事業(yè)單位-計算機基礎知識-講義大全(共34頁)

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上事業(yè)單位-計算機基礎知識-講義大全（上）專心-專注-專業(yè)第一講 計算機的發(fā)展 本講要點 計算機發(fā)展階段、特點與應用領域 計算機語言的發(fā)展 常見數(shù)制 授課內容 一、 第一節(jié) 計算機的發(fā)展、特點和分類 計算機的誕生 世界上第一臺計算機 ENIAC（Electronic Numerical Integrator And Calculator，稱為電子數(shù)字積分計算機）1946 年 2 月誕生于美國。該機采用電子管作為計算機的基本部件，共用了 18800 個電子管、10000只電容和 7000 個電阻，重達 30 噸，占地 170 平方米，是一個名副其實的“龐然大物”。ENIA

2、C 是第一臺正式投入運行的計算機，它的運 算速度 可達每秒 5000 次（加減法），過去 100 名工程師花費一年時間才能解決的計算問題，利用 ENIAC 只需兩小時即可解決，這使工程師們擺脫了繁重的計算工作。不過，ENIAC 計算機與現(xiàn)代計算機相比，存在較大差異，并且不具有“機內存儲程序”功能，其計算過程需要在計算機外通過開關和接線來安排。不久，美籍匈牙利科學家馮·諾依曼（Von Neumman ）提出了“存儲程序式計算機”的模式，并主持研制了名為 EDVAC 的計算機，該機采用二進制代替十進制，并將指令存入計算機內部，這恰恰是現(xiàn)代計算機所采用的工作模式，人們稱這種計算機為馮氏機。

3、二、 計算機發(fā)展階段 從 ENIAC 誕生到現(xiàn)在，根據(jù)計算機所采用的物理器件不同，計算機的發(fā)展可劃分為四個時代：電子管時代、晶體管時代、固體電路時代和大規(guī)模集成電路時代。1. 第一代計算機（1946 年） 繼 ENIAC 之后，陸續(xù)出現(xiàn)了一批著名的計算機，它們的特征是采用電子管作為邏輯元件，用陰極射線管和水銀延遲線作為主存儲器，外存則依賴紙帶、卡片等。這些計算機的計算速度每秒可達幾千至幾萬次，程序設計則使用機器語言或匯編語言。這一代計算機的代表是UNIVAC-I，有一定批量生產(chǎn)的計算機是 IBM 公司的 IBM701（1952 年）及后續(xù)的 IBM703，IBM704 等。 2. 第二代計算機

4、（1958 年） 使用晶體管或半導體作為開關邏輯部件，使其具有體積小、耗電少和壽命長等優(yōu)點，且運算速度有所提高。第一臺名為 UNIAC-的全晶體管計算機問世，較有代表性的則是 IBM 公司的 7090，7094 等大型計算機以及 CDC 公司的 CDC1604 計算機。 在這一時期，程序設計方面使用了高級語言，如 FORTRAN 語言、COBOL 語言等，使程序設計工作得到大幅度簡化。 3. 第三代計算機（1964 年） 這一代計算機的特征是采用中、小規(guī)模集成電路（簡稱 IC）代替分立元件的晶體管。在幾平方毫米的單晶體硅片上，可以集成幾十個甚至幾百個電子器件組成的邏輯電路。除具有體積小、重量輕

5、、功耗低、穩(wěn)定性好等方面的優(yōu)點外，運算速度每秒可達幾十萬至幾百萬次。在軟件方面，操作系統(tǒng)日趨成熟，且軟件的兼容性得到考慮。較有代表性的計算機則是 CDC 公司的 CYBER系列，DEC 公司的 PDP-11 和 VAX 系列等。 4. 第四代計算機（1971 年） 以大規(guī)模集成電路為計算機的主要功能部件，具有更高的集成度、運算速度和內存儲器容量。1971 年，Intel 公司研制成功第一代 4 位的微處理器 4004 和 8 位的微處理器 第2頁 8088，這使微型計算機迅速地發(fā)展起來。在隨后的 10 年間，微處理器也由第一代發(fā)展到了第四代。 事實上，計算機的發(fā)展在不同的時期并不是均衡的。例如

6、，第四代計算機發(fā)展至今已 30 余年，前三代計算機所用總和不過 25 年。 5. 第五代計算機 正在發(fā)展中的智能計算機。 三、 計算機語言的發(fā)展 第一代：機器語言，每條指令用二進制編碼，效率很低，難讀、難懂、難修改。 第二代：匯編語言，用字符、符號編程，與具體機器指令有關，執(zhí)行效率較高。 第三代：高級語言，面向用戶，每一種語言，都有自己規(guī)定的專用符號、語法規(guī)則和語句結構。 高級語言與自然語言更接近，而與硬件功能相分離，徹底脫離了具體的指令系統(tǒng)，便于掌握和使用。如FORTRAN、COBOL、BASIC、PASCAL、C 等都屬于高級語言。 第四代：面向對象程序設計語言，新一代的程序開發(fā)語言，使程

7、序的編寫和重用更加容易。如 Visual Basic、Visual C/C+、Delphi、Power Builder 等。四、 計算機工作的特點 計算機是一種能迅速而高效地自動完成信息處理的電子設備，它能按照程序對信息進行加工、處理、存儲等。計算機有以下幾個重要特點。1. 處理信息快 世界上第一臺電子計算機的運算速度是 5000 次/秒（每秒執(zhí)行 5000 個指令）。目前，一般微型計算機的運算速度可達每秒幾千萬到幾億次，巨型計算機的運算速度已經(jīng)達到每秒幾百億次。計算機有著如此高的運算速度，使得過去需要幾年甚至幾十年才能完成的任務，現(xiàn)在只要幾天、幾小時甚至更短時間就能完成。2. 存儲容量大 計

