第1部分计算机基础知识课件

第1章 计算机基础知识制作 李坚 目 录1.1计算机概述计算机概述1.2计算机中信息的表示计算机中信息的表示1.3计算机系统的组成计算机系统的组成1.4计算机信息安全基础计算机信息安全基础本章主要内容：计算机的产生与发展计算机的产生与发展计算机的特点与应用计算机的特点与应用计算机的分类计算机的分类数制的基本知识数制的基本知识计算机中数据的存储计算机中数据的存储计算机中数据的编码计算机中数据的编码计算机系统的基本组成计算机系统的基本组成微型计算机及其组成微型计算机及其组成多媒体计算机的概念多媒体计算机的概念计算机信息安全基本知识计算机信息安全基本知识计算机病毒与防治计算机病毒与防治计算机道德规范和法规计算机道德规范和法规什么是计算机什么是计算机我们现在所说的计算机我们现在所说的计算机是电子数字计算机的简是电子数字计算机的简称，它是一种能够自动、称，它是一种能够自动、高速、连续、精确地完高速、连续、精确地完成信息存储、数据处理、成信息存储、数据处理、数值计算及过程控制等数值计算及过程控制等多功能的电子设备。由多功能的电子设备。由于它的工作方式大多与于它的工作方式大多与人脑的思维过程类似，人脑的思维过程类似，亦被称为亦被称为“电脑电脑”。1.1 计算机概述1.1.1计算机的产生与发展计算机的产生与发展1.1.2计算机的特点与应用计算机的特点与应用1.1.3计算机的分类计算机的分类1.1.1计算机的产生与发展计算机的产生与发展1.电子计算机的发展电子计算机的发展世界上第一台电子数字计算机世界上第一台电子数字计算机于于1946年诞生，它是由美国宾年诞生，它是由美国宾夕法尼亚大学的约翰夕法尼亚大学的约翰莫克利莫克利(JohnMauchly)和普雷斯普和普雷斯普尔尔埃克特埃克特(J.PresperEckert)等人为当时美国进行等人为当时美国进行新式火炮试验所涉及复杂弹道新式火炮试验所涉及复杂弹道计算而研制的电子数字积分器计算而研制的电子数字积分器与计算机与计算机(ElectronicNumericalIntegratorandCalculator)，简称为，简称为ENIAC。返回本节首自第一台电子数字计算机问世以来，计算机一直在自第一台电子数字计算机问世以来，计算机一直在以惊人的速度发展。目前，人们根据计算机所采用以惊人的速度发展。目前，人们根据计算机所采用的电子逻辑元件将计算机的发展划分为四个阶段的电子逻辑元件将计算机的发展划分为四个阶段：电子管电子管晶体管晶体管集成电路集成电路大规模集成电路大规模集成电路其中每一个发展阶段在技术上都是一次新的突破，在其中每一个发展阶段在技术上都是一次新的突破，在性能上都是一次质的飞跃。性能上都是一次质的飞跃。返回本节首第一代计算机（第一代计算机（19461958）第一代电子计算机是电子管计算机，其基本特征是：第一代电子计算机是电子管计算机，其基本特征是：采用电子管作为计算机的逻辑元件，数据表示主要采用电子管作为计算机的逻辑元件，数据表示主要采用定点数，用机器语言或汇编语言编写程序。由采用定点数，用机器语言或汇编语言编写程序。由于电子管的特性，第一代计算机体积庞大、造价很于电子管的特性，第一代计算机体积庞大、造价很高、可靠性差。每秒运算速度仅为几千次，内存容高、可靠性差。每秒运算速度仅为几千次，内存容量仅几量仅几KB。第一代计算机主要用于军事和科学计。第一代计算机主要用于军事和科学计算。算。第一代计算机的代表作第一代计算机的代表作ENIAC约有约有18800只电子管、只电子管、1500个继电器、个继电器、70000只电阻及其他各类电子元件只电阻及其他各类电子元件，占地，占地170平方米，耗电量每小时平方米，耗电量每小时150千瓦，重达千瓦，重达30吨，每秒进行吨，每秒进行5000次加法运算。次加法运算。返回本节首第二代计算机（第二代计算机（19581964）第二代电子计算机是晶体管计算机，其基本特征是：第二代电子计算机是晶体管计算机，其基本特征是：逻辑元件用晶体管代替电子管，用磁芯和磁盘、磁逻辑元件用晶体管代替电子管，用磁芯和磁盘、磁带作为存储器。由于采用了晶体管，计算机体积小、带作为存储器。由于采用了晶体管，计算机体积小、成本低、功能强、功耗小、可靠性大大提高。运算成本低、功能强、功耗小、可靠性大大提高。运算速度达每秒几十万次，内存容量扩大到几十速度达每秒几十万次，内存容量扩大到几十KB。同时软件系统也有了很大的发展，提出了操作系统同时软件系统也有了很大的发展，提出了操作系统的概念，出现了汇编语言，产生了的概念，出现了汇编语言，产生了FORTRAN、COBOL和和ALGOL等高级语言。等高级语言。第二代计算机的应用从军事研究、科学计算扩大到第二代计算机的应用从军事研究、科学计算扩大到数据处理、实时过程控制和事务处理等领域。数据处理、实时过程控制和事务处理等领域。IBM公司的公司的IBM-7094，CDC公司的公司的CDC1604计算机是计算机是第二代计算机的代表。第二代计算机的代表。返回本节首 IBM_7090返回本节首第三代计算机（第三代计算机（19641970）第三代电子计算机是集成电路计算机，其基本特征第三代电子计算机是集成电路计算机，其基本特征是：逻辑元件采用小规模集成电路是：逻辑元件采用小规模集成电路SSI(SmallScaleIntegration)和中规模集成电路和中规模集成电路MSI(MiddleScaleIntegration)，运算速度可达每秒几十万次，运算速度可达每秒几十万次到几百万次。这个阶段的存储器进一步发展，体积到几百万次。这个阶段的存储器进一步发展，体积更小、造价更低、软件逐渐完善，计算机同时向标更小、造价更低、软件逐渐完善，计算机同时向标准化、多样化、通用化和机种系列化发展。高级程准化、多样化、通用化和机种系列化发展。高级程序设计语言在这个时期有了很大发展，并出现了操序设计语言在这个时期有了很大发展，并出现了操作系统和会话式语言。