KJ-2016-2017-2-計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)

第1章計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識1.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展與應(yīng)用1.2計(jì)算機(jī)中信息的表示1.3計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基本組成1.4計(jì)算機(jī)信息安全1.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展與應(yīng)用任務(wù)1計(jì)算機(jī)的發(fā)展任務(wù)2計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)與分類任務(wù)3信息化社會與計(jì)算機(jī)的應(yīng)用任務(wù)1計(jì)算機(jī)的發(fā)展學(xué)習(xí)目標(biāo)計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷程，影響計(jì)算機(jī)發(fā)展的關(guān)鍵人物。概況：1946年誕生第一臺電子數(shù)字計(jì)算機(jī)ENIAC以來，計(jì)算機(jī)科學(xué)成為了一門發(fā)展速度最快的學(xué)科。特別是微型計(jì)算機(jī)的誕生和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)更加廣泛深入地滲透到社會和人們生活的各個領(lǐng)域。電子計(jì)算機(jī)：一種高速進(jìn)行操作.具有內(nèi)部存儲能力.由程序控制操作過程的電子設(shè)備。任務(wù)1計(jì)算機(jī)的發(fā)展一.電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展1.第一臺數(shù)字電子計(jì)算機(jī)ENIAC的誕生1946年2月15日誕生，命名為“電子數(shù)字積分機(jī)和計(jì)算機(jī)”，即ENIAC（ElectronicNumericalIntegratorandCalculator）（圖1-1）圖1-1ENIAC計(jì)算機(jī)任務(wù)1計(jì)算機(jī)的發(fā)展ENIAC計(jì)算機(jī)：16種型號的18000個真空管，1500個電子繼電器，70000個電阻器，18000個電容器，面積170平方米，總重量30噸，耗電140千瓦。ENIAC能在1秒鐘內(nèi)完成5000次加法運(yùn)算，在3/1000秒內(nèi)完成兩個10位數(shù)的乘法運(yùn)算。ENIAC問世具有劃時代的意義，預(yù)示著計(jì)算機(jī)時代的到來。任務(wù)1計(jì)算機(jī)的發(fā)展2.約翰·馮·諾依曼（JohnVonNouma，1903－1957）美藉匈牙利人（圖1-2），美國國家科學(xué)院、秘魯國立自然科學(xué)院和意大利國立林且學(xué)院等院的院士。1954年任美國原子能委員會委員；1951年～1953年任美國數(shù)學(xué)會主席。馮·諾依曼首先提出在計(jì)算機(jī)內(nèi)存儲程序的概念，用單一處理部件來完成計(jì)算、存儲及通信工作?！按鎯Τ绦颉背闪爽F(xiàn)代計(jì)算機(jī)的重要標(biāo)志。圖1-2馮·諾依曼任務(wù)1計(jì)算機(jī)的發(fā)展從1944年8月到1945年6月，在共同討論的基礎(chǔ)上，馮·諾依曼撰寫的存儲程序通用電子計(jì)算機(jī)方案----EDVAC（ElectronicDiscreteVariableAutomaticComputer）報告，詳細(xì)闡述了新型計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)思想，奠定了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的發(fā)展基礎(chǔ)。該報告直到現(xiàn)在仍被人們視為計(jì)算機(jī)科學(xué)發(fā)展史上里程碑式的文獻(xiàn)。1.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展與應(yīng)用在EDVAC報告中，馮·諾依曼提出以下三點(diǎn)：⑴新型計(jì)算機(jī)采用二進(jìn)制（原來采用十進(jìn)制）。十進(jìn)制使電路復(fù)雜、體積龐大。難以找到10個不同穩(wěn)定狀態(tài)的機(jī)械或電氣元件，機(jī)器的可靠性較低。二進(jìn)制使運(yùn)算電路簡單、體積小。實(shí)現(xiàn)兩個穩(wěn)定狀態(tài)的機(jī)械或電器元件易找到，可靠性明顯提高。1.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展⑵采用“存儲程序”的思想。程序和數(shù)據(jù)以二進(jìn)制的形式統(tǒng)一存放在存儲器中，由機(jī)器自動執(zhí)行。不同程序解決不同問題，實(shí)現(xiàn)通用計(jì)算的功能。⑶把計(jì)算機(jī)從邏輯上劃分為5個部分：運(yùn)算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備。任務(wù)1計(jì)算機(jī)的發(fā)展1951年，在極端保密的情況下，馮·諾依曼支持的EDVAC計(jì)算機(jī)才宣告完成，不僅可以應(yīng)用于科學(xué)計(jì)算，還可以用于信息檢索領(lǐng)域。EDVAC用3563只電子管和10000只晶體二極管，采用1024個44比特水銀延遲線裝置來存儲程序和數(shù)據(jù)，耗電和占地面積只有ENIAC的三分之一，速度比ENIAC提高了240倍。任務(wù)1計(jì)算機(jī)的發(fā)展1946年6月，馮·諾依曼等人在EDVAC方案的基礎(chǔ)上，提出了更加完善的設(shè)計(jì)報告《電子計(jì)算機(jī)邏輯設(shè)計(jì)初探》。以上兩份文件的綜合設(shè)計(jì)思想，即著名的“馮·諾依曼機(jī)”（或存儲程序式計(jì)算機(jī)），核心是存儲程序原則----程序和數(shù)據(jù)一起存儲。這標(biāo)志著電子計(jì)算機(jī)時代的真正開始，指導(dǎo)著以后的計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)。任務(wù)1計(jì)算機(jī)的發(fā)展真正實(shí)現(xiàn)存儲程序的第一臺電子計(jì)算機(jī)：英國劍橋大學(xué)的威爾克斯（M．V．Wilkes）根據(jù)馮·諾依曼設(shè)計(jì)思想領(lǐng)導(dǎo)設(shè)計(jì)的EDSAC(電子延遲存儲自動計(jì)算器)，1949年5月制成投入運(yùn)行。由于存儲程序工作原理是馮·諾依曼提出的，存儲程序工作原理的計(jì)算機(jī)被稱為“馮·諾依曼式計(jì)算機(jī)”。至今，多數(shù)計(jì)算機(jī)仍采用馮·諾依曼型計(jì)算機(jī)的組織結(jié)構(gòu)。人們把“馮·諾依曼計(jì)算機(jī)”當(dāng)作現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的重要標(biāo)志。并把馮·諾依曼譽(yù)為“計(jì)算機(jī)之父”。任務(wù)1計(jì)算機(jī)的發(fā)展3.阿蘭·圖靈（AlanTuring）（圖1-3）1912年6月23日出生于英國倫敦，世界上公認(rèn)的計(jì)算機(jī)科學(xué)奠基人。1936年，發(fā)表論文《論可計(jì)算數(shù)及其在判定問題中的應(yīng)用》，論述的“圖靈機(jī)”是一種假想的計(jì)算機(jī)。圖靈認(rèn)為：“只要為它編好程序，它就可以承擔(dān)其他機(jī)器能做的任何工作”。在理論上證明了通用計(jì)算機(jī)存在的可能性。1050年，在論文“機(jī)器能思考嗎”中首次提出檢驗(yàn)機(jī)器智能的“圖靈測試”，奠定了人工智能的基礎(chǔ)，使他榮膺“人工智能之父”的稱號。圖1-3圖靈任務(wù)1計(jì)算機(jī)的發(fā)展圖靈機(jī)把程序和數(shù)據(jù)都以數(shù)碼的形式存儲在紙帶上，即“存儲程序”。通用圖靈機(jī)實(shí)際上是現(xiàn)代通用數(shù)字計(jì)算機(jī)的數(shù)學(xué)模型。圖靈機(jī)的思想奠定了整個現(xiàn)代計(jì)算機(jī)發(fā)展的理論基礎(chǔ)。為紀(jì)念阿蘭·圖靈在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域奠基性的貢獻(xiàn)，1966年，美國計(jì)算機(jī)協(xié)會（ACM，AssociationforComputingMachinery）決定設(shè)立“圖靈獎”，是計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的最高獎，獎勵在計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)發(fā)展中做出卓越貢獻(xiàn)的杰出科學(xué)家。任務(wù)1計(jì)算機(jī)的發(fā)展4.計(jì)算機(jī)發(fā)展的4個階段1946年第一臺電子數(shù)值積分計(jì)算機(jī)ENIAC誕生以來，根據(jù)邏輯元件劃分，電子計(jì)算機(jī)發(fā)展經(jīng)歷了電子管、晶體管、集成電路、大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路四個發(fā)展階段。電子計(jì)算機(jī)不僅在體積、重量和消耗功率等方面顯著減少，而且在硬件、軟件技術(shù)方面有極大的發(fā)展，在功能、運(yùn)算速度、存儲容量和可靠性等方面都得到極大的提高。（表1-1）表1.1各個發(fā)展階段計(jì)算機(jī)的主要特點(diǎn)比較發(fā)展階段性能指標(biāo)第一代（1946-1958年）

第二代（1958-1964年）

第三代（1964-1971年）

第四代(1971年至今)

