计算机操作系统 ()

计算机技术应用基础选用《计算机技术应用基础》管建和刘传平张玉清

中国铁道出版社参考《全国计算机等级考试：一级MSOffice教程(2010年版)》 教育部考试中心

南开大学出版社参考《全国计算机等级考试二级教程—公共基础知识(2010年版)》

教育部考试中心

高等教育出版社教材总学时64=理论教学32＋上机实践32期末考试：占60％，笔试、闭卷上机实践：占40％教材：《计算机技术应用基础》【主编】管建和刘传平张玉清【出版社】中国铁道出版社【书号】978-7-113-11478-7【出版日期】2010年8月总体要求第1章计算机基础知识1.1概述1.2计算机的组成和工作原理1.3计算机的信息编码及运算1.1概述1.1.1计算机的发展1.1.2信息技术的发展世界上第一台电子计算机1946年2月，美国研制的ENIAC5000次加法/秒体重30吨占地160m218000只电子管耗电150KWENIAC冯·诺依曼存储程序计算机设计方案指令和数据均用二进制数表示计算机由控制器、运算器、存储器、输入设备、输出设备组成指令和数据以同等地位存放于存储器中，并按地址访问JohnvonNeumann冯诺依曼2、计算机的发展阶段第一代（1946~1958）电子管机器语言和汇编语言几千~几万（次/秒）第二代（1959~1963）晶体管高级语言几万~几十万（次/秒）第三代(1963~1975)集成电路操作系统几十万~几百万(次/秒)第四代（1975至今）大超大规模集成电路几百万~几百亿(次/秒)逻辑元件3、计算机的发展方向巨型化微型化网络化智能化多媒体和虚拟现实4、计算机的分类按信息表示形式和对信息的处理方式：数字计算机、模拟计算机、混合计算机按计算机的用途：通用计算机、专用计算机按计算机的性能和规模：巨型机、大中型机、小型机、微型机1.1.2信息技术的发展信息：客观事物状态和运动特征的一种普遍形式数据：能输入到计算机并被计算机程序处理的符号的介质总称1.2计算机的组成和工作原理1.2.1计算机的硬件系统1.2.2计算机的软件系统1.2.3计算机的工作原理1.2.1计算机硬件系统1、系统主板电脑系统各硬件间沟通的重要桥梁2、中央处理器CPU运算器和控制器组成通常用CPU的类型＋主频来表示一款CPU如PⅣ2.5G，则表示Intel公司生产的PⅣ型号主频为2.5GHz的CPU。字长执行一条指令时可以处理的二进制数位数，8位、16位、32位和64位等。3、存储器采用多级存储结构，Cache→主存→辅存外存（辅存）主要强调大的存储容量，以满足计算机的大容量存储要求主存-外存：解决容量与价格的矛盾Cache主要强调快速存取，以便使存取速度与CPU速度相匹配