作系统和会话式语言。第三代计算机开始应用于各个领域。这代计算机的第三代计算机开始应用于各个领域。这代计算机的代表是代表是IBM公司的公司的IBM-S/360。返回本节首IBM-S/360返回本节首第四代计算机（第四代计算机（1971年以后）年以后）第四代电子计算机称为大规模集成电路计算机，其基第四代电子计算机称为大规模集成电路计算机，其基本特征是：逻辑元件采用大规模集成电路本特征是：逻辑元件采用大规模集成电路LSI(LargeScaleIntegration)和超大规模集成电路和超大规模集成电路VLSI(VeryLargeScaleIntegration)。计算机的速度可以达到。计算机的速度可以达到每秒上千万次到十万亿次。在第四代计算机的发展进每秒上千万次到十万亿次。在第四代计算机的发展进程中，计算机的性能越来越好，生产成本越来越低，程中，计算机的性能越来越好，生产成本越来越低，体积越来越小，运算速度越来越快，耗电越来越少，体积越来越小，运算速度越来越快，耗电越来越少，存储容量越来越大，可靠性越来越高。同时操作系统存储容量越来越大，可靠性越来越高。同时操作系统不断完善，软件配置越来越丰富，应用范围越来越广不断完善，软件配置越来越丰富，应用范围越来越广泛，计算机的发展也进入了以计算机网络为特征的时泛，计算机的发展也进入了以计算机网络为特征的时代。代。第四代计算机的应用已经普及到社会的各行各业，成第四代计算机的应用已经普及到社会的各行各业，成为信息社会的重要标志。微型计算机的发展也是第四为信息社会的重要标志。微型计算机的发展也是第四代计算机的一个重要分支。代计算机的一个重要分支。返回本节首银河银河II巨型机巨型机联想微型机联想微型机返回本节首2.我国计算机发展简况我国计算机研究起步于我国计算机研究起步于1956年。年。1958年研制成功了第一台电子数字计算机年研制成功了第一台电子数字计算机103机机1965年研制成功第一台晶体管计算机年研制成功第一台晶体管计算机1971年研制成功第一台集成电路计算机年研制成功第一台集成电路计算机1983年由国防科技大学研制成功亿次机年由国防科技大学研制成功亿次机“银河银河号号”巨巨型机型机1992年研制成功每秒运算达年研制成功每秒运算达10亿次的亿次的“银河银河号号”1997年又研制成功每秒运算达百亿次的年又研制成功每秒运算达百亿次的“银河银河号号”1999年我国研制成功运算速度高达年我国研制成功运算速度高达3840亿次的高性能巨亿次的高性能巨型计算机型计算机“神威神威”。返回本节首3计算机的发展趋势计算机的应用有力地推动了国民经济的发展和科学技术计算机的应用有力地推动了国民经济的发展和科学技术的进步，同时也对计算机技术提出了更高的要求。未的进步，同时也对计算机技术提出了更高的要求。未来的计算机将向巨型化、微型化、网络化、智能化的来的计算机将向巨型化、微型化、网络化、智能化的方向发展。方向发展。(1）巨型化：指高速度、大存储量和功能强大的计）巨型化：指高速度、大存储量和功能强大的计算机。它主要是为了满足如天文、气象、宇航、核算机。它主要是为了满足如天文、气象、宇航、核反应堆等科学技术发展的需要。巨型机的发展体现反应堆等科学技术发展的需要。巨型机的发展体现了计算机科学技术的发展水平。了计算机科学技术的发展水平。(2)微型化：指进一步提高集成度，利用高性能的微型化：指进一步提高集成度，利用高性能的超大规模集成电路研制质量更加可靠、性能更加优超大规模集成电路研制质量更加可靠、性能更加优良、价格更加低廉、整机更加小巧的微型计算机。良、价格更加低廉、整机更加小巧的微型计算机。返回本节首(3)网络化：指把各自分散且相对独立的计算网络化：指把各自分散且相对独立的计算机及相关设备用通讯线路连结起来，组成计算机及相关设备用通讯线路连结起来，组成计算机网络，使得网络系统上的各计算机用户之间机网络，使得网络系统上的各计算机用户之间可以相互通讯并共享公共资源和信息服务。可以相互通讯并共享公共资源和信息服务。(4)智能化：指让计算机具有模拟人的感觉行智能化：指让计算机具有模拟人的感觉行为和思维过程的能力，使计算机不仅能根据人为和思维过程的能力，使计算机不仅能根据人的指挥进行工作，而且能的指挥进行工作，而且能“看看”、“听听”、“说说”、“想想”、“做做”，具有逻辑推理、学习，具有逻辑推理、学习与证明的能力。与证明的能力。返回本节首1.1.2计算机的特点与应用计算机的特点与应用计算机主要有以下特点：计算机主要有以下特点：(1)能自动连续高速度地运算。能自动连续高速度地运算。(2)运算速度快。运算速度快。(3)运算精度高。运算精度高。(4)具有超强的记忆能力。具有超强的记忆能力。(5)具有可靠的逻辑判断能力。具有可靠的逻辑判断能力。返回本节首1.1.3计算机的分类目前，国内外对计算机的分类主要是根据美国电目前，国内外对计算机的分类主要是根据美国电气和电子工程师协会（气和电子工程师协会（IEEE）的一个委员会于）的一个委员会于1989年年11月提出的标准，将计算机划分为巨型机、月提出的标准，将计算机划分为巨型机、小巨型机、大型主机、小型机、工作站和个人计小巨型机、大型主机、小型机、工作站和个人计算机等算机等6类。类。1.巨型机（Supercomputer）2.小巨型机（Mini-supercomputer）3.大型主机的特点是大型大型主机的特点是大型4.小型机（Minicomouter）5.工作站（Workstation）6.个人计算机（Personal Computer,PC）返回本节首1.2 计算机中信息的表示计算机中信息的表示1.2.1 数制的基本知识1.2.2 计算机中数据的存储1.2.3 计算机中数据的编码信息和数据是计算机中常用的两个概念。信息和数据是计算机中常用的两个概念。一般来说，信息既是对各种事物的变化和特征的反映，又一般来说，信息既是对各种事物的变化和特征的反映，又是事物之间相互作用和联系的表征。