計(jì)算機(jī)與信息處理技術(shù)基礎(chǔ)

1、計(jì)算機(jī)與信息處理技術(shù)基礎(chǔ) 第一章 計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)本章主要內(nèi)容包括：微電子技術(shù)與計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)的發(fā)展與應(yīng)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成DOS操作系統(tǒng)遼寧石油化工大學(xué)計(jì)算機(jī)與通信工程學(xué)院1.1微電子技術(shù)與計(jì)算機(jī)電子技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了電子管、晶體管、小規(guī)模集成電路、大規(guī)模集成電路及超大規(guī)模集成電路等五個(gè)階段。為了滿足應(yīng)用的需要，電子元器件變得越來(lái)越小。隨著電子元器件的微型化，便產(chǎn)生了微電子技術(shù)，使得集成電路的發(fā)展成為必然。微電子技術(shù)的發(fā)展是以電子元器件的發(fā)展為標(biāo)志，計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展是以微電子技術(shù)為基礎(chǔ)的。遼寧石油化工大學(xué)計(jì)算機(jī)與通信工程學(xué)院1.1.1集成電路的發(fā)展從20世紀(jì)初真空電子管發(fā)明后，電子元器件至今已經(jīng)經(jīng)歷了

2、五代的發(fā)展過(guò)程。集成電路(IC)的誕生，使電子技術(shù)出現(xiàn)了劃時(shí)代的革命，它是現(xiàn)代電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)發(fā)展的基礎(chǔ)，也是微電子技術(shù)發(fā)展的標(biāo)志。遼寧石油化工大學(xué)計(jì)算機(jī)與通信工程學(xué)院集成電路規(guī)模的劃分目前在國(guó)際上尚無(wú)嚴(yán)格、確切的定義。在集成電路的發(fā)展過(guò)程中，人們比較接受按照芯片上所含邏輯門(mén)電路或晶體管的個(gè)數(shù)作為劃分標(biāo)志。通常，人們將單塊芯片上包含100個(gè)元件或10個(gè)邏輯門(mén)以下的集成電路稱(chēng)為小規(guī)模集成電路；將元件數(shù)在100-1000個(gè)或邏輯門(mén)數(shù)在10-100個(gè)的集成電路稱(chēng)為中規(guī)模集成電路；邏輯門(mén)數(shù)在100-5000個(gè)，或者元件數(shù)在1000-100,000個(gè)的集成電路稱(chēng)為大規(guī)模集成電路(LSI)，門(mén)數(shù)超過(guò)500

3、0個(gè)或元件數(shù)高于10萬(wàn)個(gè)的集成電路則稱(chēng)超大規(guī)模集成電路(VLSI)。遼寧石油化工大學(xué)計(jì)算機(jī)與通信工程學(xué)院集成電路的產(chǎn)生1952年，英國(guó)科學(xué)家達(dá)默設(shè)想按照電子線路的要求，將一個(gè)線路所包含的晶體管和二極管，以及其它必要的元件統(tǒng)統(tǒng)集合在一塊半導(dǎo)體晶片上，從而構(gòu)成一塊具有預(yù)定功能的電路。1958年，美國(guó)德克薩斯儀器公司的工程師基爾比按照上述設(shè)想，制成了世界上第一塊集成電路。同年，另一家美國(guó)著名的電子公司也宣稱(chēng)研制成功集成電路，并且將所發(fā)明的一整套制作微型晶體管的新工藝“平面工藝”移用到集成電路的制作中，使集成電路很快從實(shí)驗(yàn)室研制試驗(yàn)階段轉(zhuǎn)入工業(yè)化生產(chǎn)階段。1962年，世界上出現(xiàn)第一塊正式商品化集成電路

4、，這預(yù)示著第三代電子器件已正式登上電子學(xué)舞臺(tái)。從此，在世界范圍內(nèi)掀起了集成電路的研制熱潮。早期的典型硅芯片為1.25mm1.25mm。遼寧石油化工大學(xué)計(jì)算機(jī)與通信工程學(xué)院集成電路的發(fā)展過(guò)程20世紀(jì)60年代初，每個(gè)硅片上的元件數(shù)在100個(gè)左右；1967已達(dá)到1000個(gè)晶體管，這標(biāo)志著大規(guī)模集成階段的開(kāi)端。1976年，每個(gè)芯片上可集成1萬(wàn)多個(gè)晶體管；進(jìn)入20世紀(jì)80年代，一塊硅芯片上有幾萬(wàn)個(gè)晶體管的大規(guī)模集成電路已經(jīng)很普遍了，并且正在向超大規(guī)模集成電路發(fā)展。如今已經(jīng)出現(xiàn)屬于第五代的產(chǎn)品，在不到50平方毫米的硅芯片上集成的晶體管數(shù)激增到200萬(wàn)只以上。遼寧石油化工大學(xué)計(jì)算機(jī)與通信工程學(xué)院1.1.2集

5、成電路的設(shè)計(jì)和制造集成電路的設(shè)計(jì)和制造已經(jīng)成為當(dāng)今世界第一大產(chǎn)業(yè)。集成電路設(shè)計(jì)、芯片制造和封裝測(cè)試是集成電路產(chǎn)業(yè)中三個(gè)至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，硬件部分大多采用集成電路。它將信息處理、存儲(chǔ)、傳輸集中在一個(gè)個(gè)小小的硅芯片之中，這些硅芯片中充滿了微小的電路器件，如導(dǎo)線、半導(dǎo)體、電容、電阻等。嚴(yán)格地說(shuō)，集成電路技術(shù)就是通過(guò)一系列特定的加工工藝，將晶體管、二極管等有源器件和電阻、電容等無(wú)源器件，按照一定的電路互連，集成在一塊半導(dǎo)體單晶片上，執(zhí)行特定電路或系統(tǒng)功能。我們通常所見(jiàn)到的芯片表面光潔整齊，上有商標(biāo)，下有若干排列整齊的引腳，這是用陶瓷封裝起來(lái)已經(jīng)設(shè)計(jì)好的微型電路。通過(guò)引腳可以與系統(tǒng)總線相連

6、，以處理和傳輸信息。遼寧石油化工大學(xué)計(jì)算機(jī)與通信工程學(xué)院1.1.3微電子技術(shù)的應(yīng)用和展望微電子技術(shù)作為當(dāng)今世界新技術(shù)革命的基石，給各行各業(yè)帶來(lái)了革命性的變化。當(dāng)前微電子技術(shù)發(fā)展已進(jìn)入到系統(tǒng)集成芯片(system on chip，SOC)時(shí)代，即將整個(gè)系統(tǒng)或子系統(tǒng)集成在一個(gè)硅芯片上，而進(jìn)一步發(fā)展成為將各種物理的、化學(xué)的和生物的敏感器(執(zhí)行信息獲取的功能)和執(zhí)行器與信息處理系統(tǒng)集成在一起，從而完成從信息獲取、處理、存儲(chǔ)、傳輸?shù)綀?zhí)行的系統(tǒng)功能。這是一個(gè)更為廣義上的系統(tǒng)集成芯片，是微電子技術(shù)又一次革命性變革?？茖W(xué)家預(yù)測(cè)，在未來(lái)10到20年間，繼續(xù)提高芯片的性能將面臨巨大的挑戰(zhàn)，因?yàn)楣栊酒呀?jīng)不能被制造

