第1章 計算機基礎知識

第1章計算機基礎知識

教學目標利要求了解計算機發(fā)展概況,數(shù)據(jù)在計算機中的存儲〃掌握計算機系統(tǒng)的組

成,微型計算機的硬件系統(tǒng),多媒體技術的概念及特點。

在;區(qū)一孽中,主要介紹計算機的一些基礎知明。通過這一章的學習,可以了解計算機的

組成,了解存儲瑞的種類,學會如何使用鍵盤利就標,了解操作茅統(tǒng)的概念,掌握有關

文件和文件夾的基本知以,掌握啟動和關閉計算機的方法,學會輸入雙字。汪可以了解

有關計算機病毒的知以及預防方法,，

計算機概述

計算機系統(tǒng)組成

數(shù)據(jù)在計算機中的存儲

多媒體技術

機概述

ffli.1.1計算機的發(fā)展概況

Ml.1.2計算機系統(tǒng)分類

Ql.1.3計算機的應用

ffll.1.4

計算機應用的發(fā)展展，

算機的發(fā)展＜8^^

況

計算機是一種能快速、高效地對各種

信息進行存儲和處理的電子設備。具有以下幾

個特征：

⑴運算速度快

⑵精確度高，可靠性好「

有記憶能力運轉(zhuǎn)力三

⑸高性能的實時通信和交流能力;

（6）信息表達形式的直觀性和使用的方便性

jfal

1/.2計算機的發(fā)展

算機的誕生

世界上第一臺電子數(shù)值積分計算機誕生于1946年

O

2.計算機的發(fā)展歷程

計算機從處理數(shù)據(jù)的方法上分成模擬式計算機和

數(shù)字式計算機。

模擬機是以連續(xù)變化的物理量表示所測量的數(shù)據(jù)

來模擬某一變化過程，它主要用于仿真研究。數(shù)字機

則以數(shù)字量表示數(shù)據(jù)。模擬機所做的工作都可由數(shù)字

機來完成。

按照計算機所用的邏輯元件（電子器件）來

劃分計算機的時代:

⑴第一代電子計算機（1946年到1958年）：基本邏輯

電路由電子管組成。

⑵第二代電子計算機（1958年到1964年）：基本邏

輯電路由晶體管電子元件組成。

⑶第三代電子計算機（1964年到1970年）：基本邏

輯電路由小規(guī)模集成電路組成。

（4）第四代電子計算機（1970年以后）：采用中、大

規(guī)模集成電路構成邏輯電路。

3.計算機發(fā)展趨勢

當前計算機的發(fā)展趨勢概括為四化：巨型化、微

型化、網(wǎng)絡化和智能化。

芯片的集成度越來越高"算機的元器件

越來越小，而使得計算機的計算速度快、功能強、體

積小、價格低。

⑵一g型化一

為了滿足尖端科學技術、軍事力象等領

域的需要，計算機也必須向超高速、大容量、強功能

的巨型化發(fā)展。巨型機的發(fā)展集中體現(xiàn)了計算機技術

的發(fā)展水平。

⑶網(wǎng)絡化

計算機網(wǎng)絡可以實現(xiàn)資源共享。資源包

括了硬件資源，如存儲介質(zhì)、打印設備等，還包

含軟件資源和數(shù)據(jù)資源，如系統(tǒng)軟件、應用軟件

和各種數(shù)據(jù)庫等。

(4)智能化

—智能41^來計算機發(fā)展的總趨勢。這

種計算機除了具備現(xiàn)代計算機的功能之外，還要

具有在某種程度沖仿人的推理、聯(lián)想、學習年

思維功能，并具有聲音識別、圖像識別能力。;

