第1章 计算机基础知识

1.1计算机概述1.2微型计算机系统的基本组成1.3微型计算机的分类与主要技术指标1.4计算机信息处理原理1.5多媒体基础知识1.6计算机病毒基础知识第1章计算机基础知识返回总目录返回总目录上一页

1.1.1计算机的概念1.1.2计算机的发展1.1.3计算机的分类1.1.4计算机的应用领域1.1计算机概述计算机是一种能快速、高效地对各种信息进行存储和处理的电子设备。具有以下几个特征：⑴运算速度快⑵精确度高，可靠性好⑶具有记忆能力和逻辑运算能力⑷能自动执行命令⑸高性能的实时通信和交流能力⑹信息表达形式的直观性和使用的方便性1.1.1计算机的概念返回本节1．计算机的诞生世界上第一台电子数值积分计算机诞生于1946年。2．计算机的发展历程

计算机从处理数据的方法上分成模拟式计算机和数字式计算机。模拟机是以连续变化的物理量表示所测量的数据来模拟某一变化过程，它主要用于仿真研究。数字机则以数字量表示数据。模拟机所做的工作都可由数字机来完成。1.1.2计算机的发展返回本节按照计算机所用的逻辑元件（电子器件）来划分计算机的时代：⑴第一代电子计算机(1946年到1958年）：基本逻辑电路由电子管组成。⑵第二代电子计算机（1958年到1964年）：基本逻辑电路由晶体管电子元件组成。⑶第三代电子计算机（1964年到1970年）：基本逻辑电路由小规模集成电路组成。⑷第四代电子计算机（1970年以后）：采用中、大规模集成电路构成逻辑电路。返回本节3．计算机发展趋势

当前计算机的发展趋势概括为四化：巨型化、微型化、网络化和智能化。⑴微型化芯片的集成度越来越高，计算机的元器件越来越小，而使得计算机的计算速度快、功能强、体积小、价格低。⑵巨型化为了满足尖端科学技术、军事、气象等领域的需要，计算机也必须向超高速、大容量、强功能的巨型化发展。巨型机的发展集中体现了计算机技术的发展水平。返回本节⑶网络化计算机网络可以实现资源共享。资源包括了硬件资源，如存储介质、打印设备等，还包含软件资源和数据资源，如系统软件、应用软件和各种数据库等。⑷智能化智能化是未来计算机发展的总趋势。这种计算机除了具备现代计算机的功能之外，还要具有在某种程度上模仿人的推理、联想、学习等思维功能，并具有声音识别、图像识别能力。返回本节1.巨型机：运算速度快，每秒可达1亿次以上。2.大型机：运算速度在100万～几千万次/秒，3.中型机：性能和规模处于大型机和小型机之间。4.小型机：结构简单、规模较小、操作简单。5.微型机：体积小、价格低、功能全、操作方便。6.工作站：易于联网、有大量内存、配置大屏幕显示器和较强的网络通信功能。1.1.3计算机的分类返回本节1．科学计算2．自动控制3．信息处理4．人工智能5．计算机辅助设计1.1.4计算机的应用领域6．娱乐与文化教育7．产品艺术造型设计8．计算机通信9．电子商务返回本节微型计算机系统结构框图1.2.1计算机的基本结构1.2.2总线结构1.2.3内部存储器1.2.4主板1.2.5外部存储器1.2.6输入设备1.2.7输出设备1.2.8电源与机箱1.2.9微型计算机硬件发展展望1.2.10软件系统1.2微型计算机系统的基本组成微型计算机系统结构框图返回本节1．冯·诺依曼型计算机的基本结构1945年美籍匈牙利科学家冯·诺依曼(VonNeumann)提出了一个“存储程序”的计算机方案。这个方案包含3个要点：⑴采用二进制数的形式表示数据和指令。⑵将指令和数据存放在存储器中。⑶计算机硬件由控制器、运算器、存储器、输入设备和输出设备5大部分组成。其工作原理的核心是“程序存储”和“程序控制”，就是通常所说的“顺序存储程序”概念。我们把按照这一原理设计的计算机称为“冯·诺依曼型计算机”。1.2.1计算机的基本结构

