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第一章计算机的基础知识计算机的定义:计算机是一种按照事先存储的程序，自动、高速地进行信息处理的现代电子仪器。数值计算是指对数字进行加工处理的过程。如科学与工程计算。信息处理是指对字符、文字、图形、图象、声音等信息进行采集、组织、存储、加工和检索的过程。计算机具有运算能力，它可以进行加、减、乘、除等算术运算。也可以进行逻辑运算和对运算结果进行判断。同时也具有存储信息的能力。人们也把计算机称为“电脑”，因为它具有记忆能力，也有逻辑推理能力。目前计算机还不具有思维能力。1946年第一台电子计算机诞生,重达300吨，占地167平方米，虽然每秒钟只能进行5000次加减运算,但它具有划时代的意义.1.1计算机的发展历程第一代电子计算机是电子管计算机，时间大约是1946年~1958年，逻辑元件采用电子管，用机器语言或汇编语言编写程序，运算速度为每秒几千次，内存为几KB。体积大，造价高。仅应用于军事和科学研究。电子计算机的发展可分为如下几个阶段:1.第一代电子计算机2第二代电子计算机第二代电子计算机是电子管计算机，时间大约是1958~1964年，其逻辑元件由电子管改为晶体管，运算速度达到每秒几十万次，内存扩大到几十KB.出现了FORTRAN、COBOL、ALGOL等高级语言。第三代电子计算机是集成电路计算机，时间大约是1964~1970年。其逻辑元件采用小规模集成电路SSI(SmallScaleIntegration)。运算速度可达到每秒几十万次到几百万次4第四代电子计算机第四代电子计算机是大规模集成电路计算机，时间是1970年至今。其逻辑元件采用大规模集成电路LSI(LargeScaleIntegration)。运算速度可达到每秒几千万次到十万亿次。3第三代电子计算机Microcomputer(微型计算机）Computer(计算机）Calculator(计算器）PC机（personalcomputer)个人计算机电脑：计算机的俗称各种名称：计算机的外观组成机箱键盘显示器鼠标音箱机箱：机箱分为：立式和卧式两种。计算机的重要部件都安装在机箱内，如主板、CPU、内存、硬盘驱动器、软盘驱动器、光盘驱动器、声卡、显卡、电源等。键盘：键盘是用户向计算机输入字符和命令的设备。键盘有101键盘和104键盘。104键盘是windows95专用键盘，比101键盘多了几个快捷键。此外，还有107和108键盘。如果一台计算机没有键盘，计算机将无法启动。鼠标：是一种比键盘更灵活、更方便的输入设备。是计算机上必不可少的设备。显示器：是计算机必不可少的输出设备。音箱：计算机的发声设备。多媒体电脑的重要组成部分之一。计算机的主板：主机主要由CPU、内存、总线、输入\输出设备（简称I\O接口）和扩展槽等构成。通常制成一块印刷线路板，称为主板。计算机系统硬件软件CPU存储器输入设备输出设备系统软件应用软件运算器控制器随机存储器RAM只读存储器ROM1.2计算机的硬件系统系统及其结构主存储器外存储器操作系统语言处理程序计算机语言数据库管理系统计算机的硬件系统硬件系统一般指用电子器件和机电装置组成的计算机实体。软件系统一般指为计算机运行工作服务的全部数据和各种程序。计算机的硬件系统由五大部分组成：运算器控制器存储器：内存储器和外存储器输入设备输出设备CPU：中央处理器运算器：运算器的主要任务是进行算术运算和逻辑运算，一般包括算术逻辑部件ALU、累加器和寄存器。运算器的主要技术指标是参加运算的二进制数据的位数与运算精度；前者影响计算机的运算速度，后者则反映计算机的工作效率，它从存储器中取得运算数据，经寄存器数据缓冲，再经过运算后得到运算结果，该结果保留在寄存器中以备下一次运算使用，或者再送回存储器。整个运算过程是在控制器控制下自动进行的。控制器控制器从存储器读入指令，并对输入的指令进行分析，然后，控制和指挥计算机的各个部件完成一定的任务。