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第一章信息技术原理概述一、计算机的概念、分类及应用1．信息革命的概念迄今为止，人类已经经历了五次信息技术的革命（简称信息革命），每次信息革命都是一次信息处理上的重大创新。第一次信息革命是语言的应用；第二次信息革命是文字的使用；第三次信息革命是印刷技术的应用；第四次信息革命是电报、电话、广播、电视的发明和普及应用，它是以计算机技术为核心的变革；第五次信息革命是计算机的普及应用及计算机和现代通信技术的结合。2．计算机的概念计算机是一种能够按照人们编写的程序连续、自动地工作，对输入的数据信息进行加工、存储、传送处理的，由电子的、机械的部件组成的电子设备。3．电子计算机的发展世界上第一台电子计算机ENIAC于1946在美国宾夕法尼亚大学诞生。计算机的四个发展阶段及其特点见表1—1。4．计算技术在中国的发展远在商代，中国就创造了十进制计数方法，领先于世界千余年。到了周代，发明了当时最先进的计算工具——算筹。中国古代数学家祖冲之就是用算筹计算出圆周率在3.1415926和3.1415927之间，这一结果比西方早1000年。珠算盘是中国的又一独创，也是计算工具发展史上的第一项重大发明。中国发明创造指南车、水运浑象仪、记里鼓车、提花机等，其中，记里鼓车是世界上最早的自动计数装置；张衡制作的水运浑象仪，成为世界上最早的天文钟。5．计算机的分类按制造技术分类，可分为机械式计算机、半电子半机械式计算机、电子式计算机、晶体管式计算机、半导体集成电路是计算机；按照计算机原理分类，可分为数字式电子计算机、模拟式电子计算机和混合式电子计算机；按照计算机用途分类，可分为通用计算机和专用计算机。根据计算机分类的演变过程和近期可能的发展趋势，国外通常把计算机分为六大类：超级计算机（或称巨型机）、小巨型机、大型主机、小型机、工作站和个人计算机（或称微机）。6．计算机的应用计算机的应用可概括为以下几个方面：（1）科学计算科学计算是当初计算机设计制造的初衷，如今仍是计算机应用的一个重要方面。（2）数据处理数据处理也称为信息处理或信息管理，是指对各种数据进行收集、储存、整理、分类、统计、加工、利用、传播等一系列活动的统称。数据处理从简单到复杂已经历了三个发展阶段，它们是：1）电子数据处理（electronicdataprocessing,EDP），它是以文件系统为手段，实现一个部门内的单向管理。2）管理信息系统（managementinformationsystem,MIS），它是以数据库技术为工具，实现一个部门的全面管理，以提高工作效率。3）决策支持系统（decisionsupportsystem,DSS），它是以数据库技术为工具，帮助管理决策者提高决策水平，改善运营的正确性与有效性。（3）过程控制（或实时控制）过程控制是生产自动化的重要技术内容和手段。（4）计算机辅助系统计算机辅助系统是计算机的另一个重要领域。计算机辅助系统是计算机在现代生产领域，特别是制造业中的应用，它不仅能提高自动化水平，而且使传统的生产技术发生了革命性的变化。计算机辅助系统包括计算机辅助设计（conputeraideddesign,CAD）、计算机辅助制造（computeraidedmanufacturing,CAM）、计算机辅助教学（computeraidedinstruction,CAI）等。（5）人工智能（或智能模拟）人工智能（artificialintelligence,AI）也称为智能模拟，是计算机模拟人类的各种智能活动，是计算机应用的重要领域。（6）网络应用计算机技术与现代通信技术的结合构成了计算机网络。计算机网络的建立极大地解决了通信和资源共享问题。二、计算机中的信息表示1．二进制的特点（1）电路简单计算机是由逻辑电路组成的，逻辑电路两个稳定的转台正好用来表示二进制数的两个数码0和1。（2）工作可靠用电路的两种状态表示二进制两个数码，数字传输和处理不容易出错，电路工作更加稳定可靠。