第一章  计算机基础知识

1.1 概述

1．计算机发展简史

（1）时间：1946年2月14日（抗日胜利第二年的情人节）

名字：ENIAC﹙世界上第一台电子计算机﹚

存储程序和程序控制的提出者：冯·诺依曼

（2）四代计算机的发展简史：参考书上的表格﹙P6﹚

     补充：a.从集成电路开始出现了操作系统

           b.小规模集成电路（SSI） 中规模集成电路（MSI）

             大规模集成电路（LSI） 超大规模集成电路（VLSI）

           c.电子计算机最早应用于科学计算

（3）我国计算机的发展史：

     a.1958年我国自行研制了第一台计算机

      1964年我国研制出了第一台晶体管计算机

b．1983年，我国诞生了第一台亿次级巨型计算机“银河1号”

     c．截止2010年10月，我国自行研制的最快的巨型计算机是“天河-1A”。

（4）计算机技术的发展方向：巨型化  微型化  网络化  智能化﹙常出现在多选题﹚

（5）计算机的分类：

a. 按用途划分：专业计算机  通用计算机

 b. 按性能指标和应用对象：超级计算机 大型计算机 小型计算机  微型计算机  工作站

c.从未来计算机的发展角度看，科学界普遍看好具有代表性的计算机：生物计算机  光计算机  量子计算机

2．计算机特点：

   ①处理速度快 ②计算精度高

③记忆存储能力强 （冯·诺依曼提出的记忆存储是其别于其他机器的最主要特点）

④具有逻辑判断能力 ⑤支持人机交互

3．计算机的主要应用：

  ①科学计算（数值计算）——应用于气象 地震等领域的预测

  ②数据处理（信息处理）——办公自动化（OA）

  ③人工智能

④辅助工程：计算机辅助设计（CAD） 计算机辅助制造（CAM）

             计算机辅助测试（CAT） 计算机辅助教学（CAI）

             计算机辅助教育（CBE） 计算机教学管理（CMI）

1.2 计算机系统组成及其工作原理

参考P10的图：计算机系统由硬件系统和软件系统组成

1．计算机硬件系统

  （1）硬件系统组成：运算器  控制器  存储器（内存储器和外存储器） 输入设备  输出设备

    ①CPU组成：运算器（加减乘除的算数运算和与、或、非逻辑运算）

                 控制器（控制 协调）

    ② 内存储器：

a. ROM(只读性存储器)：不能写入数据，只能读出数据；掉电后数据不丢失。

b. RAM（随机读写存储器）：既能读取数据，又能写入数据；掉电后数据丢失，在存储器中读写速度最快〔排除CACHE﹙高速缓冲存储器〕是一个协调cpu与内存之间的速度差的部件 ）

补充：读写速度排序：CACHE>RAM>硬盘>U盘

③外存储器：

a. 硬盘：磁介质存储器，读写速度最快的外存储器

b. 光盘：光介质存储器。

l CD-ROM：只读光盘﹙只能读，不能写入修改数据﹚

l CD-R：一次性可写入光盘﹙只能写一次，读取的次数不限﹚

l CD-RW：可擦写光盘﹙可多次擦写﹚

c. U盘：半导体介质存储器

d. 软盘

④输入设备：

 键盘  鼠标（三种接口：USB  PS2  串口 ） 扫描仪

        手写板 条形码读入器  光笔  触摸屏  数码相机  

语音录入装置  AD转换器(模数转换器)

        ⑤输出设备：

           显示器：分辨率是其最重要的性能指标 分辨率越高 显示的图像越清晰  

打印机： 激光打印机是性能很好的打印速度最快的打印机

绘图仪    音响

      计算机中的所有信息传递都是通过总线进行的，总线分为：地址总线，数据总线，控制总线 。﹙如果有n位地址总线，其寻址范围是：2ⁿ Byte﹚

2．计算机软件系统

软件是指为运行、管理和维护计算机所编制的各种程序及相应支持文档的总和

软件分为系统软件和应用软件。

（1）系统软件：

a. 操作系统：

  ①操作系统被称为人机接口

  ②操作系统五大功能：处理器管理、存储管理、文件管理、设备管理、作业管理。

  ③按照系统功能或者操作方式分类：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（windows xp属于单用户多任务操作系统 也属于实时操作系统）