1.1.3計算機的分類

1.巨型機：運算速度快，每秒可達1億次以上。

2.大型機：運算速度在100萬?幾千萬次/秒，

3.中型機：性能和規(guī)模處于大型機和小型機之間

O

4.小型機：結構簡單、規(guī)模較小、操作簡單H

5.微型機：體積小、價格低、功能全、操作方便

6.工作站：易于聯(lián)網(wǎng)、有大量內(nèi)存、配置大屏幕

顯示器和較強的網(wǎng)絡通信功能。

kNf算機的應用領域

科學計算^^頤6.娛樂與文化教育

黑2.自動控制段7.產(chǎn)品藝術造型設計

出3.信息處理網(wǎng)8.計算機通信

凹4.人工智能-----9?電子商務

現(xiàn)5.計算機輔助設

計

^車KB，

i.2赴機系統(tǒng)組成及計施硬件

組成

國微型計算機系統(tǒng)結構框

ffil.2.1計算機的基本結構

ffil.2.2

SI.2.3內(nèi)部存儲器

ffil.2.4

ffil.2.5

ffil.2.6

Sil.2.7

ffil.2.8

Sil.2.9

返回本章

I捽制器

w

苴

斗

小

苦

演

繆

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1.2.1計算機的基本結構

1.馮?諾依曼型計算機的基本結構

1945年美籍匈牙利科學家馮?諾依曼(Von

Neumaim)提出了一個“存儲程序”的計算機方案。這

個方案包含3個要點：

⑴采用二進制數(shù)的形式表示數(shù)據(jù)和指令。

⑵將指令和數(shù)據(jù)存放在存儲器中。

⑶計算機硬件由控制器、運算器、存儲器、輸入設備

和輸出設備5大部分組成。

其工作原理的核心是“程序存儲”和“程

序控制”，就是通常所說的“順序存儲程序”概念。

我們把按照這一原理設計的計算機稱為“馮?諾依曼

型計算機”返回本節(jié)

說明：--------A表示控制流<=^>表示數(shù)據(jù)流

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2.微處理器——CPU

是計算機中最關鍵的部件，它由控制器、運

算器、寄存器組和輔助部件組成。

運算器：用來進行算術運算和邏輯運算的元

件。

控制器：從存儲器中取出指令、分析指令、

確定指令類型并對指令進行譯碼，負責向其他各部件

發(fā)出控制信號。

寄存器：用來存放當前運算所需的各種操作

數(shù)、地址信息、中間結果等內(nèi)容。

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總線結構圖

系統(tǒng)總線的種類

微型計算機的系統(tǒng)總線從功能上分為

地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線。

1.地址總線

地址總線是單向的。地址總線的位數(shù)決

定了CPU的尋址能力，也決定了微型機的最大內(nèi)

存容量。

2.數(shù)據(jù)總線

數(shù)據(jù)總線用于傳輸數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)總線的傳

輸方向是雙向的，是CPU與存儲器、CPU與I/O

接口之間的雙向傳輸。

3簾］總*線i

星制總線是CPU對外圍芯片和I/O接

口的控制以及這些接口芯片對CPU的應答、請求

等信號組成的總線。

器

存儲器是計算機的記憶部件，負責存儲程序和數(shù)

據(jù)?！?/p>

存儲器］主存儲器（內(nèi)存）

「輔助存儲器（外存）

內(nèi)存］隨機存儲器RAM

只讀存儲器ROM

ROM存放固定不變的程序、數(shù)據(jù)和系統(tǒng)軟件

;其中的信息只能讀出不能寫入；斷電后信息不會

丟失。

RAM是一種讀寫存儲器，其內(nèi)容可以置逑

據(jù)需要讀出或?qū)懭?；斷電后信息丟失。

.內(nèi)存儲器

讀寫

存儲器

只

RAM

讀存儲器

返回本節(jié)」

常見的幾種內(nèi)存條

BO

關于存儲的幾個重要概念

位：是計算機中存儲數(shù)據(jù)的最小單位。指二進制

數(shù)中的一個位數(shù)，其值為“0”或“1”，其英文名

為“bit”。

字節(jié)：是計算機存儲容量的基本單位，計算機存儲

容量的大小是用字節(jié)的多少來衡量的。其英文名為

“byte”，通常用“B”表示。

字節(jié)經(jīng)常使用的單位還有KB（千字節(jié)）

、MB（兆字節(jié)）和GB（千兆字節(jié)）等，它們與

字節(jié)的關系是：

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■計算機中的信息表示方法------------------------------------------

