計(jì)算機(jī)知識(shí)課件

計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)

1.1計(jì)算機(jī)概論

一場新的技術(shù)革命總會(huì)給社會(huì)帶來巨大的影響，不論是積極的還是消極的，我們都能在

生活中感受到。正如計(jì)算機(jī)革命使得計(jì)算機(jī)迅速而全面的進(jìn)入社會(huì)，將計(jì)算機(jī)作為一種全新

的工具帶入了人們的工作、學(xué)習(xí)和生活中。我們需要基本的計(jì)算機(jī)技能追求事業(yè)上的的目標(biāo)

和在社會(huì)中發(fā)揮有效的作用，需要足夠的計(jì)算機(jī)知識(shí)為工作與生活在一個(gè)計(jì)算機(jī)化的社會(huì)中

做好準(zhǔn)備。

1.1.1認(rèn)識(shí)計(jì)算機(jī)

最初計(jì)算機(jī)的確是為了解決繁雜的計(jì)算勞動(dòng)而產(chǎn)生的，但今天的計(jì)算機(jī)已經(jīng)遠(yuǎn)不只是計(jì)

算器，它可以完成更多的工作，這些工作許多與數(shù)學(xué)無關(guān)，比如寫作、制作電視節(jié)目、作曲、

處理圖象等。

計(jì)算機(jī)可以簡單的定義為一種電子設(shè)備——一種可以靈活操作數(shù)據(jù)的機(jī)器，它所完成的

工作取決它所使用的程序。程序是?個(gè)指令序列，它告訴計(jì)算機(jī)該做什么和怎么做。計(jì)算機(jī)

自身包括許多靈活設(shè)計(jì)的組件（即硬件部分），我們通過使用稱為軟件的計(jì)算機(jī)程序，可以

把計(jì)算機(jī)的各個(gè)硬件部分轉(zhuǎn)換成用于特定用途的工具。不管計(jì)算機(jī)執(zhí)行什么程序，機(jī)器自身

只能完成四種基本操作。被人們廣泛接受的計(jì)算機(jī)的定義包括以下操作：

輸入：計(jì)算機(jī)接受由輸入設(shè)備（如鍵盤）提供的數(shù)據(jù)。

處理：計(jì)算機(jī)對數(shù)據(jù)進(jìn)行操作，按一定方式對他們進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

輸出：計(jì)算機(jī)在諸如顯示器或打印機(jī)等設(shè)備上產(chǎn)生輸出，顯示操作處理的結(jié)果。

存儲(chǔ)：計(jì)算機(jī)可以存儲(chǔ)處理結(jié)果供以后使用。

該定義常常被稱做IPOS循環(huán)oIPOS循環(huán)的四個(gè)步驟——輸入（Input）、處理（Processing）、

輸出（Output）、存儲(chǔ)（Storage）并不一定嚴(yán)格按照I-P-O-S的順序出現(xiàn)。在程序的指揮下，

計(jì)算機(jī)根據(jù)需要決定采取哪個(gè)步驟，并根據(jù)需要反復(fù)執(zhí)行。

1.1.2計(jì)算機(jī)的發(fā)展簡介（如表1-1-1）

第一代電子管計(jì)算機(jī)（1945-1956）

在第二次世界大戰(zhàn)中，美國政府尋求計(jì)算機(jī)以開發(fā)潛在的戰(zhàn)略價(jià)值。這促進(jìn)了計(jì)算機(jī)的

研究與發(fā)展。1944年HowardH.Aikcn（1900-1973）研制出全電子計(jì)算器，為美國海軍繪制彈

道圖。這臺(tái)簡稱MarkI的機(jī)器有半個(gè)足球場大，內(nèi)含500英里的電線，使用電磁信號(hào)來移

動(dòng)機(jī)械部件，速度很慢（3-5秒一次計(jì)算）并且適應(yīng)性很差只用于專門領(lǐng)域，但是，它既可以

執(zhí)行基本算術(shù)運(yùn)算也可以運(yùn)算復(fù)雜的算式。

表1-1-1計(jì)算機(jī)發(fā)展簡史

代別*年代邏輯元件

第一代1946-1958電子管

第二代1959-1964晶體管

第三代1965-1970集成電路

第四代1971—現(xiàn)在大規(guī)模集成電路

1946年2月14日，標(biāo)志現(xiàn)代計(jì)算機(jī)誕生的ENIAC（ElectronicNumericalIntegratorand

Computer）在費(fèi)城公諸于世。ENIAC代表了計(jì)算機(jī)發(fā)展史上的里程碑，它通過不同部分之間

的重新接線編程，還擁有并行計(jì)算能力。ENIAC由美國政府和賓夕法尼亞大學(xué)合作開發(fā)，

占地170平方米，重30噸，使用了18,000個(gè)電子管，70,000個(gè)電阻器，有5百萬個(gè)焊

接點(diǎn)，耗電160千瓦,每秒能進(jìn)行5000次加法運(yùn)算,其運(yùn)算速度比MarkI快1000倍，ENIAC

是第一臺(tái)普通用途計(jì)算機(jī)(如圖1-1-1)。

圖1-1-1世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)

40年代中期，JohnvonNeumann(1903-1957)參加了賓夕法尼亞大學(xué)的小組，1945年設(shè)計(jì)

電子離散可變自動(dòng)計(jì)算機(jī)EDVAC(ElectronicDiscreteVariableAutomaticComputer),將程序

和數(shù)據(jù)以相同的格式一起儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器中。這使得計(jì)算機(jī)可以在任意點(diǎn)暫?；蚶^續(xù)工作，

VonNeumann結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部分是中央處理器，它使計(jì)算機(jī)所有功能通過單一的資源統(tǒng)一起

來。

第一代計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)是操作指令是為特定任務(wù)而編制的，每種機(jī)器有各自不同的機(jī)器語

言，功能受到限制，速度也慢。另一個(gè)明顯特征是使用真空電子管和磁鼓儲(chǔ)存數(shù)據(jù)。

第二代晶體管計(jì)算機(jī)(1956-1963)

1948年，晶體管的發(fā)明大大促進(jìn)了計(jì)算機(jī)的發(fā)展，晶體管代替了體積龐大電子管，電

子設(shè)備的體積不斷減小。1956年，晶體管在計(jì)算機(jī)中使用，晶體管和磁芯存儲(chǔ)器導(dǎo)致了第

二代計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生。第二代計(jì)算機(jī)體積小、速度快、功耗低、性能更穩(wěn)定。首先使用晶體管

技術(shù)的是早期的超級(jí)計(jì)算機(jī)，主要用于原子科學(xué)的大量數(shù)據(jù)處理，這些機(jī)器價(jià)格昂貴，生產(chǎn)

數(shù)量極少。

1960年，出現(xiàn)了一些成功地用在商業(yè)領(lǐng)域、大學(xué)和政府部門的第二代計(jì)算機(jī)。第二代

計(jì)算機(jī)用晶體管代替電子管，還有現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的一些部件:打印機(jī)、磁帶、磁盤、內(nèi)存、操

作系統(tǒng)等。計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)的程序使得計(jì)算機(jī)有很好的適應(yīng)性，可以更有效地用于商業(yè)用途。

在這一時(shí)期出現(xiàn)了更高級(jí)的COBOL(CommonBusiness-OrientedLanguage)和

FORTRAN(FormulaTranslator)等語言，以單詞、語句和數(shù)學(xué)公式代替了含混晦澀的二進(jìn)制機(jī)

器碼，使計(jì)算機(jī)編程更容易。新的職業(yè)(程序員、分析員和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)專家)和整個(gè)軟件產(chǎn)業(yè)

