第一章 计算机基础知识

1.计算机基础知识1.1概述电子计算机是一种能按程序自动进行信息处理的通用电子设备。简称计算机或电脑。1946年，第一台电子计算机ENIAC在美国宾夕法尼亚大学的莫尔学院研制成功。计算机的发展按其所使用的逻辑元器件可分为4代：•第一代计算机（1946-1958）电子管•第二代计算机（1959-1964）晶体管•第三代计算机（1965-1970）中小规模集成电路•第四代计算机（1971至今）大规模和超大规模集成电路计算机的发展趋势：巨型化、微型化、智能化和网络化。计算机的分类根据计算机的用途、价格、体积和性能可分为5类：巨型计算机•功能最强、运算速度最快，价格最贵，用于高科技和国防尖端技术领域的研究，如核武器设计、大范围天气预报等。大/中型机•通用性强、存储量大、支持批处理、分时处理和并行处理，一般应用于大银行、大公司和规模较大的高等院校和科研院所。小型机•体积较小、易于操作、便于维护，一般得中小企业采用。微型计算机•又称为个人计算机或PC机，体积小，价格低，普遍应用于日常生活。工作站•介于PC机和小型机之间，具有多个微处理器，较强的网络通信能力和图形处理能力，主要应用于三维动画、医学成像和计算机辅助设计等。计算机应用领域科学计算：解决数学问题，数值计算，计算机最早应用的领域；数据处理：信息加工，非数值计算。对数据处理，形成信息；自动控制：过程控制-生产控制-数值控制计算机辅助系统：•计算机辅助设计(design)—CAD•计算机辅助制造(manufacturing)—CAM•计算机辅助教学(instruction)—CAI•计算机辅助测试(testing)—CAT•计算机辅助学习(learning)—CAL人工智能（AI）：利用计算机模拟人脑进行演绎推理并进行决策思维的过程，主要由机器人、专家系统、模式识别和智能检索等；网络服务：网上教育、电子商务、电子政务、网上通讯等。1.2数据表示与信息编码数据：表示人、事件、事物和思想的一些符号；信息：数据以人能够理解的形式表现出来的时候，就成为了信息；区别：数据供计算机使用，信息供人使用。计算机中数据：文本、数字、音乐、图像、语音和视频等。计算机内部，数据以二进制数的形式处理。二进制数据计算机中，数据的最小单位是位（bit）计算机中数据存储、处理的基本单位是字节（Byte）,1Byte=8bit;1KB=210Byte=1024B1MB=210KB=220B1GB=210MB=230B1TB=210GB=240B进制间的转换(120569)10=1*105+2*104+0*103+5*102+6*10+9(10011)2=1*24+0*23+0*22+1*2+1数制之间的转换十进制二进制整数：除2取余小数：乘2取整二进制八进制从右向左三位三位分，不足三位者前补0，每三位二进制数转换成相应一位八进制数。二进制十六进制从右向左四位四位分，不足四位者前补0，每四位二进制数转换成一位十六进制。信息编码西文编码：•ASCII码：美国信息交换码，国际通用的信息交换标准代码。•0~948~57•A~Z65~90•a~z97~122汉字编码：•输入码、机内码、字形码•汉字内码、汉字外码、汉字字形码注意：一个汉字用两个字节表示冯·诺依曼存储程序•程序和数据一起存储•采用二进制而不是十进制EDVAC计算机组成计算机系统运算器控制器存储器输入设备输出设备1.3计算机系统构成计算机系统由硬件系统和软件系统构成•硬件：计算机物理实体，硬设备；•软件：计算机中的程序和数据。按照冯·诺依曼提出的计算机体系结构，计算机硬件可分为5大部件：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。