計算機文化基礎 山東省 課件第一章

計算機文化基礎山東省課件第一章第一章

信息技術與計算機文化

4/25/20242第一章信息技術與計算機文化1.1

信息與信息技術1.2

計算機技術概述1.3

計算機中信息的表示1.4

計算機系統(tǒng)1.5

微型計算機系統(tǒng)1.6

多媒體技術基礎4/25/202431.1

信息與信息技術1.1.1信息與數(shù)據(jù)1.1.2信息技術1.1.3

信息社會1.1.4

“計算機文化”的內涵返回4/25/202441.1.1信息與數(shù)據(jù)信息是現(xiàn)代社會中廣泛使用的一個概念，關于信息的定義眾說紛紜?？刂普搫?chuàng)始人美國數(shù)學家維納認為：信息是我們在適應外部世界、感知外部世界的過程中與外部世界交換的內容。信息論創(chuàng)始人美國數(shù)學家香農(nóng)認為：信息能夠用來消除不確定性的因素。一般認為：信息是在自然界、人類社會和人類思維活動中普遍存在的一切物質和事物的屬性。返回4/25/202451.1.1信息與數(shù)據(jù)所謂數(shù)據(jù)，是指存儲在某種媒體上可以加以鑒別的符號資料。這里所說的符號，不僅指文字、字母、數(shù)字，還包括了圖形、圖像、音頻與視頻等多媒體數(shù)據(jù)。由于描述事物的屬性必須借助于一定的符號，所以這些符號就是數(shù)據(jù)的形式。返回4/25/20246信息與數(shù)據(jù)的區(qū)別與聯(lián)系：在一般用語中，信息與數(shù)據(jù)并沒有嚴格的區(qū)分。但是，從信息科學的角度來看，它們是不等同的。數(shù)據(jù)是信息的具體表現(xiàn)形式，是信息的載體，而信息是對數(shù)據(jù)進行加工得到的結果，它可以影響到人們的行為、決策，或對客觀事物的認知。信息的符號化就是數(shù)據(jù)，所以數(shù)據(jù)是信息的具體表示形式，信息是數(shù)據(jù)抽象出來的邏輯意義。

1.1.1信息與數(shù)據(jù)返回4/25/202471.1.2信息技術信息技術是指自20世紀70年代以來，隨著微電子技術、計算機技術和通信技術的發(fā)展，圍繞著信息的產(chǎn)生、收集、存儲、處理、檢索和傳遞，形成的一個全新的、用以開發(fā)和利用信息資源的高技術群，包括微電子技術、新型元器件技術、通信技術、計算機技術、各類軟件及系統(tǒng)集成技術、光盤技術、傳感技術、機器人技術和高清晰度電視技術等，其中以微電子技術、計算機技術、軟件技術和通信技術為主導。簡單地講，信息技術是指人們獲取、存儲、傳遞、處理、開發(fā)和利用信息資源的相關技術。返回4/25/202481.1.3

信息社會信息社會也稱信息化社會，是指以信息活動為社會發(fā)展的基本活動，以信息經(jīng)濟為主導經(jīng)濟，以信息技術為技術基礎，以信息文化改變人類教育、生活和工作方式以及價值觀念的新興社會形態(tài)。在信息社會里，信息作為繼物質和能源之后的第三資源，在社會發(fā)展中起著主導作用，當今社會的主導產(chǎn)業(yè)將從傳統(tǒng)工業(yè)轉向信息產(chǎn)業(yè)和知識產(chǎn)業(yè)。返回4/25/202491.1.4

“計算機文化”的內涵一、文化的定義對于文化的定義，盡管眾說紛紜，但有一點得到公認，即都認為文化是人類社會的特有現(xiàn)象。

所謂文化，是人類在物質和精神兩方面具有整體性的創(chuàng)造力的表現(xiàn)，是人類對客觀世界整體性把握的一種能力，也是人類進步的一種標志。文化的核心是:觀念和價值返回4/25/202410二、文化具有的基本屬性

廣泛性：既涉及全社會的每一個人、每一個家庭，又涉及全社會的每一個行業(yè)、每一個應用領域。傳遞性：這種事物應當具有傳遞信息和交流思想的功能。教育性：這種事物應能成為存儲知識和獲取知識的手段。深刻性：不是給社會某一方面帶來變革，而是給整個社會帶來全面、深刻的根本性變革。

返回1.1.4

“計算機文化”的內涵4/25/202411三、計算機文化

計算機文化的提法最早出現(xiàn)在20世紀80年代初，是在瑞士洛桑召開的第三屆世界計算機教育大會上提出來的。所謂計算機文化就是以計算機為核心，集網(wǎng)絡文化、信息文化、多媒體文化為一體，并對社會生活和人類行為產(chǎn)生廣泛、深遠影響的新型文化。計算機文化是人類文化發(fā)展的四個里程碑之一（前三個分別為：語言的產(chǎn)生、文字的使用與印刷術的發(fā)明）。計算機文化的真正內涵是具有計算機信息處理能力。返回1.1.4

