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1.1.1计算机与信息处理●信息是反映客观情况的资料，其可由图、文、声、像等多媒体形式表现。●数字化信息：仅用0和1代码串表示的信息称数字化信息。●计算机是一种信息处理（加工）机。计算机一般指的是数字计算机，数字计算机能接受和处理的是数字化信息。●输入计算机的信息可分成数据和程序两类：数据是被加工的对象；程序是加工数据的指令串。●信息处理指的是对信息的编码、存储、转换、传输、检测等。●计算机可处理的信息有文字、数值、图形、声音、图像、视频等。1.1.2计算机的工作原理和分类1.计算机的工作原理：存储程序，逐条执行（由美籍匈牙利数学家冯.诺依曼/VonNeumann提出并付诸实现）。2.计算机的分类：●按信息的表示和处理方式分：数字计算机、模拟计算机、数字模拟混合计算机。●按计算机用途分：专用计算机、通用计算机●按计算机规模与性能分：巨型机、大型机、中型机、小型机、微型机1.1.3计算机的发展与应用1.计算机的发展简况●1946年第一台数字计算机(ENIAC)问世（诞生于美国）●第一代（46-57年）:以电子管为逻辑元件，迟延线或磁鼓做存储器；一般用于科学计算和军事方面。●第二代（58-64年）:以晶体管为逻辑元件，用磁芯为主存储器，并开始使用及磁带等外存储器；创立了高级语言。●第三代（65-71年）:以集成电路为主要功能器件，主存储器采用半导体存储器；出现了批处理、分时及实时操作系统。●第四代（72—）:将CPU、存储器及各I/O接口做在大规模集成电路芯片上。应用已极其广泛。2.计算机的特点:●运算速度快——运算速度以每秒运算次数表示，目前已高达每秒几十亿次到几千亿次MIPS●精确度高——精确度以机器字长表示，即所能表示数据（二进制数）的位数，目前已达到64位。●具有记忆(存储)能力——用各种存储器存储信息。●具有逻辑判断功能——进行是或非的判断。●高度自动化与灵活性——用程序控制计算机自动操作。3.计算机的应用领域:●科学计算(航天、桥梁、建筑)●实时控制(生产线、现代武器)●数据处理(数据库)●计算机辅助设计（CAD）、辅助制造（CAM）和辅助教学（CAI）●文字处理和办公自动化●人工智能（机器人、智能汽车）●计算机网络应用（Internet、校园网）1.2计算机的数制与编码数制是表示数的方法和规则；编码就是解决各种信息按照什么方法和规则表示成0、1代码串的问题。1.2.1数制1.进位计数制（1）十进制计数制:有0-9十个数码，逢十进一。（2）二进制计数制:仅有0、1两个数码，逢二进一。（0+0=00+1=11+0=11+1=10）（3）八进制计数制:有0-7共8个数码，逢八进一。（7+1=10）（4）十六进制计数制:有0-9、A、B、C、D、E、F共十六个数码，逢十六进一。（F+1=10）（5）数的表示：(数值)计数制例：(2BF)16（十进制数默认，可不加下标。）（6）各进制数的对应关系。（试写出？处相应的数）2.数制间的转换（输入计算机的数都要被转换为二进制）（1）各进位制数转换为十进制数将各进位制数按照其通式展开（个位为0位），计算出结果即可。（2）十进制数换成二、八、十六进制数10→？采用“?除—倒取余数法”（一直除到商为0，将得出的余数倒排即为转换结果。）（3）二进制数与八进制数转换2→8采用“三位一并”法：以小数点为基点，向左右两边三位一组转为八进制数，不足三位用0补齐。8→2采用“一分为三”法。（4）二进制数与十六进制数转换2→16采用“四位一并”法：以小数点为基点，向左右两边四位一组转为十六进制数，不足四位用0补齐。16→2采用“一分为四”法。1.2.2ASCII码(美国标准信息交换码)●字母、标点符号、特殊符号以及作为符号使用的数字，通称为字符。这些字符统一采用美国标准信息交换代码表示，简称ASCII码。●ASCII码查表方法：ASCII码用7位二进制数（或最高位为0的8位二进制数）来表示；表中的列表示第654位，行表示第3210位，共128个编码。