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1、教师：罗艳霞电话：15205900154,目 录,第1章 信息与计算机,第2章 Windows XP操作系统,第3章 办公自动化软件应用,第4章 多媒体应用技术基础,第5章 计算机网络基础,第6章 数据库技术及应用基础,第1章 信息与计算机,1.1 信息与信息科学1.2 计算机的发展及应用1.3 信息在计算机中的表示与编码1.4 微型计算机系统1.5 计算机软件系统思考题,1.1 信息与信息科学,1.1.1 信息,下面我们介绍几种常见的信息定义。（1）在日常生活中，人们所说的“信息”，是指音信，消息和情况，是人们在互相交流中要告诉对方的某种内容。（2）信息论创始人，美国科学家C.E.Shann
2、on从研究通信理论出发，认为信息是在通信的任何可逆的重新编码或翻译中那些保持不变的东西。（3）控制论创始人，美国科学家N.Wiener（维纳）提出，信息是在我们适应外部世界，并且使这种适应为外部世界感觉到的过程中，同外部世界进行交换的内容的名称。,第1章第1节,1.1.1 信息,（4）从概率的角度看，信息是用以消除不确定性的东西，即人们把关于事物的某种东西传给对方，使之消除知识上的不确定性。（5）信息是系统的组织程度或有序程度的标记。（6）信息是数据处理的结果。这个定义是从信息处理的角度讲的。（7）“信息”概念的广泛应用，引起许多哲学工作者对信息本质的探讨，使“信息”从一个科学概念上升到一个哲
3、学范畴。,第1章第1节,1.1.2 信息技术,凡是能扩展人的信息功能的技术，都是信息技术。它主要是指利用电子计算机和现代通信手段实现获取信息、传递信息、存储信息、处理信息、显示信息、分配信息等相关技术。信息技术主要包括感测技术、通信技术、计算机技术和控制技术。感测技术就是获取信息的技术，通信技术就是传递信息的技术，计算机技术就是处理信息的技术，而控制技术就是利用信息的技术。,第1章第1节,1.1.2 信息技术,感测技术就是获取信息的技术，通信技术就是传递信息的技术，计算机技术就是处理信息的技术，而控制技术就是利用信息的技术。按目前的状况，感测、通信、计算机和控制四大技术的作用并不在相同层次上，
4、计算机技术相对其他三项而言处于较为基础和核心的位置。,第1章第1节,1.1.2 信息技术,在人类社会发展历史上发生了五次信息技术革命。第一次信息技术革命是语言的使用，语言的产生是历史上最伟大的信息技术革命，其意义不亚于人类开始制造工具和人工取火。第二次信息技术革命是文字的创造。第三次信息技术革命是印刷技术的发明。第四次信息技术革命是电报、电话、广播、电视的发明和普及应用，进一步突破了时间和空间的限制。第五次信息技术革命始于20世纪60年代，其标志是计算机的普及应用及计算机与现代通信技术的结合。,第1章第1节,1.1.3 信息科学,信息科学是以信息为主要研究对象，以信息的运动规律和应用方法为主要
5、研究内容，以计算机等技术为主要研究工具，以扩展人类的信息功能为主要目标的一门新兴的综合性学科。20世纪40年代末，美国数学家香农发表了通信的数学理论和在噪声中的通信两篇著名论文，提出信息熵的数学公式，从量的方面描述了信息的传输和提取问题，创立了信息论。,第1章第1节,1.1.3 信息科学,20世纪60年代中，由于出现复杂的工程大系统需要用计算机来控制生产过程，系统辨识成为重要研究课题。信息和控制是信息科学的基础和核心。香农最初的信息论只对信息作了定量的描述，而没有考虑信息的其他方面，如信息的语义和信息的效用等问题。,第1章第1节,1.1.3 信息科学,为了解决控制和决策中的非数值问题和适应20