人通过接受信息来是事物之间相互作用和联系的表征。人通过接受信息来认识事物，从这个意文上说，信息是一种知识，是接受认识事物，从这个意文上说，信息是一种知识，是接受者原来不了解的知识。数据是信息的载体。数值、文字、者原来不了解的知识。数据是信息的载体。数值、文字、语言、图形、图像等都是不同形式的数据。信息是有意语言、图形、图像等都是不同形式的数据。信息是有意义的，而数据则没有。义的，而数据则没有。信息在计算机内部具体的表示形式就是数据信息在计算机内部具体的表示形式就是数据.它分为数值型数据与非数值型数据（如字符、图像等），它分为数值型数据与非数值型数据（如字符、图像等），这些数据在计算机中都是以二进制形式来表示、存储和这些数据在计算机中都是以二进制形式来表示、存储和处理的。处理的。通常在计算机中如果不严格区分，信息与数据两个词常常通常在计算机中如果不严格区分，信息与数据两个词常常被互换使用。被互换使用。返回本节首1.2.1数制的基本知识数制的基本知识1.数制的概念数制的概念数制即进位计数制，就是人们利用数字符号按进数制即进位计数制，就是人们利用数字符号按进位原则进行数据大小计算的方法。通常人们在日位原则进行数据大小计算的方法。通常人们在日常生活中是以十进制来表达数值并进行计算的。常生活中是以十进制来表达数值并进行计算的。另外还有二进制、八进制和十六进制等。另外还有二进制、八进制和十六进制等。如：如：十进制的十进制的123123.456二进制的二进制的(1011)2(1011.011)2八进制的八进制的(1234)8(1234.567)8十六进制的十六进制的(123A)16(12AB3.CDEF)16返回本节首在数制中，有三个基本概念：数码、基数和位权。在数制中，有三个基本概念：数码、基数和位权。数码：指一个数制中表示基本数值大小不同的数字符号。数码：指一个数制中表示基本数值大小不同的数字符号。例如，在十进制中有十个数码：例如，在十进制中有十个数码：0，1，2，3，4，5，6，7，8，9；在二进制中有两个数码：在二进制中有两个数码：0，1。基数：指一个数值所使用数码的个数。基数：指一个数值所使用数码的个数。例如，十进制的基数为例如，十进制的基数为10，二进制的基数为，二进制的基数为2。位权：指一个数值中某一位上的位权：指一个数值中某一位上的1所表示数值的大小。所表示数值的大小。例如，十进制数的例如，十进制数的123中，中，1的位权是的位权是102=100，2的权位是的权位是101=10，3的权位是的权位是100=1；八进制数八进制数123中，中，1的权位是的权位是82=64，2的权位是的权位是81=8，3的权位是的权位是80=1。返回本节首2.计算机中常用的几种进制(1)十进制（十进制（Decimalnotation）十进制的特点：十进制的特点：有十个数码：有十个数码：0，1，2，3，4，5，6，7，8，9。基数为基数为10。逢十进一（加法运算），借一当十（减法运算）。逢十进一（加法运算），借一当十（减法运算）。按权展开式。对于任意一个按权展开式。对于任意一个n位整数和位整数和m位小数的十进制位小数的十进制数数D，D=Dn-1Dn-2D1D0.D-1D-2D-m均可按权展开为：均可按权展开为：D=Dn-1 10n-1+Dn-2 10n-2+D1 101+D0 100+D-1 10-1+D-2 10-2+D-m 10-m例如：例如：1234.56按权展开式是什么？按权展开式是什么？返回本节首(2)二进制（二进制（Binarynotation）有二个数码：有二个数码：0，1。基数为基数为2。逢二进一（加法运算），借一当二（减法运算）。逢二进一（加法运算），借一当二（减法运算）。按权展开式。对于任意一个按权展开式。对于任意一个n位整数和位整数和m位小数的十位小数的十进制数进制数B，B=Bn-1Bn-2B1B0.B-1B-2B-m，均可按权展开为：，均可按权展开为：B=Bn-1 2n-1+Bn-2 2n-2+B1 21+B0 20+B-1 2-1+B-2 2-2+B-m 2-m例如：例如：(1101.01)2=1 23+1 22+0 21+1 20+0 2-1+1 2-2返回本节首(3)八进制（八进制（Octalnotation）有八个数码：有八个数码：0，1，2，3，4，5，6，7。基数为基数为8。逢八进一（加法运算），借一当八（减法运算）。逢八进一（加法运算），借一当八（减法运算）。按权展开式。对于任意一个按权展开式。对于任意一个n位整数和位整数和m位小数的十进制位小数的十进制数数O，O=On-1On-2O1O0.O-1O-2O-m,均可按权展开为：均可按权展开为：O=On-1 8n-1+On-2 8n-2+O1 81，+O0 80+O-1 8-1+O-2 8-2+O-m 8-m例如：例如：(1234.56)8=1 83+2 82+3 81+4 80+5 8-1+6 8-2返回本节首（4）十六进制（）十六进制（Hexadecimalnotation）有十六个数码：有十六个数码：0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，A，B，C，D，E，F。基数为基数为16。逢十六进一，借一当十六。逢十六进一，借一当十六。按权展开式。对于任意一个按权展开式。对于任意一个n位整数和位整数和m位小数的十进制位小数的十进制数数H，H=Hn-1Hn-2H1H0.H-1H-2H-m，均可按权展开为：，均可按权展开为：H=Hn-1 16n-1+Hn-2 16n-2+H1 161+H0 160+H-1 16-1+H-2 16-2+H-m 16-m例如：例如：(1234.56)16=1 163+2 162+3 161+4 160+5 16-1+6 16-2返回本节首3.常见进制的简写符号常见进制的简写符号上面已给出了几种进制的写法。在计算机中书写不同上面已给出了几种进制的写法。