计算机系统硬件系统软件系统中央处理器存储器输入设备输出设备运算器控制器内存储器外存储器随机存储器（RAM）只读存储器(ROM)系统软件应用软件操作系统程序设计语言处理程序诊断程序数据库管理程序磁盘光盘（DVD、VCD等）U盘键盘鼠标扫描仪硬件系统运算器：对数据进行算术运算和逻辑运算；控制器：计算机的指挥中心，向机器的各个部分发出控制信号使计算机自动协调工作；•注意：中央处理器（CPU）由运算器和控制器组成。存储器：存储程序和数据，包括内存储器和外存储器；内存有RAM和ROM两种；•注意：CPU和内存是整个系统的核心部分，称为主机。其余硬件设备称为外设。输入设备：将外部信息变为计算机可识别的信息，送入计算机内，并存入存储器，常用的输入设备：键盘、鼠标、扫描仪、光笔等；输出设备：将计算机中的信息以人们可以接受的形式输出。常用的输出设备：显示器、打印机、绘图仪、音箱等；•注意：输入输出设备简称I/O设备。软件系统硬件是计算机的躯体，软件是计算机的灵魂。人们按照软件的性质和功能把软件系统划分为系统软件和应用软件两大类：系统软件：计算机系统中提供内部服务的软件。常用的系统软件有操作系统、程序设计语言处理程序、诊断程序、数据库管理程序等；应用软件：为解决各类实际问题而开发的软件。如科学计算、工程设计、财务管理、办公自动化、图形处理等。应用软件需要在系统软件的支持下开发和运行。微型计算机微机的分类：从功能和用途区分，可分为：台式机、便携式机、单板机和单片机。单板机和单片机：将微处理器、存储器和输入输出接口电路集成在一块电路板或一块集成电路芯片上就构成了单板机或单片机。主要用于工业生产测控和智能仪表仪器等。微机硬件构成与一般计算机的结构一样，微机硬件系统也是由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备组成。不同点：微机系统将运算器和控制器集成在一块微芯片上构成了CPU，又称为微处理器（MPU）。微机硬件设备-CPU微机的核心部件；主频：也叫时钟频率，单位是Hz，用来表示CPU的运算速度。对同一种型号的CPU，主频越高，运算速度越快。目前市场上主流CPU的主频在1~3.5GHz。字长：CPU能直接处理二进制数的位数，决定了计算机一次数据传输吞吐能力。一般来说，字长越长，运算精度越高，处理速度越快。微机字长一般为32位或64位。主流的CPU:Intel的i3、i5、i7，AMD:Athlon、Phenom等。微机硬件设备-存储器、主板内存储器：DDR2、DDR3外存储器：磁盘存储器、光盘存储器、U盘存储器注意：标注外存容量时采用1KB=1000B,1MB=1000KB,所以4.7GB的DVD实际仅能存储4.37GB的数据，500GB的硬盘仅能存储465GB的数据。主板：整个主机系统中的关键部件，CPU、主存、控制系统、内部的I/O等都要与这块主板相配合，关系着整个系统数据处理的速度的快慢；内外接口的连接以及整个系统的控制中心都驻留在主板之内。微机接口微机接口又称为I/O接口，主要为链接性能差别较大的外部设备而存在。并行接口又称为LPT接口，一般用来连接打印机；串行接口又称为COM接口，目前已淘汰；USB接口，微机通用接口；SATA接口一般用在硬盘和光盘设备上；PS/2接口是键盘和鼠标的专用接口。常见的输入输出设备输入设备：键盘、鼠标、图形扫描仪和光笔、磁盘驱动器等；输出设备：显示器、打印机、绘图仪、磁盘驱动器等微机的性能指标运算速度：每秒钟所能执行的指令条数，一般用“百万条指令/秒”(MIPS）来表示。字长：计算机在同一时间内处理的一组二进制数称为一个计算机的“字”，而这组二进制数的位数就是“字长”。在其他指标相同时，字长越大计算机处理数据的速度也越快。内存储器的容量：CPU可以直接访问的存储器，需要执行的程序与需要即时处理的数据就是存放在内存中。外存储器的容量：通常是硬盘容量，容量越大，可长期存储的信息越多，可安装的应用软件越丰富。