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文档简介
第1章计算机根底知识本章将介绍计算机的一些根底知识,如计算机的开展史、特点及应用,计算机的根本组成,计算机的硬件、软件及常用术语、计算机的数制表示等。通过本章的学习,使读者对计算机有个初步认识,为今后学习计算机的应用技术打下良好的根底。本章要点●计算机概述●信息在计算机中的表示●计算机系统●微型计算机11.1计算机概述
1.1.1计算机开展简史-第一台电子计算机的诞生
电子计算机诞生于二十世纪四十年代,它的出现对人类社会产生了巨大的影响。它是一种能够按照人的意图自动、高速、精确地进行数值运算和数据处理的现代化的电子设备。1946年2月14日美国宾夕法尼亚州立大学莫尔机电工程学院研制完成并在美国费城公开展示了世界上第一台电子计算机ENIAC〔埃尼阿克〕。这台计算机使用了18000多个电子管,5000多个继电器,占地约170平方米,重达30吨,功耗达150千瓦/小时,当时价值40万美元。虽然其运算速度仅每秒5000次加法运算,也还是比当时的继电器计算机快1000倍。2世界上第一台电子计算机3第一代计算机〔1946—1956年〕使用的电子元器件主要是电子管,运算速度为每秒几千次—几万次,内存容量仅几千字。
第二代计算机〔1957—1964年〕使用的电子元器件主要是晶体管,运算速度从每秒几万次提高到几十万次,内存容量扩大到几十万字。
1.1计算机概述
计算机开展简史---计算机开展阶段4第三代计算机〔1965—1970年〕使用的电子元器件主要是小规模集成电路。这一时期的计算机开始使用操作系统,使得计算机在中心程序的控制协调下可以同时运行许多不同的程序。第四代计算机〔1971年起至今〕使用的电子元器件主要是大规模集成电路和超大规模集成电路。1.1计算机概述
计算机开展简史---计算机开展阶段5美籍匈牙利数学家冯·诺依曼于1946年针对ENIAC的缺点提出计算机的“存储程序〞工作原理。同时,指出计算机的体系结构应由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备等五局部组成,并首次提出“中央处理器〞〔CentralProcessingUnit,简称CPU〕的概念,这就是著名的“冯·诺伊曼结构〞。
1.1计算机概述
1.1.1计算机开展简史----“存储程序〞工作原理和冯·诺伊曼结构6
1.1.2计算机的分类按处理数据的方式分类:模拟计算机和数字计算机;按应用范围分类:专用计算机和通用计算机;按规模分类:巨型机、大型机、小型机、工作站、微型机等。1971年,美国的Intel公司成功地在一个芯片上实现了中央处理器的功能,制成了世界上第一片4位微处理器MPU(microprocessingunit),并由它组成了第一台微型计算机,由此揭开了微型计算机大普及的序幕。随后,芯片的主频和集成度在不断提高,芯片的集成度几乎每18个月就提高一倍,而由它们构成的微型机在功能上也不断完善。现在一般所说的计算机都是指微型机,也称作电脑或微机。
1.1计算机概述
71.1.3计算机的应用电子计算机以其卓越的性能和旺盛的生命力,在科学技术、国民经济及生产、生活等各个方面都得到了广泛的应用,并取得了明显的社会效益和经济效益。1.科学计算〔数值计算〕2.数据处理〔信息管理〕3.自动控制4.计算机辅助系统5.办公自动化6.人工智能7.多媒体技术应用1.1计算机概述
81.2.1计算机内数的表示与转换不管是指令还是数据,假设想让计算机识别并执行都必须采用二进制编码形式,即使是图像、声音这样的信息,也必须转换成二进制数的形式,计算机才能识别。1.常用的进位计数制数的进位制有十进制、二进制、八进制和十六进制等。十进制数是我们日常生活中最常用的数制形式;二进制是计算机内部采用的编码形式;八进制和十六进制是二进制的缩写形式。1.2
信息在计算机中的表示
91.2.1计算机内数的表示与转换〔1〕十进制有十个不同的数码符号:0、1、2、3、4、5、6、7、8、9,计数特点是每一个数码符号根据它在数中所处的位置〔数位〕,按“逢十进一〞来决定其实际数值〔即各数位的位权是以10为底的幂次方〕基数为10。十进制是人们习惯使用的计数方式,在计算机应用中用户仍使用十进制数据,通过计算机自动转换为二进制数据。1.2
信息在计算机中的表示
101.2.1计算机内数的表示与转换〔2〕二进制二进制有两个不同的数码符号0和1,计数特点是“逢二进一〞,基数为2。计算机中数的存储和运算都是用二进制进行的。加法规那么:0+0=01+0=10+1=11+1=10乘法规那么:0×0=00×1=01×0=01×1=11.2
