1-1计算机技术概论课件

第1章计算机技术概论本章内容提要计算机基本知识计算机的硬件与软件1-1计算机技术概论计算机基本知识

计算机的诞生与发展计算机的基本结构计算机的应用与分类1-1计算机技术概论计算机的诞生与发展1．计算机的诞生20世纪40年代中期，由于导弹、火箭技术的飞速发展，出现了大量极其复杂的数学问题，原有的计算工具已无法满足要求，而电子学和自动控制技术的发展也为新的计算工具提供了物质条件。1946年，为了解决弹道计算问题，世界上诞生了第一台电子数字计算机，它是由美国的宾夕法尼亚大学研制成功的，被命名为ENIAC（埃尼阿克）。它和现在的计算机相比可谓是庞然大物，它采用了18800个电子管，1500个继电器，重达30t，占地150m2，每秒能完成5000次加法运算。尽管该计算机存在诸多缺点，但它的问世标志着计算机时代的来临。

1-1计算机技术概论2．计算机的发展在推动计算机发展的众多因素中，电子器件的发展起着决定性的作用；其次，计算机系统结构和计算机软件技术的发展也起了重大作用。目前，计算机的发展通常可划分为如下4个阶段。第一代计算机（1946～1958）：电子管计算机时代，主要特点是采用电子管作为计算机的逻辑元件，内存储器采用水银延迟线，外存储器采用磁鼓、纸带和卡片，运算速度只有每秒几千次到几万次，内存储器容量只有几千字节，使用二进制表示的机器语言或汇编语言编写程序。与以后的计算机相比，它的特点是体积大、耗电量大、运算速度慢、可靠性差、内存容量小，主要用于军事和科研部门进行数值计算。

1-1计算机技术概论第二代计算机（1958～1964）：晶体管计算机时代，它用晶体管代替了电子管，大量采用磁芯作为内存储器，采用磁盘、磁带作为外存储器，体积减小，功耗降低，运算速度提高到每秒几十万次，内存容量扩展到几十万字节。同时，计算机软件技术也有了很大提高，开始使用操作系统，并出现了FORTRAN、COBOL等高级程序设计语言。其应用也从单纯的数值计算扩展到数据处理、工业控制、商业应用等领域。第三代计算机（1964～1975）：集成电路计算机时代，主存储器采用半导体存储器，体积大大减小，功耗、价格进一步降低，而速度及可靠性相应地提高。到20世纪60年代末，它的运算速度已达每秒几百万次，应用领域有了较大的扩展。同时，在这一阶段，操作系统日趋成熟，各种小型计算机大量涌现。

1-1计算机技术概论第四代计算机（1975～现在）：大规模集成电路计算机时代，计算机走向微型化，性能大幅度提高，为网络化创造了条件。在软件方面，出现了数据库系统、分布式操作系统等，应用软件的开发已发展为一个庞大的产业。在这一阶段，最有影响的事件莫过于微型计算机的成熟与发展。如Intel公司先后开发了4004、8080、8086、80286、80386、80486和Pentium等微处理器，APPLE公司推出了APPLEII和Macintosh微型计算机，IBM等公司推出了各种品牌和型号的个人计算机，微软公司推出了DOS、Windows3.x和Windows95/98/2000/XP等操作系统。1-1计算机技术概论3．计算机的发展趋势从历史发展看，计算机的体积越来越小、耗电越来越少、速度越来越快、价格越来越便宜、使用越来越方便。当前，计算机的发展主要表现为4种趋势：巨型化、网络化、智能化和多媒体化。巨型化：计算机的巨型化并不是指机器的体积巨大，而是指它具有超强的功能、更大的存储容量、更快的运算速度。目前，巨型计算机已广泛应用于高、精、尖的科学技术事业，如天文、气象、地质和核反应堆等。网络化：网络化就是把分布在各地的许多计算机用通信线路连接起来，形成各计算机用户之间可以相互通信并能使用公共资源的网络系统。如今，世界上数以亿计的计算机已联成一个覆盖绝大多数国家和地区的超大型网络——Internet（又称因特网或国际互联网）。

1-1计算机技术概论智能化：智能计算机是一种能模拟人脑思维的系统，它不仅要懂得人的自然语言，而且还具有判断、决策和分析等高级思维能力。目前，已研制出各种“机器人”，有的能够为你工作、有的可以帮你捶背。多媒体化：媒体指信息的表现形式，如文字、声音、图形、图像和影视等。多媒体技术是指计算机可以以多种形式传播和处理各种媒体数据。具有多种媒体处理功能是计算机发展的必然趋势，未来的多媒体计算机将成为集个人计算机、电视机、手机、传真机、电话机和其他电器为一体的综合电器设备。1-1计算机技术概论计算机的基本结构从第一台计算机问世至今，尽管计算机的发展已经历了几个时代，各种计算机的运算速度和存储容量千差万别，但计算机的基本结构和基本工作原理却都相同。目前，所有的计算机的基本结构都是根据美籍匈牙利数学家冯•诺依曼提出的“存储程序”原理设计出来的。概括起来，该原理主要包括以下几个方面的内容。1-1计算机技术概论1．采用二进制形式表示数据与指令在计算机内部，所有数据都是以器件的物理状态，如晶体管的“通”和“断”来表示的。相应地，我们将器件的这两种状态分别用于表示二进制的“0”与“1”。为了方便起见，人们通常将8位二进制数称为一个字节（Byte，简称B），将16位二进制数称为一个字（Word），CPU、存储器等也都是以8、16、32或64位二进制数为一组进行处理和存储的。指令是计算机中的另一重要信息，计算机的所有动作都是按照一条条指令来执行的。同时，指令也是使用二进制编码来表示的。虽然每条指令只能执行简单的加、减、乘、除或逻辑等基本运算，但通过执行成千上万条的指令，计算机就能完成非常复杂的工作。1-1计算机技术概论2．存储程序的概念3．计算机的基本结构存储程序原理是计算机的基本工作原理。所谓程序，是指为解决某个任务而编制的工作执行方案，是由一串CPU能够执行的基本指令组成的序列。平时，所有程序都驻留在内存储器或外存储器中。一旦启动计算机，计算机就会从存储器中调出相应指令，并依次执行。

