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1、第1章 计算机基础知识,制作 李坚,目 录,1.1 计算机概述1.2 计算机中信息的表示1.3 计算机系统的组成1.4 计算机信息安全基础,本章主要内容：,计算机的产生与发展计算机的特点与应用计算机的分类数制的基本知识计算机中数据的存储计算机中数据的编码,计算机系统的基本组成微型计算机及其组成多媒体计算机的概念计算机信息安全基本知识计算机病毒与防治计算机道德规范和法规,什么是计算机我们现在所说的计算机是电子数字计算机的简称，它是一种能够自动、高速、连续、精确地完成信息存储、数据处理、数值计算及过程控制等多功能的电子设备。由于它的工作方式大多与人脑的思维过程类似，亦被称为“电脑”。,1.1 计算

2、机概述,1.1.1 计算机的产生与发展1.1.2 计算机的特点与应用1.1.3 计算机的分类,1.1.1 计算机的产生与发展1.电子计算机的发展 世界上第一台电子数字计算机于1946年诞生，它是由美国宾夕法尼亚大学的约翰莫克利(John Mauchly)和普雷斯普尔埃克特(J.Presper Eckert)等人为当时美国进行新式火炮试验所涉及复杂弹道计算而研制的电子数字积分器与计算机(Electronic Numerical Integrator and Calculator)，简称为ENIAC。,返回本节首,自第一台电子数字计算机问世以来，计算机一直在以惊人的速度发展。目前，人们根据计算机所

3、采用的电子逻辑元件将计算机的发展划分为四个阶段：电子管晶体管集成电路大规模集成电路其中每一个发展阶段在技术上都是一次新的突破，在性能上都是一次质的飞跃。,返回本节首,第一代计算机（19461958）第一代电子计算机是电子管计算机，其基本特征是：采用电子管作为计算机的逻辑元件，数据表示主要采用定点数，用机器语言或汇编语言编写程序。由于电子管的特性，第一代计算机体积庞大、造价很高、可靠性差。每秒运算速度仅为几千次，内存容量仅几KB。第一代计算机主要用于军事和科学计算。第一代计算机的代表作ENIAC约有18800只电子管、1500个继电器、70000只电阻及其他各类电子元件，占地170平方米，耗电量

4、每小时150千瓦，重达30吨，每秒进行5000次加法运算。,返回本节首,第二代计算机（19581964）第二代电子计算机是晶体管计算机，其基本特征是：逻辑元件用晶体管代替电子管，用磁芯和磁盘、磁带作为存储器。由于采用了晶体管，计算机体积小、成本低、功能强、功耗小、可靠性大大提高。运算速度达每秒几十万次，内存容量扩大到几十KB。同时软件系统也有了很大的发展，提出了操作系统的概念，出现了汇编语言，产生了FORTRAN、COBOL和ALGOL等高级语言。第二代计算机的应用从军事研究、科学计算扩大到数据处理、实时过程控制和事务处理等领域。IBM公司的IBM-7094，CDC公司的CDC1604计算机是

5、第二代计算机的代表。,返回本节首,IBM_7090,返回本节首,第三代计算机（19641970）第三代电子计算机是集成电路计算机，其基本特征是：逻辑元件采用小规模集成电路SSI(Small Scale Integration)和中规模集成电路MSI(Middle Scale Integration)，运算速度可达每秒几十万次到几百万次。这个阶段的存储器进一步发展，体积更小、造价更低、软件逐渐完善，计算机同时向标准化、多样化、通用化和机种系列化发展。高级程序设计语言在这个时期有了很大发展，并出现了操作系统和会话式语言。第三代计算机开始应用于各个领域。这代计算机的代表是IBM公司的IBM-S/36

6、0。,返回本节首,IBM-S/360,返回本节首,第四代计算机（1971年以后）第四代电子计算机称为大规模集成电路计算机，其基本特征是：逻辑元件采用大规模集成电路LSI(Large Scale Integration)和超大规模集成电路VLSI(Very Large Scale Integration)。计算机的速度可以达到每秒上千万次到十万亿次。在第四代计算机的发展进程中，计算机的性能越来越好，生产成本越来越低，体积越来越小，运算速度越来越快，耗电越来越少，存储容量越来越大，可靠性越来越高。同时操作系统不断完善，软件配置越来越丰富，应用范围越来越广泛，计算机的发展也进入了以计算机网络为特征的

