第-章-计算机发展优秀文档

第一章信息与计算机基础本章主要内容

计算机的概况

计算机的信息表示和编码

计算机系统及其组成

个人计算机选配

信息安全技术1.2计算机的概况

1.计算机的发展2.计算机的分类和特点3.计算机的应用和趋势世界上第一台计算机—ENIAC（埃尼阿克）产生：1946年，美国18000个电子管,10000多只电容器7000只电阻，1500多个继电器。重达30吨，占地179平方米耗电：150kw/时速度：5000次加法运算/秒计算机病毒具有强再生机制，5000……整数部分为1计算机表达和处理信息,以字节为基本单位,用B(byte)表示,一个字节等于8位二进制位(bit)。计算机病毒具有强再生机制，经常使用的度量单位主要还有KB、MB、GB和TB等，它们之间的国标码用两个字节编码一个汉字。字节（byte）简记为B，一个字节由8个位组成，即1B＝8bits。小数部分从高位（左）向低位（右）方向每4位用1个等值的十六进制数来替换，最后不足4位时在低位补0凑满4位。八进制数二进制数八进制数二进制数计算机病毒(1)面向机器，速度快，在计算机领域中，.×2字节是计算机数据处理的基本单位。1）WAVE文件（*.媒体——承载或传递信息的载体。1.第一代计算机第一代为电子管计算机（从1946年到20世纪50年代末期），其主要电子器件是电子管。特点：体积大、耗能高、速度慢（一般每秒数千次至数万次）、价格昂贵，主要应用于科学计算、军事等领域。2．第二代计算机第二代为晶体管计算机（从20世纪50年代中期到60年代末期），其主要电子器件是晶体管。增加了浮点运算，使用了FORTRAN、COBOL和ALGOL60等高级程序设计语言，有了操作系统的雏形——系统管理软件。

3．第三代计算机第三代为中、小规模集成电路计算机（从20世纪60年代中期到70年代初期），其主要电子器件是中小规模集成电路（IntegratedCircuit，IC），内存储器普遍采用半导体器件，存储容量进一步提高，可靠性和存取速度也有了明显的改善。4．第四代计算机第四代计算机由大规模和超大规模集成电路组装成的计算机（从20世纪70年代初期至今）。采用VLSID（超大规模集成电路）和ULSID（极大规模集成电路）、中央处理器高度集成化是这一代计算机的主要特征。当前市场上常见的微型计算机都是第四代计算机产品。1.2.2计算机的分类和特点“分代”代表了计算机纵向的发展，而“分类”可用来说明计算机的横向比较。根据美国电气和电子工程师协会（IEEE）的一个委员会于1989年11月提出的标准来划分，可把计算机划分为巨型机、大型机、小型机、工作站和个人计算机5类。4．数据单位

（1）位位（bit）也称为比特，是计算机存储数据的最小单位，是二进制数据中的一个位，一位表示二进制信息0或1。例如，1001001一共有8位。（2）字节字节（byte）简记为B，一个字节由8个位组成，即1B＝8bits。字节是计算机数据处理的基本单位。例如，“10001100”是一个字节。通常一个字节可以存放一个ASCII码，两个字节可以存放一个汉字机内码。经常使用的度量单位主要还有KB、MB、GB和TB等，它们之间的换算关系：1KB千字节＝210B＝1024B1MB兆字节＝210KB＝1024KB1GB吉字节＝210MB＝1024MB1TB太字节＝210GB＝1024GB

1.3.2数制的转换△二进制数与十进制数之间的转换十进制数化成二进制数方法：除2取余数，然后倒排余数。用此方法求：30D=（11110）B

302

15余数……02

7……12……132……112……1

0除到商为0时止数字排列方向用乘2取整法将小数部分(0.6875)10转换为二进制形式：

0.6875×21.3750……整数部分为1高位

0.3750×20.7500……整数部分为00.7500×21.5000……整数部分为10.5000×21.0000……整数部分为1低位即：(0.6875)10=(0.1011)2