返回本节冯·诺依曼型计算机的基本结构

返回本节是计算机中最关键的部件，它由控制器、运算器、寄存器组和辅助部件组成。运算器：用来进行算术运算和逻辑运算的元件。控制器：从存储器中取出指令、分析指令、确定指令类型并对指令进行译码，负责向其他各部件发出控制信号。寄存器：用来存放当前运算所需的各种操作数、地址信息、中间结果等内容。2.微处理器——CPU返回本节几种类型的CPU（奔腾、奔腾Ⅱ、Cyrix686、K6-2）

返回本节所谓总线，是指微型计算机各部件之间传送信息的通道。CPU内部的总线为内部总线，连接微型计算机系统各部件的总线称为外部总线。1.2.2总线结构返回本节总线结构图

返回本节

微型计算机的系统总线从功能上分为地址总线、数据总线和控制总线。1．地址总线地址总线是单向的。地址总线的位数决定了CPU的寻址能力，也决定了微型机的最大内存容量。

2．数据总线数据总线用于传输数据。数据总线的传输方向是双向的，是CPU与存储器、CPU与I/O接口之间的双向传输。

3．控制总线控制总线是CPU对外围芯片和I/O接口的控制以及这些接口芯片对CPU的应答、请求等信号组成的总线。

返回本节存储器是计算机的记忆部件，负责存储程序和数据。主存储器（内存）辅助存储器（外存）随机存储器RAM只读存储器ROMROM存放固定不变的程序、数据和系统软件；其中的信息只能读出不能写入；断电后信息不会丢失。RAM是一种读写存储器，其内容可以随时根据需要读出或写入；断电后信息丢失。1.2.3内部存储器存储器内存返回本节常见的几种内存条返回本节位：是计算机中存储数据的最小单位。指二进制数中的一个位数，其值为“0”或“1”，其英文名为“bit”。字节：是计算机存储容量的基本单位，计算机存储容量的大小是用字节的多少来衡量的。其英文名为“byte”，通常用“B”表示。字节经常使用的单位还有KB（千字节）、MB（兆字节）和GB（千兆字节）等，它们与字节的关系是：关于存储的几个重要概念

返回本节1B=8bit1KB=210B

=1024B1MB=210×1KB=210×210B

=1024KB1GB=210×1MB=210×210×210B

=1024MB返回本节字：是计算机内部作为一个整体参与运算、处理和传送的一串二进制数，其英文名为“Word”。字长：是计算机CPU一次处理数据的实际位数，是衡量计算机性能的一个重要指标。字长越长，一次可处理的数据二进制位越多，运算能力就越强，计算精度就越高。返回本节Pentium（奔腾）主板1.2.4主板返回本节CMOS只读存储器中装载着BIOS程序。BIOS负责处理主板与操作系统之间的接口问题。1．CMOS只读存储器2．I/O扩充插槽在主板上备有一些扩充插槽，用来插入部件或连接外部设备。返回本节3．外围设备连接口返回本节外部存储器包括软盘存储器、硬盘存储器、光盘存储器、磁带存储器等几大类。

1.2.5外部存储器返回本节1．软盘存储器3.5寸磁盘外形返回本节3.5寸磁盘内部结构示意图返回本节2．硬盘存储器返回本节光盘（OpticalDisk）是利用激光进行读写信息的圆盘。3．光盘存储器光盘驱动器返回本节DVD外形返回本节光盘库

磁带机4．其他外部存储设备返回本节1.2.6输入设备1．键盘104键盘返回本节键名功能Shift又称上档键，利用此键来输入上档字符CapsLock大写字母锁定键，利用此键来输入大写字母空格键位于键盘最下面的一个最长的键，按下空格键，将输入一个空格字符Backspace按下此键可使光标回退一格，删除光标左边的一个字符Enter回车键。按下此键，表示前面的输入结束Tab制表定位键Alt转换键，此键通常和其他键组成特殊功能键Ctrl控制键，通常和其他键组合在一起使用Ctrl+Alt+Del系统的热启动，使用的方法是：按住Ctrl和Alt键不放，再击打Del键返回本节光标移动键和编辑键的功能按键功能←光标左移一个字符→光标右移一个字符↑光标上移一个字符↓光标下移一个字符Home光标移到行头或当前页头End光标移到行尾或当前页尾PageUp光标移到上一页返回本节PageDown光标移到下一页Del删除键，删除光标位置的一个字符Ins插入键，此键是开关键，有两种状态：插入状态和改写状态。按下此键（奇数次），进入插入状态，所输入的字符将被插入在当前光标之前；再按下此键（偶数次），进入改写状态，所输入的字符将覆盖当前光标处的字符返回本节2．鼠标鼠标根据其使用原理可分为：机械鼠标、光电鼠标和光电机械鼠标。返回本节3．扫描仪返回本节4．光笔返回本节5．数字化仪数字化仪是一种图形输入设备，它可将各种图纸的图形信息转换成计算机可识别的数字信号输入计算机中。它与绘图仪一起常用于工程设计单位。6．麦克风利用话筒可以进行语音输入。其硬件系统是由声卡和话筒（麦克风）组成。返回本节7．数码相机返回本节8．其他输入设备