信息在计算机中的表示
111.2.1计算机内数的表示与转换〔3〕八进制有八个不同的数码符号,0、1、2、3、4、5、6、7,计数特点是“逢八进一〞,基数为8。例如八进制数7+1=10而不是8;一个八进制数653.27可表示为:〔653.27〕8=6×82+5×81+3×80+2×8-1+7×8-21.2
信息在计算机中的表示
121.2.1计算机内数的表示与转换〔4〕十六进制十六进制有十六个不同的数码符号,0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F,计数特点是“逢十六进一〞,基数为16。例如十六进制数F+1=10,9+1=A而不是10。〔8B.D〕16=8×161+11×160+13×16-11.2
信息在计算机中的表示
131.2.1计算机内数的表示与转换2.数制的转换〔1〕十进制数转换为二〔八、十六〕进制数将十进制数转换为基数为二〔八、十六〕的数制时,可将此数分成整数和小数两局部分别进行转换,然后再拼接起来。即:整数局部:除2〔8或16〕取余数,余数从下向上依次从高位到低位排列。小数局部:乘2〔8或16〕取整数,整数从上到下依次从高位到低位排列。1.2
信息在计算机中的表示
14
1.2.1计算机内数的表示与转换
1.2
信息在计算机中的表示
151.2.1计算机内数的表示与转换〔2〕二〔八、十六〕进制数转换成十进制数基数为二〔八、十六〕进制的数字,只要将其各位数字与它的位权相乘,其积相加,得到的数就是十进制数。【例1.2】将二进制数〔11010111.11001〕2转换成十进制数〔11010111.11001〕2=1×27+1×26+0×25+1×24+0×23+1×22+1×21+1×20+1×2-1+1×2-2+0×2-3+0×2-4+1×2-5=215+0.78125=〔215.78125〕101.2
信息在计算机中的表示
161.2.1计算机内数的表示与转换〔2〕二〔八、十六〕进制数转换成十进制数基数为二〔八、十六〕进制的数字,只要将其各位数字与它的位权相乘,其积相加,得到的数就是十进制数。【例1.3】将十六进制数〔D7.C8〕16转换成十进制数〔D7.C8〕16=13×161+7×160+12×16-1+8×16-2=〔215.78125〕101.2
信息在计算机中的表示
171.2.1计算机内数的表示与转换〔3〕二、八、十六进制数之间的相互转换一般来说,3位二进制数可用1位八进制数表示,4位二进制数可用1位十六进制数表示,这样就可以将二进制数通过不同数位的组合构成新的八进制或十六进制数。①二进制数转换成八〔十六〕进制数转换方法:以二进制数小数点为中心,向左右两边各分成3位〔4位〕一组,中间的0不能省略。假设最高位或最低位缺乏3位〔4位〕的,分别补0即可。【例1.4】将二进制数〔11010111.11001〕2转换成十六进制数〔11010111.11001〕2=11010111.11001000=〔D7.C8〕16D7C81.2
信息在计算机中的表示
181.2.1计算机内数的表示与转换②八〔十六〕进制数转换成二进制数将八〔十六〕进制数的每一位数分别扩展成3位〔4位〕二进制数,排列顺序和小数点位置不变,并去掉两端的多余的0即可。【例1.5】将十六进制数〔D7.C8〕16转换成二进制数〔D7.C8〕16=D7.C8=〔11010111.11001〕211010111.110010001.2
信息在计算机中的表示
191.2.2计算机容量的表示计算机中的任何信息都是以二进制编码形式存储的,即以0和1的形式存在。计算机信息的单位通常用“位〞、“字节〞和“字〞等。1.位〔bit〕位是度量数据的最小单位,表示一位二进制信息。一个二进制位可以表示0或1两种不同状态。1.2
信息在计算机中的表示
201.2.2计算机容量的表示2.字节〔Byte〕一个字节由8位二进制数字组成〔1Byte=8bit〕。字节是计算机中用来表示存储空间大小的最根本单位。计算机中的信息容量通常都是按2的幕次方数来计算的,如210=1024。例如说一个文件的大小为1K,即意味着该文件存储需要1024个字节的存储空间,也就是1024×8个二进制位。1.2
信息在计算机中的表示
211.2.2计算机容量的表示2.字节〔Byte〕计算机的存储器通常是以多少字节来表示容量的。常用的单位有Byte〔字节〕、KB〔千字节〕、MB〔兆字节〕、GB〔吉字节〕和TB〔太字节〕1B=8bit1KB=210B=1024Byte1MB=220B=1024KB=1024×1024Byte1GB=230B=1024MB=1024×1024KB=1024×1024×1024Byte1TB=240B=1024GB=1024×1024MB=1024×1024×1024KByte1.2