由此誕生。

第三代集成電路計(jì)算機(jī)(1964-1971)

雖然晶體管比起電子管是個(gè)明顯的進(jìn)步，但晶體管還是產(chǎn)生大量的熱量，這會(huì)損害計(jì)

算機(jī)內(nèi)部的敏感部分。1958年德州儀器的工程師JackKilby發(fā)明了集成電路(IC),將三種電

子元件結(jié)合到一片小小的硅片上?？茖W(xué)家使更多的元件集成到單一的半導(dǎo)體芯片上。于是，

計(jì)算機(jī)變得更小，功耗更低，速度更快。這一時(shí)期的發(fā)展還包括使用了操作系統(tǒng)，使得計(jì)算

機(jī)在中心程序的控制協(xié)調(diào)下可以同時(shí)運(yùn)行許多不同的程序。

第四代大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)(1971-現(xiàn)在)

出現(xiàn)集成電路后，唯?的發(fā)展方向是擴(kuò)大規(guī)模。大規(guī)模集成電路(LSI)可以在一個(gè)芯片上

容納幾百個(gè)元件。到了80年代，超大規(guī)模集成電路(VLSI)在芯片上容納了幾十萬個(gè)元件，

后來的(ULSI)將數(shù)字?jǐn)U充到百萬級(jí)?？梢栽谟矌糯笮〉男酒先菁{如此數(shù)量的元件使得計(jì)算

機(jī)的體積和價(jià)格不斷下降，而功能和可靠性不斷增強(qiáng)。

從上面的敘述我們看到隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，電子管被晶體管代替，晶體管又被集

成塊代替，后來又出現(xiàn)了大規(guī)模和超大規(guī)模的集成電路，使計(jì)算機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)越來越小，功

能越來越完善，，這才出現(xiàn)了今天的“微型計(jì)算機(jī)”。今后的計(jì)算機(jī)將朝著巨型化、微型化、

網(wǎng)絡(luò)化、智能化的方向發(fā)展。

PC機(jī)的發(fā)展：

70年代中期，計(jì)算機(jī)制造商開始將計(jì)算機(jī)帶給普通消費(fèi)者，這時(shí)的小型機(jī)帶有友好界面

的軟件包，供非專業(yè)人員使用的程序和最受歡迎的字處理和電子表格程序。這一領(lǐng)域的先鋒

有Commodore,RadioShack和AppleComputers等。1981年，IBM推出個(gè)人計(jì)算機(jī)（PC）

用于家庭、辦公室和學(xué)校。80年代個(gè)人計(jì)算機(jī)的競爭使得價(jià)格不斷下跌，微機(jī)的擁有量不

斷增加，計(jì)算機(jī)繼續(xù)縮小體積，從桌上、膝上到掌上。與IBMPC競爭的AppleMacintosh

系列于1984年推出，Macintosh提供了友好的圖形界面，用戶可以用鼠標(biāo)方便地操作。從此

PC機(jī)進(jìn)入迅猛發(fā)展的時(shí)代：

1982年Intel公司發(fā)布80286個(gè)人計(jì)算機(jī)微處理器芯片；

1985年—80386

1989年—80486

1993年，Pentium,主頻60—66MHz；

1997年，PentiumII,主頻233MHz；

1999年,PentiumIII,主頻450MHz以上;

2000年，P4,主頻1.4G以上

2002最新的Pentium43.2GHz仍然采用0.13微米工藝的Northwood核心

2003年第四季度Prscott發(fā)布，這是第一顆采用90納米工藝的CPUP43.4G

我國計(jì)算機(jī)的發(fā)展

我國從1956年開始計(jì)算機(jī)的科研和教學(xué)工作；

1960年我國第一臺(tái)自行設(shè)計(jì)的通用電子計(jì)算機(jī)107機(jī)誕生；

1964年我國研制成大型通用電子計(jì)算機(jī)119機(jī)；

1983年每秒運(yùn)行一億次的銀河巨型計(jì)算機(jī)在國防科技大學(xué)誕生；

1992年研制成功每秒運(yùn)行10億次的“銀河II”巨型計(jì)算機(jī)；

1997年又研制成功每秒運(yùn)行130億次的“銀河HI”巨型計(jì)算機(jī)；

2000年自主研制成功“神威I”高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，峰值運(yùn)算速度達(dá)到3840億次/秒，之

后又有“曙光3000”——運(yùn)算速度達(dá)4032億次/秒，“自強(qiáng)2000”——運(yùn)算速度達(dá)4500億

次/秒。

1.3模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)

有兩種類型的電信號(hào)：模擬信號(hào)、數(shù)字信號(hào)。

模擬信號(hào)是一種在時(shí)間上連續(xù)的信號(hào)，用信號(hào)的某些參數(shù)（例如幅值）去模擬信息（例

如數(shù)值和物理量的大?。?，所以稱為模擬信號(hào)或模擬量。模擬計(jì)算機(jī)采取模擬信號(hào)表示信息。

缺點(diǎn)：精度低，表示范圍小，抗干擾能力差，難于存儲(chǔ)，難于表示邏輯信息等。

數(shù)字信號(hào)是一種在時(shí)間或空間上斷續(xù)的（離散的）信號(hào)；它的單個(gè)信號(hào)僅取有限的幾種

狀態(tài)；依靠彼此離散的多位信號(hào)的組合表示廣泛的信息，處理是可以逐位處理。數(shù)字計(jì)算機(jī)

采用的就是數(shù)字信號(hào)。

通常所講的計(jì)算機(jī)是，其全名是電子數(shù)字式計(jì)算機(jī)，俗稱電腦。電腦中的信息采用數(shù)字

化表示，它有兩層含義：（1）在計(jì)算機(jī)中各種信息用數(shù)字代碼表示；（2）在物理機(jī)制上，數(shù)

字代碼的每一位以數(shù)字型信號(hào)（脈沖或電平信號(hào)）表示。

信息數(shù)字化有以卜.優(yōu)點(diǎn)：（1）抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高；（2）位數(shù)增多則數(shù)的表示范圍擴(kuò)大;

（3）物理上可以實(shí)現(xiàn)，并可以存儲(chǔ)；（4）表示信息的類型與范圍極其廣泛；（5）能用邏輯

代數(shù)等數(shù)字邏輯技術(shù)進(jìn)行處理，這給計(jì)算機(jī)硬件設(shè)計(jì)提供了基礎(chǔ)。

1.1.4數(shù)字計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)

數(shù)字計(jì)算機(jī)是一種能存儲(chǔ)程序，能自動(dòng)連續(xù)的對各種數(shù)字化信息進(jìn)行算術(shù)、邏輯運(yùn)算的

快速工具。它有如下特點(diǎn)：運(yùn)算速度快、計(jì)算精度高、存儲(chǔ)能力強(qiáng)、高度自動(dòng)化、可靠性高。

1.2計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)組成

我們通?？吹降挠?jì)算機(jī)只是構(gòu)成計(jì)算機(jī)的物質(zhì)實(shí)體，如：主機(jī)、顯示器、鍵盤、鼠標(biāo)、

驅(qū)動(dòng)器和打印機(jī)，我們從外觀上看到這些部分在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域中稱為硬件。硬件就相當(dāng)于我們

人的沒有思想和行為的軀體。相對于計(jì)算機(jī)硬件而言，我們把具有一定功能的各種計(jì)算機(jī)程

序稱為軟件。硬件在軟件的指導(dǎo)下作出一定的行為、完成一定的功能。如此看來，一個(gè)完整

的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由硬件和軟件兩大部分組成。

1.2.1計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)中的硬件系統(tǒng)是指計(jì)算機(jī)中看得見、摸得著的部件的總稱。計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)由中