8、算機的存儲器可以存儲大量的數(shù)據(jù)。它不僅能夠存儲程序代碼、原始數(shù)據(jù)和計算結果，還能存儲計算機在執(zhí)行過程中的中間信息，并能根據(jù)計算的需要隨時取用。隨著計算機硬件技術的飛速發(fā)展，計算機存儲容量也快速增長，從以前的幾十 KB、幾百 KB，到現(xiàn)在的幾十 GB、幾百 GB 甚至幾千 GB。3. 可靠性高 由于采用了大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路，計算機有著非常高的穩(wěn)定性和可靠性。計算機不僅用于數(shù)值計算、數(shù)據(jù)處理、輔助設計和辦公自動化等方面，還廣泛地應用于工業(yè)控制、航空航天等可靠性要求高的領域。4. 準確性高（或稱為精度高） 計算機一般可以有十幾位有效數(shù)字，并可以達到更高的精度。隨著計算機技術更深入的發(fā)展，獲得更

9、高的有效數(shù)字位數(shù)是必然的，有效數(shù)字位數(shù)越多，計算機計算的范圍越大，準確性就越高。例如，對圓周率的計算，數(shù)學家們經(jīng)過長期艱苦的努力只算到小數(shù)點后 500 位，而使用計算機很快就可以算到小數(shù)點后 200 萬位。五、 計算機的應用領域 1. 傳統(tǒng)應用 科學計算 這是計算機的原始應用，也是計算機產(chǎn)生的直接原因。計算機用于科學計算，體現(xiàn)了兩方面優(yōu)勢：首先是解決計算量巨大的問題。例如，為了計算某個環(huán)境的溫度或壓力分布，常需要將環(huán)境分離成上萬或更多的“節(jié)點”，求解上萬或更高階的方程組，用手工形成數(shù)據(jù)并進行方程求解是極其困難的。而用計算機運算和求解就相對容易得多。其次是滿足實時性要求。例如，以天氣預報為例，如

10、果采用人工計算，預報一天需要計算幾個星期，失去了時效，借助計算機，取得 10 天的預報數(shù)據(jù)只要數(shù)分鐘即可完 第3頁 成，這使中、長期天氣預報成為可能。數(shù)據(jù)處理 直到今天，數(shù)據(jù)處理仍然是計算機應用的一個重要領域。以一個企業(yè)為例，從市場預測、信息檢索，到經(jīng)營決策、生產(chǎn)管理，都與數(shù)據(jù)處理有關。借助計算機，可以使這些數(shù)據(jù)更有條理，統(tǒng)計的數(shù)據(jù)更準確，反饋更及時，管理和決策更科學、更有效。 據(jù)統(tǒng)計，用于數(shù)據(jù)處理的計算機機時約占全部計算機應用的 2/3。自動控制 因為計算機不僅具有極高的運算速度，且具有邏輯判斷能力，因此，在工業(yè)生產(chǎn)過程的自動控制中應用很廣。該過程的實質是指計算機匯集現(xiàn)場有關數(shù)據(jù)信息，求出它

11、們與設定值的偏差，產(chǎn)生相應的控制信號，對受控對象進行控制和調整。計算機用于生產(chǎn)過程的自動控制，可以有效地提高勞動生產(chǎn)率，降低成本，提高產(chǎn)品質量。除此之外，計算機也廣泛用于交通調度與管理、衛(wèi)星通信和導彈飛行控制中。2. 現(xiàn)代應用 辦公自動化 辦公自動化簡稱 OA（Office Automation），其目的在于建立一個以先進的計算機和通信技術為基礎的高效人機信息處理系統(tǒng)，使辦公人員能夠充分利用各種形式的信息資源，全面提高管理、決策和事務處理的效率。根據(jù)應用對象的不同，辦公自動化系統(tǒng)又可以分成事務型 OA 系統(tǒng)、管理型 OA 系統(tǒng)和決策型 OA 系統(tǒng)。其中，事務型系統(tǒng)又稱為電子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)（EDP

12、）或業(yè)務信息系統(tǒng)，主要供辦公室秘書和業(yè)務人員處理日常的辦公事務，以減輕業(yè)務人員單調、重復性的勞動，如公文編輯、報表統(tǒng)計、文件檢索和活動安排等；管理型 OA 系統(tǒng)即管理信息系統(tǒng)（MIS），該系統(tǒng)是在事務型系統(tǒng)的基礎上，支持單位的信息管理工作；決策型 OA 系統(tǒng)（DSS）也稱為決策支持系統(tǒng)，它通過對大量歷史和當今的數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，預測在不同對策下可能導致的結果，幫助領導人員選擇適當?shù)臎Q策。數(shù)據(jù)庫應用 在當今社會中，人們無時無刻不在使用“數(shù)據(jù)”，如火車、飛機購票，銀行存兌等。為了盡量消除重復數(shù)據(jù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，人們提出了數(shù)據(jù)庫的思想，并發(fā)展成層次、網(wǎng)狀和關系型數(shù)據(jù)庫模型，也產(chǎn)生了許多著名的數(shù)據(jù)庫管理軟