邏輯元件電子管晶體管中、小規(guī)模集成電路大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路主存儲器磁芯、磁鼓磁芯、磁鼓半導(dǎo)體存儲器半導(dǎo)體存儲器輔助存儲器磁鼓、磁帶磁鼓、磁帶、磁盤磁帶、磁鼓、磁盤磁帶、磁盤、光盤處理方式機(jī)器語言、匯編語言作業(yè)連續(xù)處理、編譯語言實(shí)時、分時處理，多道程序?qū)崟r、分時處理，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)運(yùn)算速度(次/秒)幾千～幾萬幾萬～幾十萬幾十萬～幾百萬幾百萬～百億主要特點(diǎn)體積大,耗電大,可靠性差,價格昂貴,維修復(fù)雜。體積較小,重量輕,耗電小,可靠性較高。小型化,耗電少,可靠性高。微型化,耗電極少,可靠性很高。任務(wù)1計(jì)算機(jī)的發(fā)展4.微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展1969年，美國Intel公司的工程師馬西安·霍夫（M．E．Hoff）提出設(shè)想：把計(jì)算機(jī)的全部電路做在4個芯片上，即中央處理器芯片、隨機(jī)存儲器芯片、只讀存儲器芯片和寄存器電路芯片，制造出了世界上第一片4位微處理器Intel4004，由此組成了第一臺微型計(jì)算機(jī)MCS－4。1971年誕生的這臺微型計(jì)算機(jī)，揭開了世界微型計(jì)算機(jī)發(fā)展的序幕。任務(wù)1計(jì)算機(jī)的發(fā)展中央處理器（CPU）由大規(guī)模或超大規(guī)模集成電路構(gòu)成，做在一個芯片上，又稱微處理器MPU（MicroProcessingUnit）。微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展，從根本上說是微處理器的發(fā)展歷程。微型計(jì)算機(jī)的換代，通常以其微處理器的字長和系統(tǒng)組成的功能來劃分。1971年以來，微型計(jì)算機(jī)經(jīng)歷了4位、8位、16位、32位和64位微處理器的發(fā)展階段。任務(wù)1計(jì)算機(jī)的發(fā)展微型計(jì)算機(jī)（Microcomputer）又稱個人計(jì)算機(jī)（Personalcomputer），是以微處理器芯片為核心構(gòu)成的計(jì)算機(jī)。微型計(jì)算機(jī)除具有電子計(jì)算機(jī)的普遍特性外，還有一般電子計(jì)算機(jī)無法比擬的特性，如體積小、線路先進(jìn)、組裝靈活、使用方便、價廉、省電、對工作環(huán)境要求不高等。微型計(jì)算機(jī)的誕生推動了計(jì)算機(jī)的普及和應(yīng)用，加快了信息技術(shù)革命，使人類進(jìn)入信息時代。多媒體計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了文字、數(shù)據(jù)、圖形、圖像、動畫、音響的再現(xiàn)和傳輸。Internet網(wǎng)把世界聯(lián)成一體，形成信息高速公路，令人真正感到“天涯咫尺”。任務(wù)1計(jì)算機(jī)的發(fā)展6.計(jì)算機(jī)的新技術(shù)從目前技術(shù)發(fā)展的角度來看，21世紀(jì)將得到快速發(fā)展并具有重要影響的新技術(shù)包括潛入式技術(shù)、網(wǎng)格計(jì)算和中間件技術(shù)等。⑴嵌入式技術(shù)嵌入式技術(shù)是將微型計(jì)算機(jī)作為一個信息處理部件嵌入到應(yīng)用系統(tǒng)中。與通用計(jì)算機(jī)相比，嵌入式計(jì)算機(jī)在基本原理方面沒有本質(zhì)的差異，主要區(qū)別在于系統(tǒng)軟件和功能軟件集成于計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)中，即系統(tǒng)的應(yīng)用軟件與硬件一體化。主要特點(diǎn)：高可靠性，在惡劣環(huán)境或突然斷電情況下仍然能正常工作；具有實(shí)時處理能力；軟件代碼要求高質(zhì)量、高可靠性，一般固化在只讀存儲器或閃存中，即軟件要求固態(tài)化存儲。任務(wù)1計(jì)算機(jī)的發(fā)展嵌入式系統(tǒng)主要包括嵌入式處理器、外圍硬件設(shè)備、嵌入式操作系統(tǒng)、特定的應(yīng)用程序等四部分。是集軟件/硬件于一體、可獨(dú)立工作的“器件”，用于實(shí)現(xiàn)對其他設(shè)備的控制、監(jiān)視或管理等功能。目前廣泛應(yīng)用于各種家用電器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與通信設(shè)備中，如電冰箱、全自動洗衣機(jī)、數(shù)字電視機(jī)、數(shù)字照相機(jī)、交換機(jī)、移動電話等。⑵網(wǎng)格計(jì)算網(wǎng)格計(jì)算是伴隨著Internet技術(shù)迅速發(fā)展起來的新型計(jì)算模式。網(wǎng)格計(jì)算將地理上分布的計(jì)算資源充分利用起來，協(xié)同解決復(fù)雜的大規(guī)模問題（特別是僅靠本地資源無法解決的復(fù)雜問題），是專門針對復(fù)雜科學(xué)計(jì)算的新型計(jì)算模式。利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)把分散在不同地理位置的計(jì)算機(jī)組織成一個“虛擬的超級計(jì)算機(jī)”，每一臺參與計(jì)算的計(jì)算機(jī)是一個“節(jié)點(diǎn)”，整個計(jì)算是成千上萬個“節(jié)點(diǎn)”組成的“一張網(wǎng)格”，因而稱為網(wǎng)格計(jì)算。任務(wù)1計(jì)算機(jī)的發(fā)展組織成“虛擬的超級計(jì)算機(jī)”有兩個優(yōu)勢：數(shù)據(jù)處理能力超強(qiáng)；能充分利用網(wǎng)上的閑置處理能力。簡單地講，網(wǎng)格把整個網(wǎng)絡(luò)整合成一臺巨大的超級計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)計(jì)算資源、存儲資源、數(shù)據(jù)資源、信息資源、知識資源、專家資源的全面共享。網(wǎng)格計(jì)算要素：建立在現(xiàn)有Internet技術(shù)和分布計(jì)算技術(shù)之上；采用標(biāo)準(zhǔn)、開放、統(tǒng)一的接口和協(xié)議；動態(tài)共享分布的資源、組建虛擬組織；非集中控制、協(xié)調(diào)決策，提供有保證的、高質(zhì)量服務(wù)的一種體系結(jié)構(gòu)。網(wǎng)格計(jì)算的概念可以用電力網(wǎng)為比喻：電網(wǎng)用戶可得到電力供應(yīng)，但不了解也沒有必要了解電力網(wǎng)中哪個發(fā)電廠或電站供電，這種服務(wù)由整個電力網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)和提供。網(wǎng)格與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)不同，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是一種硬件連通，網(wǎng)格能實(shí)現(xiàn)應(yīng)用層的連通。隨著計(jì)算機(jī)計(jì)算能力的迅速增長、Internet的普及、高速網(wǎng)絡(luò)成本的大幅度降低以及傳統(tǒng)計(jì)算方式和計(jì)算機(jī)使用方式的改變，網(wǎng)格計(jì)算已逐漸成為超級計(jì)算發(fā)展的一個重要趨勢。網(wǎng)格計(jì)算以大粒度資源共享、高性能計(jì)算和創(chuàng)新性應(yīng)用為主要特征，將成為21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要推動力。任務(wù)1計(jì)算機(jī)的發(fā)展⑶中間件技術(shù)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，CPU速度越來越高，處理能力越來越強(qiáng)；應(yīng)用程序的規(guī)模不斷擴(kuò)大，特別是Internet的發(fā)展使計(jì)算機(jī)的應(yīng)用范圍更為廣闊，許多應(yīng)用程序需在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的異構(gòu)平臺上運(yùn)行。都對新一代的軟件開發(fā)提出了新的需求。這種分布異構(gòu)環(huán)境中，通常存在多種硬件系統(tǒng)平臺(如微機(jī)，工作站，小型機(jī)等)，這些硬件平臺上又存在各種系統(tǒng)軟件(如不同操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、語言編譯器等)，以及多種風(fēng)格各異的用戶界面，這些硬件系統(tǒng)平臺還可能采用不同的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)連接。如何把這些系統(tǒng)集成起來并開發(fā)新的應(yīng)用，是一個非?，F(xiàn)實(shí)而困難的問題。為解決分布異構(gòu)問題，提出中間件的概念。中間件是位于平臺(硬件和操作系統(tǒng))和應(yīng)用之間的通用服務(wù)（圖1-4）。這些服務(wù)具有標(biāo)準(zhǔn)的程序接口和協(xié)議。針對不同的操作系統(tǒng)和硬件平臺，可以有符合接口和協(xié)議規(guī)范的多種實(shí)現(xiàn)。圖1-4中間件與平臺、應(yīng)用之間的層次關(guān)系任務(wù)1計(jì)算機(jī)的發(fā)展由于標(biāo)準(zhǔn)接口對于可移植性以及標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議對于互操作性的重要性，中間件已成為許多標(biāo)準(zhǔn)化工作的主要部分。對于應(yīng)用軟件開發(fā)，中間件遠(yuǎn)比操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)重要，中間件提供的程序接口定義了一個相對穩(wěn)定的高層應(yīng)用環(huán)境，無論底層的計(jì)算機(jī)硬件和系統(tǒng)軟件怎樣更新?lián)Q代，只要將中間件升級更新，并保持中間件對外的接口定義不變，應(yīng)用軟件幾乎不需任何修改，從而保護(hù)了企業(yè)在應(yīng)用軟件開發(fā)和維護(hù)中的重大投資。任務(wù)1計(jì)算機(jī)的發(fā)展7.計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢在大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路技術(shù)發(fā)展和各種應(yīng)用背景的大力支持下，20世紀(jì)80年代初開始了對人工智能計(jì)算機(jī)的研究。人工智能已成為計(jì)算機(jī)科學(xué)中的一個重要分支。巨型機(jī)的誕生也是第四代計(jì)算機(jī)的一個引人注目的成就。巨型機(jī)的運(yùn)算速度可達(dá)每秒數(shù)千萬次至數(shù)十億次，處理速度極快、存儲容量極大，在現(xiàn)代化的大規(guī)模工程建設(shè)、軍事防御系統(tǒng)、國民經(jīng)濟(jì)宏觀管理以及社會發(fā)展中的大范圍統(tǒng)計(jì)、復(fù)雜的科學(xué)計(jì)算和數(shù)據(jù)處理等方面發(fā)揮著重要的作用。任務(wù)2計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)與分類學(xué)習(xí)目標(biāo)計(jì)算機(jī)的主要特點(diǎn)與分類方法。1.計(jì)算機(jī)的主要特點(diǎn)⑴運(yùn)算速度快運(yùn)算速度：計(jì)算機(jī)在單位時間內(nèi)執(zhí)行指令的平均速度?？梢杂妹棵腌娔芡瓿啥嗌俅尾僮鳎ㄈ缂臃ㄟ\(yùn)算），或每秒鐘能執(zhí)行多少條指令來描述。⑵精確度高精確度主要表現(xiàn)為數(shù)據(jù)表示的位數(shù)，一般稱為字長。字長越長精度越高。任務(wù)2計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)與分類⑶具有“記憶”和邏輯判斷能力可以把原始數(shù)據(jù)、中間結(jié)果、運(yùn)算指令等信息存儲起來，供使用者調(diào)用。是與其它計(jì)算裝置的一個重要區(qū)別。計(jì)算機(jī)能在運(yùn)算過程中隨時進(jìn)行各種邏輯判斷，并根據(jù)判斷的結(jié)果自動決定下一步執(zhí)行的命令。⑷程序運(yùn)行自動化計(jì)算機(jī)具有“記憶”能力和邏輯判斷能力，因而計(jì)算機(jī)內(nèi)部的操作運(yùn)算都是自動控制進(jìn)行的。程序送入計(jì)算機(jī)后，計(jì)算機(jī)就在程序的控制下自動完成全部運(yùn)算并輸出運(yùn)算結(jié)果，不需要人的干預(yù)。任務(wù)2計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)與分類2.計(jì)算機(jī)的分類根據(jù)用途及其使用范圍，計(jì)算機(jī)可以分為通用計(jì)算機(jī)與專用計(jì)算機(jī)?！裢ㄓ糜?jì)算機(jī)：通用性強(qiáng)，有很強(qiáng)的綜合處理能力，能夠解決各種類型的問題；●專業(yè)計(jì)算機(jī)：功能單一，配備了解決特定問題的軟、硬件，能夠高速、可靠地解決特定的問題。任務(wù)2計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)與分類根據(jù)計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度、字長、存儲容量、軟件配置等多方面的綜合性能指標(biāo)，計(jì)算機(jī)可以分為巨型機(jī)、大型機(jī)、小型機(jī)、微型機(jī)、工作站、服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)等。計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，分類標(biāo)準(zhǔn)也不斷變化，以上分類只能適應(yīng)某個時期。任務(wù)2計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)與分類1．巨型機(jī)（Supercomputer）又稱超級計(jì)算機(jī)，目前速度最快、處理能力最強(qiáng)、造價最昂貴的的計(jì)算機(jī)。許多微處理器以并行架構(gòu)的方式組合在一起，運(yùn)算速度可以達(dá)到每秒幾萬億次浮點(diǎn)運(yùn)算，容量相當(dāng)大。主要用途是處理超標(biāo)量的資料，如人口普查、天氣預(yù)報、人體基因排序、武器研制等，主要使用者為大學(xué)研究單位、政府單位、科學(xué)研究單位等。我國研制的“銀河”和“曙光”等代表國內(nèi)最高水平的巨型機(jī)屬于這類計(jì)算機(jī)。任務(wù)2計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)與分類2．大型機(jī)（Mainframe）比巨大型機(jī)的性能指標(biāo)略低，大型、通用，較快的處理速度和較強(qiáng)的綜合處理能力，速度可達(dá)每秒數(shù)千萬次。完善的指令系統(tǒng)、豐富的外部設(shè)備和功能齊全的軟件系統(tǒng)，強(qiáng)調(diào)的重點(diǎn)在于多個用戶同時使用。一般作為大型“客戶機(jī)/服務(wù)器”系統(tǒng)的服務(wù)器，或“終端/主機(jī)”系統(tǒng)中的主機(jī)，主要用于大銀行、大公司、規(guī)模較大的高等學(xué)校和科研單位，處理日常大量繁忙的業(yè)務(wù)，如科學(xué)計(jì)算、數(shù)據(jù)處理、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器和大型商業(yè)管理等。