電子政務(wù)技術(shù)基礎(chǔ).ppt

1、1、第四屆電子政務(wù)技術(shù)基礎(chǔ)，4.1電腦系統(tǒng)人工和智慧創(chuàng)造了用于擴展自己功能的工具，用機械工具擴展和延伸四肢功能，用測試工具擴展和延伸感覺功能。 但是，能否使用擴展和擴展大腦計算和信息處理功能的工具呢？從20世紀(jì)40年代開始，舊的計算技術(shù)和電子技術(shù)相結(jié)合后，出現(xiàn)了驚人的奇跡：擴展和擴展大腦計算和信息處理功能的工具終于出現(xiàn)了這個奇跡的出現(xiàn)，敲響了新時代信息社會的大門。 2、2、2,4.1.1開關(guān)和校正機部件、電子校正機是極為復(fù)雜的電子設(shè)備，其構(gòu)成部件是極為簡單的電子開關(guān)。 替代地，通過電子開關(guān)實現(xiàn)電子校正計算機的最基本操作。 在此，電子開關(guān)是指具有“接通”和“斷開”、或者“高”電平和“低”電平兩種

2、狀態(tài)的電子器件。 一個開關(guān)只有“開”和“關(guān)”兩種狀態(tài)。 通常，這兩種狀態(tài)分別用符號“0”和“1”表示。 據(jù)說，計算機運行所需的所有數(shù)據(jù)信息由交換機狀態(tài)的組合表示，或者由“0”和“1”表示。 3、表4.1數(shù)十進制和二進制的對應(yīng)關(guān)系，明顯與十進制的“逢十進一”相似，二進制具有“逢二進一”的特征。 2 .通過開關(guān)顯示非數(shù)值數(shù)據(jù)的計算機，不僅能夠處理數(shù)值數(shù)據(jù)，還能夠處理文本和其他非數(shù)值數(shù)據(jù)信息。 非數(shù)值數(shù)據(jù)是指文字、圖形、圖像、聲音等無法算術(shù)運算的數(shù)據(jù)。 處理文本需要一個完整且足夠大的字符集。 此字符集必須至少包含26個小寫字符，包括大約25個大寫字符的26個特殊字符，如、|、#等10個數(shù)字代碼： 0

3、、1、2、3、4、5、6、7、8、9。4、合訂87個字符。 此87個字符必須用7位“01”編碼。 典型的編碼格式有美國信息交換標(biāo)準(zhǔn)代碼(ASCII )和擴展的二十進制交換代碼(EBCDIC )兩種，所有小型計算機和微計算機都采用ASCII代碼。 表4.2是ASCII代碼字符表，用8位表示字符代碼。 其基本代碼占據(jù)7比特，第8比特用作奇偶校驗比特，并且通過將奇偶校驗比特設(shè)置為“1”或“0”，8比特中的“1”的數(shù)目總是保持奇數(shù)(被稱為奇數(shù)檢查)或偶數(shù)(被稱為偶數(shù)檢查) 5，5，4.1.2程序和校正器的工作原理，1 .程序的概念程序是為了解決特定問題而修正的指令序列。 程序中的每個指令規(guī)定機器完成一

4、系列基本操作。 把電子計算機執(zhí)行一次任務(wù)的過程比作樂隊的一次演奏，控制器就像指揮，計算機的其他功能部件就像各樂器和演員，程序就像樂譜。 因此，與其說是指揮，不如說是樂譜指揮，或者是按照樂譜的規(guī)定指揮。 計算機的工作過程是執(zhí)行程序的過程。 另外，6，2 .編程語言算法只有在以編程語言進行描述時，計算機才能夠理解編譯和執(zhí)行。 (1)機器語言，即，用0、1代碼、或符號所描述的編程語言。 該語言有兩大缺點：不同種類的機器、語言不同、不通用、一般人使用不便的符號記憶和錯誤調(diào)查困難。 (2)高級語言。 特點是基本上與機器無關(guān)，可以通用。 用接近別人話的形式記述。 現(xiàn)在常用的高級語言有c語言、Visual