13、件，如 FoxBASE，F(xiàn)oxPro，Oracle 等。借助網(wǎng)絡，還可以實現(xiàn)計算機的分布處理，如銀行儲戶可以到就近的儲蓄所取款；外出旅行時，可以使用磁卡在當?shù)刂‖F(xiàn)金；訂購車票可以到銀行而不一定是火車站的售票處等。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)實現(xiàn)了數(shù)據(jù)輸入、檢索、統(tǒng)計和報表等一系列功能。計算機輔助系統(tǒng) 計算機輔助系統(tǒng)。計算機在輔助設計與制造及輔助教學方面發(fā)揮著日益重要的作用，也使生產(chǎn)技術和教學方式產(chǎn)生了革命性的變化。 1) 計算機輔助設計（CAD，Computer-Aided Design）。早期的 CAD 主要是利用計算機代替人工繪圖，以提高繪圖質量和效率，其后的三維圖形顯示使設計人員可以從各種角度觀察物

14、體的動態(tài)立體圖，并可進行修改。借助計算機的快速計算優(yōu)點，可以隨意改變產(chǎn)品的參數(shù)，以選擇最佳設計方案，加上分析、模擬手段，可以利用計算機生成產(chǎn)品模型代替實物樣品，既降低了試制成本，也縮短了研制周期。此類方法也稱為計算機輔助工程（CAE）。2) 計算機輔助制造（CAM，Computer-Aided Manufacturing）。這方面的典型應用是數(shù)控加工，使計算機按已經(jīng)編制好的程序控制刀具的啟、停、運動軌跡和刀具速度及切削深度等進行零件加工。 3) 計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS，Computer Integrated Manufacturing System）。CIMS 是美國學者Harringt

15、on 首先提出的概念，其中心思想是將企業(yè)的各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)緊密結合，形成集設計、制造和管理為一體的現(xiàn)代化企業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)。此生產(chǎn)模式具有生產(chǎn)率高、生產(chǎn)周期短等優(yōu)點，一些專家甚至認為，CIMS有可能成為 21 世紀制造工業(yè)的主要生產(chǎn)模式。 4) 計算機輔助教學（CAI，Computer-Aided Instruction）。隨著計算機技術的進步，傳統(tǒng)的“黑板+粉筆”的教學手段已經(jīng)難以完全適應新的教學需要，借助新的支持環(huán)境，如多媒體授課中心等設施和計算 第4頁 機輔助教學軟件（稱為課件），可以獲得更好的教學效果。通過 CAI，既可以加深感性認識，又可以增加信息量，還可以增強學生的動手能力。教師很容易進行對

16、學生的個別指導。人工智能 人工智能研究的主要目的是用計算機模擬人的智能，其發(fā)展主要有以下幾個方面。 1) 機器人。實現(xiàn)類似于人的機器人是人類長期以來的夢想，這是指讓機器具有感知和識別能力，能說話和回答問題，稱為“智能機器人”。目前，應用比較廣泛的是“工業(yè)機器人”，它由已經(jīng)編制好的程序進行控制，完成固定的動作，通?？蓪⑵鋺迷谀承┲貜?、危險或人類難以勝任的工作中。2) 專家系統(tǒng)。專家系統(tǒng)是指用來模擬專家智能的軟件系統(tǒng)。該類系統(tǒng)依據(jù)事先收集的某些專家的豐富知識和經(jīng)驗，經(jīng)總結后存入計算機，再構造出相應的推理機制，使該軟件可以通過自己的推理和判斷，對用戶的問題做出回答。目前，專家系統(tǒng)最典型的應用是醫(yī)療

17、方面。 3) 模式識別。這部分應用的研究重點是圖形和語言識別，可以應用在機器人感覺和聽覺、公安部門的指紋分辨、簽字辨認等方面。 此外，數(shù)據(jù)庫智能檢索、機器翻譯、定理的機器證明等也都屬于人工智能范疇。計算機仿真 計算機仿真的目的是用計算機模擬實際事物。例如，利用計算機可以生成產(chǎn)品（如汽車、飛機等）的模型，降低產(chǎn)品的研制成本，且大幅度縮短研制周期；利用計算機可以進行危險的實驗，如武器系統(tǒng)的殺傷力、宇宙飛船在空中的對接等；利用計算機模擬自然景物，可以達到十分逼真的效果，現(xiàn)代電影、電視中廣泛采用了這些技術。 此外，在 20 世紀 80 年代末，出現(xiàn)了綜合使用上述技術的所謂“虛擬現(xiàn)實”技術，它可模擬人在

18、真實環(huán)境中的視、聽、動作等一切（或部分）行為，借助此類技術，飛行員只要在訓練座倉中戴上一個頭盔，即可看到一個高度逼真的空中環(huán)境，產(chǎn)生身臨其境的感覺。計算機網(wǎng)絡 網(wǎng)絡是指將單一使用的計算機通過通訊線路連接在一起，以便達到資源共享的目的。計算機網(wǎng)絡的建立，不僅解決了一個地區(qū)、一個國家中計算機與計算機之間的通信和網(wǎng)絡內各種資源的共享，也極大地促進和發(fā)展了國際間的通信和數(shù)據(jù)的傳輸處理。事實上，計算機技術、通信技術和網(wǎng)絡技術構成了當今信息化社會的三大支柱。六、 計算機的分類 1）按設計目的劃分可分為通用計算機和專用計算機 通用計算機：用于解決各類問題而設計的計算機。通用計算機及可以進行科學計算、工程計算