计算机的基本结构模仿了人的思维处理过程，组成计算机的5个基本部件是：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备，如下页图所示。其中，运算器和控制器合称为中央处理器（CPU）。1-1计算机技术概论运算器运算器又称为算术逻辑部件，英文简称为ALU。运算器的作用是完成加、减、乘、除、与、或、非、异或等基本算术运算和逻辑运算。无论计算机要处理的任务有多么复杂，这些任务都将通过基本算术运算和逻辑运算来实现。运算器的核心部件是加法器和若干个高速寄存器，加法器用于运算，寄存器用于存储参加运算的各类数据以及运算的结果。

1-1计算机技术概论控制器控制器是整个计算机的控制中心，它指挥计算机各部分协调地工作，保证计算机按照预先规定的目标和步骤有条不紊地进行操作及处理。控制器主要由寄存器、译码器、时序电路和控制电路组成，其基本功能就是从内存中取出指令并执行，然后向有关部件发出控制命令。存储器存储器（此处指内存储器）的主要功能是存储程序和各种数据信息。存储器由成千上万个“存储单元”构成，每个存储单元存放一定位数的二进制数（微机上通常为8位）。每个存储单元都有惟一的编号，称为存储单元的地址，控制器采用按地址访问的方式到存储器中取数据，或者向存储器中保存数据。

1-1计算机技术概论输入设备输入设备的作用是把程序、命令或要处理的数据转换成计算机能够识别的电信号，并送到存储器中。常见的输入设备有键盘、鼠标、光笔、数字化仪和扫描仪等。输出设备输出设备的作用是把计算机的运行结果或过程以人们容易阅读和使用的形式输送出来。常见的输出设备有显示器、打印机和绘图仪等。

1-1计算机技术概论计算机的应用与分类1．计算机的应用就目前来说，计算机的应用主要包括以下几个方面。科学计算：科学计算离不开计算机。随着科学技术的发展，计算问题也变得越来越复杂，计算量也越来越大，计算精度要求越来越高。如果没有先进的计算工具，就无法满足这些需要。例如，大家很熟悉的中央气象台的天气预报，利用计算机处理大量的“天文数字”，能够较准确地预报未来48h或更长时间的天气情况。另外，大型水坝的设计、原子反应堆的设计、导弹弹道的计算和卫星轨道的计算等，都必须借助于计算机。信息处理：计算机可以对大量的信息进行分析、合并、分类和统计等加工处理，通常用在企业管理、物资管理、信息情报检索以及报表统计等领域，从而实现办公自动化与管理自动化。

1-1计算机技术概论过程控制：过程控制就是用计算机对连续工作的控制对象实行自动控制。如利用计算机对生产过程（例如化学成分、机械操作等）的信号进行检测，并将检测后的数据输入到计算机内部，再由计算机对数据进行分析，最后做出所需的处理。网络通信：利用计算机网络，个人计算机可以享用大型机的数据、软件和硬件，可以快速、及时传送或查询信息，可以传送数据、文字、图像和语音，可以收发传真、拨打可视电话，可以在家中进行购物、查询、求医以及工作等。辅助功能：目前常见的计算机辅助功能主要有：辅助设计（CAD）、辅助教学（CAI）、辅助制造（CAM）、辅助测试（CAT）等。

1-1计算机技术概论家庭娱乐：随着多媒体技术的发展和应用，计算机已不再是单纯的办公用具。现在，计算机已经进入了千家万户，成为了家用电器消费品，它将家庭事物管理、教育、音响、影视、游戏和通信等多种功能集于一体，改变了人们的家庭生活方式。人工智能：通过设计智能化的计算机系统，让计算机具有人才具有的智能特性。例如，让计算机模拟人类的某些智力活动，如识别图形、声音，具有学习、探索与推理能力，并能够适应环境。其中，机器人是计算机在人工智能领域的典型应用。