任務(wù)2計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)與分類3．小型機(jī)（Minicomputer）規(guī)模小、結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計(jì)研制周期短、便于采用先進(jìn)工藝、易于操作、便于維護(hù)和推廣。應(yīng)用范圍很廣，如工業(yè)自動控制、大型分析儀器、測量儀器、醫(yī)療設(shè)備中的數(shù)據(jù)采集、分析計(jì)算等，也可以用作大型機(jī)、巨型機(jī)的輔助機(jī)，廣泛用于企業(yè)管理以及大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)的科學(xué)計(jì)算等。任務(wù)2計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)與分類4．微型機(jī)（Microcomputer）又稱個人計(jì)算機(jī)（PersonalComputer，PC），簡稱微機(jī)，俗稱電腦，是大規(guī)模集成電路的產(chǎn)物。以微處理器為核心，配上存儲器、接口電路等芯片組成。體積小、重量輕、功耗小、價格低廉、適應(yīng)性強(qiáng)和應(yīng)用面廣等優(yōu)點(diǎn)，得到廣泛的應(yīng)用，成為現(xiàn)代社會不可缺少的重要工具。任務(wù)2計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)與分類5．工作站(Workstation)一種介于小型機(jī)和微型機(jī)之間的高檔微型計(jì)算機(jī)。有大容量的主存、大屏幕顯示器，特別適合于計(jì)算機(jī)輔助工程。例如，圖形工作站一般包括主機(jī)、數(shù)字化儀、掃描儀、鼠標(biāo)器、圖形顯示器、繪圖儀和圖形處理軟件等，可以完成對各種圖形的輸入、存儲、處理和輸出等操作。任務(wù)2計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)與分類6.服務(wù)器（Server）具有強(qiáng)大的處理能力、容量很大的存儲器，以及快速的輸入輸出通道和聯(lián)網(wǎng)能力，是一種在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中為多個用戶提供服務(wù)的共享設(shè)備。根據(jù)提供的服務(wù)，可以分為文件服務(wù)器、郵件服務(wù)器、WWW服務(wù)器、FTP服務(wù)器等。任務(wù)3信息化社會與計(jì)算機(jī)的應(yīng)用學(xué)習(xí)目標(biāo)現(xiàn)代信息技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)滲透到人類社會生活和各行各業(yè)中，如何認(rèn)識信息化的社會？計(jì)算機(jī)在信息化社會中扮演什么角色？[相關(guān)知識與技能]信息技術(shù)是在信息的獲取、整理、加工、傳遞、存儲和利用中所采取的技術(shù)和方法；也可以看作是代替、延伸、擴(kuò)展人的感官及大腦信息功能的技術(shù)?，F(xiàn)代信息技術(shù)采用先進(jìn)的技術(shù)手段和科學(xué)方法，使信息的采集、處理、傳輸、存儲、利用建立在最先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)上。主要特征：各種信息的數(shù)字化和信息傳遞、信息處理的計(jì)算機(jī)化和網(wǎng)絡(luò)化?，F(xiàn)代信息技術(shù)是以微電子技術(shù)為基礎(chǔ)，以計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和控制技術(shù)為核心，以信息應(yīng)用為目標(biāo)的科學(xué)技術(shù)群。任務(wù)3信息化社會與計(jì)算機(jī)的應(yīng)用構(gòu)成信息化社會主要靠計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)三大支柱。計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展加速了信息化社會的發(fā)展。當(dāng)今社會，計(jì)算機(jī)無處不在，已經(jīng)成為人們生產(chǎn)和生活乃至學(xué)習(xí)的必備工具。計(jì)算機(jī)就在人們的身邊，在學(xué)習(xí)、工作和生活的各個領(lǐng)域。信息化社會中，計(jì)算機(jī)的存在總是和信息的加工、處理、檢索、識別、控制和應(yīng)用等分不開。可以說，沒有計(jì)算機(jī)就沒有信息化，沒有計(jì)算機(jī)、通信和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的綜合利用，就沒有日益發(fā)展的信息化社會。計(jì)算機(jī)是信息化社會必備的工具。任務(wù)3信息化社會與計(jì)算機(jī)的應(yīng)用[知識拓展]計(jì)算機(jī)在科學(xué)技術(shù)、國民經(jīng)濟(jì)、社會生活等各個方面都得到了廣泛的應(yīng)用，并且取得了明顯的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。計(jì)算機(jī)應(yīng)用幾乎包括人類的一切領(lǐng)域。根據(jù)計(jì)算機(jī)的應(yīng)用特點(diǎn)，可以歸納為以下幾大類。1.科學(xué)計(jì)算利用計(jì)算機(jī)解決科學(xué)研究和工程設(shè)計(jì)等方面的數(shù)學(xué)計(jì)算問題，又稱數(shù)值計(jì)算。特點(diǎn)：計(jì)算量大，要求精確度高、結(jié)果可靠。利用計(jì)算機(jī)的高速性、大存儲容量、連續(xù)運(yùn)算能力，可以實(shí)現(xiàn)人工無法實(shí)現(xiàn)的各種科學(xué)計(jì)算問題。例如，建筑設(shè)計(jì)中的計(jì)算；各種數(shù)學(xué)、物理問題的計(jì)算；氣象預(yù)報中氣象數(shù)據(jù)的計(jì)算；地震預(yù)測。任務(wù)3信息化社會與計(jì)算機(jī)的應(yīng)用2.信息處理（數(shù)據(jù)處理）對大量信息進(jìn)行存儲、加工、分類、統(tǒng)計(jì)、查詢等操作，形成有價值的信息。計(jì)算方法比較簡單，數(shù)據(jù)量比較大，包括：數(shù)據(jù)的采集、記載、分類、排序、存儲、計(jì)算、加工、傳輸、統(tǒng)計(jì)分析等工作，結(jié)果一般以表格或文件的形式存儲或輸出，泛指非科學(xué)計(jì)算方面的、以管理為主的所有應(yīng)用。例如，企業(yè)管理、財務(wù)會計(jì)、統(tǒng)計(jì)分析、倉庫管理、商品銷售管理、資料管理、圖書檢索等。任務(wù)3信息化社會與計(jì)算機(jī)的應(yīng)用3.實(shí)時控制（或稱過程控制）用計(jì)算機(jī)及時地采集、檢測被控對象運(yùn)行情況的數(shù)據(jù)，通過計(jì)算機(jī)的分析處理后，按照某種最佳的控制規(guī)律發(fā)出控制信號，控制對象過程的進(jìn)行。通常用微控制器芯片或低檔微處理器芯片，并做成嵌入式的裝置。特殊情況下才用高級的獨(dú)立計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制。在機(jī)械、冶金、石油化工、電力、建筑、輕工等各個部門得到廣泛的應(yīng)用，特別是衛(wèi)星、導(dǎo)彈發(fā)射等國防尖端科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，更離不開計(jì)算機(jī)的實(shí)時控制。任務(wù)3信息化社會與計(jì)算機(jī)的應(yīng)用4.計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)包括計(jì)算輔助設(shè)計(jì)（CAD）、計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）、計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)（CAI）和計(jì)算機(jī)輔助測試（CAT）等。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）：利用計(jì)算機(jī)幫助設(shè)計(jì)人員進(jìn)行設(shè)計(jì)，使設(shè)計(jì)工作實(shí)現(xiàn)自動化或半自動化。計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）：利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行生產(chǎn)設(shè)備的管理、控制和操作過程。任務(wù)3信息化社會與計(jì)算機(jī)的應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)（CAI）：利用計(jì)算機(jī)輔助教師進(jìn)行教學(xué)，把教學(xué)內(nèi)容編成各種“課件”，學(xué)生可以選擇不同的內(nèi)容，使教學(xué)內(nèi)容多樣化、形象化，便于因才施教。如各種教學(xué)軟件、試題庫、專家系統(tǒng)等。計(jì)算機(jī)輔助測試（CAT）：利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行測試。將CAD、CAM、CAT技術(shù)有效地結(jié)合起來，可以使設(shè)計(jì)、制造、測試全部由計(jì)算機(jī)來完成，大大減輕科技人員和工人的勞動強(qiáng)度。任務(wù)3信息化社會與計(jì)算機(jī)的應(yīng)用5.系統(tǒng)仿真利用模型來模仿真實(shí)系統(tǒng)的技術(shù)。通過仿真模型可以了解實(shí)際系統(tǒng)或過程在各種因素變化的條件下，其性能的變化規(guī)律。例如，將反映自動控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型輸入計(jì)算機(jī)，利用計(jì)算機(jī)研究自動控制系統(tǒng)的運(yùn)行規(guī)律；利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行飛行模擬訓(xùn)練、航海模擬訓(xùn)練、發(fā)電廠供電系統(tǒng)模擬訓(xùn)練等。任務(wù)3信息化社會與計(jì)算機(jī)的應(yīng)用6.辦公自動化（OA）以計(jì)算機(jī)或數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)來處理日常例行的各種事務(wù)工作，應(yīng)具有完善的文字和表格處理功能，較強(qiáng)的資料、圖像處理能力和網(wǎng)絡(luò)通訊能力，可以進(jìn)行各種文檔的存儲、查詢、統(tǒng)計(jì)等工作。例如，起草各種文稿，收集、加工、輸出各種資料信息等。辦公自動化設(shè)備除計(jì)算機(jī)外，一般還包括復(fù)印機(jī)、傳真機(jī)、通訊設(shè)備等。任務(wù)3信息化社會與計(jì)算機(jī)的應(yīng)用7.人工智能又稱智能模擬，利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)模仿人類的感知、思維、推理等智能活動，是計(jì)算機(jī)智能的高級功能。包括：模式識別、自然語言理解與生成、專家系統(tǒng)、自動程序設(shè)計(jì)、定理證明、聯(lián)想與思維的機(jī)理、數(shù)據(jù)智能檢索等。例如，用計(jì)算機(jī)模擬人腦的部分功能進(jìn)行學(xué)習(xí)、推理、聯(lián)想和決策；模擬名醫(yī)生給病人診病的醫(yī)療診斷專家系統(tǒng)；機(jī)械手與機(jī)器人的研究和應(yīng)用等。任務(wù)3信息化社會與計(jì)算機(jī)的應(yīng)用8.電子商務(wù)和電子政務(wù)通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行的商務(wù)和政務(wù)活動，是Internet技術(shù)與傳統(tǒng)信息技術(shù)相結(jié)合產(chǎn)生的在Internet上展開網(wǎng)上相互關(guān)聯(lián)的動態(tài)商務(wù)活動和政務(wù)活動。計(jì)算機(jī)已在各個領(lǐng)域、各行各業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用，其應(yīng)用范圍已滲透到科研、生產(chǎn)、軍事、教學(xué)、金融銀行、交通運(yùn)輸、農(nóng)業(yè)林業(yè)、地質(zhì)勘探、氣象預(yù)報、郵電通信等各行各業(yè)，并且深入到文化、娛樂和家庭生活等各個領(lǐng)域，其影響涉及社會生活的各個方面。2.2計(jì)算機(jī)中信息的表示任務(wù)4數(shù)字化信息編碼的概念任務(wù)5進(jìn)位計(jì)數(shù)制任務(wù)6字符的二進(jìn)制編碼任務(wù)4數(shù)字化信息編碼的概念學(xué)習(xí)目標(biāo)信息必須經(jīng)過數(shù)字化編碼，才能進(jìn)行傳送、存儲和處理。如何認(rèn)識數(shù)據(jù)與信息的關(guān)系？理解信息編碼`的意義？[相關(guān)知識與技能]1.數(shù)據(jù)與信息●數(shù)據(jù)：人類能夠識別或計(jì)算機(jī)能夠處理的符號，是對客觀事物的具體表示。例如商品的名稱、價格、出廠日期、顏色等。數(shù)據(jù)是廣義的概念，不僅指數(shù)字、符號，也可以是聲音、圖像、文件等?！裥畔ⅲ航?jīng)過加工處理后用于決策或具體應(yīng)用的數(shù)據(jù)。例如，人們通過對商品的各個特征數(shù)據(jù)的分析，得出該商品的應(yīng)用價值，作為是否購買的依據(jù)。任務(wù)4數(shù)字化信息編碼的概念信息是人們對客觀世界直接進(jìn)行描述、可以在人們之間進(jìn)行傳遞的知識或事實(shí)，與承載信息的物理設(shè)備無關(guān)。數(shù)據(jù)是信息的具體表現(xiàn)形式，是各種各樣的物理符號及其組合；反映了信息的內(nèi)容。數(shù)據(jù)的形式隨著物理設(shè)備的改變而改變。數(shù)據(jù)是信息在計(jì)算機(jī)內(nèi)部的表現(xiàn)形式。現(xiàn)實(shí)生活中，信息的表現(xiàn)形式多種多樣，如數(shù)值、字符、聲音、圖形、圖像、動畫等。計(jì)算機(jī)中處理的任何形式的信息，都要首先進(jìn)行數(shù)字化編碼，然后才能在計(jì)算機(jī)間進(jìn)行傳送、存儲和處理。任務(wù)4數(shù)字化信息編碼的概念2.信息編碼的意義計(jì)算機(jī)進(jìn)行信息處理，首先必須使計(jì)算機(jī)能夠識別信息。信息的表示有兩種形態(tài)：◆人類可識別、理解的信息形態(tài)；◆計(jì)算機(jī)能夠識別和理解的信息形態(tài)。計(jì)算機(jī)只能識別機(jī)器代碼：用0和1表示的二進(jìn)制數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)進(jìn)行信息處理時，必須將信息進(jìn)行數(shù)字化編碼，才能方便地進(jìn)行存儲、傳送、處理等操作。任務(wù)4數(shù)字化信息編碼的概念●編碼：采用有限的基本符號，通過確定的原則對這些基本符號加以組合，用來描述大量的、復(fù)雜多變的信息?！裥畔⒕幋a兩大要素：基本符號的種類，符號組合規(guī)則。類似編碼的實(shí)例：用26個英文基本符號，通過不同的組合得到含義各異的英文單詞?！耨T·諾依曼計(jì)算機(jī)采用二進(jìn)制編碼，即用“0”和“1”兩個基本符號的組合表示各種類型的信息?！裼?jì)算機(jī)內(nèi)部采用二進(jìn)制編碼，與外部的信息交流采用大家熟悉和習(xí)慣的形式。任務(wù)5進(jìn)位計(jì)數(shù)制