在计算机中书写不同进制的数时，常用它们的英文第一个字符来标识。其进制的数时，常用它们的英文第一个字符来标识。其中：中：D代表十进制数（可省略）代表十进制数（可省略）B代表二进制数，代表二进制数，O代表八进制数，代表八进制数，H代表十六进制数。代表十六进制数。返回本节首4.进制之间的转换进制之间的转换同一个数在使用不同的进制来表示时会得到不同同一个数在使用不同的进制来表示时会得到不同的呈现形式，但它们都表示同一个值。的呈现形式，但它们都表示同一个值。例如十进制的例如十进制的32，用二进制表示成，用二进制表示成100000，用八，用八进制表示成进制表示成40，用十六进制则表示成，用十六进制则表示成20。就里就。就里就涉及到了不同进制间数的转换问题。涉及到了不同进制间数的转换问题。返回本节首(1)r进制数转换成十进制数进制数转换成十进制数【方法方法】把各非十进制数按权展开求和（十六进把各非十进制数按权展开求和（十六进制数的制数的A，B，C，D，E，F分别用十进制的分别用十进制的10，11，12，13，14，15代替）。代替）。返回本节首【例例】将二进制数将二进制数(1011.1)2转换成十进制数。转换成十进制数。解：解：(1011.01)2=123+022+121+120+02-1+12-2=18+04+12+11+00.5+10.25=8+0+2+1+0.25=11.25返回本节首【例例】将八进制数将八进制数(307.5)8转换成十进制数。转换成十进制数。解：解：(307.5)8=382+081+780+58-1=364+08+71+50.125=192+0+7+0.625=199.625=11.25返回本节首【例例】将十六进制数将十六进制数(3CF.A)16转换成十进制数。转换成十进制数。解：解：(3CF.A)16=3162+12161+15160+1016-1=3256+1216+151+100.0625=768+192+15+0.625=975.625返回本节首(2)十进制数转换成十进制数转换成r进制数进制数【方法方法】整数部分：除整数部分：除r取余，将余数从下往上取出来。取余，将余数从下往上取出来。小数部分：乘小数部分：乘r取整，将取整的结果按顺序取。取整，将取整的结果按顺序取。返回本节首【例例】将十进制数将十进制数57.625转换成二进制数。转换成二进制数。解：解：整数部分转换：（除二取余，从高位向低位取余数）整数部分转换：（除二取余，从高位向低位取余数）余数余数2571低位低位22802140271231211高位高位057=111001B返回本节首【例例】将十进制数将十进制数57.625转换成二进制数。转换成二进制数。小数部分转换：（乘二取整，将取整的结果顺序取出）小数部分转换：（乘二取整，将取整的结果顺序取出）0.625211.25200.5211.00.625=101B返回本节首【例例】将十进制数将十进制数57.625转换成二进制数。转换成二进制数。结果为：结果为：57.125=111001.101B说明说明对于小数部分的转换，当乘二取整以后剩余的对于小数部分的转换，当乘二取整以后剩余的小数部分为小数部分为0时就结束了，但如果一直不为时就结束了，但如果一直不为0，则可根据精度要求，选择一定的位数后停止。则可根据精度要求，选择一定的位数后停止。对于十进制数转换为八进制数或十六进制数也对于十进制数转换为八进制数或十六进制数也可用类似方法得出结果。可用类似方法得出结果。返回本节首(3)二进制数和八进制数的相互转换二进制数和八进制数的相互转换【方法方法】以小数点为界，整数从右向左，小数从以小数点为界，整数从右向左，小数从左向右，一位八进制数对应三位二进制数，位数左向右，一位八进制数对应三位二进制数，位数不够时补零。不够时补零。八进制数八进制数二进制数二进制数八进制数八进制数二进制数二进制数00004100100151012010611030117111八进制八进制二进制数对应表二进制数对应表返回本节首【例例】将八进制数将八进制数50.754O转换为二进制数，将二转换为二进制数，将二进制数进制数11010110.10101B转换为八进制数。转换为八进制数。解：解：50.754O=101000.111101100B=101000.1111011B八进八进制数制数二进二进制数制数00001001201030114100510161107111返回本节首【例例】将二进制数将二进制数11010110.10101B转换为转换为八进制数。八进制数。解：解：11010110.10101B=011010110.101010B=326.52O八进八进制数制数二进二进制数制数00001001201030114100510161107111返回本节首(4)二进制数和二进制数和十六进制数的相十六进制数的相互转换互转换【方法方法】以小以小数点为界，整数数点为界，整数从右向左，小数从右向左，小数从左向右，一位从左向右，一位十六进制数对应十六进制数对应四位二进制数，四位二进制数，位数不够时补零。位数不够时补零。十六进制十六进制-二进制数对应表二进制数对应表十六十六进制进制二进二进制制十六十六进制进制二进二进制制0000081000100019100120010A101030011B101140100C110050101D110160110E111070111F1111返回本节首【例例】将十六进制数将十六进制数40B.2AH转换为进制制数。转换为进制制数。将二进制数将二进制数11010110.10101B转换为十六进制数。转换为十六进制数。解：解：40B.2AH=010000001011.00101010B=10000001011.0010101B返回本节首【例例】将二进制数将二进制数11010110.10101B转换为十六转换为十六进制数。进制数。解：解：11010110.10101B=11010110.10101000B=D6.A8H说明十进制数也可先转换为二进制数，再由二进制数十进制数也可先转换为二进制数，再由二进制数转换为八进制或十六进制数，反之亦然。