1-1计算机技术概论2．计算机的类型计算机的分类方法有很多，例如，若按照计算机的功能来划分，计算机可分为通用计算机和专用计算机；若按照计算机处理的二进制数据位数来划分，可将计算机划分为8位、16位、32位和64位计算机。若按照计算机的功能与规模来划分，可将计算机分为以下几类。巨型机：巨型机是指那些运算速度在每秒数千亿次以上，专门为特殊用途的用户（如国防、气象部门等）研制开发的计算机系统。我国研制成功的“银河”计算机就属于巨型机。它的发展标志着计算机的研究水平，象征着一个国家的科学技术实力。大、中型机：大、中型机是指运算速度在每秒几千万次或亿次左右的计算机。它通常用在国家级科研机构以及重点理、工科院校。

1-1计算机技术概论小型机：小型机是指在大、中型机的基础上，经过小型化而形成的系统。小型机的运算速度通常在每秒几百万次左右。这类计算机主要用于一般的科研机构、设计机构以及普通高校等。图形工作站：在小型计算机流行之时，还有另外一类计算机很受欢迎，这便是所谓的“图形工作站”。这类系统克服了小型计算机图形功能较弱的缺点，增强了图形、图像处理功能，它主要用于一些工业设计部门，如利用它进行汽车、轮船、各种零部件等产品设计等。微型机：微型机是目前应用最广泛的机型。如通常所说的赛扬、奔腾等机型都属于微型机。目前，微型机的运算速度也可以达到每秒百万次以上。1-1计算机技术概论3．微型机的分类就微型机而言，根据其系统规模、体积和外观的不同，又可将其分为单片机、单板机、台式计算机和便携式计算机等多种类型。单片机：把微处理器、一定容量的存储器与输入/输出接口电路集成在一个芯片上，就构成了单片计算机。其特点是体积小、功耗低，常用于作为专用机、智能化仪器、高级仪表和家用电器的控制部件。单板机：把微处理器、一定容量的存储器、输入/输出接口电路、简易键盘、液晶或数码管显示器集成在一个电路板上，就构成了单板计算机。其特点是价格低廉、容易扩展，常用于工业控制、微机教学和实验。个人计算机：即通常所说的PC机，其设计先进、软件丰富、功能强大、价格便宜，是目前个人用户使用最多的计算机。1-1计算机技术概论便携式个人计算机：这类计算机主要是为方便携带而设计的，它又可细分为笔记本计算机、掌上型计算机（又称个人数字助理，PDA）等。这类计算机主要为经常出差的商务人士所使用。工作站：与普通个人计算机相比，工作站通常具有更大存储容量、更快的运算速度和更高的可靠性，以及更强的图形、图像处理能力。例如，某些高档工作站配备了双CPU，增加了系统容错能力，以及配备了磁盘阵列。目前，工作站主要用于作为企业的网络服务器或一些关键场合。

1-1计算机技术概论计算机的硬件与软件计算机的硬件系统计算机常用软件

1-1计算机技术概论电脑硬件一台完整的电脑，其直观展现在我们面前的硬件设备是主机、显示器、键盘、鼠标、音箱等硬件设备。1-1计算机技术概论电脑主机主机是电脑硬件的核心，它的外部是机箱，机箱里面的配件决定了电脑的性能。需要的配件有：CPU、内存、硬盘、显卡、声卡、网卡、光驱、软驱、主板、机箱和电源。1-1计算机技术概论一个完整的计算机系统是由硬件系统和软件系统两大部分组成的，如下页图所示。其中，计算机硬件系统是指计算机系统中的各种物理装置（如CPU、显示器、键盘等），是计算机系统的物质基础。软件是相对于硬件而言的，软件系统看重解决如何管理和使用计算机的问题。硬件和软件是相辅相成、缺一不可的关系。对于不同类型的计算机，尽管其外观、系统结构，所使用的硬件设备与软件都有很大区别，但它们的基本工作原理都是一致的。在实际工作中，由于大多数读者接触到的计算机都是微型计算机，因此，本节主要介绍微型计算机中使用的硬件与软件。

1-1计算机技术概论1-1计算机技术概论计算机的硬件系统微型计算机是由CPU、内存储器、外存储器和输入/输出设备构成的一个完整的计算机系统。微型计算机多采用总线结构，以便将不同部件连接起来，如下图所示。

1-1计算机技术概论1．中央处理器中央处理器是计算机中的最核心部件，它通过执行保存在存储器中的指令协调计算机中各个部件的工作。CPU可以执行的指令是在设计时确定的，我们将每种CPU可以执行的指令称为该CPU的指令集，同时，不同类型CPU的指令集通常是不一样的。（1）CPU的基本结构中央处理器通常由运算器、程序控制单元（控制器）和寄存器组成，其结构如下页图所示。其中，程序控制单元主要用于分析进入CPU的指令，按指令要求从内存中提取所需数据，然后交给运算器进行运算。计算完成后，程序控制单元还要按照指令要求把计算结果存入数据寄存器，或者存入内存储器中。

1-1计算机技术概论CPU的另一个重要部分是寄存器，它包括一个用于存放指令的指令寄存器，多个用于协助执行指令的控制寄存器，以及多个用于临时存放数据的数据寄存器。其中，一个数据寄存器中所能存放的二进制位数与CPU的字长通常是相等的。CPU中的运算器主要用于执行算术运算和逻辑运算。此外，为了提高计算机的数据运算速度，某些CPU内部还设计了一个专门用于执行浮点运算的浮点处理器（又称协处理器）。