7、得更小了，必須尋找制造芯片的新材料。而解決這個(gè)難題最有效的方法可能就是納米技術(shù)。遼寧石油化工大學(xué)計(jì)算機(jī)與通信工程學(xué)院1.2 計(jì)算機(jī)的發(fā)展與應(yīng)用計(jì)算機(jī)的發(fā)明是人類(lèi)文明發(fā)展史上最偉大的科學(xué)成就之一，它的出現(xiàn)從根本上改變了人們的工作方式和生活方式。計(jì)算機(jī)在科學(xué)研究、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國(guó)防建設(shè)和社會(huì)生活等各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，它必將在人類(lèi)社會(huì)發(fā)展的進(jìn)程中發(fā)揮越來(lái)越大的作用。遼寧石油化工大學(xué)計(jì)算機(jī)與通信工程學(xué)院1.2.1 計(jì)算機(jī)的發(fā)展在美國(guó)軍方的大力支持下，世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)ENIAC于1943年開(kāi)始研制，參加研制工作的是以賓夕法尼亞大學(xué)莫爾電機(jī)工程學(xué)院的莫西利和?？颂貫?/p>

8、首的研制小組。在研制中期，當(dāng)時(shí)任美國(guó)陸軍軍械部彈道研究所顧問(wèn)、正在參加美國(guó)第一顆原子彈研制工作的美籍匈牙利數(shù)學(xué)家馮諾依曼帶著原子彈研制過(guò)程中遇到的大量計(jì)算問(wèn)題加入了研制行列。1945年春天，ENIAC首次試運(yùn)行成功。1946年2月10日，美國(guó)陸軍軍械部和賓夕法尼亞大學(xué)莫爾電機(jī)工程學(xué)院聯(lián)合向世界宣布ENIAC的誕生，從此揭開(kāi)了現(xiàn)代電子計(jì)算機(jī)發(fā)展和應(yīng)用的序幕。遼寧石油化工大學(xué)計(jì)算機(jī)與通信工程學(xué)院世界上的第一臺(tái)計(jì)算機(jī)世界上第一臺(tái)計(jì)算機(jī)的主要特征：使用了1500個(gè)繼電器使用了18800個(gè)電子管占地170平方米重量30多噸耗電140千瓦耗資48萬(wàn)美元每秒能完成5000次加法運(yùn)算、300多次乘法運(yùn)算是當(dāng)時(shí)

9、最快人工計(jì)算速度的一千倍比當(dāng)時(shí)最快的計(jì)算工具快300倍。遼寧石油化工大學(xué)計(jì)算機(jī)與通信工程學(xué)院計(jì)算機(jī)的五個(gè)發(fā)展階段1.第一代計(jì)算機(jī)1946年至1957年，這一時(shí)代的計(jì)算機(jī)主要采用電子管，稱(chēng)為電子管計(jì)算機(jī)。它的主要特征包括：采用電子管作為計(jì)算機(jī)的主要邏輯部件，它體積大、耗電量大、壽命短、可靠性差、成本高；采用電子射線管、磁鼓存儲(chǔ)信息，存儲(chǔ)容量很??；輸入輸出裝置落后，主要使用穿孔卡片，它速度慢、容易出錯(cuò)、使用不方便；使用機(jī)器語(yǔ)言，幾乎沒(méi)有系統(tǒng)軟件。第一代計(jì)算機(jī)的典型代表有ENIAC和UNIVAC。Univac首開(kāi)用同一設(shè)計(jì)方案生產(chǎn)多臺(tái)計(jì)算機(jī)的先河，并從一開(kāi)始設(shè)計(jì)就充分考慮了企業(yè)應(yīng)用問(wèn)題，它的研制人仍

10、然是ENIAC的兩位主要研制人莫西利和?？颂亍＿|寧石油化工大學(xué)計(jì)算機(jī)與通信工程學(xué)院我國(guó)研制的第一臺(tái)計(jì)算機(jī)1952年，中國(guó)科學(xué)院數(shù)學(xué)所開(kāi)始計(jì)算機(jī)的研制工作。1956年，在“十二年科學(xué)技術(shù)發(fā)展規(guī)劃”中，計(jì)算機(jī)的發(fā)展是一項(xiàng)重要的規(guī)劃項(xiàng)目。1958年根據(jù)蘇聯(lián)提供的M-3小型機(jī)技術(shù)資料制成了“八一”型通用電子管計(jì)算機(jī)(又稱(chēng)103機(jī))，這是中國(guó)自已制造的第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)。1959年9月14日又根據(jù)蘇聯(lián)提供的有關(guān)資料研制成104大型通用電子計(jì)算機(jī)。103、104機(jī)投入運(yùn)行后，解決了水壩應(yīng)力分析、天氣數(shù)值預(yù)報(bào)、大地測(cè)量、石油勘探等與國(guó)家建設(shè)事業(yè)有密切關(guān)系的復(fù)雜計(jì)算問(wèn)題。遼寧石油化工大學(xué)計(jì)算機(jī)與通信工程學(xué)院2.

11、第二代計(jì)算機(jī)1958年至1964年。這一時(shí)代的計(jì)算機(jī)主要采用晶體管，稱(chēng)為晶體管計(jì)算機(jī)。它的主要特征包括：采用晶體管作為計(jì)算機(jī)的主要邏輯部件，體積減小，重量減輕，成本下降，能耗降低，可靠性得到了提高；運(yùn)算速度加快，達(dá)到每秒幾萬(wàn)到幾十萬(wàn)次運(yùn)算；采用磁芯作為主存儲(chǔ)器，磁盤(pán)、磁鼓作外存儲(chǔ)器；提出了操作系統(tǒng)的概念，出現(xiàn)了高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言(如FORTRAN，ALGOL60等)和批處理系統(tǒng)。擴(kuò)大了計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域，除了科學(xué)計(jì)算以外，還應(yīng)用于數(shù)據(jù)處理和過(guò)程控制。遼寧石油化工大學(xué)計(jì)算機(jī)與通信工程學(xué)院3.第三代計(jì)算機(jī)1964年至1969年。這一時(shí)代的計(jì)算機(jī)主要采用集成電路，稱(chēng)為集成電路計(jì)算機(jī)。它的主要特征包括：采

12、用中、小規(guī)模集成電路作為主要邏輯部件，從而使計(jì)算機(jī)體積更小，重量更輕，耗電更省，壽命更長(zhǎng)，成本更低；運(yùn)算速度有了更大的提高，每秒可達(dá)幾百萬(wàn)次運(yùn)算；采用半導(dǎo)體存儲(chǔ)器做主存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)容量和存儲(chǔ)速度有了大幅度的提高，增加了系統(tǒng)的處理能力，而且體積小，價(jià)格更低；高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言進(jìn)一步發(fā)展；操作系統(tǒng)的出現(xiàn)，使計(jì)算機(jī)的功能更強(qiáng)，使用更方便。出現(xiàn)的分時(shí)操作系統(tǒng)，能夠使多個(gè)用戶共享計(jì)算機(jī)資源；在程序設(shè)計(jì)方法上，采用了結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)，為研制更加復(fù)雜的軟件提供了技術(shù)上的保證；計(jì)算機(jī)的應(yīng)用范圍擴(kuò)大到企業(yè)管理和輔助設(shè)計(jì)等領(lǐng)域。遼寧石油化工大學(xué)計(jì)算機(jī)與通信工程學(xué)院4.第四代計(jì)算機(jī)1972年至今，這一時(shí)代的計(jì)算機(jī)采用大規(guī)

