第一章 計算機(jī)系統(tǒng)與信息處理

本章主要內(nèi)容信息與信息技術(shù)計算機(jī)技術(shù)信息化社會與計算機(jī)文化第1章計算機(jī)與信息社會本章重點！1.1信息與信息技術(shù)1.1.1信息與媒體信息：就是人類的一切生存活動和自然存在所傳達(dá)出來的信號和消息。它一般泛指我們所說的消息、情報、指令、數(shù)據(jù)、信號等周圍環(huán)境的知識。媒體：就是對信息進(jìn)行傳播的媒介，如報紙、電話、電視和計算機(jī)等。1.1.2信息技術(shù)信息技術(shù)（InformationTechnology,IT)是指信息的獲取、存儲、加工、傳輸和應(yīng)用的技術(shù)。1．信息感測技術(shù)2．信息通信技術(shù)3．計算機(jī)技術(shù)與控制技術(shù)

1.1信息與信息技術(shù)1.1.3人類史上的5次信息技術(shù)革命

1．第一次信息革命是語言的使用2．第二次信息革命是文字的使用3．第三次信息革命是造紙技術(shù)和印刷技術(shù)的應(yīng)用4．第四次信息革命是電報、電話、廣播、電視的發(fā)明和普及應(yīng)用5．第五次信息革命是計算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的普及應(yīng)用和計算機(jī)與現(xiàn)代通信技術(shù)的結(jié)合1.1信息與信息技術(shù)什么是計算機(jī)？

用于信息存儲、分析、加工、整理的電子設(shè)備的總稱。

1.2計算機(jī)技術(shù)計算機(jī)原始信息處理結(jié)果1.2計算機(jī)技術(shù)1.2.1計算機(jī)的發(fā)展1．近代計算機(jī)階段（1822—1944）特點：具有程序概念的機(jī)械式計算機(jī)或機(jī)電式計算機(jī)2．現(xiàn)代計算機(jī)階段（1946—1981）誕生了世界上第一臺電子計算機(jī)3．微機(jī)及網(wǎng)絡(luò)階段（早于20世紀(jì)80年代）1.2計算機(jī)技術(shù)1946年2月，美國賓西法尼亞州州立大學(xué)莫奇萊和?？颂匮兄普Q生背景規(guī)模:18800個電子管170平方米，30噸,功率140千瓦世界上第一臺電子計算機(jī)（ENIAC）1.2計算機(jī)技術(shù)1.2.2計算機(jī)的特點1．運(yùn)算速度快2．精確度高3．存儲容量大4．具有邏輯判斷能力5．具有自動控制能力1.2計算機(jī)技術(shù)1.2.3計算機(jī)的分類1．按用途的不同來劃分分為專用計算機(jī)和通用計算機(jī)2．按規(guī)模的不同來劃分分為巨型機(jī)、大型機(jī)、小型機(jī)、工作站、微機(jī)。

個人計算機(jī)(微機(jī))PersonalComputerPDA(個人數(shù)字助理)典型的小型計算機(jī)處理多用戶任務(wù)小型機(jī)大型機(jī)美國航空公司的大型機(jī)每秒鐘可處理4000多個事務(wù)巨型機(jī)日本NEC公司的NECSX-6/64MB巨型計算機(jī)，它包含64個CPU，內(nèi)存容量為512GB，峰值速度達(dá)每秒1萬億次浮點運(yùn)算，用于全球氣溫變化趨勢的預(yù)測研究

