计算机基础教程(windows+office2003)第02章

1、第02章 计算机基础知识及系统组成 随着计算机技术的发展，计算机的应用已渗透到人们工作和生活的各个角落，而且这种渗透趋势还会越来越强。现代社会是信息的社会，而绝大多数信息的处理都离不开计算机。为了更好地使用计算机，很有必要了解计算机的发展和应用、计算机的进制和信息的表示、微型计算机的构成和工作原理等计算机基础知识，为以后学习和使用计算机打下良好的基础 。 教学重点与难点 计算机的发展 计算机的分类 计算机的进制和信息表示 进制之间的转换 微型计算机的系统基本组成 计算机操作系统 计算机的工作原理和性能指标2.1 计算机的发展与应用 电子计算机的产生和发展是当代科学技术最伟大的成就之一。自194

2、6年美国研制的第一台电子计算机ENIAC以来，在半个多世纪的时间里，计算机的发展取得了令人瞩目的成就。计算机的出现有力地推动了科学技术的应用。计算机在科学研究、工农业生产、国防建设以及在社会各个领域都得到越来越广泛的应用。随着计算机技术的发展，计算机将在信息交流及在新技术革命中发挥关键作用，并推动人类社会更快地向前发展。 计算机的发展 计算机的特点 计算机的分类 计算机的应用领域2.1.1 计算机的发展 1946年2月14日，美国宾夕法尼亚大学的物理学家毛彻莱(J.W.Mauchly)和电子工程师埃科特(J.P.Eckert)在海军部的支持下，以冯纽曼的设计思想为指导，研制出一台电子真空管计算

3、机，称为 ENIAC(Electronic Numerical Integrator And Calculator电子数字积分计算机) (读作“埃尼克”)，被后人称之为世界上第一台电子数字计算机 。2.1.2 计算机的特点 计算机是一种可以进行自动控制、具有记忆功能的现代化计算机工具和信息处理工具。它主要有以下5个方面的特点 。 运算速度快 计算精度高 存储功能强 具有逻辑判断能力 可靠性高、通用性强2.1.3 计算机的分类 从总体上讲，电子计算机可分为模拟计算机和数字计算机两大类。数字计算机又可分为通用机和专用机两类。通用计算机能够解决各种类型的问题，具有较强的通用性。专用计算机是为了解决某

4、些特定问题而专门设计的计算机。一般所讲的计算机类型，指是的通用机 。2.1.4 计算机的应用领域 由于计算机的快速性、通用性、准确性和逻辑性等特点，使它不但具有高速运算能力，而且还具有逻辑分析和逻辑判断能力。这不仅可以大大提高人们的工作效率，而且可以部分替代人的脑力劳动，所以其应用领域非常广泛，几乎各行各业都能使用计算机帮助人们完成一定的工作。例如，从工业生产的计划到过程控制，从医学自动生化分析到自动问诊、提出治疗方案和开处方，以及从儿童玩具自动化到家庭生活计划管理等 。2.2 计算机的进制和信息表示 数据是计算机处理的对象。在计算机内部，各种信息都必须经过数字化编码后才能被传送、存储和处理，

5、而在计算机中采用什么进制，如何表示数的正负和大小，是学习计算机首先遇到的一个重要问题。 计算机内部一律采用二进制，而人们在编程中经常使用十进制，有时为了方便还采用八进制和十六进制。因此，搞清不同进制及其相互转换是重要的 。 计算机采用二进制数的原因 计算机中的进制表示 进制之间的转换 二进制数的算术运算 二进制数的逻辑运算2.2.1 计算机采用二进制数的原因 二进制并不符合人们的习惯，但是计算机内部却采用二进制表示信息，其主要原因有以下4点。 电路简单：计算机是由逻辑电路组成的，逻辑电路通常只有两个状态。例如，开关的接通与断开，电压电平的高与低等。这两种状态正好用二进制的0和1来表示。若采用十

6、进制，则要求处理10种电路状态，相对于两种状态的电路来说，是很复杂的。 工作可靠：两个状态代表两个数据，数字传输和处理不容易出错，因而电路更加可靠。 简化运算：二进制运算法则简单。例如，求和法则有3个，求积法则有3个。 逻辑性强：计算机工作原理是建立在逻辑运算基础上的，逻辑代数是逻辑运算的理论依据。二进制只有两个数码，正好代表逻辑代数中的“真”与“假” 。2.2.2 计算机中的进制表示 在计算机中必须采用某一方式来对数据进行存储或表示，这种方式就是计算机中的数制。数制，即进位计数制，是人们利用数字符号按进位原则进行数据大小计算的方法。通常是以十进制来进行计算的。另外，还有二进制、八进制和十六进