13、模和超大規(guī)模集成電路。第四代計(jì)算機(jī)的主要特征包括：采用大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路作為基本邏輯部件，使計(jì)算機(jī)體積、重量和成本大幅度降低，可靠性大幅度提高；運(yùn)算速度加快，每秒可達(dá)幾千萬(wàn)次到幾十億次運(yùn)算；作為主存儲(chǔ)器的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，其集成度越來(lái)越高，容量越來(lái)越大。外存儲(chǔ)器除了廣泛地使用軟、硬磁盤(pán)外，還引進(jìn)了光盤(pán)和閃存；各種使用方便的輸入輸出設(shè)備相繼出現(xiàn)，如大容量的磁盤(pán)、光盤(pán)、鼠標(biāo)器、圖像掃描儀、數(shù)字化照相機(jī)、高分辨率彩色顯示器、激光打印機(jī)和繪圖儀等；軟件系統(tǒng)工程化、理論化，程序設(shè)計(jì)自動(dòng)化；發(fā)展了并行計(jì)算和分布式計(jì)算技術(shù)；計(jì)算機(jī)在辦公自動(dòng)化、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)、多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信、人工智能和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域

14、得到了廣泛應(yīng)用；各種實(shí)用軟件層出不窮，極大地方便了用戶使用計(jì)算機(jī)。遼寧石油化工大學(xué)計(jì)算機(jī)與通信工程學(xué)院5.新一代計(jì)算機(jī)進(jìn)入20世紀(jì)90年代以來(lái)，計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展十分迅速，產(chǎn)品不斷更新?lián)Q代，美國(guó)和日本等發(fā)達(dá)國(guó)家不斷投入大量的人力物力研究和開(kāi)發(fā)支持邏輯推理和知識(shí)庫(kù)的智能計(jì)算機(jī)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)、化學(xué)和生物計(jì)算機(jī)，以及光計(jì)算機(jī)和量子計(jì)算機(jī)等新一代計(jì)算機(jī)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域的不斷增加，現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)將無(wú)法滿足日益擴(kuò)大的多樣化應(yīng)用要求，因此，人們?cè)诓粩嗖捎眯路椒ā⑿录夹g(shù)和新工藝的基礎(chǔ)上，使得計(jì)算機(jī)的功能更加完善、應(yīng)用范圍更加廣泛，同時(shí)使計(jì)算機(jī)不僅可以重復(fù)執(zhí)行人事先安排好的指令，而且可以

15、提供邏輯推理和知識(shí)學(xué)習(xí)能力?？傊?，新一代的計(jì)算機(jī)將向巨型化、微型化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化和多媒體化等方向發(fā)展。遼寧石油化工大學(xué)計(jì)算機(jī)與通信工程學(xué)院1.2.2 微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展第四代計(jì)算機(jī)時(shí)代也是微型計(jì)算機(jī)誕生的時(shí)代。隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展，集成電路的集成度越來(lái)越高，計(jì)算機(jī)的體積也越來(lái)越微型化。微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱(chēng)微機(jī)，又稱(chēng)微電腦。微型計(jì)算機(jī)具有體積小、重量輕、功耗低、價(jià)格便宜、對(duì)環(huán)境要求不高和易學(xué)易用等特點(diǎn)，而它的功能、速度、可靠性和適用性與傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)相比毫不遜色。微型計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生與發(fā)展，完全得益于微電子學(xué)及大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展。微電子技術(shù)可以把組成計(jì)算機(jī)的主要部件中央處理器集成到一塊很小

16、的芯片上，這種芯片稱(chēng)為微處理器。人們通常以微處理器為依據(jù)來(lái)討論微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷史。遼寧石油化工大學(xué)計(jì)算機(jī)與通信工程學(xué)院微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展階段1.第一代微型計(jì)算機(jī)(19711972年) 采用4位或低檔8位微處理器，代表產(chǎn)品有Intel 4004和Intel 8008等。2.第二代微型計(jì)算機(jī)(19731977年)采用8位微處理器，代表產(chǎn)品有Intel 8080，Motorola 6800和Zilog Z80等。3.第三代微型計(jì)算機(jī)(19781981年)采用16位微處理器，代表產(chǎn)品有Intel 8086，Motorola M68000，Zilog Z8000等。4.第四代微型計(jì)算機(jī)(1978年)采用

17、32位微處理器，代表產(chǎn)品有Intel Pentium系列，AMD K6，Cyrix 6x86等。隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展，集成電路的集成度越來(lái)越高，計(jì)算機(jī)的體積也越來(lái)越小。遼寧石油化工大學(xué)計(jì)算機(jī)與通信工程學(xué)院1.2.3 計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)1.運(yùn)算速度快計(jì)算機(jī)最顯著的特點(diǎn)就是運(yùn)算速度快?，F(xiàn)在的計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度(MIPS，即每秒執(zhí)行多少百萬(wàn)條指令)可達(dá)幾百萬(wàn)到上千萬(wàn)次，我國(guó)自行研制的巨型計(jì)算機(jī)“銀河-”運(yùn)算速度達(dá)到百億次。計(jì)算機(jī)運(yùn)算的高速特性使得其應(yīng)用于天氣預(yù)報(bào)和地質(zhì)勘測(cè)等領(lǐng)域成為可能。2.計(jì)算精度高計(jì)算機(jī)具有很高的計(jì)算精度，一般可達(dá)十幾位、幾十位，甚至幾百位以上的數(shù)字精度，通過(guò)一定的手段可以實(shí)現(xiàn)任何精度要

18、求。計(jì)算機(jī)計(jì)算的高精度性使它適宜于航空航天和核物理等方面的計(jì)算工作。人們借助計(jì)算機(jī)，采用新的計(jì)算方法，已經(jīng)計(jì)算到值小數(shù)點(diǎn)后的4.8億位。3.存儲(chǔ)能力強(qiáng) 在計(jì)算機(jī)中有一個(gè)承擔(dān)記憶功能的部件，稱(chēng)為存儲(chǔ)器。計(jì)算機(jī)能夠把數(shù)據(jù)和程序存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器中，需要時(shí)再將這些數(shù)據(jù)和程序“調(diào)”出來(lái)。目前，普通個(gè)人計(jì)算機(jī)的內(nèi)存容量普遍為128M和256M，外存容量可達(dá)40G、80G、120G或更大。4.具有邏輯判斷能力邏輯判斷能力就是利用因果關(guān)系分析命題是否成立，以便做出相應(yīng)對(duì)策的能力。計(jì)算機(jī)的邏輯判斷能力是通過(guò)程序?qū)崿F(xiàn)的，正是由于計(jì)算機(jī)具有這種邏輯判斷能力，使得計(jì)算機(jī)不僅適用于解決數(shù)值計(jì)算問(wèn)題，而且適用于解決非