查表按先列后行读数。●字符的大小是根据其ASCII码大小来比较的。常用字符的ASCII码（由小到大）：空格—数字—大写字母—小写字母例如：查表得A的ASCII码值为(1000001)2=(41)16=65；由A可推算出F的ASCII码十进制值为70[相差5]；根据该表可知A的ASCII码值[65]比a的ASCII码值[97]小，即小写字母的ASCII码值比大写的大。1.2.3汉字编码为了用0、1代码串表示汉字，我国制定了汉字的信息交换码GB2312-80，简称国标码。●国标码共有字符7445个。一级汉字3755个，按汉语拼音顺序排列；二级汉字3008个，按部首和笔画排列。●由于汉字的字符多，国标码的每一个符号都用两个字节（16位二进制）代码来表示。1.国标码：行、列各94(0-93)，用先行后列的双7位二进制数表示，即两个字节的最高位为0(见教材P77)。2.区位码：用二进制国标码表示不很方便，因此汉字也可用十进制区位码表示。●区(行)、位(列)各94(1-94)，用先区后位的双2位十进制数表示，不足两位前面补0。3.机内码：是计算机内部实际使用的表示汉字的代码，在微机中多用两字节(最高位为1)代码作为机内码。4.三种编码的相互转换：●将区位码的区号和位号分别由十进制转换对应的十六进制后+2020H即为国标码(其中H表示16进制数）；●将十六进制国标码+8080H即为机内码。由此可见，机内码两个字节的最高位一定为1（国标码的为0）。例：大字的区位码为2083、国标码为1453H+2020H=3473H、机内码为3473H+8080H=B4F3H。1.3计算机的基本运算计算机的计算有两种：数值计算（最基本的是四则运算）和非数值计算（最基本的是逻辑运算）。1.3.1四则运算四则运算中最基本的是加法，其它运算都可由加法实现。二进制的加法规则：0+0=00+1=11+0=11+1=10二进制的乘法规则：0*0=00*1=01*0=01*1=11.3.2基本逻辑运算基本逻辑运算有三种：与（AND）、或（OR）、非（NOT）。以下0、1是二进制码，一般1表示事件的肯定（真）、0表示事件的否定（假）。1.逻辑与规则（当A和B同时为真时，AANDB的值为真，否则为假。）0AND0=0,n,0AND1=0nn1AND0=0nn1AND1=1（或0?0=00?1=01?0=01?1=1）2.逻辑或规则（当A和B有一个为真时，AORB的值为真，否则为假。）0OR0=0nn0OR1=1nn1OR0=1nn1OR1=1（或0+0=00+1=11+0=11+1=1）3.逻辑非规则（当A为真时，NOTA的值为假；当A假时，NOTA的值为真。）NOT0=1nnNOT1=0（取反）1.3计算机的基本运算计算机的计算有两种：数值计算（最基本的是四则运算）和非数值计算（最基本的是逻辑运算）。1.3.1四则运算四则运算中最基本的是加法，其它运算都可由加法实现。二进制的加法规则：0+0=00+1=11+0=11+1=10二进制的乘法规则：0*0=00*1=01*0=01*1=11.3.2基本逻辑运算基本逻辑运算有三种：与（AND）、或（OR）、非（NOT）。以下0、1是二进制码，一般1表示事件的肯定（真）、0表示事件的否定（假）。1.逻辑与规则（当A和B同时为真时，AANDB的值为真，否则为假。）0AND0=0,n,0AND1=0nn1AND0=0nn1AND1=1（或0?0=00?1=01?0=01?1=1）2.逻辑或规则（当A和B有一个为真时，AORB的值为真，否则为假。）0OR0=0nn0OR1=1nn1OR0=1nn1OR1=1（或0+0=00+1=11+0=11+1=1）3.逻辑非规则（当A为真时，NOTA的值为假；当A假时，NOTA的值为真。）NOT0=1nnNOT1=0（取反）1.4计算机系统组成●计算机系统包括硬件系统和软件系统两部分。●硬件系统是构成计算机的所有实体部件的集合；软件系统是各种程序和文档的总和。