計算機與信息技術(shù)基礎(chǔ)

大學(xué)計算機基礎(chǔ)甘勇、尚展壘、張建偉等編著人民郵電出版社第1章計算機基礎(chǔ)知識

知識要點1．計算機的發(fā)展；2．計算機的應(yīng)用領(lǐng)域；3．計算機的組成及各部分的功能；4．二進制及與其他進位計數(shù)制間的轉(zhuǎn)換；5．信息的表示及處理。第1章計算機基礎(chǔ)知識

1.1計算機的發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域概述1.2計算機系統(tǒng)的基本構(gòu)成1.3計算機的部件1.4數(shù)制及不同數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換1.5基于計算機的信息處理1．1計算機的發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域概述

1．1．1計算機的發(fā)展電子數(shù)字計算機（ElectronicComputer）是一種能自動地、高速地、精確地進行信息處理的電子設(shè)備。一、電子計算機的產(chǎn)生

1946年2月，電子數(shù)字積分器和計算器ENIAC在美國賓夕法尼亞大學(xué)研制成功，并被稱為世界上第一臺電子數(shù)字計算機。1．1計算機的發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域概述

1．1．1計算機的發(fā)展

馮．諾依曼在EDVAC中采用了二進制數(shù)，并創(chuàng)立了“存儲程序式”的設(shè)計思想，EDVAC也被認為是現(xiàn)代計算機的原型。直到由英國劍橋大學(xué)威爾克斯（M.V.Wilkes）領(lǐng)導(dǎo)設(shè)計的EDSAC1949年5月投入運行，存儲程序計算機才被首次實現(xiàn)。定義：“計算機”是一種高速的、存儲程序并能自動運行的電子設(shè)備。二、電子計算機的發(fā)展

第一代計算機（1946年～1959年）：邏輯元件采用電子管

第二代計算機（1960年～1964年）：邏輯元件采用晶體管第三代計算機（1965年～1969年）：邏輯元件采用集成電路IC第四代計算機（1970年至今）：采用了超大規(guī)模集成電路VLSI

新一代計算機FGCS：即未來計算機的目標是使其具有智能特性，具有知識表達和推理能力，能模擬人的分析、決策、計劃和其他智能活動。

1．1計算機的發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域概述

三、微型計算機的發(fā)展

微型計算機的升級換代主要有兩個標志：微處理器的更新和系統(tǒng)組成的變革。第一代（1971～1973年）是低檔的4位和8位微機。第二代（1974～1977年）以8位微機為主。第三代（1978～1984年）主要是16位微機。第四代（1985～1992年）32位微機為主流。第五代（1993～至今）以64位微機為主的時代。1．1計算機的發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域概述

四、微型機和大型機用起來有什么不同？傳統(tǒng)上，計算機根據(jù)其技術(shù)、功能、體積大小、價格和性能分為四類：微型，小型，大型及巨型，。但是這些分類隨著技術(shù)的發(fā)展而變化。不同種類計算機之間的分界線非常模糊，隨著更多高性能計算機的出現(xiàn)，它們之間相互滲透。因為每種計算機的特性隨著技術(shù)發(fā)展而變化和相互滲透，很難將一臺具體的計算機歸為某類，除非你具有當今計算機的專業(yè)知識。所以，如果你要將一臺具體計算機歸類，就要查看其銷售資料來了解其廠商如何給其歸類。1．1計算機的發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域概述

1.微型計算機微型計算機也稱為個人計算機（PC），是家庭和小型企業(yè)中最常見的。一臺微型計算機通常價格在5000元左右，其CPU可以每秒鐘執(zhí)行2億次操作。你看到的微型計算機可能獨立存在，也可能與其他計算機相連（因此你可以與其他用戶共享數(shù)據(jù)和軟件）。但是，即使你的計算機與其他計算機相連，它通常也只處理一個用戶的任務(wù)。CPU主板網(wǎng)卡顯卡電源硬盤軟驅(qū)CPU風(fēng)扇光驅(qū)內(nèi)存2.小型機小型機比微型機稍大并可以為多個用戶執(zhí)行任務(wù)。如果使用小型機系統(tǒng)，你將使用終端來輸入處理請求并觀察結(jié)果。終端是一種具有用于輸入和輸出的鍵盤和屏幕，但不能用于處理的設(shè)備。雖然終端具有鍵盤和屏幕很像微機，但是終端本身并不具有任何處理能力。當輸入處理請求時，終端將其傳向小型機。小型機待處理完成后將結(jié)果返回到終端。圖1-4中的小型機系統(tǒng)是相當?shù)湫偷男⌒蜋C。終端作為每個用戶主要的輸入和輸出設(shè)備。終端具有鍵盤作為輸入，屏幕作為輸出，小型機系統(tǒng)一般能幫助中小型企業(yè)完成特定的任務(wù)，如記帳、付款和銷售。例如，皇家加勒比游船公司就使用小型機來記錄旅客的訂票情況.3.大型機

