第1章计算机基础概述
【学习目标】
?了解计算机的产生、发展及应用。
?了解计算机中信息的表示方法。
?了解计算机系统的组成及工作原理。
?了解并熟悉微型计算机的基本配置。
?了解互联网的发展趋势。
【知识架构】
计
算
机
基
础
概
述
计算机系统的组成及工作原理计算机中的数制
各计数制的相互转换数据的存储单位
信息数字化
计算机的产生与发展计算机的特点及类型计算机的应用领域
计算机硬件系统
计算机软件系统
操作系统基本知识
计算机的工作原理
微型计算机的硬件配置微型计算机的软件配置
计算机中信息的表示计算机的发展及应用
微型计算机的基本配置互联网发展趋势
1.1 计算机的发展及应用
1.1.1 计算机的产生及发展
1．计算机的产生
世界上第一台电子数字计算机诞生于1946年，取名为ENIAC（Electronic Numerical Integrator and Calculator，电子数字积分计算机），主要是为了解决弹道计算问题而研制的，由美国宾夕法尼亚大学莫尔电气工程学院的J.W.Mauchly（莫奇莱）和J.P.Eckert（埃克特）主持设计。ENIAC计算机（如图1-1所示）使用了18000 多个电子管，10000多个电容器，7000个电阻，1500多个继电器，耗电150千瓦，重量达30吨，占地面积为170平方米。它的加法速度为每秒5000次。ENIAC不能存储程序，只能存20个字长为10位的十进制数。ENIAC计算机的问世，宣告了电子计算机时代的到来。
图1-1 ENIAC—世界上第一台计算机
1944年7月，美籍匈牙利科学家冯·诺依曼博士在莫尔电气工程学院参观了正在组装的ENIAC计算机。这台计算机的成功和不足，促使他开始构思一个更完整的计算机体系方案。1946年，他撰写了一份《关于电子计算机逻辑结构初探》的报告。该报告首先提出了“存储程序”的全新概念，奠定了存储程序式计算机的理论基础，确立了现代计算机的基本结构，称为冯·诺依曼体系结构。这份报告是人类计算机发展史上的一个里程碑。根据冯·诺依曼提出的改进方案，科学家们研制出人类第一台具有存储程序功能的计算机——EDV AC。EDV AC计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备这5个部分组成。它使用二进制进行运算操作。指令和数据存储到计算机中，计算机按事先存入的程序自动执行指令。
EDV AC计算机的问世，使冯·诺依曼提出的存储程序的思想和结构设计方案成为现实。时至今日，现代的电子计算机仍然被称为冯·诺依曼计算机。
2．计算机的发展阶段
从1946年美国研制成功世界上第一台电子数字计算机至今，按计算机所采用的电子器件来划分，计算机的发展经历了以下四个阶段：
第一阶段为1946年至1957年，计算机采用的电子器件是电子管，如图1-2所示。电子管计算机的体积十分庞大，成本很高，可靠性低，运算速度慢。第一代计算机的运算速度一般为每秒几千次至几万次。软件方面仅仅初步确定了程序设计的概念，但尚无系统软件可言。软件主要使用机器语言，使用者必须用二进制编码的机器语言来编写程序。其应用领域仅限于军事和科学计算。
图1-2 电子管图1-3 晶体管
第二阶段为1958年至1964年，计算机采用的电子器件是晶体管，如图1-3所示。晶体管计算机的体积缩小，重量减轻，成本降低，容量扩大，功能增强，可靠性大大提高。主存储器采用磁芯存储器，外存储器开始使用磁盘，并提供了较多的外部设备，其运算速度提高到每秒几万次至几十万次。使用者能够使用接近于自然语言的高级程序设计语言方便地编写程序。应用领域也扩大到数据处理、事务管理和工业控制等方面。
第三阶段为1965年至1970年，计算机采用了小规模集成电路和中规模集成电路，集成电路芯片如图1-4所示。计算机的体积大大缩小，成本进一步降低，耗电量更省，可靠性更高，功能更加强大。其运算速度已达到每秒几十万次至几百万次。内存容量大幅度增加。在软件方面，出现了多种高级语言，开始使用操作系统。操作系统使得计算机的管理和使用更加方便。
图1-4 集成电路芯片
第四阶段从1971年起到现在，计算机全面采用大规模集成电路（LargeScale lntegrated Circuit，简称LSI）和超大规模集成电路（V ery Large Scale lntegrated Circuit，简称VLSI）。计算机的存储容量、运算速度和功能都有极大的提高，提供的硬件和软件更加丰富和完善。在这个阶段，计算机向巨型和微型两极发展，出现了微型计算机。微型计算机的出现使计算机的应用进入了突飞猛进的发展时期。
现在，大多数计算机仍然是冯·诺依曼型计算机。人们正试图突破冯·诺依曼设计思想，其工作也取得了一些进展，如数据流计算机、智能计算机等，此类计算机统称非冯·诺依曼型计算机。计算机主要向巨型化、微型化、网络化、智能化方向发展。
3．微型计算机的发展
微型计算机诞生于20世纪70年代。人们通常把微型计算机叫做PC（Personal Computer）机或个人电脑。微型计算机的体积小，安装和使用十分方便。一台微型计算机的逻辑结构同样
遵循冯·诺依曼体系结构，由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部分组成。其中运算器和控制器（CPU）被集成在一个芯片上，也被合称为微处理器。微处理器的性能决定着微型计算机的性能。世界上生产微处理器的公司主要有Intel、AMD、IBM等。
Intel公司的微处理器的发展历程如下：
1971年，Intel公司成功研制出了世界上第一块微处理器4004，其字长只有4位。利用这种微处理器组成了世界上第一台微型计算机MCS-4。该公司于1972年推出了8008，1973年推出了8080，它们的字长均为8位。
1977～1979年，Intel公司先后推出8085、8086、8088。其中，8086、8088均为16位微处理器。1981年8月，IBM公司推出第一台PC微机，该计算机采用Intel公司8088微处理器，并配置了微软公司的MS-DOS操作系统。IBM稍后又推出了带有10M硬盘的IBM PC/XT。IBM PC和IBM PC/XT成为20世纪80年代初世界微机市场的主流产品。
1982年，Intel80286问世。它是一种标准的16位微处理器。IBM公司采用Intel80286推出了微型计算机IBM PC/A T。
1985年，推出32位的微处理器80386。1989年，Intel80486问世，它是一种完全32位的微处理器。
1993年，推出新一代微处理器Pentium（奔腾）。虽然它仍然属于32位芯片（32位寻址，64位数据通道），但具有RISC，拥有超级标量运算，双五级指令处理流水线，在配上更先进的PCI总线使性能大为提高。Intel在Pentium处理器中引进多种新的设计思想，使微处理器的性能提高到一个新的水平。
2000年11月，Intel推出Pentium 4（奔腾4）芯片，使个人电脑在网络应用以及图像、语音和视频信号处理等方面的功能得到了新的提升。
2005年，推出Intel Core处理器，向酷睿架构迈进的第一步，酷睿使双核技术在移动平台上第一次得到实现。
2006年，发布全新双核的Intel Core2（酷睿2）和赛扬Duo 处理器。双核处理器（Dual Core Processor）是指在一个处理器上集成两个运算核心，使得同频率的双核处理器比单核处理器性能要高30%～50%左右，极大地提高了计算能力。
2007年，推出Intel四核心服务器处理器。
2008年11月，发布Intel Core i7处理器，这是一款45nm原生四核处理器，采用LGA 1366针脚设计，拥有8MB三级缓存，支持三通道DDR3内存，支持第二代超线程技术，处理器能以八线程运行。
2010年3月，Intel公司宣布推出Intel至强处理器7500系列，该系列处理器可用于构建从双路到最高256路的服务器系统。
在设计者提高处理器内部指令处理流水线的数量、增加缓存容量等方法纷纷用尽以后，似乎残酷的现实告诉设计者们：单核心处理器已经走到尽头，双核/多核技术是目前提升处理器性能的解决方案。
在单一处理器上安置两个或更多强大的计算核心的创举开拓了一种简单的和全新的提升CPU性能的方式。工程师们开发了多核芯片，理论上让一个核心完成一个任务，从而实现多任务同步执行，提高性能。
多核技术是处理器发展的必然，近20年来，半导体工艺技术的飞速进步和体系结构的不断发展，推动了微处理器性能不断提高。半导体工艺技术的每一次进步都为微处理器体系结构的研究提出了新的问题，开辟了新的领域。体系结构的进展又在半导体工艺技术发展的基础上进一步提高了微处理器的性能。
通过更强的制造工艺，让单芯片中容纳更多的核心，这已经是处理器体系结构发展的一个重要趋势，双核处理器已经普及，四核处理器已经在市面上出现，未来的处理器将向多核方面发展，一代更比一代强。随着电子技术的发展，微处理器的集成度越来越高，运行速度成倍增长。微处理器的发展使微型计算机高度微型化、快速化、大容量化和低成本化。
4．计算机的发展趋势
未来的计算机将朝巨型化、微型化、网络化与智能化的方向发展。
（1）巨型化是指运算速度更快、存储容量更大、功能更强的超大型计算机。巨型机的运算速度可达每秒百亿次、千亿次甚至更高，其海量存储能力可以轻而易举地存储一个大型图书馆的全部信息。
（2）微型化是指计算机更加小巧、价廉、软件丰富，功能强大。随着超大规模集成电路的进一步发展，个人计算机（PC机）将更加微型化。膝上型、书本型、笔记本型、掌上型、手表型等微型化个人电脑将不断涌现，推动计算机的普及和应用。
（3）网络化是指将不同区域、不同种类的计算机连接起来，实现信息共享，使人们更加方便地进行信息交流。现代计算机的网络技术应用，已引发了信息产业的又一次革命。
（4）智能化是建立在现代科学基础上的综合性很强的边缘学科。它是指通过让计算机模仿人的感觉、行为、思维过程的复杂机理，使计算机不仅具有计算、加工、处理等能力，还能够像人一样可以“看”、“说”、“听”、“想”和“做”，具有思维与推理、学习与证明的能力。未来的智能型计算机将会代替人类某些方面的脑力劳动。
1.1.2 计算机的特点及类型
1．计算机的特点
计算机能进行高速运算，具有超强的记忆（存储）功能和灵敏准确的判断能力。计算机具有以下基本特点：
（1）运行高度自动化——由于计算机能够存储程序，一旦向计算机发出指令，它就能自动快速地按指定的步骤完成任务。计算机能够高度自动化运行是与其他计算工具的本质区别。
（2）有记忆特性——计算机能把大量数据、程序存入存储器，进行处理和计算，并把结果保存起来。一般计算器只能存放少量数据，而计算机却能存储大量的数据和信息。随着计算机的广泛应用，计算机存储器的存储容量越来越大。
（3）运算速度快——计算机的运算速度是标志着计算机性能的重要指标之一。通常计算机以每秒完成基本加法指令的数目表示计算机的运行速度。
（4）计算精度高——计算机内部采取二进制数字进行运算，可以满足各种计算精度的要求。例如，利用计算机可以计算出精确到小数点后200万位的π值。
（5）可靠性高——随着大规模和超大规模集成电路的发展，计算机的可靠性也大大提高，计算机连续无故障的运行时间可以达几个月，甚至几年。
2．计算机的类型
计算机的种类很多，可按照计算机的规模以及用途等不同的角度进行分类。我国计算机界根据计算机的运算速度、存储容量、功能强弱、规模大小以及软件系统的丰富程度等综合性能指标将计算机划分为巨型机（Giant computer）、大中型机（Large-scale or Medium-size Computer）、小型机（Mini computer）、微型机（Micro computer）和单片机（Single board computer）。
（1）按照计算机的规模进行分类
