán)碼，四位二進(jìn)制個(gè)位的權(quán)值由高到低分別是23、22、21、20，即8，4，2，1，故因此而得名。例如：十進(jìn)制數(shù)1987可寫成

0001100110000111⑶BCD碼1.7計(jì)算機(jī)安全1.7.1計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)安全

計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)是指由計(jì)算機(jī)及其相關(guān)的和配套的設(shè)備、設(shè)施（含網(wǎng)絡(luò)）構(gòu)成的，按照一定的應(yīng)用目標(biāo)和規(guī)則對(duì)信息進(jìn)行采集、加工、存儲(chǔ)、傳送、檢索等處理的人機(jī)系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)安全包括實(shí)體安全、信息安全、運(yùn)行安全和人員安全等幾個(gè)部分。人員安全主要是指計(jì)算機(jī)使用人員的安全意識(shí)、法律意識(shí)、安全技能等。

計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)的實(shí)體安全

在計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)及其相關(guān)的設(shè)備、設(shè)施(含網(wǎng)絡(luò))統(tǒng)稱為計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)的實(shí)體。實(shí)體安全是指為了保證計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)安全可靠地運(yùn)行，確保計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)對(duì)信息進(jìn)行采集、處理、傳送、存儲(chǔ)過(guò)程中，不致受到人為或自然因素的危害，而使信息丟失、泄漏或破壞，為此對(duì)計(jì)算機(jī)設(shè)備、設(shè)施、環(huán)境、人員等應(yīng)采取適當(dāng)?shù)陌踩椒ê痛胧?/p>

影響計(jì)算機(jī)系統(tǒng)實(shí)體安全的主要因素有:

(1)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)本身存在的脆弱性因素.(2)各種自然災(zāi)害導(dǎo)致的安全問(wèn)題.(3)由于人為的誤操作及各種計(jì)算機(jī)犯罪導(dǎo)致的安全問(wèn)題.計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)的運(yùn)行安全計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)的運(yùn)行安全包括系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)分析、審計(jì)跟蹤、備份與恢復(fù)、應(yīng)急等方面的內(nèi)容。系統(tǒng)的運(yùn)行安全是計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)重要環(huán)節(jié)，其目標(biāo)是保證系統(tǒng)能連續(xù)、正常地運(yùn)行。

1.風(fēng)險(xiǎn)分析風(fēng)險(xiǎn)分析是指用于估計(jì)威脅發(fā)生的可能性以及由于系統(tǒng)易于受到攻擊的脆弱性而引起的潛在的損失的步驟。風(fēng)險(xiǎn)分析的最終目的是幫助選擇安全防護(hù)，并將風(fēng)險(xiǎn)降低到可接受的程度。常見(jiàn)的風(fēng)險(xiǎn)有：后門或陷阱門、犯大錯(cuò)誤、輻射、盜用、火災(zāi)和自然災(zāi)害、偽造、不準(zhǔn)確的或過(guò)時(shí)的信息，邏輯炸彈、程序編制錯(cuò)誤、偷竊行為、計(jì)算機(jī)病毒、搭線竊聽(tīng)等。

2.審計(jì)跟蹤審計(jì)跟蹤技術(shù)也是一種保證計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)運(yùn)行安全的常用且有效的技術(shù)手段。利用審計(jì)方法，可以對(duì)計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)的工作過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)的審計(jì)跟蹤，同時(shí)保存審計(jì)記錄和審計(jì)日志，從中可以發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。審計(jì)的主要功能是：記錄和跟蹤各種系統(tǒng)狀態(tài)的變化、實(shí)現(xiàn)對(duì)各種安全事故的定位、保存維護(hù)和管理審計(jì)日志。

3.應(yīng)急計(jì)劃和應(yīng)急措施

即使在設(shè)備上、制度上，管理上等各方面做了許多措施，還是有可能發(fā)生一些突發(fā)事件，包括人為和自然的災(zāi)害。為了減少由意外事件對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的損害，管理者有必要制定一個(gè)萬(wàn)一發(fā)生災(zāi)難事件的應(yīng)急計(jì)劃。應(yīng)急計(jì)劃應(yīng)建立在風(fēng)險(xiǎn)分析的基礎(chǔ)之上。應(yīng)急計(jì)劃至少應(yīng)考慮三個(gè)因素：緊急反應(yīng)、備份操作、恢復(fù)措施。