海計算機采用二進制：用0和工存儲信息。

還.計算機最小的存儲單位為"位"（bit）。1個配

可以有兩種狀態(tài)，?；?。

蓬.8個bit組成1個字節(jié)（Byte）,字節(jié)是存儲器

的基本計算單位。以一個字節(jié)表示的信息稱為一個字符。

由若干個字節(jié)組成一個存儲單元，稱

逶為“字”（Word）。

一個存儲單元中存放一條指令或一個數(shù)據(jù)。

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衡量存儲器容量的大小用字節(jié)表示

1024Byte=1K（或KB）

1024KB=1MB（兆）

1024MB=1（1吉

）

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1B=8bit

1KB=21OB=1024B

1MB=210xlKB=210X210B=1024KB

1GB=210xlMB=210x210x210B=l024MB

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字：是計算機內(nèi)部作為一個整體參與運算、處

理和傳送的一串二進制數(shù)，其英文名

為“Word”o

字長：是計算機CPU一次處理數(shù)據(jù)的實際位數(shù)

,是衡量計算機性能的一個重要指標。

字長越長，一次可處理的數(shù)據(jù)二進制位越多，

運算能力就越強，計算精度就越高。

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主板

tMOS,

?-??■-*******???????*<??

主板電池

'控制芯片

PCI插槽

JJ

串行/并口插

Socket7插槽

鍵盤插座'

CACHE

內(nèi)存插槽

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1.CMOS只讀存儲器

CMOS只讀存儲器中裝載著BIOS

程序。BIOS負責處理主板與操作系

統(tǒng)之間的接口問題。

2.I/O擴充插槽

在主板上備有一些擴充

插槽，用來插入部件或連接外部設

備。

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PS/2鼠標接口打印機接口（25針孔）

鍵盤接口

0C0M1COM2

USB接口（9針孔）

（9針孔）

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IN■鼠一外部存儲器

外部存儲器包括軟盤

存儲器、硬盤存儲器、光盤存儲

器、磁帶存儲器等幾大類。

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寫保護口，現(xiàn)處于保護狀態(tài)

保護套

中心軸孔

?---.%?■

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軟盤和軟盤驅(qū)動器

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旋轉(zhuǎn)方向

扇區(qū)

移動的磁頭

零磁道

磁盤內(nèi)部

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硬盤存儲器

盤片

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硬盤和硬盤驅(qū)動器

硬盤的盤符

f我的電庖

文件⑻緲怎)查郡匕收藏(且工具(I)幫P

文件尹西X?

搜索

地址(2)IJ我的電腦

PROGRAM(D:)

DATA(E:)CD驅(qū)動器(F:)共享文檔

硬盤

I本節(jié)

汜盤存儲器

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?光盤和光盤驅(qū)動器

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4.其他外部存儲設備

光盤庫磁帶機

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DVD和DVD-ROM

DigitalVideoDisk

DigitalVersatileDisk

?*。

?分

雙層單面光盤

1.2.6輸入設備■鍵盤

/X

功能鍵編輯鍵

JL__狀態(tài)顯示燈

<y

主鍵盤和

打字鍵

BIEI9

小數(shù)字鍵

________1

SHOROR■aioiiQiia11

認識計算機的鍵盤

制表:

位鍵

字母

定鍵

鼠標

鼠標根據(jù)其使用原理可分為：機械

鼠標、光電鼠標和光電機械鼠標。

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鼠標的使用方法

滾輪右鍵

左鍵

3.掃描儀

4.光筆

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5.數(shù)字化儀

數(shù)字化儀是一種圖形輸入設備,

它可將各種圖紙的圖形信息轉(zhuǎn)換成計算機可

識別的數(shù)字信號輸入計算機中。它與繪圖儀

一起常用于工程設計單位。

6.麥克風

利用話筒可以進行語音輸入。其硬

件系統(tǒng)是由聲卡和話筒（麥克風）組成。

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8.其他輸入設備

條形碼閱讀器游戲手柄

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1.2.7輸出設備

輸出設備是用來輸出經(jīng)過計算機運

算或處理后所得的結果，并將結果以字符、數(shù)

據(jù)、圖形等人們能夠識別的形式進行輸出。常

見輸出設備有顯示器、打印機、投影機、繪圖

儀、聲音輸出設備等。

|返回本節(jié)