条形码阅读器游戏手柄返回本节输出设备是用来输出经过计算机运算或处理后所得的结果，并将结果以字符、数据、图形等人们能够识别的形式进行输出。常见输出设备有显示器、打印机、投影机、绘图仪、声音输出设备等。1.2.7输出设备

返回本节显示器显示控制适配器（显卡）1．显示器返回本节显示器的主要技术指标有屏幕尺寸、点距、显示分辨率、灰度和颜色深度及刷新频率。分辨率：屏幕能显示像素的数目，像素是可以显示的最小单位。分辨率越高，则像素越多，能显示的图形就越清晰。灰度：指像素点亮度的级别数，在单色显示方式下，灰度的级数越多，图像层次越清晰。颜色深度：指计算机中表示色彩的二进制位数刷新频率：指每秒钟内屏幕画面刷新的次数。刷新频率越高，画面闪烁越小，通常是75Hz～90Hz。返回本节2．打印机返回本节3．绘图仪返回本节4．声音输出设备声音输出设备包括声卡和扬声器两部分。声卡可分为8位、16位、32位、64位，位数越高，效果越好。声卡的总线接口有ISA和PCI两种，PCI已经成为主流。声卡除了发声以外，还提供录入、编辑、回放数字音频和进行MIDI音乐合成的能力。扬声器主要有音箱和耳机两类。返回本节PCI声卡返回本节5．投影机返回本节1.2.8

电源与机箱微机电源要求输入220V、50Hz的交流电，经过变压整流稳压后，输出四种直流电，供微机不同部件使用。如果对供电可靠性要求较高可使用不间断电源（UPS）。

返回本节UPS电源返回本节1.2.9

微型计算机硬件发展展望1.功能强大微机的运算速度、存储器容量大大加强。2.微型化、集成化半导体材质不断改进，目前已研制出了铜芯片，使计算机的结构与形式发生了变化。如笔记本电脑、掌上电脑。返回本节笔记本电脑掌上电脑返回本节软件系统又可分为系统软件和应用软件两大类。1.2.10软件系统返回本节系统软件是管理、监控、维护计算机资源（包括硬件与软件）的软件。包括：⑴操作系统⑵程序设计语言⑶各种程序设计语言的处理程序⑷工具软件1．系统软件返回本节2．应用软件应用软件是用户为了解决实际问题而编制的各种程序。如各种工程计算、模拟过程、辅助设计和管理程序、文字处理和各种图形处理软件等等。返回本节1.3.1微型计算机的分类

1.3.2微型计算机的主要技术指标1.3微型计算机的分类与主要技术指标⑴按字长可分为8位机、16位机、32位机和64位机等。⑵按结构可分为单片机、单板机与多芯机、多板机等。⑶按用途可分为工业过程控制机与数据处理机等。⑷按CPU芯片型号可分为486机、586机和Pentium微机等。1.3.1微型计算机的分类返回本节1．字长字长是指计算机能直接处理的二进制信息的位数。1.3.2微型计算机的主要技术指标2.运算速度

运算速度是指计算机每秒钟能执行的指令条数。单位是次/秒或百万次/秒。返回本节3．时钟频率（主频）

时钟频率是指CPU在单位时间（s）内发出的脉冲数。时钟频率越快，计算机的运算速度也越快。主频的单位是兆赫兹（MHz）。4．存取速度存储器连续进行读／写操作所允许的最短时间间隔，称为存取周期。存取周期越短，则存取速度越快，它是反映存储器性能的一个重要参数。通常，存取速度的快慢决定了运算速度的快慢。返回本节⑴内存容量。指内存储器能够存储信息的总字节数。容量越大，运行速度越快。⑵外存容量。指外存储器所能容纳的总字节数。5．存储容量

