第1章-計算機(jī)基礎(chǔ)知識

目錄:1.1計算機(jī)概述1.2計算機(jī)的系統(tǒng)組成

1.3PC操作初步

第1章計算機(jī)基礎(chǔ)知識1重點:計算機(jī)的工作原理及特點計算機(jī)的應(yīng)用及分類計算機(jī)的硬件系統(tǒng)及PC的硬件組成計算機(jī)的軟件系統(tǒng)及功能PC的操作系統(tǒng)難點:計算機(jī)的硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)的相關(guān)理論知識21.1計算機(jī)概述1.1.1計算機(jī)與信息處理1.信息與信息技術(shù)“信息”既是對各種事物的變化和特征的反映，又是事物之間相互作用和聯(lián)系的表征

。2.信息技術(shù)信息技術(shù)是信息的收集、加工、存儲、傳遞和使用的技術(shù)。3.計算機(jī)與信息處理數(shù)據(jù)是信息的載體，是計算機(jī)加工或處理的對象，因此計算機(jī)是一種信息處理機(jī)。計算機(jī)可以處理的數(shù)據(jù)包括數(shù)值數(shù)據(jù)和非數(shù)值數(shù)據(jù)。31.1.2計算機(jī)的發(fā)展

20世紀(jì)40年代，世界上第一臺數(shù)字電子計算機(jī)ENIAC（ElectronicNumericalIntegratorandCalculator）在美國賓夕法尼亞大學(xué)研制成功。該機(jī)是個龐然大物，使用了18000多個電子管、7000個電阻器，總體積約90立方米，重達(dá)30噸，占地170平方米，耗電量為140千瓦，其運算速度為5000次加法/秒，或者400次乘法/秒。這比當(dāng)時最快的電子計算器的運算速度要快1000倍。41.第一代電子管計算機(jī)（1946～1957年）第一代計算機(jī)的主要特點是采用電子管作為基本邏輯元器件；采用延遲線或磁鼓作為存儲器。2.第二代晶體管計算機(jī)（1958～1964年）第二代計算機(jī)的主要特點是采用晶體管作為基本邏輯元器件，用磁芯作為主存儲器；用磁帶或磁盤作為輔助存儲器。3.第三代中、小規(guī)模集成電路計算機(jī)（1965～1971年）第三代計算機(jī)的主要特點是采用中、小規(guī)模集成電路（MSI、SSI）取代晶體管，開始使用半導(dǎo)體作為主存儲器。4.第四代大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路計算機(jī)（1972至今）第四代計算機(jī)的主要特點是大規(guī)模集成電路（LSI）和超大規(guī)模集成電路（VLSI）取代了中、小規(guī)模集成電路。51.1.3計算機(jī)的工作原理與特點1.計算機(jī)的工作原理計算機(jī)的基本工作原理是“存儲程序，程序控制”，這是由著名美籍匈牙利數(shù)學(xué)家馮·諾伊曼提出的，同時他也提出了計算機(jī)以二進(jìn)制形式存儲數(shù)據(jù)，并按照程序的順序執(zhí)行。2.計算機(jī)的特點

計算機(jī)具有自動控制、很強(qiáng)的記憶存儲等能力，這使其成為現(xiàn)代化信息處理的高級工具。（1）運算速度快。（2）計算精度高。（3）記憶能力強(qiáng)。（4）可靠的邏輯判斷能力。（5）可靠性高，通用性強(qiáng)。

61.1.4計算機(jī)的應(yīng)用1.科學(xué)計算計算機(jī)的應(yīng)用，最早是從科學(xué)計算開始的。科學(xué)技術(shù)和工業(yè)設(shè)計中的數(shù)學(xué)計算，用計算機(jī)來處理速度快，精度高，減少了很多人力物力。2.實時控制在工業(yè)生產(chǎn)中實時控制是計算機(jī)應(yīng)用的一個重要領(lǐng)域，利用計算機(jī)對連續(xù)的工業(yè)生產(chǎn)過程進(jìn)行控制，被控制的可以是一條生產(chǎn)線、一個車間等；在軍事中，可以控制監(jiān)測器、導(dǎo)彈等；在航空航天中，可以監(jiān)控飛機(jī)的飛行、控制飛機(jī)的起飛和降落；控制飛船的飛行軌跡變化等。73.數(shù)據(jù)處理計算機(jī)數(shù)據(jù)處理指對人類社會的生產(chǎn)活動、經(jīng)濟(jì)與市場、我國改革開放的總體規(guī)劃等大量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行計劃、分析、計算、評估等操作。4.計算機(jī)輔助技術(shù)計算機(jī)輔助技術(shù)包含計算機(jī)輔助設(shè)計（CAD——ComputerAidedDesign）、計算機(jī)輔助制造（CAM——ComputerAidedManufacturing）和計算機(jī)輔助教學(xué)（CAI——ComputerAidedInstruction）。85.文字處理和辦公自動化現(xiàn)在社會上很多部門都離不開計算機(jī)，廣告設(shè)計中的文字處理排版、電視電影里的字母排版、政府機(jī)關(guān)的公文、畢業(yè)生寫的求職書等都需要計算機(jī)進(jìn)行文字處理。6.人工智能人工智能是計算機(jī)模擬人的思維方式去研究問題。人工智能研究的主要內(nèi)容包括：知識表示、自動推理、機(jī)器學(xué)習(xí)和知識獲取、智能機(jī)器人、自動程序設(shè)計等方面。7.計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)，加速了全球的信息化進(jìn)程。所有的信息資源連接成一個全球性的大型網(wǎng)絡(luò)，包括文字、數(shù)據(jù)、圖形、圖像和視頻等各種形態(tài)的信息都可以在一個大型網(wǎng)絡(luò)中交互使用。