央處理器（CPU）、存儲(chǔ)器、輸入/輸出接口電路、總線、輸入編出設(shè)備組成。

中央處理器（CPU-----CentralProcessingUnit）

中央處理器是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的核心組成部件，它包含著運(yùn)算器（ArithmeticLogicalUnit）和控

制器（ControlUnit）兩大部分，還含有一些寄存器。

運(yùn)算器（ALU）進(jìn)行各種算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算；控制器（CU）是計(jì)算機(jī)的指揮系統(tǒng)，

它的功能是讀取各種指令，并對指令進(jìn)行分析，發(fā)出相應(yīng)的控制指令，協(xié)調(diào)計(jì)算機(jī)各個(gè)部分

的工作：而寄存器則直接參與運(yùn)算并存放運(yùn)算的結(jié)果。

CPU的主要性能指標(biāo)是主頻和字長。主頻指的是CPU內(nèi)部的工作頻率，主頻以數(shù)字表

示,單位用“MHz"，如PII1700表示其主頻為700MHz。主頻越高,CPU運(yùn)算速度越快。

字長是指參與運(yùn)算的數(shù)的基本位數(shù)，它標(biāo)志著計(jì)算精度，位數(shù)越多，精度越高，但硬件成本

越高，因?yàn)樗鼪Q定著寄存器、運(yùn)算部件、數(shù)據(jù)總線等的位數(shù)。

Pentiumpro

intel8086

Pentiummmx

intel80386PII

圖1-2-1Intel公司的CPU發(fā)展史

Intel公司是生產(chǎn)CPU的知名廠家，它的每一代新產(chǎn)品的出世都意味著微處理器的跨時(shí)

代的進(jìn)步，圖1-2-1列出了Intel生產(chǎn)的具有代表性的CPU。

存儲(chǔ)器

數(shù)字計(jì)算機(jī)的重要特點(diǎn)之一就是具備存儲(chǔ)能力，這是它能夠自動(dòng)連續(xù)執(zhí)行程序、進(jìn)行廣

泛的信息處理的重要基礎(chǔ)。CPU中為數(shù)不多的寄存器只能暫存少量信息，大部分程序與數(shù)

據(jù)則需要存放在專門的存儲(chǔ)器中。存儲(chǔ)器就象是計(jì)算機(jī)的“庫房”，用來存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)。

各種各樣的信息需要計(jì)算機(jī)具有多層次的存儲(chǔ)能力。目前許多計(jì)算機(jī)采取的是典型的三

級(jí)存儲(chǔ)體系結(jié)構(gòu)（如圖1-2-2）,分為“高速緩沖存儲(chǔ)器（Cache）——主存（內(nèi)存）——外

存（輔存）”三個(gè)層次。

（1）高速緩存（Cache）

由于CPU和主存之間的速度不匹配，許多計(jì)算機(jī)在CPU和主存之間設(shè)置一種高速緩沖

存儲(chǔ)器。Cache中存放著最近要使用的的程序和數(shù)據(jù)，作為主存中當(dāng)前活躍信息的副本。

（2）主存儲(chǔ)器

主存儲(chǔ)器是指能由CPU直接編程訪問的存儲(chǔ)器，它存放正在執(zhí)行的程序和處理的數(shù)據(jù)。

因?yàn)樗ǔ：虲PU一起位于主機(jī)內(nèi)，因此常稱為內(nèi)存，但嚴(yán)格上說，只有當(dāng)內(nèi)存中只有主

存，而沒有高速緩沖存儲(chǔ)器（Cache）時(shí)，才能稱為主存。

圖1-2-2三級(jí)存儲(chǔ)體系

為滿足CPU編程直接訪問的需要，要求主存能夠隨機(jī)訪問、工作速度快并且具有一定

的存儲(chǔ)容量。這個(gè)容量受地址位數(shù)的制約，如8位機(jī)能提供16位地址，可直接訪問的主存

空間只有64K；16位機(jī)經(jīng)擴(kuò)展后提供20位地址，尋址空間可達(dá)1M；32位機(jī)能夠提供32

位地址，尋址空間高達(dá)4G（4KM）0（計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)信息的最小單位是“位”，位是指二進(jìn)

制中的一個(gè)數(shù)，一般稱之為比特一bit,在計(jì)算機(jī)中常使用字節(jié)Byte作為計(jì)量單位，一個(gè)字

節(jié)由8個(gè)二進(jìn)制位組成。）

主存儲(chǔ)器按讀寫功能，又可分只讀存儲(chǔ)器（ROM）和隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM）兩種。

ROM中的信息一般由生產(chǎn)廠家確定，通常只能讀出，不能寫入或修改，斷電后信息也

不會(huì)消失。它主要用來存放計(jì)算機(jī)啟動(dòng)時(shí)的引導(dǎo)程序、系統(tǒng)的基本輸入/輸出程序BIOS等。

RAM中的信息可以隨機(jī)的讀出和寫入，主要存放用戶的程序和數(shù)據(jù)，斷電后信息就會(huì)

丟失。計(jì)算機(jī)中的內(nèi)存條（如圖1-2-3）就是RAM,它安裝在主板（如圖1-24）的內(nèi)存條

插槽中。

圖1-2-3內(nèi)存條圖1-2-4主板

（3）外部存儲(chǔ)器

中央處理器不能直接訪問的存儲(chǔ)器稱為外部存儲(chǔ)器，外部存儲(chǔ)器中的信息必須調(diào)入內(nèi)存

后才能為中央處理器處理。外存儲(chǔ)器也稱為輔助存儲(chǔ)器，一般容量較大，速度比主存較慢，

它存放需要聯(lián)機(jī)保存但暫不使用的程序和數(shù)據(jù)。

目前常見的外部存儲(chǔ)器有（如圖1-2-5）：

令硬盤（Harddisk）：目前的硬盤大多采用了溫徹斯特技術(shù)，所以又稱為“溫盤”；溫氏技

術(shù)的特點(diǎn)是：將盤片、讀寫磁頭及驅(qū)動(dòng)裝置精密地組裝在一個(gè)密封盒里；采用接觸式起

停，非接觸式讀寫的方式（磁盤不工作時(shí)，磁頭停在磁盤表面的起停區(qū)，一旦加電后，

磁頭隨著盤片旋轉(zhuǎn)的氣流“飛”起來，懸浮在磁盤表面，進(jìn)行讀寫）。

令軟盤（FbppyDisk）：目前常見的是3.5英寸大小，容量為1.44MB的軟盤。

令光盤存儲(chǔ)器（CD-ROM）：普通的CD-ROM,只能讀，不能寫；CD盤片的存儲(chǔ)量大約

是650MB?，F(xiàn)在有CD-R/W（可讀寫光驅(qū)），能從光盤讀出信息又能向光盤上寫入信

息。

令U盤：USB接口的可移動(dòng)存儲(chǔ)器，又叫閃存。閃存是FlashMemory的意譯，具備快速

讀寫掉電后仍能保留信息的特性。擁有容量超大、存取快捷、輕巧便捷、即插即用、安

全穩(wěn)定等許多傳統(tǒng)移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備無法替代的優(yōu)點(diǎn)，此外，我們也把閃存稱之為“電子軟

盤”或“閃盤”。

這些外部存儲(chǔ)器擁有一些共同的特點(diǎn)：在各自的驅(qū)動(dòng)程序管理下通過相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)器和接