7、时代。第四代计算机的应用已经普及到社会的各行各业，成为信息社会的重要标志。微型计算机的发展也是第四代计算机的一个重要分支。,返回本节首,银河II巨型机,联想微型机,返回本节首,2.我国计算机发展简况我国计算机研究起步于1956年。1958年研制成功了第一台电子数字计算机103机1965年研制成功第一台晶体管计算机1971年研制成功第一台集成电路计算机1983年由国防科技大学研制成功亿次机“银河号”巨型机1992年研制成功每秒运算达10亿次的“银河号”1997年又研制成功每秒运算达百亿次的“银河号”1999年我国研制成功运算速度高达3840亿次的高性能巨型计算机“神威”。,返回本节首,3计算机的

8、发展趋势计算机的应用有力地推动了国民经济的发展和科学技术的进步，同时也对计算机技术提出了更高的要求。未来的计算机将向巨型化、微型化、网络化、智能化的方向发展。(1）巨型化：指高速度、大存储量和功能强大的计算机。它主要是为了满足如天文、气象、宇航、核反应堆等科学技术发展的需要。巨型机的发展体现了计算机科学技术的发展水平。(2)微型化：指进一步提高集成度，利用高性能的超大规模集成电路研制质量更加可靠、性能更加优良、价格更加低廉、整机更加小巧的微型计算机。,返回本节首,(3)网络化：指把各自分散且相对独立的计算机及相关设备用通讯线路连结起来，组成计算机网络，使得网络系统上的各计算机用户之间可以相互通

9、讯并共享公共资源和信息服务。(4)智能化：指让计算机具有模拟人的感觉行为和思维过程的能力，使计算机不仅能根据人的指挥进行工作，而且能“看”、“听”、“说”、“想”、“做”，具有逻辑推理、学习与证明的能力。,返回本节首,1.1.2 计算机的特点与应用计算机主要有以下特点：(1)能自动连续高速度地运算。(2)运算速度快。(3)运算精度高。(4)具有超强的记忆能力。(5)具有可靠的逻辑判断能力。,返回本节首,1.1.3 计算机的分类目前，国内外对计算机的分类主要是根据美国电气和电子工程师协会（IEEE）的一个委员会于1989年11月提出的标准，将计算机划分为巨型机、小巨型机、大型主机、小型机、工作站

10、和个人计算机等6类。1.巨型机（Supercomputer）2.小巨型机（Mini-supercomputer）3.大型主机的特点是大型4.小型机（Minicomouter）5.工作站（Workstation）6.个人计算机（Personal Computer,PC）,返回本节首,1.2 计算机中信息的表示,1.2.1 数制的基本知识1.2.2 计算机中数据的存储1.2.3 计算机中数据的编码,信息和数据是计算机中常用的两个概念。一般来说，信息既是对各种事物的变化和特征的反映，又是事物之间相互作用和联系的表征。人通过接受信息来认识事物，从这个意文上说，信息是一种知识，是接受者原来不了解的知识。

11、数据是信息的载体。数值、文字、语言、图形、图像等都是不同形式的数据。信息是有意义的，而数据则没有。信息在计算机内部具体的表示形式就是数据.它分为数值型数据与非数值型数据（如字符、图像等），这些数据在计算机中都是以二进制形式来表示、存储和处理的。通常在计算机中如果不严格区分，信息与数据两个词常常被互换使用。,返回本节首,1.2.1 数制的基本知识1.数制的概念数制即进位计数制，就是人们利用数字符号按进位原则进行数据大小计算的方法。通常人们在日常生活中是以十进制来表达数值并进行计算的。另外还有二进制、八进制和十六进制等。如：十进制的 123 123.456二进制的(1011)2(1011.011)

12、2八进制的(1234)8(1234.567)8 十六进制的(123A)16(12AB3.CDEF)16,返回本节首,在数制中，有三个基本概念：数码、基数和位权。数码：指一个数制中表示基本数值大小不同的数字符号。例如，在十进制中有十个数码：0，1，2，3，4，5，6，7，8，9；在二进制中有两个数码：0，1。基数：指一个数值所使用数码的个数。例如，十进制的基数为10，二进制的基数为2。位权：指一个数值中某一位上的1所表示数值的大小。例如，十进制数的123中，1的位权是102=100，2的权位是101=10，3的权位是100=1；八进制数123中，1的权位是82=64，2的权位是81=8，3的权位