19、，由可用于數(shù)據(jù)處理和工業(yè)控制等。它是一種用途廣泛、結構復雜的計算機。 專用計算機：為某種特定目的而設計的計算機。例如用于數(shù)控機床、軋鋼控制、銀行存款等的計算機。專用計算機針對性強、效率高、結構比通用計算機簡單。 2）按大小劃分 (1)巨型計算機(Super Computer) 人們通常把最快、最大、最昂貴的計算機稱為巨型機（超級計算機）。巨型機一般用在國防和尖端科學領域。目前，巨型機主要用于戰(zhàn)略武器（如核武器和反導彈武器）的設計、空間技術、石油勘探、長期天氣預報以及社會模似等領域。世界上只有少數(shù)幾個國家能生產(chǎn)巨型機，著名巨型機如：美國的克雷系列(Cray-1,Cray-2，Cray-3、Cra

20、y-4 等)，我國自行研制的銀河-I（每秒運算 1 億次以上）、銀河-II（每秒運算了 10 億次以上）和銀河-III（每秒運算 100 億次以上）也都是巨型機?，F(xiàn)在世界上運行速度最快的巨型機已達到每秒萬億次浮點運算。(2)大中型主機(Mainframe)大型主機包括大型機和中型機，價格比較貴，運算速度沒有巨型機那樣快，一般只有大中型企事業(yè)單位才有必要配置和管理它。以大型主機和其他外部設備為主，并且配備眾多的終端，組成一個計算機 第5頁 中心，才能充分發(fā)揮大型主機的作用。美國 IBM 公司生產(chǎn)的 IBM360、IBM370、IBM9000 系列，就是國際上有代表性的大型主機。(3)小型計算機(

21、Minicomputer)小型計算機一般為中小型企事業(yè)單位或某一部門所用，例如高等院校的計算機中心都以一臺小型機機為主機，配以幾十臺甚至上百臺終端機，以滿足大量學生學習程序設計課程的需要。當然其運算速度和存儲容量都比不上大型主機。美國 DEC 公司生產(chǎn)的 VAX 系列機、IBM 公司生產(chǎn)的 AS/400 機，以及我國生產(chǎn)的太極系列機都是小型計算機的代表。 （4）微型計算機，即個人計算機(Personal Computer)個人計算機又稱為 PC 機(Personal Computer)，第四代計算機時期出現(xiàn)的一個新機種。它雖然問世較晚，卻發(fā)展迅猛，初學者接觸和認識計算機，多數(shù)是從 PC 機開始

22、的。 PC 機的特點是輕、小、價廉、易用。在過去 20 多年中，PC 機使用的 CPU 芯片平均每兩年集成度增加一倍，處理速度提高一倍，價格卻降低一半。隨著芯片性能的提高，PC 機的功能越來越強大。今天，PC 機的應用已遍及的各個領域：從工廠的生產(chǎn)控制到政府的辦公自動化，從商店的數(shù)據(jù)處理到個人的學習娛樂，幾乎無處不在，無所不用。目前，PC 機占整個計算機裝機量的 95%以上。 第二節(jié) 數(shù)制概述 人類日常生活中，使用最多的是十進制數(shù)，但計算機中還廣泛使用二進制數(shù)、八進制數(shù)和十六進制數(shù)等，它們的特點很相似，都是按進位的方式進行計數(shù)，不同位上的數(shù)字表示不同的值（即使數(shù)字相同）。常見數(shù)制： 十進制（D

23、）： (258)10 、 258(D)、 258D、258 二進制（B）： (1010)2 、 1011(B)、 1011B 八進制（Q）： (257)8 、 257(Q)、 257Q 十六進制（H）：(2A8)16 、 2A8(H)、 2A8H、0A58H十進制數(shù)的主要特點是： 有十個數(shù)碼 09； 進位方式為逢十進一，或者說其基數(shù)是 10。 二進制數(shù)的主要特點為： 有兩個數(shù)碼 0 和 1； 進位方式為逢二進一，基數(shù)是 2，數(shù)位 k 上的權是 2k。事實上，其他進位制數(shù)與上述表示方法類似，只是使用的數(shù)碼、基數(shù)及權不同。 本講知識延伸 一般地說，若用正整數(shù) J 表示進位制基數(shù)，則任意一個 J 進

24、制數(shù) N 可以表示為： 第6頁 其中 ak 是一個值為 0，1，2，J-1 的數(shù)碼。當 J=10 時，此為一個十進制數(shù)；當 J=2，4，8，16時，分別為二進制數(shù)、四進制數(shù)、八進制數(shù)和十六進制數(shù)。八進制采用的數(shù)碼是 07，十六進制采用的數(shù)碼是 09 和 AF，其中 AF 的值為十進制的 1015，AF 也可以寫成小寫字母。根據(jù)上述討論可知，各種進位制數(shù)有三個共同特點： 每個進制數(shù)都有一個固定的基數(shù) J，每一個數(shù)位取自 J 個不同數(shù)碼中的一個，采取“逢 J 進一”的原則向前進位。 進位制數(shù)可以按上述公式展開，且每位上的數(shù)碼 ak 對應一個固定的權 Jk。 對 J 進制小數(shù)而言，若小數(shù)點向左移動一

25、位，等于原數(shù)縮小了 J 倍；若小數(shù)點向右移動一位，等于原數(shù)增大了 J 倍。 第7頁 第二講 數(shù)制轉換 本講要 點 各種進制 不同數(shù)制之間的轉換 授課內 容 1. 各種數(shù)制 十進制 第一節(jié) 各種數(shù)制 十個符號（0、1、2、3、4、5、6、7、8、9） 逢十進一 二進制 兩個符號（0、1） 逢二進一 八進制 八個符號（ 0、1、2、3、4、5、6、7） 逢八進一 十六進制 0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F，十六個符號 逢十六進一 第二節(jié) 計算機中使用的數(shù)制 與生活中常用的十進制數(shù)不同，計算機內使用二進制數(shù)，這主要是基于下述原因： 設計可行性。如果將一個數(shù)碼視做一種狀態(tài)