  ④Unix和linux属于多用户多任务操作系统，也属于多用户交互式操作系统。

  ⑤windows 2000 Server 、Netware、Unix、linux都属于网络操作系统

  ⑥DOS：磁盘操作系统，属于单用户单任务操作系统。

b.程序设计语言：

未解决某一特定问题而设计的指令序列称为程序

①指令：包含操作码和地址码

l 操作码：执行功能

l 地址码：执行对象的地址

       ②程序设计语言分为：

l 高级语言：可读性，可移植性很好

l 汇编语言：执行效率高，移植性差，依赖硬件结构

l 机器语言：二进制代码，执行效率最高。

    所有汇编语言和高级语言编写的程序叫源程序，必须被编译成机器语言才能执行。

  高级语言直接转换成目标程序再执行，这个叫编译。

  高级语言一边转换目标程序一边执行，这个叫解释。

3．计算机工作原理及性能指标

    （1）计算机工作原理：存储程序控制原理，

       基本内容包含：

① 计算机基本结构（五大功能模块）

② 采用二进制数（优点：可行性，可靠性，简易性，逻辑性）

③ 存储程序控制

      （2）计算机性能指标

       a．基本概念：

        ① 位（bit） 简写为“b”，构成信息的最小单位，也是计算机处理的最小单位。

        ② 字节（Byte）简写为“B”,是存储容量的基本单位

        ③ 字长 cpu在处理信息时一次处理的二进制位数。

        ④ 单位之间的换算关系：

           1B=8bit  1KB=2¹⁰ B=1024B  1MB=2¹⁰ KB=1024KB

           1GB=2¹⁰MB=1024MB    1TB=2¹⁰GB=1024GB

       b．计算机性能指标

         ①主频：主频用MIPS来描述，主频的基本单位是Hz。

         ②字长：字长越长，性能越高，运算速度越快，数据的运算精度越高。指令程度和存储单元长度越长。

         ③内存容量：内存的基本单位是字节，在计算机性能指标中，内存储器容量指的是RAM。注：书上写的是内存储容量是ROM和RAM的和（这个有问题的）

       ④可靠性：用平均无故障时间（MTBF）来表示

       ⑤外设配置

  4．计算机中的信息表示

     （1）计算机中的数制

  二进制（B）：由0和1两个数字组成

 八进制（O）：由0~7这八个数字组成

 十进制（D）：由0~9这是个数字组成

 十六进制（H）：由0~9、A、B、C、D、E、F这15个数字组成。

            其中ABCDEF分别代表：10、11、12、13、14、15。

●十进制到各个进制的转换

l 各个进制到十进制的转换

二进制——十进制：乘2ⁿ 求和

例：1101=1*2⁰+0*2¹+1*2²+1*2³ =13

    1011=1*2⁰+1*2¹+0*2²+1*2³ =11

八进制——十进制：乘8ⁿ 求和

  例：13（八进制）= 3*8⁰+1*8¹ =11（十进制）

      24（八进制）= 4*8⁰+2*8¹ =20（十进制）

十六进制——十进制：乘16ⁿ 求和

 例：15H（十六进制）= 5*16⁰+1*16¹ =21（十进制）

1DH（十六进制）= 13*16⁰+1*16¹ =29（十进制）

 

l 二进制、八进制、十六进制之间的转换

      二进制——八进制：用3为二进制表示一位八进制

例：110100101=110 100 101 =645（八进制）

    10100101=010 100 101 =245（八进制）

            注意：前面不够补0

二进制——十六进制：用四位二进制表示一位八进制

例： 10100101=1010 0101 =A5H（十六进制）

                 100101=0010 0101 =25H（十六进制）

（2）计算机中的数的表示

   如果是有符号数，数的最高位为1表示负数，数的最高位为0表示正数。

（3）计算机中的信息编码

①数字编码：BCD码 最常用的BCD码是8421BCD码

②字符编码：

  最常用的字符编码是ASCII码，他用7位二进制表示。

ASCII码的规律：

   ③汉字编码：

a． 汉字信息交换码简称交换码，也叫国标码

b． 汉字输入码：也叫外码，五笔输入法属于字型输入码

c． 汉字内码：每个汉字内码占用两个字节的存储空间，并且每个字节的高位为1，在计算机内存储和处理的汉字信息的编码是内码也叫机内码。

d． 汉字字型码：也叫字模或汉字输出码，一个汉字字型码也占两个字节的存储空间。在汉字字库里存放的就是汉字字型码。如果有一个N×N点阵的字型码，需要N×N/8的字节存储空间。

e． 汉字地址码：汉字字库中存储汉字字型信息的逻辑地址码。

f． 参考那个图：

l 汉字输入系统中存放的是汉字输入码

l 汉字字库中存放的是汉字字型码

l 在内存中存放的和在内部处理的都是汉字机内码

l 显示和打印的是汉字字型码

         5.计算机病毒

               ⑴计算机病毒的定义： 计算机病毒是一段程序，它通过修改其他程序把自身拷贝嵌入而实现对其他程序的感染

           ⑵计算机病毒的特点

           ①传染性 ：判断是否为病毒的基本的标志

           ②隐蔽性

           ③破坏性

           ④潜伏性

          ⑶计算机病毒的分类

           ①引导型病毒 会改写磁盘上的引导扇形的内容

           ②文件型病毒 主要感染文件扩展名为.com .exe等可执行程序为主

           ③宏病毒 （会感染office文档）

          ⑷计算机病毒的危害

           ①破坏系统和数据

           ②耗费资源  

           ③破坏功能

          ④删改文件

          ⑷计算机病毒的防治 一是从管理入手 二是采取一些技术手段

         （5）计算机病毒的传染途径：

             ①文件拷贝：U盘、光盘、软盘、硬盘

②文件传送：网络传输

③文件执行：对感染病毒的可执行的文件进行操作