13、是80=1。,返回本节首,2.计算机中常用的几种进制(1)十进制（Decimal notation）十进制的特点：有十个数码：0，1，2，3，4，5，6，7，8，9。基数为10。逢十进一（加法运算），借一当十（减法运算）。按权展开式。对于任意一个n位整数和m位小数的十进制数D，D=Dn-1Dn-2D1D0.D-1D-2D-m均可按权展开为：D=Dn-110n-1+D n-210n-2+D1101+D0100+D-110-1+D-210-2+D-m10-m 例如：1234.56按权展开式是什么？,返回本节首,(2)二进制（Binary notation）有二个数码：0，1。基数为2。逢二进一（加

14、法运算），借一当二（减法运算）。按权展开式。对于任意一个n位整数和m位小数的十进制数B，B=Bn-1Bn-2B1B0.B-1B-2B-m，均可按权展开为：B=Bn-12n-1+B n-22n-2+B121+B020+B-12-1+B-22-2+B-m2-m例如：(1101.01)2=123+122+021+120+02-1+12-2,返回本节首,(3)八进制（Octal notation）有八个数码：0，1，2，3，4，5，6，7。基数为8。逢八进一（加法运算），借一当八（减法运算）。按权展开式。对于任意一个n位整数和m位小数的十进制数O，O=On-1On-2O1O0.O-1O-2O-m,均可

15、按权展开为：O=On-18n-1+On-28n-2+O181，+O080+O-18-1+O-28-2+O-m8-m例如：(1234.56)8=183+282+381+480+58-1+68-2,返回本节首,（4）十六进制（Hexadecimal notation）有十六个数码：0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，A，B，C，D，E，F。基数为16。逢十六进一，借一当十六。按权展开式。对于任意一个n位整数和m位小数的十进制数H，H=Hn-1Hn-2H1H0.H-1H-2H-m，均可按权展开为：H=Hn-116n-1+Hn-216n-2+H1161+H0160+H-116-1+H-216-2+

16、H-m16-m例如：(1234.56)16=1163+2162+3161+4160+516-1+616-2,返回本节首,3.常见进制的简写符号上面已给出了几种进制的写法。在计算机中书写不同进制的数时，常用它们的英文第一个字符来标识。其中：D代表十进制数（可省略）B代表二进制数，O代表八进制数，H代表十六进制数。,返回本节首,4.进制之间的转换同一个数在使用不同的进制来表示时会得到不同的呈现形式，但它们都表示同一个值。例如十进制的32，用二进制表示成100000，用八进制表示成40，用十六进制则表示成20。就里就涉及到了不同进制间数的转换问题。,返回本节首,(1)r进制数转换成十进制数【方法】把

17、各非十进制数按权展开求和（十六进制数的A，B，C，D，E，F分别用十进制的10，11，12，13，14，15代替）。,返回本节首,【例】将二进制数(1011.1)2转换成十进制数。解：(1011.01)2=123+022+121+120+02-1+12-2=18+04+12+11+00.5+10.25=8+0+2+1+0.25=11.25,返回本节首,【例】将八进制数(307.5)8转换成十进制数。解：(307.5)8=382+081+780+58-1=364+08+71+50.125=192+0+7+0.625=199.625=11.25,返回本节首,【例】将十六进制数(3CF.A)16转换

18、成十进制数。解：(3CF.A)16=3162+12161+15160+1016-1=3256+1216+151+100.0625=768+192+15+0.625=975.625,返回本节首,(2)十进制数转换成r 进制数【方法】整数部分：除r取余，将余数从下往上取出来。小数部分：乘r取整，将取整的结果按顺序取。,返回本节首,【例】将十进制数57.625转换成二进制数。解：,整数部分转换：（除二取余，从高位向低位取余数）余数 2 57 1 低位 2 28 0 2 14 0 2 71 2 31 2 11 高位 0 57=111001B,返回本节首,【例】将十进制数57.625转换成二进制数。,小

19、数部分转换：（乘二取整，将取整的结果顺序取出）0.625 2 11.25 2 00.5 2 11.0 0.625=101B,返回本节首,【例】将十进制数57.625转换成二进制数。结果为：57.125=111001.101B 说明对于小数部分的转换，当乘二取整以后剩余的小数部分为0时就结束了，但如果一直不为0，则可根据精度要求，选择一定的位数后停止。对于十进制数转换为八进制数或十六进制数也可用类似方法得出结果。,返回本节首,(3)二进制数和八进制数的相互转换【方法】以小数点为界，整数从右向左，小数从左向右，一位八进制数对应三位二进制数，位数不够时补零。,八进制二进制数对应表,返回本节首,【例】