①巨型计算机——巨型机是当今体积最大，运行速度最高，功能最强，价格最贵的计算机。其运行速度达到每秒10亿以上浮点运算，价格200至2000万美元之间。巨型机可以被许多人同时访问。它对尖端科学、战略武器、气象预报、社会经济现象模拟等新科技领域的研究都具有极为重要的意义。
②小巨型计算机——这是新发展起来的一类计算机，又称为桌上型超级电脑。其性能与巨型计算机接近，但采用了大规模集成电路和微处理器并行处理技术，体积大大减小，费用仅是巨型机的1/10。
③大型主机——其运算速度可以达到每秒几千万次浮点运算。大型主机系统强大的功能足以支持远程终端几百用户同时使用。
④小型计算机——其运算速度为每秒几百万次浮点运算。与大型主机一样，小型计算机支持多用户。
⑤工作站——是一种功能强大的台式计算机。常用于图形处理或局域网服务器。工作站与微机的区别较小，一般工作站比微机有更多的接口、更快的速度、更大的外存。
⑥微型计算机——简称微机，以大规模集成电路芯片制作的微处理器为CPU的个人计算机。按性能和外形大小，可分为台式计算机、笔记本电脑和掌上电脑。
（2）按照计算机的用途进行分类
①通用计算机——具有广泛的用途和使用范围，可以应用于科学计算、数据处理和过程控制等。
②专用计算机——适用于某一特殊的应用领域，如智能仪表、生产过程控制、军事装备的自动控制等。
1.1.3 计算机的应用领域
计算机的三大传统应用是科学计算、数据处理和过程控制。随着计算机技术突飞猛进的发展，计算机的功能越来越强大，应用更加广泛。计算机的应用领域大致可分为以下几个方面。
1．科学计算
科学计算又称为数值计算，指用于科学技术和工程设计的数学问题的计算。科学研究对计算能力的需要是无止境的。现代科学技术工作中的科学计算问题是十分巨大而复杂的。利用计算机的快速、高精度、连续的运算能力，可以完成各种科学计算，解决人力或其他计算工具无法解决的复杂计算问题，例如同步通讯卫星的发射、卫星轨道计算、天气预报等。
2．信息处理
利用计算机，可以对任何形式的数据（包括文字、数字、图形、图像、声音等）进行加工和处理，例如文字处理、图形处理、图像处理和信号处理等。信息处理是目前计算机应用最为广泛的领域。现在越来越多的企业和单位已普遍实现对财务、会计、档案、仓库、统计、医学资料等各方面的信息的计算机处理与管理。利用计算机进行信息处理，为实现办公自动化和管理自动化创造了有利条件。
3．办公自动化
办公自动化（Office Automation，OA）主要表现即是“无纸办公”。在计算机、通信与自动化技术飞速发展并相互结合的今天，一个以计算机网络为基础的高效人-机信息处理系统可以全面提高管理和决策水平。现代的OA系统通过Internet/Intranet平台，为企业员工提供信息共享和交换。
4．生产自动化
生产自动化P A（Production Automation）是计算机在现代生产中的应用。现介绍其中三个应用领域。
（1）实时控制
实时控制又称为过程控制，指实时采集、检测数据并进行加工后，按最佳值对控制对象进行控制。应用计算机进行实时控制可大大提高生产自动化水平，提高劳动效率与产品质量，降低生产成本，缩短生产周期，有力促进工业生产的自动化。
（2）计算机辅助设计与计算机辅助制造
计算机辅助设计CAD（Computer Aided Design）是利用计算机提高设计工作的自动化程度和质量的一门技术。当今的CAD已发展成为一门综合性的技术，所涉及的基础技术主要有图形处理技术，工程分析技术，数据管理技术，软件设计与接口技术等。
计算机辅助制造CAM（Computer Aided Manufacturing）是指利用计算机来进行生产规划、管理和控制产品制造的过程。利用CAM技术，可实现对工艺流程、生产设备等的管理与生产装置的控制和操作。
CAD/CAM技术推动了几乎一切领域的设计革命，广泛地影响到机械、电子、化工、航天、建筑等行业。现在我们周围的商品，大到飞机、汽车、轮船、火箭，小到运动鞋、发夹都可能是使用CAD/CAM技术生产的产品。
（3）计算机辅助测试CA T（Computer Aided Testing）是指利用计算机辅助进行产品测试。利用计算机进行辅助测试，可以提高测试的准确性、可靠性和效率。
5．人工智能与神经网络计算机技术
人工智能是计算机科学的一个分支。它是探索和模拟人的感觉和思维过程的科学，是控制论、计算机科学、仿真技术、心理学等综合起来的一门计算机理论学科，也是一门很有实用远景的应用科学，主要研究感觉和思维模型、神经网络的仿真、图像和声音识别、计算机数学定理证明等。例如：计算机下棋，密码破译，语言翻译等。
神经网络计算技术是一项“热门”的前沿技术，有人称为第六代计算技术。神经网络计算技术要解决人工感觉（包括计算机视觉与听觉等），带有大量需要互相协调动作的智能化机器人以及在较复杂情况下各种因素互相冲突和非规则性的决策问题等。
6．在人类生活中的应用
随着网络建设的进一步完善，计算机越来越成为人类生活的必需品。主要用于人们的通讯（电子邮件、传真、网络电话）、思想交流（网络会议、专题讨论、聊天、博客）、新闻、电子公告、电子商务、影视娱乐、信息查询、教育等。
在教育领域，除计算机辅助教学外，计算机远程教育发展非常快，已经发展为一种重要的教学形式。操作模拟系统（如，飞机、舰船、汽车操作模拟系统）大大提高了训练效果，节约了训练经费。数字投影仪的使用改变了理论课中黑板加粉笔的模式，可以大大提高教学效率。
在商业领域，电子商务早已进入实际应用。电子商务（EB：Electronic Business）是利用开放的网络系统进行的各项商务活动。它采用了一系列以电脑网络为基础的现代电子工具，如电子数据交换（EDI）、电子邮件、电子资金转帐、数字现金、电子密码、电子签名、条形码技术、图形处理技术等。电子商务可以实现商务过程中的产品广告、合同签订、供货、发运、投保、通关、结算、批发、零售、库存管理等环节的自动化处理。
在艺术领域，有电脑绘画、音乐合成、数字影像合成、虚拟演员等技术应用，在交通及军事领域，卫星定位系统和交通导航系统也得到了较广泛的应用。
总之，计算机已经应用到人类生活、生产及科学研究的各个领域中，以后的应用还将更深
入、更广泛，其自动化程度也将会更高。
1.2 延伸学习：计算机中信息的表示
1.2.1 计算机中的数制
1．进位计数制
日常生活中，人们最熟悉的是十进制，但是在计算机中，会接触到二进制、八进制、十进制和十六进制，无论是哪种进制，其共同之处都是进位计数制。
所谓进位计数，就是在该进位数制中，可以使用的数字符号个数。R进制数的基数为R，能用到的数字符号个数为R个，即0、1、2、……、R-1。R进制数中能使用的最小数字符号是0，最大数字符号是R-1。
2．二、八、十六进制
计算机中常用到二、八、十和十六进制，它们的基本符号集如表1-1所示。
表1-1 几种进位数制
进制计数原则基本符号
二进制逢二进一0，1
八进制逢八进一0，1，2，3，4，5，6，7
十进制逢十进一0，1，2，3，4，5，6，7，8，9
十六进制逢十六进一0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，A，B，C，D，E，F
注：十六进制的数符A～F分别对应十进制的10～15。
1.2.2 各计数制的相互转换
1．十进制数转换成二进制数
把十进制整数转换成二进制整数的规则是“除2取余”，即：将十进制数除以2，得到一个商数和余数；再将其商数除以2，又得到一个商数和余数；以此类推，直到商数等于零为止。每次所得的余数(0或1)就是对应二进制数的各位数字。在最后得到二进制数时，将第一次得到的余数作为二进制数的最低位，最后一次得到的余数作为二进制数的最高位。
【例1-1】将十进制整数56转换成二进制数。
2 56 ............... 余数为0 二进制数的最低位
2 28 ............... 余数为0 倒
2 14 ............... 余数为0 序
2 7 ............... 余数为1 取
2 3 ............... 余数为1 余
2 1 ............... 余数为1 二进制数的最高位
0 ............... 商数为0，转换结束。
因此，十进制数56的二进制数是111000。
2．十进制数转换成八进制数
将十进制整数转换成八进制数与转换成二进制数的方法相似，但采用的规则是“除8取余”。八进制数计数的原则是“逢八进一”。在八进制数中不可能出现数字符号8和9。
【例1-2】将十进制数59转换成八进制数。
将十进制数59转换成八进制数的过程如下：
8 59 ............... 余数为3
8 7 ............... 余数为7
0 ............... 商数为0，转换结束。
十进制数59转换成八进制数是73。
3．十进制数转换成十六进制数
将十进制整数转换成十六进制整数的规则是“除16取余”。十六进制数计数的原则是“逢十六进一”。在十六进制数中，用A表示10，B表示11，C表示12，D表示13，E表示14，F 表示15。
【例1-3】将十进制数89转换成十六进制数。
将十进制数89转换成十六进制数的过程如下：
16 89 ............... 余数为9
16 6 ............... 余数为5
0 ............... 商数为0，转换结束。
十进制数89转换成十六进制数是59。
4．将二进制数转换成十、八与十六进制数
（1）将二进制数转换成十进制数
【例1-4】将二进制数1111100转换成十进制数。
(1111100)2＝1×26＋1×25＋1×24＋1×23＋1×22＋0×21＋0×20
＝64+32+16+8+4＝(124)10
二进制数1111100的十进制数为124。
（2）将二进制数转换成八进制数
将一个二进制整数转换为八进制数的方法是：将该二进制数从右向左每三位分成一组，组间用逗号分隔。每一组代表一个0～7之间的数。表1-2中表示二进制数与八进制数的对应关系。
表1-2 进制的对应关系
二进制数八进制数
000 0
001 1
010 2
011 3
100 4
101 5
110 6
【例1-5】将二进制数110100转换成八进制数。
将二进制数110100转换成八进制数的方法如下：
110，100
↓↓
6 4
二进制数110100转换成八进制数是64。
（3）将二进制数转换成十六进制数
将一个二进制数转换为十六进制数的方法是:将该二进制数从右向左每四位分成一组，组间用逗号分隔。每一组代表一个0～9、A、B、C、D、E、F之间的数。
表1-3中列出了二进制数与十六进制数的对应关系。
表1-3 二进制数与十六进制数的对应关系
二进制数十六进制数二进制数十六进制数
0000 0 1000 8
0001 1 1001 9
0010 2 1010 A
0011 3 1011 B
0100 4 1100 C
0101 5 1101 D
0110 6 1110 E
0111 7 1111 F
【例1-6】将二进制数111010011转换成十六进制数。
将二进制数111010011转换成十六进制数的方法如下：
0001，1101，0011
↓↓↓
1 D 3
二进制数111010011转换成十六进制数是1D3。
5．八、十六进制数转换成十进制数
【例1-7】将八进制数413转换成十进制数。
将八进制数413转换成十进制数的方法如下：
(413)8＝4×82＋1×81＋3×80＝256＋8＋3＝(267)10
八进制数413的十进制数为267。
【例1-8】将十六进制数1A8F转换成十进制数。
将十六进制数1A8F转换成十进制数的方法如下：
(1A8F)16＝1×163＋10×162＋8×161＋15×160＝4096＋2560＋128＋15＝(6799)10
十六进制数1A8F的十进制数为6799。
1.2.3 数据的存储单位
计算机中数据和信息常用单位有位、字节和字长。
1．位（bit）