“計算機文化”的內涵4/25/2024121.2

計算機技術概述1.2.1

計算機的起源與發(fā)展1.2.2

計算機的特點及分類1.2.3

計算機的應用1.2.4

計算機的發(fā)展趨勢返回4/25/2024131.2.1.1

計算機的起源1.早期的計算方法或工具：結繩、壘石、枝條、算盤、計算尺、計算器。2.計算機誕生的理論基礎：1854年，英國數(shù)學家布爾（提出了符號邏輯的思想；19世紀中期，英國數(shù)學家巴貝奇（被稱為“計算機之父”）提出了通用數(shù)字計算機的基本設計思想。 3.埃尼克ENIAC：第一臺真正意義上的數(shù)字電子計算機，是ElectronicNumericalIntegratorAndCalculator的縮寫。它于1946年2月在美國的賓夕法尼亞大學正式投入研制成功并運行，ENIAC共使用了約18800個真空電子管，重達30噸，耗電174千瓦，占地約140平方米，用十進制計算，每秒運算5000次加法。它沒有今天的鍵盤、鼠標等設備，人們只能通過扳動龐大面板上的無數(shù)開關向計算機輸入信息。ENIAC的誕生奠定了電子計算機的發(fā)展基礎，開辟了信息時代的新紀元，是人類第三次產(chǎn)業(yè)革命開始的標志。（參見下圖）

返回4/25/202414圖1第一臺電子管計算機（ENIAC）返回1.2.1.1

計算機的起源4/25/2024151.2.1.2計算機的發(fā)展年代名稱元件語言應用第一代1946～1957電子管計算機電子管

機器語言

匯編語言

科學計算

第二代1958～1964晶體管計算機

晶體管

高級程序設計語言

數(shù)據(jù)處理

第三代1965～1970集成電路計算機

中小規(guī)模集成電路

高級程序設計語言

廣泛應用到各個領域

第四代

1971年～現(xiàn)在

集成電路計算機

集成電路

面向對象的高級語言網(wǎng)絡時代第五代

未來計算機光子、量子、DNA等返回4/25/2024161.2.2.1

計算機的特點

1）運算速度快:浪潮的“天梭”系列高性能計算機，其運算速度已達到1.0752萬億次/秒。2）存儲容量大：計算機的存儲性是計算機區(qū)別于其他計算工具的重要特征。3）通用性強：通用性是計算機能夠應用于各種領域的基礎，任何復雜的任務都可以分解為大量的基本的算術運算和邏輯操作。

4）工作自動化：計算機內部的操作運算是根據(jù)人們預先編制的程序自動控制執(zhí)行的。

5）精確性高：計算機的可靠性很高，差錯率極低，一般來講只在那些人工介入的地方才有可能發(fā)生錯誤。返回4/25/202417根據(jù)處理的對象劃分模擬計算機、數(shù)字計算機和混合計算機根據(jù)用途劃分專用計算機和通用計算機根據(jù)規(guī)模劃分巨型機、大型機、中型機小型機、微型機和工作站1.2.2.2

計算機的分類返回4/25/2024181.2.3

計算機的應用1.科學計算科學計算是指科學和工程中的數(shù)值計算。它與理論研究、科學實驗一起成為當代科學研究的三種主要方法。主要應用在航天工程、氣象、地震、核能技術、石油勘探和密碼解譯等涉及復雜數(shù)值計算的領域。

2.信息管理是指非數(shù)值形式的數(shù)據(jù)處理，是指以計算機技術為基礎，對大量數(shù)據(jù)進行加工處理，形成有用的信息。被廣泛應用于辦公自動化、事務處理、情報檢索、企業(yè)管理和知識系統(tǒng)等領域。信息管理是計算機應用最廣泛的領域。返回4/25/2024193.過程控制

又稱實時控制，指用計算機及時采集檢測數(shù)據(jù)，按最佳值迅速地對控制對象進行自動控制或自動調節(jié)。目前已在冶金、石油、化工、紡織、水電、機械和航天等部門得到廣泛應用。

4.計算機輔助系統(tǒng)

指通過人機對話，使計算機輔助人們進行設計、加工、計劃和學習等工作。如計算機輔助設計CAD、計算機輔助制造CAM、計算機輔助教育CBE、計算機輔助教學CAI、計算機輔助教學管理CMI。另外還有計算機輔助測試CAT和計算機集成制造系統(tǒng)CIMS等。1.2.3

計算機的應用返回4/25/2024205.人工智能

人工智能（AI，ArtificialIntelligence）是研究怎樣讓計算機做一些通常認為需要智能才能做的事情，又稱機器智能，主要研究智能機器所執(zhí)行的通常是人類智能的功能，如判斷、推理、證明、識別、感知、理解、設計思考、規(guī)劃、學習和問題求解等思維活動。6.計算機網(wǎng)絡與通信利用通訊技術，將不同地理位置的計算機互聯(lián)，可以實現(xiàn)世界范圍內的信息資源共享，并能交互式地交流信息。正所謂“一線聯(lián)五洲”，Internet的建立和應用使世界變成了一個“地球村”，同時深刻地改變了我們的生活、學習和工作方式。1.2.3

計算機的應用返回4/25/202421巨型化指研制速度更快的、存儲量更大的和功能更強大的巨型計算機。主要應用于天文、氣象、地質和核技術、航天飛機和衛(wèi)星軌道計算等尖端科學技術領域，研制巨型計算機的技術水平是衡量一個國家科學技術和工業(yè)發(fā)展水平的重要標志。2.微型化指利用微電子技術和超大規(guī)模集成電路技術，把計算機的體積進一步縮小，價格進一步降低。計算機的微型化已成為計算機發(fā)展的重要方向，各種筆記本電腦和PDA的大量面世和使用，是計算機微型化的一個標志。1.2.4

計算機的發(fā)展趨勢返回4/25/2024223.網(wǎng)格化

網(wǎng)格（Grid）技術可以更好地管理網(wǎng)上的資源，它把整個互聯(lián)網(wǎng)虛擬成一臺空前強大的一體化信息系統(tǒng)，猶如一臺巨型機，在這個動態(tài)變化的網(wǎng)絡環(huán)境中，實現(xiàn)計算資源、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，從而讓用戶從中享受可靈活控制的、智能的、協(xié)作式的信息服務，并獲得前所未有的使用方便性和超強能力。