大型機體積龐大、速度快并且非常昂貴，一般用于為企業(yè)或政府的大量數(shù)據(jù)提供集中的存儲、處理和管理。與小型機相比，一臺大型機也為多用戶執(zhí)行處理任務(wù)，并且這些用戶通過終端輸入處理請求。但是，大型機比小型機一般能處理更多用戶的任務(wù)。大型機一般作為在必須要求高可靠性、高數(shù)據(jù)安全性和中心控制等情況下的候選。大型機系統(tǒng)的價格一般在幾十萬美元左右。一臺大型機放在與衣柜一般大小的機柜中(如圖)，其外圍設(shè)備放在單獨的機柜中。使用大型機時，處理請求從終端傳送到計算機中。同時，其他用戶可能也在傳送請求。計算機輪流處理每個請求，并將結(jié)果傳送回來。大型機快速地服務(wù)用戶請求。即使有200多人遞交處理請求，計算機的響應(yīng)速度也使你感覺就像只有自己一個用戶一樣。巨型機是最快和最貴的一類計算機。最初，巨型機主要用于大型計算任務(wù)，如天氣預(yù)報、分子模型和密碼破譯。當前的巨型機還擴張到商用市場，在這里如果采用傳統(tǒng)的大型機，對于非常巨大的數(shù)據(jù)量將產(chǎn)生很長的處理延遲。例如，MCI公司使用巨型機技術(shù)來管理大量客戶數(shù)據(jù)。曾經(jīng)需要兩個多小時的查詢，在巨型機中只需要一分鐘左右。巨型機的速度可以達到每秒萬億次，可以完成復(fù)雜的任務(wù)，如為龍卷風(fēng)中數(shù)千個顆粒的運動建?；虍a(chǎn)生逼真的仿真。4.巨型機四、發(fā)展趨勢

1．多極化2．網(wǎng)絡(luò)化3．多媒體4.智能化１.１.２計算機的應(yīng)用領(lǐng)域

1.科學(xué)計算2.信息處理3.實時過程控制4.計算機輔助工程5.辦公自動化6.數(shù)據(jù)通信7.智能應(yīng)用科學(xué)計算

科學(xué)計算，即數(shù)值計算，是計算機應(yīng)用的一個重要領(lǐng)域。計算機的發(fā)明和發(fā)展首先是為了高速完成科學(xué)研究和工程設(shè)計中大量復(fù)雜的數(shù)學(xué)計算，沒有計算機，許多科學(xué)研究和工程設(shè)計，例如天氣預(yù)報和石油勘探，將是無法進行的。信息處理

信息是各類數(shù)據(jù)的總稱。數(shù)據(jù)是用于表示信息的數(shù)字、字母、符號的有序組合，可以通過聲、光、電、磁、紙張等各種物理介質(zhì)進行傳送和存儲。信息處理一般泛指非數(shù)值方面的計算，如各類資料的管理、查詢、統(tǒng)計等。實時過程控制

實時控制在國防建設(shè)和工業(yè)生產(chǎn)都有著廣泛的應(yīng)用。例如由雷達和導(dǎo)彈發(fā)射器組成的防空控制系統(tǒng)、地鐵指揮控制系統(tǒng)、自動化生產(chǎn)線等，都需要在計算機控制下運行。

計算機輔助工程計算機輔助設(shè)計CAD（ComputerAidedDesign）計算機輔助制造CAM（ComputerAidedManufacture）計算機輔助教學(xué)CAI（ComputerAssistedInstruction）CAx

辦公自動化

辦公自動化OA（OfficeAutomation）指用計算機幫助辦公室人員處理日常工作。例如，用計算機進行文字處理、文檔管理、資料、圖像、聲音處理和網(wǎng)絡(luò)通訊等。它既屬于信息處理的范圍，又是目前計算機應(yīng)用的一個較獨立的領(lǐng)域。智能應(yīng)用

有如對奕、語言翻譯等的一類工作，既不同于單純的科學(xué)計算，又不同于一般的數(shù)據(jù)處理，它不但要求具備高的運算速度，還要求具備對已有的數(shù)據(jù)（經(jīng)驗、原則等）進行邏輯推理和總結(jié)的功能（即對知識的學(xué)習(xí)和積累功能），并能利用已有的經(jīng)驗和邏輯規(guī)則對當前事件進行邏輯推理和判斷。對此，我們稱為人工智能。具有人工智能是新一代計算機的標志之一。

1．2計算機系統(tǒng)的基本構(gòu)成計算機系統(tǒng)硬件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)主機外設(shè)系統(tǒng)軟件：如Windows,Linux應(yīng)用軟件:學(xué)籍管理系統(tǒng)、工資管理，小游戲等。CPU存儲器（內(nèi)存）控制器運算器輸出設(shè)備輸入設(shè)備1．2計算機系統(tǒng)的基本構(gòu)成

1．2．1馮.諾依曼計算機簡介①基本特征②基本部件③工作過程

1．2．2現(xiàn)代計算機系統(tǒng)的構(gòu)成

一、軟件系統(tǒng)（可分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩大部分）計算機軟件決定了一臺計算機能做什么１．計算機指令與程序２．程序設(shè)計語言