全球氣溫分布與變化趨勢圖

科學(xué)計算過程控制事物處理計算機(jī)輔助系統(tǒng)通信與網(wǎng)絡(luò)人工智能計算機(jī)模擬電子商務(wù)1.2計算機(jī)技術(shù)1.2.4計算機(jī)的主要應(yīng)用1.2計算機(jī)技術(shù)多極化網(wǎng)絡(luò)化智能化多媒體1.1.5計算機(jī)的發(fā)展趨勢第2章計算機(jī)系統(tǒng)組成本章主要內(nèi)容計算機(jī)系統(tǒng)概述人機(jī)界面微型計算機(jī)系統(tǒng)硬件構(gòu)成本章重點！2.1計算機(jī)系統(tǒng)概述計算機(jī)系統(tǒng)是由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)組成硬件：計算機(jī)系統(tǒng)中由電子線路和各種機(jī)電物理裝置組成的實體。主機(jī)、顯示器、鍵盤、鼠標(biāo)、板卡等這些我們能看見的東西都是硬件2.1計算機(jī)系統(tǒng)概述從第一臺計算機(jī)ENIAC(1946)誕生至今，計算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大的演變，但基本結(jié)構(gòu)都是建立在馮·諾依曼型計算機(jī)基礎(chǔ)上馮·諾伊曼2.1計算機(jī)系統(tǒng)概述2.1計算機(jī)系統(tǒng)概述馮.諾依曼型計算機(jī)主要特點（1）計算機(jī)由5個基本部分組成：運(yùn)算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備（2）程序和數(shù)據(jù)以同等地位存放在存儲器中，并要按地址尋址（3）程序和數(shù)據(jù)以二進(jìn)制編碼形式表示2.1計算機(jī)系統(tǒng)概述馮.諾依曼型計算機(jī)基本組成結(jié)構(gòu)輸入設(shè)備控制器輸出設(shè)備運(yùn)算器ALU

存儲器數(shù)據(jù)流控制流ALU2.1計算機(jī)系統(tǒng)概述控制器加法器9操作數(shù)

RAM寄存器2寄存器7結(jié)果＋

運(yùn)算器是如何得到數(shù)據(jù)呢？它怎么知道要操作的是邏輯運(yùn)算還是算術(shù)運(yùn)算呢？1、運(yùn)算器（ALU）：進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算2.1計算機(jī)系統(tǒng)概述數(shù)據(jù)流控制流

CPU控制器讀取的指令操作數(shù)結(jié)果

存儲器反饋寄存器運(yùn)算器運(yùn)算命令2、控制器：工作過程如圖：2.1計算機(jī)系統(tǒng)概述3、存儲器：用來存放程序和原始數(shù)據(jù)的記憶裝置

按與主機(jī)的關(guān)系來分為：

內(nèi)存儲器（內(nèi)存、主存）

外存儲器（外存、輔助存儲器）內(nèi)存和外存的作用和特點：2.1計算機(jī)系統(tǒng)概述內(nèi)存儲器（主存）的作用設(shè)在計算機(jī)主機(jī)中，存放當(dāng)前運(yùn)行的程序和數(shù)據(jù)，直接與CPU交換信息；是計算機(jī)中信息交流的中心。2.1計算機(jī)系統(tǒng)概述外存儲器（輔助存儲器）的作用設(shè)在計算機(jī)主機(jī)外部，存放當(dāng)前暫時不用的信息；通常外存不和計算機(jī)的其他部件直接交換數(shù)據(jù)，只和內(nèi)存交換數(shù)據(jù)。2.1計算機(jī)系統(tǒng)概述外存的特點：比內(nèi)存慢、容量大、價格低內(nèi)存的特點：存取速度快、容量小、價格高2.1計算機(jī)系統(tǒng)概述外存可以長久地存儲信息，“永久性存儲設(shè)備”2.1計算機(jī)系統(tǒng)概述存儲器的有關(guān)術(shù)語簡述如下：位（Bit）：存放一位二進(jìn)制數(shù)即0或1。位是計算機(jī)中存儲信息的最小單位。b字節(jié)（Byte）：8個二進(jìn)制位為一個字節(jié)。為了便于衡量存儲器的大小，統(tǒng)一以字節(jié)（Byte簡寫為B）為單位。字節(jié)是計算機(jī)中存儲信息的基本單位。B地址：整個內(nèi)存被分成若干個存儲單元，每個存儲單元一般可存放8位二進(jìn)制（字節(jié)編址）。每個存儲單元可以存放數(shù)據(jù)或程序代碼。為了能有效地存取該單元內(nèi)的內(nèi)容，每個單元必須有唯一的編號（稱為地址）來標(biāo)識。讀操作（Read）：按地址從存儲器中取出信息，不破壞原有的內(nèi)容，稱為對存儲器進(jìn)行“讀”操作。寫操作（Write）：把信息寫入存儲器，原來的內(nèi)容被覆蓋，稱為對存儲器進(jìn)行“寫”操作。1B=8b1K=210B=1024B1M=210KB=1024KB1G=210MB=1024MB1T=210GB=1024GB