主机所配置的外部设备的多少和好坏，也是衡量计算机综合性能的重要指标。6．外部设备的配置返回本节7．软件的配置

丰富的软件可以充分地发挥计算机的效率，方便用户的使用。8．可靠性、可用性和可维护性

可靠性是指在给定时间内，计算机系统能正常运转的概率。可用性是指计算机的使用效率。可维护性是指计算机的维修效率。可靠性、可用性和可维护性越高，则计算机系统的性能越好。返回本节1.4.1数制基础1.4.2数制换算1.4.3数据编码1.4计算机信息处理原理1．数制定义用一组固定的数字和一套统一的规则来表示数目的方法称为数制。数制有进位计数制与非进位计数制之分，目前一般使用进位计数制。计算机中常使用二进制、十进制、八进制、十六进制等。1.4.1数制基础2．十进制数十进制数的数码为0、1、2、3、4、5、6、7、8、9共10个，进数规则为逢十进一，借一当十。返回本节3．二进制数二进制数的数码为0、1共2个，进数规则为逢二进一，借一当二。4．八进制数八进制数的数码为0、1、2、3、4、5、6、7共8个，进数规则为逢八进一，借一当八。返回本节十六进制数的数码为0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F共16个，其中数码A、B、C、D、E、F分别代表十进制数中的10、11、12、13、14、15，进数规则为逢十六进一，借一当十六。

5．十六进制数返回本节1．十进制数、二进制数、八进制数和十六进制数的对应关系如表所示。1.4.2数制换算十进制二进制八进制十六进制十进制二进制八进制十六进制000091001119111110101012A2102211101113B3113312110014C41004413110115D51015514111016E61106615111117F711177161000020108100010817100012111返回本节将一个十进制数转换为二进制、八进制、十六进制数时，其整数部分和小数部分分别用“除R取余法”和“乘R取整法”转换，然后将结果加小数点三部分合在一起（R为某进制的基数）。转换规则如下：·

整数部分：用除R取余法转换。将十进制的整数部分除以R，得到一个商数和余数；再将这个商数除以R，又得到一个商数和余数；反复执行这个过程，直到商为0为止。将每次所得的余数从后往前读（先得的余数为低位，后得的余数为高位）即为等值的二进制数。2．十进制数换算成二进制、八进制、十六进制数返回本节

小数部分：用乘R取整法转换。将小数部分乘以R，记下乘积的整数部分，再用余下的纯小数部分乘以R，记下乘积的整数部分；不断重复此过程，直至乘积小数部分为0或已满足要求的精度为止。将所得各乘积的整数部分顺序排列（先得的整数为高位，后得的整数为低位）即可。2．十进制数换算成二进制、八进制、十六进制数返回本节例

：

将（35.6875）10转换为二进制数。①

用除2取余法将整数部分(35)10转换为二进制整数：235…………余数为1低位217…………余数为128…………余数为024…………余数为022…………余数为021…………余数为1高位0故：(35)10=(100011)2

验证：1×25+0×24+0×23+0×22+1×21+1×20=32+2+1=35返回本节②

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

返回本节③整数部分与小数部分合并，可得：(35.6875)10=(100011.1011)2注意：在上例中，将十进制小数转换成为二进制小数的过程中，乘积小数部分变成“0”，表明转换结束。实际上将十进制小数转换成二进制、八进制、十六进制小数过程中小数部分可能始终不为零，因此只能限定取若干位为止。将十进制数转换为八进制、十六进制数的规则和方法与之相同，只是R（基数）的取值不同。返回本节3.二进制数与八进制、十六进制数间的转换

因为23=8，24=16，所以，一位十六进制数可由四位二进制数来表示一位八进制数可由三位二进制数来表示。作反向转换：三位二进制数可用一位八进制数表示四位二进制数可用一位十六进制数来表示返回本节二进制数转换为八进制、十六进制数

转换原则：以小数点为中心，分别向前、后每三（或四）位一组，不足三（或四）位时以“0”补足，并将