３．系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件

二、硬件系統(tǒng)馮.諾依曼計算機的基本特征

1.采用二進制數(shù)表示程序和數(shù)據(jù)2.能存儲程序和數(shù)據(jù)，并能自動控制程序的執(zhí)行

3.具備運算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五大基本部分1．2計算機系統(tǒng)的基本構(gòu)成

計算機中的各種信息均采用了二進制的表示形式。二進制數(shù)的記數(shù)規(guī)則是“逢二進一”，它的每位只有“0”和“1”兩個狀態(tài)，。例如計算：“1+1+1+1+1”＝“101”

在計算機中把８位（bit）二進制數(shù)稱為一字節(jié)（Byte），簡記為“B”。若不加說明時，本書所寫的“位”就是指二進制位。

1024B＝1KB，1024KB＝1MB，

1024MB＝1GB，1024GB＝1TB。二進制數(shù)馮.諾依曼計算機的基本部件

運算器（ArithmeticLogicUnit，簡記為ALU）的主要功能是進行算術(shù)及邏輯運算，是計算機的核心部件，運算器每次能處理的最大的二進制數(shù)長度稱為該計算機的字長（一般為8的整倍數(shù)）；控制器（Controller）是計算機的“神經(jīng)中樞”，用于分析指令，根據(jù)指令要求產(chǎn)生各種協(xié)調(diào)各部件工作的控制信號存儲器（Memory）用來存放控制計算機工作過程的指令序列（程序）和數(shù)據(jù)（包括計算過程中的中間結(jié)果和最終結(jié)果）輸入設(shè)備（Inputeequipment）用來輸入程序和數(shù)據(jù)；輸出設(shè)備（Outputequipment）用來輸出計算結(jié)果，即將其顯示或打印出來。其中：運算器和控制器在一起稱：CPU

運算器、控制器和存儲器（內(nèi)存）在一起稱：主機

輸入、輸出設(shè)備在一起稱：外設(shè)

計算機工作時，操作人員首先通過輸入設(shè)備將程序和數(shù)據(jù)送入到存儲器中。啟動運行后，計算機從存儲器順序取出指令，送往控制器進行分析并根據(jù)指令的功能向各有關(guān)部件發(fā)出各種操作控制信號，最終的運算結(jié)果要送到輸出設(shè)備輸出。

馮.諾依曼計算機工作過程

3+23+2+3和2555+加動作計算機指令與程序指令：使微處理器完成指定操作的命令。程序：為解決某一問題而編制的指令的有序序列。指令碼：表示指令的代碼。指令系統(tǒng)：處理器所能執(zhí)行的所有指令的集合。指令1指令2指令3指令n開始結(jié)束程序程序設(shè)計語言程序設(shè)計語言：就是程序設(shè)計時所允許使用的一系列符號和規(guī)則。機器語言由機器指令組成，由機器語言編制的程序只能在特定的計算機上運行，沒有通用性，稱其為低級語言。匯編語言是為了解決機器語言不直觀、閱讀記憶困難而設(shè)計的一種符號語言，即為每條機器指令給出一個助記符號，并用符號與數(shù)字表示操作中要用的數(shù)。高級語言由各種不同含義的“關(guān)鍵字”和“表達式”按一定的語言規(guī)則組成，脫離了具體的機器指令系統(tǒng)，它有較好的通用性，在不同的計算機上配備同一高級語言的編譯程序或解釋程序，就能運行同一種高級語言編制的程序。

將高級語言轉(zhuǎn)換成機器語言的方法有兩種：編譯、解釋

計算機的軟件分為：系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件系統(tǒng)軟件處理內(nèi)部的計算機功能，協(xié)助計算機使用外圍設(shè)備，它是為使用者能方便地使用、維護、管理計算機而編制的程序的集合，它與計算機硬件相配套，也稱之為軟設(shè)備。但它卻并沒有把計算機轉(zhuǎn)換成可以寫報告、處理數(shù)據(jù)、學(xué)習(xí)打字或繪制圖形等各種用途的機器。

1.操作系統(tǒng)：Windows,UNIX,Linux,DOS等

2.語言處理程序：C,PASCAL,VisualBasic等

3.實用程序：診斷程序，排錯程序等應(yīng)用軟件使計算機成為多用途的機器，完成許多不同的工作。主要面向各種專業(yè)應(yīng)用和某一特定問題的解決，一般指操作者在各自的專業(yè)領(lǐng)域中為解決各類實際問題而編制的程序。協(xié)助你使用計算機完成一項特定工作的軟件歸類于應(yīng)用軟件。應(yīng)用軟件幫你產(chǎn)生文檔、完成計算、管理金融資源、生成圖片、創(chuàng)作樂曲、維護文件或信息等等。應(yīng)用軟件包有時也簡單地稱為應(yīng)用。1.通用應(yīng)用軟件：辦公軟件包，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，實時控制軟件等。2.專用應(yīng)用軟件：如各企業(yè)的管理信息系統(tǒng)等。計算機硬件操作系統(tǒng)應(yīng)用軟件用戶硬件系統(tǒng)