转换为八进制或十六进制数，反之亦然。返回本节首1.2.2 计算机中数据的存储1.计算机采用二进制的原因在计算机内部，数据都是以二进制的形式存储和在计算机内部，数据都是以二进制的形式存储和运算的。计算机采用二进制的原因在于：运算的。计算机采用二进制的原因在于：(1)物理上易于实现。物理上易于实现。(2)二进制数运算简单。二进制数运算简单。(3)机器可靠性高。机器可靠性高。(4)通用性强，有很好的逻辑功能。通用性强，有很好的逻辑功能。返回本节首2.计算机中数据的单位计算机中数据的表示经常用到下面几个概念：计算机中数据的表示经常用到下面几个概念：(1)位。二进制数据中的一个（位。二进制数据中的一个（bit）,是计算机是计算机存储数据的最小单位。一个二进制位只能表示存储数据的最小单位。一个二进制位只能表示0或或1两种状态，要表示更多的信息，就要把多个位组两种状态，要表示更多的信息，就要把多个位组合成一个整体，一般以合成一个整体，一般以8位二进制组成一个基本单位二进制组成一个基本单位。位。(2)字节。字节是计算机数据存储和处理的最常字节。字节是计算机数据存储和处理的最常用的基本单位。字节（用的基本单位。字节（Byte），简记为），简记为B，规定一，规定一个字节为个字节为8位，即位，即1B=8bit，每个字节由，每个字节由8个二进制个二进制位组成。计算机的存储器通常是以多少字节来表位组成。计算机的存储器通常是以多少字节来表示容量的。示容量的。返回本节首(3)字。一个字通常由一个或若干个字节组成。字。一个字通常由一个或若干个字节组成。字（字（Word）是计算机进行数据处理时，一次存取、）是计算机进行数据处理时，一次存取、加工和传送的数据长度。由于字长是计算机一次加工和传送的数据长度。由于字长是计算机一次所能处理信息的实际位数，所以，它决定了计算所能处理信息的实际位数，所以，它决定了计算机数据处理的速度，是衡量计算机性能的一个重机数据处理的速度，是衡量计算机性能的一个重要指标，计算机字长越长，反映出它的性能越好。要指标，计算机字长越长，反映出它的性能越好。返回本节首(4)KB。千字节，简称。千字节，简称K，衡量数据容量的单位。，衡量数据容量的单位。1KB=210B=1024B。(5)MB。兆字节，简称。兆字节，简称M，衡量数据容量的单位。，衡量数据容量的单位。1MB=210KB=220B。(6)1GB。千兆字节，简称。千兆字节，简称G，衡量数据容量的单，衡量数据容量的单位。位。1GB=210MB=230B。(7)1TB。太字节，简称。太字节，简称T，衡量数据容量的单位。，衡量数据容量的单位。1TB=210GB=240B。返回本节首1.2.3 计算机中数据的编码计算机中用到的数据在计算机内部都是用二进制计算机中用到的数据在计算机内部都是用二进制表示的，计算机只能识别二进制数码。在实际应表示的，计算机只能识别二进制数码。在实际应用中，计算机除了要对数码进行处理外，还要对用中，计算机除了要对数码进行处理外，还要对其他信息（如语言、符号、声音、图像等）进行其他信息（如语言、符号、声音、图像等）进行识别和处理，因此必须先把信息编成二进制数码，识别和处理，因此必须先把信息编成二进制数码，才能让计算机接受。这种把信息编成二进制数码才能让计算机接受。这种把信息编成二进制数码的方法，称为计算机的编码。的方法，称为计算机的编码。通常计算机编码分为数值编码和字符编码。下面通常计算机编码分为数值编码和字符编码。下面我们介绍计算机的几种常用编码。我们介绍计算机的几种常用编码。返回本节首数字常用的编码有数字常用的编码有BCD码、格雷码、余码、格雷码、余3码等。英文字符是采用国际通用的码等。英文字符是采用国际通用的ASCII(AmericanStandardCodeforInformationInterchange）字符编码，即）字符编码，即美国标准信息交换码。美国标准信息交换码。在我国汉字采用的是在我国汉字采用的是GB2312-80标准和标准和GB18030-2000标准规定的汉字国标码。标准规定的汉字国标码。返回本节首1.BCD码码BCD码是指每位十进制数用码是指每位十进制数用4位二进制数表示，即位二进制数表示，即用二进制数用二进制数00001001来表示十进制数来表示十进制数09，见下，见下表。表。BCD码和十进制数的对照表十进十进制数制数0123456789BCD码码0000000100100011010001010110011110001001返回本节首2.ASCII码码文字符是采用国际通用的文字符是采用国际通用的ASCII(AmericanStandardCodeforInformationInterchange）字符编码，即美国标准信息交换码。）字符编码，即美国标准信息交换码。ASCII码分码分7位编码和位编码和8位编码两种。位编码两种。7位位ASCII码码称为基本称为基本ASCII码，它可以表示码，它可以表示27即即128个字符。个字符。由于由于ASCII采用采用7位编码，没有用到字节的最高位（一位编码，没有用到字节的最高位（一个字节用个字节用8位来表示），很多系统就利用这一位作为校位来表示），很多系统就利用这一位作为校验位，以便提高字符信息传输的可靠性。另外，也有验位，以便提高字符信息传输的可靠性。另外，也有系统将系统将ASCII码扩充到最高位，使编码表示的字符数量码扩充到最高位，使编码表示的字符数量增加了一倍，即增加了一倍，即256个，也就是个，也就是8位位ASCII编码，或称编码，或称为扩展的为扩展的ASCII编码。编码。