學(xué)習(xí)目標(biāo)按進(jìn)位的原則進(jìn)行計(jì)算，稱為進(jìn)位計(jì)數(shù)制。進(jìn)位計(jì)數(shù)制有哪些基本特點(diǎn)？如何表示？[相關(guān)知識與技能]一切數(shù)據(jù)（數(shù)值、文字、聲音、圖像等）在計(jì)算機(jī)內(nèi)部都以二進(jìn)制數(shù)的方式被傳送、存儲和處理?！襁M(jìn)位計(jì)數(shù)制：按進(jìn)位的原則進(jìn)行計(jì)算。●常用進(jìn)位計(jì)數(shù)制：十進(jìn)制、二進(jìn)制、八進(jìn)制和十六進(jìn)制等。任務(wù)5進(jìn)位計(jì)數(shù)制1.進(jìn)位計(jì)數(shù)制的基本特點(diǎn)⑴逢N進(jìn)一N：進(jìn)位計(jì)數(shù)制表示一位數(shù)需要的符號數(shù)目，稱基數(shù)。十進(jìn)制數(shù)由0，1，2，3，4，5，6，7，8，9十個數(shù)字符號組成，需要符號數(shù)目10個，基數(shù)為十，逢十進(jìn)一。二進(jìn)制由0和1兩個數(shù)字符號組成，需要符號數(shù)目2個，基數(shù)為二，逢二進(jìn)一。任務(wù)5進(jìn)位計(jì)數(shù)制⑵采用位權(quán)表示法不同位置上的數(shù)字代表的數(shù)值不同，某個數(shù)字在某個固定位置上代表的值確定，這個固定的位置稱為位權(quán)或權(quán)。各種進(jìn)位制中，位權(quán)的值恰好是基數(shù)的若干次冪，每一位數(shù)碼與該位“位權(quán)”的乘積表示該位數(shù)值的大小。進(jìn)位計(jì)數(shù)制表示的數(shù)都可寫成按位權(quán)展開的多項(xiàng)式之和。位權(quán)和基數(shù)是進(jìn)位計(jì)數(shù)制中的兩個要素。常用進(jìn)位計(jì)數(shù)制：二進(jìn)制、八進(jìn)制和十六進(jìn)制。任務(wù)5進(jìn)位計(jì)數(shù)制2.進(jìn)位計(jì)數(shù)制的表示方法十進(jìn)制計(jì)數(shù)制中，333.33可以表示為：333.33=3×(10)2+3×(10)1+3×(10)0+3×(10)-1+3×(10)-2一般，任意一個十進(jìn)制數(shù)N可表示為：N＝±[(Kn-1×(10)n-1＋Kn-2×(10)n-2＋…K1×(10)1＋K0×(10)0＋K-1×(10)-1＋K2×(10)2＋…n-1＋K-m×(10)-m]＝±∑[Ki×(10)i]i=-m任務(wù)5進(jìn)位計(jì)數(shù)制對于任意進(jìn)位計(jì)數(shù)制，基數(shù)可用正整數(shù)R來表示。數(shù)N可表示為：n-1N＝±∑KiRii=-m式中，m、n均為正整數(shù)，Ki則是0、1、…、(R-1)中的任何一個，R是基數(shù)，采用“逢R進(jìn)一”的原則進(jìn)行計(jì)數(shù)。任務(wù)5進(jìn)位計(jì)數(shù)制⑴十進(jìn)制數(shù)◆每位有10種數(shù)碼狀態(tài)0，1，2，…9；逢10進(jìn)1?！艋鶖?shù)是10◆不同位置上的數(shù)符所代表的值與它所在位置的權(quán)有關(guān)。例：666.66=6