91.1.5計算機(jī)的分類計算機(jī)有多種分類方法，如根據(jù)信息的表示和處理方式，有數(shù)字電子計算機(jī)、模擬電子計算機(jī)和數(shù)字模擬混合電子計算機(jī)；根據(jù)用途來分，有專用計算機(jī)和通用計算機(jī)；根據(jù)計算機(jī)規(guī)模和性能來分，有巨型計算機(jī)、大型計算機(jī)、小型計算機(jī)和微型計算機(jī)。（1）巨型計算機(jī)。（2）大型計算機(jī)。（3）小型計算機(jī)。（4）微型計算機(jī)。101.2計算機(jī)的系統(tǒng)組成

一臺完整的計算機(jī)系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩部分組成。硬件與軟件結(jié)合，計算機(jī)才能正常運行。111.2.1計算機(jī)的硬件系統(tǒng)一個完整的計算機(jī)硬件系統(tǒng)，主要由運算器、控制器、存儲器（內(nèi)部存儲器和外部存儲器）、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五大部件組成。其中，運算器和控制器統(tǒng)稱為中央處理器（CPU——CentralProcessingUnit），CPU是計算機(jī)的核心部件，由它發(fā)號施令協(xié)調(diào)計算機(jī)各個部件有條不紊地工作。1.運算器運算器是計算機(jī)進(jìn)行算術(shù)運算和邏輯運算的主要部件。它接收來自主存儲器中的待運算的數(shù)據(jù)，完成程序要求的運算后，把結(jié)果返回給主存儲器。運算器一次能運算的二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)，稱為字長。它是計算機(jī)的重要性能指標(biāo)。常用的計算機(jī)字長有8位、16位、32位、64位和128位。12硬件系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)圖132.控制器控制器是計算機(jī)的指揮控制中心?？刂破鞴ぷ鞯膶嵸|(zhì)是解譯程序，它從存儲器中逐條取出指令，經(jīng)過分析譯碼，然后根據(jù)指令要求產(chǎn)生一系列控制命令，發(fā)向各個部件，控制各部件自動、連續(xù)并協(xié)調(diào)動作。3.存儲器存儲器是計算機(jī)的存儲部件，分為內(nèi)部存儲器和外部存儲器。存儲器的一個重要性能指標(biāo)是容量，計算機(jī)中使用二進(jìn)制的0和1來存儲和計算，一個0或1占用1bit（位），計算機(jī)存儲空間最小的容量單位是“位”，又稱為比特，計算機(jī)中一個存儲單元最少為8位。8bit稱為1B（Byte，字節(jié)），字節(jié)是計算機(jī)中表示存儲空間最基本的容量單位。14計算機(jī)的存儲容量單位之間的換算關(guān)系如下：