（3）运算简单二进制运算法则简单，例如，加法法则只有3个（即0+1/1+0,1+1,0+0）。（4）逻辑性强2．数据单位的概念为了用二进制有效地表示和存储不同形式的数据，人们使用了下列不同的数据单位：（1）位（Bit）位，音译为“比特”，简记为b。是计算机存储数据、表示数据的最小单位。（2）字节（Byte）字节来自英文Byte,简记为B。字节是数据处理的基本单位。规定一个字节等于8个二进制位，即1B=8bit。通常1个字节可存放一个ASCII码，2个字节存放一个汉字国标码。（3）字长（Word）字长是CPU（centralprocessingunit）通常数据总线一次存取、加工和传送的数据长度。据算计内所有的信息都要转换为二进制才能够被机器识别，这种二进制信息代码成为机器代码。3.ASCII码的概念目前计算机中使用最广泛的西文字符集及其编码是ASCII码，3美国标准信息交换代码(Americanstandardcoreforinformatininterchange),是目前计算机中，特别是微型计算机中使用最普遍的字符编码集。它已被国际标准化组织批准为国际标准，称为ISO646标准。它是用于所有拉丁文字字母，并以在全世界通用。ASCII码是用一个字节的七位二进制表示一个字符，最高位置空，从0000000到1111111共有128种编码，可用来表示128个不同的字符。在计算机中已一个字节来存放一个ASCII码字符。4数值的信息表示(1)二进制的产生1673年，德国数学家莱布尼兹发明乘法机，这是第一台可以用形完整的四则运算的计算机。根据布莱尼兹的观点，中国是现代计算机理论中“二进制”的故乡。布莱尼兹对中国古籍《易经》有很深入的研究，他认为《易经》中的八挂图形，所记录的内容就是“而精致”的事项。（2）进位计数制数制式用一组固定的数字和一套统一的规则来表示数目的方法。按照进位方式计数的数制叫做进位计数制。进位计数值包括两个要素：基数和权数。基数：各种进位计数制种允许选用基本数码的个数。权数:每个数码所标示的数值，等于该数码乘以一个与数码所在位置相关的常数，这个常数叫做权数。三、计算机系统组成1、系统软件的概念系统软件是指控制和协调计算机及其外部设备，支持应用软件的开发和运行的软件。主要包括以下几类：操作系统软件、语言处理程序、服务性程序、数据库管理系统。2应用软件的概念应用软件是用户为解决各种实际问题而编制的计算机应用程序及其有关资料。应用软件主要有以下几种：用于科学计算方面的计算软件包，文字处理软件包，图像处理软件包，各种财务管理软件、税务管理软件、工业控制软件、辅助教育等，专用软件。3、诺依曼的“存储程序“设计试想冯。诺依曼设计思想主要是“存储程序“的概念，其核心思想有三点：一是事先编制程序，二是存储程序，三是将程序自动地从存储位置取出并自动地逐条执行。4CPU的功能通常把控制器与运算器和成为中央处理器（CPU）。控制器是整个计算机系统的控制中心，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絮地进行操作及处理；运算器的主要功能是对数据进行各种运算。5输入输出的设备概念（1）输入设备输入设备是用来完成输入功能的部件，即向计算机送入程序、数据以及各种信息的设备。通常的输入设备有键盘、鼠标、扫描仪、磁盘驱动器和触摸屏等。（2）输出设备输出设备是用来将计算机工作的中间结果及处理后的结果进行表现的设备。常用的输出设备有显示器、打印机、绘图仪和磁盘驱动器等。6指令的概念和分类指令是一组用二进制数表示的代码，它给出了计算机要执行的操作和该操作所需要的数据。指令主要分为:运算指令、传送指令、控制指令、输入输出指令、特殊指令等。7.程序设计语言的概念程序设计语言是人工语言，它是编写程序、表达算法的一种约定，是进行程序设计的工具，是人与计算机进行对话（交换信息）的一种手段。