信息在计算机中的表示
221.2.3字符的表示计算机中的数字和字符都是用二进制表示的,而人们已习惯于使用十进制数及其他文字符号,那么输入输出时,数据就要进行相应的转换处理。为此,首先要对文字和符号进行数字化变换,即用二进制编码来表示文字和符号。字符编码〔CharacterCode〕就是用二进制编码来表示字母、数字以及专门符号。下面简要介绍ASCII码和汉字编码。1.2
信息在计算机中的表示
231.2.3字符的表示1.ASCII码目前计算机中普遍采用的字符信息编码方案是ASCII码,即美国信息交换标准代码〔AmericanStandardsCodeforInformationInterchange—ASCII〕。ASCII码包括0-9十个数字,大小写英文字母52个,控制字符33个,各种标点符号和运算符号32个。ASCII码由7位二进制数编码组成,有128〔27=128〕个不同符号,由于计算机中实际用8位表示一个字符,故ASCII码的最高位用作校验位,其他7位记录数字符号的编码。1.2
信息在计算机中的表示
241.2.3字符的表示2.汉字编码ASCII码只能表示英文字母和数字等符号,要用计算机处理汉字,还必须对汉字进行编码处理。与西文字符比较,汉字数量大,字形复杂,同音字多,所以汉字在计算机内部的存储、传输、交换、输入、输出过程中所使用的编码是不同的。〔1〕汉字输入码〔2〕国标码、区位码和顺序码〔3〕汉字机内码〔4〕汉字字型码1.2
信息在计算机中的表示
251.3.1计算机系统一个完整的计算机系统由硬件系统和软件系统两大局部组成。1.3计算机系统
261.3计算机系统
1.3.1计算机系统硬件系统是构成计算机系统的物理部件。是由各种电子器件和印刷电路板构成的计算机插件、机箱、电源、散热系统以及外部设备等所组成的复杂系统。它通过电气的,机械的方式彼此相连,组成一个功能实体,是整个计算机系统的物质根底。
软件系统是指各种系统软件和应用软件及相应的说明文件等。软件按其功能又可以分为系统软件和应用软件。系统软件是指为方便用户、提高计算机系统的效率、扩充硬件功能而编制的程序。如操作系统、汇编程序、编译程序、数据库系统等。应用软件是指用户为解决某一特定问题而编制的程序。271.3.2计算机硬件计算机硬件是人们看得见、摸得着的实体,它是由一组设备组装而成的,将这些设备作为一个统一体而协调运行,故称之为硬件系统。计算机硬件主要由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五局部组成。1.运算器〔ALU〕2.控制器〔CU〕3.存储器〔1〕主存储器〔内存〕〔2〕辅助存储器〔外存〕4.输入设备5.输出设备1.3计算机系统
28计算机硬件根本组成图示29计算机硬件--输入设备
输入设备:外界向计算机输入数据和程序的装置。常用输入设备如下:键盘鼠标扫描仪30针式打印机优点:打印本钱低,打印介质广。缺点:打印质量差,噪声大。喷墨打印机优点:价格低,噪声较小,打印速度较快,打印质量好。缺点:遇水会退色,对打印纸张要求高。激光打印机优点:打印速度快,打印质量好,噪声小缺点:价格贵,打印本钱高。输出设备——打印机计算机硬件---输出设备311.3.3计算机软件1.计算机软件的分类计算机软件是指在计算机硬件上运行的各种程序以及有关的文档资料。使用不同的计算机软件,可以让计算机完成许多不同的工作。计算机软件一般分为系统软件和应用软件两大类。系统软件是指与计算机系统有关的面向系统本身的软件。主要负责管理、控制、维护、开发计算机的软硬件资源,提供给用户一个便利的操作界面和提供编制应用软件的资源环境。应用软件是由计算机用户在各自的业务领域内开发和使用的、用于解决各种实际问题的应用程序。1.3计算机系统321.3.3计算机软件2.计算机语言和程序设计计算机语言就是人与计算机之间交换信息的工具。人们利用计算机语言编写程序,让计算机按人的意志替人们解决一些现实问题。为了完成某项特定任务用计算机语言编写的一组指令序列就称之为程序。计算机语言的开展经历了机器语言、汇编语言、高级语言等从低级到高级的开展阶段。随着Windows等图形用户界面的出现,计算机软件厂商纷纷推出“可视化程序设计语言〞,即计算机语言的可视化设计版本。如VisualC++,VisualBasic等1.3计算机系统33微型计算机〔简称微机〕,又叫PC〔PersonalComputer〕机。自从1971年美国生产出世界上第一台微机以来,几乎每隔18个月,CPU的运算速度就提高一倍。1981年IBM公司将采用Intel公司的8088芯片制造的PC机投放市场,以其功能强,技术开放,价格廉价而风行全球,从而开创了微机时代的新纪元。1.4微型计算机341.4.1微型计算机的组成