6、世纪80年代以后智能机研究的需要，以及要解决知识信息处理的问题，遂产生了知识工程，并已研制成专家系统、自然语言理解系统和智能机器人等。信息科学正在形成和迅速发展，人们对其研究内容的范围尚无统一的认识。现在主要的研究课题集中在以下六个方面：,第1章第1节,1.1.3 信息科学,信源理论和信息的获取，研究自然信息源和社会信息源，以及从信息源提取信息的方法和技术；信息的传输、存储、检索、变换和处理；信号的测量、分析、处理和显示；模式信息处理；知识信息处理；决策和控制。,第1章第1节,1.1.4 信息化社会与信息素养,1信息化社会（1）信息化材料、能源和信息是社会发展的三大要素。信息化是指在信息技术的
7、驱动下，由以传统工业为主的社会向以信息产业为主的社会演进的过程，是培育、发展以计算机为主的智能化工具为代表的新生产力，并使之造福于社会的历史过程。信息化生产力是迄今人类最先进的生产力，它要求有先进的生产关系和上层建筑与之相适应，一切不适应该生产力的生产关系和上层建筑将随之改变。信息产业指信息设备制造业和信息服务业。,第1章第1节,1.1.4 信息化社会与信息素养,（2）信息社会信息社会也称为信息化社会，一般是指社会的信息产业高度发达且在产业结构中占据优势，信息技术高度发展且在社会经济发展中广泛应用，信息资源充分开发利用且成为经济增长的基本资源。同信息化以前的社会相比，信息社会具有以下主要特征。
8、信息成为重要的战略资源；信息业上升为最重要的产业；信息网络成为社会的基础设施。,第1章第1节,1.1.4 信息化社会与信息素养,（3）我国社会的信息化2008年组建工业和信息化部，走新型工业化道路，推进信息化和工业化融合，推进高新技术与传统工业改造结合，促进工业社会向信息社会的演变。2信息素养完整的信息素养应包括三个层面：文化素养（知识层面）、信息意识（意识层面）、信息技能（技术层面）。信息素养不仅仅是诸如信息的获取、检索、表达、交流等技能，而且包括以独立学习的态度和方法，将已获得的信息用于信息问题解决、进行创新性思维的综合的信息能力。信息素养的教育注重知识的创新，而知识的更新是通过对信息的加
9、工得以实现的。,第1章第1节,1.2 计算机的发展及应用,1.2.1计算机发展概论,1936年，英国科学家图灵（A.M.Turing）向伦敦权威的数学杂志投了一篇论文，在这篇开创性的论文中，图灵提出著名的“图灵机”（Turing Machine）的设想。在图灵机提出后不到十年，美国普林斯顿研究院的美籍匈牙利数学家冯诺依曼（Von Neumann）博士在他的一篇论文中将计算机工作原理概括为：“存储程序，顺序控制”。其基本思想是：(1)计算机可以使用二进制；(2)计算机的指令和数据都可以存储在机内。,第1章第2节,ENIAC(埃尼亚克)Electronic Numerical Integrator
10、 And Computer,电子数字积分计算机的缩写,使用18800个电子管，1500多个继电器，耗电150千瓦，占地170平方米，重达30吨。由美国宾西法尼亚大学于1946年研制成功,世界上第一台电子计算机:,1.2.1 计算机发展概论,冯诺依曼确定了现代存储程序式电子数字计算机的基本结构和工作原理，其主要由五部分组成：存储器、运算器、控制器、输入设备、输出设备。计算机的发展大致经历了从电子管、晶体管、中小规模集成电路到超大规模集成电路计算机等四个发展阶段，通常称为“四代计算机”。1.第一代计算机(19461956)人们常把UNIVAC-(Universal Automatic Comput
11、er)当作第一代计算机的代表。,第1章第2节,计算机发展阶段：第一代：电子管,核心元件电子管，几千次/秒，用于军事与科学研究.,1.2.1 计算机发展概论,第一代计算机的主要特征是：(1)使用电子管作主要元件，耗电多，发热量大，运算速度一般每秒为数千次至数万次。(2)存储容量小，初期用水银延迟线或静电存储器，容量仅有数千字节，后期采用磁鼓与磁芯，容量有较大提高。(3)程序设计使用机器语言或汇编语言，输入输出主要用穿孔的纸带或卡片，编程与上机都很费时。2第二代计算机(19551964)用晶体管代替电子管来作开关元件，具有速度快，寿命长，轻、小、省等优点。第二代机的速度较一代机有明显的提高，一般每