1.2.4

計算機的發(fā)展趨勢返回4/25/2024234.智能化計算機智能化是指使計算機具有模擬人的感覺和思維過程的能力。智能化的研究包括模擬識別、物形分析、自然語言的生成和理解、博弈、定理自動證明、自動程序設計、專家系統(tǒng)、學習系統(tǒng)和智能機器人等等。目前已研制出多種具有人的部分智能的機器人，可以代替人在一些危險的工作崗位上工作。有人預測，家庭智能化的機器人將是繼PC機之后下一個家庭普及的信息化產(chǎn)品。返回1.2.4

計算機的發(fā)展趨勢4/25/2024241.3

計算機中信息的表示1.3.1

數(shù)制及其轉換1.常見的進位計數(shù)制2.數(shù)制的轉換3.二進制的運算規(guī)則1.3.2

計算機中信息的表示1.數(shù)據(jù)的單位2.數(shù)值的表示3.文字信息的表示返回4/25/2024251.3.1

數(shù)制及其轉換一、基本概念1.進位計數(shù)制：用進位的方法進行計數(shù)的數(shù)制，簡稱進制。2.數(shù)碼：一組用來表示某種數(shù)制的符號。如：1、2、3、4、A、B、C、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ等。3.基數(shù)：數(shù)制所使用的數(shù)碼個數(shù)。常用“R”表示，稱R進制。如二進制的數(shù)碼是：0、1，那么基數(shù)便為2。4.位權：指數(shù)碼在不同位置上的權值。在進位計數(shù)制中，處于不同數(shù)位的數(shù)碼代表的數(shù)值不同。例如十進制數(shù)111，個位數(shù)上的1權值為100，十位數(shù)上的1權值為101，百位數(shù)上的1權值為102。以此推理，第n位的權值便是10n-1,如果是小數(shù)點后面第m位，則其權值為10–m。對于一般數(shù)制，某一整數(shù)位的位權是基數(shù)（位數(shù)-1），某一小數(shù)位的位權則是基數(shù)-位數(shù)。返回4/25/202426二、常見的幾種進位計數(shù)制1.十進制（Decimal）：由0、1、2、…、8、9十個數(shù)碼組成，即基數(shù)為10。特點為：逢十進一，借一當十。用字母D表示。2.二進制（Binary）：由0、1兩個數(shù)碼組成，即基數(shù)為2。二進制的特點為：逢二進一，借一當二。用字母B表示。3.八進制（Octal）：由0、1、2、3、4、5、6、7八個數(shù)碼組成，即基數(shù)為8。八進制的特點為：逢八進一，借一當八。用字母O表示。4.十六進制（Hexadecimal）：由0、1、2、…、9、A、B、C、D、E、F十六個數(shù)碼組成，即基數(shù)為16。十六進制的特點為：逢十六進一，借一當十六。用字母H表示。1.3.1數(shù)制及其轉換返回4/25/202427十進制、二進制、八進制、十六進制之間的對應關系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制000091001119111110101012A2102211101113B3113312110014C41004413110115D51015514111016E61106615111117F711177161000020108100010817100012111返回4/25/202428三、數(shù)制的轉換1.二進制、八進制、十六進制數(shù)轉化為十進制數(shù)

對于任何一個二進制數(shù)、八進制數(shù)、十六進制數(shù)，均可以先寫出它的位權展開式，然后再按十進制進行計算即可將其轉換為十進制數(shù)。例如：（1111.11）2=1×23+1×22+1×21+1×20+1×2-1+1×2-2=15.75（A10B.8）16=10×163+1×162+0×161+11×160+8×16-1=41227.5注意：在不至于產(chǎn)生歧義時，可以不注明十進制數(shù)的進制，如上例。

1.3.1數(shù)制及其轉換返回4/25/2024292.十進制數(shù)轉化為二進制數(shù)十進制數(shù)的整數(shù)部分和小數(shù)部分在轉換時需作不同的計算，分別求值后再組合。整數(shù)部分采用除2取余法，即逐次除以2，直至商為0，得出的余數(shù)倒排，即為二進制各位的數(shù)碼。小數(shù)部分采用乘2取整法，即逐次乘以2，從每次乘積的整數(shù)部分得到二進制數(shù)各位的數(shù)碼。(參見下例)1.3.1數(shù)制及其轉換返回4/25/202430由上得出，100D=1100100B步驟一：先對整數(shù)100進行轉換：例：將十進制數(shù)100.125轉化為二進制數(shù)。4/25/202431步驟二：對小數(shù)部分0.125進行轉換：0.125×2=0.250 整數(shù)……0→a-10.25×2=0.5 整數(shù)……0→a-20.5×2=1 整數(shù)……1→a-3由上得出，0.125D=0.001B。將整數(shù)和小數(shù)部分組合，得出：100.125D=1100100.001B。例：將十進制數(shù)100.125轉化為二進制數(shù)。4/25/2024323.二進制數(shù)與八進制數(shù)的相互轉換二進制數(shù)轉換成八進制數(shù)的方法是：將二進制數(shù)從小數(shù)點開始，對二進制整數(shù)部分向左每3位分成一組，不足3位的向高位補0；對二進制小數(shù)部分向右每3位分成一組，不足3位的向低位補0湊成3位。每一組有3位二進制數(shù)，分別轉換成八進制數(shù)碼中的一個數(shù)字，全部連接起來即可。1.3.1數(shù)制及其轉換4/25/202433例：把二進制數(shù)11111101.101轉化為八進制數(shù)。二進制3位分組011111101．101轉換為八進制數(shù)375．5所以，11111101.101B=375.5O。將八進制數(shù)轉換成二進制數(shù)，只要將每一位八進制數(shù)轉換成相應的3位二進制數(shù)，依次連接起來即可。1.3.1數(shù)制及其轉換4/25/2024341.3.1數(shù)制及其轉換4.二進制數(shù)與十六進制數(shù)的相互轉換