102+6

101+6

100+6

10

1+6

10

2

102、101、……10

2等是各位上的權(quán)◆十進(jìn)制數(shù)各數(shù)位的權(quán)是10（基數(shù)）的乘冪。任務(wù)5進(jìn)位計(jì)數(shù)制⑵二進(jìn)制數(shù)◆每位上有2種數(shù)碼狀態(tài)0和1；逢2進(jìn)1?！艋鶖?shù)是2◆二進(jìn)制數(shù)各數(shù)位的權(quán)是基數(shù)2的乘冪。(111)2=(1

22+1

21+1

20)10任務(wù)5進(jìn)位計(jì)數(shù)制⑶八進(jìn)制數(shù)⑷十六進(jìn)制數(shù)◆每位有16種數(shù)碼狀態(tài)0，1，2…，8，9，A，B，…，E，F(xiàn)；◆逢16進(jìn)1（A相當(dāng)于10，B相當(dāng)于11……）?！艋鶖?shù)是16◆各數(shù)位的權(quán)是基數(shù)16的乘冪?！袷?、二、八、十六進(jìn)制數(shù)的基數(shù)分別是10、2、8、16。任務(wù)5進(jìn)位計(jì)數(shù)制示3．不同進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換⑴R進(jìn)制數(shù)→十進(jìn)制數(shù)一個R進(jìn)制數(shù)N可表示為：n-1N＝±∑KiRii=-m該公式提供了將R進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)的方法。將二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)，將二進(jìn)制數(shù)中出現(xiàn)1的位權(quán)相加即可。例1-1(1011)2＝1×(2)3＋0×(2)2＋1×(2)1＋1×(2)0任務(wù)5進(jìn)位計(jì)數(shù)制例1-2(10011.101)2＝1×24＋0×23＋0×22＋1×21＋1×20＋1×2-1＋0×2－2＋1×2-3＝16＋2＋1＋0.5＋0.125＝(19.625)10例1-3(207)8＝2×(8)2＋0×(8)1＋7×(8)0例1-4(125.3)8＝1×82＋2×81＋5×80+＋3×8-1＝64＋16＋5＋0.375＝(85.375)10例1-5(12F)16＝1×(16)2＋2×(16)1＋15×(16)0例1-6(1CF.A)16＝1×162＋12×161＋15×160＋10×16-1＝256＋192＋16＋0.625＝(464.625)10任務(wù)5進(jìn)位計(jì)數(shù)制⑵十進(jìn)制數(shù)與R進(jìn)制數(shù)之間轉(zhuǎn)換整數(shù)部分和小數(shù)部分的轉(zhuǎn)換方法不相同，分別進(jìn)行轉(zhuǎn)換。①整數(shù)部分的轉(zhuǎn)換把一個十進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)換成R進(jìn)制整數(shù)，采用除R取余法。除R取余法：將十進(jìn)制數(shù)反復(fù)除以R，每次相除得到的余數(shù)為對應(yīng)R進(jìn)制數(shù)的相應(yīng)位。首次得到的余數(shù)是最低位，最末一次得到的余數(shù)是最高位；從低位到高位逐次進(jìn)行，直到商是0為止。若第一次余數(shù)為K0，最后一次為Kn-1，則Kn-1Kn-2…K1K0即為所求之R進(jìn)制數(shù)。任務(wù)5進(jìn)位計(jì)數(shù)制例如，將(35)10轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)，轉(zhuǎn)換過程如下：2│35余數(shù)└┬──────2│171K0=1└┬─────2│81K1=1└┬────2│40K2=0└┬───2│20K3=0└┬──2│10K4=0└──01K5=1因此，(35)10＝(K5K4K3K2K1K0)2＝(100011)2任務(wù)5進(jìn)位計(jì)數(shù)制同樣的道理，可將十進(jìn)制整數(shù)通過“除8取余”和“除16取余”法轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的八、十六進(jìn)制整數(shù)。注意：對十進(jìn)制整數(shù)進(jìn)行除8（或除16）后所得的第一個余數(shù)是轉(zhuǎn)換后八（或十六）進(jìn)制整數(shù)的最低位；所得的最后一個余數(shù)是轉(zhuǎn)換后八（或十六）進(jìn)制整數(shù)的最高位。任務(wù)5進(jìn)位計(jì)數(shù)制②小數(shù)部分轉(zhuǎn)換十進(jìn)制純小數(shù)轉(zhuǎn)換成R進(jìn)制純小數(shù)，采用乘R取整法。乘R取整法：◆將十進(jìn)制純小數(shù)反復(fù)乘以R，每次乘R所得新數(shù)的整數(shù)部分為R進(jìn)制純小數(shù)的相應(yīng)位?！魪母呶幌虻臀恢鸫芜M(jìn)行，直到滿足精度要求或乘R后的小數(shù)部分是0為止；◆第一次乘R所得的整數(shù)部分為K-1，最后一次為K-m；◆轉(zhuǎn)換后，所得的純R進(jìn)制小數(shù)為0.K-1K-2…K-m。任務(wù)5進(jìn)位計(jì)數(shù)制例如，將(0.6875)10轉(zhuǎn)換成相應(yīng)二進(jìn)制數(shù)，轉(zhuǎn)換過程：