1B=8bit 1KB=1024B1MB=1024KB 1GB=1024MB1個英文字符占1B存儲空間，而1個漢字則占2B存儲空間。（1）內(nèi)部存儲器。內(nèi)部存儲器，簡稱內(nèi)存，分為隨機(jī)存儲器（RAM—RandomAccessMemory）和只讀存儲器（ROM—ReadOnlyMemory）。RAM是PC內(nèi)存的主存儲器，用來存放計算機(jī)當(dāng)前工作所需的程序和數(shù)據(jù)，容量較外部存儲器小很多，但存取速度快。主存儲器的容量直接影響計算機(jī)的性能。15隨機(jī)存儲器中存儲的信息可以由用戶進(jìn)行更改，重新啟動計算機(jī)或者關(guān)閉計算機(jī)電源，隨機(jī)存儲器中存儲的信息將全部消失。只讀存儲器的容量很小，PC系列機(jī)的ROM大小通常在40～128KB之間。ROM中存儲的信息是由計算機(jī)廠家確定的，通常是固化一些重要的系統(tǒng)程序，如引導(dǎo)程序、開機(jī)自檢程序等。對ROM中信息，用戶只能讀出，不能更改，斷電后信息也不會丟失。（2）外部存儲器。外部存儲器也稱輔助存儲器，簡稱外存或輔存。外存容量大、讀取速度較慢，用于存放時間比較長的程序和數(shù)據(jù)。CPU存、取外部存儲器的數(shù)據(jù)時，必須將數(shù)據(jù)先調(diào)入主存儲器，主存儲器是計算機(jī)數(shù)據(jù)的交換中心。164.輸入設(shè)備計算機(jī)能夠識別的是二進(jìn)制數(shù)據(jù)，輸入設(shè)備是把我們?nèi)粘Ｉ钪械臄?shù)字、字母、文字、圖形、圖片和視頻等各種形態(tài)的信息轉(zhuǎn)換成計算機(jī)能夠識別的信息模式的設(shè)備。輸入設(shè)備有鍵盤、鼠標(biāo)、掃描儀、觸摸屏、數(shù)碼相機(jī)等。輸入設(shè)備通過接口與主機(jī)連接。5.輸出設(shè)備輸出設(shè)備是用來將計算機(jī)處理后的二進(jìn)制數(shù)據(jù)以圖形、圖像、文字、聲音或者視頻等方式顯示出來的設(shè)備。常用的輸出設(shè)備有顯示器、打印機(jī)、繪圖儀等。171.2.2PC的硬件組成

PC是PersonalComputer的縮寫，又稱為“個人計算機(jī)”。

PC的硬件組成與一般的計算機(jī)硬件組成大致相同，由主機(jī)（CPU、內(nèi)存儲器）和外部設(shè)備（顯示器、鍵盤、鼠標(biāo)等）組成。1.主機(jī)與主機(jī)箱中央處理器（CPU）和內(nèi)存儲器統(tǒng)稱為計算機(jī)主機(jī)。主機(jī)箱的內(nèi)部有主機(jī)板、中央處理器（CPU）、內(nèi)存條、顯示卡和硬盤驅(qū)動器、光盤驅(qū)動器和電源等重要部件。CPU、內(nèi)存條、顯示卡安裝在主機(jī)板上，硬盤驅(qū)動器、光盤驅(qū)動器和電源則固定在主機(jī)箱內(nèi)部。（1）主機(jī)板。主機(jī)板是主機(jī)箱內(nèi)的一塊電路板，簡稱主板。18（2）中央處理器（CPU）。中央處理器是計算機(jī)的核心部件，它由運算器和控制器兩部分組成，控制著整臺計算機(jī)的運行，決定了計算機(jī)的運行速度、處理數(shù)據(jù)的能力。（3）內(nèi)存條。內(nèi)部存儲器的隨機(jī)存儲器（RAM）是PC內(nèi)存中的主存儲器，并且都做成內(nèi)存條，插在主板對應(yīng)的插座上，內(nèi)存條可以組合使用，以擴(kuò)大PC的主存儲器容量。19（4）外部存儲器。外部存儲器的容量比較大，用來長時間存儲數(shù)據(jù)。外存儲器設(shè)備種類很多，常用的外存儲器是軟盤存儲器、硬盤存儲器、USB閃盤和只讀光盤（CD-ROM）存儲器。外存儲器上的信息在斷電或者關(guān)機(jī)后仍保留在存儲器上，不會丟失。①磁盤。磁盤是磁盤片的簡稱，磁盤分為軟磁盤和硬磁盤兩類，軟磁盤是單磁盤片，硬磁盤由若干磁盤片組成，無論是軟磁盤片還是硬磁盤片，每個磁盤片的兩面都涂有磁性物質(zhì)，用來記錄信息。磁盤片上劃分成磁道和扇區(qū)，一旦磁道或扇區(qū)受到破壞，磁盤就存儲不了信息。每個磁盤面上劃分為數(shù)目相等的多個同心圓，這些同心圓稱為磁道；每個磁道劃分為若干弧形段，每段稱為一個扇區(qū)；每個扇區(qū)的存儲容量為512B。一個軟磁盤或者硬磁盤有其記錄數(shù)據(jù)的磁盤面數(shù)目，因此，磁盤存儲容量計算公式是：磁盤的容量＝磁道數(shù)×扇區(qū)數(shù)×記錄數(shù)據(jù)的磁盤面數(shù)目