口向存儲(chǔ)體上記錄信息。

3）總線

計(jì)算機(jī)的操作基本上可以歸結(jié)為信息傳送。總線是連接計(jì)算機(jī)各個(gè)部件，并在各個(gè)部件

之間傳送數(shù)據(jù)、信息的一組公共信號(hào)通道。總線可以分時(shí)地接收與發(fā)送各部件的信息。

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的各級(jí)部件中都廣泛應(yīng)用了總線，按其任務(wù)可分為四種：

CPU內(nèi)部總線。即CPU內(nèi)部各個(gè)寄存器與算術(shù)邏輯運(yùn)算部件之間的總線；

部件內(nèi)總線。在計(jì)算機(jī)中按功能模塊制作成插件，在插件匕也常采用總線結(jié)構(gòu)連接有關(guān)

芯片。這一級(jí)是芯片之間的總線。

系統(tǒng)總線，它是連接整機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)。用來在系統(tǒng)內(nèi)部連接各大組成部件，如CPU、

主存，通過各接口連接各I/O設(shè)備。系統(tǒng)總線包含地址總線（AB）、控制總線（CB）和數(shù)

據(jù)總線（DB）3種。

外部總線，是系統(tǒng)與其他設(shè)備間或系統(tǒng)之間的通訊總線。

4）輸入/輸出接口電路

接口泛指設(shè)備部件（軟、硬件）之間的交接部分，包括軟件接口和硬件接口。主機(jī)（系

統(tǒng)總線）與外圍設(shè)備或其他外部系統(tǒng)之間的接口邏輯，稱為輸入/輸出接口，簡寫為I/O接

口，或稱為外圍接口。比如軟盤和硬盤的驅(qū)動(dòng)器、打印機(jī)接口、U盤接口等。

5）輸入和輸出設(shè)備

輸入/輸出設(shè)備是實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與人或其他設(shè)備、系統(tǒng)之間進(jìn)行信息交換的裝置。以主

機(jī)為基準(zhǔn)點(diǎn)，送入主機(jī)稱為輸入，由主機(jī)送往外部稱為輸出。有些設(shè)備既是輸入設(shè)備又是輸

出設(shè)備，如軟盤。

常見的輸入設(shè)備（如圖1-2-6所示）

?鍵盤（Keyboard）：目前大多使用104或107鍵盤

?鼠標(biāo)（Mouse）：主要有機(jī)械型鼠標(biāo)和光電型鼠標(biāo)兩種，目前還出現(xiàn)了無線鼠標(biāo)

?手寫筆

?觸摸屏

?麥克風(fēng)

?掃描儀（Scanner）

?視頻輸入設(shè)備（如圖1-2-7攝像頭、數(shù)碼攝像機(jī)）

-條形碼掃描器

圖1-2-6常見的輸入設(shè)備

攝像頭圖1-2-7視頻輸入設(shè)備數(shù)碼攝象機(jī)

常見的輸出設(shè)備

?顯示器（Monitor）：目前主要有CRT（陰極射線管）顯示器（如圖1-2-8）和LCD液晶顯

示器（如圖1-2-9）。

?打印機(jī)（Printer）：主要有針式打印機(jī)（如圖1-2-10）、噴墨打印機(jī)（如圖1-2-11）,激光

打印機(jī)（如圖1-2-12）?

?繪圖儀

?音箱

圖1-2-8CRT顯示器圖1-2-9LCD顯示器

圖1-2-10針式打印機(jī)圖1-2-11噴墨打印機(jī)圖1-2-12激光打印機(jī)

1.2.2計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)軟件泛指各類程序和文件。人們針對某一需要而為計(jì)算機(jī)編制的指令序列稱為程

序。程序連同有關(guān)的說明資料稱為軟件。一般可將軟件分為應(yīng)用軟件和系統(tǒng)軟件。配上軟件

的計(jì)算機(jī)才成為完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。軟件是計(jì)算機(jī)的靈魂，沒有軟件的計(jì)算機(jī)就如同沒有磁

帶的錄音機(jī)和沒有錄像帶的錄像機(jī)一樣，與廢鐵沒什么差別。

1）應(yīng)用軟件

應(yīng)用軟件是專門為某一應(yīng)用目的而編制的軟件，較常見的如：

文字處理軟件：用于輸入、存貯、修改、編輯、打印文字材料等，例如WORD、WPS等。

信息管理軟件：用于輸入、存貯、修改、檢索各種信息，例如工資管理軟件、人事管理

軟件、倉庫管理軟件、計(jì)劃管理軟件等。這種軟件發(fā)展到一定水平后，各個(gè)單項(xiàng)的軟件相互

連系起來，計(jì)算機(jī)和管理人員組成一個(gè)和諧的整體，各種信息在其中合理地流動(dòng)，形成一個(gè)

完整、高效的管理信息系統(tǒng)，簡稱MIS。

輔助設(shè)計(jì)軟件：用于高效地繪制、修改工程圖紙，進(jìn)行設(shè)計(jì)中的常規(guī)計(jì)算，幫助人尋求好設(shè)

計(jì)方案。

實(shí)時(shí)控制軟件：用于隨時(shí)搜集生產(chǎn)裝置、飛行器等的運(yùn)行狀態(tài)信息，以此為依據(jù)按預(yù)定

的方案實(shí)施自動(dòng)或半自動(dòng)控制，安全、準(zhǔn)確地完成任務(wù)。

2）系統(tǒng)軟件

各種應(yīng)用軟件，雖然完成的工作各不相同，但它們都需要一些共同的基礎(chǔ)操作，例如都

要從輸入設(shè)備取得數(shù)據(jù)，向輸出設(shè)備送出數(shù)據(jù)，向外存寫數(shù)據(jù)，從外存讀數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)的常

規(guī)管理，等等。這些基礎(chǔ)工作也要由一系列指令來完成。人們把這些指令集中組織在一起,

形成專門的軟件，用來支持應(yīng)用軟件的運(yùn)行，這種軟件稱為系統(tǒng)軟件。

系統(tǒng)軟件在為應(yīng)用軟件提供上述基本功能的同時(shí)，也進(jìn)行著對硬件的管理，使在一臺(tái)計(jì)

算機(jī)上同時(shí)或先后運(yùn)行的不同應(yīng)用軟件有條不紊地合用硬件設(shè)備。例如，兩個(gè)應(yīng)用軟件都要

向硬盤存入和修改數(shù)據(jù)，如果沒有--個(gè)協(xié)調(diào)管理機(jī)構(gòu)來為它們劃定區(qū)域的話，必然形成互相

破壞對方數(shù)據(jù)的局面。按用途系統(tǒng)軟件分為：操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、程序設(shè)計(jì)語言和編譯

軟件。

1、操作系統(tǒng)

管理計(jì)算機(jī)的硬件設(shè)備，使應(yīng)用軟件能方便、高效地使用這些設(shè)備。在微機(jī)上常見的有:

DOS、WINDOWSsUNIX、OS/2、LINUX等

如下圖：

r單任務(wù)：DOS

-單用戶十多任務(wù)：Windows3.0Windows9x

I多用戶多任務(wù)多進(jìn)程/WindowsNT、Windows2000

1Unix^Linux

2、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)

有組織地、動(dòng)態(tài)地存貯大量數(shù)據(jù)，使人們能方便、高效地使用這些數(shù)據(jù)?，F(xiàn)在比較流行

的數(shù)據(jù)庫有FoxPro、DB-2、AccessSQL-server等

3、程序設(shè)計(jì)語言和編譯軟件

程序設(shè)計(jì)語言是人與計(jì)算機(jī)交流的工具，又叫做計(jì)算機(jī)語言。它可以分為機(jī)器語言、匯

編語言和高級(jí)語言。

機(jī)器語言機(jī)器語言是能夠直接被計(jì)算機(jī)識(shí)別和執(zhí)行的一種目標(biāo)語言，又叫機(jī)器指令。

不同的計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng)不一樣，所使用的機(jī)器語言也不同。用機(jī)器語言編寫的程序，能直