返回本节首7位位ASCII编码表编码表 b b6 6b b5 5b b4 4b b3 3b b2 2b b1 1b b0 000000000100101001001101110010010110111011011111100000000NULNULDLEDLESPSP0 0 P P P P00010001SOHSOHDC1DC1!1 1A AQ Qa aq q00100010STXSTXDC2DC2“2 2B BR Rb br r00110011ETXETXDC3DC3#3 3C CS Sc cS S01000100EOTEOTDC4DC4$4 4D DT Td dT T01010101ENQENQNAKNAK%5 5E EU Ue eU U01100110ACKACKSYNSYN&6 6F FV Vf fV V01110111BELBELETBETB7 7G GW Wg gw w10001000BSBSCANCAN(8 8H HX Xh hX X10011001HTHTEMEM)9 9I IY Yi iy y10101010LFLFSUBSUB*:J JZ Zj jz z10111011VTVTESCESC+;K K k k 11001100FFFFFSFS,N N n n 11111111SISIUSUS/?O O_ _o oDELDEL返回本节首3.汉字编码汉字编码ASCII码只对英文字母、数字和标点符号进行编码。码只对英文字母、数字和标点符号进行编码。为了在计算机内表示汉字、用计算机处理汉字，同样为了在计算机内表示汉字、用计算机处理汉字，同样要对汉字进行编码。计算机对的汉字处理要比英文字要对汉字进行编码。计算机对的汉字处理要比英文字符复杂的多，它涉及到多个汉字的编码和编码间的转符复杂的多，它涉及到多个汉字的编码和编码间的转换。这些编码有：汉字信息交换码、汉字输入码、汉换。这些编码有：汉字信息交换码、汉字输入码、汉字机内码汉字字形码、和汉字地址码等。下面就对这字机内码汉字字形码、和汉字地址码等。下面就对这几个汉字编码进行简单地介绍。几个汉字编码进行简单地介绍。汉字信息交换码汉字信息交换码_国标码国标码汉字信息交换码是用于汉字信息处理系统与通信系统汉字信息交换码是用于汉字信息处理系统与通信系统之间进行信息交换的汉字代码，简称交换码，也叫国之间进行信息交换的汉字代码，简称交换码，也叫国标码。它是为使系统、设备之间信息交换时能够采用标码。它是为使系统、设备之间信息交换时能够采用统一的形式而制定的。统一的形式而制定的。返回本节首区位码区位码我国于我国于1980年制定了年制定了信息交换用汉字编码字符集基信息交换用汉字编码字符集基本集本集，即，即GB2312-80国家标准，规定了一级和二级国家标准，规定了一级和二级汉字字库共汉字字库共6763个汉字，另加个汉字，另加682个图形符号（如序个图形符号（如序号、数字、罗马数字、英文字母、日文假名、俄文字号、数字、罗马数字、英文字母、日文假名、俄文字母、汉语注音等，计算机将它们也当作汉字看待）。母、汉语注音等，计算机将它们也当作汉字看待）。按汉字的使用频度将汉字分为一级汉字（常用字）和按汉字的使用频度将汉字分为一级汉字（常用字）和二级汉字，并规定了每个汉字的标准编码。此标准将二级汉字，并规定了每个汉字的标准编码。此标准将汉字按一定的规律摆在一个汉字按一定的规律摆在一个94行、行、94列的方阵中，每列的方阵中，每个汉字在方阵中对应一个位置，方阵中的行号为区号，个汉字在方阵中对应一个位置，方阵中的行号为区号，列号为位号，每个汉字的区号和位号合在一起构成列号为位号，每个汉字的区号和位号合在一起构成“区位码区位码”。如。如“中中”字在方阵的第字在方阵的第54行，第行，第48列，它列，它的区位码为的区位码为5448。返回本节首国标码与区位码的换算国标码与区位码的换算将区位码中的行号、列号分别转化为十六进制数将区位码中的行号、列号分别转化为十六进制数后分别加十六进制数后分别加十六进制数20H，就是国标码，即国标码，就是国标码，即国标码是区位码的变形。是区位码的变形。如：如：“中中”字的区位码为字的区位码为5448，54转换为十六进转换为十六进制为制为36H，48转换为十六进制是转换为十六进制是30H，分别加上，分别加上20H后，后，“中中”字的国标码为字的国标码为5650H。一个汉字的国标码是由两个字节一个汉字的国标码是由两个字节ASCII码构成。码构成。“中中”字的两个字节是：字的两个字节是：0101011001010000返回本节首汉字机内码汉字机内码汉字机内码是为在计算机内部对汉字进行存储、汉字机内码是为在计算机内部对汉字进行存储、处理而设置的汉字编码，也称内码。当一个汉字处理而设置的汉字编码，也称内码。当一个汉字输入到计算机后就转换为机内码，然后才能在机输入到计算机后就转换为机内码，然后才能在机器内传输、存储、处理。汉字机内码的形式也有器内传输、存储、处理。汉字机内码的形式也有多种。目前，对应于国标码一个汉字的机内码也多种。目前，对应于国标码一个汉字的机内码也用用2个字节存储，并把每个字节的最高二进制位置个字节存储，并把每个字节的最高二进制位置为为“1”作为汉字机内码的标识，以免与单字节的作为汉字机内码的标识，以免与单字节的ASCII码产生歧义。也就是说，国标码的两个字节码产生歧义。也就是说，国标码的两个字节每个字节最高位置为每个字节最高位置为“1”，即转换为机内码。，即转换为机内码。返回本节首汉字输入码汉字输入码将汉字输入计算机而编制的代码称为汉字输入码，将汉字输入计算机而编制的代码称为汉字输入码，也叫外码。目前汉字主要是经标准键盘输入计算也叫外码。目前汉字主要是经标准键盘输入计算机的，所以汉字输入码都是由键盘上的字符或数机的，所以汉字输入码都是由键盘上的字符或数字组合而成。目前流行的汉字输入码的编码方案字组合而成。目前流行的汉字输入码的编码方案已有许多，但总体来说可分为音码、形码、音形已有许多，但总体来说可分为音码、形码、音形结合码三大类。音码是根据汉字的发音进行编码结合码三大类。音码是根据汉字的发音进行编码的，如全拼输入法；形码是根据汉字的字形结构的，如全拼输入法；形码是根据汉字的字形结构进行编码的，如五笔字型输入法；音形码则结合进行编码的，如五笔字型输入法；音形码则结合了两者，如自然码输入法。