19、數(shù)值計(jì)算問(wèn)題，如信息檢索、圖像識(shí)別和專(zhuān)家系統(tǒng)等。5.可靠性高、通用性強(qiáng)由于采用大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路，現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)具有極高的可靠性。它不僅適用于科學(xué)計(jì)算，也適用于數(shù)據(jù)處理、工業(yè)控制、輔助設(shè)計(jì)和辦公自動(dòng)化等方面，因此，具有了極強(qiáng)的通用性。遼寧石油化工大學(xué)計(jì)算機(jī)與通信工程學(xué)院1.2.4計(jì)算機(jī)的分類(lèi)1.按處理方式分類(lèi)按處理方式分類(lèi)，可以把計(jì)算機(jī)分為模擬計(jì)算機(jī)、數(shù)字計(jì)算機(jī)以及數(shù)字模擬混合計(jì)算機(jī)。2.按功能分類(lèi)按計(jì)算機(jī)的功能分類(lèi)，一般可分為專(zhuān)用計(jì)算與通用計(jì)算機(jī)。3.按規(guī)模分類(lèi)按照計(jì)算機(jī)規(guī)模，并參考其運(yùn)算速度、輸入輸出能力、存儲(chǔ)能力等因素，通常將計(jì)算機(jī)分為巨型機(jī)、大型機(jī)、中型機(jī)、小型機(jī)和微型機(jī)等。4.按

20、照其工作模式分類(lèi)按照工作模式分類(lèi)，可將其分為服務(wù)器和工作站兩類(lèi)。遼寧石油化工大學(xué)計(jì)算機(jī)與通信工程學(xué)院1.2.5計(jì)算機(jī)的應(yīng)用1.科學(xué)計(jì)算科學(xué)計(jì)算也稱(chēng)數(shù)值計(jì)算，這是計(jì)算機(jī)的重要應(yīng)用領(lǐng)域之一。第一臺(tái)計(jì)算機(jī)的研制目的就是用于科學(xué)計(jì)算。計(jì)算機(jī)為科學(xué)計(jì)算而誕生，為科學(xué)計(jì)算而發(fā)展。人類(lèi)將自身無(wú)法完成的大量計(jì)算問(wèn)題交由計(jì)算機(jī)來(lái)完成。2.信息處理信息處理是計(jì)算機(jī)應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域，是計(jì)算機(jī)應(yīng)用的主流。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全球80%的計(jì)算機(jī)用于信息處理。3.工業(yè)控制和人工智能由于計(jì)算機(jī)具有運(yùn)算速度快、邏輯判斷能力強(qiáng)和可靠性高等特性，因此可以廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域。4.輔助功能目前，常用的計(jì)算機(jī)輔助功能包括：輔助設(shè)計(jì)、輔助

21、制造、輔助教學(xué)和輔助測(cè)試等。5.網(wǎng)絡(luò)和通信計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)高度發(fā)展密切結(jié)合的產(chǎn)物。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)利用通信設(shè)備和線路將地理位置不同、功能各自獨(dú)立的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)互連起來(lái)，在功能完善的網(wǎng)絡(luò)軟件控制下實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源共享和信息傳遞的系統(tǒng)。6.其他應(yīng)用 除了上述介紹的各種應(yīng)用外，計(jì)算機(jī)還在多媒體技術(shù)、文化娛樂(lè)和家庭生活等方面有著廣泛的應(yīng)用。遼寧石油化工大學(xué)計(jì)算機(jī)與通信工程學(xué)院1.3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成本節(jié)主要介紹計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成、微機(jī)硬件系統(tǒng)、微機(jī)軟件系統(tǒng)、微機(jī)基本工作原理和計(jì)算機(jī)主要性能指標(biāo)等內(nèi)容。遼寧石油化工大學(xué)計(jì)算機(jī)與通信工程學(xué)院1.3.1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部

22、分構(gòu)成。硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)互相依賴(lài)，不可分割。遼寧石油化工大學(xué)計(jì)算機(jī)與通信工程學(xué)院1.3.2微機(jī)硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)通常由五大部件組成，各部分之間的關(guān)系如圖所示。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)遼寧石油化工大學(xué)計(jì)算機(jī)與通信工程學(xué)院1.運(yùn)算器 運(yùn)算器是計(jì)算機(jī)中進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算的部件，通常由算術(shù)邏輯運(yùn)算部件(ALU)、累加器和通用寄存器組成。2.控制器控制器用于控制和協(xié)調(diào)計(jì)算機(jī)各部件自動(dòng)、連續(xù)地執(zhí)行計(jì)算機(jī)指令。它通常由指令部件、時(shí)序部件及操作控制部件組成。運(yùn)算器和控制器是計(jì)算機(jī)的核心部件，二者合稱(chēng)中央處理單元(簡(jiǎn)稱(chēng)CPU)。如果將CPU集成在一塊芯片上作為一個(gè)獨(dú)立的部件，該部件稱(chēng)為微處理器。CPU的性能

23、指標(biāo)決定微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的性能指標(biāo)。CPU的性能指標(biāo)主要包括字長(zhǎng)和時(shí)鐘頻率。字長(zhǎng)表示CPU每次計(jì)算數(shù)據(jù)的能力，如80486及Pentium系列的CPU一次可以處理32位二進(jìn)制數(shù)據(jù)。時(shí)鐘頻率的度量單位為MHz。時(shí)鐘頻率越高，其處理速度也越快。目前主流CPU的時(shí)鐘頻率已發(fā)展到1000MHz以上，有些甚至高達(dá)3000MHz以上。3.存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器的主要功能是用來(lái)保存各類(lèi)程序和數(shù)據(jù)信息。遼寧石油化工大學(xué)計(jì)算機(jī)與通信工程學(xué)院存儲(chǔ)器包括主存儲(chǔ)器和輔助存儲(chǔ)器：主存儲(chǔ)器也稱(chēng)內(nèi)存儲(chǔ)器，屬于主機(jī)的一部分。它用于存放系統(tǒng)當(dāng)前正在執(zhí)行的數(shù)據(jù)和程序，屬于臨時(shí)存儲(chǔ)器。輔助存儲(chǔ)器也稱(chēng)外存儲(chǔ)器，屬于外部設(shè)備。它用于存放暫時(shí)不用的

24、數(shù)據(jù)和程序，屬于永久存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)器與CPU之間的關(guān)系如圖所示。存儲(chǔ)器與CPU之間的關(guān)系遼寧石油化工大學(xué)計(jì)算機(jī)與通信工程學(xué)院為了能夠存取內(nèi)存指定位置的數(shù)據(jù)，通常對(duì)內(nèi)存中的每個(gè)存儲(chǔ)單元進(jìn)行編號(hào)，這個(gè)號(hào)碼稱(chēng)作內(nèi)存地址。衡量?jī)?nèi)存的主要性能指標(biāo)是存儲(chǔ)容量和存取時(shí)間。存儲(chǔ)容量是指可以容納數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)。存取時(shí)間是指按照有效地址從內(nèi)存取出有效數(shù)據(jù)所耗費(fèi)的時(shí)間。通常存取時(shí)間以納秒(ns,1ns=1/109s)為單位。存取時(shí)間越短，其性能越好。內(nèi)存儲(chǔ)器按其工作方式可分為隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM和只讀存儲(chǔ)器ROM。內(nèi)存儲(chǔ)器遼寧石油化工大學(xué)計(jì)算機(jī)與通信工程學(xué)院RAM當(dāng)計(jì)算機(jī)工作時(shí)，既可以從RAM中讀取數(shù)據(jù)，也可以向RAM中寫(xiě)