它包括以下几个部分：①指令寄存器；②指令计数器（程序计数器）；③操作码译码器。控制器的功能可概括为：取指令、分析指令和执行指令。CPU图例主频：CPU的时钟频率，如PentiumIII550,Celeron433等指的就是时钟频率。外频：就是CPU总线的频率，是主板为CPU提供的基准时钟频率。早期的外频为60\66MHz，1998年下半年提高到100MHz，1999年中期提高到133MHz，主频和外频存储器：（1）内存储器：存储器是计算机存储程序和数据的部件。计算机的存储器分为两大类：内部存储器外部存储器内存储器又称为主存储器，简称内存（主存）。用于存储计算机正在运行的程序、原始数据。通常8个二进制位(bit用b表示)称为一个字节（byte用B表示),字节是用来度量存储器大小的基本单位，1024B为1KB。内存储器包括ROM和RAM两部分：①只读存储器ROM（ReadOnlyMemory）只读存储器是一种用专用设备才能写人的可擦可编程存储芯片，用户只能读取其中的内容；不能修改，断电后其中的内容也不会消失。该芯片装配在系统主板上。BIOS（基本输人／输出系统）软件就存放在ROM内,它提供了最基本的和初步的操作系统服务，同时也是硬件与操作系统上层软件之间的接口。BIOS的主要功能有：系统冷启动、热启动上电自检程序基本外部设备驱动程序、硬件中断管理程序、系统配置分析程序。系统配置程序、系统诊断程序、字符图形发生器。时钟管理程序、DOS装人引导程序等。②随机存取存储器RAM（RandomAccessMemory）随机存取存储器又称为读写存储器RAM，用于存放现场程序和数据，因为RAM中的信息是由电路的状态表示的，所以断电后信息一般会立即丢失。用半导体集成电路制成的RAM．又可分为静态随机存储器(SRAM）和动态随机存储器（DRAM）两种：SRAM是通过有源电路，即一个双稳态电路来保持存储器中的信息。只要存储体的电源不断，存放在它里面的信息就不会丢失；DRAM是以无源元件存放数据，并且需要周期性的刷新来保持数据。目前微机上的随机存取存储器RAM一般都采用动态随机存储器DRAM，其内存容量为64MB、128MB、256MB，甚至更多。内存条：计算机工作时，系统先将数据由外存读入RAM中，再由RAM读入Cache中，然后CPU直接从Cache中读取数据。Cache的容量一般在32～256KB之间，存\取速度在15~35ns(纳秒）之间，RAM的存取速度一般大于80ns。是在CPU与内存之间设置一级或两极高速小容量存储器。高速缓冲存储器（Cache)（2）外存储器外存储器又称为辅助存储器，简称外存（辅存）。外存作为主存储器的后备和补充而广泛使用。外存储器的特点是：存储容量大、成本低、存取速度慢，可以永久地脱机保存信息。常用的外存储器有：软磁盘、硬磁盘、磁带和光盘等。一台微机配备的硬盘容量越大越好，但容量越大，价格越高。。软盘和硬盘软盘写保护1.44MB软盘有80个磁道，每个磁道有18个扇区，每个扇区可存储512B，每个磁盘有两个面。磁道是以盘片中心为圆心的同心圆，每一个圆周为一个磁道，最外面的磁道为0磁道。80×18×512B×2=1474560B=1.44MB磁道和扇区硬盘光盘存储器光盘也称为CD—ROM，光盘的容量一般为650MBCD—R和CD—RW光盘刻录机各种光盘4、输入设备输人设备是向计算机中输人信息（程序、数据、声音。文字。图形。图像等）的设备。常用的输人设备有键盘。鼠标器。图形扫描仪、数字化仪、光笔、触摸屏等。（1）键盘键盘是微型机必配的输人设备，它供用户向主机输人命令、程序和数据。大键盘小键盘（2）鼠标器鼠标器是取代传统键盘的光标移动键，使光标移动定位更加方便、准确的输人装置，它是一般窗口软件和绘图软件的首选输人设备。（3）扫描仪扫描仪是一种捕获图像并将之转换为计算机可以显示、编辑、存储和输出的数字化输入的设备。这里所说的图像是指照片、文本页面、图画和图例等，甚至三维对象也可以作为扫描图像。5、输出设备输出设备是用来保存计算机的处理结果。