20、将八进制数50.754 O转换为二进制数，将二进制数11010110.10101B转换为八进制数。解：50.754 O=101 000.111 101 100B=101000.1111011B,返回本节首,【例】将二进制数11010110.10101B转换为八进制数。解：11010110.10101B=011 010 110.101 010B=326.52 O,返回本节首,(4)二进制数和十六进制数的相互转换【方法】以小数点为界，整数从右向左，小数从左向右，一位十六进制数对应四位二进制数，位数不够时补零。,十六进制-二进制数对应表,返回本节首,【例】将十六进制数40B.2AH转换为进制制数。将

21、二进制数11010110.10101B转换为十六进制数。解：40B.2AH=0100 0000 1011.0010 1010B,返回本节首,【例】将二进制数11010110.10101B转换为十六进制数。解：11010110.10101B=1101 0110.1010 1000B=D6.A8H 说明十进制数也可先转换为二进制数，再由二进制数转换为八进制或十六进制数，反之亦然。,返回本节首,1.2.2 计算机中数据的存储1.计算机采用二进制的原因在计算机内部，数据都是以二进制的形式存储和运算的。计算机采用二进制的原因在于：(1)物理上易于实现。(2)二进制数运算简单。(3)机器可靠性高。(4)通

22、用性强，有很好的逻辑功能。,返回本节首,2.计算机中数据的单位计算机中数据的表示经常用到下面几个概念：(1)位。二进制数据中的一个（bit）,是计算机存储数据的最小单位。一个二进制位只能表示0或1两种状态，要表示更多的信息，就要把多个位组合成一个整体，一般以8位二进制组成一个基本单位。(2)字节。字节是计算机数据存储和处理的最常用的基本单位。字节（Byte），简记为B，规定一个字节为8位，即1B=8bit，每个字节由8个二进制位组成。计算机的存储器通常是以多少字节来表示容量的。,返回本节首,(3)字。一个字通常由一个或若干个字节组成。字（Word）是计算机进行数据处理时，一次存取、加工和传送的

23、数据长度。由于字长是计算机一次所能处理信息的实际位数，所以，它决定了计算机数据处理的速度，是衡量计算机性能的一个重要指标，计算机字长越长，反映出它的性能越好。,返回本节首,(4)KB。千字节，简称K，衡量数据容量的单位。1KB=210B=1024B。(5)MB。兆字节，简称M，衡量数据容量的单位。1MB=210KB=220B。(6)1GB。千兆字节，简称G，衡量数据容量的单位。1GB=210MB=230B。(7)1TB。太字节，简称T，衡量数据容量的单位。1TB=210GB=240B。,返回本节首,1.2.3 计算机中数据的编码计算机中用到的数据在计算机内部都是用二进制表示的，计算机只能识别二

24、进制数码。在实际应用中，计算机除了要对数码进行处理外，还要对其他信息（如语言、符号、声音、图像等）进行识别和处理，因此必须先把信息编成二进制数码，才能让计算机接受。这种把信息编成二进制数码的方法，称为计算机的编码。通常计算机编码分为数值编码和字符编码。下面我们介绍计算机的几种常用编码。,返回本节首,数字常用的编码有BCD码、格雷码、余3码等。英文字符是采用国际通用的ASCII(American Standard Code for Information Interchange）字符编码，即美国标准信息交换码。在我国汉字采用的是GB2312-80标准和GB18030-2000标准规定的汉字国标码

25、。,返回本节首,1.BCD码BCD码是指每位十进制数用4位二进制数表示，即用二进制数00001001来表示十进制数09，见下表。,BCD码和十进制数的对照表,返回本节首,2.ASCII码文字符是采用国际通用的ASCII(American Standard Code for Information Interchange）字符编码，即美国标准信息交换码。ASCII码分7位编码和8位编码两种。7位ASCII码称为基本ASCII码，它可以表示27即128个字符。由于ASCII采用7位编码，没有用到字节的最高位（一个字节用8位来表示），很多系统就利用这一位作为校验位，以便提高字符信息传输的可靠性。另外

26、，也有系统将ASCII码扩充到最高位，使编码表示的字符数量增加了一倍，即256个，也就是8位ASCII编码，或称为扩展的ASCII编码。,返回本节首,7位ASCII编码表,返回本节首,3.汉字编码ASCII码只对英文字母、数字和标点符号进行编码。为了在计算机内表示汉字、用计算机处理汉字，同样要对汉字进行编码。计算机对的汉字处理要比英文字符复杂的多，它涉及到多个汉字的编码和编码间的转换。这些编码有：汉字信息交换码、汉字输入码、汉字机内码汉字字形码、和汉字地址码等。下面就对这几个汉字编码进行简单地介绍。汉字信息交换码_国标码汉字信息交换码是用于汉字信息处理系统与通信系统之间进行信息交换的汉字代码，