二進制數(shù)轉換成十六進制數(shù)，只要把每4位分成一組，再分別轉換成十六進制數(shù)碼中的一個數(shù)字，不足4位的分別向高位或低位補0湊成4位，全部連接起來即可。十六進制數(shù)轉換成二進制數(shù)，只要將每一位十六進制數(shù)轉換成4位二進制數(shù)，然后依次連接起來即可。4/25/202435例：將10110001.101B轉換為十六進制數(shù)。二進制4位分組10110001．1010轉換為十六進制數(shù)B1．A所以，10110001.101B=B1.AH。1.3.1數(shù)制及其轉換4/25/2024361.3.1數(shù)制及其轉換四、二進制的運算規(guī)則1.算術運算規(guī)則加法規(guī)則：0+0=0；0+1=1；1+0=1；1+1=10（向高位有進位）；減法規(guī)則：0-0=0；10-1=1（向高位借位）；1-0=1；1-1=0;乘法規(guī)則：0×0=0；0×1=0；1×0=0；1×1=1除法規(guī)則：0/1=0；1/1=14/25/2024372.邏輯運算規(guī)則與運算（AND）：0∧0=0；0∧1=0；1∧0=0；1∧1=1;或運算（OR）：0∨0=0；0∨1=1；1∨0=1；1∨1=1;異或運算（XOR）：0⊕0=0；0⊕1=1；1⊕0=1；1⊕1=0;1.3.1數(shù)制及其轉換非運算NOT）：4/25/2024381.3.2信息的編碼1.

計算機中數(shù)據(jù)的單位1）位（bit）簡記為b，也稱為比特，是計算機存儲數(shù)據(jù)的最小單位。一個二進制位只能表示0或1。2）字節(jié)（Byte）字節(jié)來自英文Byte，簡記為B。規(guī)定1B=8bit。1KB=210B，1MB=220B，1GB=230B，1TB=240B

3）字（Word）一個字通常由一個字節(jié)或若干個字節(jié)組成。字長是計算機一次所能處理的實際位數(shù)長度，字長是衡量計算性能的一個重要指標。返回4/25/2024392.

數(shù)值的表示

通常規(guī)定一個數(shù)的最高位作為符號位，“0”表示正，“1”表示負。把在機器內存放的正負號數(shù)碼化后的數(shù)稱為機器數(shù)；把在機器外存放的由正負號表示的數(shù)稱作真值。例如真值+127的機器數(shù)是011111111，真值-127的機器數(shù)是111111111。為了在計算機的輸入輸出操作中能直觀迅速地與常用的十進制數(shù)相對應，習慣上用二進制代碼表示十進制數(shù)，這種編碼方法簡稱BCD碼或8421編碼。例如，對于(239)10的編碼如下：

十進制數(shù)2398421編碼0010001110011.3.2信息的編碼4/25/2024403.

文字信息的表示

1）字符編碼：目前采用的字符編碼主要是ASCII碼，它是AmericanStandardCodeforInformationInterchange的縮寫（美國標準信息交換代碼），已被國際標準化組織ISO采納，作為國際通用的信息交換標準代碼。ASCII碼是一種西文機內碼，有7位ASCII碼和8位ASCII碼兩種，7位ASCII碼稱為標準ASCII碼，8位ASCII碼稱為擴展ASCII碼。7位標準ASCII碼用一個字節(jié)（8位）表示一個字符，并規(guī)定其最高位為0，實際只用到7位，因此可表示128個不同字符。同一個字母的ASCII碼值小寫字母比大寫字母大32（20H）。

1.3.2信息的編碼4/25/2024412）漢字編碼A.漢字交換碼：由于漢字數(shù)量極多，一般用連續(xù)的兩個字節(jié)（16個二進制位）來表示一個漢字。1980年，我國頒布了第一個漢字編碼字符集標準，即GB2312-80《信息交換用漢字編碼字符集基本集》，該標準編碼簡稱國標碼，是我國大陸地區(qū)及新加坡等海外華語區(qū)通用的漢字交換碼。GB2312-80收錄了6763個漢字，以及682符號，共7445個字符，奠定了中文信息處理的基礎。

B.漢字機內碼：國標碼GB2312不能直接在計算機中使用，以為它沒有考慮與基本的信息交換代碼ASCII碼的沖突。比如：“大”的國標碼是3473H，與字符組合“4S”的ASCII相同,“嘉,”的漢字編碼為3C4EH,與碼值為3CH和4EH的兩個ASCII字符“<”和“N”混淆。為了能區(qū)分漢字與ASCII碼，在計算機內部表示漢字時把交換碼（國標碼）兩個字節(jié)最高位改為1，稱為“機內碼”。這樣，當某字節(jié)的最高位是1時，必須和下一個最高位同樣為1的字節(jié)合起來，代表一個漢字。1.3.2信息的編碼4/25/202442C.漢字字形碼：

所謂漢字字形碼實際上就是用來將漢字顯示到屏幕上或打印到紙上所需要的圖形數(shù)據(jù)。漢字字形碼記錄漢字的外形，是漢字的輸出形式。記錄漢字字形通常有兩種方法：點陣法和矢量法，分別對應兩種字形編碼：點陣碼和矢量碼。所有的不同字體、字號的漢字字形構成漢字庫。點陣碼是一種用點陣表示漢字字形的編碼，它把漢字按字形排列成點陣，一個16×16點陣的漢字要占用32個字節(jié)，一個32×32點陣的漢字則要占用128字節(jié)，而且點陣碼縮放困難且容易失真。