常用的输出设备有显示器、打印机、绘图仪等。（1）显示器显示器又称为监视器（Monitor）,是计算机最基本的，也是必配的输出设备。使用的阴极射线管显示器简称CRT。CRT显示器有红、绿、蓝（RGB)三支电子枪显示器常用术语点距：显示器上两个颜色相同的磷光点之间的距离。如.28mm,.26mm等点距数值越小，显示器的聚焦性能越好。尺寸：显示屏对角线的长度分辨率一般有640×480、800×600、1024×768等分辨率：显示屏水平方向和垂直方向上像素的数目行频：水平扫描频率场频：垂直扫描频率（刷新频率）每秒对水平偏转信号的刷新次数每秒对垂直偏转信号的刷新次数刷新频率越快，画面越稳定。一般应在85Hz以上。（2）打印机打印机也是计算机系统最常用的输出设备。在显示器上输出的内容可当场察看，但不能保存，打印机正好弥补了这个不足。目前常用的打印机有：点阵打印机、喷墨打印机与激光打印机。各种打印机图针式打印机原理（3）绘图仪绘图仪是将计算机的输出信息绘制成图形的输出设备。通常人们将运算器与控制器合称为中央处理器，简称CPU。而将中央处理器与内存储器合称为主机，将输人设备和输出设备称为外部设备或外围设备。接口接口是指不同设备为实现与其他系统或设备的连接和通讯而具有的对接部分。实现不同设备对接的接口电路称为接口。I/O接口是计算机的重要组成部分，它实现了各种设备与CPU之间的连接。如显示器、打印机、磁盘等。I/O接口分为总线接口和通讯接口机箱后接口PS/2并口USB接口25针并口9针串口USB的特点：可连接多个不同设备，即插即用连接，支持热插拔。最多可连接127个设备。传输速率为480Mb/s，是并口的几百倍。不需要给设备单独提供电源UBS接口显卡和声卡接口网卡扫描仪及手写笔数码相机1.3计算机软件系统及其结构软件系统是指计算机运行所需要的程序、数据及有关资料等。一般分为系统软件和应用软件。1．系统软件系统软件是指控制和协调微机及其外部设备、支持应用软件的开发和运行的软件。一般包括：操作系统、语言处理程序、数据库管理系统和服务程序等。（1）操作系统操作系统是用来管理和控制计算机系统中所有的软、硬件资源，使其协调、高效地工作，并为用户提供一个使用计算机的良好运行环境的软件。（2）语言处理程序将使用某种语言编写的程序编译成计算机可以识别的机器语言目标程序。（3）计算机语言计算机语言是用户和计算机之间进行交流的工具，可分为三种：机器语言、汇编语言和高级语言。机器语言（MachineLanguage）能直接被计算机接受并执行的指令称为机器指令。全部机器指令构成计算机的机器语言。机器语言是二进制代码语言。机器语言程序可以直接在计算机上运行，但是，用机器语言编写程序不利于记忆、阅读、书写。由于计算机只能接受以二进制代码形式表示的机器语言，所以任何高级语言最后都必须译成二进制代码程序,才能为计算机所接受并执行。汇编语言容易记忆，便于书写，但机器不能直接识别和执行用汇编语言编写的程序，必须将其翻译成机器语言才能在计算机上运行。这种翻译过程被称为汇编过程。用助记符号表示二进制代码形式的机器语言称为汇编语言，汇编语言是为特定的计算机或计算机系统设计的面向机器的语言。汇编语言指令与机器指令基本上保持了一一对应的关系。汇编语言（AssemblerLanguage）高级语言（HighLevelLanguage）机器语言和汇编语言都是面向机器的语言，它们虽然有较高的运行效率，但人们编写程序的效率却很低；高级语言是同自然语言。数学语言比较接近的计算机程序设计语言，它容易为人们掌握，用来描述一个解题过程或问题的处理过程十分方便、灵活，由于它独立于机器，因此具有一定的通用性。（4）数据库管理系统数据库是为满足某部门中多个用户多种应用的需要，按照一定的数据模型在计算机中组织。存储、使用的互相联系的数据集合。数据库管理系统则是为数据库的建立、使用和维护而配置的软件集合，它为人们提供了统一的管理和操作数据库的手段。目前，在微机上广泛使用的数据库管理系