26、，則十進制數(shù)共有 10 種狀態(tài)，對應 09 的數(shù)碼，因為二進制數(shù)只有 0 和 1 兩個數(shù)碼，只有兩種狀態(tài)。從實現(xiàn)上看，設計具有 10 個狀態(tài)的電子器件是極其困難的，而具有兩個狀態(tài)的器件則容易實現(xiàn)，如開關的閉合、晶體管的截止和導通、電位電平的低和高等都可以表示數(shù)碼 0 和 1?？梢哉f，使用二進制才使電子器件的設計更具有可行性。 運算簡易性。二進制數(shù)具有比十進制數(shù)簡單得多的運算規(guī)則。例如，二進制數(shù)的求和法則為：相比之下，十進制中的每兩個數(shù)碼都要定義運算法則，遠比二進制復雜。正因為使用較少的運算規(guī)則，才使計算機運算器的硬件結構得到極大簡化。 系統(tǒng)可靠性。因為使用二進制數(shù)表示數(shù)碼的電信號較少，控制過程

27、簡單，數(shù)據(jù)的處理和傳輸不易出錯，所以提高了計算機系統(tǒng)的可靠性。 第8頁 各進制轉十進制 第三節(jié) 數(shù)制轉換 十進制轉二進制 除以 2 倒取余數(shù) 例如：（15）=（1111） 102例：與十進制數(shù) 100 等值的數(shù)是： (ACD) A （64）16 B （）2 C （）2 D （144）8 3本講知 識延伸1. 十進制數(shù)轉換成非十進制數(shù)的方法概述 當一個十進制數(shù) m 轉換成 J 進制數(shù)時，可以將整數(shù)部分和小數(shù)部分分開考慮，規(guī)則是： 整數(shù)部分。將 m 的整數(shù)部分除 J 取余，再重復地用相除后的整數(shù)部分除 J 取余，直到整數(shù)部分為 0 時止。按先后次序，將所得到的余數(shù)由右到左（即由低到高）排列，即得到

28、 J 進制數(shù)的整數(shù)部分。 小數(shù)部分。將 m 的小數(shù)部分乘 J 取整，再重復地用相乘后的小數(shù)部分乘 J 取整，直到小數(shù)部分為0 或達到要求精度時為止。按先后次序將所得到的整數(shù)由左到右（即由高到低）排列，即得到 J 進制數(shù)的小數(shù)部分。 2. 二進制數(shù)、八進制、十六進制數(shù)之間的轉換。 二進制數(shù)與八進制數(shù)之間的轉換。由于 2 =8，即 1 位八進制數(shù)相當于 3 位二進制數(shù)，可見，兩者之間有如下對應關系： 第9頁 上述關系說明，從二進制數(shù)轉換成十六進制數(shù)時，應該從小數(shù)點開始，分別向左右分組，每位為一組，不足 4 位的用 0 補足，然后將每組二進制數(shù)用相應的十六進制數(shù)表示。4將十六進制數(shù)轉換為二進制數(shù)是上

29、述過程的逆過程，即將每一個十六進制數(shù)碼轉換為 4 位的二進制數(shù)即可。例， 將(11.) 2轉換成十六進制數(shù)。將原數(shù)補 0 并按 4 位分組進行轉換：第三講 計算機的編碼與組成 本講要 點 計算機所使用的編碼 計算機系統(tǒng)構成 計算機工作原理概述 授課內 容 一、 第一節(jié) 計算機中的編碼 ASC 碼（美國信息交換標準代碼）7 位二進制數(shù)表示一個字符，最高位為 0. 可以表示常用字符 128 個，編碼從 0 到 127。 普通字符： 09 4857 AZ 6590 az 97122 控制字符：031 及 127如 CR（回車）、LF（換行）、FF（換頁）、DEL（刪除）、BS（退格)等 第10頁 二

30、、 輸入碼 漢字編碼 音碼類：全拼、雙拼、微軟拼音、自然碼和智能 ABC 等； 形碼類：五筆字型法、鄭碼輸入法等 ； 混合碼： 自然碼。 漢字編碼：機內碼 國家標準:信息交換用漢字編碼字符集基本集(GB2312_80) 一級漢字(常用字，按拼音排序)：3755 個； 二級漢字(非常用字) ：3008 個。 第二節(jié) 計算機系統(tǒng)組成與工作原理 一、 系統(tǒng)組成 一個完整的計算機系統(tǒng)包括硬件和軟件。 硬件是組成計算機系統(tǒng)的各種物理器件的總稱，是計算機系統(tǒng)的物質基礎，包括 CPU、存儲器、輸入和輸出設備等。 軟件是在硬件系統(tǒng)上運行的各類程序、數(shù)據(jù)及有關資料的總稱。包括系統(tǒng)軟件和應用軟件兩大部分。 硬件系

31、統(tǒng) 一臺微機的硬件系統(tǒng)必須由 5 個部分組成，即運算器、控制器、存儲器、輸人設備和輸出設備。運算器負責指令的執(zhí)行； 控制 器的作用是協(xié)調并控制計算機的各個部件按程序中排好的指令序 列執(zhí)行指令的操作；存儲器是具有記憶 功能 的器件，用于存放程序、需要用到的數(shù)據(jù)及運算結果；而輸入輸 出設備則是負責從外部設備輸入程序和數(shù)據(jù)，并將運算的結果送出 軟件系統(tǒng) 計算機軟件系統(tǒng)是計算機系統(tǒng)的靈魂，計算機眾多的功能正是由于豐富的軟件實現(xiàn)的。計算機軟件分為系統(tǒng)軟件和應用軟件。系統(tǒng)軟件是計算機系統(tǒng)的核心，它管理系統(tǒng)所有的硬件資源和軟件資源，人們只能夠使用它，而不能改變或者修改。應用軟件是為了滿足人們某方面需要而開發(fā)