計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)的信息安全

信息安全是指防止信息財(cái)產(chǎn)被故意的或偶然的非法授權(quán)、泄漏、更改、破壞，或使信息被非法系統(tǒng)辨識(shí)、控制。信息安全的目的是保護(hù)在信息系統(tǒng)中存儲(chǔ)、處理的信息的安全，概括為確保信息的完整性、保密性和可用性。

完整性是指信息必須按照它的原型保存，不能被非法的篡改、破壞、也不能被偶然、無(wú)意的修改。

保密性是指信息必須按照擁有者的要求保持一定的秘密性，防止信息在非授權(quán)的方式下被泄露。

可用性是指在任何情況下，信息必須是可用的，它是計(jì)算機(jī)能夠完成可靠性操作的重要前提。信息安全的研究?jī)?nèi)容包括：操作系統(tǒng)安全、數(shù)據(jù)庫(kù)安全、網(wǎng)絡(luò)安全、病毒防護(hù)、訪問(wèn)控制、加密與消息鑒別等方面。1.7.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全網(wǎng)絡(luò)安全實(shí)用技術(shù)1.身份驗(yàn)證

身份驗(yàn)證一般包括兩個(gè)方面的含義：一個(gè)是識(shí)別，一個(gè)是驗(yàn)證。

識(shí)別是指系統(tǒng)中的每個(gè)合法用戶都有識(shí)別的能力。要保證其有效性，必須保證任意兩個(gè)不同的用戶都不能具有相同的標(biāo)識(shí)符。

驗(yàn)證是指系統(tǒng)對(duì)訪問(wèn)者自稱的身份進(jìn)行驗(yàn)證，以防假冒。標(biāo)識(shí)信息（如用戶名）一般是公開(kāi)的，而驗(yàn)證信息（如口令字）必須是秘密的。2.報(bào)文驗(yàn)證

報(bào)文驗(yàn)證是指在兩個(gè)通信實(shí)體之間建立了通信聯(lián)系之后，對(duì)每個(gè)通信實(shí)體收到的信息進(jìn)行驗(yàn)證，以保證所收到的信息是真實(shí)的。

報(bào)文是由確認(rèn)的發(fā)方產(chǎn)生的、報(bào)文內(nèi)容沒(méi)有被非法修改過(guò)、報(bào)文是按照與其傳送時(shí)間相同的順序收到的。

對(duì)報(bào)文源進(jìn)行驗(yàn)證的方法通常用兩種以密碼技術(shù)為基礎(chǔ)的方法，第一種方法是以接收和發(fā)送雙方共同的某一秘密的密鑰來(lái)驗(yàn)證對(duì)方身份的方法：第二種方法是采用通行證的方法。

3.數(shù)字簽名

在許多情況下，文件是否真實(shí)有效要取決于是否有授權(quán)人的親筆簽名，而對(duì)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中傳送的文件則需要采用一種數(shù)字形式的簽章——數(shù)字簽名來(lái)解決。數(shù)字簽名作為一種安全技術(shù)應(yīng)當(dāng)滿足:(1)接收者能夠核實(shí)發(fā)送者對(duì)報(bào)文的簽名；

(2)發(fā)送者事后不能抵賴對(duì)報(bào)文的簽名；(3)接收者不能偽造對(duì)報(bào)文的簽名。

數(shù)字簽名的方法一般可采用以下三種：

(1)使用秘密密鑰算法的數(shù)字簽名；(2)使用公開(kāi)密鑰算法的數(shù)字簽名；(3)使用報(bào)文摘要(哈希函數(shù))算法的數(shù)字簽名。國(guó)際互連網(wǎng)Internet的安全1.影響Internet的安全因素(1)信息污染和有害信息

(2)對(duì)Internet網(wǎng)絡(luò)資源的攻擊

(3)計(jì)算機(jī)病毒

(4)利用Internet的犯罪行為2.Internet的安全防護(hù)(1)安全防護(hù)策

(2)防火墻技術(shù)

(3)電子郵件（E-mail）的安全

(4)口令的安全1.計(jì)算機(jī)病毒

計(jì)算機(jī)病毒是人為蓄意制造的一種寄生性的計(jì)算機(jī)程序，它能在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)