1-1计算机技术概论（2）微型计算机使用的CPU目前，微型计算机中使用的CPU都是X86系列及兼容CPU，所谓X86是美国Intel公司为其第一块16位CPU（Intel8086），以及用于提高浮点数据处理能力的X87系列数学协处理器专门开发的指令集。随着CPU技术的不断发展，Intel陆续研制出更新型的80386、80486，直到今天的PentiumⅡ、Ⅲ、4系列，如下图所示。但为了保证电脑能继续运行以往开发的各类应用程序，以保护和继承丰富的软件资源，Intel公司生产的所有CPU仍然继续使用X86指令集，只对原来的指令集进行了扩充，例如，新增了一组浮点指令与多媒体指令。

1-1计算机技术概论另外，除Intel公司之外，AMD和Cyrix等厂家也相继生产出能使用X86指令集的CPU，由于这些CPU能运行所有的为IntelCPU所开发的各种软件，所以业内人士就将这些CPU称为IntelCPU的兼容产品。由于IntelX86系列及其兼容CPU都使用X86指令集，就形成了今天庞大的X86系列及兼容CPU阵容。（3）CPU的性能总体来说，CPU品质的高低直接决定了一个电脑系统的档次，而CPU的主要技术特性可以反映出CPU的大致性能。下面就来看一看CPU的几个主要技术指标。CPU执行指令的速度：指CPU每秒所能执行的指令条数，早期的CPU每秒只能执行数千条指令，目前的Pentium4CPU每秒所能执行的指令已达数亿条之多。CPU执行指令的速度由其工作频率来衡量，即我们平常所说的CPU主频，其单位为MH（兆赫）。

1-1计算机技术概论CPU的字长：CPU一次可以同时处理的二进制数据的位数是衡量CPU性能的最重要的指标。人们通常所说的16位机、32位机，就是指该微机中的CPU可以同时处理16位、32位的二进制数据。早期IBMPC/XT、IBMPC/AT与286所采用的CPU都是16位CPU，386、486及后来的586、Pentium等采用的CPU都是32位CPU，Intel准备将来推出的Itanium（安腾）和AMD准备推出的K8则为64位CPU。指令本身的处理能力：早期的CPU只提供了一些功能很弱的基本指令。后来，为了改善计算机的某些性能，优化程序设计，CPU指令集被不断扩展，这些新增指令被称为“扩展指令”。最早出现的扩展指令是InteI公司自己的“MMX（多媒体指令集）”，其次是AMD公司的“3DNow!（AMD公司开发的多媒体扩展指令集）”，以及Pent-iumIII中的“SSE（因特网数据流单指令序列扩展）”。CPU内部的缓存（Cache）：所谓缓存实际上相当于高速存储器。由于普通内存储器无法跟上高速CPU处理数据的速度，因此，为了提高CPU处理数据的能力，很多高性能CPU都在其内部提供了一定数量的高速缓存。

1-1计算机技术概论2．存储器存储器用来保存计算机要处理的数据、指令以及处理得到的结果数据，它是计算机的记忆装置。存储器分为内存储器（简称内存）和外存储器（简称外存）两种。内存的作用是暂时保存计算机正在执行的程序和正被处理的数据，以及执行程序所得到的中间结果和最终结果。外存的作用是永久保存数据处理结果以便将来使用，此外，外存还用来保存大量暂时不用的程序和数据，当需要使用外存中的程序和数据时，必须先将这些程序和数据调入内存中才能使用。根据工作方式的不同，内存可以分为随机存取存储器（简称RAM）和只读存储器（简称ROM）。RAM的特点是可以随机存入和读取数据，断电后其中的内容将会丢失。ROM的特点则是只能读取其中的数据，而不能存储数据，ROM中的信息是由计算机厂商固化的，断电后ROM中的内容不会丢失。通常提到的内存是指RAM。

1-1计算机技术概论目前，一般的个人计算机都使用了一种新型的存储器来存储BIOS程序（基本输入/输出系统，用于对计算机的各部件进行检查，并设置CMOS参数），这类存储器被称为闪存（FlashROM）。其优点是断电内容不丢失，但还可利用一组特殊指令来进行改写，从而可使用户能够进行系统升级。因此，它兼具ROM与RAM的双重特性。由于电脑在运行程序时主要依赖内存作为程序和数据的“周转仓库”，因此，内存的容量对电脑的性能影响是很大的，尤其是在软件和数据容量飞速膨胀的今天。就微型计算机来说，目前所使用的内存主要采用内存条的形式，并且内存条有三种规格，分别是SDRAM、DDR与RDRAM，其速度依次递增，如下页图所示。因此，采用DDR内存的电脑要优于采用SDRAM内存的电脑，而采用RDRAM内存的电脑要优于采用DDR内存的电脑。此外，电脑中所能使用的内存规格完全取决于主板。