27、简称交换码，也叫国标码。它是为使系统、设备之间信息交换时能够采用统一的形式而制定的。,返回本节首,区位码 我国于1980年制定了信息交换用汉字编码字符集基本集，即GB2312-80国家标准，规定了一级和二级汉字字库共6763个汉字，另加682个图形符号（如序号、数字、罗马数字、英文字母、日文假名、俄文字母、汉语注音等，计算机将它们也当作汉字看待）。按汉字的使用频度将汉字分为一级汉字（常用字）和二级汉字，并规定了每个汉字的标准编码。此标准将汉字按一定的规律摆在一个94行、94列的方阵中，每个汉字在方阵中对应一个位置，方阵中的行号为区号，列号为位号，每个汉字的区号和位号合在一起构成“区位码”。如“

28、中”字在方阵的第54行，第48列，它的区位码为5448。,返回本节首,国标码与区位码的换算将区位码中的行号、列号分别转化为十六进制数后分别加十六进制数20H，就是国标码，即国标码是区位码的变形。如：“中”字的区位码为5448，54转换为十六进制为36H，48转换为十六进制是30H，分别加上20H后，“中”字的国标码为5650H。一个汉字的国标码是由两个字节ASCII码构成。“中”字的两个字节是：01010110 01010000,返回本节首,汉字机内码汉字机内码是为在计算机内部对汉字进行存储、处理而设置的汉字编码，也称内码。当一个汉字输入到计算机后就转换为机内码，然后才能在机器内传输、存储、处

29、理。汉字机内码的形式也有多种。目前，对应于国标码一个汉字的机内码也用2个字节存储，并把每个字节的最高二进制位置为“1”作为汉字机内码的标识，以免与单字节的ASCII码产生歧义。也就是说，国标码的两个字节每个字节最高位置为“1”，即转换为机内码。,返回本节首,汉字输入码将汉字输入计算机而编制的代码称为汉字输入码，也叫外码。目前汉字主要是经标准键盘输入计算机的，所以汉字输入码都是由键盘上的字符或数字组合而成。目前流行的汉字输入码的编码方案已有许多，但总体来说可分为音码、形码、音形结合码三大类。音码是根据汉字的发音进行编码的，如全拼输入法；形码是根据汉字的字形结构进行编码的，如五笔字型输入法；音形码

30、则结合了两者，如自然码输入法。,返回本节首,汉字字形码 汉字字形码又称汉字字模，用于在显示屏或打印机输出汉字。汉字字形码通常有两种表示方式：点阵和矢量方式。用于点阵表示字形时，汉字字形码指的就是这个汉字字形点阵的代码。根据输出汉字的要求不同，点阵的多少也不同。简易型汉字为1616点阵，提高型汉字为2424点阵、3232点阵、4848点阵等。点阵规模越大，字形越清晰、美观，所占存储空间也就越大。矢量表示方式存储的是描述汉字字形的轮廓特征，当要输出汉字时，通过计算机的计算，由汉字字形描述信息生成所需要大小的和形状的汉字点阵。矢量汉字化字形描述与最终文字显示的大小分辨率无关，因此可产生高质量的汉字输

31、出。Windows中使用的TrueType技术就是汉字的矢量表示方式。,返回本节首,汉字地址码每个汉字字形码在汉字字库中的相对位移地址称为汉字地址码，即指汉字字型信息在汉字字模库中存放的首地址。每个汉字在字库中都占有一个固定大小的连续区域，其首地址即是该汉字的地址码。需要向输出设备输出汉字时，必须通过地址码，才能在汉字字库中取到所需的字形码，最终在输出设备上形成可见的汉字字形。,返回本节首,汉字在计算机中和处理过程,汉字,汉字,输入设备,输入管理模块,汉字库,输出设备,汉字输入码,汉字机内码,汉字字形码,返回本节首,1.3 计算机系统的组成,1.3.1 计算机系统的基本组成1.3.2 微型计算

32、机及其组成1.3.3 多媒体计算机,1.3.1 计算机系统的基本组成1.计算机系统的基本组成一个完整的计算机系统由计算机硬件系统和计算机软件系统两部分组成。,返回本节首,计算机系统的基本组成,返回本节首,2.计算机硬件系统硬件是指组成计算机的各种物理装置，硬件系统是组成计算机系统的各种物理设备的总称，是组成计算机系统的物质基础，如CPU、存储器、输入设备、输出设备等。硬件系统又称为裸机，它只能识别由0和1组成的机器代码，没有软件系统的计算机是无法使用的。从第一台计算机诞生到现在，虽然发生了巨大的变化，但计算机的结构基本是一样的，即冯诺伊曼结构。,返回本节首,（1）冯诺伊曼结构 1944年8月，