1.3.2信息的編碼返回4/25/202443D.漢字輸入碼：將漢字通過鍵盤輸入到計算機采用的代碼稱為漢字輸入碼，也稱為漢字外部碼（外碼）。漢字輸入碼的編碼原則應該易于接受、學習、記憶和掌握，碼長盡可能短。目前我國的漢字輸入碼編碼方案已有上千種，但是在計算機上常用的有幾種，根據(jù)編碼規(guī)則，這些漢字輸入碼可分為流水碼、音碼、形碼和音形結合碼四種。全拼輸入法、智能ABC和微軟拼音等漢字輸入法為音碼，五筆字型為形碼。音碼重碼多、輸入速度慢；形碼重碼較少，輸入速度較快，但是學習和掌握較困難。目前以智能ABC、微軟拼音、紫光拼音輸入法和搜狗輸入法等音碼輸入法為主流漢字輸入方法。

返回1.3.2信息的編碼4/25/2024441.4

計算機系統(tǒng)一個完整的計算機系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成。

1.4.1

計算機硬件系統(tǒng)

1.4.2

計算機軟件系統(tǒng)返回4/25/2024451.4.1

計算機硬件系統(tǒng)馮·諾依曼（VonNeumann）提出的存儲程序工作原理決定了計算機硬件系統(tǒng)由以下五個基本部分組成。圖2硬件系統(tǒng)五大組成部分框圖返回4/25/202446硬件指的是計算機系統(tǒng)中由電子、機械和光電元件等組成的各種計算機部件和計算機設備。這些部件和設備依據(jù)計算機系統(tǒng)結構的要求，構成一個有機整體，稱為計算機硬件系統(tǒng)。未配置任何軟件的計算機叫裸機，它是計算機完成工作的物質基礎。返回1.4.1

計算機硬件系統(tǒng)4/25/2024471.4.1

計算機硬件系統(tǒng)

1.輸入設備：主要功能是把原始數(shù)據(jù)和處理這些數(shù)據(jù)的程序轉換為計算機能夠識別的二進制代碼，通過輸入接口輸入到計算機的存儲器中，供CPU調用和處理。常用的輸入設備有：鼠標器、鍵盤、掃描儀、數(shù)字化儀、數(shù)碼攝像機、條形碼閱讀器、數(shù)碼相機、A/D轉換器等2.運算器：負責對信息進行加工和運算，它的速度決定了計算機的運算速度。參加運算的數(shù)（稱為操作數(shù)）由控制器指示從存儲器或寄存器中取出到運算器。返回4/25/2024481.4.1

計算機硬件系統(tǒng)3.控制器：是整個計算機系統(tǒng)的控制中心，它指揮計算機各部分協(xié)調工作，保證計算機按照預先規(guī)定的目標和步驟有條不紊地進行操作及處理?？刂破鲝膬却鎯ζ髦许樞蛉〕鲋噶?，并對指令代碼進行翻譯，然后向各個部件發(fā)出相應的命令，完成指令規(guī)定的操作。它一方面向各個部件發(fā)出執(zhí)行指令的命令，另一方面又接收執(zhí)行部件向控制器發(fā)回的有關指令執(zhí)行情況的反饋信息，控制器根據(jù)這些信息來決定下一步發(fā)出哪些操作命令。這樣逐一執(zhí)行一系列的指令，就使計算機能夠按照這一系列的指令組成的程序的要求自動完成各項任務。因此，控制器是指揮和控制計算機各個部件進行工作的“神經(jīng)中樞”。通常把控制器和運算器合稱為中央處理器（CPU，CentralProcessingUnit）。它是計算機的核心部件。返回4/25/2024491.4.1

計算機硬件系統(tǒng)4.存儲器:是具有“記憶”功能的設備，由具有兩種穩(wěn)定狀態(tài)的物理器件（也稱為記憶元件）來存儲信息。存儲器是具有“記憶”功能的設備，由具有兩種穩(wěn)定狀態(tài)的物理器件來存儲信息。記憶元件的兩種穩(wěn)定狀態(tài)分別表示為“0”和“1”。存儲器是由成千上萬個“存儲單元”構成的，每個存儲單元存放一定位數(shù)（微機上為8位）的二進制數(shù)，每個存儲單元都有唯一的地址。“存儲單元”是基本的存儲單位，不同的存儲單元是用不同的地址來區(qū)分的。計算機采用按地址訪問的方式到存儲器中存數(shù)據(jù)和取數(shù)據(jù)，計算機中的程序在執(zhí)行的過程中，每當需要訪問數(shù)據(jù)時，就向存儲器送去指定位置的地址，同時發(fā)出一個“存”命令或者“取”命令（伴以待存放的數(shù)據(jù)）。

返回4/25/202450圖3存儲器分類存儲器分為兩大類：內存儲器和外存儲器，簡稱內存和外存。內存儲器又稱為主存儲器，外存儲器又稱為輔助存儲器。1.4.1

計算機硬件系統(tǒng)存儲器內存儲器外存儲器ROM（ReadOnlyMemory）RAM（RandomAccessMemory）Cache磁盤（硬盤、軟盤）光盤（CD-ROM、CD-RW、DVD、MO）閃存（CF卡、MMC卡、SD卡）磁帶4/25/2024511.4.1

計算機硬件系統(tǒng)

返回5.輸出設備:是指從計算機中輸出信息的設備，其功能是將計算機處理的數(shù)據(jù)、計算結果等內部信息轉換成人們習慣接受的信息形式（如字符、圖形、聲音等），然后將其輸出。最常用的輸出設備是顯示器、打印機和音箱，還有繪圖儀、各種數(shù)模轉換器（D/A）等。