1-1计算机技术概论1-1计算机技术概论常用的外存储器有软盘、硬盘、光盘和磁带等，其特点如下：软盘：与硬盘、光盘等存储介质相比，软盘的缺点是容量小（目前使用最多的3.5英寸规格软盘只有1.44MB，如下图所示），容易损坏，并且计算机中必须配备软驱来读写软盘。但是，由于软盘可读写，软驱与软盘价格低廉，并且在某些场合下需要使用软盘（特别是在系统安装或系统出现故障的情况下）。因此，软驱仍被作为计算机必备的设备之一。

软盘正面写保护开关软盘背面1-1计算机技术概论硬盘：硬盘的最大优点是容量大，读写速度快，且盘片与数据读写装置同时被封装在一个铝制或钢制壳体内，如下图所示。硬盘的主要技术指标包括存储容量、盘片转速（盘片转速越快，说明硬盘的性能越好。目前，硬盘的转速主要有5400r/min（转/分）、7200r/min两种规格），平均寻道时间（指磁头移动到数据所在磁道需要的时间，这是衡量硬盘机械能力的重要指标，一般在5～13ms之间。该数值越小，说明硬盘的性能越好），以及硬盘的接口规格（决定了硬盘与主板之间进行数据传输的速度,目前，硬盘的接口主要有UltraATA66/100/133（表示数据传输速度分别为66MB/s、100MB/s与133MB/s）几种规格）。

1-1计算机技术概论选用何种接口的硬盘还取决于主板。例如，假定主板的硬盘接口为UltraATA100，那么，即使硬盘接口为UltraATA133，硬盘与主板之间的数据传输速率只能为100MB/s。随着电脑硬件与软件技术的飞速发展，电脑越来越多地用于处理声音、图像、视频等数据，而这类数据通常都非常庞大。例如，一幅大型的图片容量可能高达十几MB。因此，人们对硬盘的要求也越来越高。

1-1计算机技术概论光盘：光盘的优点是它的容量大、价格低，一张普通光盘的容量可高达650MB。根据光盘所使用的介质不同，光盘可分为CD与DVD。其中，每类光盘又可细分为只读光盘（CD-ROM，只能读取其中的数据）、刻录盘（CD-R，只能写入数据，但不能擦除的光盘）与可擦写光盘（CD-RW，可写入且可擦除）。根据光盘存储数据方式的不同，光盘又可分为数据光盘（如各种市售的软件光盘、图片光盘、学习光盘等）、音乐唱盘、影视光盘等。此外，为了能够在计算机中使用光盘，计算机中必须配备光驱，如下图所示。

光盘背面光盘正面光驱1-1计算机技术概论目前的光驱主要可分为两类，一类为只读光驱（包括CD-ROM驱动器与DVD-ROM驱动器，只能读取光盘中的数据）与读写光驱（包括CD-RW驱动器与DVD-RW驱动器，可同时读取光盘中的数据，以及向刻录盘中写入数据）。此外，这两类光驱都能识别不同存储格式的光盘，因此，它们既能用于安装软件，又能播放唱盘与视盘。对于光驱来说，考察其性能优劣的标准主要有两个，一个是它的数据传输速率，例如，52X（52X又称52倍速，它相当于标准光驱数据传输速率的52倍。其中，光驱的标准数据传输速率为150KB/s，因此，52X光驱的数据传输速率为7.8MB/s）。光驱要比40X光驱好一些；另一个它的读盘能力和噪声。基于目前国内的实际情况，大家使用的很多光盘质量都不太好，因此，这就要求光驱有很好的读取各类盘片的能力。至于光驱的工作噪声，自然是越小越好。

1-1计算机技术概论使用软盘与光盘时应注意如下几点。（1）软盘与光盘都有正反面之分，使用时都应正面向上，分别放入软驱或光驱托盘。（2）由于软盘可以写入数据，因此，为了防止软盘中的内容被错误改写或删除（如病毒的恶意破坏），软盘上提供了一个写保护开关。将保护块拨到上方，软盘中的数据将被保护；将保护块拨到下方，表示可读写软盘中的数据。（3）如果希望彻底删除软盘中的内容或检查软盘的质量，可格式化软盘。（4）如果软驱的工作指示灯亮，表示系统正在读写软盘；如果光驱的指示灯亮，表示系统正在读取光盘。当软驱或光驱的指示灯亮时，请不要取出软盘或光盘，否则将导致系统出错。

1-1计算机技术概论总的来说，内存的特点是存取数据的速度快，但其容量有限。外存的优点是容量大，但存取速度较慢。无论是内存储器还是外存储器，其主要性能都由存储容量和数据存取速度这两项指标来体现。存储容量是指存储器所能保存信息的多少，其基本单位是字节（Byte，可表示为B）。除字节外，常用的存储单位还有KB、MB和GB，它们之间的换算关系如下：1KB＝210Byte=1024Byte1MB＝210KB=1024KB1GB＝210MB=1024MB1-1计算机技术概论3．常用输入设备键盘与鼠标是两种最重要的输入设备，如下图所示。其中，利用键盘可向计算机发出命令和输入数据，利用鼠标可向计算机发出命令。

键盘由一组按键排列成的开关阵列组成，按一下按键将产生一个扫描码。键盘上的电路负责将扫描码传送给主机，主机则负责将扫描码转换为ASCII码。目前，微型计算机上使用的键盘主要有101键、102键、104键（又称Windows95键盘）等几种。此外，某些品牌机使用的键盘上还会有一些专用按键，以便用户能够方便地上网、调节音量等。