位是计算机中最小的数据单位。它是二进制的一个数位，简称位。一个二进制位可表示两种状态（0或1）。两个二进制位可表示4种状态（00，01，10，11）。n个二进制位可表示2n 种状态。
2．字节（Byte）
字节是表示存储空间大小最基本的容量单位，也被认为是计算机中最小的信息单位。8个
二进制位为一个字节。除了用字节为单位表示存储容量外，通常还用到KB（千字节）、MB（兆字节）、GB（千兆字节，或吉字节）、TB（千千兆字节）等单位来表示存储器（内存、硬盘、软盘等）的存储容量或文件的大小。所谓存储容量指的是存储器中能够包含的字节数。
存储容量之间存在下列换算关系：
1B=8bits
1KB=1024B
1MB=1024KB
1GB=1024MB
1TB=1024GB
3．字长
字长是计算机存储、传送、处理数据的信息单位。用计算机一次操作（数据存储、传送和运算）的二进制位最大长度来描述。如8位、16位等。字长是计算机性能的重要指标，字长越长，在相同时间内就能传送更多的信息，从而使计算机运算速度更快；字长越长，计算机就有更大的寻址空间，从而使计算机的内存储器容量更大；字长越长，计算机系统支持的指令数量越多，功能就越强。不同档次的计算机字长不同。按字长可以将计算机划分为8位机、16位机（如286、386机）、32位机（如586机）、64位机等。计算机的字长是在设计机器时规定的。
1.2.4 信息数字化
1．计算机中的二进制
计算机内部是一个二进制的数字世界，一切信息的存取、处理和传送都是以二进制编码形式进行的。二进制只有0和1这两个数字符号，0和1可以表示器件的两种不同的稳定状态，即用0表示低电平，用1表示高电平。二进制是计算机信息表示、存储、传输的基础。在计算机中，对于数字、文字、符号、图形、图像、声音和动画都是采用二进制来表示。计算机采用二进制，其特点是运算器电路在物理上很容易实现，运算简便、运行可靠，逻辑计算方便。
2．英文字符编码——ASCII码
ASCII（American Standard Code for Information Interchange）编码是在计算机系统中使用最广泛的信息编码。它本为美国信息交换标准代码，现在已被国际标准化组织ISO认定为国际标准。ASCII码有7位版本和8位版本两种。7位ASCII版是全世界最通用的版本。它用7个二进制位来进行信息编码。共有128（27）个编码表示了128个字符元素。其中通用控制字符34个，阿拉伯数字10个，大、小写英文字母52个，各种标点符号和运算符号32个。由于计算机内存中都以字节为管理的基本单位，7位ASCII编码虽然只有7位，但在计算机内仍然占用了8位，该字符编码的第八位（最高位）自动为0。8位ASCII编码版本表示为ASCII-8。它使用8位二进制数进行编码。当最高位为0时，称为基本ASCII码（编码与7位ASCII码相同），当最高位为1时，形成扩充的ASCII码。通常各个国家都把扩充的ASCII码作为自己国家语言文字的代码。
3．汉字编码
汉字由于是象形文字，字的数目多达6万余个，常用汉字就有3000~5000个，加上汉字的形状和笔画多少差异极大。
计算机汉字处理是以中国国家标准局所颁布的一些常见汉字编码为基础，计算机软硬件开发商根据该标准开发汉字的输入方法程序、计算机内汉字的表示、处理方法程序，汉字的输出
显示程序等。汉字的编码涉及汉字的交换码、机内码、外码和输出码。
（1）《信息交换用汉字编码字符集—基本集》
《信息交换用汉字编码字符集—基本集》是我国于1980年制定的国家标准，其标准代号为GB2312-80。它是国家规定用于汉字信息处理所用代码的依据。GB2312-80中规定了信息交换用的6763个汉字和682个非汉字图形符号（包括几种外文字母、数字和符号）的代码。6763个汉字又按其使用频度、组词能力以及用途大小分成一级常用汉字3755个和二级常用汉字3008个。一级汉字按拼音字母顺序排列；若遇同音字，则按起笔的笔形顺序排列；若起笔相同，则按第二笔的笔形顺序排列，依次类推。二级汉字按部首顺序排列。
GB2312-80标准对汉字进行编码是用两个字节来表示一个汉字或图形符号。每个字节只用低7位。在进入计算机后，第八位固定为1。汉字被排列成94行、94列。其行号称为区号，列号称为位号，其实就是在双字节中，用高字节表示区号，低字节表示位号。非汉字图形符号置于第1~11区，一级汉字3755个置于第16 ~55区，二级汉字3008个置于第56~87区。
为避开控制符，汉字的二进制编码从（100000）2（即十进制的32）开始。因此，要把区位码转换为二进制或十六进制的国标码，只需要分别在区号和位号上加上十进制数的数32。例如，汉字“啊”的区位码为1601，则它的二进制编码的高位字节编码为（16）10 +（32）10=（48）=（110000）2 =（30）16，它的低位为（01）10 +（32）10 =（33）10 =（100001）2 =（21）16。10
故汉字“啊”的国标码（用十六进制表示）为3021。
（2）汉字的机内码
汉字的机内码是供计算机系统内部进行汉字的存储、加工处理、传输统一使用的代码，又称为汉字内部码或汉字内码。不同的系统使用的汉字机内码有可能不同。目前使用最广泛的一种为两个字节的机内码，是变形的国标码。这种格式的机内码是将国标GB2312-80交换码的两个字节的最高位分别设置为1而得到的。其最大优点是机内码表示简单，且与交换码之间有明显对应关系，同时也解决了中西文机内码存在二义性的问题。例如，汉字“啊”的机内码二进制编码为1011000010100001，十六进制编码为B0A1。
（3）汉字的输入码（外码）
汉字输入码是为了将汉字通过键盘输入计算机而设计的代码。汉字输入码一般有数码输入法（如区位码）；拼音类输入法（如智能全拼输入码、智能双拼等）、拼形类输入法（如五笔字型输入法）和音形结合类输入法（如自然码）等几大类。
（4）汉字的字形码
计算机中，屏幕显示汉字用点阵来表示。它将汉字写在同样大小的方块中，每个方框有m 行n列，简称点阵。一个m×n列的点阵共有m×n个点。例如16×16点阵的汉字，每个方块有16行，每行有16个点，每个汉字共256个点。例如，汉字“大”的点阵图如图1-5所示。在计算机中用二进制数来表示汉字的点阵，有点处用1表示，无点处用0表示。这就是汉字的字形（字模）码，或称为汉字的输出码。
图1-5 计算机屏幕点阵
对一个汉字而言，行列数越多，描绘的汉字越精细，字体就越漂亮。但占用的存储空间也越多。现在常用的汉字字形点阵有16×16点阵、24×24点阵、32×32点阵等。
对某一种点阵，某一种字体汉字的数值化编码集合为汉字字库。如16×16点阵宋体字库，24×24点阵的黑体字库等。
存储汉字的字形还可以采用矢量表示存储技术，它是存储描述汉字字形的轮廓特征，当要输出汉字时通过计算机计算，由汉字字形描述生成所需大小和形状的汉字点阵。矢量化字形描述与终端文字显示大小、分辨率无关，因此汉字输出的质量高。Windows中使用的TrueType 技术就是采用的矢量汉字技术。
（5）汉字的其他编码
①ISO10646汉字编码方案——国际标准化组织10646号标准为UCS（Universal Character Set）编码，是世界通用的一种汉字编码方案，或称之为“大字符集”或通用多八位编码字符集。该方案采用4个字节的编码来表示一个汉字，可容纳20亿个汉字。在编码中，将中文、日文、朝鲜文的汉字统一编码。
②Unicode 编码——由几家计算机公司提出的汉字编码方案，得到了Microsoft、sun、Next、Novell和adobe公司的支持。该方案采用16位编码方案来进行汉字编码，建立了通用汉字子集，把中、日、朝文字中的常用汉字统一起来编码，在互连网上得到了广泛的应用。GB 13000.1-93“信息技术通用多八位编码字符集”等同于Unicode 1.1版本。
③BIG5编码——是一种繁体汉字的编码标准，包括440个符号，一级汉字5401个、二级汉字7652个，共计13060个汉字。
④GB12345-90《信息交换用汉字编码字符集：第一辅助集》——是汉字繁体字的编码标准，共收录6866个汉字，纯繁体的字大概有2200余个。
⑤GBK码——全国信息技术化技术委员会于1995 年12 月1 日发布《汉字内码扩展规范》。共收入21886个汉字和图形符号，GBK 向下与GB2312 完全兼容，向上支持ISO-10646 国际标准，在前者向后者过渡过程中起到的承上启下的作用。
⑥GB 18030-2000《信息交换用汉字编码字符集基本集的扩充》——与GB 2312-80与GBK 兼容，包含所有GB 13000-93及Unicode 3.1字符，采用多位元编码，每个字可以由1个、2个或4个位元组组成，编码空间庞大，最多可定义160万个字元，支持中国国內少数民族的文字。
4．多媒体信息
多媒体一词是由英文Multimedia直译而来，即能被计算机处理的多种媒体信息，包括文本、图形、图像、声音、动画、视频等。各种多媒体信息通常按照规定的格式存储在数据文件中。
1.3 计算机系统的组成及工作原理
一个完整的计算机系统是由硬件（Hardware）系统和软件（Software）系统两大部分组成。
计算机硬件是指系统中可触摸到的设备实体，即构成计算机的有形的物理设备，是计算机工作的基础，像冯·诺依曼计算机中提到的五大组成部件都是硬件。
计算机软件是指在硬件设备上运行的各种程序和文档。如果计算机不配置任何软件，计算机硬件无法发挥其作用。只有硬件，没有软件的计算机称为裸机。硬件与软件的关系是相互配合，共同完成其工作任务。
计算机系统中的硬件系统和软件系统是按照一定的层次关系进行组织。硬件处于最内层，然后是软件系统中的操作系统。操作系统是系统软件中的核心。它把用户和计算机硬件系统隔离开来，用户对计算机的操作一律转化为对系统软件的操作，所有其他软件（包括系统软件与
应用软件）都必须在操作计算的支持和服务下才能运行。操作系统外是其他系统软件，最外层为用户程序。各层完成各层的任务，层间定义接口。这种层次关系为软件的开发，扩充和使用提供了强有力的手段。计算机系统的层次结构如图1-6所示。
图1-6 计算机系统的层次结构
1.3.1 计算机硬件系统
一个计算机系统的硬件逻辑上是由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部分组成的，如图1-7所示。
注： ?代表数据流，?代表控制流
图1-7 计算机的基本结构
从上图可以看到，用计算机来加工处理数据，首先通过输入设备（Input Device ）将编制好的程序和需要的数据输入到计算机，存放在存储器（Memory ）中，然后由控制器（CU ，Control Unit ）对程序的指令进行解释执行，调动运算器（AU ，Arithmetic Unit 或ALU ，Arithmetic Logical Unit ，即算术逻辑运算部件）对相应的数据进行所要求的算术或逻辑运算，处理的中间结果和最终结果仍送回存储器中，这些结果又可通过输出设备（Output Device ）输出。在整个处理过用户应用软件 其他系统软件 操作系统 硬件 输入设备 输出设备 运算器 存储器 控制器
程序 数据 结果 命令 请求 地址 指令 状态 命令
请求 命令
结果 数据
程中，由控制器控制各部件协调统一工作。
1．运算器
运算器又称算术逻辑部件（ALU，Arithmetic Logic Unit）。它由算术逻辑运算部件（ALU）、移位器和一些暂存数据的寄存器组成，运算器是进行算术运算和逻辑运算的部件。算术运算是按照算术规则进行的运算，如加、减、乘、除等。逻辑运算是指非算术的运算，如与、或、非、异或、比较、移位等。
2．控制器
控制器主要由程序计数器、指令寄存器、指令译码器和操作控制器等部件组成。它是分析和执行指令的部件，是计算机的神经中枢和指挥中心，负责从存储器中读取程序指令并进行分析，然后按时间先后顺序向计算机的各部件发出相应的控制信号，以协调、控制输入输出操作和对内存的访问。
3．存储器