接被計(jì)算機(jī)識(shí)別，而且運(yùn)行速度快，但不夠直觀，且程序缺乏通用性。

匯編語言匯編語言是用英文縮寫和數(shù)字等“助記符”來代替機(jī)器指令的符號(hào)式語言。

相對于機(jī)器語言，匯編語言比較直觀、易于記憶、檢查和編程。不同的機(jī)器所設(shè)計(jì)的匯編語

言也不同，因此所編寫的程序也不具有通用性，必須通過匯編程序翻譯成與之對應(yīng)的機(jī)器語

言，計(jì)算機(jī)才可以執(zhí)行。匯編語言與機(jī)器語言一樣，隨機(jī)器不同而變，它們都是面向機(jī)器的

程序設(shè)計(jì)語言，被稱為初級(jí)語言。

高級(jí)語言CPU執(zhí)行每一條指令都只完成一項(xiàng)十分簡單的操作，一個(gè)系統(tǒng)軟件或應(yīng)用軟

件，要由成千上萬甚至上億條指令組合而成。直接用基本指令來編寫軟件，是一件極其繁重

而艱難的工作。為了提高效率，人們規(guī)定一套新的獨(dú)立與機(jī)器的算法語言，稱為高級(jí)語言。

它接近于自然語言和數(shù)字公式的表示方式，編寫的程序易讀、易記、通用性強(qiáng)。常見的高級(jí)

語言如BasicFortran、Pascal、C、VisualBasic,Java。用高級(jí)語言來編寫程序（稱為源程

序）就象用預(yù)制板代替磚塊來造房子，效率要高得多。但CPU并不能直接執(zhí)行這些新的“指

令”，需要編寫?個(gè)軟件，專門用來將源程序中的每條指令翻譯成一系列CPU能接受的基本

指令（也稱機(jī)器語言）使源程序轉(zhuǎn)化成能在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的程序。完成這種翻譯的軟件稱為

高級(jí)語言編譯軟件，通常把它們歸入系統(tǒng)軟件。目前常用的高級(jí)語言VB、C++、JAVA等，

它們各有特點(diǎn)，分別適用于編寫某一類型的程序，它們都有各自的編譯軟件。

隨著計(jì)算機(jī)領(lǐng)域發(fā)展的日新月異，軟件也越來越多，為了保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)，推出了軟件保

護(hù)法，用來保護(hù)軟件的著作權(quán)。

1.2.3計(jì)算機(jī)的性能指標(biāo)

衡量計(jì)算機(jī)的性能主要有下面幾個(gè)指標(biāo)：基本字長、運(yùn)算速度、主存容量、外存容量。

基本字長是指參與運(yùn)算的數(shù)的基本位數(shù)，它標(biāo)志著計(jì)算精度。位數(shù)越多，精度越高。目

前常見的微處理器有32位、64位。

運(yùn)算速度可以用CPU時(shí)鐘頻率或者每秒平均執(zhí)行指令數(shù)（ips）描述。例如：PHI450表

示CPU的工作頻率是450MHz,PIII700表示CPU的工作頻率是700MHz,PIII700的CPU

運(yùn)算速度高于PIH450。山于一條指令能實(shí)現(xiàn)一次定點(diǎn)加減運(yùn)算，因此ips值相當(dāng)于每秒鐘能

完成的定點(diǎn)加減的次數(shù)。

主存容量在很大程度上決定了計(jì)算機(jī)的處理能力。主存容量可以用兩種方法描述：

令字節(jié)數(shù)每個(gè)存儲(chǔ)單元有8位（bit）,稱為一個(gè)字節(jié)（Byte）,用字節(jié)數(shù)可以表示

存儲(chǔ)容量的大小。微機(jī)大多采用字節(jié)為單位，如640KB（B是Byte縮寫，lK=2i°=1024）,

128MB（1M=22O=1KX1K=1O24K）

令單元數(shù)有些計(jì)算機(jī)的主存按字編址，即每個(gè)單位存放個(gè)字。字長超過8位，

則采用另一種容量描述，即注明這個(gè)存儲(chǔ)器有多少個(gè)單元，每個(gè)單元多少位，例如64Kxi6

位。

外存容量一般指計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中聯(lián)機(jī)運(yùn)行的外存儲(chǔ)器（如硬盤）容量。目前的硬盤容量一

般可以達(dá)到40GB（1G=23O=1O24M）,更大的容量單位有TB（1T=240=1024G）O

1.3計(jì)算機(jī)的工作原理

根據(jù)馮?諾依曼體系結(jié)構(gòu)，計(jì)算機(jī)的工作原理是存儲(chǔ)程序和程序控制，計(jì)算機(jī)各部分工

作情況如圖1-3-1所示。在計(jì)算機(jī)工作前，先把程序和原始數(shù)據(jù)通過輸入設(shè)備輸送到計(jì)算機(jī)

的每部存儲(chǔ)器中；在運(yùn)算過程中，計(jì)算機(jī)就從內(nèi)部存儲(chǔ)器中取出指令送到控制器去識(shí)別，分

析該指令要進(jìn)行什么操作；控制器根據(jù)指令的含義發(fā)出相應(yīng)的命令。

圖1-3-1馮?諾依曼體系結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)各部分工作示意圖

計(jì)算機(jī)的工作，基本上體現(xiàn)為取指令、執(zhí)行指令。指令包含兩方面的信息：一是指明操

作的性質(zhì)，即要求CPU做何操作，有關(guān)的代碼稱做操作碼。二是給出與操作數(shù)有關(guān)的信息,

如直接給出操作數(shù)本身或是指明操作數(shù)的來源、運(yùn)算結(jié)果存放在何處，以及下?條指令從何

處取得等。由于大多數(shù)情況下指令中是給出操作數(shù)來源的地址，所以第二部分往往稱做地址

碼。不同的計(jì)算機(jī)指令格式也不盡相同。

設(shè)計(jì)指令格式時(shí)一般要考慮這樣一些問題：指令字長、操作碼結(jié)構(gòu)、尋址方式。指令中

如何提供操作數(shù)或提供操作數(shù)地址，稱為尋址方式或編址方式。常見的尋址方式有：立即尋

址、直接尋址、間接尋址、變址尋址。

1.4計(jì)算機(jī)中信息的表示

計(jì)算機(jī)要處理的信息是多種多樣的，如日常的十進(jìn)制數(shù)、文字、符號(hào)、圖形、圖像和語

言等。但是計(jì)算機(jī)無法直接“理解”這些信息，所以計(jì)算機(jī)需要采用數(shù)字化編碼的形式對信

息進(jìn)行存儲(chǔ)、加工、和傳送。

信息的數(shù)字化表示就是采用一定的基本符號(hào)，使用一定的組合規(guī)則來表示信息。計(jì)算機(jī)中采

用的二進(jìn)制編碼，其基本符號(hào)是“0”和“1”。

1.4.1進(jìn)制

計(jì)數(shù)的方法有很多種，在日常生活中我們最常見的是國際上通用的計(jì)數(shù)方法一十進(jìn)制

計(jì)數(shù)法。但是除了十進(jìn)制外還有其他計(jì)數(shù)制，如一天24小時(shí)，稱為24進(jìn)制，一小時(shí)60分

鐘，稱為60進(jìn)制，這些稱為進(jìn)位計(jì)數(shù)制。計(jì)算機(jī)中使用的是二進(jìn)制。

這幾種進(jìn)制采用的都是帶權(quán)計(jì)數(shù)法，它包含兩個(gè)基本要素：基數(shù)、位權(quán)。

基數(shù)是一種進(jìn)位計(jì)數(shù)制所使用的數(shù)碼狀態(tài)的個(gè)數(shù)。如十進(jìn)制有十個(gè)數(shù)碼：0、1、2……7、8、