從信息的輸入輸出角度來說，磁盤驅動器和磁帶機既可以看作輸入設備，又可以看作輸出設備。

4/25/2024521.4.2

計算機軟件系統(tǒng)

輸入計算機的信息一般有兩類，一類稱為數(shù)據(jù)，一類稱為程序。計算機是通過執(zhí)行程序所規(guī)定的各種指令來處理各種數(shù)據(jù)的。1.指令

是指示計算機執(zhí)行某種操作的命令，它由一串二進制數(shù)碼組成，這串二進制數(shù)碼包括操作碼和地址碼兩部分。操作碼規(guī)定了操作的類型，即進行什么樣的操作；地址碼規(guī)定了要操作的數(shù)據(jù)（操作對象）存放在什么地址中，以及操作結果存放到哪個地址中去。一臺計算機有許多指令，作用也各不相同。所有指令的集合稱為計算機指令系統(tǒng)。計算機系統(tǒng)不同，指令系統(tǒng)也不同，目前常見的指令系統(tǒng)有復雜指令系統(tǒng)（CISC）和精簡指令系統(tǒng)（RISC）。

返回4/25/2024531.4.2

計算機軟件系統(tǒng)2.程序是由一系列指令組成的，它是為解決某一問題而設計的一系列排列有序的指令的集合。程序送入計算機，存放在存儲器中，計算機運行某一個程序，就是按照為解決該問題而設計的一系列排好順序的指令進行工作。軟件是指使計算機運行所需的程序、數(shù)據(jù)和有關的文檔的總和。數(shù)據(jù)是程序的處理對象，文檔是與程序的研制、維護和使用有關的資料。

4/25/2024541.4.2

計算機軟件系統(tǒng)3.存儲程序工作原理為解決某個問題，需事先編制好程序，程序可以用高級語言編寫，但最終需要轉換為由機器指令組成，即程序是由一系列指令組成的。將程序輸入到計算機并存儲在外存儲器中，控制器將程序讀入內存儲器中（存儲原理）并運行程序，控制器按地址順序取出存放在內存儲器中的指令（按地址順序訪問指令），然后分析指令，執(zhí)行指令的功能，遇到程序中的轉移指令時，則轉移到轉移地址，再按地址順序訪問指令（程序控制）。4/25/2024551.4.2

計算機軟件系統(tǒng)4.計算機的工作過程（1）控制器控制輸入設備或外存儲器將數(shù)據(jù)和程序輸入到內存儲器；（2）在控制器指揮下，從內存儲器取出指令送入控制器；（3）控制器分析指令，指揮運算器、存儲器、輸入輸出設備等執(zhí)行指令規(guī)定的操作；（4）運算結果由控制器控制送存儲器保存或送輸出設備輸出；（5）返回到第二步，繼續(xù)取下一條指令，如此反復，直到程序結束。4/25/2024565.計算機軟件基礎軟件是指使計算機運行所需的程序、數(shù)據(jù)和有關文檔的總和。計算機軟件通常分為系統(tǒng)軟件和應用軟件兩大類，系統(tǒng)軟件一般由軟件廠商提供，應用軟件是為解決某一問題而由用戶或軟件公司開發(fā)的。

返回4/25/2024575.計算機軟件基礎1）系統(tǒng)軟件:是管理、監(jiān)控和維護計算機資源（包括硬件和軟件）、開發(fā)應用軟件的軟件。系統(tǒng)軟件居于計算機系統(tǒng)中最靠近硬件的一層，它主要包括操作系統(tǒng)、語言處理程序、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、支撐服務軟件等。2）應用軟件:是為解決計算機各類應用問題而編寫的軟件，隨著計算機應用領域的不斷拓展和計算機應用的廣泛普及，各種各樣的應用軟件與日俱增，如MicrosoftOffice、WPSOffice、AdobePhotoshop等。4/25/2024581）系統(tǒng)軟件A.操作系統(tǒng)（OS，OperatingSystem）是一組對計算機資源進行控制與管理的系統(tǒng)化程序集合，它是用戶和計算機硬件系統(tǒng)之間的接口，為用戶和應用軟件提供了訪問和控制計算機硬件的橋梁。操作系統(tǒng)是一個龐大的管理控制程序，它包括五個管理功能：處理器管理、存儲管理、設備管理、文件管理和作業(yè)管理。操作系統(tǒng)①按其運行的環(huán)境可分為實時操作系統(tǒng)、分時操作系統(tǒng)和批處理操作系統(tǒng)。②按其管理用戶的數(shù)量可分為單用戶操作系統(tǒng)和多用戶操作系統(tǒng)。③按同時管理的作業(yè)數(shù)可分為單用戶單任務操作系統(tǒng)、單用戶多任務操作系統(tǒng)和多用戶多任務操作系統(tǒng)。4/25/2024591）系統(tǒng)軟件B.語言處理程序：用各種程序設計語言編寫的源程序，計算機是不能直接執(zhí)行的，必須經(jīng)過翻譯（對匯編語言源程序是匯編，對高級語言源程序則是編譯或解釋）才能執(zhí)行，這些翻譯程序就是語言處理程序，包括匯編程序、編譯程序和解釋程序等，它們的基本功能是把用面向用戶的高級語言或匯編語言編寫的源程序翻譯成機器可執(zhí)行的二進制語言程序。C.系統(tǒng)支撐和服務程序:該類程序又稱工具軟件，如系統(tǒng)診斷程序、調試程序、排錯程序、編輯程序、查殺病毒程序等等，都是為維護計算機系統(tǒng)的正常運行或支持系統(tǒng)開發(fā)所配置的軟件系統(tǒng)。4/25/2024601）系統(tǒng)軟件D.數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng):主要用來建立存儲各種數(shù)據(jù)資料的數(shù)據(jù)庫，并進行操作和維護。常用的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)有微機上的FoxPro、FoxBASE+、Access和大型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)如Oracle、DB2、Sybase、SQLServer等，它們都是關系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。4/25/2024612）應用軟件為解決計算機各類應用問題而編寫的軟件稱為應用軟件。應用軟件具有很強的實用性。隨著計算機應用領域的不斷拓展和計算機應用的廣泛普及，各種各樣的應用軟件與日俱增，如MicrosoftOffice、WPSOffice、Photoshop等。專用軟件是只為完成某一特定專業(yè)的任務而設計的軟件，它往往是針對某行業(yè)、某用戶的特定需求而專門開發(fā)的，如某個公司的管理系統(tǒng)、醫(yī)院信息系統(tǒng)（HIS）、辦公自動化系統(tǒng)（OA）等。4/25/2024623.