25、入數(shù)據(jù)，因此，RAM是一種可以讀寫(xiě)的存儲(chǔ)器。在隨機(jī)存儲(chǔ)器中，從任何存儲(chǔ)單元讀取數(shù)據(jù)的時(shí)間相同。目前絕大多數(shù)計(jì)算機(jī)使用半導(dǎo)體隨機(jī)存儲(chǔ)器。根據(jù)元器件結(jié)構(gòu)的不同，隨機(jī)存儲(chǔ)器又分為靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器(簡(jiǎn)稱(chēng)SRAM)和動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器(簡(jiǎn)稱(chēng)DRAM)。靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器集成度低、價(jià)格高，但存取速度快。它通常用于高速緩沖存儲(chǔ)器(Cache)。 遼寧石油化工大學(xué)計(jì)算機(jī)與通信工程學(xué)院Cache的存取速度比一般內(nèi)存快，通常與CPU的存取速度相當(dāng)，它位于CPU與內(nèi)存之間，如圖所示。Cache中通常保存內(nèi)存中的部分?jǐn)?shù)據(jù)映像，CPU讀取數(shù)據(jù)時(shí)首先訪問(wèn)Cache，如果Cache中包含所需數(shù)據(jù)，就不需要訪問(wèn)內(nèi)存；如果Cache中不

26、包含所需數(shù)據(jù)，CPU才去訪問(wèn)內(nèi)存。設(shè)置Cache的目的就是為了提高計(jì)算機(jī)的運(yùn)行速度。隨機(jī)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)當(dāng)前使用的程序和數(shù)據(jù)。因?yàn)殡S機(jī)存儲(chǔ)器利用電容上有無(wú)電荷來(lái)表示“0”和“1”，所以一旦計(jì)算機(jī)斷電，就會(huì)丟失數(shù)據(jù)，而且無(wú)法恢復(fù)。因此，用戶在操作計(jì)算機(jī)的過(guò)程中應(yīng)養(yǎng)成隨時(shí)存盤(pán)的良好習(xí)慣，以免斷電時(shí)丟失數(shù)據(jù)。遼寧石油化工大學(xué)計(jì)算機(jī)與通信工程學(xué)院ROM只讀存儲(chǔ)器ROM是僅能進(jìn)行讀取操作的存儲(chǔ)器。只讀存儲(chǔ)器中的信息是利用專(zhuān)用設(shè)備一次性寫(xiě)入的，它用于存放固定不變、重復(fù)執(zhí)行的程序。只讀存儲(chǔ)器的內(nèi)容固定不變，即使關(guān)機(jī)或斷電也不會(huì)丟失。只讀存儲(chǔ)器包括：PROM： 可編程的只讀存儲(chǔ)器。EPROM： 可擦除的可編程只讀存

27、儲(chǔ)器。EEPROM：可用電擦除的可編程只讀存儲(chǔ)器。遼寧石油化工大學(xué)計(jì)算機(jī)與通信工程學(xué)院外存儲(chǔ)器外存儲(chǔ)器大都采用磁性、半導(dǎo)體和光學(xué)材料制成。與內(nèi)存儲(chǔ)器相比，外存儲(chǔ)器的特點(diǎn)是存儲(chǔ)容量大、價(jià)格較低，而且在斷電的情況下也可以長(zhǎng)期保存信息，所以稱(chēng)為永久性存儲(chǔ)器。缺點(diǎn)是存取速度比內(nèi)存儲(chǔ)器慢。磁盤(pán)是微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中最重要的外部存儲(chǔ)器,同時(shí)它又是重要的輸入輸出設(shè)備。它一般包括軟磁盤(pán)存儲(chǔ)器、硬磁盤(pán)存儲(chǔ)器和移動(dòng)閃存，磁盤(pán)屬于磁表面存儲(chǔ)設(shè)備。遼寧石油化工大學(xué)計(jì)算機(jī)與通信工程學(xué)院軟盤(pán)軟盤(pán)驅(qū)動(dòng)器簡(jiǎn)稱(chēng)軟驅(qū)，是數(shù)據(jù)和程序進(jìn)入微型計(jì)算機(jī)的門(mén)戶。軟驅(qū)所用的軟盤(pán)直徑通常有3.5英寸和5.25英寸兩種?，F(xiàn)在的微型計(jì)算機(jī)一般都配置3

28、.5英寸驅(qū)動(dòng)器一個(gè)，其容量為1.44MB，盤(pán)符為“A：”。遼寧石油化工大學(xué)計(jì)算機(jī)與通信工程學(xué)院硬盤(pán)硬盤(pán)分固定硬盤(pán)和移動(dòng)硬盤(pán)。硬盤(pán)的存儲(chǔ)容量、讀寫(xiě)速度均比軟盤(pán)高得多。硬盤(pán)是按柱面號(hào)、磁頭號(hào)和扇區(qū)存取信息的，如圖所示。柱面由一組盤(pán)片的同一磁道在縱向上所形成的同心圓柱面構(gòu)成。柱面從外向內(nèi)編號(hào)，同一柱面上的各個(gè)磁道和扇區(qū)的劃分與軟盤(pán)基本相同。遼寧石油化工大學(xué)計(jì)算機(jī)與通信工程學(xué)院數(shù)據(jù)在硬盤(pán)上的位置通過(guò)柱面號(hào)，磁頭號(hào)和扇區(qū)號(hào)三個(gè)參數(shù)來(lái)確定。硬盤(pán)與硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器固定在一起，硬盤(pán)格式化后，其使用方式與軟盤(pán)一樣，也是通過(guò)驅(qū)動(dòng)器標(biāo)識(shí)符來(lái)確認(rèn)。硬盤(pán)的盤(pán)符通常為“C：”，如果計(jì)算機(jī)系統(tǒng)配有多個(gè)硬盤(pán)或?qū)⒁粋€(gè)物理硬盤(pán)劃分為多

29、個(gè)邏輯分區(qū)，則盤(pán)符可依次為“C：”、“D：”、“E：”和“F：”等。目前微型計(jì)算機(jī)中普遍使用了3英寸和5英寸硬盤(pán)，由于多數(shù)采用溫切斯特技術(shù)制造，所以也稱(chēng)溫盤(pán)。固定硬盤(pán)的特點(diǎn)是可靠性高、存儲(chǔ)容量大、讀寫(xiě)速度快、對(duì)環(huán)境要求不高。缺點(diǎn)是不便于攜帶，且工作時(shí)應(yīng)避免振動(dòng), 如圖所示。遼寧石油化工大學(xué)計(jì)算機(jī)與通信工程學(xué)院移動(dòng)式硬盤(pán)分為并口和USB兩種，由于并口數(shù)據(jù)傳輸率低，目前很少使用并口移動(dòng)硬盤(pán)。USB移動(dòng)硬盤(pán)有兩種主流接口：USB1.1與USB2.0。USB1.1的傳輸速度是12Mbps，而USB2.0可以達(dá)到480Mbps。使用USB2.0移動(dòng)硬盤(pán)時(shí)還要看主板能否支持USB2.0，如果不支持，則等同

30、于USB1.1。USB2.0接口在各種移動(dòng)設(shè)備、數(shù)碼設(shè)備上也越來(lái)越普及，各主板廠商的新款主板產(chǎn)品已經(jīng)把USB2.0作為標(biāo)準(zhǔn)配置，USB1.1已經(jīng)趨于淘汰。遼寧石油化工大學(xué)計(jì)算機(jī)與通信工程學(xué)院如圖所示，閃存又稱(chēng)USB移動(dòng)閃速存儲(chǔ)器，它采用Flash RAM芯片，使用Flash存儲(chǔ)技術(shù)。它的工作原理和軟盤(pán)完全不同，它是通過(guò)二氧化硅形狀的變化來(lái)記憶數(shù)據(jù)的，這樣可靠性大大提高。就目前技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)看，由于閃存具有可靠性高、存儲(chǔ)容量大等特點(diǎn)，它必將取代軟盤(pán)而成為移動(dòng)存儲(chǔ)的基本形式。閃存遼寧石油化工大學(xué)計(jì)算機(jī)與通信工程學(xué)院光盤(pán)光盤(pán)采用光學(xué)方式制成。光盤(pán)盤(pán)片上有一層可塑材料，寫(xiě)入數(shù)據(jù)時(shí)用高能激光束照射光盤(pán)盤(pán)