了两者，如自然码输入法。返回本节首汉字字形码汉字字形码汉字字形码又称汉字字模，用于在显示屏或打印机输出汉汉字字形码又称汉字字模，用于在显示屏或打印机输出汉字。汉字字形码通常有两种表示方式：点阵和矢量方式。字。汉字字形码通常有两种表示方式：点阵和矢量方式。用于点阵表示字形时，汉字字形码指的就是这个汉字字形用于点阵表示字形时，汉字字形码指的就是这个汉字字形点阵的代码。根据输出汉字的要求不同，点阵的多少也不点阵的代码。根据输出汉字的要求不同，点阵的多少也不同。简易型汉字为同。简易型汉字为1616点阵，提高型汉字为点阵，提高型汉字为2424点阵、点阵、3232点阵、点阵、4848点阵等。点阵规模越大，字形越清晰、点阵等。点阵规模越大，字形越清晰、美观，所占存储空间也就越大。美观，所占存储空间也就越大。矢量表示方式存储的是描述汉字字形的轮廓特征，当要输矢量表示方式存储的是描述汉字字形的轮廓特征，当要输出汉字时，通过计算机的计算，由汉字字形描述信息生成出汉字时，通过计算机的计算，由汉字字形描述信息生成所需要大小的和形状的汉字点阵。矢量汉字化字形描述与所需要大小的和形状的汉字点阵。矢量汉字化字形描述与最终文字显示的大小分辨率无关，因此可产生高质量的汉最终文字显示的大小分辨率无关，因此可产生高质量的汉字输出。字输出。Windows中使用的中使用的TrueType技术就是汉字的矢量技术就是汉字的矢量表示方式。表示方式。返回本节首汉字地址码汉字地址码每个汉字字形码在汉字字库中的相对位移地址称每个汉字字形码在汉字字库中的相对位移地址称为汉字地址码，即指汉字字型信息在汉字字模库为汉字地址码，即指汉字字型信息在汉字字模库中存放的首地址。每个汉字在字库中都占有一个中存放的首地址。每个汉字在字库中都占有一个固定大小的连续区域，其首地址即是该汉字的地固定大小的连续区域，其首地址即是该汉字的地址码。需要向输出设备输出汉字时，必须通过地址码。需要向输出设备输出汉字时，必须通过地址码，才能在汉字字库中取到所需的字形码，最址码，才能在汉字字库中取到所需的字形码，最终在输出设备上形成可见的汉字字形。终在输出设备上形成可见的汉字字形。返回本节首汉字在计算机中和处理过程汉字在计算机中和处理过程汉字汉字汉字汉字输入输入设备设备输入管输入管理模块理模块汉字库汉字库输出输出设备设备汉字汉字输入码输入码汉字汉字机内码机内码汉字汉字字形码字形码返回本节首1.3 计算机系统的组成计算机系统的组成1.3.1计算机系统的基本组成计算机系统的基本组成1.3.2微型计算机及其组成微型计算机及其组成1.3.3多媒体计算机多媒体计算机1.3.1计算机系统的基本组成计算机系统的基本组成1.计算机系统的基本组成计算机系统的基本组成一个完整的计算机系统由计算机硬件系统和计算一个完整的计算机系统由计算机硬件系统和计算机软件系统两部分组成。机软件系统两部分组成。返回本节首计算机系统的基本组成计算机系统的基本组成返回本节首2.计算机硬件系统硬件是指组成计算机的各种物理装置，硬件系统硬件是指组成计算机的各种物理装置，硬件系统是组成计算机系统的各种物理设备的总称，是组是组成计算机系统的各种物理设备的总称，是组成计算机系统的物质基础，如成计算机系统的物质基础，如CPU、存储器、输、存储器、输入设备、输出设备等。硬件系统又称为裸机，它入设备、输出设备等。硬件系统又称为裸机，它只能识别由只能识别由0和和1组成的机器代码，没有软件系统组成的机器代码，没有软件系统的计算机是无法使用的。的计算机是无法使用的。从第一台计算机诞生到现在，虽然发生了巨大的从第一台计算机诞生到现在，虽然发生了巨大的变化，但计算机的结构基本是一样的，即冯变化，但计算机的结构基本是一样的，即冯 诺诺伊曼结构。伊曼结构。返回本节首（1）冯）冯 诺伊曼结构诺伊曼结构1944年年8月，著名美籍匈牙利数学家冯月，著名美籍匈牙利数学家冯 诺伊曼与美诺伊曼与美国宾夕法尼亚大学莫乐电气工程学院的莫奇利小组合作，国宾夕法尼亚大学莫乐电气工程学院的莫奇利小组合作，在他们研制的在他们研制的ENIAC基础上提出了一个全新的存储程序、基础上提出了一个全新的存储程序、程序控制的通用电子计算机的方案。冯程序控制的通用电子计算机的方案。冯 诺伊曼在方案中诺伊曼在方案中总结并提出了总结并提出了3条思想：条思想：计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备出设备5大基本部件组成。大基本部件组成。采用二进制形式表示数据和指令。采用二进制形式表示数据和指令。将程序和处理问题所需的数据事先放在存储器中，将程序和处理问题所需的数据事先放在存储器中，计算机运行程序时，依次从存储器里逐条取出指令、执计算机运行程序时，依次从存储器里逐条取出指令、执行一系列基本操作，完成该指令所规定的运算。行一系列基本操作，完成该指令所规定的运算。返回本节首冯诺伊曼结构计算机基本部件关系图控控制制器器输入设备输入设备输出设备输出设备存储器运运算算器器程序数据程序数据结果结果数据流数据流控制流控制流返回本节首(2)运算器运算器运算器运算器(ArithmeticLogicUnit)是进行算术是进行算术运算和逻辑运算的部件，主要由算术单元和一组运算和逻辑运算的部件，主要由算术单元和一组寄存器组成。在控制器的控制下，它对取自内存寄存器组成。在控制器的控制下，它对取自内存储器或寄存器组中的数据进行算术或逻辑运算，储器或寄存器组中的数据进行算术或逻辑运算，再将运算的结果送到内存储器或寄存器组中。再将运算的结果送到内存储器或寄存器组中。运算器的核心是算术逻辑单元（运算器的核心是算术逻辑单元（ALU）也叫）也叫做算术逻辑运算部件，它的核心部分是加法器，做算术逻辑运算部件，它的核心部分是加法器，并辅以移位和控制逻辑组合而成。在控制信号的并辅以移位和控制逻辑组合而成。