32、的軟件，類型多樣，數(shù)量眾多。 二、 工作原理 馮·諾伊曼提出了計算機的 體系結構， 其要 點是：數(shù)字計算機的數(shù)制采用二進制；計算機應該按照程序順序執(zhí)行。人們把這個理論稱為馮·諾伊曼體系結構。從第一臺計算機 ENIAC 到當今最先進的計算機都采用了馮·諾伊曼體系結構，所以馮·諾伊曼是當之無愧的數(shù)字計算機之父。 根據(jù)馮·諾伊曼的體系結構，計算機必須具有如下功能： 第11頁 把需要的程序和數(shù)據(jù)送至計算機中。必須具有長期記憶程序、數(shù)據(jù)、中間結果及最終運算結果的能力。能夠完成各種算術運算、邏輯運算和數(shù)據(jù)傳送等數(shù)據(jù)加工處理。能夠根據(jù)需要控制程序走向，并能根

33、據(jù)指令控制機器的各部件協(xié)調操作。能夠按照要求將處理結果輸出給用戶。 為了完成上述 功能 ，計算機應當由以下 5 部分構成：中央處理器（ CPU）、輸入 /輸出（ I/O）設備、主存儲器（內存儲器）、輔助存儲器（外存儲器） 1. 中央處理器（Central Processing Unit, CPU） 中央處理器主要由控制器和 累加器組成 ，是 任何計算機系統(tǒng)必需的核心部件?？刂破魇怯脕韺崿F(xiàn)計算機各部分的協(xié)調動作 、使 計算過程自動進行的裝置，是計算機的指揮中心。累加器是計算 機進行信息加工的場所，所有算術運算、邏輯運算等都在這里進行。 CPU 的工作原理和一個工廠對產(chǎn)品的加工過程類似。首先輸入工

34、廠的原料（指令和數(shù)據(jù)輸入到主存儲器），經(jīng)過物資分配部門 的調 度分配（控制器的控制），被送往生產(chǎn)線（累加器的計算處理）， 生產(chǎn)出成品（處理結果）后，再存儲在倉庫（主存儲器）中，最后拿到市場上去賣（結果輸出）。2. 輸入/輸出（I/O）設備 輸入/輸出設備是計算機系統(tǒng)與外界聯(lián)系和溝通的橋梁，例如，用戶將程序和數(shù)據(jù)輸入到計算機的存儲器，或將計算結果反饋給用戶等。 輸入設備是把信息送入計算機系統(tǒng)的設備，它將原始信息轉化為計算機能識別的二進制數(shù)。輸入設備的種類很多，常用的有鍵盤、鼠標和掃描儀等。 輸出設備是把計算機系統(tǒng)中的信息送出的設備，它把計算機內部的二進制數(shù)據(jù)轉換成便于人們閱讀和利用的形式。常用的

35、輸出設備有顯示器、打印機、繪圖儀和音箱等。3. 內存儲器 主存儲器也稱為內存儲器，簡稱內存，它能被 CPU 直接訪問。主存儲器用來存放計算機的系統(tǒng)程序、即將處理的用戶程序、數(shù)據(jù)和計算結果等。主存儲器由電子器件構成，CPU 對它的存取速度非常快，但是其容量較小。 主存儲器主要有隨機訪問存儲器（ Random Access Memory, RAM）和只讀存儲器（Read Only Memory, ROM）兩種。RAM 允許我們隨機地存取內存中的數(shù)據(jù)，如果計算機斷電，保存在 RAM 中的數(shù)據(jù)將全部丟失，所以 RAM 是計算機的臨時存儲區(qū)，而不是永久性存儲區(qū)。 ROM 中的信息一旦寫入（寫入的過程稱為

36、固化），就不能被擦除，所以，存儲在 ROM 中的數(shù)據(jù)理論上是永久的。ROM 只能讀、不能寫，基于這個原因，ROM常用于存儲重要的系統(tǒng)程序和數(shù)據(jù)，如主板的 BIOS（基本輸入輸出系統(tǒng)）等，即使關機后，保存在 ROM中的數(shù)據(jù)也不會丟失。4. 外存儲器 輔助存儲器也稱為外部存儲器，簡稱外存，屬于海量的、永久性的存儲介質，用于存放計算機系統(tǒng)的幾乎所有的資料。外存主要有磁帶、光盤、磁盤（軟盤和硬盤）等形式。當運行存儲在外部存儲器中的某個應用程序時，計算機將在 CPU（控制器）的控制下，將外部存儲器中的程序和數(shù)據(jù)裝載到主存儲器中，然后再運行。CPU 不能直接訪問外部存儲器。與內存相比，計算機訪問外部存儲器