1-1计算机技术概论早期的鼠标通常只有两个按键，即左键和右键，而目前的鼠标都为“三键（左键、中键与右键）+滚轮”鼠标了，如下图所示。

对于某些鼠标而言，滚动同时被作为鼠标中键。鼠标的滚轮非常有用，例如，在使用Word编辑文档时，使用滚轮可非常方便地滚动编辑窗口。

左键右键右键左键滚轮1-1计算机技术概论衡量这两种设备质量好坏的最重要的指标就是手感了。一个好的键盘按键应该平滑轻柔，弹性适中而灵敏，且无水平方向的晃动，松开后立刻弹起；而一个好的鼠标应该外形美观、按键干脆、手感舒适、滑动流畅及定位精确。此外，还有两种常见的输入设备，它们分别是数字化仪与扫描仪，其特点如下。数字化仪：又称图形输入板，由一块平板和一个类似鼠标的游标器组成，如下页图左图所示。当游标器在平板上移动时，数字化仪会将采集的坐标传给计算机。将图纸铺在平板上，利用游标器沿图形上的线条移动，可将图纸输入到计算机中。因此，在实际工作中，人们常用数字化仪向计算机中输入图纸信息。1-1计算机技术概论扫描仪：用于扫描图像，其功能是通过光电部件把一幅图像变成包含各点灰度值或颜色值的点阵图，使其可以存入计算机并进行处理，如下图右图所示。通过设置合适的扫描方式，并配上合适的文字识别软件，还可利用扫描仪扫描输入文字。衡量扫描仪质量的几个主要指标分别是扫描分辨率、扫描幅宽和颜色数等。

1-1计算机技术概论4．常用输出设备就目前来说，最常见的几种输出设备分别是显示器、打印机和绘图仪等，其特点如下。（1）显示器显示器是电脑的另外一个大部件，它在屏幕上反映了使用者键盘操作情况、程序运行结果、内存储器中的信息，以及在播放VCD、DVD时观赏影像。目前常用的显示器主要有两类，一类是类似电视机的CRT显示器，一类是新型的液晶显示器，如下页图所示。如果根据尺寸划分，这两类显示器又可细分为15英寸、17英寸与19英寸等规格。此外，对于CRT显示器来说，根据显像管规格的不同，又可细分为球面显示器和纯平显示器（与目前的电视机类似）。

1-1计算机技术概论CRT显示器液晶显示器对于CRT显示器而言，其显示原理与电视机类似，最重要的部件是显像管。显像管的前端是涂有特殊荧光材料的荧光屏，尾部为能同时发出三束光线，以控制红、绿、蓝三原色的电子枪。在控制电路的作用下，电子枪射出电子束，打击荧光材料形成显示光点（像素），屏幕上显示的文字与图形就是由这些光点组成的。1-1计算机技术概论屏幕上的一个画面被称为一帧，每帧由多条扫描线构成，而每条扫描线又由多个显示光点组成。每条扫描线所能显示的光点数×每帧所包含的扫描线数，被称为屏幕的显示分辨率，如我们通常所说的640×480、800×600、1024×768等。此外，由于电子枪只能一次激发一个点发光，然后是下一个点。为了保持显示的稳定性，以及显示内容更改后能及时反馈到屏幕上，电子束始终在不断地刷新屏幕显示，我们把电子束在每秒内刷新屏幕的次数称为显示器的刷新率，单位为Hz。我们之所以看到的是完整的图像而不是一个个闪烁的点，是因为电子枪的速度非常快，超过了人眼反应的速度。衡量CRT显示器性能的指标主要有如下几个。点距：所谓点距是指两个临近光点之间的距离。点距越小，意味着屏幕上的点越密，显示效果也就越好。点距的单位是毫米（mm），就目前而言，显示器的点距一般不应大于0.28mm，否则画面的精度就很低了。

1-1计算机技术概论刷新率：当显示器的刷新率低于50次时，能明显感觉到闪烁。60次的话基本没有闪烁了，75次比较舒适，85次就很好了。如果需要扫描的点不很多，那么一般的电子枪是游刃有余的。但如果需要扫描的点成倍增加，那就需要更快的电子枪了。例如，只有一些高档显示器能在1600×1200分辨率的情况下，刷新率达到85Hz。屏幕尺寸：目前屏幕的尺寸主要有15英寸、17英寸、19英寸等规格，显然，屏幕的尺寸越大越好。显像管的类型：目前显像管的类型主要有普通球面显像管、直角平面显像管、柱面显像管（索尼“特丽珑”和三菱“钻石珑”显像管专用技术）与纯平镜面显像管。采用不同的显像管，显示器在亮度、对比度、色彩方面的差异是非常明显的。因此，对于相同尺寸的显示器，其价格相差也很大。