引入Cache：解决速度与价格的矛盾（1）内存储器只读存储器ROM：用于检查计算机系统的配置情况并提供最基本的I/O控制程序，如存储BIOS参数的CMOS芯片。计算机断电后存储器中的数据仍然存在。随机存储器RAM：RAM中的信息随着计算机的断电自然消失内存容量通常是指RAM的容量（2）外存储器——硬盘相关参数转速：5400rpm、7200rpm平均寻道时间：越短性能越好高速缓存：缓存越大，性能越好注意硬盘工作时，避免强烈震动（2）外存储器——光盘光盘CD-ROM：150Kb/sCD-R：只写一次型光盘CD-RW：可擦写型光盘光驱DVD(数字多功能光碟)容量比CD提升几十倍；速度比CD快得多；向下兼容（2）外存储器——移动存储设备U盘通过USB接口与计算机连接即插即用移动硬盘流行的大容量移动存储设备无线硬盘蓝牙技术4、输入设备-键盘和鼠标鼠标光机式鼠标光电式鼠标定位精度高键盘104键盘使用最广泛5、输出设备——显示器显卡将显示器接入主机的接口电路显示器分辨率：每帧画面的像素数决定刷新频率：单位时间屏幕的刷新次数点距：相邻两个像素之间的对角线距离，代表了显示器的精细程度，常用的有0.28、0.27、0.25、0.24、0.20mm。常见的显示器CRT显示器液晶显示器LCD触摸屏显示器术语和指标 色彩位数在屏幕上显示某个像素点，需要用若干位二进制数表示该点的颜色，所使用的颜色位数称为色彩位数黑白图像，每个像素的用1位二进制表示如要显示16种颜色，可用4位二进制数表示表现真彩色，每个像素用24位二进制表示颜色，可表现的颜色种类有224次方约1670万种显示器术语和指标显存：显示缓冲存储器(显卡内部)一帧画面先暂存在显存中，显卡读取数据并转换传送到显示器；显存>=分辨率×色彩位数÷8要实现640×480分辨率、显示16种颜色，需要的最少显存为：640×480×4÷8=154KB；要在640×480的分辨率下显示真彩色，所需的最少显存为：640×480×24÷8=922K(约1M)。5、输出设备——打印机种类针式打印机：文字和报表喷墨打印机：喷头易阻塞激光打印机：造价相当高技术指标分辨率DPI：衡量打印图像清晰度的重要指标打印速度PPM：反映打印的快慢程度最大支持打印幅面：打印幅面越大，价格越贵各种接口IDE接口：硬盘、光驱软驱接口：软驱PS/2接口：鼠标、键盘USB接口：移动硬盘、数码相机、U盘、打印机等1.2.2计算机的软件系统1、系统软件操作系统语言处理程序数据库管理系统2、应用软件通用工具软件用户专用软件1.2.3计算机的工作原理程序和数据以二进制形式存储于存储器中程序预先存放在主存储器中，使计算机的工作是能够自动高速地从存储器中取出指令，并加以执行。（基本点）程序的运行，就是CPU从存储器中取指令→分析指令→执行指令的循环过程1.3计算机的信息编码及运算1.3.1数制与数制转换1.3.2数值数据的表示和运算1.3.3字符数据编码1.3.1数制与数制转换进位计数制

10进制数的表示数符：用0~9这些数字表示数值；基数：全部数码的个数，为10；逢十进一；值的计算658.63＝6×102＋5×101＋8×100＋6×10-1＋3×10-2进位计数制的概念“逢R进一，借一当R”：R为基数，可使用的数符为0～R-1，共R个十进制：R=10，可使用0,1,2,3,4,5,6,7,8,9二进制：R=2，可使用0,1八进制：R=8，可使用0,1,2,3,4,5,6,7十六进制：R=16，可使用0,……,9,A,B,C,D,E,F进位计数制的书写规则英文字母法B(Binary)：二进制，如100B；O(Octonary)：八进制，如315O；D(Decimal)：十进制，如139D；H(Hexadecimal)：十六进制，如2DH数字或字母下标法二进制：(1011)2或(1011)B八进制：(346)8或(346)O十进制：(279)10或(279)D十六进制：(3DF)16或(3DF)H进位计数制数值的计算数值的计算Dm-1Dm-2……D0.D-1D-2……D-kS＝2、不同进制间的相互转换十进制数非十进制数非十进制数十进制数二、八、十六进制之间的转换十进制整数－>非十进制整数余数法：除基数取余数、由下而上排列示例：将十进制数75转换成八进制数

余数

8753

←最低位

891811

←最高位

0结果为：(113)8十进制整数－>非十进制整数又例：将十进制数75转换成二进制数2751

←最低位

23712180291240220211

←最高位

0结果为：(1001011)2十进制小数－>非十进制小数进位法：乘基数取整数，由上而下排列示例：将十进制数0.3125转换成二进制数

0.3125取整

×2

0.62500←最高位

╳

2

1.2501

╳2

0.500

╳2

1.0

1←最低位

小数值=0结果为：(0.0101)2非十进制数－>十进制数位权法：把各非十进制数按权展开求和转换公式：(F)10=a1×xn-1+a2×xn-2+...+am-1×x1+am×x0+am+1×x-1+...示例：(1011.1)2=1×23+0×22+1×21+1×20+1×2-1 =(11.5)10(71)8=(101A)16=7×81＋1×80=(57)101×163＋1×161＋10×160=(4122)10二与八、十六进制之间的转换整数从右向左三位并一位小数从左向右三位并一位二进制