在控制信号的控制下，可进行加、减、乘、除等算术运算和各控制下，可进行加、减、乘、除等算术运算和各种逻辑运算。寄存器组用来存储种逻辑运算。寄存器组用来存储ALU运算中所需运算中所需的操作数及其运算结果。的操作数及其运算结果。返回本节首(3)控制器控制器控制器控制器(ControlUnit)的功能是控制计算机各部件协的功能是控制计算机各部件协调工作而自动执行程序。计算机的工作就是执行程序，调工作而自动执行程序。计算机的工作就是执行程序，但计算机只能执行存放在内存中的程序，所以执行程序但计算机只能执行存放在内存中的程序，所以执行程序前一定要把数据和程序放入计算机内存。程序是若干指前一定要把数据和程序放入计算机内存。程序是若干指令的有序排列。在执行程序时，控制器首先从存储程序令的有序排列。在执行程序时，控制器首先从存储程序的内存中按顺序取出一条指令，并对指令进行分析，根的内存中按顺序取出一条指令，并对指令进行分析，根据指令的功能向相关部件发出控制指令，使它们执行该据指令的功能向相关部件发出控制指令，使它们执行该指令所规定的任务。计算机要自动执行一个程序，就是指令所规定的任务。计算机要自动执行一个程序，就是在控制器的控制下，从第一条指令开始，逐条读出指令、在控制器的控制下，从第一条指令开始，逐条读出指令、分析指令、执行指令直至执行到程序的最后一条停机指分析指令、执行指令直至执行到程序的最后一条停机指令完成程序为止。令完成程序为止。控制器和运算器合在一起称为中央处理单元或中央控制器和运算器合在一起称为中央处理单元或中央处理器（处理器（CentralProcessingUnit,CPU），它是计算），它是计算机的核心部件。机的核心部件。返回本节首(4)存储器存储器存储器（存储器（Memory）是具有）是具有“记忆记忆”功能，用来存放功能，用来存放指令和数据的部件。对存储器的要求是不仅能保存大量指令和数据的部件。对存储器的要求是不仅能保存大量二进制的数据，而且能快速从存储器中读出数据，或者二进制的数据，而且能快速从存储器中读出数据，或者把数据快速写入存储器。把数据快速写入存储器。计算机的存储器可分为两大类：一类为设在主机中计算机的存储器可分为两大类：一类为设在主机中的内存储器，也叫主存储器，简称内存或主存；另一类的内存储器，也叫主存储器，简称内存或主存；另一类是属于计算机外部设备的存储器，叫外存储器，也叫辅是属于计算机外部设备的存储器，叫外存储器，也叫辅助存储器，简称外存或辅存。助存储器，简称外存或辅存。内存存取速度快，但容量较小，一般由半导体器件内存存取速度快，但容量较小，一般由半导体器件构成；外存存取速度慢，但容量很大，如磁盘存储器等。构成；外存存取速度慢，但容量很大，如磁盘存储器等。在计算机运行中，要执行的程序和数据都必须存放在计算机运行中，要执行的程序和数据都必须存放在内存中，在内存中，CPU只能直接与内存交换信息，而不能直接只能直接与内存交换信息，而不能直接与外存交换信息。为了处理外存中的信息，必须将外存与外存交换信息。为了处理外存中的信息，必须将外存中的信息先传送到内存后才能由中的信息先传送到内存后才能由CPU进行处理。进行处理。返回本节首(5)输入设备输入设备用来向计算机输入各种原始数据和程序和设用来向计算机输入各种原始数据和程序和设备叫做输入设备备叫做输入设备(InputDevice)。输入设备把各。输入设备把各种形式的信息，如数字、文字、图形、图像等转种形式的信息，如数字、文字、图形、图像等转换为计算机能识别的二进制换为计算机能识别的二进制“编码编码”，并把它们，并把它们输入到计算机存储起来。输入到计算机存储起来。常用的输入设备有键盘、鼠标、扫描仪等。常用的输入设备有键盘、鼠标、扫描仪等。返回本节首(6)输出设备输出设备从计算机输出种类数据的设备叫做输出设备从计算机输出种类数据的设备叫做输出设备（OutputDevice）。输出设备把计算机加工处）。输出设备把计算机加工处理的二进制信息转换为用户或其它设备所需要的理的二进制信息转换为用户或其它设备所需要的信息形式输出，如文字、数字、图形、图像、声信息形式输出，如文字、数字、图形、图像、声音等。常用的输出设备有显示器、打印机、绘图音等。常用的输出设备有显示器、打印机、绘图仪、磁盘等。仪、磁盘等。返回本节首3.计算机软件系统计算机软件系统软件是由程序、程序运行所需的数据以及开发、软件是由程序、程序运行所需的数据以及开发、使用和维护这些程序所需的文档三部分组成。软使用和维护这些程序所需的文档三部分组成。软件系统是计算机系统中各种软件的总称。计算机件系统是计算机系统中各种软件的总称。计算机软件按功能可分为系统软件和应用软件两大类。软件按功能可分为系统软件和应用软件两大类。软件系统的大致分类软件系统的大致分类:(1)系统软件系统软件(2)应用软件应用软件返回本节首(1)系统软件系统软件系统软件是控制计算机系统并协调管理计算机软硬系统软件是控制计算机系统并协调管理计算机软硬件资源的程序，其主要功能包括：启动计算机，存储、件资源的程序，其主要功能包括：启动计算机，存储、加载和执行程序，对文件进行排序、检索，将程序语言加载和执行程序，对文件进行排序、检索，将程序语言翻译成机器语言等。翻译成机器语言等。仅由硬件组成的计算机称为裸机，裸机是无法直接仅由硬件组成的计算机称为裸机，裸机是无法直接运行的。运行的。实际上，系统软件可以看作用户与计算机硬件之间实际上，系统软件可以看作用户与计算机硬件之间的接口，它为应用软件和用户提供了控制、访问硬件的的接口，它为应用软件和用户提供了控制、访问硬件的方便手段，使用户和应用软件不必了解具体的硬件细节方便手段，使用户和应用软件不必了解具体的硬件细节就能操作计算机或开发程序。上述功能主要是由操作系就能操作计算机或开发程序。上述功能主要是由操作系统完成的。此外，语言处理程序和各种工具软件也属于统完成的。此外，语言处理程序和各种工具软件也属于系统软件，它们从另一方面辅助用户使用计算机