程序設計語言1）程序設計基礎

數(shù)據(jù)結構和算法是程序最主要的兩個方面，通?？梢哉J為：程序=算法+數(shù)據(jù)結構。算法可以看作是由有限個步驟組成的用來解決問題的具體過程。實質上反映的是解決問題的思路。其主要性質表現(xiàn)在：①有窮性；②確定性；③可行性；④輸入/輸出。數(shù)據(jù)結構是從問題中抽象出來的數(shù)據(jù)之間的關系，它代表信息的一種組織方式，用來反映一個數(shù)據(jù)的內部結構。數(shù)據(jù)結構是信息的一種組織方式，其目的是提高算法的效率，它通常與一組算法的集合相對應，通過這組算法集合可以對數(shù)據(jù)結構中的數(shù)據(jù)進行某種操作。返回4/25/2024633.

程序設計語言2）程序設計語言可以分為三類：機器語言、匯編語言和高級語言4/25/202464（1）機器語言機器語言是計算機系統(tǒng)唯一能識別的、不需要翻譯直接供機器使用的程序設計語言。機器語言中的每個語句（稱為指令）都是二進制形式的指令代碼，包括操作碼和地址碼兩部分。4/25/202465（2）匯編語言用能反映指令功能的助記符表達的計算機語言叫匯編語言。它是符號化了的機器語言。用匯編語言編寫的程序叫匯編語言源程序，計算機無法執(zhí)行，必須用匯編程序把它翻譯成機器語言目標程序，計算機才能執(zhí)行，這個翻譯過程稱為匯編過程。與機器語言相比，匯編語言具有編寫容易、修改方便、閱讀簡單、程序清楚等優(yōu)點，但是它仍然是屬于面向機器的語言，也就是說，不同的計算機可以有不同的指令集。機器語言和匯編語言一般都稱為低級語言。4/25/202466（3）高級語言屏蔽機器的細節(jié)，與具體的計算機指令系統(tǒng)無關的、表達方式或接近于人們對求解過程或問題的描述方式，易于理解和掌握的程序設計語言稱為高級語言。高級語言有兩類，分別是解釋型和編譯型。①解釋程序：解釋程序接受用某種程序設計語言（如Basic語言）編寫的源程序，然后對源程序的每條語句逐句進行解釋并執(zhí)行，最后得出結果。解釋程序對源程序是一邊翻譯，一邊執(zhí)行，不產(chǎn)生目標程序。②編譯程序：編譯程序是翻譯程序，它將用高級語言編寫的源程序翻譯成與之等價的用機器語言表示的目標程序，其翻譯過程稱為編譯。編譯型語言系統(tǒng)在執(zhí)行速度上都優(yōu)于解釋型語言系統(tǒng)。但是，編譯程序比較復雜，這使得開發(fā)和維護費用較高。4/25/2024671.5

微型計算機系統(tǒng)1.5.1微型計算機分類1.5.2

微機的主要性能指標1.5.3

常見微型計算機的硬件設備返回4/25/2024681.5.1微型計算機分類微型計算機按其性能、結構、技術特點等可分為：（1）單片機：將微處理器（CPU）、一定容量的存儲器以及I/O接口電路等集成在一個芯片上，就構成了單片機。（2）單板機：將微處理器、存儲器、I/O接口電路安裝在一塊印刷電路板上，就成為單板機。（3）PC（PersonalComputer，個人計算機）：供單個用戶使用的微機一般稱為PC，是目前使用最多的一種微機。（4）便攜式微機：便攜式微機大體包括筆記本計算機和個人數(shù)字助理(PDA）等。返回4/25/2024691.5.2

微機的主要性能指標1.主頻即時鐘頻率，是指計算機CPU在單位時間內發(fā)出的脈沖數(shù)，它在很大程度上決定了計算機的運算速度，主頻的單位是赫茲（Hz）。2.字長是指計算機的運算部件能同時處理的二進制數(shù)據(jù)的位數(shù)，它與計算機的功能和用途有很大的關系。3.內核數(shù)CPU內核數(shù)指CPU內執(zhí)行指令的運算器和控制器的數(shù)量。目前有2個、4個和8個等。Intel和AMD分別推出了雙核心處理器PentiumD和Athlon64X2。返回4/25/2024704.內存容量是指內存儲器中能存儲信息的總字節(jié)數(shù)。5.運算速度單位時間內執(zhí)行的計算機指令數(shù)。單位有MIPS（MillionInstructionsPerSecond，每秒106條指令）和BIPS（BillionInstructionsPerSecond，每秒109條指令）。6.其他性能指標機器的兼容性（包括數(shù)據(jù)和文件的兼容、程序兼容、系統(tǒng)兼容和設備兼容），系統(tǒng)的可靠性（平均無故障工作時間MTBF），系統(tǒng)的可維護性（平均修復時間MTTR），機器允許配置的外部設備的最大數(shù)目，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)及網(wǎng)絡功能等，另外，性能價格比也是一項綜合性的評價計算機性能的指標。返回1.5.2