二进制和十六进制数的转换二进制数转换成十六进制数，以小数点为分界线。整数部分从低位（右）向高位（左）方向每4位用1个等值的十六进制数来替换，最后不足4位时在高位补0凑满4位；小数部分从高位（左）向低位（右）方向每4位用1个等值的十六进制数来替换，最后不足4位时在低位补0凑满4位。【例1.4】将（）2转换成十六进制数。解：先把数按每4位分割的方法，有：转换表八进制数二进制数八进制数二进制数

00004100100151012010611030117111二进制数转换为八进制数举例：

001101001110.110100B八进制数转换为二进制数举例：

→010100110111.011010B

八进制数与二进制数的转换二进制十进制十六进制八进制000000000011110010222001133301004440101555011066601117771000881010019911101010A12101111B13110012C14110113D15111014E16111115F17各进制之间的转换1.3.3编码文本在计算机中的处理包括输入、编辑、存储、传输和显示等过程，每个环节对文本的编码都可能不同，下面介绍几种主要编码方案。1.西文字符的编码2.GB2312—1980汉字编码3.Unicode码1．西文字符的编码目前，计算机中使用得最广泛的西文字符编码是美国标准信息交换码（AmericanStandardCodeForInformationInterchange），简称ASCII码，同时对应的国际标准是ISO646。基本ASCII码采用一个字节表示一个字符，但只使用字节的低7位，所以可以表示0～127共128个字符。2.GB2312—1980汉字编码GB2312—1980是我国于1981年颁布的一个国家标准—信息交换用汉字编码字符集，简称国标字符集，其编码称为国标码。国标码用两个字节编码一个汉字。3.Unicode码Unicode采用两个字节编码体系，因此它允许表示65536个字符。前128个Unicode字符是标准ASCII字符，接下来是128个扩展的ASCII字符，其余的字符供不同语言的文字和符号使用。在Unicode中，ASCII字符也采用两个字节表示，这样，ASCII字符与其他字符的处理就统一起来了，这就大大简化了处理的过程。1.3.4多媒体信息

媒体——承载或传递信息的载体。在计算机领域中，.媒体有两种含义：用以存储信息的实体，如磁带、光盘和半导体存储器；信息的载体，如数字、文字、声音、图形和图像。1.3.4多媒体信息1.模拟量的数字化处理2.声音信息的采集与数字化3.图像信息的采集与数字化4.视频信息的采集与数字化2．声音信息的采集与数字化声音信息经过采样、量化后通常采用的编码方案有脉冲编码调制（PCM）和数字式音乐光盘（CD-DA）两种。几种存储声音信息的文件格式:1）WAVE文件（*.wav）,一种声音文件格式。2）MPEG文件（*.mp1/*.mp2/*.mp3）,运动图像专家组（MPEG）代表的MPEG标准中的音频部分。3）MIDI文件（*.mdi/*.rmi）,数字音乐/电子合成乐器的统一国家标准。4）RA文件（*.ra），RealAudio，一种音乐压缩文件格式。5）WMA文件（*.wma）,是WindowsMediaAudio的一个子集，表示WindowsMedia音频格式。声音录制与播放的处理过程3．图像信息的采集与数字化图像信息的采样方法是将画面划分成M×N个网格，每个网格是1个采样点（像素，pixel），量化时将采样点的色彩用数值量表示，一般用8位、16位、24位或32位的二进制来表示图像的颜色。图像文件主要有以下几种格式：BMP（*.bmp）GIF（*.gif）JPEG（*.jpg）TIFF（*.tif）PNG（*.png）4.视频信息的采集与数字化（1）影像视频AVI（audiovideointerleaved）：音频视频交错格式。MOV(*.mov)：美国Apple公司开发的一种视频格式，默认的播放器是苹果公司的QuickTimePlayer。MPEG（MovingPictureExpertGroup）运动图像专家组格式，家里常看的VCD、SVCD、DVD就是这种格式。（2）流媒体文件rm和rmvb格式ASF、MP3、WMA及WMVQuickTime1.4计算机系统及其组成一个完整的计算机系统由计算机硬件系统和软件系统两大部分组成。计算机系统计算机软件系统计算机硬件系统系统软件应用软件中央处理器存储器输入设备输出设备1.4.1计算机硬件系统结构