存儲器4、輸入設(shè)備：輸入設(shè)備

作用：用來接受用戶輸入的原始數(shù)據(jù)和程序，并將它們轉(zhuǎn)換為計算機(jī)可以識別的二進(jìn)制形式存放到內(nèi)存中。信息電信號2.1計算機(jī)系統(tǒng)概述常用的輸入設(shè)備

鍵盤、寫字板、鼠標(biāo)、觸摸屏、掃描儀、數(shù)碼相機(jī)、麥克風(fēng)、MIDI樂器、攝像機(jī)、傳感器等2.1計算機(jī)系統(tǒng)概述2.1計算機(jī)系統(tǒng)概述5、輸出設(shè)備：

存儲器運(yùn)算結(jié)果人所識別的形式

作用：把計算機(jī)處理好的結(jié)果，轉(zhuǎn)變成人所要求的并且可識別的形式(文本、聲音、動畫、圖像……)表達(dá)出來。

輸出設(shè)備2.1計算機(jī)系統(tǒng)概述常用的輸出設(shè)備顯示器、打印機(jī)、繪圖儀、音箱……2.1計算機(jī)系統(tǒng)概述計算機(jī)系統(tǒng)是由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)組成軟件：指揮、控制計算機(jī)各部分協(xié)調(diào)工作并完成各種功能的程序和數(shù)據(jù)。計算機(jī)軟件可分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩大類。1、系統(tǒng)軟件：指控制計算機(jī)的運(yùn)行，管理計算機(jī)和各種資源，并為應(yīng)用軟件提供支持和服務(wù)的一類軟件。包括（1）操作系統(tǒng)常用操作系統(tǒng)有MS-DOS、Windows98/NT/2000、Linux、UNIX及OS/2等。

2.1計算機(jī)系統(tǒng)概述（2）語言處理程序2.1計算機(jī)系統(tǒng)概述（3）數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（4）網(wǎng)絡(luò)管理軟件（5）常用的服務(wù)程序2．應(yīng)用軟件：是在計算機(jī)硬件和系統(tǒng)軟件的支持下，為解決各類專業(yè)和實際問題而設(shè)計開發(fā)的一類軟件。如文字處理、電子表格、多媒體制作工具、各種工程設(shè)計和數(shù)學(xué)計算軟件、模擬過程、輔助設(shè)計和管理程序等。2.2人機(jī)界面2.2.1概念人機(jī)界面是人和計算機(jī)軟、硬件的交互部分，是人和計算機(jī)之間傳遞交換信息的媒介和窗口，是用戶使用計算機(jī)系統(tǒng)的一種操作系統(tǒng)。2.2.2人機(jī)界面的類型1．命令語言界面2、圖形用戶界面3、自然語言界面2.3微型計算機(jī)系統(tǒng)硬件構(gòu)成基本配置（不包括音箱）：主機(jī)箱外觀主機(jī)箱電源2.3.1系統(tǒng)主板（主板）主板上的部件2.3.1系統(tǒng)主板（主板）2.3.1系統(tǒng)主板（主板）1、CMOS只讀存儲器（裝載著BIOS程序）2、I/O擴(kuò)展插槽3、外設(shè)接口4、芯片組（CPU及其配套集成電路芯片）主板上的部件2.3.2微處理器微處理器（CPU）：它是計算機(jī)內(nèi)部執(zhí)行數(shù)據(jù)處理指令的器件，由運(yùn)算器和控制器組成。Intel和AMD公司CPU2.3.2微處理器主要的性能指標(biāo)：主頻主頻是衡量CPU運(yùn)行速度的重要指標(biāo)。它是指系統(tǒng)時鐘脈沖發(fā)生器輸出周期性脈沖的頻率。通常以赫茲（Hz）為單位。目前的奔騰Ⅵ微處理器的主頻已高達(dá)1.5GHz、2.2GHz。字長字長是CPU可以同時處理的二進(jìn)制數(shù)據(jù)位數(shù)。如64位微處理器，一次能夠處理64位二進(jìn)制數(shù)據(jù)。常用的有16位、32位、64位微處理器。2.3.3內(nèi)部存儲器按其功能特征可分為3類：1、隨機(jī)存儲器RAM