5、BASIC、JAVA等。 7，7，4.1.3修正計算機的程序存儲控制原理，1 .說到算盤就是歷史記載的最早、功能完備的機械式修正計算工具。算盤由邊、梁、段、珠四個部分組成，每段模擬一個人，每段梁上的兩個珠模擬一個人的手，梁下的五個珠模擬一只手的五個手指，增加級數(shù)可以加倍提高運算精度。 用算盤修改算法叫做珠算。 珠算不僅用算盤，也用口訣。 口訣是針對算盤的結(jié)構(gòu)特征所制定的基本操作集，用今天的訂正機術(shù)語，可以稱為算盤程序。 每個修正都使用該指令系統(tǒng)內(nèi)操作的不同序列。 珠算的發(fā)明是人類修訂工具史的一大飛躍，其科學(xué)性經(jīng)過長期實踐的考驗，至今仍具有極其頑強的生命力。 這是中華民族對人類文明的重要貢獻之一

6、。 據(jù)記載，公元前5、6世紀(jì)，我國開始使用算盤。 15、16世紀(jì)我國的算盤傳入日本，影響了歐洲，激勵了各國訂算工具的發(fā)展。 但是，算盤有最大的缺點。 算盤是記不住節(jié)目表的。 好像不記得一個人叫了他什么似的，只被命令一個，做一個工作，不能自動地工作。 9、3 .計算機程序存儲控制原理要求的計算機功能圖4.6 Von Neumann在電子時代首先提出將程序存儲控制原理應(yīng)用于計算機的Von Neumann (圖4.6 )， 關(guān)于他的計算機的邏輯設(shè)定修正的初步討論報告中提出了使用二進制程序存儲控制方式進行動作的方法，10，2 .計算機的程序存儲控制原理與算盤相比，現(xiàn)代的計算機有兩個特征： (1)程序可

7、以存儲，程序一旦啟動那個程序，計算機就會自動執(zhí)行那個程序，不需要人為干預(yù)，實現(xiàn)了自動修正算法。 此操作稱為程序存儲控制。 即，在修正機內(nèi)存儲程序之后，程序控制修正機的自動動作。 這就是程序存儲控制的原理。 匈牙利的美國人數(shù)學(xué)家Von Neumann。 Neumann于1946年6月正式論證。 這個原理為現(xiàn)代計算機的理論奠定了基礎(chǔ)。 (2)因為是用電子零件制作的，所以可以進行高速運算。 當(dāng)然，自動補正算不需要人的介入，也是高速補正算的條件。11、4.1.4修正計算機的結(jié)構(gòu)，根據(jù)程序存儲控制原理(也稱Neumann原理)，完整的修正計算機系統(tǒng)必須具有運算、自控制、存儲、輸入輸出的功能。 其中，運算

8、和自控制功能由中央處理器(CPU )來實現(xiàn)，存儲功能由存儲器來實現(xiàn)，輸入輸出功能由輸入輸出設(shè)備和修正計算機的接口來實現(xiàn)。 分別介紹這些零件和設(shè)備。 1. CPU CPU是計算機的核心，主要由運算部件和控制器構(gòu)成。 (1)控制器：控制器的主要功能是按時間修正提供的統(tǒng)一節(jié)拍，使計算機的各部分能夠協(xié)調(diào)工作。12、(2)運算單元(ALU ) :能夠?qū)崿F(xiàn)相關(guān)的基本運算功能。 圖4.7是中國科學(xué)院2002年9月28日發(fā)表的由中國科學(xué)家自主修訂的高性能通用CPU芯片“龍芯1號”。 這個芯片的核心只有鑰匙孔尺寸，卻聚集了約400萬個晶體管，每秒的運算速度超過了2億次，性能達到了1997年的國際芯片設(shè)定修正水平

9、。 “龍芯1號”是一款高性能的通用CPU，可用于各種計算機和家用電器等，運行LINUX等主要操作系統(tǒng)，可進行網(wǎng)絡(luò)瀏覽、視頻命令、編程等。 圖4.7中國自主研制成功的CPU芯片“龍芯1號”，13，2 .內(nèi)存是計算機的存儲裝置，保存程序、原始數(shù)據(jù)及運算的中間結(jié)果。 (1)“取不完，新來”，也就是說只要放入新的數(shù)據(jù)就能去除舊的數(shù)據(jù)，所以“保存”“取”的正確稱呼必須是“寫”“讀”。 存儲單元內(nèi)容(2)現(xiàn)代校正機基本上采用線性地址訪問方式。 如圖4.8所示，每個地址對應(yīng)一個存儲單元。可以用位(bit )或字節(jié)(8 bit )、字、半字、雙字等尋址存儲單元。 以字節(jié)為單位的地址時，每個存儲單元保存1字節(jié)(