存储器是存储各种信息（如程序和数据等）的部件或装置。存储器分为主存储器（或称内存储器，简称内存）和辅助存储器（或称外存储器，简称外存）。
4．输入设备
输入设备是用来把计算机外部的程序、数据等信息送入到计算机内部的设备。常用的输入设备有键盘、鼠标、光笔、扫描仪、数字化仪、麦克风等。
5．输出设备
负责将计算机的内部信息传递出来（称为输出），或在屏幕上显示，或在打印机上打印，或在外部存储器上存放。常用的输出设备有显示器和打印机等。
1.3.2 计算机软件系统
1．软件的概念
软件是指计算机程序及其有关文档。程序是指“为了得到某种结果可以由计算机等具有信息处理能力的装置执行的代码化指令序列”。而文档指的是“用自然语言或者形式化语言所编写的文字资料和图表，用来描述程序的内容、组成、设计、功能规格、开发情况、测试结果及使用方法，如程序设计说明书、流程图、用户手册等”。
2．软件的分类
计算机的软件系统一般分为系统软件和应用软件两大部分。
（1）系统软件
系统软件是指负责管理、监控和维护计算机硬件和软件资源的一种软件。系统软件用于发挥和扩大计算机的功能及用途，提高计算机的工作效率，方便用户的使用。系统软件主要包括操作系统、程序设计语言及其处理程序（如汇编程序、编译程序、解释程序等）、数据库管理系统、系统服务程序以及故障诊断程序、调试程序、编辑程序等工具软件。
（2）应用软件
应用软件是指利用计算机和系统软件为解决各种实际问题而编制的程序。常见的应用软件有科学计算程序、图形与图像处理软件、自动控制程序、情报检索系统、工资管理程序、人事管理程序、财务管理程序以及计算机辅助设计与制造、辅助教学软件等。
3．程序设计语言及其处理程序
为了让计算机解决实际问题，使计算机按人的意图进行工作，人们主要通过用计算机能够
“懂”得的语言和语法格式编写程序并提交计算机执行来实现。编写程序所采用的语言就是程序设计语言。程序设计语言一般分为机器语言、汇编语言和高级语言。
（1）机器语言
机器语言的每一条指令都是由0和1组成的二进制代码序列。机器语言是最底层的面向机器硬件的计算机语言，用机器语言编写的程序不需要任何翻译和解释就能被计算机直接执行。用机器语言编写的程序称为机器语言程序。机器语言程序的优点是：程序可被机器直接执行，不需任何翻译，程序执行效率高；其缺点是：由于机器指令数目太多，且都是二进制代码，所以用机器语言编写的程序难于辨认、难于记忆、难于调试、难于修改，不易移植。
计算机只能接受以二进制形式表示的机器语言，所以任何非机器语言程序最终都要翻译成由二进制代码构成的机器语言程序，机器才能执行这些程序。
（2）汇编语言
将二进制形式的机器指令代码序列用符号（或称助记符）来表示的计算机语言称为汇编语言。汇编语言实质上是符号化了的机器语言。比如，在Intel 8086/8088汇编语言中，用ADD 来表示“加”，用MOV 表示“传送”，用OUT 表示“输出”等。用汇编语言编写的程序（称汇编语言源程序）计算机不能直接执行，必须由机器中配置的汇编程序将其翻译成机器语言目标程序后，计算机才能执行。将汇编语言源程序翻译成机器语言目标程序的过程称为汇编。
因为汇编语言是符号化了的机器语言，所以也是面向机器的语言，对硬件依赖性大，不同微处理器其指令系统不一样，所配备的汇编语言也不一样，故汇编语言程序也难于移植。虽然汇编语言相对于机器语言在程序的编写、修改、阅读等方面有了大的进步，运行效率仍较高，但由于机器指令繁多，掌握起来仍较困难。
（3）高级语言
机器语言和汇编语言都是面向机器的语言，而高级语言则是面向问题的语言。高级语言与具体的计算机硬件无关，其表达方式接近于人们对求解过程或问题的描述方法，容易理解、掌握和记忆。用高级语言编写的程序的通用性和可移植性好。用高级语言编写的程序通常称为源程序。计算机不能直接执行源程序。用高级语言编写的源程序必须被翻译成二进制代码组成的机器语言后，计算机才能执行。高级语言源程序有编译和解释这两种执行方式。
在解释方式下，源程序由解释程序边“解释”边执行，不生成目标程序，如图1-8所示。解释方式执行程序的速度较慢。
图1-8 解释过程
在编译方式下，源程序必须经过编译程序的编译处理来产生相应的目标程序，然后再通过连接和装配生成可执行程序。因此，把用高级语言编写的源程序变为目标程序，必须经过编译程序的编译。编译过程如图1-9所示。
图1-9 编译过程 4．数据库管理系统
数据库管理系统（DBMS ，DataBase Management System ）是计算机数据处理发展到高级阶源程序 运行结果 解释程序
编辑程序 编辑程序 连接程序 运行结果
源程序 目标程序
可执行程序
段而出现的专门对数据进行集中处理的系统软件，负责数据库的定义、建立、操作、管理和维护，其任务之一就是在保证数据完全可靠的同时提高数据库应用时的简明性和方便性。
数据库管理系统通常包含这样的功能：数据库的定义和建立，数据库的操作，数据库的控制，数据库的维护，故障恢复，数据通信等。为完成这些功能，数据库管理系统常常要提供语言处理程序，它向用户提供数据库的定义、操作等功能，其中最典型的是数据描述语言（DDL）和数据操纵语言（DML），前者负责描述和定义数据的各种特性，后者说明对数据的操作。另外，数据库管理系统还提供相应的运行控制程序，负责数据库运行时的管理、调度和控制；也提供一些服务性程序，完成数据库中数据的装入和维护等服务性功能，也称实用程序或例行程序。
目前常见的数据库大多为关系型数据库，如小型桌面系统常用的Access，中小型企业常用的SQL Server，大型企业常用的Oracle、DB2等。
5．软件的知识产权保护
知识产权是一种无形财产，与有形财产一样，可作为资本投资、入股、抵押、转让、赠送等，但有专有性、地域性和时间性三个主要特性。专有性是指知识产权的独占性、垄断性、排他性。例如，同一内容的发明创造只给予一个专利权，由专利权人所垄断，未经许可任何单位和个人不得使用，否则就构成侵权。地域性是国家所赋予的知识产权权利只在本国国内有效，如要取得某国的保护，必须要得到该国的授权。时间性是指知识产权都有一定的保护期限，保护期一旦失去，便进入公有领域，即它保护的知识产权就变成属于社会公共财产。
知识产权是国家通过立法使其地位得到确认，并通过知识产权法律的施行才使得知识产权权利人的合法权益得到法律保障。
保护知识产权有利于调动人们从事智力成果创造的积极性；有利于促进智力成果的传播，促进经济和文化事业的发展；有利于国际间科学技术和文化事业的交流与协作。
计算机软件是一种智力劳动产品，具有很高的附加值，对劳动生产率的提高也有着不可估量的作用。我国主要通过《中华人民共和国著作权保护法》和《计算机软件保护条例》依法对计算机软件产品提供知识产权保护。
在《计算机软件保护条例》（以下简称《条例》）规定：中国公民和单位对其所开发的软件，不论是否发表，均可以按规定享有著作权。外国人的软件首先在中国境内发表的，也享有著作权。外国人在中国境外发表的软件，依照其所属国同中国签订的协议或者共同参加的国际条约享有的著作权，受《条例》保护。作为软件的开发者，应该到软件登记管理机构（版权局）进行登记并交纳登记费用才能获得法律保护。软件的保护期限为25年，如果版权所有人要求延长保护时间最长不超过50年。作为计算机软件的使用者，要主动遵守国家的法令，自觉维护知识产权所有人的合法权益。
1.3.3 操作系统基本知识
1．操作系统的功能
系统软件中最重要的一种软件是操作系统。它负责控制和管理计算机系统的各种硬件和软件资源，合理地组织计算机系统的工作流程，提供用户与操作系统之间的软件接口。
操作系统的主要功能如下：
①进程管理（即处理机管理）——在多用户、多任务的环境下，主要解决对CPU进行资源的分配调度，有效地组织多个作业同时运行。
②存储管理——主要是管理内存资源，合理地为程序的运行分配内存空间。
③文件管理——有效地支持文件的存储、检索和修改等操作，解决文件的共享、保密与保护。
④设备管理——负责外部设备的分配、启动和故障处理，让用户方便地使用外设。
⑤作业管理——提供使用系统的良好环境，使用户能有效地组织自己的工作流程。
操作系统可以增强系统的处理能力，使系统资源得到有效的利用，为应用软件的运行提供支撑环境，让用户方便地使用计算机。操作系统是最底层的系统软件，是计算机软件的核心和基础。
2．操作系统的分类
为了适应不同用户的需求，操作系统有不同的类型。目前，操作系统的主要类型有单用户操作系统、批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统、网络操作系统、分布式操作系统等6种类型。
（1）单用户操作系统：系统主要面向单个用户专用，功能比较简单，但能提供方便友好的用户操作界面以及功能丰富的配套的系统软件。随着个人计算机的普及应用，单机操作系统应用十分广泛。
（2）批处理操作系统：系统可以对用户作业成批输入并处理，以便减少人工操作，提高系统处理效率。
（3）分时操作系统：系统可以使多个用户同时对于系统资源进行共享，CPU采用轮流分配“时间片”的方式为各个用户服务。每个用户都仿佛“独占”了整个计算机系统。
（4）实时操作系统：系统可以对输入的信息做出快速及时的反应，进行无时延的处理，常用于自动控制系统中。
（5）网络操作系统：系统可以在局域网范围内来管理网络中的软、硬件资源和为用户提供网络服务功能。网络操作系统既可以管理本机资源，也可以管理网络资源，既可以为本地用户，也可以为远程网络用户提供网络服务。主要服务包括网络通信和资源共享。
（6）分布式操作系统：分布式系统是通过网络联结起来的物理上分散的、具有“自治”功能的计算机系统。分布式操作系统可以统一管理、调度、分配、协调控制分布式系统中所有的计算机系统资源。实现它们相互之间的信息交换、资源共享以及分布式计算与处理。所谓“分布式计算与处理”，即是调度多个计算机系统协作完成一项任务。
3．微型计算机常用的操作系统
微型计算机中先后使用的操作系统主要有DOS、Windows 98、Windows 2000、Windows NT、Windows XP、Windows Vista、Windows 7以及Windows 8等。微型计算机还可安装使用Unix 和Linux等操作系统。
（1）DOS操作系统
DOS（Disk Operation System）是磁盘操作系统的简称，曾是微型计算机上广泛配置的操作系统。DOS是一个单用户、单任务的操作系统。常见的有PC-DOS和MS-DOS两种。DOS早已被Windows彻底替代。
（2）Unix操作系统
Unix是一个支持多任务、多用户的通用操作系统，在1969年由A T&T贝尔试验室的研究人员开发的。随着多年的开发和应用，目前有许多不同的版本，可以应用于商业管理和图像处理等工作，并已成为工作站和高档微机上标准的操作系统。
Unix提供了功能强大的命令程序编程语言Shell，具有良好的用户界面。Unix还提供了多种通信机制以及丰富的语言、数据库管理系统等可供选用。Unix的文件系统是按层次式的树形
分级结构，有良好的安全性和可维护性，因此Unix能历尽沧桑而经久不衰。其中IBM公司的Unix-AIX是一个重要的产品。此外，广泛使用的Unix系统还有Sun公司的Solaris、HP公司的HP-UX和SCO公司的Open Server。
（3）Linux操作系统
Linux 是一种可以运行在PC机上的免费的Unix操作系统。它是由芬兰赫尔辛基大学的学生Linus Torvalds 在1991年开发出来的。Linus Torvalds 把Linux 的源程序在Internet 上公开，世界各地的编程爱好者自发组织起来对Linux 进行改进和编写各种应用程序。Linux正在全球各地迅速普及推广，各大软件商如Oracle、Sybase、Novell、IBM等均发布了Linux版的产品，许多硬件厂商也推出了预装Linux操作系统的服务器产品。另外，还有不少公司或组织有计划地收集有关Linux的软件，组合成一套完整的Linux发行版本上市，比较著名的有RedHat （红帽子）、Slackware等公司。我国信息产业部和中国科学院共同推出了具有自主知识产权的“红旗Linux”。但受到应用软件缺乏的影响，Linux在桌面办公中的推广较慢，主要用于网络管理。