1.顯示器

顯示器的主要技術指標有屏幕尺寸、點

距、顯示分辨率、灰度和顏色深度及刷新頻率。

分辨率：屏幕能顯示像素的數(shù)目，像素是可以顯示

的最小單位。分辨率越高，則像素越多，能顯示

的圖形就越清晰。

灰度：指像素點亮度的級別數(shù)，在單色顯示方式下

,灰度的級數(shù)越多，圖像層次越清晰。

顏色深度：指計算機中表示色彩的二進制位數(shù)

刷新頻率：指每秒鐘內(nèi)屏幕畫面刷新的次數(shù)。刷新

頻率越高，畫面閃爍越小，通常是75Hz?90Hz。

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2.打印機

3.繪圖儀

4.聲音輸出設備

聲音輸出設備包括聲卡和揚聲器兩

部分。聲卡可分為8位、16位、32位、64

位，位數(shù)越高，效果越好。

聲卡的總線接口有ISA和PCI兩種

，PCI已經(jīng)成為主流。聲卡除了發(fā)聲以外，

還提供錄入、編輯、回放數(shù)字音頻和進行

MIDI音樂合成的能力。

揚聲器主要有音箱和耳機兩類。

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PCI聲卡

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電源與機箱

微機電源要求輸入220V、50Hz的交流

電，經(jīng)過變壓整流穩(wěn)壓后，輸出四種直流電

,供微機不同部件使用。

如果對供電可靠性要求較高可使用不

間斷電源（UPS）o

|返回本節(jié)

UPS電源

1.2.9微型計算機硬件發(fā)展展望

1.功能強大

微機的運算速度、存儲器容量大大加

強。

2.微型化、集成化

半導體材質(zhì)不斷改進，目前已研制出

了銅芯片，使計算機的結構與形式發(fā)生了變化。

如筆記本電腦、掌上電腦。

返回本節(jié)

掌上電腦

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1.2.10軟件系統(tǒng)

軟件系統(tǒng)又可分為系統(tǒng)軟件

和應用軟件兩大類。

I返回本節(jié)

1.系統(tǒng)軟件

系統(tǒng)軟件是管理、監(jiān)控、維

護計算機資源(包括硬件與軟件)的軟

件。包括：

⑴操作系統(tǒng)

⑵程序設計語言

⑶各種程序設計語言的處理程序

(4)工具軟件

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2.應用軟件

應用軟件是用戶為了解決

實際問題而編制的各種程序。如各種

工程計算、模擬過程、輔助設計和管

理程序、文字處理和各種圖形處理軟

件等等。

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L4數(shù)據(jù)在計算機中的存儲

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144制與數(shù)值的轉(zhuǎn)換

1.數(shù)制定義

用一組固定的數(shù)字和一套統(tǒng)一的規(guī)則

來表示數(shù)目的方法稱為數(shù)制。數(shù)制有進位計數(shù)制

與非進位計數(shù)制之分，目前一般使用進位計數(shù)制

計算機中常使用二進制、十進制、八進制、

十六進制等乙…

2.十挑制數(shù)

進制數(shù)的數(shù)碼為2-

6、7、8、9共10個，進數(shù)規(guī)則為逢十

借一當十。

兇一

返回本節(jié)

3.二進制數(shù)

二進制數(shù)的數(shù)碼為0、1共2個,

進數(shù)規(guī)則為逢二進一，借一當二。

4.八進制數(shù)

八進制數(shù)的數(shù)碼為

0、1、2、3、4、5、6、7共8個，進數(shù)規(guī)

則為逢八進一，借一當八。

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5.十六進制數(shù)

十六進制數(shù)的數(shù)碼為

3、4、5、6、/^8、1

xA1EB^ClD>E~F共16個，其

中數(shù)碼A、D、E、F分別代表

十進制數(shù)中的

10、11、11^3、14、15,進數(shù)

為逢十六進一，借一當十六。

本節(jié)