9,因此基數(shù)為10。二進(jìn)制有兩個(gè)數(shù)碼：0和1,因此基數(shù)為2。

位權(quán)表示一個(gè)數(shù)碼所在的位。數(shù)碼所在的位不同，代表數(shù)的大小也不同。如十進(jìn)制從右

面起第一位是個(gè)位，第二位是十位，第三位是百位，……。"個(gè)（10°）、十（10與、百（1。2）、

千（10，）……”就是十進(jìn)制位的“位權(quán)”。每一位數(shù)碼與該位“位權(quán)”的乘積表示該位數(shù)值

的大小。如十進(jìn)制中9在個(gè)位代表9,在十位上代表90。

二進(jìn)制的表示

一般一個(gè)長度為n的二進(jìn)制數(shù)a。」……a同,用科學(xué)計(jì)數(shù)法表示為：an」……a,ao=a,R

+...aiX2'+aoX2°。例如，二進(jìn)制數(shù)10101用科學(xué)計(jì)數(shù)法表示：10101=1X24+0X23

+1X22+OX21+1X2°。

進(jìn)制轉(zhuǎn)換

在計(jì)算機(jī)世界中還涉及到八進(jìn)制、十進(jìn)制和十六進(jìn)制。下面將講述這幾種進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)

換。

1.二進(jìn)制與十進(jìn)制的轉(zhuǎn)換

(1)二進(jìn)制轉(zhuǎn)十進(jìn)制

方法：“按權(quán)展開求和”

3*52-2

例：(1011.01)2=(1X2*+OX2+1X2'+1X20+OX2'+1X2)|0

=(8+0+2+1+0+0.25)io

—(11.25)io

(2)十進(jìn)制轉(zhuǎn)二進(jìn)制

?十進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)二進(jìn)制數(shù)：”除以2取余，逆序輸出”

例:(89)>0=(1011001)2

289

2144....1T

122....0

2|11……0

2|5...1

2|2...1

2|1……0

0……1

?卜進(jìn)制小數(shù)轉(zhuǎn)二進(jìn)制數(shù)：“乘以2取整，順序輸出”

例：(0.625)]()=(0.101)2

0.625

X:2

：1.25

X，2

：0.5

X12

1.0

2.八進(jìn)制與二進(jìn)制的轉(zhuǎn)換

例：將八進(jìn)制的37.416轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù):

37.416

011111.100001110

即：(37.416)8=(11111.10000111)2

例：將二進(jìn)制的10110.0011轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制:

010110.001100

26.14

即：(10110.011)2=(26.14)8

3.十六進(jìn)制與二進(jìn)制的轉(zhuǎn)換

例：將十六進(jìn)制數(shù)5DF.9轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制：

5DF.9

010111011111.1001

即：(5DF.9)16=(10111011111.1001)2

例：將二進(jìn)制數(shù)1100001.111轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制：

01100001.1110

61.E

即：（1100001.Ill）2=（61.E）16

二進(jìn)制的運(yùn)算：

算術(shù)運(yùn)算：

加法:0+0=0，0+1=1,1+0=1,1+1=10

減法：0-0=0,1-0=1,1-1=0,10-1=1

乘法:0*0=0,0*1=0,1*0=0,1*1=1

位運(yùn)算

與：0and0=0,0and1=0,1and0=0,1and1=1

或：0or0=0,0or1=1,1or0=1,1or1=1

非：not0=1,not1=0

異或：0xor0=0,0xor1=1,1xor0=1,1xor1=0

位移運(yùn)算

左移（二進(jìn)制數(shù)k左移n位）：kshln=k*2n

右移（二進(jìn)制數(shù)k右移n位）：kshrn=kdiv2n

例：求下列二進(jìn)制數(shù)運(yùn)算的結(jié)果

101+101=1010

101*11=1111

1000-11=101

1001shl2=100100

1100110shr2=11001

1.4.2計(jì)算機(jī)中數(shù)的表示

在普通數(shù)字中，用“+”或“一”符號(hào)在數(shù)的絕對值之前來區(qū)分?jǐn)?shù)的正負(fù)。在計(jì)算機(jī)中

有符號(hào)數(shù)包含三種表示方法：原碼、反碼、補(bǔ)碼。

1、原碼表示法：

用機(jī)器數(shù)的最高位代表符號(hào)位，其于各位是數(shù)的絕對值。符號(hào)位若為0則表示正數(shù)，若

為1則表示負(fù)數(shù)。

2、反碼表示法：

正數(shù)的反碼和原碼相同,負(fù)數(shù)的反碼是對原碼除符號(hào)位外各位取反。

3、補(bǔ)碼表示法：

正數(shù)的補(bǔ)碼和原碼相同,負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼是該數(shù)的反碼加1。

例如：X=+1001010Y=-1001010

則［X］原=01001010［丫］原=11001010

［X］反=01001010［丫］反=10110101

［X］#=01001010［丫］補(bǔ)=10110110

引入補(bǔ)碼之后計(jì)算機(jī)中的加減法運(yùn)算都可以用加法來實(shí)現(xiàn)，而且符號(hào)位和數(shù)字一樣待，

并且有這樣的公式［X］補(bǔ)+［Y］補(bǔ)=［X+Y］補(bǔ)

1.4.3計(jì)算機(jī)中非數(shù)值數(shù)據(jù)的表示

計(jì)算機(jī)是處理信息的工具，而信息既包括數(shù)字這樣的數(shù)值信息，也包括文字符號(hào)、圖形、

聲音等非數(shù)值信息。

1、字符的表示：

在計(jì)算機(jī)處理信息的過程中，要處理數(shù)值數(shù)據(jù)和字符數(shù)據(jù)，因此需要將數(shù)字、運(yùn)算符、

字母、標(biāo)點(diǎn)符號(hào)等字符用二進(jìn)制編碼來表示、存儲(chǔ)和處理。目前通用的是美國國家標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會(huì)

規(guī)定的ASCII碼——美國標(biāo)準(zhǔn)信息交換代碼(如圖1-4-1——7位ASCH碼表)。每個(gè)字符

用7位二進(jìn)制數(shù)來表示，共有128種狀態(tài)，這128種狀態(tài)表示了128種字符，包括大小字母、

0-9.其它符號(hào)、控制符。

高三

16進(jìn)制0X000X010X020X030X040X050X060X07

位

十進(jìn)

01234567

制

二進(jìn)

低四位000001010011100101110111

制

0X0000000NULDELSP0@PP

0X0110001SOHDC1I1AQaq

11

0X0220010STXDC22BRbr

0X0330011ETXDC33cscs

0X0440100EOTDC4$4DTdt

0X0550101ENQNAK%5EUeu

0X0660110ACKSYN&6FVfV

?

0X0770111BELETB7Gwgw

0X0881000BSCAN(8HXhX

0X0991001HTEM)9IYiy

*

0X0A101010LFSUBJzjz

0X0B111011VTESC+JK[k{

0X0C121100FFFS(<L\II

0X0D131101CRGS-=M]m}

A

0X0E141110SORS?>Nn

?