12、秒可运算数十万次。,第1章第2节,第二代：晶体管,几十万次/秒，用于科学计算、数据和事务处理。,1.2.1 计算机发展概论,3第三代计算机(19641970)20世纪60年代初，中、小规模集成电路问世。在几平方毫米的单晶体硅片上，可以集成相当于数十至数百个晶体管的电路。与晶体管分立元件相比，集成电路(简称IC)不仅体积小，耗电更省，而且寿命更长，在正常环境下几乎不会失效。在计算机中，IC既可用于制造处理器芯片，也可制造半导体存储器代替磁芯存储器，这就为三代机的硬件创造了条件。系列化、通用化和标准化，是这一时期计算机设计的基本思想。,第1章第2节,第三代：中、小规模集成电路,在几平方毫米单晶硅片
13、上集成十几个至上百个电子元件；几十万至几百万次/秒；用于各个科学领域。,1.2.1 计算机发展概论,4第四代计算机(1971)从1971年至今的计算机都属于第四代计算机,使用大规模集成电路VLSI(Very Large Scale Integration)和超大规模集成电路ULSI(Ultra Large Scale Integration)制作开关逻辑部件,微处理器的型号经过了8088,8086,80286,80386,80486,80586,Pentium,Pentium Pro等发展过程。第四代计算机的特点主要表现在：(1)性能价格比大幅度跃升；(2)产品更新的速度加快；(3)软件配置空
14、前丰富。,第1章第2节,1.2.1 计算机发展概论,这一阶段的计算机按规模分为巨型机，中型机，大型机，小型机，单片机，微型机和便携机，按作用又可分为工作站和服务器。,第1章第2节,第四代：大规模、超大规模集成电路,上千万次至上亿次/秒；进入现代社会各个领域。,1.2.2 计算机分类及基本特点,1计算机分类（1）主机国外习惯将大型机称作mainframe，这可能是因为这类机器通常都安装在机架（frame）内的缘故。（2）小型机它结构简单，成本较低，不需要经长期训练即可维护和使用，所以更易推广和普及。所以小型机是封闭专用的计算机系统。使用小型机的用户一般是看中Unix操作系统的安全性、可靠性和专用
15、服务器的高速运算能力。,第1章第2节,1.2.2 计算机分类及基本特点,（3）个人计算机个人计算机简称PC机，是四代机时期出现的一个新机种。（4）巨型机在IEEE提出的计算机分类中，巨型机被称为超级计算机。它通常是指由数百数千甚至更多的处理器（机）组成的、能计算普通PC机和服务器不能完成的大型复杂课题的计算机。（5）小巨型机,第1章第2节,1.2.2 计算机分类及基本特点,发展小巨型机主要有两条途径：利用高性能微处理器组成并行多处理系统，使巨型机小型化；把部分巨型机技术引入超级小型机，使后者的功能“巨型化”。（6）工作站工作站是介于PC机和小型机之间的一种高档微型机。与PC机不同，工作站通常都
16、配有高分辨率的大屏幕显示器和大容量的内、外存储器，具有较强的数据处理能力与高性能的图形功能。,第1章第2节,1.2.2 计算机分类及基本特点,2.计算机特点（1）处理速度快。（2）运算精度高。（3）存储能力强。（4）具有逻辑判断能力。（5）可靠性高。,第1章第2节,1.2.3 计算机的发展趋势,1巨型化2微型化3网络化4智能化5多媒体化多媒体计算机就是利用计算机技术、通信技术和大众传播技术，来综合处理多种媒体信息的计算机，这些信息包括数字、文本、声音、视频、图形图像等。6未来计算机,第1章第2节,1.2.3 计算机的发展趋势,（1）生物计算机（2）光子计算机光子计算机利用光子取代电子进行数据运