八进制一位拆三位一位拆四位

整数从右向左四位并一位小数从左向右四位并一位二进制

十六进制二进制转换成八、十六进制

1 110 110 111 .0101

(1 6 6 7 .24)8100110110111.0101

(9 B 7.5)16示例：0000八、十六进制转换成二进制

3 2 5 7 .46)8(011 010 101 111 .100110)2(9 B 7.5)16(100110110111.0101)2示例：1.3.2数值数据的表示和运算真值：用数学方式表示的数值用“＋”表示正号(通常省略)，用“－”表示负号机器数：在机器中存储的符号数字化的数数的正负也需要用二进制位表示；通常用0表示正数，1表示负数；将符号位放置在数值的最高位。补码的表示范围原码、反码和补码计算机用机器数表示运算的数据。机器数通常用原码、反码和补码表示。101100101100110110110011-77

原码反码补码移码001100112、定点数和浮点数定点数：表示数的小数点位置固定没有小数点的表示，存储形式完全相同，如何解释，需要在程序中约定。1100110111001101定点小数：定点整数：符号位隐含小数点符号位隐含小数点浮点数浮点数的规格化表示：N=S×2eS为尾数，通常为一个带符号纯小数，决定数的精度；e为阶码，决定小数点的位置假设用两字节表示浮点数，阶码占6位，用定点整数移码表示；尾数占10位，用定点小数补码表示，则(-9.375)10=(-1001.011)2＝(-0.1001011)2×2+4

161510980数符尾数阶码部分尾数部分1

001

0

01

0

11

0

10

1

0

0

3、二进制数的基本运算算术运算加法：逢2进10+0=00+1=11+0=11+1=10（进位）减法：借1当20-0=01-0=11-1=00-1=1（借位）乘法：加法+移位0*0=00*1=01*0=01*1=1除法：减法+移位0÷1=00÷0=01÷1=1例一

1101+10110010

例二

1011

－101

110例三

1110×101111011101000110例四

11010110010100100逻辑运算非：与：0&0=01&0=00&1=01&1=1或：0|0=00|1=11|0=11|1=1异或：0⊕0=00⊕1=11⊕0=11⊕1=0例一

-11010010

例二

1011&01010001例三

1110|10101110

例四

1110

⊕10100100

1.3.3字符数据编码1、英文字符编码：ASCII码用7位二进制数表示一个西文字符；实际存储时，每个字符用一个字节存储，最高位设置为0最多可以表示128个西文字符，编码为0~127，包括字母、数字、标点、控制字符典型ASCII码：A为65，a为97，0为482、汉字字符编码汉字要存储进计算机，必须要通过编码转换为若干位二进制数汉字字符集庞大，编码复杂；每个汉字编码需要占用多个字节在不同处理阶段，使用不同的编码：输入汉字、存储汉字、显示汉字时使用不同的编码输入码国标码机内码字型码输入码用于输入汉字的编码，也称为外码将键盘的按键组合对应一个或几个汉字数字编码：国标区位码将6763个汉字分成94个区，每区94个字,区码位码各占两位十进制数，每个汉字对应4位十进制数拼音码：智能ABC、微软拼音、紫光、搜狗，用汉字的拼音去对应汉字，有重字字形码：五笔字形国标码中华人民共和国国家标准信息交换汉字编码GB2312-80字符集中包括：一级常用汉字3755个；二级汉字3008个；图形符号682个。每个字符用两个字节表示，每个字节高位为0，与ASCII类似。区位码中，将每个汉字的区码和位码分别加上32构成汉字的国标码。国标码是其它汉字编码的基础。机内码内部存储处理汉字时使用的编码，用两个字节表示一个汉字将国标码的两个字节高位置1，避免与ASCII码冲突国区位码国标码机内码2590001110010111101010111001111110100001100101011010字形码－输出码点阵方式将汉字所在的方块等分为若干个小方格，如16×16、48×48等；将每个小方格的