0X0F151111SIUS/0—0DEL

圖1417位ASCH碼表

2.漢字的數(shù)字化表示

1)漢字輸入碼

漢字輸入方法大體可分為：區(qū)位碼(數(shù)字碼)、音碼、形碼、音形碼。

?區(qū)位碼：優(yōu)點(diǎn)是無重碼或重碼率低，缺點(diǎn)是難于記憶；

例題：個(gè)漢字的機(jī)內(nèi)碼目前通常用2個(gè)字節(jié)來表示：第一個(gè)字節(jié)是區(qū)碼的區(qū)號(hào)加(160)心

第二個(gè)字節(jié)是區(qū)位碼的位碼加(160),00

已知：漢字“卻”的區(qū)位碼是4020,試寫出機(jī)內(nèi)碼兩個(gè)字節(jié)的二進(jìn)制的代碼：

［答案］“卻”的機(jī)內(nèi)碼是160+40=200,其二進(jìn)制代碼是(11001000)2“卻”的機(jī)內(nèi)碼是

160+20=180,其二進(jìn)制代碼是(10110100)2

11001000

10110100

?音碼：優(yōu)點(diǎn)是大多數(shù)人都易于掌握，但同音字多，重碼率高，影響輸入的速度；

?形碼：根據(jù)漢字的字型進(jìn)行編碼，編碼的規(guī)則較多，難于記憶，必須經(jīng)過訓(xùn)練才能較好

地掌握；重碼率低

?音形碼：將音碼和形碼結(jié)合起來，輸入漢字，減少重碼率，提高漢字輸入速度；

2）漢字交換碼

漢字交換碼是指不同的具有漢字處理功能的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之間在交換漢字信息時(shí)所使用

的代碼標(biāo)準(zhǔn)。自國家標(biāo)準(zhǔn)GB2312—80公布以來，我國一直延用該標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的國標(biāo)碼作為

統(tǒng)一的漢字信息交換碼。

GB2312-80標(biāo)準(zhǔn)包括了6763個(gè)漢字，按其使用頻度分為一級(jí)漢字3755個(gè)和二級(jí)漢字

3008個(gè)。-級(jí)漢字按拼音排序，二級(jí)漢字按部首排序。此外，該標(biāo)準(zhǔn)還包括標(biāo)點(diǎn)符號(hào)、數(shù)

種西文字母、圖形、數(shù)碼等符號(hào)682個(gè)。

區(qū)位碼的區(qū)碼和位碼均采用從01到94的十進(jìn)制，國標(biāo)碼采用十六進(jìn)制的21H到73H

（數(shù)字后加H表示其為十六進(jìn)制數(shù)）。區(qū)位碼和國標(biāo)碼的換算關(guān)系是：區(qū)碼和位碼分別加上

十進(jìn)制數(shù)32。如“國”字在表中的25行90列，其區(qū)位碼為2590,國標(biāo)碼是397AH。

*由于GB2312—80是80年代制定的標(biāo)準(zhǔn)，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)常常感到不夠，所以，建議處理

文字信息的產(chǎn)品采用新頒布的GB18030信息交換用漢字編碼字符集，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)繁、簡字均

處同一平臺(tái)，可解決兩岸三地間GB碼與BIG5碼間的字碼轉(zhuǎn)換不便的問題。

3.字符和漢字的輸出

字符和漢字除用"內(nèi)碼”被表示、存儲(chǔ)和處理外，另一個(gè)重要的表示是字符和漢字的”圖

形”字符輸出，即顯示和打印出字符和漢字的外部形狀。為此，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)必須維護(hù)一個(gè)“

字庫”，存儲(chǔ)每一個(gè)字符或漢字的可視字形。這種可視字形稱為"字模"。字模猶如印刷廠里

活字排版用的鉛字；不同的是計(jì)算機(jī)字庫中對每一個(gè)字符或漢字只保存一個(gè)字模，而印刷廠

卻要保存許多鉛字。字庫有ASCII字符字庫和漢字字庫，分別存儲(chǔ)字符字模和漢字字模。

（1）字符字模和字庫：建立字模的一種方法是"點(diǎn)陣"法。?個(gè)字母，如"A",用7X5

的點(diǎn)陣表示它，即每一個(gè)字符占據(jù)7行5列網(wǎng)格的面積。在這個(gè)網(wǎng)格上用筆涂寫一個(gè)字符圖

形，凡筆經(jīng)過的格子涂成黑色，筆沒有經(jīng)過的格子保留白色（如圖2.11中的網(wǎng)格部分）。

5位10001

010111010

01010

10001

圖1-4-2字符字模

根據(jù)字符的網(wǎng)格，用一組二進(jìn)制數(shù)表示它。字符A的字模對應(yīng)的?組二進(jìn)制數(shù)（見圖

1-4-2中二進(jìn)制數(shù)部分，按列排列）是：0011111,0100100,1000100,0100100,0011111,

表示成16進(jìn)制是：1F,24,44,24,1■F。這一組二進(jìn)制數(shù)，稱為"位圖"（Bitmap）,就表

示了一個(gè)字符。所有字符的字模集中在一起，就構(gòu)成字符的字庫。對ASCH字符而言，最多

只有128個(gè)字模。字庫中的每一個(gè)字模與該字符的內(nèi)碼（即字符編碼）之間建立一種對應(yīng)關(guān)

系。使當(dāng)已知一個(gè)字符的內(nèi)碼時(shí)，就能按已規(guī)定的對應(yīng)關(guān)系獲得該字符的字模（即它的位圖）,

0000000110000011

0000000110000011

并送到輸出設(shè)備上顯示出來。圖1-4-3圖示了利用字庫顯示字符的工作原理。當(dāng)CPU產(chǎn)生

?個(gè)字符（如A）,要在顯示器上顯示；則CPU把字符的內(nèi)碼（如41H）送到顯示器的顯示

存儲(chǔ)器中，顯示器根據(jù)內(nèi)碼從字庫讀出字形信息（即A的字模信息），送到顯示器并顯示在

屏幕上。

（2）漢字字模和字庫：與字符的字模和字庫的表示方法類似，一個(gè)漢字，如〃中〃，亦

用點(diǎn)陣表示之。只是漢字有各種不同的字體、字型和字號(hào)，要用不同規(guī)格的點(diǎn)陣表示之。如

有16X16,16X32,32X32,48X48,--?等規(guī)格的漢字點(diǎn)陣，每一個(gè)點(diǎn)在存儲(chǔ)器中用一個(gè)

二進(jìn)制位（bit）存儲(chǔ)。例如，在16X16的點(diǎn)陣中，需8X32bit的存儲(chǔ)空間，每8bit為1

字節(jié)，所以，需32字節(jié)的存儲(chǔ)空間。在相同點(diǎn)陣中，不管其筆劃繁簡，每個(gè)漢字所占的字

節(jié)數(shù)相等。所有漢字字模集中在一起存儲(chǔ)和管理，即形成漢字字庫。圖14-4是通常用于顯

示器的16X16點(diǎn)陣漢字字模。

二進(jìn)制表示十六進(jìn)制表示

00000001100000000180

00000001100000000180

00000001100000000180

1100000110000011C183

itiiiiuiinimFFFF

1looooonooooonC183

1100000110000011C183

1100000110000011C183

iiunniiinmFFFF

uooooonooooonC183

oooooool!ooooou0180

000000011000001l0180

00000001100000110180

00000001100000110180

0180

0180

圖1-4-4漢字點(diǎn)陣

漢字字庫的管理和使用與字符字庫雷同，不再贅述。但是，漢字字庫較字符字庫而言要

大得E多。一般地，字符字模不超過個(gè)，而漢字字庫卻數(shù)以萬計(jì)，管理和使用技術(shù)也艱難

128

得多。當(dāng)然，漢字字模的點(diǎn)陣表示不是唯一的方法，近年來還有諸如用矢量法表示漢字字模。

所謂的矢量漢字是指用矢量方法將漢字點(diǎn)陣字模進(jìn)行壓縮后得到的漢字字形的數(shù)字化信.息。

矢量表示法是為了節(jié)省存儲(chǔ)空間，而采用的字形數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)