31、片，可在可塑層上灼出極小的坑，并以有無(wú)小坑表示數(shù)字“1”和“0”。當(dāng)數(shù)據(jù)全部寫(xiě)入光盤(pán)后，再在可塑層上噴涂一層金屬材料，這樣光盤(pán)就不能再寫(xiě)入數(shù)據(jù)。在讀取數(shù)據(jù)時(shí)，用低能激光束入射光盤(pán)，利用光盤(pán)表面上的小坑和平面處的不同反射來(lái)區(qū)分“1”和“0”。遼寧石油化工大學(xué)計(jì)算機(jī)與通信工程學(xué)院目前微型計(jì)算機(jī)中大都配有只讀式光盤(pán)CD-ROM (COMPACT DISK READ ONLY MEMORY)或DVD-ROM(Digital Video Disk)。CD-ROM容量650MB，單面單層DVD-ROM容量4.7G，單面雙層DVD-ROM容量8.5G，雙面單層DVD-ROM容量9.7G，雙面雙層DVD-RO

32、M容量17G。它們都可以存放程序、文本、圖像、音樂(lè)和電影等各種信息。DVD與CD的尺寸相同，直徑分為12厘米和8厘米兩種。光盤(pán)需要與光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器配合使用，光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器(簡(jiǎn)稱(chēng)光驅(qū))是多媒體電腦的重要輸入設(shè)備。光驅(qū)的盤(pán)符一般用緊鄰著硬盤(pán)盤(pán)符后的那一個(gè)英文字母來(lái)表示。遼寧石油化工大學(xué)計(jì)算機(jī)與通信工程學(xué)院光盤(pán)的特點(diǎn)存儲(chǔ)容量大，價(jià)格低；不怕電磁干擾，存儲(chǔ)密度大，可靠性高；存取速度在不斷增高。遼寧石油化工大學(xué)計(jì)算機(jī)與通信工程學(xué)院4.輸入設(shè)備輸入設(shè)備用于將程序和數(shù)據(jù)輸入到計(jì)算機(jī)的內(nèi)存。目前常用的輸入設(shè)備包括鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、掃描儀、磁帶輸入機(jī)、光筆、CD-ROM、DVD-ROM、數(shù)字化儀、觸摸屏、數(shù)碼相機(jī)和數(shù)碼攝像機(jī)

33、等。遼寧石油化工大學(xué)計(jì)算機(jī)與通信工程學(xué)院5.輸出設(shè)備輸出設(shè)備用于將計(jì)算機(jī)處理后的結(jié)果信息，轉(zhuǎn)換成外界能夠識(shí)別和使用的數(shù)字、字符、聲音、圖像、圖形等信息形式。常用的輸出設(shè)備有顯示器、打印機(jī)、繪圖儀、音響設(shè)備等。有些設(shè)備既可以作為輸入設(shè)備, 也可以作為輸出設(shè)備。例如軟盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、硬盤(pán)、磁帶機(jī)等。遼寧石油化工大學(xué)計(jì)算機(jī)與通信工程學(xué)院顯示器顯示器又稱(chēng)監(jiān)視器，它是計(jì)算機(jī)最基本最重要的輸出設(shè)備之一。顯示器的種類(lèi)繁多。按其工作方式；它可以分為圖形方式顯示器和文字方式顯示器；按顯示的顏色，它可以分為黑白顯示器和彩色顯示器；按顯示設(shè)備所用的顯示器件，它可以分為陰極射線管顯示器、液晶顯示器和等離子顯示器等：按其掃描

34、方式，它可以分為光柵掃描和隨機(jī)掃描顯示器；按分辨率，它可以分為高分辨率、低分辨率和中分辨率顯示器。分辨率是指顯示器能表示的像素個(gè)數(shù)，是顯示器性能的重要指標(biāo)。顯示器的尺寸一般是指對(duì)角線的距離。另外一個(gè)衡量顯示器性能的重要指標(biāo)是刷新率。顯示器的性能優(yōu)勢(shì)主要取決于顯示卡，顯示卡可連接并驅(qū)動(dòng)顯示器。遼寧石油化工大學(xué)計(jì)算機(jī)與通信工程學(xué)院打印機(jī)打印機(jī)也是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的重要輸出設(shè)備之一；目前常見(jiàn)的打印機(jī)有針式打印機(jī)、噴墨打印機(jī)、激光打印機(jī)等幾種。針式打印機(jī) 針式打印機(jī)主要由打印頭、運(yùn)載打印頭的機(jī)械裝置、色帶機(jī)構(gòu)、輸紙機(jī)構(gòu)和控制電路等幾部分組成。 一般針式打印機(jī)價(jià)格便宜，對(duì)紙張要求低，噪聲大，字跡質(zhì)量不高，針頭

35、易耗損。噴墨打印機(jī) 噴墨打印機(jī)屬于非打擊式打印機(jī)，與針式打印機(jī)相比最大的優(yōu)點(diǎn)是噪音低。它是用極細(xì)的噴墨管將墨水噴射到打印介質(zhì)上，在打印介質(zhì)上形成圖形和文字。 噴墨打印機(jī)具有價(jià)格低、體積小、重量輕、打印質(zhì)量高、顏色鮮艷逼真和無(wú)噪聲等優(yōu)點(diǎn)。激光打印機(jī) 激光打印機(jī)的原理比較復(fù)雜，它綜合了計(jì)算機(jī)、復(fù)印機(jī)和激光技術(shù)于一體。激光打印機(jī)也是一種非擊打式打印機(jī)，具有無(wú)擊打噪聲、分辨率高、打印速度快等優(yōu)點(diǎn)，每分鐘可打印幾十頁(yè)，是打印機(jī)發(fā)展的主流方向。遼寧石油化工大學(xué)計(jì)算機(jī)與通信工程學(xué)院6.總線計(jì)算機(jī)總線是一組連接各個(gè)部件的公共通信線，計(jì)算機(jī)中的各個(gè)部件通過(guò)總線連接在一起。根據(jù)傳送的信息，總線可以分為地址總線、數(shù)

36、據(jù)總線和控制總線地址總線 地址總線傳送地址信息。地址是識(shí)別信息存放位置的編號(hào)，主存儲(chǔ)器的每個(gè)存儲(chǔ)單元以及I/O接口中不同的設(shè)備都有各自不同的地址。地址總線是CPU向主存儲(chǔ)器和I/O接口傳送地址信息的通道，它是自CPU向外傳輸?shù)膯蜗蚩偩€。數(shù)據(jù)總線 數(shù)據(jù)總線傳送系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)或指令。數(shù)據(jù)總線是雙向總線，一方面作為CPU向主存儲(chǔ)器和I/O接口傳送數(shù)據(jù)的通道，另一方面是主存儲(chǔ)器和I/O接口向CPU傳送數(shù)據(jù)的通道。控制總線 控制總線傳送控制信號(hào)。控制總線是CPU向主存儲(chǔ)器和I/O接口發(fā)出命令信號(hào)的通道，又是外界向CPU傳送狀態(tài)信息的通道。總線的性能指標(biāo)包括總線寬度和總線頻率?？偩€寬度是指總線每次并行傳輸?shù)?/p>