0.6875整數(shù)×2─────1.37501K-1=1

0.3750×2─────0.75000K-2=0

0.7500×2─────1.50001K-3=1

0.5000×2─────1.00001K-4=1因此，(0.6875)10＝(0.1011)2任務(wù)5進(jìn)位計(jì)數(shù)制◆迭次乘2的過程可能有限，也可能無限?！羰M(jìn)制純小數(shù)不一定能轉(zhuǎn)換成完全等值的二進(jìn)制純小數(shù)?！舢?dāng)乘2后能使代表小數(shù)的部分等于零時，轉(zhuǎn)換即告結(jié)束。◆當(dāng)乘2后小數(shù)部分總是不等于零時，轉(zhuǎn)換過程將是無限的。這時，應(yīng)根據(jù)精度要求取近似值?！敉瑯拥览?，可將十進(jìn)制小數(shù)通過“乘8（或16）取整”法轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的八（或十六）進(jìn)制小數(shù)。注意：對十進(jìn)制小數(shù)乘8（或16）得到的第一個整數(shù)是轉(zhuǎn)換后八（或十六）進(jìn)制小數(shù)的最高位；最后一個整數(shù)是轉(zhuǎn)換后八（或十六）進(jìn)制小數(shù)的最低位。任務(wù)5進(jìn)位計(jì)數(shù)制③十進(jìn)制混合小數(shù)轉(zhuǎn)換成R進(jìn)制數(shù)混合小數(shù)由整數(shù)和小數(shù)兩部分組成。按上述方法分別進(jìn)行轉(zhuǎn)換后，將轉(zhuǎn)換結(jié)果組合起來，即可得到所要求的混合二進(jìn)制小數(shù)。例如，將(135.6875)10轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)。其中：(135)10＝(10000111)2(0.6875)10＝(0.1011)2(135.6875)10＝(10000111.1011)2。任務(wù)5進(jìn)位計(jì)數(shù)制⑶非十進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換①二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制數(shù)23＝8，八進(jìn)制數(shù)的一位相當(dāng)于3位二進(jìn)制數(shù)。將二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制數(shù)時，只需以小數(shù)點(diǎn)為界，分別向左、向右，每三位二進(jìn)制數(shù)分為一組，不足三位時用0補(bǔ)足三位（整數(shù)在高位補(bǔ)零，小數(shù)在低位補(bǔ)零）。然后將每組分別用對應(yīng)的一位八進(jìn)制數(shù)替換。例如：(11010101.0100101)2轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制數(shù)(011010101.010010100)2────────────(325.224)8即：(11010101.0100101)2＝(325.224)8任務(wù)5進(jìn)位計(jì)數(shù)制②八進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)八進(jìn)制數(shù)的一位數(shù)相當(dāng)于3位二進(jìn)制數(shù)，只要將每位八進(jìn)制數(shù)用相應(yīng)的三位二進(jìn)制數(shù)替換，即可完成轉(zhuǎn)換。例如：八進(jìn)制數(shù)(652.307)8轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)(652.307)8────────────(110101010.011000111)2即：(652.307)8＝(110101010.011000111)2任務(wù)5進(jìn)位計(jì)數(shù)制③二進(jìn)制數(shù)與十六進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換24＝16，一位十六進(jìn)制數(shù)相當(dāng)于四位二進(jìn)制數(shù)。二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)，只需以小數(shù)點(diǎn)為界，分別向左、向右，每四位二進(jìn)制數(shù)分為一組，不足四位時用0補(bǔ)足四位（整數(shù)在高位補(bǔ)零，小數(shù)在低位補(bǔ)零）。然后將每組分別用對應(yīng)的一位十六進(jìn)制數(shù)替換。例如：(1011010101.0111101)2轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)(001011010101.01111010)2──────────(2D5.7A)16即：(1011010101.0111101)2＝(2D5.7A)16任務(wù)5進(jìn)位計(jì)數(shù)制十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)，將每位十六進(jìn)制數(shù)用相應(yīng)的四位二進(jìn)制數(shù)替換即可。例如：十六進(jìn)制數(shù)(1C5.1B)16轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)(1C5.1B)16──────────(000111000101.00011011)2即：(1C5.1B)16＝(111000101.00011011)2任務(wù)6字符的二進(jìn)制編碼學(xué)習(xí)目標(biāo)字符是不可以進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算的數(shù)據(jù)，包括西文字符（各種字母、數(shù)字、各種符號）和中文字符。字符是計(jì)算機(jī)的主要處理對象，由于計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)都是以二進(jìn)制的形式存儲和處理，字符也必須按特定的規(guī)則進(jìn)行二進(jìn)制編碼才能進(jìn)入計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)中如何對字符進(jìn)行編碼？[相關(guān)知識與技能]字符的二進(jìn)制編碼即規(guī)定用怎樣的二進(jìn)制數(shù)碼來表示字母、數(shù)字以及專門符號。一個涉及世界范圍信息表示、交換、處理、存儲的基本問題，一般以國家標(biāo)準(zhǔn)或國際標(biāo)準(zhǔn)的形式頒布執(zhí)行。1．ASCII碼ASCII碼即美國信息交換標(biāo)準(zhǔn)碼（AmericanStandardCodeforInformation）。1.2計(jì)算機(jī)中信息的表示●ASCII碼用7位二進(jìn)制碼來表示128（=27）個符號。例如：“A”的ASCII碼是1000001?！裼?jì)算機(jī)內(nèi)，用1個字節(jié)（8位二進(jìn)制數(shù)）表示7位ASCII碼字符時，最高位取0。例如：在鍵盤上輸入大寫“A”，系統(tǒng)自動轉(zhuǎn)換為01000001存入內(nèi)存?！褚恍┏Ｓ米址雌銩SCII碼值符合以下關(guān)系：空格<數(shù)字（0~9）<大寫字母（A~Z）<小寫字母（a~z）任務(wù)6字符的二進(jìn)制編碼2．漢字編碼按功能分為輸入碼、內(nèi)碼、字形碼⑴漢字輸入碼（外碼）●數(shù)字碼（區(qū)位碼）、音碼（全拼、雙拼）、形碼（五筆）、混合碼等●一個漢字的輸入碼不是唯一的。●無論用哪一種輸入碼輸入，漢字在機(jī)內(nèi)都將轉(zhuǎn)換為唯一的機(jī)內(nèi)碼。任務(wù)6字符的二進(jìn)制編碼⑵漢字內(nèi)碼（機(jī)內(nèi)碼）●漢字在機(jī)內(nèi)存儲、傳輸和加工時所用的最基本的形式?！褚话阌脙蓚€字節(jié)表示一個漢字，每個字節(jié)的最高位為1國標(biāo)碼+(8080)H→二字節(jié)機(jī)內(nèi)碼例：“啊”國標(biāo)碼：3021H機(jī)內(nèi)碼：B0A1H任務(wù)6字符的二進(jìn)制編碼●國標(biāo)碼：我國規(guī)定的信息交換用的標(biāo)準(zhǔn)漢字交換碼（GB2312-80信息交換用漢字編碼字符基本集）?；炯珍洕h字共6763個，一級漢字3755個（常用字），二級漢字3008個（非常用字）?！駠鴺?biāo)（GB2312-80）字符基本集內(nèi)也有英文字母、數(shù)字、標(biāo)點(diǎn)符號，機(jī)內(nèi)碼與漢字一樣，稱為全角符號。全角符號顯示時與漢字寬度相同（如：Ａａ１２，），在漢字的全角輸入狀態(tài)下即可輸入。任務(wù)6字符的二進(jìn)制編碼⑶漢字字形碼表示漢字字形的字模數(shù)據(jù)（又稱字模碼），是漢字輸出的形式，通常用點(diǎn)陣、矢量函數(shù)等方式表示。輸出漢字的要求不同，點(diǎn)陣的多少也不同，常見有16×16點(diǎn)陣、24×24點(diǎn)陣、32×32點(diǎn)陣、48×48點(diǎn)陣等。字模點(diǎn)陣占用的存儲空間很大，只能用來構(gòu)成漢字字庫，不能用于機(jī)內(nèi)存儲。漢字字庫存儲每個漢字的點(diǎn)陣代碼，只有在顯示輸出漢字時才檢索字庫，輸出字模點(diǎn)陣得到漢字字形。任務(wù)6字符的二進(jìn)制編碼四、計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)存儲的組織形式●位(bit)：數(shù)據(jù)的最小單位。一位只能有兩個數(shù)值0或1。●字節(jié)（Byte）：8個二進(jìn)制位稱作一個字節(jié)。一個英文字母用1個字節(jié)表示，最高位為0一個漢字用兩個字節(jié)表示，每個字節(jié)的最高位為1●通常用字節(jié)作為存貯器容量的單位，還可用KB、MB等表示較大的容量。 1KB=1024B=210B 1MB=1024KB=220B 1GB=1024MB=230B 1TB=1024GB=240B任務(wù)6字符的二進(jìn)制編碼●字（Word）：CPU作為整體來傳送和處理的一組二進(jìn)制代碼，又稱為一個計(jì)算機(jī)字。字是計(jì)算機(jī)中處理數(shù)據(jù)的基本單位?！褡珠L：一個計(jì)算機(jī)字包含的二進(jìn)制代碼個數(shù)。字長是字節(jié)的若干倍。例如：一臺計(jì)算機(jī)的字長為32位（4個字節(jié)），是指CPU一次可以同時處理32位二進(jìn)制數(shù)據(jù)?！褚粋€字可以用來存放一條指令或存放一個數(shù)據(jù)?！褡珠L是衡量計(jì)算機(jī)性能的一個重要指標(biāo)。任務(wù)6字符的二進(jìn)制編碼●內(nèi)存的地址為對內(nèi)存的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的管理和存取，把內(nèi)存看作由許多存儲單元組成，給每個存儲單元一個唯一的序號，稱為“地址”。通過地址可以從對應(yīng)存儲單元取出數(shù)據(jù)（“讀出”）或向?qū)?yīng)的存儲單元存入數(shù)據(jù)（“寫入”）。內(nèi)存按字節(jié)編址，每個存儲單元存放一個字節(jié)的數(shù)據(jù)。內(nèi)存地址是二進(jìn)制數(shù)，從0開始，書寫格式為十六進(jìn)制。思考：存儲器中地址從0000(H)到00FF(H)的存儲單元有多大存儲容量？2.3計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成任務(wù)7解剖計(jì)算機(jī)系統(tǒng)任務(wù)8認(rèn)識微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)任務(wù)9初步認(rèn)識多媒體技術(shù)任務(wù)7解剖計(jì)算機(jī)系統(tǒng)學(xué)習(xí)目標(biāo)通過解剖一臺微型計(jì)算機(jī)，熟練掌握計(jì)算機(jī)的組成，各組成部分的功能與作用。