微機的主要性能指標4/25/2024711.5.3

常見微型計算機的硬件設備返回4/25/2024721.微處理器微處理器是將運算器、控制器、高速內部緩存集成在一起的超大規(guī)模集成電路芯片，是計算機中最重要的核心部件。圖5中上面是p4，下面是一種汽車用微處理器RS1000。圖5微處理器返回4/25/2024732.存儲器1）微機中的內存一般指指隨機存儲器(RAM)。目前常用的內存有SDRAM和DDRSDRAM，以及DDRⅡSDRAM等。圖6內存返回4/25/2024742）外存儲器（1）軟盤其直徑為3.5英寸，容量為1.44MB。軟盤上有寫保護口，當寫保護口處于保護狀態(tài)（即寫保護口打開）時，只能讀取盤中信息，而不能寫入，用于防止擦除或重寫數(shù)據(jù)，也能防止病毒侵入。（2）硬盤：是微機上最重要的外存儲器，它由多個質地較硬的涂有磁性材料的金屬盤片組成，每個盤片的每一面都有一個讀、寫磁頭，用于磁盤信息的讀寫。硬盤是目前存取速度最快的外存。（3）閃存（FlashMemory）作為存儲介質的半導體集成電路制成的電子盤已成為主流的可移動外存。電子盤又稱“優(yōu)盤”，可反復存取數(shù)據(jù)。（4）光存儲器：是利用激光技術存儲信息的裝置。目前用于計算機系統(tǒng)的光盤可分為只讀光盤（CD-ROM、DVD）、追記型光盤（CD-R、WORM）和可改寫型光盤（CD-RW、MO）等。光盤存儲介質具有價格低、保存時間長、存儲量大等特點，已成為微機的標準配置。4/25/2024753.微機常見總線標準總線（Bus）是計算機各功能部件之間傳送信息的公共通信干線，它是由導線組成的傳輸線束。微機內部信息的傳送是通過總線進行的，各功能部件通過總線連在一起。微機中的總線一般分為數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線，分別用來傳輸數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)地址及控制信號。常見的總線標準有：1）PCI總線；2）AGP總線；3）USB總線；4）IEEE1394總線。

1）PCI總線是由Intel、IBM、DEC公司推出的一種局部總線，它定義了32位數(shù)據(jù)總線，且可擴展為64位。PCI是迄今為止最成功的總線接口規(guī)范之一。PCI總線與CPU之間沒有直接相連，而是經(jīng)過橋接（Bridge）芯片組電路連接。該總線穩(wěn)定性和匹配性出色，提升了CPU的工作效率，最大傳輸速率可達132MB/s。返回4/25/2024763.微機常見總線標準2）AGP是加速圖形端口的縮寫，它是為提高視頻帶寬而設計的總線結構，AGP總線使圖形加速硬件與CPU和系統(tǒng)存儲器之間直接連接，無須經(jīng)過繁忙的PCI總線，提高了系統(tǒng)實際數(shù)據(jù)傳輸速率和隨機訪問內存時的性能。目前AGP4X的總線傳輸率已達l.06GB/s。3）USB總線即通用串行總線，是一種新型接口標準。它連接外設簡單快捷，支持熱拔插，成本低、速度快、連接設備數(shù)量多，目前廣泛地應用于計算機、攝像機、數(shù)碼相機和手機等多種數(shù)碼設備上。目前USBVer2.0數(shù)據(jù)傳輸率達到60MB/s。4）IEEE1394是一種串行接口標準，能非常方便地把電腦、電腦外設、家電等設備連接起來，能達到實時傳送多媒體視頻流的高速高帶寬數(shù)據(jù)傳輸效果。IEEE1394總線是目前最快的高速外部串行總線，1394a最高的傳輸速率達400MB/s，而1394b的最高傳輸速率達到了800MB/s，并且支持帶電拔插。4/25/2024774.主板主板是微型計算機系統(tǒng)中最大的一塊電路板，有時又稱為母板或系統(tǒng)板，是一塊帶有各種插口的大型印刷電路板（PCB）。它將主機的CPU芯片、存貯器芯片、控制芯片、ROMBIOS芯片等結合在一起。圖7主板返回4/25/2024785.

輸入設備輸入設備是將原始信息轉化為計算機能接受的二進制數(shù)，以便計算機能夠處理的設備。鍵盤鼠標數(shù)碼相機圖8輸入設備返回4/25/2024796.輸出設備輸出設備：有顯示器、打印機、繪圖儀和音箱等。1）顯示系統(tǒng):包括顯示器和顯示適配器（又稱顯示卡）

顯示器

顯示卡

圖9輸出設備返回4/25/2024802）打印機點陣打印機又稱針式打印機，是利用打印頭內的點陣撞針撞擊打印色帶，在打印紙上產(chǎn)生打印效果。噴墨打印機的打印頭由細小的噴墨口組成，當打印頭橫向移動時，噴墨口可以按一定的方式噴射出墨水，打到打印紙上，形成字符、圖形等。激光打印機是一種高速度、高精度、低噪聲的非擊打式打印機。它是激光掃描技術與電子照相技術相結合的產(chǎn)物，利用了激光的定向性、能量集中性。點陣(針式)打印機噴墨打印機激光打印機圖10打印機返回