1-1计算机技术概论与CRT显示器相比，液晶显示器（LCD）的优点在于它无辐射、无闪烁，其缺点是色彩不如CRT显示器艳丽，反应速度也较慢。因此，如果用户只是一般地使用电脑，可选用液晶显示器，否则，如果经常利用电脑玩三维游戏，处理图形、图像或动画，还是应选用CRT显示器。液晶显示器的主要部件是它的液晶板。当光束通过液晶板中的液晶时，液晶体排列方式将改变，从而改变显示。也正由于液晶显示器的显示原理完全不同于CRT显示器，因此，液晶显示器不存在刷新问题，因而也不存在闪烁问题。要衡量一台液晶显示器的质量，主要看它的点距、分辨率、亮度与对比度、可视角度、反应时间（指像素由亮转暗再由暗转亮所需的时间，如果反应时间较慢的话，在播放影视、动画或玩游戏时，将会出现拖尾现象）与色彩数。

1-1计算机技术概论（2）打印机打印机用于打印文档或图像。目前主要有两类打印机，一是激光打印机，二是喷墨打印机。激光打印机的优点是打印速度快，缺点是大部分激光打印机只能打印黑白图。尽管也有彩色激光打印机，但价格较高。喷墨打印机的缺点是打印速度慢，优点是价格低，并且可打印彩色图像。如下图所示。

激光打印机喷墨打印机衡量打印机性能的几个主要指标分别是：打印速度（每分钟多少页，简称ppm），打印幅面，是否有附加功能（例如，是否具有复印、传真功能）。

1-1计算机技术概论（3）绘图仪与投影仪绘图仪主要用于绘制大幅面图形，如各种统计图、机械设计图、房屋建筑图等。目前最常见的绘图仪是滚筒式笔式绘图仪，如下页图左图所示。绘图仪装有一个可以纵向和横向移动的绘图部件，称为绘图笔架。笔架上可安装一支或几支各种颜色的绘图笔，在计算机的控制下，绘图笔不停地抬起、落下，并在纸面上移动划线，逐步画出所需要的图形。同时，在绘图过程中，绘图仪还可根据计算机发出的命令更换不同颜色的绘图笔。投影仪是近年来逐渐推广开来的一种重要的输出设备，它能连接在计算机的显示器端口上，把应该显示在显示器上的内容投射到大屏幕或墙上，特别适合课堂教学与其他演示活动，如下页图右图所示。

1-1计算机技术概论1-1计算机技术概论5．辅助设备在计算机中，除了上述设备外，还有一些辅助设备，如主板、显示卡和调制解调器（Modem）等，其特点如下。（1）主板在微型计算机中，主板是电脑的一个重要部件，CPU、内存、各种板卡、外存储器，各种输入、输出设备，以及各种辅助设备都要连接到主板上，如下页图所示。主板各种接口作用如下：AGP插槽用于安装显卡，PCI插槽主要安装声卡、网卡等，ISA插槽由于速度太慢，目前已基本淘汰。硬盘接口用于连接硬盘与光盘驱动器，软驱接口则连接软驱。内存插槽主要用于安装内存条，CPU插槽用于安装CPU。同时，由于CPU的类型不同，某些主板提供的是插座，而不是插槽。位于主板后面的串行口主要用于连接外部串行设备，如调制解调器、鼠标等；并行接口主要用于连接打印机；USB接口主要用于连接具有USB接口的各种外部设备，如打印机、刻录机和数码相机等。

1-1计算机技术概论AGP插槽CMOS电池硬盘接口软驱接口内存插槽CPU风扇固定插座电源插座键盘、鼠标插孔PCI插槽串行、并行与多媒体接口USB接口CPU插座1-1计算机技术概论就主板而言，芯片组又是其核心部件，它决定了如下几个方面的性能。该主板支持使用何种类型的CPU。例如，VIA公司推出的KT266A芯片组主要针对的就是AthlonXPCPU，而P4x266针对的则是Pentium4CPU。能够使用何种规格及容量的内存。例如，Intel845芯片组支持的是DDR内存，而Intel850芯片组支持的则是RDRAM内存。支持何种类型的接口。例如，目前好一点的主板都提供了USB接口与IEEE1394火线接口。扩展插槽的类型与数量。例如，好一点的主板应支持UltraDMA100/133高速硬盘接口，AGP4X/8X高速显卡接口。此外，现在好一点的主板都集成了音频调制解调器、编码解码器，以及局域网控制器。也就是说，将以前使用的声卡和网卡都集成在了主板上。

1-1计算机技术概论（2）显示卡在电脑中，显示卡（简称显卡）用于控制显示器的显示，如下图所示。衡量显卡最重要的两个指标分别是它所采用的显示控制芯片，以及所配显存（显示内存）的速度与容量。

对于普通的电脑用户来说，一般的显卡已绰绰有余。但是，如果用户是一名电脑游戏爱好者或者专业的图形、图像或动画制作人员，对显卡的要求可能很高。例如，要求显卡有较大容量和较快工作速度的显存，能够支持较高的分辨率与较多的颜色数，具有很高的屏幕刷新频率，支持视频输入与输出，支持双显示器，支持视频捕捉与压缩，以及其他一些增强特性等。

1-1计算机技术概论（3）调制解调器随着上网的流行，如果用户所在地区尚未具备使用局域网上网的条件，则一台调制解调器是必不可少的。利用它，用户可方便地利用现有电话线随时上网。目前，调制解调器有内置和外置两种类型，速度都是56kbit/s，并且某些调制解调器还具有传真和语音功能，如下图所示。