（4）OS/2系统
1987年IBM公司在激烈的市场竞争中推出了PS/2（Personal System/2）个人电脑。PS/2系列电脑大幅度突破了现行PC机的体系，采用了与其他总线互不兼容的微通道总线MCA，并且IBM自行设计了该系统约80%的零部件，以防止其他公司仿制。OS/2系统正是为PS/2系列机开发的一个新型多任务操作系统。OS/2克服了DOS系统640KB主存的限制，具有多任务功能。OS/2也采用图形界面，它本身是一个32位系统，不仅可以处理32位OS/2系统的应用软件，也可以运行16位DOS和Windows软件。
（5）Windows操作系统
进入20世纪90年代中期，美国微软公司推出了单用户多任务操作系统Windows 95。之后又相继推出了Windows 98、Windows Me、Windows 2000、Windows NT、Windows XP、Windows Vista等操作系统。2009年下半年，Windows 7发布。Windows 7可供家庭及商业工作环境、笔记本电脑、平板电脑、多媒体中心等使用。
2012年，微软公司发布了Windows 8预览版，这是一个具有革命性变化的操作系统，支持来自Intel、AMD和ARM的芯片架构，即：支持个人电脑（Intel平台系统）以及平面电脑（Intel 平台系统或ARM平台系统），将全面支持USB 3.0接口。USB 3.0的传输速度将是USB 2.0的传输速度的10倍左右（5Gbps）。Windows 8正式版包括四个版本，包括Windows 8（普通版）、Windows 8 Professional（专业版）、Windows 8 RT以及Windows 8 Enterprise（企业版），甚至将推出Windows 8 China（中国版）版本。
Windows 8新系统画面与操作方式变化极大，大幅改变以往的操作逻辑，采用全新的Metro 风格操作界面（称为“开始屏幕”），提供更佳的屏幕触控支持，各种应用程序、快捷方式等能以动态方块的样式呈现在屏幕上，用户可自行将常用的浏览器、社交网络、游戏等添加到这些方块中。Windows 8旨在提供高效易行的工作环境，让人们的日常电脑操作更加简单和快捷。
1.3.4 延伸学习：计算机的工作原理
1．存储程序原理
现代计算机设计都是基于冯·诺依曼体系结构的。其中一个最基本的思想是“存储程序”的原理。存储程序的原理主要包括以下一些内容：
（1）所有数据和指令均应以二进制形式表示。
（2）所有数据和由指令组成的程序必须事先存放在主存储器中，然后以顺序的方式执行，除非显式修改。
（3）计算机的硬件系统应该由存储器、运算器、控制器、输入设备和输出设备5个基本部件组成。在控制器的统一控制下，完成由程序所描述的处理工作。
由此可知，当计算机工作时，有两种信息在流动：数据信息和指令信息。数据信息是指原始数据、中间结果、结果数据、源程序等；指令信息是指规定的计算机能完成的某一种基本操作。例如，加、减、乘、除、存数、取数等。
2．指令系统
一条指令可完成一种操作。一台计算机可以有许多指令，所有这些指令的集合称为该台计算机的指令系统。值得注意的是，指令系统是依赖于计算机的，即不同类型的计算机指令系统是不同的，因此它们所能执行的基本操作也是不同的。
指令系统是计算机基本功能具体而集中的体现。从计算机系统结构的角度看，指令是对计算机进行控制的最小单位。当一台机器的指令系统确定后，软件设计师在指令系统的基础上建立程序系统，扩充和发挥机器的功能。程序就是计算机指令的有序序列。
3．程序执行过程
如上所述，计算机的工作过程实际上就是快速地执行指令的过程。数据信息从存储器读入运算器进行运算，所得的计算结果再存入存储器或传送到输出设备。指令控制信息是由控制器对指令进行分析、解释后向各部件发出的控制命令，并指挥各部件协调地工作。
指令执行是由计算机硬件来实现的。计算机执行程序过程实际上是依次逐条执行指令的过程，所以，计算机的基本工作原理可以通过程序的执行过程来描述：程序首先装入计算机内存，CPU从内存中取出一条指令，分析识别指令，最后执行指令，从而完成了一条指令的执行周期。然后，CPU按序取出下一条指令，继续下一个指令执行周期，周而复始，直到执行完成程序中的所有指令。
1.4 微型计算机基本配置
1.4.1 微型计算机的硬件配置
一台微型计算机的硬件系统主要由中央处理器（CPU）、主版、机箱、存储器、输入设备和输出设备组成，如图1-10所示。
笔记本电脑由于体积很小，携带非常方便，越来越受到用户的喜爱，其形状很像一个笔记本，如图1-11所示。
图1-10 个人电脑图1-11 笔记本电脑
第1章计算机基础知识 一、填空题 1.硬件系统、软件系统 2.()2=(221)10 =(335)8=(DD)16 3.1101、011 4.11110111、00000．011．(小数点后第5位到第8位循环) 5.1111 6.221 7.主存、Cache ram,rom 8.RAM、ROM 9.外存 10.读、写、字节 二、选择题 1-5:CBADC 6-10:AADDD 11-15:ACCAD 三、判断题 1-5:错错对对对6-10:对错错错错 四、简答题 1.简述计算机发展各阶段所采用的逻辑部件及计算机的发展趋势。 答案:第一代计算机:电子管 第二代计算机:晶体管 第三代计算机:中小规模集成电路 第四代计算机:大规模、超大规模集成电路 计算机的研制正向智能化、网络化、巨型化、微型化、多媒体化的方向前进。 2.答案:因为采用二进制易于物理实现,机器可靠性高,运算规则简单。 3.位:代表一个二进制数位,就是计算机表示数据的最小单位。 字节:计算机内部以字节为单位存储数据。1B=8b。 字:CPU通过数据总线一次存取、加工与传送的数据单位称为字。一个字通常由若干个字节组成。 字长:一个字对应的位数。 4.1)运算速度 2)主频
3)字长 4)内存容量 5)外设扩展能力 6)软件配置情况 举例:略 5.原码:数X : 反码:,正数的反码则与其原码形式 补码:X : （1） 原码:01010010 反码:01010010 补码:01010010 （2） 原码:11111111 反码:10000000 补码:10000001 （3） 原码:1 说明:表示时不应该有小数点 反码:10101110 补码:10101111 （4） 原码:10000001 反码:11111110 补码:11111111 （5） 原码:00000000(或10000000) 反码:00000000(或11111111) 补码:00000000 6.微型计算机存储系统分为内存与外存。内存存放正在运行的程序与数据;外存存放需长期保存的数据。 7.简述计算机硬件系统的五个组成部分。 答案:计算机硬件系统的组成为:运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备。 8.答案:由于存储器地址从0开始编号 所以存储器容量=3FFFFFH+1 =1111111111111111111111B+1 =222(B) =4(MB) 已知某存储器的最大地址为3FFFFFH,求该存储器的容量。 9.答案:65,97,48 10.答案:24×24/8×500=24×3×500=36000(B)
计算机基础第1章练习题(答案)
一．关于计算机的诞生与发展 1.一般认为，世界上第一台电子数字计算机诞生于 __A____。 A.1946年 B.1952年 C.1959年 D.1962年 2.下列关于世界上第一台电子计算机ENIAC的叙述中，错误的是 __D____。 A.世界上第一台计算机是1946年在美国诞生的 B.它主要采用电子管作为主要电子器件 C.它主要用于军事目的和科学计算，例如弹道计算 D.确定使用高级语言进行程序设计 [解析] ENIAC是第一台电子计算机的英文缩写。从第二代计算机才开始引入高级程序语言BASIC和ForTran等，所以D是错的。 3.目前，微型计算机中广泛采用的电子元器件是__D____。 A.电子管 B.晶体管 C.小规模集成电路 D.大规模和超大规模集成电路 [解析]略
4.早期的计算机体积大、耗电多、速度慢，其主要原因是制约于 __D____。 A.元材料 B.工艺水平 C.设计水平 D.元器件 -----早期的计算机元器件是电子管，其体积大、耗电多。 [解析]略 二．计算机的分类 1.计算机可分为数字计算机、模拟计算机和数模混合计算机，这种 分类是依据__B____。 A.功能和用途 B.处理数据的方式（或处理数据的类型） C.性能和规律 D.使用范围 [解析]目前学习、办公和生活中使用的计算机属于电子数字计算机，但也有一些场合使用模拟计算机。电子数字计算机处理的是离散数据（用“1”或“0”表示，即所谓的二进制数），模拟计算机处理的数据是连续（例如声音、温度等物理量）。如果电
子计算机按使用的用途或范围来分类，则可以分为“通用计算机和专用计算机”，我们现在个人电脑都属于通用计算机。 2.电子计算机按规模和处理能力划分，可以分为__C___。 A.数字电子计算机和模拟电子计算机 B.通用计算机和专用计算机 C.巨型计算机、中小型计算机和微型计算机 D.科学与过程计算计算机、工业控制计算机和数据计算机 [解析]巨型计算机体积大，速度快、存储容量大，而微型计算机相对而言体积小、处理速度、容量均小，我们工作学习中使用的计算机均属于微型计算机，又称为个人计算机即PC(Personal Computer)机。 3.个人计算机简称PC机，这种计算机属于__A___。 A.微型计算机 B.小型计算机 C.超级计算机 D.巨型计算机 [解析] PC机全称是：Personal Computer。
计算机基础知识练习题 一．单选题： 1、计算机的应用领域是（D）。 A. 人工自能 B. 过程控制 C. 信息处理 D.数值计算 2、第二代计算机的主要电子逻辑元件是（B）。 A. 电子管 B. 晶体管 C. 集成电路 D.运算器 3、下列不是计算机应用主要领域的是（A）。 A. 文字处理 B. 科学计算 C. 辅助设计 D.数据处理 4、用计算机进行资料检索工作属于计算机应用中的（A）。 A. 数据处理 B. 科学计算 C. 实时控制 D.人工智能 5、功能最强大，计算精度最高的计算机类型是（D）。 A. 大型机 B. 微型机 C. 小型机 D.巨型机 6、电脑笔记本属于（A）。 A.微型机 B.小型机 C.大型机 D.巨型机 7、在计算机中，一个字节是有（C）二进制码表示。
A.4 B.2 C.8 D.16 8、十进制数130转换成对应的二进制数位（A）。 A.10000010 B.10000011 C.10000110 D.10000000 9、下列4个字符中，ASCII码值最小的是（A）。 A.B B.b C.N D.g 10、十进制数1025转换成对应的二进制数位（A ）。 A.10000000001 B.10000000000 C.10000000011 D.11000000001 11、8位字长的计算机可以表示的无符号整数的最大值是（C ）。28-1 A.8 B.16 C.255 D.256 12、下列使用不同数值表示的数中，数值最大的是（A ）。 A.二进制11011101 B.八进制334 C.十进制219 D.十六进制DA 13、目前，制造计算机所用的电子器件是（D）。 A.电子管 B.晶体管 C.集成电路 D.超大规模集成电路 14、八进制计数制中，各位数的权是以（B）为底的方幂。 A.2 B.8