×512B20②軟盤和軟盤驅(qū)動器。軟盤上有寫保護(hù)開關(guān)，撥動寫保護(hù)開關(guān)使小孔透光是寫保護(hù)狀態(tài)，此時只能讀盤不能寫盤；只有撥動寫保護(hù)開關(guān)使小孔不透光時，才可以寫盤。相應(yīng)地，有軟盤就有軟盤驅(qū)動器，簡稱軟驅(qū)。軟盤驅(qū)動器上有軟盤讀寫磁頭，使用軟盤時必須把它插進(jìn)軟驅(qū)，才能進(jìn)行讀寫操作。③硬盤。硬磁盤與硬盤驅(qū)動器作為一個整體被密封在一個金屬盒內(nèi)，合稱硬盤。使用時需要防震動。硬盤的存儲容量大，讀寫速度快。21④光盤和光盤驅(qū)動器。光盤具有體積小、容量大和信息保存長久等優(yōu)點，所以使用也比較普遍。光盤分為只讀光盤（CD-ROM）、一次性寫入光盤（CD-R）和可擦寫光盤（CD-RW）。圖1-10是只讀光盤。一個光盤的標(biāo)準(zhǔn)存儲容量是650MB。光盤驅(qū)動器（CD-ROM）用來讀取光盤盤片上的數(shù)據(jù)，又稱光驅(qū)，通常說的光盤驅(qū)動器指的是只讀光盤驅(qū)動器。⑤USB閃盤。USB閃盤就是通常說的U盤或優(yōu)盤，最初的優(yōu)盤是由朗科公司發(fā)明的一種新型存儲設(shè)備，由于它容量大，體積小，攜帶方便，使用時不需要驅(qū)動器，有USB接口的電腦都可以即插即用，所以又稱為USB閃盤。USB閃盤使用起來跟硬盤相同，可以刪除和重寫，穩(wěn)定性強(qiáng)。221.2.3計算機(jī)的軟件系統(tǒng)1.軟件的概念及分類軟件是指為了使用計算機(jī)和提高計算機(jī)的工作效率而編寫的程序以及相關(guān)文檔的總和。計算機(jī)軟件系統(tǒng)可分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件，系統(tǒng)軟件是運行、管理、維護(hù)計算機(jī)必備的最基本的軟件。所有軟件中，操作系統(tǒng)是最重要的基本軟件，要使用計算機(jī)，就必須安裝它。操作系統(tǒng)是用戶與計算機(jī)進(jìn)行信息交流的工具，它直接管理和控制計算機(jī)的運行，提高計算機(jī)的利用率。操作系統(tǒng)的主要功能有：（1）處理器管理。同時運行多個程序的時候，對使用中央處理器（CPU）的時間進(jìn)行合理地分配。23（2）存儲器管理。給各程序及其數(shù)據(jù)合理分配存儲空間，保證所有程序能正常運行。（3）文件管理。負(fù)責(zé)文件的存儲、檢索和共享，提供安全可靠的存儲空間，方便用戶使用文件。（4）設(shè)備管理。主要負(fù)責(zé)管理中斷處理、輸入輸出設(shè)備、設(shè)備的驅(qū)動、外圍設(shè)備的分配和使用。2.指令（1）指令指令是一串由操作碼字段和地址碼字段組成的二進(jìn)制代碼。操作碼字段表征指令的操作特性與功能，而地址碼字段指定參與操作的操作數(shù)的地址。24（2）指令的分類。通常，計算機(jī)都有下面幾類指令。①算術(shù)/邏輯運算指令。包括算術(shù)加、減、乘、除、移位，以及邏輯與、邏輯或、邏輯非等運算。②數(shù)據(jù)傳送指令。包括取數(shù)、存數(shù)、存儲器之間以及寄存器之間的數(shù)據(jù)傳送。③程序轉(zhuǎn)移指令。包括條件轉(zhuǎn)移、無條件轉(zhuǎn)移、轉(zhuǎn)子程序、調(diào)用、返回主程序及中斷返回等。④輸入輸出指令。主要控制外圍設(shè)備與CPU之間的工作，包括輸入輸出數(shù)據(jù)，CPU與外圍設(shè)備數(shù)據(jù)的傳輸。⑤其他指令。包括啟動、復(fù)位、暫停、空操作、停機(jī)等控制指令。253.程序與程序設(shè)計語言對于機(jī)器語言來說，程序是指令的有序集合；對于匯編語言和高級語言來說，程序是語句的有序集合。計算機(jī)還不能認(rèn)識人類的自然語言，人與計算機(jī)之間對話（交換信息）就要使用計算機(jī)語言，計算機(jī)語言也稱為程序設(shè)計語言。程序設(shè)計語言是用戶用來編寫程序的語言，是人與計算機(jī)進(jìn)行交流信息的工具。用程序設(shè)計語言編寫程序的過程，稱為程序設(shè)計。程序設(shè)計語言一般分為機(jī)器語言、匯編語言和高級語言。（1）機(jī)器語言。（2）匯編語言。（3）高級語言。264.語言處理程序除了機(jī)器語言外，用其他語言編寫的程