7、制等 。2.2.3 进制之间的转换 不同进制之间进行转换应遵循转换原则。其转换原则是：两个有理数如果相等，则有理数的整数部分和分数部分一定分别相等。也就是说，若转换前两数相等，则转换后仍必须相等 。2.2.4 二进制数的算数运算 同十进制数的运算类似，二进制数的算术运算包括加法、减法、乘法和除法 。2.2.5 二进制数的逻辑运算 逻辑变量之间的运算称为逻辑运算，它是逻辑代数的研究内容，也是计算机需要的基本操作。二进制数1和0在逻辑上可代表“真”与“假”、“是”与“否”、“有”与“无”。这种具有逻辑属性的变量就称逻辑变量。由此可见，逻辑运算是以二进制数为基础的。 计算机的逻辑运算区别于算术运算的

8、主要特点是：逻辑运算是按位进行的，位与位之间不像加减运算那么有进位或借位的关系。 逻辑运算主要包括3种基本运算：逻辑加法(又称“或”运算)、逻辑乘法(又称“与”运算)和逻辑否定(又称“非”运算)。此外，“异或”运算也很有用 。2.3 计算机中的数据 数据是指能够输入计算机并被计算机处理的数字、字母和符号的集合。平常所看到的景象和听到的事实，都可以用数据来描述。通常经过收集、整理和组织起来的数据，就能成为有用的信息 。 计算机中数的单位 计算机中数的表示2.3.1 计算机中数的单位 在计算机内部，数据都是以二进制的形式存储和运算的。计算机数据的表示经常使用到以下几个概念 。1KB210B1024

9、B1MB210210B10241024B1GB210210210B1024MB10241024KB102410241024B2.3.2 计算机中数的表示 在计算机内部，任何信息都以二进制代码表示(即0与1的组合来表示)。一个数在计算机中的表示形式称为机器数。机器数所对应的原来数值称为真值，由于采用二进制，必须要把符号数字化，通常是用机器数的最高位作为符号位，仅用来表示数符。若该位为0，则表示正数；若该位为1，则表示负数。机器数也有不同表示法，常用的有3种：原码、补码和反码。下面以字长8位为例，介绍计算机中数的原码表示法，其他表示法可参考其他资料。 原码表示法即用机器数的最高位代表符号(若为0，

10、则代表正数，若为1，则代表负数)，数值部分为真值的绝对值的一种表示方法 。2.4 计算机中常用的编码 字符又称为符号数据，包括字母和符号等。计算机除处理数值信息外，大量处理的是字符信息。例如，将高级语言编写的程序输入到计算机时，人与计算机通信时所用的语言就不再是一种纯数字语言而是字符语言。由于计算机中只能存储二进制数，这就需要对字符进行编码，建立字符数据与二进制串之间的对应关系，以便于计算机识别、存储和处理 。 ASCII码 汉字的存储与编码2.4.1 ASCII码 目前，国际上使用的字母、数字和符号的信息、编码系统种类很多，但使用最广泛的是ASCII码(American Standard C

11、ode for Interchange)。该码开始时是美国国家信息交换标准字符码，后来被采纳为一种国际通用的信息交换标准代码。 ASCII码总共有128个元素，其中包括32个通用控制字符、10个十进制数码、52个英文大、小写字母和34个专用符号。因为ASCII码总共为128个元素，故用二进制编码表示需用7位。任意一个元素由7位二进制数D6D5D4D3D2D1D0表示，从0000000到1111111共有128种编码，可用来表示128个不同的字符。ASCII码是7位的编码，但由于字节(8位)是计算机中常用单位，故仍以1字节来存放一个ASCII字符，每个字节中多余的最高位取为0 。2.4.2 汉字

12、的存储与编码 汉字的存储有两个方面的含义：一是字型码的存储，一是汉字内码的存储。 为了能显示和打印汉字，必须存储汉字的字型。目前普遍使用的汉字字型码是用点阵方式表示的，称为“点阵字模码”。所谓“点阵字模码”，就是将汉字像图像一样置于网状方格上，每格是存储器中的一个位，1616点阵是在纵向16点、横向16点的网状方格上写一个汉字，有笔划的格对应1，无笔划的格对应0。这种用点阵形式存储的汉字字型信息的集合称为汉字字模库，简称汉字字库 。2.5 微型计算机的硬件系统 微型计算机简称为PC机，经过几十年的不断发展，已成为现代信息社会的一个重要角色。伴随着电子技术和集成电路技术的不断进步，计算机从最早的