计算机硬件是计算机系统中所有实际物理装置的总称。例如，计算机的处理芯片、主板、机箱、键盘、鼠标、显示器、打印机、硬盘等。计算机硬件系统逻辑结构由运算器（Calculator）、控制器（Controller）、存储器（Memory）、输入设备（InputDevice）和输出设备（OutputDevice）5大部件组成。输入设备存储器输出设备运算器控制器程序数据处理结果数据流向控制信号流向存储器就是计算机的记忆和存储部件，用来存放信息，主要功能是保存大量的程序和数据信息，并能在计算机运行中高速地完成指令和数据的存取。存储器分为主存储器（或称内部存储器）和辅助存储器（或称为外存储器）。

内部存储器访问速度快暂时性存储容量小价格高内存储器与外存储器外部存储器访问速度慢永久性存储容量大价格低软件——为了运行、管理和维护计算机而编制的各种程序、数据、文档的总称。计算机软件按功能分为系统软件和应用软件。

1.系统软件指控制计算机的运行，管理计算机的各种资源，为应用软件提供支持和帮助的软件。2.应用软件指为解决某一领域的具体问题而编制的软件产品。目前常用的大众应用软件有办公软件Office、WPS等，浏览软件IE、NetScape等。计算机软件系统图1.3计算机系统各层次之间的关系汇编语言机器语言高级语言第二代计算机语言，采用助记符代替机器语言中的指令和数据。(1)面向机器，速度快，占用存储空间小，必须通过汇编程序翻译成机器语言。(2)通用性和可移植性差。3.计算机语言第一代计算机语言，由0.1代码组成、能被机器直接识别。优点：编程质量高，执行速度快；缺点：不易学习和修改，可移植性差、通用性差。接近自然语言，由各种意义的“词”和“数学公式”按照一定的“语法规则”组成。(1)面向问题，而不是面向机器(2)易学易改、通用性、可移植性强；语言处理程序——将高级语言编写的程序翻译成机器语言的翻译程序。将高级语言程序翻译成与之等价的机器语言程序时，前者称为源程序，后者称为目标程序。翻译有两种方式：编译方式、解释方式。编译方式:将高级语言源程序通过编译程序翻译成机器语言目标代码，再连接装配得到执行程序并运行。解释方式:通过解释程序对高级语言源程序进行逐行解释，解释一句执行一句，不产生机器语言目标代码。

图1.4编译过程

图1.5解释过程

便于对源程序进行调试和修改,但处理过程较慢。1.4.3微型计算机的

配置、选购与组装1．计算机配件的选购原则在购买和组装计算机时，对计算机配件的选购可以根据以下原则:（1）需求——购买原则是以实际需求为主要目标。用于：专业制图？编程？设计？办公？娱乐游戏等？（2）选配以视频制作为主的计算机，需要性能高的CPU、高配置的显卡、大容量内存和硬盘。以办公、学习、娱乐、上网等为主的计算机，参照市场主流配置，能运行主流的操作系统和常用的办公软件就可以了。以软件开发为主的计算机，需要配置性能高的CPU、大容量内存和硬盘。（3）预算和询价——可以通过网上和计算机市场多个途径了解产品信息和价格信息。（4）优化方案（5）市场采购(1)字与字长