1.4.1计算机的硬件系统硬件主要由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大部分构成。1.运算器：（ALU）计算机进行算术运算与逻辑运算的主要部件。2.控制器：(CU)从存储器中逐条取出指令控制计算机各部件协调工作，其是计算机的指挥中心。3.存储器●计算机的存储部件,用于存放原始数据和程序。●存储器按8位二进制位或其倍数划分存储单元，每个单元有一个编号，即地址。●存储容量以字节为单位计算:A.8位二进制数为1字节[byte]记为1B；1024[2的10次方]个字节记为1KB；1024KB记为1MB；1024MB记为1GB。B.字节单位换算关系：1GB=1024MB=1024×1024KB=1024×1024×1024B●存储器分为内存储器（主存储器）和外存储器（辅助存储器）两种：A.内存是半导体存储器，其又可分为只读存储器(ROM)和随机存储器(RAM)两种，平时所说的内存一般是指RAM；外存主要是磁性介质存储器，有磁盘(软盘、硬盘)、磁带、只读光盘等。B.CPU可直接对内存进行存取操作，而外存的数据都必须先调入内存才能进行操作，因此内存是计算机信息交换的中心。C.内存存取速度快，存储容量小，一掉电信息就丢失；外存存取速度慢，存储容量大，可永久保存数据。4.输入设备：将原始数据与程序转换成计算机所能识别的0、1代码串输入到计算机中。常用输入设备有键盘、鼠标器、麦克风、扫描仪、光笔、电传打字机等。5.输出设备：将计算机处理过的信息转换成人们熟悉的形式或其它设备能够识别的信息输出机外。常用输出设备有显示器、打印机、音箱、绘图仪等。注意:●控制器与运算器组成计算机的核心称中央处理器(CPU)●CPU与内存一起称为主机。●输入、输出设备和外存储器统称为外部设备。注：磁盘驱动器虽是存储设备，但也有输入和输出双重功能,因此又可作为输入、输出设备。硬件结构组成图。1.4.2PC的硬件组成PC是个人计算机的简称，是微型计算机的一种，最先由IBM公司推出IBMPC。硬件设施1.主机与主机箱主机箱内主要有主机板、接口卡、外存的驱动器、电源、扬声器等，如图1-7及视频1-1示（1）主机板PC的主机及其附属电路都装在一块电路板上，称为主机板或主板，如图1-8所示。主板上最主要的部件是主机，即CPU和内存，图1-9是CPU和内存条的外形。CPUCPU的两个重要指标是字长和时钟频率。字长反映了PC能同时处理的数据的长度，其标志计算机的运算精度；时钟频率则反映了PC的运行速度。CPU的性能指标决定了计算机的档次。内存PC的内存主要有ROM、RAM和Cache三种：●ROM[只读存储器]只能读不能写，用来固化一些重要的系统程序；●RAM[随机读写存储器]是PC的主存储器，做成内存条插在插座上。计算机一旦掉电，RAM中的信息全部丢失。目前配置一般有64MB、128MB、512MB或更高。●Cache[高速缓冲存储器]A.为解决CPU速度[提高很越来越快]和内存速度[提高较慢]不匹配的瓶颈问题；B.Cache是一种速度较高造价也较高的随机存储器，配在内存和CPU之间或两者分别配有；C.内存中的部分数据放在Cache中，CPU读写数据时，先访问Cache，不能满足时才访问内存，这样既可提高数据的存取速度，又有较好的性能价格比。其他主板上还有一些附属电路，主要有总线和一些寄存器及其控制线路等。总线是CPU内部各单元之间数据传送、CPU与外部交换信息的通道。寄存器是临时存放数据或指令的存储单元。（2）扩充插座及接口卡●一般配置有6-8个扩充插座，用于将外设与主机相连的接口卡（适配器）可插在任何一个扩充插座中。●不同的外设有不同的接口卡，如显示卡、网络卡、声卡、防病毒卡、图形加速卡、A/D、D/A转换卡等。现在一般都将声卡、软驱和硬驱控制卡等集成在主板上，以减少接口卡。●显示卡单独做在一个电路板上，不同类型的显示卡要与相应的显示器匹配。A.根据显示模式可分为MDA[单色显示卡]、CGA[彩色图形卡