RAM：既能讀出也能寫入，存放用戶程序和數(shù)據(jù)，只能在電源電壓正常時才能工作，其中的

信息可以隨時改寫，斷電后，里面的信息會丟失。目前微機(jī)上廣泛采用動態(tài)隨機(jī)存儲器（DRAM）作為主存，以內(nèi)存條的形式出現(xiàn)。

2.3.3內(nèi)部存儲器2、只讀存儲器ROMROM：只能讀出而不能寫入的存儲器，通常存放固定不變不需修改的程序。ROM中一般用來存放計算機(jī)系統(tǒng)管理程序，比如微機(jī)的BIOS程序。

斷電后，其中的信息不丟失。2.3.3內(nèi)部存儲器3、高速緩沖存儲器Cache提高主存的速度采取的方法之一。容量較小高速直接供CPU存儲數(shù)據(jù)，以提高主存儲器的存取速度。

2.3.4I/O總線與擴(kuò)展槽總線：連接計算機(jī)中CPU、內(nèi)存、外存和輸入輸出設(shè)備的一組通信線路以及相關(guān)的控制電路2.3.4I/O總線與擴(kuò)展槽I/O總線：CPU互連I/O設(shè)備，并提供外設(shè)訪問系統(tǒng)存儲器和CPU資源的通道?？偩€按照傳輸?shù)男畔⒎N類分為：1.地址總線2.數(shù)據(jù)總線3.控制總線2.3.4I/O總線與擴(kuò)展槽擴(kuò)展槽：總線向插件板提供符合其標(biāo)準(zhǔn)的插槽目前常見的總線結(jié)構(gòu)與擴(kuò)展槽如下：（1）ISA（IndustryStandardArchitecture）總線（2）PCI（PeripheralComponentInterconnect）總線（3）AGP（AcceleratedGraphicsPort）總線2.3.4I/O總線與擴(kuò)展槽2.3.5接口接口：指不同設(shè)備之間為實現(xiàn)互連和通信的正常進(jìn)行而需要具備的對接部分，主要起到了協(xié)調(diào)、控制和緩沖等作用。接口分為兩類：一類是總線接口，位于主板內(nèi)，就是各種擴(kuò)展槽。另一類是外設(shè)連接端口，是主機(jī)連接各種外部設(shè)備的端口。2.3.5接口常用的接口：并行與串行接口、磁盤IDE與SCSI接口、USB接口。2.3.6外部存儲器外存用于接受數(shù)據(jù)和保存數(shù)據(jù)。常見微機(jī)的外存有：1、軟盤存儲器2、硬盤存儲器3、閃存存儲器4、光盤存儲器微機(jī)常用外部設(shè)備外部設(shè)備I/O設(shè)備外存設(shè)備輸入設(shè)備輸出設(shè)備磁帶設(shè)備光盤設(shè)備磁盤設(shè)備硬盤設(shè)備軟盤設(shè)備鍵盤(101,104，107鍵盤)人體工學(xué)鍵盤2.3.7輸入設(shè)備鍵盤與主機(jī)的接口較早的AT接口

PS/2接口

USB接口無線鍵盤：紅外線或無線電波與主板專用接收器鍵盤與主機(jī)的接口鼠標(biāo)機(jī)械鼠標(biāo)：滾輪按鍵傳動球鼠標(biāo)收集外部光的變化，通過光的變化判斷鼠標(biāo)的移動方向光電鼠標(biāo)：鼠標(biāo)與主機(jī)的接口