10、1 Byte )的信息。 存儲器內(nèi)的存儲器單元的數(shù)量被稱為這種存儲器的容量(例如640KB、2MB )，是評價糾正功能的重要指標(biāo)之一。 存儲容量越大，可以存儲的信息就越多。 (3)容量、價格、存取速度是評價修正機記憶體的三個指標(biāo)。 但是，三者之間存在容量大、訪問速度慢的限制。采用訪問速度快的組件，成本高、成本高，所以容量不允許過大。 因此，現(xiàn)代修正機采用分層記憶方式解決了這三者之間的矛盾。 直接與CPU交換訪問速度快的存儲器，價格高但可以小，對于CPU足夠。 15、現(xiàn)代計算機最基本的是內(nèi)存和輔助(外)內(nèi)存，可以通過備份速度稍慢的存儲，進一步降低存取速度進行這一級別的備份主存儲器使用半導(dǎo)體存儲器

11、，輔助存儲器使用磁介質(zhì)存儲器。 磁盤是目前被廣泛使用的輔助存儲。 為了進一步提高計算機的性能，現(xiàn)代計算機往往在主存儲器和CPU之間再增加一級比主存儲器快的高速緩沖存儲器(Cache )，形成三級存儲系統(tǒng)。 16，3 .輸入/輸出裝置I/O設(shè)備接收諸如打印機、顯示器、鍵盤、磁帶驅(qū)動器、掃描儀、鼠標(biāo)、觸針、觸摸板、觸摸板等的外部信息(原始數(shù)據(jù)或程序輸入等)，或向外部輸出信息(校正計算結(jié)果等) 初始求和器的典型模塊之間的連接如圖4.9所示。 在圖中，實線表示傳輸數(shù)據(jù)，虛線表示傳輸控制命令和信號。 圖4.9典型的Neumann計算機結(jié)構(gòu)，18，該結(jié)構(gòu)沒有從整體角度統(tǒng)一考慮各個部件之間的連接問題，導(dǎo)致了

12、部件之間連接的復(fù)雜性。 隨著計算機的發(fā)展，零件增多，問題日益突出。 為了降低零件連接的復(fù)雜性，如圖4.10所示，可能希望在發(fā)展接口技術(shù)的同時建立多個零件之間的共同信息信道總線(bus )。 圖4.10計算機的單總線結(jié)構(gòu)形式，19，物理總線由直接印刷在電路板上的布線和安裝在電路板上的各種槽組成。 其他部件作為插件板插入槽中。 圖4.11是總線、插槽和部件板之間的連接圖。 圖4.11總線、總線插槽和部件卡之間的連接，隨著計算機部件的進步和計算機架構(gòu)的發(fā)展，總線技術(shù)的發(fā)展，逐漸成為計算機技術(shù)的重要分支。 20、5 .主板主板是提供計算機主要電路系統(tǒng)的電路板。 主板包括主要模塊CPU、存儲卡、總線及其

13、擴展插槽、外圍設(shè)備控制部件(圖形卡、印刷卡、聲卡等)、外圍設(shè)備接口、電壓調(diào)節(jié)器、時鐘發(fā)生器等、21、6 .修正機的基本技術(shù)指標(biāo)要全面測定一臺修正機的性能，必須考慮多個指標(biāo)。 根據(jù)用途的不同，重要的地方也不同。 從一般應(yīng)用的角度，介紹了三個主要性能指標(biāo)。 (1)CPU字長CPU字長是指CPU一次可處理的位數(shù). CPU字長越長，處理的數(shù)據(jù)精度越高，但會影響處理速度。 現(xiàn)在的微機字長為8位、16位、32位、64位等。 當(dāng)然，CPU語言的長度越長，價格就越高。 選擇CPU字長時，請比較精度和成本。 機械上，為了滿足不同的需求，調(diào)整精度和成本，設(shè)定修正了半字長、全字長、雙字長等可變字長修正運算。 (2)