1-1计算机技术概论（4）光盘刻录机利用光盘刻录机可方便地刻录光盘，从而保存一些有价值的软件与数据，制作电子相冊与VCD等。光盘刻录机主要有两种类型，一种是外置式，一种是内置式。其中，内置式光盘刻录机的外观与光驱完全一样。此外，由于光盘刻录机还可读取光盘，因此，用户还可将其作为光驱使用。衡量刻录机质量的最重要指标就是它的读取和写入速度。（5）数码相机与普通相机不同的是，数码相机将拍摄的图像以数字形式保存在数码相机的存储器中，并配置了一个用于观察拍摄效果的液晶显示屏。因此，数码相机不需要胶片。利用数码相机还可以对拍摄的图片进行简单的编辑，或者传输到电脑中进行处理，再通过彩色喷墨或激光打印机打印出来，如下页图所示。

1-1计算机技术概论衡量数码相机的最重要的几个指标分别是像素数（取决于分辨率，例如，假定数码相机支持的最大分辨率为2048×1536，则照片的像素数为约为315万）、颜色数、存储器容量（越大越好，意味着可保存更多的照片）和电池的使用时间。

1-1计算机技术概论计算机常用软件计算机只有硬件是不能工作的，它还必须要有软件。计算机软件是指计算机可运行的全部程序、数据及相关文档资料的总和。没有软件的计算机被称为“裸机”，它是什么也干不了的。同样，如果没有硬件的支持，软件也就失去了用武之地，无法发挥它的功能。因此，电脑硬件是电脑系统的物质基础，电脑软件必须在电脑硬件的基础上才能运行，两者互相依存、协同发展。根据控制计算机层次的不同，计算机的软件又分为系统软件和应用软件两大类，下面分别对它们进行介绍。

1-1计算机技术概论1．系统软件系统软件是管理、监控和维护计算机资源，使计算机能够正常、高效地工作的程序及相关数据的集合。具有代表性的系统软件有：操作系统、数据库管理系统以及各种程序设计语言的编译系统等。（1）操作系统操作系统（OperatingSystem，简称OS）是计算机系统的指挥调度中心，为各程序提供运行环境。操作系统是所有软件中最重要的一种，主要由CPU管理、存储管理、设备管理、文件管理等几个功能模块组成。操作系统是介于计算机硬件和应用软件之间的一个结构层，是计算机硬件与用户之间的接口，它为用户提供了一个高效的操作平台。也就是说，用户通过操作系统与计算机打交道，如果没有操作系统，其他应用软件也就失去了立足之地。

1-1计算机技术概论目前，微型计算机中常见的操作系统主要有Windows95/98/NT/2000/XP系列操作系统、Linux操作系统（免费）与UNIX（高端应用）等。（2）语言处理系统人们用计算机解决问题时，必须用某种“语言”来和计算机进行交流。具体地说，就是利用某种计算机语言来编制程序，然后再让计算机来执行所编制的程序，从而让计算机完成特定的任务。就目前来说，主要有如下3类程序设计语言。机器语言：能直接被计算机理解和执行的指令被称为机器指令，它在形式上是由“0”和“1”构成的一串二进制代码。这种语言的缺点是难于理解和记忆。1-1计算机技术概论汇编语言：通过采用助记符来代替机器码所构成的计算机符号语言，称为汇编语言，如用ADD表示加法，用SUB表示减法等。与机器语言相比，虽然汇编语言在一定程度上克服了机器语言难于记忆的缺点，但对于大多数用户来说，汇编语言仍然难于理解和使用。使用汇编语言编写的程序被称为汇编程序，它必须经过翻译，变成机器语言，才能被计算机所理解和执行。高级语言：为了克服低级语言的缺点，人们设计了多种接近自然语言和数学表达式风格的高级程序设计语言，如Fortran语言（最早的高级程序设计语言，主要用于科学计算）、Basic语言（简单易用，主要用于科学计算、小型数据处理、计算机辅助教育等）、Pascal语言（结构化程序设计语言，非常规范，主要用于程序设计教学）、C语言（功能很强，使用方便，兼有高级语言和汇编语言的双重优点，很多著名软件都是利用C语言开发的）等。同样，用户在使用高级语言编写好程序后，也必须借助该语言的编译程序或解释程序，将其翻译成机器语言，才能被计算机识别和执行。其中，解释程序是逐条解释执行高级语言。

1-1计算机技术概论随着计算机应用领域的日益扩展和软件技术的发展，高级程序设计语言也在不断地改进。例如，随着面向对象程序设计思想和可视化程序设计思想的成熟，VisualBasic（由Basic演变而来）、VisualC++（由C语言演变而来）、Dephi（由Pascal语言演变而来）、PowerBuilder、Java已经取代了以往的Basic、Pascal、C。总的来说，现在的程序设计已非程序设计语言所能概括。例如，由Basic演变而来的VisualBasic就变成由程序设计语言、组件库、各种支撑程序库，以及编辑、调试程序组成的一个集成开发环境。因此，现在的程序设计已经变得越来越容易，用户通常只需回答一些问题或者设置一些参数，即可由开发环