37、二進(jìn)制位數(shù)，如32位總線一次能傳送32位數(shù)據(jù)?？偩€頻率用于表示總線的速度，目前常見(jiàn)的總線頻率為100MHZ、133MHZ或更高。 遼寧石油化工大學(xué)計(jì)算機(jī)與通信工程學(xué)院常見(jiàn)的總線標(biāo)準(zhǔn)總線在發(fā)展過(guò)程中已逐步形成標(biāo)準(zhǔn)化，常見(jiàn)的總線標(biāo)準(zhǔn)有ISA總線、PCI總線、EISA總線和AGP總線等。ISA總線采用16位的總線結(jié)構(gòu)，適用范圍廣，因?yàn)楹芏嗟慕涌诳ǘ际歉鶕?jù) ISA標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的。PCI總線采用32位的高性能總線結(jié)構(gòu)，可擴(kuò)展到64位，與ISA 總線兼容。目前，高性能微型機(jī)主板上都設(shè)有PCI總線。該總線標(biāo)準(zhǔn)性能先進(jìn)、成本較低、可擴(kuò)充性好，現(xiàn)已成為奔騰級(jí)以上普遍采用的外設(shè)接插總線。AGP總線是隨著三維圖形的應(yīng)用

38、而發(fā)展起來(lái)的一種總線標(biāo)準(zhǔn)。三維圖形對(duì)計(jì)算機(jī)速度提出了更高的要求，使得PCI總線的傳輸速度難以滿足要求，AGP總線在圖形與內(nèi)存之間提供了一條直接的訪問(wèn)途徑。EISA總線是對(duì)ISA總線的擴(kuò)展。 遼寧石油化工大學(xué)計(jì)算機(jī)與通信工程學(xué)院1.3.3微機(jī)軟件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)軟件由程序和文檔兩部分組成。程序是指令序列的符號(hào)表示，文檔是軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中建立的技術(shù)資料。計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)按用途可分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩大類(lèi)。1.系統(tǒng)軟件 系統(tǒng)軟件是管理、控制和維護(hù)計(jì)算機(jī)資源，方便人們使用計(jì)算機(jī)的軟件。系統(tǒng)軟件分為操作系統(tǒng)、語(yǔ)言處理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)和軟件工具。2.應(yīng)用軟件 應(yīng)用軟件是為了解決計(jì)算機(jī)應(yīng)用中的各類(lèi)實(shí)際問(wèn)題而編制

39、的程序。它包括商品化的通用軟件和實(shí)用軟件，也包括用戶自己編制和委托開(kāi)發(fā)的各種應(yīng)用系統(tǒng)。 按照應(yīng)用軟件的應(yīng)用領(lǐng)域與開(kāi)發(fā)方式，可以將應(yīng)用軟件主要分為用戶軟件和應(yīng)用軟件包。遼寧石油化工大學(xué)計(jì)算機(jī)與通信工程學(xué)院常用的操作系統(tǒng)DOS操作系統(tǒng) DOS是磁盤(pán)操作系統(tǒng)(Disk Operating System)的簡(jiǎn)稱(chēng)，它是一種面向磁盤(pán)操作的單用戶、單任務(wù)、字符界面的16位操作系統(tǒng)，它對(duì)于內(nèi)存的管理局限在640KB范圍之內(nèi)。它最初是為IBM-PC及其兼容機(jī)開(kāi)發(fā)的操作系統(tǒng)，由于它對(duì)于硬件平臺(tái)的要求很低，因此，它既適用于高檔計(jì)算機(jī)，也適用于低檔計(jì)算機(jī)。Windows操作系統(tǒng) Windows操作系統(tǒng)是Microso

40、ft公司在1985年11月發(fā)布的第一代窗口式多任務(wù)系統(tǒng)，它使微型計(jì)算機(jī)進(jìn)入了圖形用戶界面時(shí)代。它是一個(gè)單用戶多任務(wù)的新一代的操作系統(tǒng)。它以圖形化的用戶界面、一致性的操作方法、多任務(wù)的操作環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)風(fēng)靡全球，深受用戶喜愛(ài)。UNIX UNIX操作系統(tǒng)是一個(gè)相對(duì)復(fù)雜的多用戶、多任務(wù)的操作系統(tǒng)。UNIX操作系統(tǒng)在大型機(jī)、小型機(jī)以及工作站上形成了一種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)操作系統(tǒng)。在微型機(jī)領(lǐng)域中，也正以多用戶分時(shí)、多任務(wù)處理等特點(diǎn)及強(qiáng)大的文字處理與網(wǎng)絡(luò)支持性能，逐步得到廣泛的應(yīng)用。Linux Linux操作系統(tǒng)在1991年由一名芬蘭大學(xué)生Linus Torvalds開(kāi)發(fā)，其原代碼在Internet上公開(kāi)發(fā)布，由此引起

41、全球計(jì)算機(jī)愛(ài)好者的廣泛關(guān)注。許多人下載Linux原程序，并按照自己的意愿完善某一方面的功能再發(fā)回網(wǎng)上。Linux因此被雕琢成一個(gè)全球最穩(wěn)定的、最具有發(fā)展前途的操作系統(tǒng)。 它是一個(gè)全免費(fèi)的、可以自由安裝并修改原代碼、幾乎支持所有硬件平臺(tái)和周邊設(shè)備的操作系統(tǒng)。遼寧石油化工大學(xué)計(jì)算機(jī)與通信工程學(xué)院1.3.4微機(jī)基本工作原理計(jì)算機(jī)的基本工作原理就是存儲(chǔ)程序和控制程序?；竟ぷ鬟^(guò)程是預(yù)先將指揮計(jì)算機(jī)工作的指令序列(稱(chēng)為程序)和原始數(shù)據(jù)輸入到計(jì)算機(jī)的內(nèi)存中，其中的每一條指令明確規(guī)定了計(jì)算機(jī)從哪個(gè)地址讀取數(shù)據(jù)，進(jìn)行哪些操作，然后送到什么地方去等步驟。計(jì)算機(jī)在運(yùn)行時(shí)首先從內(nèi)存中取出第一條指令，通過(guò)控制器的譯碼

42、器接受指令要求，從存儲(chǔ)器中取出數(shù)據(jù)進(jìn)行指定的運(yùn)算和邏輯操作等，然后再按地址把結(jié)果送到內(nèi)存中去，按照以上步驟取出第二條指令，在控制器指揮下完成規(guī)定的操作，直到遇到停止指令為止。計(jì)算機(jī)的這一工作原理最初是由美籍匈牙利數(shù)學(xué)家馮諾依曼于1945年提出的，故稱(chēng)馮諾依曼原理。經(jīng)過(guò)將近六十年的發(fā)展，現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)從性能指標(biāo)、運(yùn)算速度、工作方式、應(yīng)用領(lǐng)域和價(jià)格等方面與當(dāng)初的計(jì)算機(jī)差別很大，但是，基本結(jié)構(gòu)沒(méi)有變化，都是屬于馮諾依曼結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)。遼寧石油化工大學(xué)計(jì)算機(jī)與通信工程學(xué)院馮諾依曼結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)馮諾依曼結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)必須具有的部件包括:存儲(chǔ)器 用于存儲(chǔ)需要執(zhí)行的程序和程序執(zhí)行過(guò)程中需要的數(shù)據(jù)。輸入設(shè)備 用于輸入程