[相關(guān)知識與技能]微型計(jì)算機(jī)是大規(guī)模集成電路技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。從外觀看，微型計(jì)算機(jī)由主機(jī)箱、顯示器、鍵盤和鼠標(biāo)等組成（圖1-6）。根據(jù)需要可以增加打印機(jī)、掃描儀、音箱等外部設(shè)備。主機(jī)機(jī)箱有臥式和立式兩種，圖1-5為立式機(jī)箱。完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成。硬件是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的物質(zhì)基礎(chǔ)，是可以看得見摸得著的機(jī)器部分；軟件是硬件系統(tǒng)的指揮者和操作對象，包括程序、數(shù)據(jù)、文檔等信息。硬件和軟件的組合構(gòu)成了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，二者相互依存。沒有硬件，就不能構(gòu)成計(jì)算機(jī)設(shè)備，沒有軟件，硬件就不能正常工作。任務(wù)7解剖計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1．計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)包括構(gòu)成計(jì)算機(jī)的各種部件和外部設(shè)備。盡管計(jì)算機(jī)技術(shù)不斷發(fā)展，基本結(jié)構(gòu)和工作原理都是采用馮.諾依曼提出的“存儲程序式計(jì)算機(jī)”結(jié)構(gòu)思想，即一臺完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由運(yùn)算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五大部分組成（圖1-4）。其中，實(shí)線表示數(shù)據(jù)信息，虛線表示控制信息。圖1-4微型計(jì)算機(jī)硬件組成示意圖任務(wù)7解剖計(jì)算機(jī)系統(tǒng)⑴運(yùn)算器（ArithmeticLogicalUnit，ALU）又稱為算術(shù)邏輯單元ALU（ArithmeticandLogicalUnit），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。算術(shù)運(yùn)算即加、減、乘、除運(yùn)算；邏輯運(yùn)算即“與”、“或”、“非”、“比較”、“移位”等操作。運(yùn)算器在控制器的控制下，從內(nèi)存儲或內(nèi)部寄存器中取出數(shù)據(jù)并進(jìn)行算術(shù)或邏輯運(yùn)算。任務(wù)7解剖計(jì)算機(jī)系統(tǒng)⑵控制器（ControlUnit，CU）統(tǒng)一控制和指揮計(jì)算機(jī)各個部件協(xié)調(diào)工作的部件。在控制器的控制下，計(jì)算機(jī)自動按照程序設(shè)定的步驟進(jìn)行一系列指定的操作，以完成特定的任務(wù)。運(yùn)算器和控制器合稱為中央處理器（CentralProcessingUnit，CPU），是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的核心部件。任務(wù)7解剖計(jì)算機(jī)系統(tǒng)⑶存儲器（Memory）存儲程序和數(shù)據(jù)的部件。在控制器控制下對數(shù)據(jù)進(jìn)行存/取操作。●“讀”：把數(shù)據(jù)從存儲器中取出的過程●“寫”：把數(shù)據(jù)存入存儲器的過程存儲容量用B、KB、MB、GB、TB等存儲容量單位表示。由于CPU的處理速度非常高，要求存儲器不僅存儲容量大，而且讀/寫速度也要快。受技術(shù)和價格限制，存儲容量和讀/寫速度很難完美統(tǒng)一。任務(wù)7解剖計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通常分為內(nèi)存儲器（內(nèi)存）和外存儲器（外存）。①內(nèi)存儲器又稱主存儲器，由半導(dǎo)體器件構(gòu)成，可以由CPU直接訪問，存取速度快，存儲容量相對于外存較小。劃分為一個個存儲單元，每個存儲單元存放一組二進(jìn)制代碼（數(shù)據(jù)或指令）。每個存儲單元都有一個唯一的編號，稱作地址。任務(wù)7解剖計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)存分為只讀存儲器和隨機(jī)存儲器兩類。●只讀存儲器（ReadOnlyMemory，ROM）：只能讀出其中的數(shù)據(jù)，不能寫入新的數(shù)據(jù)。即使中斷電源，數(shù)據(jù)也不會丟失。一般用來存放固定的、控制計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)程序和參數(shù)表等?！耠S機(jī)存取存儲器（RandomAccessMemory，RAM）：既可讀出其中的數(shù)據(jù)，也可修改其中的數(shù)據(jù)或?qū)懭胄碌臄?shù)據(jù)。中斷電源，存放的數(shù)據(jù)將全部丟失。任務(wù)7解剖計(jì)算機(jī)系統(tǒng)Cache（高速緩沖存儲器）：在內(nèi)存和CPU之間，用來存放當(dāng)前正在執(zhí)行的程序中使用頻率很高的活躍部分，以便快速地向CPU提供指令和數(shù)據(jù)，使訪問存儲器的速度與CPU的速度相匹配。Cache的存取速度比主存更快，容量更小。②外存儲器（輔助存儲器）一般由磁性或光性材料構(gòu)成，如軟磁盤、硬磁盤、磁帶、光盤等。存取速度慢、存儲容量相對于內(nèi)存大，可長久保存大量的信息。外存中的程序和數(shù)據(jù)必須先裝入內(nèi)存，CPU才可以處理。任務(wù)7解剖計(jì)算機(jī)系統(tǒng)⑷輸入設(shè)備（Inputdevice）向計(jì)算機(jī)主機(jī)輸入程序和數(shù)據(jù)的設(shè)備。計(jì)算機(jī)常用的輸入設(shè)備有鍵盤、鼠標(biāo)器等。⑸輸出設(shè)備（Outputdevice）將計(jì)算機(jī)主機(jī)對數(shù)據(jù)處理后的結(jié)果顯示、打印出來或存儲到外存磁盤上的設(shè)備。計(jì)算機(jī)常用的輸出設(shè)備有顯示器、打印機(jī)等。外存儲器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備統(tǒng)稱為計(jì)算機(jī)的外部設(shè)備，簡稱外設(shè)。任務(wù)7解剖計(jì)算機(jī)系統(tǒng)2．計(jì)算機(jī)的軟件系統(tǒng)馮.諾依曼型計(jì)算機(jī)的工作原理是“存儲程序和程序控制”。為完成某一特定的任務(wù)，先將編寫好的程序以及程序運(yùn)行所需的數(shù)據(jù)通過輸入設(shè)備輸入到計(jì)算機(jī)中并存儲在存儲器中，然后在程序控制下逐條執(zhí)行程序中的每條指令。軟件是指計(jì)算機(jī)運(yùn)行時所需的程序、數(shù)據(jù)及相關(guān)資料的總和。只有硬件而無軟件的計(jì)算機(jī)稱作“裸機(jī)”，不能做任何工作。“裸機(jī)”與軟件相結(jié)合才能構(gòu)成一臺完整的、可以進(jìn)行正常工作的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。任務(wù)7解剖計(jì)算機(jī)系統(tǒng)從計(jì)算機(jī)系統(tǒng)角度來看，軟件可分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩大類。⑴系統(tǒng)軟件控制和協(xié)調(diào)計(jì)算機(jī)硬件及其外部設(shè)備、支持應(yīng)用軟件的開發(fā)和運(yùn)行的軟件。用戶通過系統(tǒng)軟件間接地使用計(jì)算機(jī)硬件資源，既方便用戶，且提高工作效率。常用的系統(tǒng)軟件有操作系統(tǒng)、程序設(shè)計(jì)語言及處理程序、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、各種服務(wù)性程序等。任務(wù)7解剖計(jì)算機(jī)系統(tǒng)①操作系統(tǒng)（OperatingSystem，OS）控制和管理計(jì)算機(jī)硬件和軟件資源、合理地組織計(jì)算機(jī)工作流程并方便用戶充分且有效地使用計(jì)算機(jī)資源的程序集合。系統(tǒng)軟件的核心，整個計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的“管家”，用戶與計(jì)算機(jī)之間的接口。目前微型計(jì)算機(jī)上使用的操作系統(tǒng)主要有DOS、Windows、Unix、Linux等。任務(wù)7解剖計(jì)算機(jī)系統(tǒng)②程序設(shè)計(jì)語言及處理程序計(jì)算機(jī)語言是能夠完整、準(zhǔn)確地表達(dá)人的意圖并控制計(jì)算機(jī)完成指定功能的符號系統(tǒng)，又稱程序設(shè)計(jì)語言。程序設(shè)計(jì)語言可分為機(jī)器語言、匯編語言和高級語言?！駲C(jī)器語言：中央處理器可以直接識別并執(zhí)行的語言，以二進(jìn)制代碼0或1表示，特點(diǎn)是程序執(zhí)行效率高，但通用性差，直觀性差，并且難懂、易錯?！駞R編語言：用較直觀、容易記憶和書寫的助記符表示，又稱符號語言。任務(wù)7解剖計(jì)算機(jī)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)只能直接理解并執(zhí)行用機(jī)器語言編寫的程序。匯編語言編寫的源程序必須通過“匯編程序”翻譯成機(jī)器語言程序（目標(biāo)程序）后，才能使計(jì)算機(jī)接受并執(zhí)行。機(jī)器語言與匯編語言都是面向機(jī)器、依賴于硬件并與計(jì)算機(jī)硬件直接相關(guān)，不同種類的計(jì)算機(jī)，其機(jī)器語言與匯編語言也不相同。機(jī)器語言與匯編語言又被稱為低級語言。任務(wù)7解剖計(jì)算機(jī)系統(tǒng)高級語言獨(dú)立于具體的計(jì)算機(jī)硬件、接近于人類的自然語言（英語）和數(shù)學(xué)語言符號。高級語言通用性和可移植性好，易讀、易維護(hù)。高級語言源程序不能被計(jì)算機(jī)直接識別和執(zhí)行，必須經(jīng)過語言處理程序翻譯成機(jī)器語言程序（目標(biāo)程序），才能為計(jì)算機(jī)執(zhí)行。任務(wù)7解剖計(jì)算機(jī)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)將源程序翻譯成目標(biāo)程序有兩種方式：●編譯方式通過編譯程序?qū)⒃闯绦虻娜空Z句翻譯成目標(biāo)程序，再經(jīng)過連接程序的連接形成可執(zhí)行程序。運(yùn)行速度快。●解釋方式用解釋程序?qū)⒃闯绦蛑姓Z句逐條翻譯成計(jì)算機(jī)可以識別的機(jī)器代碼，翻譯一條，執(zhí)行一條，邊翻譯邊執(zhí)行。解釋方式下不產(chǎn)生目標(biāo)程序代碼。執(zhí)行速度慢，但人機(jī)對話性強(qiáng)，初學(xué)者較易懂易學(xué)。任務(wù)7解剖計(jì)算機(jī)系統(tǒng)③數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中對數(shù)據(jù)進(jìn)行管理的系統(tǒng)軟件，是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的核心。如果把數(shù)據(jù)庫比作是一個數(shù)據(jù)的倉庫，DBMS如同倉庫的管理機(jī)構(gòu)。④服務(wù)性程序支持和維護(hù)計(jì)算機(jī)正常處理工作的系統(tǒng)軟件。主要包括錯誤診斷、程序檢查、自動糾錯、測試程序和軟硬件的調(diào)試程序等。任務(wù)7解剖計(jì)算機(jī)系統(tǒng)⑵應(yīng)用軟件為解決具體的實(shí)際應(yīng)用問題而編制的程序。