RS-232串行接口

PS/2接口（更快的響應(yīng)速度）

USB接口無線鼠標(biāo)：作用距離可達(dá)10m左右類似設(shè)備還有操縱桿、觸摸屏。鼠標(biāo)與主機(jī)的接口手寫筆需要專門的手寫漢字識別軟件支持USB接口高分辨率識別工作空間1.5A電池工作原理：電磁感應(yīng)式、電容式觸控板（手指、筆）基板手寫筆512級壓力傳感器按鈕1：相當(dāng)于鼠標(biāo)器的右鍵按鈕2：相當(dāng)于鼠標(biāo)器的滾輪筆尖：相當(dāng)于鼠標(biāo)器的左鍵壓力感應(yīng)筆（簽名識別、繪畫）演示1、演示2手寫筆掃描儀SONYDSC-P71數(shù)碼相機(jī)320萬像素16兆存儲卡SONY

DSC-F717500萬像素32兆6990數(shù)碼相機(jī)

麥克風(fēng)、錄音筆條形碼閱讀器,磁卡讀入機(jī)，IC卡、游戲手柄等其他輸入設(shè)備2.3.8輸出設(shè)備計算機(jī)顯示系統(tǒng)通常由兩部分組成：監(jiān)視器（Monitor）CRT（陰極射線管）

LCD（LiquidCrystalDisplay）

顯示控制器（顯示卡、圖形卡、視頻卡）

有的集成在主板上顯示器日常所說的“顯示器”CRTLCD顯示器球面、平面直角、純平顯示器顯示器（監(jiān)視器）主要性能參數(shù)1）顯示屏尺寸（對角線英寸數(shù)）17英寸1英寸＝2.54cm一般可視尺寸小于標(biāo)識尺寸可視尺寸15.7英寸

整屏可顯示像素的多少640×480；800×600；1024×768；1280×960；1800×1440；

所顯示的圖像每秒鐘更新的次數(shù)。刷新頻率越高，圖像穩(wěn)定性越好。85Hz以上。

2）顯示器的分辨率一個像素可以顯示多少種顏色，由表示這個像素的二進(jìn)位位數(shù)決定。（真彩色24位）顯示器（監(jiān)視器）主要性能參數(shù)3）刷新速率4）像素的顏色數(shù)目顯卡打印機(jī)按印字方法可以分為：擊打式和非擊打式常用：針式打印機(jī)、噴墨打印機(jī)、激光打印機(jī)優(yōu)點：可以打印穿孔紙、多層紙、成本低缺點：速度慢、打印效果普通、噪聲大

針式打印機(jī)噴墨打印機(jī)（非擊打式）優(yōu)點：價格便宜、噪音較小、圖形質(zhì)量高缺點：墨水成本高、消耗快、打印速度較慢激光打印機(jī)（非擊打式）優(yōu)點：分辨率高、打印效果精美細(xì)致、趨于智能化缺點：價格高其他輸出設(shè)備繪圖儀聲音輸出設(shè)備投影儀軟盤目前主要使用3.5英寸軟盤，簡稱3寸盤未寫保護(hù)寫保護(hù)軟盤寫保護(hù)軟盤組織結(jié)構(gòu)軟盤容量計算…...磁道0，扇區(qū)1容量計算：512Byte*扇區(qū)數(shù)*磁道數(shù)*盤面數(shù)3.5軟盤容量=512*18*80*2=1474560byte/1024=1440KB約為1.44MB軟盤使用注意軟盤驅(qū)動器硬盤

1973年，IBM推出第一臺采用“溫徹斯特(Winchester)”技術(shù)的硬盤：密封、固定、高速旋轉(zhuǎn)鍍磁盤片，磁頭沿盤片徑向移動。磁頭懸浮在高速旋轉(zhuǎn)盤片上方(0.01μm），不與盤片接觸。硬盤驅(qū)動器磁