33、著名美籍匈牙利数学家冯诺伊曼与美国宾夕法尼亚大学莫乐电气工程学院的莫奇利小组合作，在他们研制的ENIAC基础上提出了一个全新的存储程序、程序控制的通用电子计算机的方案。冯诺伊曼在方案中总结并提出了3条思想：计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备5大基本部件组成。采用二进制形式表示数据和指令。将程序和处理问题所需的数据事先放在存储器中，计算机运行程序时，依次从存储器里逐条取出指令、执行一系列基本操作，完成该指令所规定的运算。,返回本节首,冯诺伊曼结构计算机基本部件关系图,返回本节首,(2)运算器 运算器(Arithmetic Logic Unit)是进行算术运算和逻辑运算的部件，主要

34、由算术单元和一组寄存器组成。在控制器的控制下，它对取自内存储器或寄存器组中的数据进行算术或逻辑运算，再将运算的结果送到内存储器或寄存器组中。运算器的核心是算术逻辑单元（ALU）也叫做算术逻辑运算部件，它的核心部分是加法器，并辅以移位和控制逻辑组合而成。在控制信号的控制下，可进行加、减、乘、除等算术运算和各种逻辑运算。寄存器组用来存储ALU运算中所需的操作数及其运算结果。,返回本节首,(3)控制器 控制器(Control Unit)的功能是控制计算机各部件协调工作而自动执行程序。计算机的工作就是执行程序，但计算机只能执行存放在内存中的程序，所以执行程序前一定要把数据和程序放入计算机内存。程序是若

35、干指令的有序排列。在执行程序时，控制器首先从存储程序的内存中按顺序取出一条指令，并对指令进行分析，根据指令的功能向相关部件发出控制指令，使它们执行该指令所规定的任务。计算机要自动执行一个程序，就是在控制器的控制下，从第一条指令开始，逐条读出指令、分析指令、执行指令直至执行到程序的最后一条停机指令完成程序为止。控制器和运算器合在一起称为中央处理单元或中央处理器（Central Processing Unit,CPU），它是计算机的核心部件。,返回本节首,(4)存储器 存储器（Memory）是具有“记忆”功能，用来存放指令和数据的部件。对存储器的要求是不仅能保存大量二进制的数据，而且能快速从存储器

36、中读出数据，或者把数据快速写入存储器。计算机的存储器可分为两大类：一类为设在主机中的内存储器，也叫主存储器，简称内存或主存；另一类是属于计算机外部设备的存储器，叫外存储器，也叫辅助存储器，简称外存或辅存。内存存取速度快，但容量较小，一般由半导体器件构成；外存存取速度慢，但容量很大，如磁盘存储器等。在计算机运行中，要执行的程序和数据都必须存放在内存中，CPU只能直接与内存交换信息，而不能直接与外存交换信息。为了处理外存中的信息，必须将外存中的信息先传送到内存后才能由CPU进行处理。,返回本节首,(5)输入设备 用来向计算机输入各种原始数据和程序和设备叫做输入设备(Input Device)。输入

37、设备把各种形式的信息，如数字、文字、图形、图像等转换为计算机能识别的二进制“编码”，并把它们输入到计算机存储起来。常用的输入设备有键盘、鼠标、扫描仪等。,返回本节首,(6)输出设备 从计算机输出种类数据的设备叫做输出设备（Output Device）。输出设备把计算机加工处理的二进制信息转换为用户或其它设备所需要的信息形式输出，如文字、数字、图形、图像、声音等。常用的输出设备有显示器、打印机、绘图仪、磁盘等。,返回本节首,3.计算机软件系统软件是由程序、程序运行所需的数据以及开发、使用和维护这些程序所需的文档三部分组成。软件系统是计算机系统中各种软件的总称。计算机软件按功能可分为系统软件和应用