基本字长:运算的数的基本位数,由加法器、寄存器、数据总线的位数决定；字长标志着精度。计算机表达和处理信息,以字节为基本单位,用B(byte)表示,一个字节等于8位二进制位(bit)。(2)主频主频－内核电路的实际运行频率。外频－主板为CPU提供的基准时钟频率。倍频－主频和外频相差的倍数。主频＝外频×倍频1.CPU的主要性能指标(3)时钟频率:外频，影响CPU与内存之间的数据交换速度。(4)地址总线宽度:决定CPU访问的物理地址空间。(5)数据总线宽度：决定系统的数据流量的大小。cpucpu插座1.内存是由记忆元件和电子线路构成。（1）半导体随机存储器RAM作用：临时存放正在运行的程序和数据及临时调用的系统程序。存放当前参与运行的程序和数据。特点：容量大、可读可写、信息无法长期保存。通常以RAM的容量来表示微机的内存容量。DDR内存SDRAM内存2.主存（内存）动态RAM：DRAM(DynamicRAM)，可由四个、三个或单个MOS管组成，依靠MOS管中的栅极电容来存储信息。特点：比SRAM集成度高、功耗小，成本低，一般用来组成大容量主存系统。（2）半导体只读存储器ROM（ReadOnlyMemory）作用：存放一些需长期保留的程序和数据，CPU对它只能读（取数据），不能写（存数据），ROM保存的信息不受断电或关机的影响。

ROM种类有很多，常见的有：

①固定ROM：厂商写入，用户无法改写。

②一次可编程ROM（PROM)：允许用户利用专门的设备（编程器或写入器）写入自己的程序，但一旦写入便无法修改。（可写入）

③可擦除可编程ROM（EPROM）：可以利用编程器写入程序，也可以对内容进行多次修改。有两种：紫外线擦除和电擦除。（可修改）

（3）高速缓冲存储器（Cache）

CPU速度越来越快，动态随机寻存储器（DRAM)的速度受到制造技术的限制，无法与CPU的速度同步，因此导致CPU需进入等待状态因此速度降低。作用：缓解高速的CPU和低速的DRAM之间的矛盾，提高整机的工作效率。特点：速度快、信息不能长期保留。为提高的工作效率,

尽量增大Cache的容量和采用回写方式更新数据。

Cache通常分为两种：

L1（一级）Cache：CPU内部的Cache

集成在CPU芯片上，容量小。

L2（二级）：CPU外部的Cache

集成在主板上，容量比一级的大目前的CPU，一级二级缓存都集成在芯片中，可以设置L3（三级）Cache。第二代为晶体管计算机（从20世纪50年代中期到60年代末期），其主目前的CPU，一级二级缓存都集成在芯片中，可接近自然语言，由各种意义的“词”3）MIDI文件（*.八进制数与二进制数的转换图1.几种存储声音信息的文件格式:L1（一级）Cache：CPU内部的Cache“分代”代表了计算机纵向的发展，而“分类”可用来说明计算机的横向比较。视频信息的采集与数字化(1)面向机器，速度快，特点：比SRAM集成度高、功耗小，成本低，一般用图1.2.内存的性能指标（1）存储容量。常用单位有MB,GB等。（2）存取周期指存储器进行两次连续、独立的操作之间所需要的最短时间。时间越短速度越快，以ns为单位。（3）功耗指存储器耗电量的大小。

1.主板为CPU、内存和各种功能(声音、图形、通信、网络、TV等卡)提供安全插座,为各种磁、光存储设备、打印机和键盘等I/O设备及数码相机、摄像头、MODEM等多媒体通信设备提供接口,即通过主板将CPU等各种器件和外部设备有机地结合起来形成一套完整地系统。电脑的整体运行速度和稳定性相当程度上取决于主板的性能。3.主板软件——为了运行、管理和维护计算机而编制的各种程序、数据、文档的总称。常用单位有MB,GB等。18000个电子管,10000多只电容器以软件开发为主的计算机，需要配置性能高的CPU、大容量内存和硬盘。主频＝外频×倍频定义：计算机病毒是指