在微機中，主機板（母板）由微處理器（簡記為MPU）、存儲器、輸入／輸出（I／O）接口、總線電路和基板組成，其上安裝了基本硬件系統(tǒng)，形成了主機部分。其它的外部設(shè)備均通過相應(yīng)的接口電路和主機總線相連。微型計算機的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖總線根據(jù)傳輸信息的性質(zhì)分類：

1.數(shù)據(jù)總線：DataBus

2.地址總線：AddressBus

3.控制總線：ControlBus1．3計算機的部件產(chǎn)品

1.3.1微處理器產(chǎn)品簡介

1.3.2存儲器的組織結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品分類

一、存儲器的組織結(jié)構(gòu)

二、主存儲器

三、輔助存儲器

1.3.3

常用總線標準和主板產(chǎn)品

1.3.4常用的輸入輸出設(shè)備

主存儲器（Memory）

存儲器

輔助存儲器(Storage）高速緩沖存儲器（Cache）1.3.2存儲器的組織結(jié)構(gòu)

主存儲器

主存儲器又稱內(nèi)存，CPU可以直接訪問它，其容量一般為8～256MB,主要存放將要運行的程序和數(shù)據(jù)。微機的主存采用半導(dǎo)體存儲器。半導(dǎo)體存儲器按功能可分為:

靜態(tài)存儲器SRAM

隨機存取存儲器RAM

動態(tài)存儲器DRAM

只讀存儲器ROM(PROM,EPPROM,EEPROM)RAM:1.可讀可寫2.一旦電源斷電，里面的信息將全部丟失ROM：1.只讀2.斷電后，信息不會丟失輔助存儲器

輔助存儲器屬外部設(shè)備，又稱為外存，常用的有磁盤、光盤、磁帶等。主要用來存放后備程序、數(shù)據(jù)和各種軟件資源。磁盤分為軟磁盤和硬磁盤兩種（簡稱軟盤和硬盤）。軟盤

在磁盤使用前要先進行初級格式化操作（目前基本上由生產(chǎn)廠家完成），即在磁盤上用磁信號劃分出如圖所示的若干個有編號的磁道和扇區(qū)，以便計算機通過磁道號和扇區(qū)號直接尋找到要寫數(shù)據(jù)的位置或要讀取的數(shù)據(jù)。計算機每次要讀完或?qū)懲暌粋€扇區(qū)的內(nèi)容。有一個小燈顯示軟盤驅(qū)動器是否正在使用，此燈警告你在燈滅之前不要取走軟盤（1.44M）；

CD-ROM驅(qū)動器是使用激光技術(shù)讀取CD-ROM中數(shù)據(jù)的外存設(shè)備（680M）。大多數(shù)CD-ROM只包含你購買時所帶的信息，不能增加或修改其中的內(nèi)容。2面*90磁道*16扇區(qū)*512B≈1.44M硬盤驅(qū)動器硬盤驅(qū)動器可以在一個不可拆卸的磁盤中存放幾十個GB的字符。硬盤驅(qū)動器安裝在系統(tǒng)單元中，有一個外部指示燈指示硬盤驅(qū)動器是否在用。外存介質(zhì)是為計算機數(shù)據(jù)提供永久性存儲的物理材料。1．3．3常用總線標準和主板產(chǎn)品

通用微機系統(tǒng)中常用的總線標準有ISA、EISA、VESA、PCI等:１．ISA(IndustrialStandardArchitecture)總線２．EISA(ExtendISA)總線３．VESA(也稱VL--BUS)總線４．PCI(PeripheralControllerInterface)總線1.3.4常用的輸入輸出設(shè)備

一、鍵盤

二、顯示器三、鼠標器

四、打印機

五、標準并行和串行接口

鍵盤1．鍵盤上鍵的布局大多數(shù)計算機均擁有鍵盤作為主要的輸入設(shè)備。一個計算機鍵盤包括字母鍵和數(shù)字鍵，以及一些用于控制計算機特定任務(wù)的附加鍵。鍵盤上鍵的布局如圖所示。共分為五個區(qū)：

功能鍵區(qū)

主鍵區(qū)編輯鍵區(qū)

狀態(tài)指示燈

輔助鍵盤功能鍵功能鍵，即F1-F12，位于鍵盤的最上一排。它們在標準的打字機鍵盤上是沒有的，是專為計算機鍵盤用于啟動命令而加的。例如，許多軟件包中F1是幫助鍵。功能鍵的問題是它們沒有標準的含義。Tab:光標移動CapSLock:英文字母的大小寫鎖定。Shift:大小寫切換或者是上、下檔切換。Alt鍵和Ctrl鍵與字母鍵配合使用。如：＜CtrlX＞、Ctrl+X、[CtrlX]、Ctrl-X或CtrlX時，表示按下Ctrl時，要同時按X鍵。如：Ctrl+Alt+Del：