38、软件两大类。软件系统的大致分类:(1)系统软件(2)应用软件,返回本节首,(1)系统软件 系统软件是控制计算机系统并协调管理计算机软硬件资源的程序，其主要功能包括：启动计算机，存储、加载和执行程序，对文件进行排序、检索，将程序语言翻译成机器语言等。仅由硬件组成的计算机称为裸机，裸机是无法直接运行的。实际上，系统软件可以看作用户与计算机硬件之间的接口，它为应用软件和用户提供了控制、访问硬件的方便手段，使用户和应用软件不必了解具体的硬件细节就能操作计算机或开发程序。上述功能主要是由操作系统完成的。此外，语言处理程序和各种工具软件也属于系统软件，它们从另一方面辅助用户使用计算机。下面介绍这些软件的主

39、要功能。,返回本节首,系统软件的分类:操作系统语言处理程序服务程序,返回本节首,操作系统 操作系统（Operating System，OS）是对计算机全部软、硬件资源进行控制和管理的大型程序，是直接运行在裸机上的最基本的系统软件，其他软件必须在操作系统的支持下才能运行。它是软件系统的核心。如：DOS，Windows，Linux,返回本节首,语言处理程序 编写计算机程序所用的语言称为计算机程序设计语言，它是人与计算机之间交换信息的工具。人们使用计算机时，可以通过某种计算机语言与其进行“交谈”，用计算机语言描述所要完成的工作。为了完成某项特定的任务，用计算机语言编写一组指令序列就称为程序。编写程序

40、和执行程序是利用计算机解决问题的主要方法和手段。程序设计语言通常分为三种:机器语言、汇编语言、高级语言。,返回本节首,机器语言 机器语言是计算机诞生和发展初期使用的语言。每种型号的计算机都有自己的指令系统，也就是机器语言，每条指令都对应一串二进制代码。机器语言是计算机唯一能够识别并直接执行的语言，与其他语言相比，它的执行速度最快，执行效率最高。用机器语言编写的程序称为机器语言程序。机器语言编写艰难繁琐、可读性差、不易记忆、不易调试和修改、可移植性差，程序成本高，不易普及。,返回本节首,汇编语言 汇编语言产生于20世纪50年代初，是用一些比较容易识别和记忆的助记符号来代替相应的指令，也叫“符号语

41、言”。用汇编语言编写的程序称为汇编语言源程序，计算机不能直接识别，必须先把汇编语言源程序翻译成机器语言程序，然后才能被执行。汇编语言比机器语言直观、易记，比机器语言前进了一大步。但汇编语言和机器语言的性质是一样的，只是表示方法上做了改进，它仍然是一种信赖于机器的语言，可移植性差。机器语言和汇编语言统称为低级语言。,返回本节首,高级语言 高级语言起始于20世纪50年代中期。这时的“高级”指的是它与人们日常熟悉的自然语言和数学语言相当接近，而且不信赖于计算机的型号，它的通用性好，编程方便，大提高了程序的可读性，可维护性和可移植性。用一种高级语言写成的源程序，可以在具有该种语言编译系统的不同计算机上

42、使用，但这种语言必须经过编译或解释程序译成机器语言才能执行。从1954年第一个高级语言(FORTRAN语言)诞生以来，人们设计出了几百种语言，高级语言也从面向过程发展到面向对象和程序设计语言，目前向以可视化、跨平台、适合网络应用开发方向发展。常用的高级语言有：FORTRAN、BASIC、PASCAL、COBOL、C，目前常用的高级语言有：Visual Basic、Visual C+、Delphi、PowerBuilder、VB.NET、VC+.NET、JAVA、C#等。,返回本节首,有服务程序 服务程序能够提供一些常用的服务功能，它们为用户开发程序和使用计算机提供了方便。如诊断程序、排错程序等

43、。,返回本节首,（2）应用软件 利用计算机的软/硬件资源为某一专门的应用目的而开发的软件称为应用软件。根据其服务对象一般可分为通用软件和专用软件两大类。通用软件。这类软件通常是为解决某一类问题而设计，而这类问题是很多用户都会遇到和希望解决的。它们主要有：文字处理软件电子表格图形图像处理软件数据库系统软件网络软件娱乐与学习软件,返回本节首,专用软件 通用软件或软件包一般可以在市场上买到，但针对个别用户或特别用户的具有特殊要求的软件是无法买到的，它们只能组织人力进行专门的设计开发。这种具有针对性设计开发的软件只适用于专门用户，因此也称为专用软件。,返回本节首,1.3.2 微型计算机及其组成1微型计