1.4.2計算機中的

1.十進制數(shù)、二進制卷^八進制數(shù)和十六進制

數(shù)的對應關系如表所示。

十進制二進制八進制十六進制十進制二進制八進制十六進

?一一-*I1_II

幣V

00091001119

111110101012A

2102211101113B

3113312110014C

41004413110115D

51015514111016E

61106615111117F

71117716100002010

8100010817100012111

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1.4.3計算極中的字符編碼

1.BCD碼

規(guī)定用什么樣的二進制碼來表示字母

、數(shù)字以及專門符號。有兩種字符編碼方式：

ASCH碼和BCD碼。

BCD碼：二?十進制編碼

采用若干位二進制數(shù)碼表示一位十進制

數(shù)的編碼方案。BCD碼的編碼方案很多，8421碼

是最常用的一種。

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2.ASCII碼

目前，國際上使用的字母、數(shù)字和符

號的信息編碼系統(tǒng)是采用美國標準信息交換

(AmericanStandardCodefor

InformationInterchange),簡稱為ASCII碼

它有7位碼版本和8位碼版本兩種。

ASCII碼由8位二進制數(shù)組成，最高為校驗碼，其

余7位二進制數(shù)表示一個字符，共有128種組合。

如下表：

返回本節(jié)

000001010Oil100101110111

b4b3b^b><^

0000NULDLESP0@Pp

0001SOHDC1I1AQaq

0010STXDC22BRbr

0011ETXDC33CScs

0100EOTDC4$4DTdt

0101ENQNAK%5EUeu

0110ACKSYN&6FVfV

0111BELETBJ7GWgw

1000BSCAN(8HXhX

1001HTEM)9IYy

1010LFSUB*JZz

1011VTESC+K[k(

<

1100FFS9LI11

1101CRGSM]m}

A

1110SOR5?>Nn2

miSIUS/?0—0DEL

3.漢字編碼

漢字編碼比常用字符的編碼要復雜得多，這

是因為漢字的數(shù)量比較多，而且漢字的字形也是

復雜多變。

⑴漢字輸入碼

漢字輸入碼是指用戶從鍵3

字時所使用的編碼。

(2)漢字交換碼(國標碼)

我國制定了“中華人民共和國國家標

準信息交換漢字編碼”，代號

為“GB2312—80”，又稱國標碼。

返回本節(jié)

國標碼規(guī)定，每個漢字由一個2字

節(jié)代碼組成。每個字節(jié)的最高位恒為0,其余7位

用于組成各種不同的碼值。

1601

區(qū)號位號

一級3755個

（按拼音排）

漢（6763）

7445二級3008個（按部首排）

L符號（682）（拉丁文、俄文字母、日文假

名、漢語拼音、

希臘字母

、標點、序號等）

返回本節(jié)

⑶漢字機內(nèi)碼

漢字機內(nèi)碼，也稱漢字內(nèi)碼，是指漢

字在計算機中存儲、加工、處理時所用的代碼。

漢字機內(nèi)碼以漢字交換碼為基礎，在

得到漢字交換碼后，將漢字交換碼的每個最高位置

加1,就得到了漢字機內(nèi)碼。

漢字兩字節(jié)的機內(nèi)碼和國標碼有一個對

應關系

國標碼+8080(H)=機內(nèi)碼

例如：“重”字國標碼是3122(H),它的

機內(nèi)碼是

3122(H)+8080(H)=BlA2(H)返回本節(jié)

⑷漢字字形碼

漢字字形碼即漢字輸出碼，用于顯示或

打印漢字時產(chǎn)生字形。

漢字的字形稱為字模，以一點陣表示。

點陣中的點對應存儲器中的一位，對于16x16點陣

的漢字，其有256個點，即256位。由于計算機中

,8個二進制位作為一個字節(jié)，所以16x16點陣漢

字需要2x16=32字節(jié)表示一個漢字的點陣數(shù)字信息

（字模）。

點陣數(shù)越大，分辨率越高，字形越美觀

,但占用的存儲空間越多。

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的

各其他系統(tǒng)代碼

關

種

系

漢

字

編

碼

之

間

輸入碼

返回本節(jié)

144,位、字節(jié)和字及字的內(nèi)存

容量關于存儲的幾個重要概念

位：是計算機中存儲數(shù)據(jù)的最小單位。指二進制

數(shù)中的一個位數(shù)，其值為“0”或“1”，其英文名

為“bit”o

字節(jié)：是計算機存儲容量的基本單位，計算機存儲

容量的