43、序和數(shù)據(jù)。運(yùn)算器 完成程序中指定的各種算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算和數(shù)據(jù)傳送等?？刂破?根據(jù)運(yùn)算的結(jié)果和程序的需要控制程序的走向，并根據(jù)指令控制機(jī)器各部分的協(xié)調(diào)操作。輸出設(shè)備 按需要輸出處理結(jié)果 遼寧石油化工大學(xué)計(jì)算機(jī)與通信工程學(xué)院1.3.5微機(jī)主要性能指標(biāo)1.字長(zhǎng) 字長(zhǎng)是計(jì)算機(jī)運(yùn)算部件一次能處理的二進(jìn)制數(shù)據(jù)的位數(shù)。字長(zhǎng)愈長(zhǎng)，計(jì)算機(jī)的處理能力就越強(qiáng)。2.速度 微型計(jì)算機(jī)的速度指標(biāo)可以用主頻和運(yùn)算速度來(lái)評(píng)價(jià)。3.存儲(chǔ)容量 計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)系統(tǒng)主要包括主存儲(chǔ)器(也稱(chēng)內(nèi)存)和輔助存儲(chǔ)器(也稱(chēng)外存)。存儲(chǔ)容量是指為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)所配置存儲(chǔ)器的總字節(jié)數(shù)。4.系統(tǒng)可靠性 計(jì)算機(jī)的可靠性以平均無(wú)故障時(shí)間(MTTF,Mean T

44、ime to Failure)表示，它主要用于評(píng)價(jià)在沒(méi)有故障的情況一個(gè)系統(tǒng)能工作多長(zhǎng)時(shí)間。5.系統(tǒng)可維護(hù)性 計(jì)算機(jī)的可維護(hù)性以平均修復(fù)時(shí)間(MTTR，Mean Time to Repair)表示，它主要用于評(píng)價(jià)修復(fù)系統(tǒng)和修復(fù)系統(tǒng)后將它恢復(fù)到工作狀態(tài)所用的平均時(shí)間。6.系統(tǒng)可用性 系統(tǒng)的可用性定義為：可用性 = MTTF / (MTTF+MTTR) 提高系統(tǒng)的可用性基本上有兩種方法：增加MTTF或減少M(fèi)TTR。7.性?xún)r(jià)比 性能價(jià)格比簡(jiǎn)稱(chēng)性?xún)r(jià)比，是用來(lái)衡量計(jì)算機(jī)產(chǎn)品優(yōu)劣的概括性指標(biāo)。遼寧石油化工大學(xué)計(jì)算機(jī)與通信工程學(xué)院1.4 DOS操作系統(tǒng)隨著Windows操作系統(tǒng)的普及，人們對(duì)于DOS操作系統(tǒng)的

45、了解越來(lái)越少。與Windows操作系統(tǒng)相比，DOS操作系統(tǒng)小巧精干，一張軟盤(pán)就可以裝下它的基本系統(tǒng)，并能用于啟動(dòng)計(jì)算機(jī)。使用Windows 9x/ Me時(shí)，磁盤(pán)的分區(qū)和格式化等操作必須在DOS環(huán)境下進(jìn)行。學(xué)習(xí)DOS操作系統(tǒng)知識(shí)可以幫助我們更好地掌握計(jì)算機(jī)的基本概念，為今后進(jìn)一步學(xué)習(xí)Windows、Linux和UNIX等操作系統(tǒng)打下良好的基礎(chǔ)。 遼寧石油化工大學(xué)計(jì)算機(jī)與通信工程學(xué)院1.4.1 DOS基礎(chǔ)知識(shí)DOS(Disk Operating System)是一個(gè)使用非常廣泛的磁盤(pán)操作系統(tǒng)，它是Windows9x/ME操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)。常用的DOS操作系統(tǒng)包括IBM公司的PC-DOS和微軟公司的M

46、S-DOS，它們完成的功能和命令格式完全相同。1.DOS概況 DOS在1981年問(wèn)世以來(lái)，版本不斷更新。它從最初的DOS1.0升級(jí)到了最新的DOS8.0 (Windows ME系統(tǒng))，純DOS 的最高版本為DOS6.22。以后的DOS版本都是由Windows系統(tǒng)提供，它本身并不單獨(dú)存在。以下內(nèi)容概括介紹Windows98 使用的DOS7.0操作系統(tǒng)。2.DOS系統(tǒng) 在此概括地介紹DOS組成、DOS提示符、以及文件和目錄。DOS組成 DOS分為核心啟動(dòng)程序和命令程序兩個(gè)部分。 DOS的核心啟動(dòng)程序有Boot系統(tǒng)引導(dǎo)程序、IO.SYS、MSDOS.SYS和COMMAND.COM。它們是構(gòu)成DOS操

47、作系統(tǒng)的基礎(chǔ)，使用它們可以啟動(dòng)系統(tǒng)。DOS提示符 DOS啟動(dòng)后，會(huì)顯示“C:”以及一個(gè)閃動(dòng)的光標(biāo)，這就是DOS的系統(tǒng)提示符。它表示當(dāng)前所在的盤(pán)符和目錄，可以通過(guò)輸入“盤(pán)符 :”在各個(gè)可用的盤(pán)符之間進(jìn)行切換。文件及目錄 文件是相關(guān)數(shù)據(jù)的集合。每個(gè)文件都有文件名，文件名由主文件名、分隔符“.”和擴(kuò)展名三部分組成。DOS6.22及其以前版本最多僅支持8個(gè)字符的主文件名和3個(gè)字符的后綴名，而從Windows 95的DOS7.0開(kāi)始就可支持128個(gè)字符的主文件名和后綴名。字母、漢字、數(shù)字和一些特殊符號(hào)都可以作為文件名，但不能使用“/”、“”、“|”、“:”、“?”等符號(hào)。 遼寧石油化工大學(xué)計(jì)算機(jī)與通信工

48、程學(xué)院常用文件擴(kuò)展名擴(kuò)展名文件類(lèi)型EXE可執(zhí)行程序文件COM可執(zhí)行命令文件BAT可執(zhí)行批處理文件TXT文本文件DAT數(shù)據(jù)文件BAK備份文件為了方便操作，DOS允許使用通配符。通配符包括“？”和“*”兩個(gè)符號(hào)。“？”代表一個(gè)合法的字符或空字符，而“*”則代表若干個(gè)字符。DOS以目錄樹(shù)形式管理磁盤(pán)，這里的目錄相當(dāng)于Windows文件系統(tǒng)的文件夾。在一個(gè)盤(pán)符中最底層的目錄為根目錄，根目錄下的目錄都稱(chēng)為它的子目錄，根目錄用“”表示，一個(gè)目錄的上一層目錄用“.”來(lái)表示。在同一個(gè)目錄下，不允許存在名字相同的文件或子目錄。 遼寧石油化工大學(xué)計(jì)算機(jī)與通信工程學(xué)院1.4.2 DOS內(nèi)部命令DIR顯示目錄命令 DIR用于顯示指定路徑上文件或目錄信息。顯示的內(nèi)容包括D