第一章计算机基础知识测试题 姓名得分 一、单选题：（每题1分，共20分） 1.在计算机中采用二进制，是因为（）。 A．这样可以降低硬件成本 B．两个状态的系统具有稳定性 C．二进制的运算法则简单 D．上述三个原因 2.电子计算机主要是以（）划分发展阶段的。 A．集成电路 B．电子元件 C．电子管 D．晶体管 3.第一台电子计算机是诞生于（）年。 A．1940 B．1945 C．1946 D．1950 4.计算机能够自动、准确、快速地按照人们的意图进行运行的最基本思想是（）。 A．采用超大规模集成电路 B．采用CPU作为中央核心部件 C．采用操作系统 D．存储程序和程序控制 5.计算机字长取决于（）的宽度。 A．控制总线 B．数据总线 C．地址总线 D．通信总线 6.下列打印机中属击打式打印机的是（）。 A．针式打印机 B．热敏打印机 C．激光打印机 D．喷墨打印机 7.存储系统中的RAM是指（）。 A．可编程只读存储器 B．随机存取存储器 C．只读存储器 D．动态随机存储器 8.I/O接口应位于（）。 A．总线和I/O设备之间 B．主机和I/O设备之间 C．主机和总线之间 D．CPU和内存储器之间 9.下面（）组设备包括输入设备、输出设备和存储设备。 A．CRT、CPU、ROM B．鼠标器、绘图仪、光盘 C．磁盘、鼠标器、键盘 D．磁带、打印机、激光打印机 10.磁盘存储器存、取信息的最基本单位是（）。 A．字节 B．字长 C．扇区 D．磁道 11.计算机内进行算术与逻辑运算的功能部件是（）。 A．硬盘驱动器 B．运算器 C．控制器 D．RAM 12.计算机的硬件系统有（）各部分组成。 A．控制器、显示器、打印机、主机、键盘 B．控制器、运算器、存储器、输入输出设备 C．CPU、主机、显示器、打印机、硬盘、键盘 D．主机箱、集成块、显示器、电源、键盘 13.若一台计算机的字长为4个字节，这意味着它（）。 A．能处理的数值最大为4位十进制数9999 B．能处理的字符串最多位4个英文字母组成 C．在CPU中作为一个整体加以传送处理的代码位32位 D．在CPU中运行的结果最大位2的32次方 14.下列四个无符号十进制数中，能用八位二进制表示的是（）。 A．256 B．299 C．199 D．312 15.计算机中访问速度最快的存储器是（）。
时间：第六周 课题：计算机基础知识 教学目的: 1.使学生了解计算机基础知识 2. 掌握计算机系统的概念 教学重点：了解计算机系统的组成以及各部分的主要功能 教学难点：计算机系统的组成及各部分的主要功能 教学过程： （一）、复习或导入的内容 1、本学期总体要求（考试、考勤） 2、本学期学习内容简介（计算机概述、办公软件的应用、网络的应用） 3、本章节内容：计算机基础知识 （二）、新课的教学环节设计、具体实施步骤 说明本机房教学软件和机房管理。 一、问卷调查：说明原因，计算机的应用层面问题。 二、学期考试 上机操作考核（含理论知识及上机操作） 平时成绩30%，期末成绩70% 平时成绩的构成：出勤情况、实验报告 三、约定 ?你们的需求（基于问卷调查数据） ?我的要求:不缺旷、不迟到、不早退、掌握难点考点、独立完成实验报告 四、本学期学习目标 ?正确汉字输入指法练习。本班按指法输入的同学比例为10%，强调按指法输入的重要性，要求学生的课后练习加强。 ?握计算机基础知识 ?较好地使用Windows操作系统平台 ?掌握Word、Excel和PowerPoint的使用 ?网络基础知识及运用 六、计算机概述 （1）、什么是计算机 计算机是一种按照程序自动、高速、准确地进行大量运算和信息处理的电子设备。（2）、电子计算机的发展 1.诞生 1946年，美国研制成功了世界第一台计算机 2、计算机发展史 3、微型计算机的应用领域 4、计算机的发展趋势：巨型化、微型化、网络化、智能化、多媒体化 （3）微型计算机系统
1、计算机系统的层次结构图 计算机系统的层次结构用一个比喻就是刚出生的小孩：硬件—健全的身体，系统—健全的大脑大脑，对四肢等器官的操作，软件—学习的知识和技能，应用程序、文档—利用知识技能获得的证书和制作的成果等。 2、计算机系统的构成 3、计算机基本框图及组成 输入设备、输出设备、CPU（运算器、控制器）、存储器 微处理器（CPU） 1)是计算机硬件系统的核心设备,主要包括运算器、控制器两个基本部分。 2)通常由一片或几片大规模集成电路或超大规模集成电路组成。 3）CPU的主要性能指标 字长：反映处理数据的能力。 主频：决定处理数据的速度。 （CPU价格范围？ Intel 酷睿i7 980X（至尊版）） 存储器
第1章计算机基础知识 学习目标： 通过本章学习使学生掌握计算机基本概念、计算机系统组成、计算机各大硬件设备、计算机的数制和信息的表示与存储，并熟悉计算机的产生、发展、特点和应用领域，了解计算机中字符编码的概念。 计算机概述 随着微型计算机的出现及计算机网络的发展，计算机的应用已渗透到社会的各个领域，并逐步改变着人们的生活方式。21世纪的今天，掌握和使用计算机成为人们必不可少的技能。 1.1.1计算机的诞生及发展 1946年2月，世界上第一台电子计算机ENIAC(埃尼阿克)在美国加州问世。ENIAC使用了17468电子管，1500个继电器，体积3000立方英尺（1立方米＝35.346立方英尺），占地170平方米，重30吨，耗电174千瓦。内存17K，字长12位，运算速度每秒5000多次加法运算，300多次乘法运算，比当时最快的计算工具快300倍，耗资40万美金。在当时用它来处理弹道问题，将人工计算使用20小时缩短到30秒。但是ENIAC却有一个严重的问题，它不能存储程序。如图1-1所示。 图1-1世界上第一台电子计算机 几乎在 同一时期，着名数学家提出了“存储程序”和“程序控制”的概念。其主要思想为： 1）采用二进制形式表示数据和指令。 2）计算机应包括运算器、控制器、存储器、输入和输出设备五大基本部件。 3）采用存储程序和程序控制的工作方式。 所谓存储程序，就是把程序和处理问题所需的数据均以二进制编码形式预先按一定顺序存放到计算机的存储器里。计算机运行时，中央处理器依次从内存储器中逐条取出指令，按指令规定执行一系列的基本操作，最后完成一个复杂的工作。这一切工作都是由一个担任指挥工作的控制器和一个执行运算工作的运算器共同完成的，这就是存储程序控制的工作原理。
第一章计算机基础知识 1.1信息技术与计算机 信息（Information）的定义：⑴信息是不确定性的减少或消除⑵信息是控制系统进行调节活动时，与外界相互作用、相互交换的内容⑶信息是事物运动的状态和状态变化的方式 信息技术（Information Technology），简称IT。 信息技术的定义就是能够提高或扩展人类信息能力的方法和手段的总称。 包括信息的产生、获取、检索、识别、变换、处理、控制、分析、显示及利用的技术等等。 信息技术三大核心技术：计算机技术微电子技术通信技术 信息化社会的基本特征： ⑴信息、知识、智力日益成为社会发展的决定力量。 ⑵信息技术、信息产业、信息经济日益成为科技、经济、社会发展的主导因素。 ⑶信息劳动者、脑力劳动者、知识分子的作用日益增大。 ⑷信息网络成为社会发展的基础设施。 1946年2月，世界上第一台计算机诞生于美国宾州大学，取名“电子数值积分计算机”（Electronic Numerical Integrator And Calculator），简称ENIAC。 这台计算机使用了17468个真空电子管，耗电174千瓦，占地170平方米，重达30吨，价格40多万美元，是一个昂贵耗电的“庞然大物”。 由于ENIAC采用了电子线路来执行算术运算、逻辑运算和存储信息，从而大大提高了运算速度，每秒可进行5000次加法运算。 ENIAC存在着不能存储程序、使用的是十进制数且在机外用线路连接的方法来编排程序等明显的弱点。
美国电气和电子工程师协会（Institute of Electrical and Electronics Engineers，IEEE）提出的，它根据计算机的规模和处理能力可以把计算机分为以下6类： 巨型计算机小巨型计算机大型主机小型计算机工作站微型计算机 计算机的主要特点：处理（运算）速度快计算精度高具有超强的“记忆”功能具有可靠的逻辑判断能力高度的自动化及人-机交互功能 计算机的应用已经渗透到人类社会生活的各个领域。计算机的应用可归纳为如下几个主要的方面：科学计算信息处理过程控制计算机辅助系统人工智能网络应用 计算机的发展趋势：巨型化微型化网络化智能化多媒体化 1.2计算机编码基础知识 计算机中的数制：计算机科学中经常使用十进制、二进制、八进制和十六进制。但在计算机内部，不管什么样的数都使用二进制编码形式来表示。 每种数制中数码的个数称为该数制的基数 位权：在任何数制中，数码所处的位置不同，代表的数值大小也不同。
1.计算机工具的变迁 2.计算机的发展过程 3.冯.诺依曼计算机的工作原理 4.计算机系统的硬件和软件组成 5.计算机的性能指标 6.影响计算机的性能因素 7.数据在计算机中表示和存储方式 8.数制之间的转换 1.冯.诺依曼体系的结构 2.计算机软件的类别 3.计算机的性能指标 4.二进制与十进制、十六进制之间的转换 5.ASCII码的原理 6.汉字信息的编码 手工计算：算筹结绳算盘计算尺 机械计算:齿轮加法器 巴贝奇差分机（电子计算机的雏型）计算过程自动化的概念 电子计算：计算机 第一台计算机1946年2月，在美国宾夕法尼亚大学诞生。 ENIAC(Electronic Numerical Integrator And Computer,电子数字积分计算机) 第一台程序存储电子计算机EDSAC 冯.诺依曼计算机的五大基本组成部件： （1 输入数据和程序的输入设备； （2记忆程序和数据的存储器； （3完成数据加工处理的运算器； （4控制程序执行的控制器; (5输出处理结果的输出设备。 现代计算机的发展过程： 第一代电子管计算机（20世纪40年代中期到50年代中期） 第二代晶体管计算机（50年代中期到60年代中期） 第三代集成电路计算机（60年代中期到70年代初期） 第四代:大规模、超大规模集成电路计算机（20世纪70年代初期至今）LSI大规模集成电路VLSI晶体管的超大规模集成电路 计算机的特点： 1.计算机速度快：银河系列，万亿次/秒 2.计算机精度高：圆周率 3.逻辑性强 4.数据处理量大 5.自动化程度高 6.应用领域广泛
计算机应用 1.科学计算 2.信息管理 3.自动控制 4.人工智能（AI 、Artificial Intelligent） 5.辅助工程（CAD CAM CAE CS） (计算机辅助计设计CAD、计算机辅助制造CAM、计算机辅助教学CAE、计算机仿真CS 等技术 6.学习娱乐 7.电子商务 天河由我国防科技大学自主研制的巨型计算机，达到5.49亿亿次的运算速度 银河系列，万亿次/秒 计算机的分类： 计算机的规模：巨型机（天河）大型机小型机微型机单片机等 计算机的构成器件：电子计算机光子计算机量子计算机生物计算机 未来的发展：光子计算机量子计算机生物计算机 计算机的用途：通用计算机专用计算机 计算机内部使用的电信号：模拟计算机和数字计算机。 计算机未来发展的趋势： 1.网络化 2.智能化 3.巨型化 4.微型化 计算机硬件系统 计算机硬件系统（Computer hardware）是指计算机系统中由电子、机械光电和光电元件等组成的各种物理装置的总称。 主机箱主要包括：CPU、内存、主板、硬盘驱动器、光盘驱动器、各种扩展卡、连接线、电源等； 外部设备包括鼠标、键盘、显示器、音箱等， 冯.诺依曼体系的五大部件： 运算器 控制器（运算器和控制器共同构成CPU） 存储器 输入设备 输出设备 CPU生产产家：intel AMD等 CPU=运算器+控制器 基本功能：程序控制操作控制时间控制数据运算 运算器ALU 没有记忆保存功能 1.运算器 ALU：算术逻辑算单元 寄存器：用来临时储存运算结果的部件