4.其它信息的數(shù)字化

1）圖像信息的數(shù)字化

一幅圖像可以看作是由一個(gè)個(gè)像素點(diǎn)構(gòu)成，圖像的信息化，就是對每個(gè)像素用若干個(gè)二

進(jìn)制數(shù)碼進(jìn)行編碼。圖像信息數(shù)字化化后，往往還要進(jìn)行壓縮。

圖像文件的后綴名有:bmp、gif、jpg等；

2）聲音信息的數(shù)字化

自然界的聲音是一種連續(xù)變化的模擬信息，可以采用A/D轉(zhuǎn)換器對聲音信息進(jìn)行數(shù)字

化。聲音文件的后綴名有：wav、mp3等；

3）視頻信息的數(shù)字化

視頻信息可以看成連續(xù)變換的多幅圖像構(gòu)成，播放視頻信息，每秒需傳輸和處理25幅

以上的圖像。視頻信息數(shù)字化后的存儲(chǔ)量相當(dāng)大，所以需要進(jìn)行壓縮處理。視頻文件后綴名

有：avi、mpg等；

1.5計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)

在信息技術(shù)不斷發(fā)展和高度應(yīng)用的今天，單機(jī)應(yīng)用已不能滿足人們的需要，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

技術(shù)的應(yīng)用已成為社會(huì)發(fā)展的主流。

1.5.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本概念

1.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義

網(wǎng)絡(luò)（network）是將不同地理位置的多個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相互連接，通過一定的通訊設(shè)備和

通訊線路，在網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件的支持下實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊和資源共享的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

2.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本組成主要包括以下四個(gè)要素：

（1）計(jì)算機(jī)系統(tǒng)具有兩臺(tái)以上獨(dú)立功能的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的重要組成部分，

如：巨型機(jī)、大型機(jī)、小型機(jī)、工作站、微機(jī)等。

（2）通信線路和通信設(shè)備用來連接各臺(tái)計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)之間數(shù)據(jù)的傳輸和信息的交

換。其中，通信線路指的是傳輸介質(zhì)及其介質(zhì)的連接部件，包括：同軸電纜、雙絞線、光纜

等。通信設(shè)備指的是網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備，包括網(wǎng)卡、集線器、交換機(jī)、網(wǎng)橋、路由器、調(diào)制解調(diào)

器等。

（3）網(wǎng)絡(luò)協(xié)議協(xié)議是通信雙方必須遵守的約定和通信規(guī)則，如TCP/IP協(xié)議、NetBEUI

協(xié)議、IPX/SPX協(xié)議。

（4）網(wǎng)絡(luò)軟件網(wǎng)絡(luò)軟件氛圍網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)軟件和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)軟件用來控制和管

理網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行、提供網(wǎng)絡(luò)的通信、分配和管理共享資源，它包括網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議軟

件、通信控制軟件和管理軟件等。網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件是為某?應(yīng)用目的開發(fā)的軟件，如遠(yuǎn)程教學(xué)

軟件、電子圖書館軟件、信息服務(wù)軟件等。

3.網(wǎng)絡(luò)的分類

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類方法很多；按照網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模，基本可以分為三類：

（1）局域網(wǎng)（LAN）—-—在一個(gè)很小的地理范圍內(nèi)，比如一間房屋、一座建筑等，由兩臺(tái)以

上的計(jì)算機(jī)組成的網(wǎng)絡(luò)。局域網(wǎng)一般是由一個(gè)單位或部門架設(shè)的專用網(wǎng)絡(luò)，它的傳輸速率為

10-100Mbps?目前局域網(wǎng)分為有線局域網(wǎng)和無線局域網(wǎng)。有線局域網(wǎng)?般依賴銅纜或者光

纜作為傳輸介質(zhì)。無線局域網(wǎng)則無需線纜介質(zhì)，目前采用流行的“藍(lán)牙”技術(shù)。

（2）廣域網(wǎng)（WAN）---在較大的地理范圍內(nèi)，比如幾個(gè)城市之間，由許多大型主機(jī)系統(tǒng)相

連接而組成的網(wǎng)絡(luò)。比較典型的形式是全國性的系統(tǒng)網(wǎng)，如國內(nèi)的專業(yè)銀行網(wǎng)。其通信線路

為租用或鋪設(shè)專線，速率一般為64Kbps。值得說明的是，一些大的系統(tǒng)往往在總部和分支

機(jī)構(gòu)之間架設(shè)WAN,而各分支機(jī)構(gòu)內(nèi)部又采用LAN；作為其整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，就稱為企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)，

即Intranet。

⑶網(wǎng)際網(wǎng)---在廣大的地理范圍內(nèi)，各種形式的WAN、LAN互相連接，實(shí)現(xiàn)資源共享和

數(shù)據(jù)通訊，即組成網(wǎng)際網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)。目前大家熟悉的Internet即是典型的例子。

按帶寬速率可分為：基帶傳輸、頻帶傳輸。

直接用計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行傳輸?shù)姆绞椒Q為基帶傳輸;把數(shù)字信號(hào)調(diào)制變成模擬信號(hào)

傳送，在接收端再解調(diào)還原成數(shù)字信號(hào)的傳輸方式稱頻帶傳輸。

在計(jì)算機(jī)通信中，對通信線路的傳輸能力通常用“帶寬”來描述，就如同人們用幾車道來描

述公路的寬窄一樣。帶寬越寬，其傳輸能力越強(qiáng)。另一種描述“最大傳輸速率”，即每秒種

允許傳輸?shù)淖畲蟊忍財(cái)?shù)（1比特為1位二進(jìn)制數(shù)值），記為bit/s（其他單位是lkbit/s=1024bit/s,

1Mbit/s=1024kbit/s）。

按照網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分為：星型、總線型、環(huán)型、樹型、混合型。

4.常用的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備

網(wǎng)絡(luò)通信線路：

銅纜（雙絞線）、同軸電纜、光纜

網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備：（如圖1-5-1）

網(wǎng)卡、集線器（Hub）、交換機(jī)（Switch）、網(wǎng)橋（Bridge）、路由器（Router）、調(diào)制解調(diào)器（Modem）

網(wǎng)橋路由器中繼器

內(nèi)置Modem外置Modem

圖1-5-1網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備

5.網(wǎng)絡(luò)參考模型

OSI<OpenSystemsInterconnections）的七層體系結(jié)構(gòu)包括以下七層：物理層、數(shù)據(jù)

鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、運(yùn)輸層、會(huì)話層、表示層、應(yīng)用層。（如圖1-5-2）

物理層是OSI的第一層，它雖然處于最底層，卻是整個(gè)開放系統(tǒng)的基礎(chǔ)。物理層為設(shè)

備之間的數(shù)據(jù)通信提供傳輸媒體及互連設(shè)備，為數(shù)據(jù)傳輸提供可靠的環(huán)境。數(shù)據(jù)鏈路可以粗

略地理解為數(shù)據(jù)通道。物理層的媒體包括架空明線、平衡電纜、光纖、無線信道等。通信用

的互連設(shè)備指DTE和DCE間的互連設(shè)備。DTE既數(shù)據(jù)終端設(shè)備，又稱物理設(shè)備，如計(jì)算

機(jī)、終端等都包括在內(nèi)。而DCE則是數(shù)據(jù)