14、主存儲容量主存儲用于與CPU直接交換信息； 主存儲容量越大，處理問題的能力越強。另外，因為與外部存儲器之間的信息交換次數(shù)少，所以解題時間效率也高。 修正機的最大主存儲容量由CPU的地址總線的數(shù)量決定。 地址總線為16條時，CPU的最大地址范圍為64K；地址總線為20條時，CPU的最大地址范圍為1M。 (3)CPU主頻率CPU動作的節(jié)拍由主時鐘控制。主時鐘總是產(chǎn)生一定頻率的時鐘脈沖，時鐘脈沖的頻率是CPU的主頻率。 主頻率越高，CPU的動作節(jié)拍越快，是影響機械運算速度的重要殘奧儀表。 23、7 .個人計算機(微型計算機)的發(fā)展歷史，第一臺計算機開發(fā)后，由于采用了最新的技術(shù)，出現(xiàn)了新的更強大的計算

15、機。 早期的計算機由于價格昂貴、大型，一般作為公共設(shè)施使用，計算機制造商的研發(fā)也以滿足公共設(shè)施的需求為重點，發(fā)展大、中、小型計算機，不提供個人使用的計算機。 到了圖4.13 Gordon Moore，24，1960年代，半導(dǎo)體集成電路技術(shù)取得了很大突破，芯片集成度不斷提高，價格不斷便宜。 1965年在仙童公司工作的戈登摩爾(Gordon Moore，圖4.13 )輕松拿著尺子和紙，畫出草圖，縱軸表示正在發(fā)展的集成電路，橫軸是時間。 他每個月畫一個點，得到了成長的圖表。 該圖表顯示，每24個月，由于內(nèi)部晶體管數(shù)的幾何級數(shù)的增加，集成電路的性能幾乎提高了2倍，集成電路的價格也剛好減少了2倍。 此后

16、，戈登摩爾將時間調(diào)整為18個月。 這就是萩名摩爾定律。 摩爾于1968年成立了現(xiàn)在世界上最大的集成電路公司英特爾。 25、由于集成電路這樣的發(fā)展規(guī)律，為個人計算機的出現(xiàn)奠定了技術(shù)基礎(chǔ)和經(jīng)濟基礎(chǔ)。 到了70年代，蘋果等公司開始開發(fā)小型(放在桌子上也可以)、廉價(個人耐用)的計算機。 對于以往的大型、中型、小型計算機，將其稱為微型計算機。 20世紀(jì)80年代，IBM開始進入微型計算機市場，被稱為“IBM pason al computer”。26、4.1.5計算機操作系統(tǒng)和計算機系統(tǒng)的配置，1 .操作系統(tǒng)的作用不僅是使用計算機編寫解決問題所需的程序，而且還要進行地址的分配、輸入輸出、起停等系統(tǒng)的管理

17、工作在計算機出現(xiàn)的初期(電子管時代)，計算機的動作速度低(數(shù)千次/秒左右)，計算機的存儲空間也小，可解決的主題也有限，主要進行科學(xué)校正計算，所以輸入輸出機器的種類少，人們可以手工進行這些管理工作。 計算機進入晶體管時代后，計算機的速度開始提高幾十倍、幾千倍，存儲容量大幅增加，應(yīng)用領(lǐng)域急劇擴大，輸入輸出設(shè)備的功能和種類大大發(fā)展。 此時，手工進行存儲分配、設(shè)備管理已經(jīng)不充分，對修正計算機系統(tǒng)充分發(fā)揮效率也會產(chǎn)生很大影響。 于是，人們開始開發(fā)用于管理計算機系統(tǒng)的程序。 這就是電腦操作系統(tǒng)(OS )。 27、計算機操作系統(tǒng)是一系列管理計算機資源的程序，是計算機系統(tǒng)的重要組成部分。 從計算機系統(tǒng)的層次來看，操作系統(tǒng)是在計算機硬件上構(gòu)建的第1層軟件，而作為計算機系統(tǒng)內(nèi)所有其他軟件的基礎(chǔ)的操作系統(tǒng)則完全依