第一章计算机基础知识 1.1 计算机概述 1.电子计算机的发展 世界上第一台名为ENIAC的数字电子计算机于1946年诞生在美国宾夕法尼亚大学，在半个世纪的飞速发展过程中经历了4个时代。 2.微型计算机的发展 1971年由美国Intel公司的工程师马西安·霍夫（M·E·Hoff）设计了世界上第一台名为MCS-4的4位微型计算机。该机是由一片4位微处理器Intel 4004 、一片320位（40字节）的随机存取存储器、一片256字节的只读存储器和一片10位的寄存器通过总线连接起来的。
3.计算机的分类 4.计算机的应用 (1) 科学计算 如：计算量大、数值变化范围大的天文学、量子化学、空气动力学、核物理学和天气预 报等领域中的复杂运算。 (2) 数据处理 是计算机应用的一个重要方面，如：办公自动化、企业管理、事务管理、情报检索等非 数值计算的领域。 (3) 过程控制 如：冶金、石油、化工、纺织、水电、机械、航天等现代工业生产过程中的自动化控制。 (4) 计算机辅助系统 计算机辅助设计CAD：如飞机、船舶、建筑、机械、大规模集成电路等的设计。 计算机辅助制造CAM：用计算机进行生产设备的管理、控制和操作。
计算机辅助教育CBE：如计算机辅助教学CAI、计算机辅助测试CAT、计算机管 理教学CMI (5) 人工智能 AI 是计算机应用研究的前沿学科。 (6) 信息高速公路（此即“国家信息基础设施”NII的俗称） 我国已建立的大型计算机应用工程��"金"字工程： 金桥工程(全国经济信息网) 金卡工程(金融信息网) 金关工程(外贸海关信息网) 金智工程(教育科研信息网) (7)电子商务 利用国际互联网Internet 进行网上商务活动，始于1996年，现已发展迅速，全球已有许多企业先后开展了“电子商务”活动。 2.1 信息在计算机内的表示 1. 基本概念 数据：是对事实、概念或指令的一种特殊表达形式，这种特殊的表达形式可以用人工的方式或用自动化的装置进行通信、翻译转换或者进行加工处理。 它包括数字、文字、图画、声音、活动图象等。 数据处理：是对数据进行加工、转换、存储、合并、分类、排序与计算的过程。 信息：是对人有用的数据。 媒体：是承载信息的载体。 包括：感觉媒体、表示媒体、存储媒体、表现媒体、传输媒体。
计算机基础第一章复习题 一、填空题 1．计算机硬件由中央处理器、内存储器、存储器、输入设备和输出设备五大部件组成。2. 字长是计算机在单位时间内__1__次能处理的__二__进制位数。 3．计算机的主机部分是由CPU和内存储器组成的。 4、计算机软件一般可分为系统软件和应用软件两类，用户写的C语言源程序属于应用软件。 5、运算器和控制器合称CPU。 6、程序、数据和及其相关的文档合称文件。 7、计算机系统的层次结构中，位于硬件之外的所有层次统称为软件系统。 8、由CPU、内存与I/O接口合在一起构成的处理系统称为主机。 9、计算机硬件系统中各部件之间传输的信息流是数据流和指令。 10、程序的运行过程由取指令、分析取令和执行指令组成。 11、内存中的指令，一般先取到数据缓冲寄存器，再送到指令寄存器。 12、（09）计算机语言分为高级语言、__汇编语言___和机器语言。 13、计算机语言分为高级语言、汇编语言和机器语言。 二、选择题 1．微机的诊断程序属于__B__。 A)管理软件B)系统软件 C)编辑软件D)应用软件 2．在下列软件中，不属于系统软件的是_D___。 A)操作系统B)诊断程序 C)编译程序D)用PASCAL编写的程序 3．某公司的财务管理软件属于__D__。 A)工具软件B)系统软件 C)编辑软件D)应用软件 4．计算机软件应包括_A___。 A)系统软件与应用软件 B)管理软件和应用软件 C)通用软件和专用软件 D)实用软件和编辑软件 5.一个字长的二进制位数是A。 A)8 B)16 C)32 D)随计算机系统而不同的 6.CPU主要由运算器与控制器组成，下列说法中正确的是 C 。 A)运算器主要负责分析指令，并根据指令要求作相应的运算 B)控制器主要完成对数据的运算，包括算术运算和逻辑运算 C)控制器主要负责分析指令，并根据指令要求作相应的运算 D)控制器直接控制计算机系统的输入与输出操作 7．微型计算机硬件系统主要包括存储器、输入设备、输出设备和_A___。 A)中央处理器B)运算器C)控制器D)主机 8．下列可选项，都是硬件的是__D__。 A）Windows、ROM和CPU B)WPS、RAM和显示器 C)ROM、RAM和Pascal D)硬盘、光驱和软驱 9．通常，在微机中所指的80486是__B__。 A)微机名称B)微处理器型号C)产品型号D)主频 10．一个字节的二进制位数是__C__。 A)2 B)4 C)8 D)16 11．在微机中，bit的中文含义是__A__。 A)二进制位B)字节C)字D)双字
第一篇习题 第一章计算机基础知识习题 一、是非题 1．计算机的发展经历了从电子管、晶体管、中小规模集成电路及大规模、超大规模集成电路四个阶段。 A．对B．错 2．第一代计算机的硬件逻辑主要采用电子管，程序设计语言采用BASIC语言。 A．对B．错 3．第二代计算机的主要特征为：全部使用晶体管，运算速度达到每秒几十万次。 A．对B．错 4．第三代计算机大量使用了中小规模集成电路，第一代微处理器由此诞生。 A．对B．错 5．第四代计算机使用大规模集成电路及超大规模集成电路，运算速度可达每秒几百万次甚至上亿次。英特尔公司制成了第一代微处理器。 A．对B．错 6．“龙芯”是我国研制成功的第一款通用CPU芯片。 A．对B．错 7．多媒体是报纸、杂志、广播、电视等多种传媒方式的总称。 A．对B．错 8．计算机系统由输入设备、输出设备、存储器、运算器和控制器组成。 A．对B．错 9．系统软件的主要功能是管理、控制和维护计算机软、硬件资源，简单来说就是操作系统。 A．对B．错 10．主板是微型计算机的主要组成部分，是由焊接在多层印刷电路上的CUP插座、北桥和南桥芯片组、BIOS芯片、内存条插槽、AGP插槽、PCI插槽和其它各种接口等构成。 A．对B．错 11．内存储器是CPU能够直接访问的存储器，用于存放正在运行的程序和数据。。 A．对B．错 12．微型计算机中常用的硬盘接口主要有IDE和SATA两种。。 A．对B．错 13．显示适配器简称显卡，它的用途是将计算机系统所需要的显示信息进行转换驱动，并向显示器提供行扫描信号，控制显示器的正确显示，是连接显示器和个人电脑主板的重要元件。 A．对B．错 14．计算机病毒,是指编制或者在计算机程序中插入的破坏计算机功能或者毁坏数据,影响计算机使用,并能自我复制的一组计算机指令或者程序代码。 A．对B．错 15．计算思维是当前国际计算机界广为关注的一个重要概念，其最根本的内容是形象化和自动化。
1.第一台电子计算机是1946年在美国诞生的，该机的英文缩写是ENIAC。 2. 第一台电子数字计算机使用的主要元器件是电子管。 3.人们习惯于将计算机的发展划分为四代，划分的主要依据是计算机所使用的主要元器件。 4.第一台电子数字计算机的运算速度为每秒5000次。 5.第一代计算机的主要应用领域是军事和国防。 6.形成冯.诺伊曼计算机基本结构是在第一代计算机时代，编程采用机器语言和汇编语言。 7.第一代计算机体积大、耗电多、性能低，其主要原因是制约于元器件。 8. 第二代电子计算机的主要元件是晶体管。 9.第二代计算机的运算速度大约为每秒几十万次。 10.计算机发展过程中，提出操作系统概念和开始出现鼠标，并作为输入设备是在第二代计算机的时代。 11.开创计算机处理文字和图形的新阶段是在第二代计算机的时代。 12. 第三代计算机采用的主要电子器件为小规模集成电路。 13. 以集成电路为基本元件的第三代计算机出现的时间为1965-1970。 14. 出现分时操作系统和出现结构化程序设计方法是在第三代计算机的时代。 15. 第三代计算机的运算速度大约是每秒100万次。 16.当前的计算机一般被认为是第四代计算机，它所采用的逻辑元件是大规模、超大规模集成电路。 17.以微处理器为核心组成的微型计算机属于计算机的第四代。 18.LSI的含义是大规模集成电路，VLSI的含义是超大规模集成电路。 19.现代计算机之所以能够自动、连续地进行数据处理，主要是因为具有存储程序的功能。 20.第四代计算机问世的标志是1971年，Intel推出微处理器4004。 21.计算机可分为数字计算机、模拟计算机和混合计算机，这种分类是依据处理数据的方式。 22.以数字量作为运算对象的计算机称为电子数字计算机。 23.用连续变化的模拟量作为运算量的计算机是电子模拟计算机。 24.既可以接收、处理和输出模拟量，也可以接收、处理和输出数字量的计算机是数模混合计算机。 25.将计算机分为通用计算机、专用计算机两类的分类标准是计算机使用范围。 26.将计算机分为巨型机、大中型机、小型机、微型机、工作站等五类的分类标准是机器的规模和处理能力
1.1 了解计算机 教学目标： 1.基本知识 (1)能结合自己的日常观察和了解的图片、文字资料，描述计算机在生产、 生活、工作、科研、国防等场合的应用，并能说出各种应用领域的特 点。能够表述计算机技术在推动社会经济发展中所起的作用。 (2)通过图片、文字记载了解计算机的发展历史过程，认识计算机的分类 与各类的特点。描述计算机在社会、生活、工作中的应用，从而体会 在信息时代，计算机推动社会经济发展中的所起的作用。 (3)能够结合计算机应用的具体事例，结合计算机发展及在生活、工作、 社会各个不同场合中的应用给社会经济带来的进步，认识“科学技术 是第一生产力”是世界经济发展的必然趋势，是不以人的主观意志为 转移的。 2.操作技能目标 (1)通过阅读资料，理解计算机发展各阶段的特点。能够说出计算机发展 的四个阶段。 (2)通过收集资料，了解计算机发展趋势及特点。能够说出计算机的主要 特点，列举计算机分类产品及使用场合。 教学分析与准备： 1．教学重点 (1)计算机发展及分类； (2)计算机的特点及应用。 2．教学难点 (1)识别并区分计算机发展阶段； (2)收集计算机应用与发展的案例，描述计算机发展的趋势。 3．教学策略 启发式教学，从生活实例中搜集与计算机相关的信息，帮助学生了解计算机，探讨 计算机的发展和应用。 4．课时安排 2课时（45分钟×2） 5．教学环境 多媒体教室 学习过程：
课堂小节： 通过本课的学习，对计算机有一个初步的了解。重点了解计算机的发展和计算机在生产生活中的应用。 课题名称：1.2 认识微型计算机 教学目标： 3.基本知识 (4)通过展示典型的微型计算机产品，认识组成微型计算机系统的主要外部部件的 名称和作用：显示器、键盘、音箱、鼠标、打印机。 (5)通过图1-3所示“微型计算机系统组成”示意，知道计算机系统由硬件和软件 两大部份组成，熟悉硬件和软件所包括的主要内容：硬件的主机和外设；软件 的种类。 (6)通过实例，认识微型计算机的主板系统单元电路组成的电子器件的名称及其功 能：CPU、内存储器、主板(南桥、北桥)芯片组、总线、BIOS和CMOS、插槽。 (7)通过实例熟悉微型计算机主板接口的名称：键盘、鼠标、USB、声音输入/输出、 网卡、1394火线输入、光纤输出、显示器、硬盘等。 (8)通过实例熟悉常用的外存储器设备的种类及使用特点：硬盘、闪盘、光盘及光 盘驱动器等。 4.操作技能目标 (3)能够描述微型计算机主板上的主要器件对计算机系统运行性能的影响。 (4)能够区别具有多种功能主板接口类型及作用。 (5)能够描述常用的外存储器设备的使用特点，并正确选用。 教学分析与准备：