（2）程序设计语言的分类相对于自然语言来说，程序设计语言比较简单，但是很严格，没有二义性。程序设计语言一般可分为三大类：机器语言、汇编语言、汇编语言和高级语言。8.操作系统的主要功能操作系统是控制与管理计算机硬件与软件资源、合理组织计算机工作流程、提供人机界面以方便用户使用计算机的程序集合。操作系统的主要功能是：（1）处理器管理器是一个或多个用户的程序能合理有效地使用CPU，提高宝贵的CPU资源的利用率。（2）存储管理合理组织与分配存储空间，使存储器资源得到充分的利用。（3）文件管理合理组织、管理副主存储器（外存储器）中的信息，以便于存储与检索，达到保证安全、方便实用的目的。（4）设备管理合理组织与使用除了CPU以外的所有输入输出设备，使用户不必了解设备接口的技术细节，就可以方便地对设备进行操作。9.语言处理程序的概念和分类语言处理程序就是对不同语言进行“翻译”的程序。语言处理程序可分为以下三种：（1）汇编程序汇编程序是将汇编语言写的源程序翻译为目标程序的程序。（2）解释程序解释程序是将高级语言书写的源程序按动态执行的顺序逐句翻译处理程序。（3）编译程序编译程序是将高级语言书写的源程序整个翻译为目标程序的程序。10.实用程序的分类和概念（1）实用程序的概念实用成绩也称为支撑软件，是机器维护、软件开发所必备的软件工具。（2）实用成绩的分类1）编辑程序。用户可以利用编辑程序生成程序文件和文本文件，并对计算机中已有的同类文件进行增加、删除、修改等处理。2）连接装配程序。其功能是将程序的各个模块连接形成一个完整的程序。3）调整程序。帮助开发者对所开发的程序进行调试并排除程序中错误的程序。4）诊断程序用以检测机器故障并确定故障位置的程序。5）程序库。一些经常使用并经过检测试的规范程序或子程序的集合。第二章信息技术应用概述一、微型计算机系统组成1.中央处理器的概念（1）CPU的定义中央处理器（centralprocessingunit，CPU）具有运算器和控制器功能，是对数据进行处理并对处理过程进行控制的部件。（2）CPU主要性能指标CPU的性能大致上反映出了它所配置的计算机的性能，因此CPU的性能指标十分重要。CPU的性能指标主要又能：字长、主频和指令功能强弱。CPU有不同的指令执行功能和处理速度。在评价PC机时，首先看CPU是哪一类型，CPU类型决定了CPU的位数。CPU的位数是指一次能处理的数据的位数。它从最初的4位、8位进化到现在的16位、32位乃至64位。位数越多，CPU的处理能力就越强。2.存储器（1）存储器的构成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、存储速度比内存低的特点，所以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。（2）内存的组成1）只读存储器ROM(readonlymemory).只能读而不能写入信息，它一般用来存储固定的系统软件和字库等内容，只能被调用，而不能被重写或修改，也不会因断电而消失。2）随机存取存储器RAM（tandomaccessmemory）。可以进行任意的读或写操作，它主要用来存放操作系统、各种应用软件、输入/输出数据、中间计算结果以及与外存交换的信息等。由于RAM一旦断电信息就会丢失，所以不能永久保留。3）高速缓冲存储器（cache）。采用高速缓冲存储技术可以缩短CPU与其交换数据的等待时间，极大提高了数据的存、取速度，从而提高了整机性能。3.主板的概念（1）主板的含义主板又叫主机板（mainboard）、系统板（systembourd）和母板（motherboard）,它固定在主机箱箱体上，是微型计算机最基本的也是最重要的部件之一。其特点是采用了开放式结构。（2）主板的主要部件1）主板芯片组。主板上最重要的部件，它基本决定了主板的性质和品质。主板芯片组中北桥芯片和南桥芯片尤为重要。北桥芯片（northbridge）是主板芯片中起主导作用的最重要的组成部