Ctrl,h

：表示先按一下Ctrl，松開之后，再按h

為了提高鍵盤操作效率，雙手的每個手指都有著嚴格的分工，規(guī)定了各手指的基本鍵位(左手為A、S、D、F，右手為J、K、L、;)，具體分工見下圖。鍵盤操作的指法訓(xùn)練監(jiān)視器監(jiān)視器是計算機必須的輸出設(shè)備，它通過顯示結(jié)果、提示、菜單和圖形對象與人通信的設(shè)備?；谧址娘@示器將屏幕分成矩形格子，每格可顯示一個字符。屏幕可以顯示的字符集是不可變的，所以，不可能顯示不同大小或不同風(fēng)格的字符。圖形顯示或稱位圖顯示將屏幕分成小點（稱為像素）矩陣。計算機在屏幕上顯示的任何字符或圖形必須由屏幕矩陣中的像素構(gòu)造。屏幕可顯示的像素越多，分辨率就越高。單色或有灰度的監(jiān)視器只能通過灰度顯示文字和圖形。彩色監(jiān)視器可以讓界面設(shè)計者使用色彩來創(chuàng)建賞心悅目的屏幕設(shè)計，也可以使用色彩來引起用戶對重要屏幕部分的注意。顯示器

CRT顯示器是當前應(yīng)用最普遍的基本輸出設(shè)備。它由監(jiān)視器(Monitor)和裝在主機內(nèi)的顯示控制適配器(Adapter)兩部分組成。微型機的主要輸出設(shè)備監(jiān)視器，是一種將計算機中的電信號轉(zhuǎn)換為彩色光點形成圖像的顯示設(shè)備。監(jiān)視器顯象管所能顯示的光點的最小直徑（也稱為點距）決定了它的物理顯示分辨率，常見的有0.33mm、0.28mm和0.20mm等。顯示掃描頻率則決定了它的閃爍性。顯示控制適配器是監(jiān)視器和主機的接口電路，也稱顯示卡。監(jiān)視器在顯示卡和顯示卡驅(qū)動軟件的支持下可實現(xiàn)多種顯示模式。如640×480、800×600、1024×768等，乘積越大分辨率越高。顯示卡有多種型號，如VGA、TVGA、VEGA、MCGA等，目前的顯示卡常配有4~8MB的顯示緩存，高檔產(chǎn)品還提供三維動畫的加速顯示功能?，F(xiàn)在在筆記本計算機中使用液晶顯示器（LCD），它省電且薄，但成本較高。

鼠標器為最常用的輸入設(shè)備之一，它通過串行口和計算機相連，其上有兩個或三個按鍵，即兩鍵鼠標和三鍵鼠標，稱為左、右和中鍵，最常用的是左鍵。在桌面上移動鼠標時，一個指針（通常是箭頭模樣）便在屏幕上以相應(yīng)于移動鼠標的方式移動。鼠標僅在與桌面接觸時才能移動指針。鼠標的基本操作為移動光標、單擊、雙擊和拖動鼠標。單擊：當鼠標光標處于某確定位置時點按一下鼠標按鍵；雙擊：迅速地連續(xù)兩次點按鼠標按鍵；拖動:按下鼠標按鍵不放并移動鼠標。顯然單擊和雙擊鼠標有左右之分，后文中的“單擊”或“雙擊”若不加說明即指單擊或雙擊鼠標左鍵。鼠標器

打印機經(jīng)歷了數(shù)次更新。針式點陣擊打式打印機利用電磁鐵高速地擊打24根打印針而把色帶上的墨汁轉(zhuǎn)印到打印紙上，工作噪音較大，速度較慢，約1～2ppm（即分鐘打印1～2頁B5紙），分辨率也只有120～180dpi（即每英寸上120～180點）；激光打印機利用激光產(chǎn)生靜電吸附效應(yīng)，通過硒鼓將碳粉轉(zhuǎn)印并定影到打印紙上，工作噪聲小，普及型的輸出速度也在6ppm，分辨率高達600dpi以上。噴墨打印機，各項指標都處于前兩種打印機之間。打印機