计算机基础知识参考试题及答案解析 一、单选题 1．1946年诞生的世界上公认的第一台电子计算机是（）。 A）UNIVAC－I B）EDVAC C）ENIAC D）IBM650 【答案】C） 【解析】1946年2月15日，人类历史上公认的第一台现代电子计算机在美国宾夕法尼亚大学诞生，名称为ENIAC。 2．第一台计算机在研制过程中采用了哪位科学家的两点改进意见（）。 A）莫克利B）冯·诺依曼C）摩尔D）戈尔斯坦 【答案】B） 【解析】众所周知，冯·诺依曼在发明电子计算机中起到关键性作用，他被西方人誉为“计算机之父”，其两点改进意见：一是采用二进制运算；二是将指令和数据存储，由程序控制计算机自动运行。 3．第二代电子计算机所采用的电子元件是（）。 A）继电器B）晶体管C）电子管D）集成电路 【答案】B） 【解析】第二代（1958～1964年）是晶体管时代。IBM 7000系列是影响最大的第二代计算机的代表。 4．硬盘属于（）。 A）内部存储器B）外部存储器 C）只读存储器D）输出设备 【答案】B） 【解析】PC常用的外存是软磁盘（简称软盘）和硬磁盘（简称硬盘），此外光盘的使用也越来越普及。 5．显示器的什么指标越高，显示的图像越清晰（）。 A）对比度B）亮度C）对比度和亮度D）分辨率【答案】D） 【解析】分辨率指显示器所能表示的像素个数，像素越密，分辨率越高，图像越清晰．6．下列的英文缩写和中文名字的对照中，正确的一个是（）。
A）URL——用户报表清单B）CAD——计算机辅助设计 C）USB——不间断电源D）RAM ——只读存储器 【答案】B） 【解析】URL——统一资源定位符，UPS——不间断电源，ROM——只读存储器。 7．下列关于ROM的叙述中，错误的是（）。 A）ROM中的信息只能被CPU读取 B）ROM主要用来存放计算机系统的程序和数据 C）不能随时对ROM改写 D）ROM一旦断电信息就会丢失 【答案】D） 【解析】ROM为只读存储器，只能读出不能写入。而RAM是随机存储器，其所存内容一旦断电就会丢失。 8．下列正确的叙述是（）。 A）十进制数可用10个数码，分别是1～10 B）—般在数字后面加一大写字母B表示十进制数 C）二进制数只有两个数码：1和2 D）在计算机内部都是用二进制编码形式表示的 【解析】基数是指某种数制中，每个数位上所能使用的数码个数。如十进制：可用0～9，基数为10。二进制：可用0或1，基数为2。一般在数字后面用大写B表示二进制数，用H表示十六进制，用K或不加字母表示十进制。 9．计算机软件系统包括（）。 A）程序、数据和相应的文档B）系统软件和应用软件 C）数据库管理系统和数据库D）编译系统和办公软件 【答案】B） 【解析】软件系统可分为系统软件和应用软件两大类。 10．按操作系统的分类，UNIX操作系统是（）。 A）批处理操作系统B）实时操作系统 C）分时操作系统D）单用户操作系统 【答案】C） 【解析】按操作系统的分类，UNIX操作系统是分时操作系统。
复习题与答案 计算机应用基础知识概述 1．计算机中运算器的主要功能是( ) 。 A．控制计算机的运行B．算术运算和逻辑运算 C．分析指令并执行D．负责存取存储器中的数据 2．计算机的CPU每执行一个( ) ，就完成一步基本运算或判断。 A．语句B．指令C．程序D．软件 3．计算机能按照人们的意图自动、高速地进行操作，是因为采用了( ) 。 A．程序存储在内存B．高性能的CPU C．高级语言D．机器语言 4．在计算机运行时，把程序和数据一样存放在内存中，这是1946年由( )所领导的研究小组正式提出并论证的。 A．图灵B．布尔C．冯?诺依曼D．爱因斯坦 5．世界上第一台计算机诞生于( ) 。 A．1971年B．1981年C．1991年D．1946年 6．第一代计算机采用的基本逻辑元器件是（）。 A．电子管B．晶体管C．集成电路D．大规模集成电路 7．世界上第一台计算机的名称是( ) 。 A．IBM B．APPLEⅡ C．MAC D．ENIAC 8．( ) 是指用计算机帮助各类设计人员进行工程或产品设计。 A．CAI B．CAD C．CAT D．CAM 9．计算机的发展阶段通常是按计算机所采用的( ) 来划分的。 A．内存容量B．电子器件C．程序设计语言D．操作系统 10．巨型计算机指的是( ) A．重量大B．体积大C．功能强D．耗电量大 11．巨型机的计算机语言主要应用于( ) 。 A．数值计算B．人工智能C．数据处理D．CAD 12．PC属于( ) 。 A．巨型机B．小型计算机C．微型计算机D．中型计算机 13．从第一台计算机诞生到现在，按计算机采用的电子器件来划分，计算机的发展经历了( ) 个阶段。
第一章计算机基础知识（一） 1、简述计算机的发展情况？ 答：1946年2月，美国的宾夕法尼亚大学研制成功了世界上第一台计算机——ENIAC至今，按计算机所采用的电子元件的变化来划分计算机的发展阶段，大致辞可分为四代：第一代为电子管计算机（1946——1958）计算机所采用的主要电子元件是电子管。 第二代为晶体管计算机（1959——1964）计算机所采用的主要电子元件是晶体管，这一时期了出现了管理程序及某些高级语言。 第三代为集成电路计算机（1965——1970）计算机所采用的主要电子元件是中小规模集成电路，出现操作系统，出现了分时操作系统和实时操作系统等。 第四代为大规模、超大规模集成电路计算机（1971至今）计算机所采用的主要电子元件是大规模、超大规模集成电路，出现了微型计算机及巨型计算机等多种类型的计算机，并向微型化、巨型化、智能化和多媒体化方向发展。 2、计算机的特点包括哪些？ 答：计算机的特点有：（1）运算速度快；（2）精确度高；（3）具有“记忆”功能和逻辑判断功能；（4）具有自动运行能力。 3、计算机性能指标有哪些？ 答：计算机的性能指标有：字长、主频、运行速度和内存储容量。MIPs 4、简述计算机的应用领域。 答：计算机的应用领域有：科学计算、数据处理、过程控制、计算机辅助系统、人工智能和网络应用。 5、简述微型计算机系统的组成。 答：一个完整的计算机系统由硬件系统和软件系统两大部分组成。计算机硬件主要由五大部分组成：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备；硬件提供计算机系统的物质介质。计算机软件包括系统软件和应用软件两大类。软件主要是指让计算机完成各种任务所需的程序。 6、什么是计算机病毒？计算机病毒有什么特点？ 答：计算机病毒是一种人为制造的隐藏在计算机系统内部的能够自我复制进行传播的破坏计算机功能或者破坏数据，影响计算机使用的程序或指令代码。 计算机病毒的特点有传染性、破坏性、隐蔽性、潜伏性、激发性。 7、计算机病毒有哪些传播途径？如何预防计算机病毒？ 计算机病毒传播途径有移动存储设备包括软磁盘、优盘、移动硬盘等和计算机网络。计算机病毒防治应采用“主动预防为主，被动处理结合”的方法。 （1）不使用来历不明和无法确定是否带有病毒的磁盘和优盘等。 （2）慎用公用软件和共享软件。 （3）不做非法复制。
第1章计算机基础知识 1.1 了解计算机 一、教学目标 1、知识与技能 （1）理解计算机发展各阶段的特点、计算机发展的四个阶段； （2）了解计算机发展趋势及特点、计算机分类及应用领域。 2、过程与方法 任务导入、任务分析、知识拓展、课堂总结。 3、情感态度与价值观 （1）提高学生的学习主动性，培养学生自主学习能力； （2）培养学生的创造力和思维拓展能力。 二、学生分析 因大多数学生在初中已具备一定的计算机操作基础，故我校使用的国家规划新教材《计算机应用基础》，也是我省文秘专业对口高考指定教材，其难度适合学情，而这一堂课的学习旨在使学生理解计算机发展各阶段的特点、计算机发展趋势、计算机分类及使用领域。在课堂上，尽量提供机会让学生发挥主人翁地位，积极主动参与学习，在愉悦自主的气氛中学到知识。 三、教材分析 1、本堂课的作用和地位 通过本堂课的学习，让学生对计算机的发展历史和趋势有一个明确的认识，把之前所学的零碎的知识点串起来，有一个更深的认识。 2、本堂课的主要内容 （1）通过阅读资料，理解计算机发展各阶段的特点。能够说出计算机发展的四个阶段； （2）通过收集资料，了解计算机发展趋势及特点。能够说出计算机的主要特点，列举计算机分类及使用领域。 3、重点难点分析 教学重点：（1）计算机发展及分类； （2）计算机的特点及应用 教学难点：（1）识别并区分计算机发展阶段； （2）收集计算机应用与发展的案例，描述计算机发展的趋势。 4、课时要求：2课时 四、教学理念 现在的学生对电脑操作已不再陌生，教师要做的事是教学会学生思考，教会学生分析，教会学生自已去解决问题。 五、教学策略 启发式教学，从生活实例中搜集与计算机相关的信息，帮助学生了解计算机，探讨计算机的发展和应用。 六、教学环境 多媒体机房，配备多媒体教学软件。 七、教学过程
一.关于计算机得诞生与发展 1.一般认为,世界上第一台电子数字计算机诞生于＿＿A____。 A、194６年 B、19５2年 C、1９5９年 Ｄ、1９６2年 2.下列关于世界上第一台电子计算机ENＩAＣ得叙述中,错误得就是__D＿___。 A、世界上第一台计算机就是1946年在美国诞生得 B、它主要采用电子管作为主要电子器件 Ｃ、它主要用于军事目得与科学计算,例如弹道计算 D、确定使用高级语言进行程序设计 [解析］ENIAC就是第一台电子计算机得英文缩写。从第二代计算机才开始引入高级程序语言BＡＳＩC与FｏrTran等,所以D就是错得。 3.目前,微型计算机中广泛采用得电子元器件就是__D＿___。 A、电子管 B、晶体管 Ｃ、小规模集成电路 Ｄ、大规模与超大规模集成电路 [解析]略
4.早期得计算机体积大、耗电多、速度慢,其主要原因就是制约于_＿D＿＿__。 A、元材料 Ｂ、工艺水平 Ｃ、设计水平 Ｄ、元器件－----早期得计算机元器件就是电子管，其体积大、耗电多。 [解析]略 二.计算机得分类 1.计算机可分为数字计算机、模拟计算机与数模混合计算机,这种分 类就是依据__B_＿_＿。 A、功能与用途 B、处理数据得方式(或处理数据得类型） Ｃ、性能与规律 D、使用范围 [解析]目前学习、办公与生活中使用得计算机属于电子数字计算机，但也有一些场合使用模拟计算机。电子数字计算机处理得就是离散数据(用“1”或“0”表示,即所谓得二进制数）,模拟计算机处理得数据就是连续(例如声音、温度等物理量)。如果电子计算机按使用得用途或范围来分类,则可以分为“通用计算机与专用计算机”,我们现在个人电脑都属于通用计算机。
第一章计算机基础知 识习题
第一篇习题 第一章计算机基础知识习题 一、是非题 1．计算机的发展经历了从电子管、晶体管、中小规模集成电路及大规模、超大规模集成电路四个阶段。 A．对 B．错 2．第一代计算机的硬件逻辑主要采用电子管，程序设计语言采用BASIC语言。 A．对 B．错 3．第二代计算机的主要特征为：全部使用晶体管，运算速度达到每秒几十万次。 A．对 B．错 4．第三代计算机大量使用了中小规模集成电路，第一代微处理器由此诞生。 A．对 B．错 5．第四代计算机使用大规模集成电路及超大规模集成电路，运算速度可达每秒几百万次甚至上亿次。英特尔公司制成了第一代微处理器。 A．对 B．错 6．“龙芯”是我国研制成功的第一款通用CPU芯片。 A．对 B．错 7．多媒体是报纸、杂志、广播、电视等多种传媒方式的总称。 A．对 B．错
8．计算机系统由输入设备、输出设备、存储器、运算器和控制器组成。 A．对 B．错 9．系统软件的主要功能是管理、控制和维护计算机软、硬件资源，简单来说就是操作系统。 A．对 B．错 10．主板是微型计算机的主要组成部分，是由焊接在多层印刷电路上的CUP插座、北桥和南桥芯片组、BIOS芯片、内存条插槽、AGP插槽、PCI插槽和其它各种接口等构成。 A．对 B．错 11．内存储器是CPU能够直接访问的存储器，用于存放正在运行的程序和数据。。 A．对 B．错 12．微型计算机中常用的硬盘接口主要有IDE和SATA两种。。 A．对 B．错 13．显示适配器简称显卡，它的用途是将计算机系统所需要的显示信息进行转换驱动，并向显示器提供行扫描信号，控制显示器的正确显示，是连接显示器和个人电脑主板的重要元件。 A．对 B．错 14．计算机病毒,是指编制或者在计算机程序中插入的破坏计算机功能或者毁坏数据,影响计算机使用,并能自我复制的一组计算机指令或者程序代码。 A．对 B．错