計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，應(yīng)用軟件的種類也特別多，常見的有科學(xué)計(jì)算程序、文字處理軟件、計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)軟件、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件包（CAD）等。小結(jié)：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是一個由計(jì)算機(jī)硬件和計(jì)算機(jī)軟件構(gòu)成的完整系統(tǒng)，硬件由主機(jī)和外部設(shè)備等組成，軟件可分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩大類。圖1-5計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成圖1-5計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成任務(wù)7解剖計(jì)算機(jī)系統(tǒng)二.微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)微型計(jì)算機(jī)是大規(guī)模集成電路技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。外觀：由主機(jī)箱、顯示器、鍵盤和鼠標(biāo)等組成（圖1-6）根據(jù)需要可以增加打印機(jī)、掃描儀、音箱等外部設(shè)備。主機(jī)機(jī)箱有臥式和立式兩種。主機(jī)箱中有系統(tǒng)主板、外存儲器、輸入/輸出接口電路、電源等。圖1-6微型計(jì)算機(jī)的外觀任務(wù)7解剖計(jì)算機(jī)系統(tǒng)微型計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)特點(diǎn)主要體現(xiàn)在采用微處理器及總線結(jié)構(gòu)等方面。通過大規(guī)模集成電路技術(shù)將運(yùn)算器和控制器集成在一個體積小但功能強(qiáng)大的微處理器芯片上。主機(jī)各部件之間通過總線相連接，外部設(shè)備通過相應(yīng)的接口電路再與總線相連。圖1-7從總線結(jié)構(gòu)的角度表示硬件系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)。圖1-7微型機(jī)硬件系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)任務(wù)7解剖計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1．總線微型計(jì)算機(jī)中各硬件組成部件之間傳遞信息的公共通道。各組成部件通過系統(tǒng)總線相互連接而形成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)?！駜?nèi)部總線：在CPU內(nèi)部傳輸數(shù)據(jù)的通路；●外部總線：CPU與內(nèi)存和輸入/輸出設(shè)備接口間的通路。通常說的總線一般指外部總線?？偩€是整個微機(jī)系統(tǒng)的“大動脈”，對系統(tǒng)的功能和數(shù)據(jù)傳送速度有極大的影響。◆一定時間內(nèi)可傳送的數(shù)據(jù)量稱為總線的帶寬?！魯?shù)據(jù)總線的寬度與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的字長有關(guān)?！裟壳拔C(jī)普遍采用PCI總線。任務(wù)7解剖計(jì)算機(jī)系統(tǒng)2．系統(tǒng)主板（Mainboard）又稱系統(tǒng)板、母板等，微型計(jì)算機(jī)的核心部件?！糁靼迨前惭b在主機(jī)機(jī)箱內(nèi)的一塊多層印刷電路板，外表兩層印刷信號電路，內(nèi)層印刷電源和地線?！糁靼迳嫌懈鞣N插槽、接口、電子元件，以及系統(tǒng)總線?！糁靼逍阅軐ξC(jī)的總體指標(biāo)將產(chǎn)生舉足輕重的影響。◆主板一般集成了串/并行口、鍵盤/鼠標(biāo)接口、USB接口、軟驅(qū)接口和增強(qiáng)型（EIDE）硬盤接口（連接硬盤、IDE光驅(qū)等設(shè)備），并設(shè)有內(nèi)存插槽等（圖1-8）。任務(wù)7解剖計(jì)算機(jī)系統(tǒng)◆主板上有CPU插座。◆除CPU以外的主要功能一般都集成到一組大規(guī)模集成電路芯片上，這組芯片名常用作主板名?！粜酒M與主板的關(guān)系象CPU與整機(jī)一樣，芯片組提供了主板上的核心邏輯，直接影響主板甚至整機(jī)的性能。◆主板上一般有6～8個擴(kuò)展插槽，是主機(jī)通過總線與外部設(shè)備聯(lián)接的部分。擴(kuò)展插槽數(shù)反映了系統(tǒng)的擴(kuò)展能力。圖1-8微型計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)主板任務(wù)7解剖計(jì)算機(jī)系統(tǒng)3．微處理器又稱中央處理器（CPU）。負(fù)責(zé)完成指令的讀出、解釋和執(zhí)行，微型機(jī)的核心部件?！糁饕蛇\(yùn)算器、控制器、寄存器組等組成，有的還包含高速緩沖存儲器。◆Intel公司是最大的CPU制造廠家，制造了IntelX86系列的CPU，包括8086、8088、80286、80386、80486、Pentium、PentiumII、PentiumIII、PentiumIV等?！舫齀ntel公司外，較著名的微處理器生產(chǎn)廠家還有AMD公司、Cyrix公司、IBM公司等。任務(wù)7解剖計(jì)算機(jī)系統(tǒng)４．內(nèi)存儲器（內(nèi)存）◆存放CPU運(yùn)行時需要的程序和數(shù)據(jù)?！舴譃橹蛔x存儲器（ROM）和隨機(jī)存取存儲器（RAM）兩類。內(nèi)存一般指RAM。◆RAM中保存的數(shù)據(jù)在電源中斷后將全部丟失。◆內(nèi)存直接與CPU進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，存取速度要求與CPU的處理速度相匹配?！糁靼宕蠖嗖捎脙?nèi)存條（SIMM）結(jié)構(gòu)（圖1-10）。圖1-10微機(jī)內(nèi)存條任務(wù)7解剖計(jì)算機(jī)系統(tǒng)5．高速緩沖存儲器（CacheMemory）◆為內(nèi)存與CPU交換數(shù)據(jù)提供緩沖區(qū)，以解決內(nèi)存與CPU速度的不匹配問題。◆Cache分為一級Cache和二級Cache?！艄ぷ鲿r，先將內(nèi)存中數(shù)據(jù)暫存于Cache中，CPU直接與Cache進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。當(dāng)Cache中沒有所需數(shù)據(jù)時，CPU一邊直接訪問內(nèi)存，一邊將內(nèi)存中當(dāng)前或?qū)硇枰臄?shù)據(jù)調(diào)入Cache中，替換Cache中不用的數(shù)據(jù)。◆使用Cache后，CPU對內(nèi)存存取速度的要求可以降低一些，但存儲器的管理要復(fù)雜得多。任務(wù)7解剖計(jì)算機(jī)系統(tǒng)成6．輸入／輸出接口微型計(jì)算機(jī)中CPU和外部設(shè)備之間的連接通道。由于外設(shè)品種繁多且工作原理不盡相同，CPU與外設(shè)之間存在著信號邏輯、工作時序、速度等不匹配問題?！糨斎?輸出設(shè)備必須通過輸入/輸出接口電路與系統(tǒng)總線相連，然后才能通過系統(tǒng)總線與CPU進(jìn)行信息交換。◆輸入／輸出接口在系統(tǒng)總線和輸入／輸出設(shè)備之間傳輸信息，提供數(shù)據(jù)緩沖，以滿足接口兩邊的時序要求?！糨斎耄敵鼋涌谝话阋噪娐钒逍问讲逶谥鳈C(jī)板的擴(kuò)展槽，常稱適配器或“卡”，如顯示卡、聲卡等。任務(wù)7解剖計(jì)算機(jī)系統(tǒng)7．外存儲器用來長久保存大量信息的存儲設(shè)備。外存儲器不能被CPU直接訪問，存儲的信息必須調(diào)入內(nèi)存后才能為CPU使用。存儲容量比內(nèi)存大得多，常見有軟磁盤、硬盤、光盤等。⑴軟磁盤存儲器（軟盤）軟盤是一種表面涂有磁性物質(zhì)的塑料圓盤，封裝在一個方形塑料保護(hù)套內(nèi)。軟磁盤驅(qū)動器是一種對軟盤數(shù)據(jù)進(jìn)行存取操作的設(shè)備，安裝在主機(jī)箱內(nèi)。目前主要用3.5英寸軟磁盤（圖1-11）。圖1-113.5英寸軟磁盤任務(wù)7解剖計(jì)算機(jī)系統(tǒng)3.5英寸軟磁盤上部有一個金屬擋板，滑動擋板，暴露出一個矩形介質(zhì)部分，稱作讀/寫窗口。軟磁盤驅(qū)動器的讀／寫磁頭通過該窗口與軟盤的介質(zhì)表面接觸，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的讀/寫操作。寫保護(hù)口：3.5英寸軟磁盤反面右下角。移動滑塊，光線能從小孔透過為寫保護(hù)，只能讀出數(shù)據(jù)不能寫入數(shù)據(jù)。寫保護(hù)目的是防止因誤操作把磁盤中的數(shù)據(jù)改寫或刪除，也可防止計(jì)算機(jī)病毒對磁盤的侵染。任務(wù)7解剖計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟磁盤必須經(jīng)過格式化后方可使用。已用過的磁盤也可以重新格式化，格式化后原有數(shù)據(jù)將全部丟失?！舾袷交^程中，盤片以中心為圓心劃分成若干同心圓，稱作磁道，數(shù)據(jù)存儲在磁道內(nèi)?！舸诺缽耐馊ο騼?nèi)圈編號，最外圈為0道?！裘總€磁道被劃分成若干個扇區(qū)，每個扇區(qū)的存儲空間為512字節(jié)。任務(wù)7解剖計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟磁盤存儲容量的計(jì)算公式：軟盤容量=(字節(jié)數(shù)/扇區(qū))×(扇區(qū)數(shù)/磁道)×(磁道數(shù)/面)×面數(shù)高密度3.5英寸軟磁盤雙面可存儲數(shù)據(jù)，每面有80個磁道，每磁道有18個扇區(qū)，根據(jù)上述公式可計(jì)算出該種磁盤存儲容量為1.44MB。任務(wù)7解剖計(jì)算機(jī)系統(tǒng)⑵硬磁盤存儲器硬磁盤由硬質(zhì)合金材料構(gòu)成的多張盤片組成，與硬盤驅(qū)動器作為一個整體被密封在一個金屬盒內(nèi)，合稱為硬盤。硬盤通常固定在主機(jī)箱內(nèi)。硬盤具有使用壽命長、容量大、存取速度快等優(yōu)點(diǎn)。硬盤結(jié)構(gòu)：多個同樣大小的盤片組成，盤片每面有一個讀寫磁頭。格式化后，盤片的每一面劃分成若干磁道，每個磁道劃分成若干扇區(qū)，每個扇區(qū)存儲空間為512字節(jié)，每個存儲表面的同一磁道形成一個圓柱面，稱為柱面。任務(wù)7解剖計(jì)算機(jī)系統(tǒng)硬盤容量的計(jì)算公式：硬盤容量=每扇區(qū)字節(jié)數(shù)（512）×磁頭數(shù)×柱面數(shù)×每磁道扇區(qū)數(shù)影響存取速度的因素：盤片旋轉(zhuǎn)速度、數(shù)據(jù)傳輸率、平均尋道時間等。任務(wù)7解剖計(jì)算機(jī)系統(tǒng)⑶光盤存儲器用激光技術(shù)實(shí)現(xiàn)對光盤信息的寫入和讀出。光盤具有體積小、容量大、信息保存長久等特點(diǎn)，是多媒體技術(shù)獲得快速推廣的重要因素。光盤按讀/寫方式三類：①只讀型光盤：存放的信息只能讀出，不能寫入，如CD-ROM。②一次寫入型光盤：可以寫入信息，寫入的信息只能讀出，不能修改或刪除。常用于存儲重要檔案、歷史資料和文獻(xiàn)等需長久保存又不需要修改的信息。③可重寫型光盤：可以對信息進(jìn)行重復(fù)讀寫操作。任務(wù)7解剖計(jì)算機(jī)系統(tǒng)⑷優(yōu)盤（U盤）（圖1-12）采用閃存（FlashMemory）技術(shù)，可以使8MB～2GB的信息量存儲到只有拇指大小的存儲盤中。采用USB（UniversalSerialBus，通用串行總線）接口，不需要驅(qū)動器，沒有機(jī)械設(shè)備，抗震性能強(qiáng)。在Windows2000及以上版本（或Linux2.4.x及以上版本）不需要安裝驅(qū)動程序，使用操作系統(tǒng)本身自帶的驅(qū)動程序（U