標準并行和串行接口

為了方便外接設(shè)備，微機系統(tǒng)都提供了一個用于連接打印機的8位并行接口和兩個標準RS232串行接口。

并行接口可用來直接連接外置硬盤、軟件加密狗器等并行設(shè)備。

串行接口可用來連接鼠標器、繪圖儀、調(diào)制解調(diào)器（Modem）等低速（即每秒小于115Kbps（位））串行設(shè)備。

USB通用串行口是一種新的接口標準，通過它可連接多達256個外部設(shè)備，通訊速度高達12Mbps，目前帶USB接口的設(shè)備有掃描儀、鍵盤、鼠標、聲卡、調(diào)制解調(diào)器、攝像頭等。計算機系統(tǒng)的組成計算機系統(tǒng)硬件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)控制器運算器存儲器輸入設(shè)備輸出設(shè)備系統(tǒng)軟件：如各種操作系統(tǒng)應(yīng)用軟件：辦公軟件，各類游戲等ＣＰＵ主機外設(shè)***為什么計算機需要一個操作系統(tǒng)？操作系統(tǒng)就是控制計算機的諸如內(nèi)存和磁盤存儲空間的軟件,它協(xié)調(diào)計算機內(nèi)部的各項活動。計算機不能沒有操作系統(tǒng)。流行的微機操作系統(tǒng)的名稱：DOS、Windows。小型機和大型機的操作系統(tǒng)包括UNIX、VMS和MVS等。當你購買了一臺微機后，操作系統(tǒng)往往已經(jīng)在硬盤上預(yù)先安裝好并準備運行。打開計算機后，你每時每刻都能感受到操作系統(tǒng)的存在，也能感受到操作系統(tǒng)提供的運行程序和管理數(shù)據(jù)的多種服務(wù)。如果把計算機硬件預(yù)想成計算機系統(tǒng)的核心，那么操作系統(tǒng)就提供了另一層次的功能，協(xié)助計算機完成它的基本硬件操作。操作系統(tǒng)也和更外一層─應(yīng)用軟件─進行通訊，完成一項如打印和存儲數(shù)據(jù)的應(yīng)用任務(wù)。***計算機為什么需要軟件？

沒有軟件的計算機，我們稱之為”裸機”，它就像沒有唱片的留聲機或沒有磁帶的錄音機。軟件非常豐富并可用于大量任務(wù)，包括編輯個人簡歷的軟件、管理小型業(yè)務(wù)的軟件、幫你學(xué)習(xí)GRE的軟件、教你西班牙語的軟件、幫你計劃節(jié)食的軟件、作曲的軟件、還有把你帶入冒險境地的迷宮軟件等。軟件支持計算機執(zhí)行特定的任務(wù)，然后告訴計算機如何與用戶交互和如何處理用戶數(shù)據(jù)。例如，作曲軟件讓計算機給你顯示音樂五線譜，它告訴計算機讓你通過鍵盤或合成器輸入音符。軟件告訴計算機如何將這些輸入轉(zhuǎn)換成電子信號并通過揚聲器播放音樂。使用計算機過程中最好的事情就是瀏覽計算機商店或計算機軟件目錄，來尋找你需要的軟件。***所有計算機能否使用相同的軟件？能制造計算機的公司有幾百家，但是只有少量不同的微型機設(shè)計或平臺。目前，有兩種主要的微型機平臺，通常稱為PC或Mac。PC的結(jié)構(gòu)基于第一臺IBM微型機。PC由IBM、Compaq和上百家其他公司制造。Mac基于Macintosh計算機，由蘋果計算機公司制造。因為現(xiàn)在使用的微型機中有大約80%是PC，我們也集中在PC平臺上。計算機以基本上相同的方式工作稱為兼容。如果兩臺計算機可以共享同樣的軟件和使用同樣的外圍設(shè)備，那么它們就是兼容的。并不是所有的計算機都能互相兼容。PC或Mac是不兼容的，因為它們不能使用同樣的硬件，也不能做到不需要硬件或軟件的相互轉(zhuǎn)換，就能使用同樣的程序。不同平臺之間共享數(shù)據(jù)通常是困難的，有時甚至是不可能的。然而，在這兩種平臺之間共享數(shù)據(jù)只是不方便，而不是不可能的。***基本計算機系統(tǒng)可以改變或擴充嗎？外圍設(shè)備是指那些可以附加到計算機系統(tǒng)中用來加強計算機功能的設(shè)備。例如，打印機是常用的用于微型機、小型機、大型機的外圍設(shè)備。雖然都包含在基本計算機系統(tǒng)中，但是鍵盤、監(jiān)視器、鼠標和磁盤驅(qū)動器有時也被歸為外圍設(shè)備。外圍設(shè)備能擴充或改變基本計算機系統(tǒng)。大多數(shù)微型機的外圍設(shè)備的設(shè)計都可以讓用戶自行安裝，而不需要專家。當購買一個外圍設(shè)備時，通常附有安裝指南和專門設(shè)計的軟件。你應(yīng)當仔細地按照指南來安裝設(shè)備及其軟件。還要確定先關(guān)機再連接外圍設(shè)備，以免損壞計算機系統(tǒng)。***什么是計算機程序？軟件？計算機程序就是指示計算機如何去解決問題或是完成任務(wù)的一組詳細的、逐步執(zhí)行的指令。計算機程序的每一步都是用計算機所能理解和處理的語言編寫的。以前的單位和個人必須自行編寫出絕大部分他們所想要的計算機程序，而現(xiàn)在的絕大部分單位都通過購買商業(yè)程序以避免花費過多的時間和費用。一般人則幾乎不編寫自己的計算機程序，而是從成千上萬編寫好的作為軟件出售的商業(yè)程序中選擇自己需要的東西。軟件為能指示計算機完成一個任務(wù)的、以電子格式存儲的指令序列和相關(guān)的數(shù)據(jù)。系統(tǒng)軟件協(xié)助計算機執(zhí)行基本的操作任務(wù)。應(yīng)用軟件則協(xié)助人們完成一項任務(wù)。對于許多計算機用戶而言，系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件之間的區(qū)別似乎并不明顯。為了弄清這個區(qū)別，一般可以認為，你需要某個軟件的唯一原因是你擁有一臺計算機，那么該軟件就是系統(tǒng)軟件。例如，如果你沒有計算機，就不需要操作系統(tǒng)、設(shè)備驅(qū)動程序，或是計算機編程語言。***有關(guān)網(wǎng)絡(luò)安全規(guī)則網(wǎng)絡(luò)必須能阻止非授權(quán)訪問以保護其所存數(shù)據(jù)。大多數(shù)組織機構(gòu)通過要求用戶使用唯一的用戶名和口令進行登錄以限制對網(wǎng)上軟件和數(shù)據(jù)的訪問。用戶名作為標識是數(shù)據(jù)和字母的組合。用戶名是公開的—通常是某人地址的一部分，該地址可在網(wǎng)上發(fā)送消息時使用?？梢宰寗e人知道你的用戶名，但是絕不要公開口令?？诹钍莾H為你和網(wǎng)管人員所知的特殊符號集合，你不應(yīng)當公開自己的口令，因為這將會危及網(wǎng)絡(luò)安全。還有，如果某人使用你的用戶名登錄到網(wǎng)絡(luò)上，并發(fā)送了攻擊性消息或刪除了重要文件，這就像是你干的一樣。用大寫或小寫字母輸入你的用戶名，當你鍵入口令時，將產(chǎn)生一組星號，將口令隱藏起來，以避免他人可能從背后看到。1.4數(shù)制及不同數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換1.4.1進位計數(shù)制