44、算机的发展2微型计算机的硬件结构3微型计算机的基本组成,返回本节首,1微型计算机的发展第一代微型计算机（19711973）第二代微型计算机（19741978）第三代微型计算机（19781985）第四代微型计算机（19852000）第五代微型计算机（2000年以后）,返回本节首,第一代微型计算机（19711973）4位微型计算机。1971年，美国Intel公司成功地在一个芯片上实现了中央处理器的功能，制成了世界上第一片4位微处理器MPU（micro processing unit），称为Intel 4004，并由它为中央处理器组成了第一台微型计算机MCS_4，由此揭开了微型计算机大普及的序幕。I

45、ntel 4004的时钟频率为0.5MHz0.8MHz，数据总线和地址总线均为4位8位，使用机器语言和简单汇编语言编程，主要应用于家用电器、计算器和简单的控制等。,返回本节首,Intel 4004,第一台微型机,返回本节首,第二代微型计算机（19741978）8位微型计算机。1974年，Intel公司推出了8位微处理器Intel 8080，这是第一个真正实用的微处理器，这就是第二代微处理器。具有代表性的第二代微处理器还有Intel公司的Intel 8085、Motorola公司的M6800、Zilog公司的Z80、MOS Technology公司的6502等，由它们为中央处理器装备起来的微型计

46、算机称为第二代微型计算机。其中较著名的有以6502为中央处理器的APPLEII微型机，以Z80为中央处理器的System-3微型机。这一代微处理器的功能比第一代的明显增强，其时钟频率为1MHz2.5MHz，数据总线为8位，地址总线16位，配有操作系统，可使用Fortran、Basic等多种高级语言编程，主要应用于教学实验、工业控制和智能仪表等。,返回本节首,Intel 8080,6502,APPLE II,返回本节首,第三代微型计算机（19781985）,Intel 8086,Intel 8088,Intel 80286,返回本节首,IBM PC,IBM PC,286机,返回本节首,第四代微型

47、计算机（19852000）32位微型计算机。1985年起采用超大规模集成电路的32位微处理器问世，如Intel 80386、Zilog公司的Z80000、惠普公司的HP32、NS公司的NS16032等，标志着第四代微处理器的诞生。用第四代微处理器装备起来的微型计算机称为第四代微型计算机。1993年，Intel公司推出32微处理器芯片80586，取名为Pentium（奔腾），它集成了310万个晶体管，内置16KB缓存，主频为66MHz。以后的Pentium Pro、Pentium MMX、Pentium II、Pentium III 都是更先进的高档微处理器。这时的微型机软件更加成熟，并且产生了

48、视窗的操作系统Windows，应用迅速扩展，并普及到各行各业及家庭，网络应用也成为其中一大特点。,返回本节首,Intel 80386,Intel 80486,Intel 80586-pentium奔腾,返回本节首,第五代微型计算机（2000年以后）64位微型计算机。2000年Intel公司推出64位微处理器芯片Pentium IV（奔腾4），标志着第五代微处理器的诞生。Pentium IV集成了4200万个晶体管，主频达到1.4GHz，Pentium IV后，Intel公司还摧出了由塞扬D系列、迅驰系列、PD系列、PE系列微型处理器。用第五代微处理器装备起来的微型计算机称为第五代微型计算机，它

49、们的都采用了很多新技术，在应用上也更加普及和广泛。,返回本节首,Intel Pentium IV,塞扬双核,返回本节首,2微型计算机的硬件结构 微型计算机的硬件结构也遵循冯诺伊曼型计算机结构的基本思想，一般都采用如下图所示的典型结构。,返回本节首,3微型计算机的基本组成 微型计算机包含有多种系列、多种档次、多种型号的计算机。它们同样也是由微型计算机的中央处理器（微处理器）、存储器、输入输出等设备组成，见下图。但从外观来看，微型计算机基本都是由显示器、键盘、鼠标、和主机构成。其中主机是由主板、微处理器、内存、硬盘驱动器、光盘驱动 器、软盘驱动器、电源、显示 卡和机箱等组成。,返回本节首,(1)主

50、板 主板也叫系统板或母板，见下图。自微机诞生以来，主板一直是微机的主要组成部分。主板中包括了基本输入输出系统（BIOS）、高速缓冲存储器、内存插槽、CPU插槽、键盘接口、软盘驱动器接口、硬盘驱动器 接口、总线扩展插槽（ISA、PCI等扩展插槽）、串行接口（COM1、COM2）、并行 接口（打印机接口）等。,返回本节首,(2)中央处理器 中央处理器（Central Processor Unit，CPU）是一个体积不大而集成度非常高、功能强大的芯片，也称为微处理器（Micro Proc essor Unit，MPU），它包含了运算器和控制器两大部件，是微型计算机的核心，计算机的所有操作都受它控制，