计算机基础知识

计算机基础知识摘要1.1计算机的基本概念1.2计算机系统的组成1.3信息编码1.4微型计算机的硬件组成21.1计算机的基本概念计算机的基本概念主要有计算机的发展历史、计算机的分类、计算机的主要特点、计算机的主要用途、信息的相关概念1.1.1计算机的发展1.1.2计算机的分类1.1.3计算机的主要特点1.1.4计算机的主要用途1.1.5信息的基本概念31.1.1计算机的发展计算机的诞生：1946年，第一台电子数字计算机ENIAC由美国宾夕法尼亚大学研制成功。第一代计算机（1946-1957年）使用电子管作为主要电子元件。第二代计算机（1958-1964年）使用晶体管作为主要电子元件。第三代计算机（1965-1970年）使用小规模集成电路和中规模集成电路作为主要电子元件。第四代计算机（1971年至今）使用大规模集成电路和超大规模集成电路作为主要电子零件。微型计算机是第四代计算机的典型代表。当前计算机技术正朝着巨型化、微型化、网络化、智能化、多功能和多媒体化的多个不同的方向发展。41.1.2计算机的分类按计算机使用范围分：通用计算机专用计算机按计算机规模和处理能力分：巨型机大型机中型机小型机微型机工作站51.1.3计算机的主要特点计算机的主要特点：自动控制能力高速运算能力存储容量很大很高的计算精度逻辑判断能力通用性强61.1.4计算机的主要用途计算机的主要用途：科学计算（数值计算）数据处理（信息处理）自动控制计算机辅助系统人工智能计算机网络多媒体计算机系统71.1.5信息的基本概念信息是由客观事物得到的、使人们能够认知客观事物的各种消息、情报、数字、信号、图形、图像、语音等所包括的内容。数据是客观事物属性的表示，可以是数值数据和各种非数值数据。对计算机而言，数据是信息的载体，即数据是指能够为计算机处理的数字化信息。在计算机领域，信息经过转化而成为计算机能够处理的数据，同时经过计算机处理后作为问题解答而输入的数据也是信息。未经处理的数据只是基本素材，仅当对其进行适当加工处理产生出有助于实现特定目标的信息时对人们才有意义。即信息实际上是指经过处理后的数据。81.2计算机系统的组成1.2.1计算机系统的基本组成1.2.2硬件系统1.2.3计算机中数据存储的概念1.2.4软件系统91.2.1计算机系统的基本组成计算机系统的组成：硬件系统主机中央处理器内存储器外设输入设备输出设备外存储器软件系统系统软件应用软件101.2.2硬件系统冯•诺依曼结构计算机的基本特点计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大部分构成采用存储程序的方式将程序和数据存放在存储器中采用二进制码表示数据和指令指令由操作码和地址码组成以运算器为中心，输入输出设备与存储器间的数据传送都通过运算器111.2.3计算机中数据存储的概念计算机中所有数据都是以二进制表示的。这样做的主要原因是所需的物理元件简单、电路设计容易、运算简单、工作可靠且逻辑性强。计算机的最小存储单元存放1位二进制数（0或1）。数据存储单位：位（b，bit）：二进制的最小单位字节（B，Byte）：8个二进制位字（word）：计算机一次所能处理数据的最大位数称为该机器的字长，不同的机器组成字长的字节数可能不同。存储容量：1B=8b1KB=1024B1MB=1024KB1GB=1024MB1TB=1024GB1PB=1024TB121.2.4软件系统指令是计算机执行某种操作的命令，由操作码和地址码组成。操作码规定操作的性质，地址码表示操作数和操作结果的存放地址。计算机中指令的集合称为指令系统。程序是为解决某一问题而设计的一系列有序的指令或语句的集合。程序设计语言：机器语言汇编语言高级语言软件是能够指挥计算机工作的程序、程序运行时所需的数据、及有关这些程序和数据的开发/使用/维护所需要的所有文档/文字说明和图表资料的集合。131.2.4软件系统（续）软件的分类：141.3信息编码1.3.1数据在计算机中的表示形式1.3.2字符编码151.3.1数据在计算机中的表示形式计算机采用二进制数进行运算后，再将二进制数转换成人们熟悉的十进制数输出。为了方便，有时还会用到八进制和十六进制的计数方法。计算机采用二进制的主要原因有：二进制只有0、1两种状态，技术上容易实现；二进制数运算规则简单；二进制数的0和1可分别代表逻辑代数的“假”和“真”，适合于计算机进行逻辑运算；二进制数与十进制数之间的转换容易实现。各种数制之间的整数转换。参见课本例。161.3.2字符编码编码是指对输入到计算机中的某种非数值型数据用二进制数来表示的转换规则。不同的机器、不同类型的数据的编码方式是不同的。字符编码：大多数计算机采用ASCII码作为字符编码。ASCII码即“美国标准信息交换代码”，采用７位二进制编码，可以表示128个字符。为使用方便，在计算机存储单元中一个ASCII码值占一个字节（8位），其最高位置0，ASCII码占后7位。汉字编码：我国国家标准采用连续的两个字节表示汉字编码，且规定每个字节的最高位置1。171.4微型计算机的硬件组成微型计算机包含了多种系列、档次、型号的计算机。这些计算机的共同特点是体积小，适合放在办公桌上使用，而且每个时刻只能一人使用，因此又称为个人计算机。下页图为PC的典型结构图。1.4.1微处理器、微型计算机和微型计算机系统的概念1.4.2CPU、内存、接口和总线的概念1.4.3常用的外部设备1.4.4微型计算机的主要性能指标及配置181.4.1微处理器、微机和微机系统微处理器：微型计算机的核心部分是由一片或几片大规模集成电路组成的，具有运算器和控制器功能的中央处理器(CPU)。微型计算机：以微处理器为核心，配上由大规模集成电路制成的存储器、输入输出接口电路及系统总线所组成的计算机，简称微型计算机。微型计算机系统：以微型计算机为中心，配以相应的外围设备、电源和辅助电路，以及指挥微型计算机工作的系统软件，就构成了微型计算机系统。微型计算机系统的结构示意可见上页图。201.4.2CPU、内存、接口和总线概念主板：主板是固定在主机箱箱体上的一块电路板，主板上装有大量的有源电子元件。主板是计算机各种部件相互连接的纽带和桥梁。中央处理器(CPU)：CPU是计算机的核心，计算机的运转是在它的指挥控制下实现的，所有的算术和逻辑运算都是由它完成的，CPU是决定计算机速度、处理能力、档次的关键部件。存储器：存储器分为内存储器和外存储器，通常简称为内存和外存。内存是计算机的主要工作存储器，一般计算机在工作时，所执行的指令及处理的数据均从内存取出。内存的速度快，但容量有限，主要用来存放计算机正在使用的程序和数据。外存具有存储容量大、存取速度比内存低的特点，常用于存放备用的程序和数据等。外存中存放的程序或数据必须调入内存后，才能被计算机执行和处理。

21

接口：接口作为计算机主机与外设之间的桥梁，实现计算机与外部设备之间交换信息的重要工作。其作用为：匹配主机与外设之间的数据形式。匹配主机与外设之间的工作速度。在主机与外设之间传递控制信息。接口的类型决定数据传输方式，主要有并行接口、串行接口等等。总线（bus）是计算机系统各部件之间相互连接、传送信息的公共通道，由一组物理导线组成。在总线中，一次传输信息的位数称为总线的宽度。按传送的信息类型可以分为数据总线、地址总线和控制总线。221.4.