十進制（Decimal）二進制（Binary）八進制（Octal）十六進制（Hexadecimal）任意的K進制

1.4.2不同數(shù)制之間的相互轉(zhuǎn)換

1.4.3二進制數(shù)的算術(shù)運算

1.4.1進位計數(shù)制進位計數(shù)制：按進位的方法進行計數(shù)。基數(shù)：某種進位計數(shù)制所使用數(shù)碼的個數(shù)。位權(quán)：計算每個“數(shù)碼”在所在位上代表的數(shù)值時所乘的常數(shù)。它是一個指數(shù)，以“基數(shù)”為“底”，其冪是數(shù)位的“序號”.序號為以小數(shù)點為界，其左邊的數(shù)位序號為0，向左每進一位序號加一，先后向右每走一位序號減一。例：（1725.34）10=十進制（Decimal）

例：數(shù)5678.4可表示為：5678.4＝5×103＋6×102＋7×101＋8×100+4×10-1

二進制（Binary）二進制有兩個特點：數(shù)碼僅采用“0”和“1”，所以基數(shù)是2；相鄰兩位之間為“逢二進一”或“借一當二”的關(guān)系。例：數(shù)1100.1可表示為：

1100.1＝1×23＋1×22＋0×21＋0×20+1×2-1

八進制（Octal）

八進制用的數(shù)碼共有8個，0～7，則基數(shù)是8；相鄰兩位之間為“逢八進一”和“借一當八”的關(guān)系，例：八進制數(shù)1537.6可表示為：

1537.6＝1×83＋5×82＋3×81＋7×80+7×8-1

十六進制（Hexadecimal）

十六進制用的數(shù)碼共有16個，除了0～9外又增加了6個字母符號A、B、C、D、E、F，分別對應(yīng)了10、11、12、13、14、15。其基數(shù)是16，相鄰兩位之間為“逢十六進一”和“借一當十六”的關(guān)系。例：數(shù)3AC7.D可表示為：

3AC7.D＝3×163＋10×162＋12×161＋7×160+13×16-1

常用數(shù)制對照表任意的K進制K進制用的數(shù)碼共有K個，其基數(shù)是K，相鄰兩位之間為“逢K進一”和“借一當K”的關(guān)系。該表達式就是數(shù)的一般展開表達式：

nD=∑Ak

Nk

其中：N為基數(shù)，Ak為第K位上的

k=-m數(shù)碼，Nk為第K位上的位權(quán)

1.4.2不同數(shù)制之間的相互轉(zhuǎn)換二進制數(shù)、八進制數(shù)、十六進制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進制數(shù)

方法：按位權(quán)展開十進制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)

方法：整數(shù)部分連續(xù)除以二，直到商數(shù)為零，逆向取余

小數(shù)部分連續(xù)乘二，直到小數(shù)部分為零或已得到足夠的整數(shù)位，正向取整。十進制數(shù)轉(zhuǎn)換成八進制數(shù)和十六進制數(shù)八進制數(shù)與二進制數(shù)的轉(zhuǎn)換

方法：將每一位八進制數(shù)用3位二進制數(shù)代替十六進制數(shù)與二進制數(shù)的轉(zhuǎn)換方法：將每一位十六進制數(shù)用4位二進制數(shù)代替