37、的速度要慢得多，但外部存儲器的容量要大得多。5. 總線 第12頁 總線（ bus）是 CPU 與外圍設備之間傳送信息的一組信號線，也是計算機的核心部件之一。所示，總線是計算機數(shù)據(jù)交換的通道，其性能直接決定了計算機的性能。 本講知識延伸 計算機主要性能指標CPU 主頻：CPU 的時鐘頻率，是 CPU 的主要性能指標。計算機硬件在控制器的控制下， 按照時鐘脈沖的節(jié)奏，一個節(jié)拍一個節(jié)拍地工作，時鐘頻率高意味著工作節(jié)拍快，所以，主頻越高，CPU 的計算速度越快，性能就越好。主板帶寬：主板總線的數(shù)據(jù)傳輸速率。總線是所有數(shù)據(jù)交換的必經(jīng)之路，帶寬越大，數(shù)據(jù)傳輸速度越快，計算機的性能就越好。內存容量：主存儲器

38、的容量大小。在運行程序時，內存和外存將不斷地交換數(shù)據(jù)，而 CPU 訪問外存（如硬盤）的效率比訪問內存要低得多，如果提高內存容量，就可以減少 CPU 訪問外存的次數(shù)，同時可以更好地支持計算機多線程操作，所以，內存容量越大，計算機的整體性能就越好。硬盤容量：輔助存儲器的容量大小。硬盤是檔，硬盤越大，可以存儲的資料就越多。PC 機必備的主要輔助存儲器，用于存放各種程序和文控制字符各進制對照表 二進制 0000 0000 0000 0001 0000 0010 0000 0011 0000 0100 0000 0101 0000 0110 0000 0111 0000 1000 0000 1001 0

39、000 1010 0000 1011 0000 1100 0000 1101 0000 1110 0000 1111 十進制 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 十六進制 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 0A 0B 0C 0D 0E 0F 縮寫 NUL SOH STX ETX EOT ENQ ACK BEL BS HT LF VT FF CR SO SI 名稱/意義 空字符（Null） 標題開始 本文開始 本文結束 傳輸結束 請求 確認回應 響鈴 退格 水平定位符號 換行鍵 垂直定位符號 換頁鍵 歸位鍵 取消變換（Shift

40、out） 啟用變換（Shift in） 第13頁 二進制 0001 0000 0001 0001 0001 0010 0001 0011 0001 0100 0001 0101 0001 0110 0001 0111 0001 1000 0001 1001 0001 1010 0001 1011 0001 1100 0001 1101 0001 1110 0001 1111 0111 1111 十進制 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 127 十六進制 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 1A 1B 1C 1

41、D 1E 1F 7F 縮寫 DLE DC1 DC2 DC3 DC4 NAK SYN ETB CAN EM SUB ESC FS GS RS US DEL 名稱/意義 跳出數(shù)據(jù)通訊 設備控制一（XON 啟用軟件速度控制） 設備控制二 設備控制三（XOFF 停用軟件速度控制） 設備控制四 確認失敗回應 同步用暫停 區(qū)塊傳輸結束 取消 連接介質中斷 替換 跳出 文件分割符 組群分隔符 記錄分隔符 單元分隔符 刪除 第四講 存儲器 本講要 點 內存儲器的特點和分類 外存儲器的特點和分類 存儲容量的換算 授課內 容 第一節(jié) 內存儲器 內存儲器也稱為主存或內存，是微型機的一個重要組成部分。計算機執(zhí)行的所的

42、程序和操作的數(shù)據(jù)都要先放入內存，因此其工作速度和存儲容量對系統(tǒng)的整體性能、系統(tǒng)所能解決問題的規(guī)模和效率都有很大的影響。是直接與 CPU 相聯(lián)系的存儲設備，是微型計算機工作的基礎，位于主板上。通常，內存儲器分為只讀存儲器、隨機讀寫存儲器和高速緩沖存儲器 3 類。一、 只讀存儲器(ROM，Read Only Memory)ROM 是指只能讀數(shù)據(jù)而不能往里寫數(shù)據(jù)的存儲器。ROM 中的數(shù)據(jù)是由設計者和制造商事先編制好固 第14頁 化在里面的一些程序，使用者不能隨意更改。ROM 主要用于檢查計算機系統(tǒng)的配置情況并提供最基本的輸入輸出控制程序，如存儲 BIOS 參數(shù)的 CMOS 芯片。其特點是計算機斷電后

43、存儲器中的數(shù)據(jù)仍然存在。二、 隨機讀寫存儲器(RAM，Random Access Memory)RAM 是計算機工作的存儲區(qū)，一切要執(zhí)行的程序和數(shù)據(jù)都要先裝入該存儲器內。隨機讀寫的含義是指既能讀數(shù)據(jù)，也可以往里寫數(shù)據(jù)。通常所說的 128MB 內存就是指 RAM。該設備主要有兩個特點：一是存儲器中的數(shù)據(jù)可以反復使用，只有向存儲器寫入新數(shù)據(jù)時存儲器中的內容才被更新；二是存儲器中的信息會隨著計算機的斷電自然消失，所以說 RAM 是計算機處理數(shù)據(jù)的臨時存儲區(qū)。要想使數(shù)據(jù)長期保存起來，必須將數(shù)據(jù)保存在外存中。目前微機中的 RAM 大多采用半導體存儲器，基本上是以內存條的形式進行組織，其優(yōu)點是擴展方便，用

44、戶可根據(jù)需要隨時增加內存；常見的內存條根據(jù)主板上的內存插槽類型有 SDRAM(168 線)、DDR(184 線)和 Rambus 內存 3 種類型，它的存取速度用 ns（納秒）來計算，在內存條上標有-6、-7、-8 等字樣，該讀數(shù)越小，說明內存速度越快。存儲容量有 64 MB、128 和 256MB等幾種。使用時只要將內存條插在主板的內存插槽上即可。三、 高速緩沖存儲器(Cache)Cache 是指在 CPU 與內存之間設置一級或兩極高速小容量存儲器，稱之為高速緩沖存儲器。在計算機工作時，系統(tǒng)先將數(shù)據(jù)由外存讀入 RAM 中，再由 RAM 讀入 Cache 中，然后 CPU 直接從 Cache