微机一般由主机、显示器、键盘、鼠标和其它外设等几局部组成。其中主机包含主板、CPU、内存条、显卡、声卡、硬盘、软驱、光驱、机箱等组成。主机、显示器和键盘、鼠标是微机最根本的配置。1.4微型计算机351.4.1微型计算机的组成
1.主板主板是安装在主机箱底部的一块多层印刷电路板,外表两层印刷信号电路,内层印刷电源和地线。主板上通常有CPU、存储器ROM、RAM、输入/输出控制电路扩充插槽,键盘接口、面板控制开关等。如下图。主板是微机的重要的组成局部,它决定了微机的档次与性能。1.4微型计算机361.4.1微型计算机的组成2.中央处理器〔CPU〕CPU是微型计算机的核心,如下图。一般CPU的功能和处理速度,可以从它的型号、数字来判断它的等级,如Pentium系列是586型的CPU,它后面型号的数字即为它的工作频率,也就是它处理速度的时钟。按照其处理信息的字长,CPU可以分为:4位微处理器、8位微处理器、16位微处理器、32位微处理器以及64位微处理器等等。1.4微型计算机371.4.1微型计算机的组成3.内存储器内存是指CPU可以直接读取的内部存储器,主要是以芯片的形式出现。一般见到的内存芯片是条状的,也叫“内存条〞,如下图。内存条需要插在主板上的内存槽中才能工作,一台计算机中可以插多个内存条。计算机的内存一般是本机中所有内存条总的容量,一般有64M、128M、256M、512M等。1.4微型计算机
38
1.4.1微型计算机的组成
4.显示卡显示卡也称图形加速卡,显示卡和显示器构成了计算机的显示系统。图形加速卡拥有自己的图形函数加速器和显存,这些都是专门用来执行图形加速任务,因此,就可以大大减少CPU所必须处理的图形函数,减轻CPU的工作负担从而提高计算机的整体性能。
1.4微型计算机
显卡的性能指标包括接口方式、数据位宽度、显示内存的大小、支持的分辨率、色彩数目、屏幕刷新速率及图形加速性能等。391.4.1微型计算机的组成5.声卡声卡的诞生把计算机从无声世界带入了丰富多彩的多媒体世界,无论是在应用软件还是在娱乐程序中,层次清晰的语音、典雅优质的音乐、效果逼真的模拟声,是一套成功的软件不可缺少的组成局部,而所有这些音响效果,都是由声卡所产生的。声卡的出现使计算机得到了更加广泛的运用。1.4微型计算机401.4.1微型计算机的组成6.软盘驱动器软盘驱动器是驱动软盘旋转并同时向软盘写入数据或从软盘读出数据的设备,它由机械结构和控制电路两局部组成。软盘盘片和软盘驱动器是相互独立别离的,因而它的读写速度较慢。现在使用的都是3.5英寸软驱,可以读写容量1.44M的高密度3.5英寸软盘。1.4微型计算机41软盘保护盒上开有读写孔,以供驱动器的磁头对磁盘外表进行读写,标签旁有一个写保护口,当上面的滑动块将孔封住时,可以进行读写,而滑动块将孔露出时,那么只能读出不能写入。写保护是个非常有用的功能,可防止误写操作,也防止病毒对它的侵害。1.4微型计算机1.4.1微型计算机的组成
软盘是涂有磁性材料的塑料圆盘,封装在方形的塑料保护盒里。如下图。421.4.1微型计算机的组成7.硬盘硬盘是计算机系统中使用最多的外存储器,安装在主机箱中,如下图。目前硬盘的开展主要是向大容量、高速存储、小体积、高可靠性这几个方面进行。硬盘一般采用IDE标准接口,随着技术的不断提高,目前比较流行的是EIDE标准接口。1.4微型计算机431.4.1微型计算机的组成8.优盘〔闪存盘〕优盘是以半导体芯片为存储介质。其优点是体积小、重量轻、便于携带、不怕碰撞、无噪声、读写速度快等。其缺点是价格较高、容量有限。它采用了一种叫做“FlashMemory〞的技术,是一种非易失性的存储器,可重复擦写100万次,保存数据可长达10年以上。1.4微型计算机441.4.1微型计算机的组成9.光盘驱动器光盘驱动器是用来读取光盘片而使用的。光盘以光学方式进行读写数据,目前常用的是激光光盘存储器。激光光盘存储器记录数据时用功率较强的激光照射盘片,使得盘片外表出现很微小的凹坑,数据以凹凸形式记录下来。读取信息时,用激光照射盘片,由于盘片凹凸不平造成光线产生的折射不同,通过
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