十進制轉(zhuǎn)化為r進制整數(shù)部分：除以r取余數(shù)，直到商為0，余數(shù)從下到上排列。小數(shù)部分：乘以r取整數(shù)，整數(shù)從上到下排列。例，21000.34581002500×2812422500.69008142121×2012600.3801230×2161002110.7600166401×2060.5201×20.0401(100)D=(144)O=(64)H=(1100100)B(100.345)D≈(1100100.01011)B(100)D=(144)O=(64)H八進制和十六進制轉(zhuǎn)化為二進制每一個八進制數(shù)對應(yīng)二進制的三位。每一個十六進制數(shù)對應(yīng)二進制的四位。(2C1D)H=(0010

1100

0001

1101)B(64)H=(0110

0100)B(7123)O=(111

001

010

011)B

4、二進制轉(zhuǎn)化成八進制和十六進制整數(shù)部分：從右向左進行分組。小數(shù)部分：從左向右進行分組。轉(zhuǎn)化成八進制時三位一組;轉(zhuǎn)化成十六進制時四位一組，不足補零。(11

0110

1111.1101

01)B=(36F.D4)H36FD4(1

101

101

110.110

101)B=(1556.65)O155665后邊補兩個零，變成01001.4.3二進制數(shù)的算術(shù)運算二進制數(shù)的加法運算

規(guī)則：0+0=0；0+1=1；1+0=1；1+1=0（向高位進1）

1001被加數(shù)

+1011加數(shù)

10101和二進制數(shù)的減法運算規(guī)則：0-0=0；1-0=1；1-1=0；0-1=1（向高位借1）

1010–01110011二進制數(shù)的乘法運算規(guī)則：0*0=0；0*1=0；1*0=0；1*1=1二進制的邏輯運算我們把邏輯的“T”作為邏輯代數(shù)中的“1”，“F”作為“0”，這樣就把邏輯命題的對應(yīng)關(guān)系反映到代數(shù)方法中，這就是邏輯代數(shù)。（1）邏輯與：只有決定“結(jié)果”的條件全部滿足，結(jié)果才成立，這種因果關(guān)系叫做邏輯與(AND)，邏輯與的運算符表示為“∧”。即：（2）邏輯或：決定結(jié)果的條件中只要任何一個滿足，結(jié)果就成立。這種因果關(guān)系叫做邏輯或(OR）。邏輯或的運算符號為“∨”。即：（3）邏輯非：第三種基本邏輯關(guān)系為“非(NOT）”關(guān)系。最簡單的描述就是結(jié)果對條件的否定。邏輯非的運算符號為“ˉ”。即：

（4）邏輯異或：“異或”是一種復(fù)合邏輯關(guān)系。因為它所表現(xiàn)的特殊性，也可以把“異或”關(guān)系當作基本邏輯關(guān)系處理。當兩個命題存在“兩者不可兼得”關(guān)系時，我們稱之為異或。也可以描述異或關(guān)系為：相同為假，相異為真。邏輯異或的運算符號為“”。即：

1.5基于計算機的信息處理1.5.1數(shù)值信息的表示1.5.2非數(shù)值數(shù)據(jù)的編碼1.5.1數(shù)的定點和浮點表示定點數(shù)小數(shù)點位置固定的數(shù)據(jù)定點純整數(shù)小數(shù)點固定在數(shù)的最低位之后

11001010.0定點純小數(shù)小數(shù)點固定在符號位之后，最高數(shù)值位之前

0.10110101浮點數(shù)小數(shù)點位置浮動的數(shù)據(jù)一個任意二進制數(shù)N都可表示為：

N=2j*S尾數(shù)階碼計算機中數(shù)的浮點表示數(shù)的浮點表示形式：階碼和尾數(shù)在IBMPC系列微機中階碼：采用補碼表示的定點純整數(shù)，占一個字節(jié)，階符占一位。

尾數(shù)：采用補碼表示的定點純小數(shù)，占三個字節(jié)，數(shù)符占一位。N=數(shù)符×尾數(shù)×2階符×階碼尾數(shù)的位數(shù)決定數(shù)的精度。階碼的位數(shù)決定數(shù)的范圍。將十進制數(shù)轉(zhuǎn)換為浮點數(shù)格式的步驟：

1、將十進制數(shù)轉(zhuǎn)換為等價的二進制數(shù)

2、將二進制數(shù)轉(zhuǎn)換為定點小數(shù)的表示格式

3、用“階符+階碼+數(shù)符+尾數(shù)”的形式表示00000011011001100000000000000000

浮點數(shù)：

110.001=1.10011×2+10=11001.1×2-10=0.110011×2+11舉例將十進制數(shù)123.625轉(zhuǎn)換為浮點數(shù)格式將整數(shù)123轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)：將小數(shù).625轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)：（123.625）10=轉(zhuǎn)換為定點小數(shù)形式：轉(zhuǎn)換為浮點數(shù)格式：

1111011.101（1111011.101)20.1111011101*270