45、中取數(shù)據(jù)進行操作。設置高緩就是為了解決 CPU 速度與 RAM 的速度不匹配問題。通常，Cache 的容量在 32 KB256 KB 之間，存取速度在 1535 ns 之間，而 RAM 存取速度一般要大于 80ns。第二節(jié) 外存儲器 外部存儲器即外存，也稱輔存，是內存的延伸，其主要作用是長期存放計算機工作所需要的系統(tǒng)文件、應用程序、用戶程序、文檔和數(shù)據(jù)等。當 CPU 需要執(zhí)行某部分程序和數(shù)據(jù)時，由外存調入內存以供CPU 訪問，可見外存的作用是擴大存儲系統(tǒng)容量的。目前最常用的外存有硬盤(可移動硬盤)、軟盤、光盤和磁帶、移動存儲器(U 盤)等。通常一臺微型計算機至少安裝一個硬盤存儲器和一個光盤存儲

46、器。硬盤存儲器的特點是存儲容量大、讀寫速度快、密封性好、可靠性高、使用方便，有些軟件只需在硬盤上安裝一次便能長期使用運行。軟盤存儲器的特點是成本低、重量輕、價格便宜、盤片易攜帶易保存，但運行軟盤上的軟件需要在每次運行時都要插入軟盤，且有些大的軟件如果沒有硬盤存儲器則根本無法運行。一、 硬盤 1.硬盤的工作原理 硬盤的存儲容量較大，目前流行的硬盤容量一般在 40GB200GB 之間，存取速度比早期的硬盤有了很大的提高，是目前微機系統(tǒng)配置中必不可少的外存儲器。硬盤是利用特定的磁粒子的極性來記錄數(shù)據(jù)的。磁頭在讀取數(shù)據(jù)時，將磁頭粒子的不同極性轉換成不同的電脈沖信號，再利用數(shù)據(jù)轉換器將這些原始信號變成計

47、算機可以識別、使用的數(shù)據(jù)，寫操作正好與此相反。硬盤是在合金材料表面涂上一層很薄的磁性材料，通過磁層的磁化來存儲信息。硬盤主要由磁頭、盤片和控制電路組成。信息存儲在盤片上，由磁頭負責讀寫。當硬盤收到指令時，磁頭根據(jù)收到的地址，通過磁盤的轉動找到正確的位置，讀取出需要的信息并將其保存在硬盤的緩沖區(qū)中，緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)通過硬盤接口與外界進行數(shù)據(jù)交換，從而完成讀取、寫入、修改、刪除數(shù)據(jù)的操作。 第15頁 2硬盤的結構 硬盤主要包括盤片、磁頭、盤片主軸電機、控制電機、磁頭控制器、數(shù)據(jù)轉換器、接口、緩存等幾個部分。 所有的盤片都固定在主軸上，而且全部都是平行的。通常每個盤片有兩個存儲面，每個存儲面有一個磁頭

48、負責讀寫操作。磁頭由磁頭控制器控制，可沿盤片的徑向移動。盤片以每分鐘數(shù)千轉的速率高速旋轉，這樣磁頭就能在盤片的指定位置進行數(shù)據(jù)的讀寫。工作時磁頭浮在盤片的上方，并不與盤片直接接觸。（1）磁頭磁頭由讀寫磁頭、傳動臂、傳動軸三部分組成。磁頭的移動是硬盤技術中最重要、最關鍵的一環(huán)。磁頭采用了非接觸結構，加電后，磁頭在高速旋轉的磁盤表面移動。（2）磁頭驅動機構硬盤的尋道是靠移動磁頭來完成的，而移動磁頭則需要機構驅動才能實現(xiàn)。磁頭驅動機構由電磁線圈電機、磁頭驅動小車、防震動裝置構成。（3）盤片盤片是硬盤存儲數(shù)據(jù)的載體，大多采用金屬盤片為基片，在基片上均勻地覆有磁介質，形成一個磁介質薄膜。另外，IBM 還

49、用一種被稱為“玻璃盤片”的材料作為盤片基質，玻璃盤片比普通盤片在運行時更加平滑也更加堅固，在高轉速時也具有更高的穩(wěn)定性。（4）主軸組件主軸組件包括軸承和驅動電機等。隨著硬盤容量的擴大和速率的提高，主軸電機的速率也不斷提高，硬盤廠家已經(jīng)開始采用精密機械工業(yè)中的液態(tài)軸承電機技術。（5）控制電路硬盤控制電路主要負責硬盤讀寫控制等工作。（6）接口部分接口包括電源接口插座和數(shù)據(jù)接口插座兩部分。電源接口插座與主機電源相連，為硬盤正常工作提供電力保證。數(shù)據(jù)接口插座則是硬盤數(shù)據(jù)與主板控制芯片之間進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ǖ?，使用時是用一根數(shù)據(jù)電纜將其與主板 IDE 接口或與其他控制適配器的接口相連接。二、 光盤 CD-ROM(Compact-Disk Read-Only-Memory)又稱光盤，它只能讀出數(shù)據(jù)，不能寫入數(shù)據(jù)，是一種只讀 第16頁 存取介質。光盤是多媒體數(shù)據(jù)的重要載體，具有容量大、易保存、攜帶方便等特點。一般一張 12c