13、IBM-PC机发展到今天的酷睿2(Core 2 Duo)双核系列，其性能指标、存储容量和运行速度已大大提高 。 主机 存储器 输入设备 输出设备2.5.1 主机 主机从外观上分为卧式和立式两种，主要由机箱、电源、主板、CPU、内存、硬盘驱动器、CD-ROM驱动器、软盘驱动器、显示适配器(显卡)、音频适配器(声卡)等部分组成。 通常在主机箱正面，都有电源开关和Reset按钮。Reset按钮可以在计算机系统不能正常关闭的情况下重新启动计算机。在主机箱的正面都有一个软盘驱动器插口和光盘驱动器托盘，用来插入软盘存取数据，或者读取光盘上的信息 。2.5.2 存储器 计算机之所以能够快速、自动地进行各种复

14、杂的运算，是因为事先已把解题程序和数据存储在存储器中。在运算过程中，由存储器按事先编好的程序，快速地提供给微处理器进行处理。这就是程序存储工作方式。根据存储器设在主机内部和外部，可将存储器分为内存储器和外存储器 。2.5.3 输入设备 输入设备指的是将外界信息(数据、程序、命令及各种信号)送入计算机的设置。计算机常用输入设备为键盘和鼠标等设备 。2.5.4 输出设备 所谓输出设备是指计算机处理和计算后所得的结果，以人们便于识别的形式(如字符、数值和图表等)记录、显示或打印出来的设备。常用的设备有显示器和打印机等 。 2.6 微型计算机的软件系统 计算机软件由程序和有关的文档组成。程序是指令序列

15、的符号表示，文档是软件开发过程中建立的技术资料。程序是软件的主体，一般保存在存储介质，如软盘、硬盘或光盘中，以便在计算机上使用。文档对于使用和维护软件尤其重要，随软件产品发布的文档主要是使用手册，其中包含了该软件产品的功能介绍、运行环境要求、安装方法、操作说明和错误信息说明等。计算机软件按用途可分为系统软件和应用软件 。 系统软件 应用软件2.6.1 系统软件 系统软件是管理、监控和维护计算机资源的软件，是用来扩大计算机的功能、提高计算机的工作效率、方便用户使用计算机的软件，人们借助于软件来使用计算机。系统软件是计算机正常运转不可缺少的，一般由计算机生产厂家或专门的软件开发公司研制，出厂时写入

16、ROM芯片或存入磁盘(供用户选购)，任何用户都要用到系统软件，其他程序都要在系统软件支持下运行。 系统软件又可分为4类：操作系统、语言处理系统、数据库管理系统和软件工具 。2.6.2 应用软件 为解决计算机各类问题而编写的程序称为应用软件。它又可分为应用软件包与用户程序。应用软件随着计算机应用领域的不断扩展而与日俱增2.7 计算机操作系统 操作系统(Operating System，简称OS)是为计算机配置的一种必不可少的系统软件，用来管理计算机的硬件资源、软件资源和数据资源，因此，操作系统是所有应用软件运行的平台，只有在操作系统的支撑下，整个计算机系统才能正常运行 。 操作系统的功能 操作系

17、统的分类2.7.1 操作系统的功能 操作系统的功能概括起来有以下几方面。 作业管理：所谓作业是指每个用户请求计算机系统完成的一个独立任务。一个作业包括程序、数据及解决问题的控制步骤。作业管理为用户提供用于书写控制作业执行操作的“作业控制语言”，同时还提供用于操作员与终端用户对话的“命令语言”。作业管理包括作业调度和作业控制两个功能。 存储管理：存储管理主要是指对内存储器的管理，是对内存储器中用户区域的管理。具体来说，包括存储分配、存储共享、存储扩充、存储保护和地址映射等 。2.7.2 操作系统的分类 操作系统按照功能的不同，大致可分为7类，即单用户操作系统、 多用户操作系统、批处理操作系统、分

18、时操作系统、实时操作系统、网络操作系统和分布式操作系统。 单用户操作系统是微型计算机中广泛使用的操作系统。这类操作系统最主要的特点是在同一段时间仅能为一个用户提供服务，它又分为单任务和多任务两类。例如，DOS属于单用户单任务操作系统，Windows属于单用户多任务操作系统。与单用户操作系统相反，多用户操作系统同时面向多个用户，使系统资源同时为多个用户所共享。UNIX操作系统就是多用户操作系统 。2.8 计算机的工作原理和性能指标 为了更好地了解和使用计算机，除熟悉计算机的组成及软硬件系统之外，还应对计算机的工作原理和性能指标进行了解，以便于今后的实际操作 。 计算机的基本工作原理 微型计算机的性能指标2.8.1 计算机的基本工作原理 计算机的基本工作原理是存储程序和程序控制。预先把指挥计算机如何进行操作的指令序列(称为程序)和原始数据中输入到计算机内存中。每一条指令中明确规定了计算机从哪个地址取数，进行什么操作，然后送到什么地方去等步骤。计算机在运行时，先从内存中取出第1条指令，通过控制器的译码器接受指令的要求，从存储器中取出数据进行指定的运算和逻辑操作等加工，然后再按地址把结果送到内存中去，接下来，取出第