17、算、传输和存储。（3）量子计算机量子计算机是一类遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装置。,第1章第2节,1.2.4 计算机在信息社会中的应用,1科学计算科学计算也称数值计算，是指用计算机来解决科学研究和工程技术中所提出的复杂的数学问题，科学计算是计算机最早的应用领域。2数据处理数据处理是现代化管理的基础。它不仅应用于处理日常的事务，且能支持科学的管理与决策。,第1章第2节,1.2.4 计算机在信息社会中的应用,3实时控制其工作过程是先用传感器在现场采集受控制对象的数据，求出它们与设定数据的偏差，接着由计算机按控制模型进行计算，然后产生相应的控制信号，驱动伺服装置对
18、受控对象进行控制或调整。4计算机辅助系统（1）计算机辅助设计(CAD)计算机辅助设计是指利用计算机来帮助设计人员进行产品设计。,第1章第2节,1.2.4 计算机在信息社会中的应用,（2）计算机辅助制造(CAM)计算机辅助制造是指利用计算机进行生产设备的管理、控制和操作。（3）计算机集成制造系统(CIMS)CIMS是集设计、制造、管理等三大功能于一体的现代化工厂生产系统。对于CIMS这个综合性的信息处理系统而言，其组成包括：工程设计系统柔性制造系统事务数据处理系统,第1章第2节,1.2.4 计算机在信息社会中的应用,（4）计算机辅助测试（CAT）计算机辅助测试是指利用计算机来进行自动化的测试工作
19、。（5）计算机辅助教学（CAI）计算机辅助教学是将计算机所具有的功能用于教学的一种教学形态。,第1章第2节,1.2.4 计算机在信息社会中的应用,5人工智能人工智能(Artificial Intelligence)，英文缩写为AI。它是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。人工智能是计算机科学的一个分支，它企图了解智能的实质，并生产出一种新的能以人类智能相似的方式作出反应的智能机器。该领域的研究包括机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理和专家系统等。,第1章第2节,1.2.4 计算机在信息社会中的应用,6计算机模拟在传统的工业生产中，常使用模型
20、对产品或工程进行分析或设计。实践表明，计算机模拟不仅成本低，而且得出结果快，所以在工业和科研部门实际被广泛应用。计算机模拟也适用于社会科学领域。人员训练是计算机模拟的又一重要应用。,第1章第2节,1.3 信息在计算机中的表示与编码,1.3.1 信息在计算机中的表示,1信息表示在二进制系统中只有两个数0和1。在计算机中，为什么使用二进制数，而不使用人们习惯的十进制数，主要原因如下：（1）二进制数在物理上最容易实现。（2）二进制数运算简单。（3）二进制数的“0”和“1”正好与逻辑命题的两个值“否”和“是”或称“假”和“真”相对应，为计算机实现逻辑运算和逻辑判断提供了便利的条件。,第1章第3节,1.
21、3.1 信息在计算机中的表示,2信息存储单位（1）位（bit），简记为 b，是计算机内部存储信息的最小单位。（2）字节（byte），简记为 B，是计算机内部存储信息的基本单位。（3）字（word），一个字通常由一个字节或若干个字节组成，是计算机进行信息处理时一次存取、加工和传送的数据长度。,第1章第3节,1.3.2 信息编码,所谓编码，就是用按一定规则组合而成的若干位二进制码来表示数或字符。1数字编码数字编码是指用若干位二进制代码来表示一位十进制数。2字符编码文本、图形图像、声音之类的信息，称为非数字信息。计算机内部按照一定的规则表示西文或中文字符的二进制编码称为机内码。,第1章第3节,1.3
22、.2 信息编码,第1章第3节,1.3.2 信息编码,西文字符集由字母、数字、标点符号和一些特殊符号组成。字符集中的每一个符号都有一个数字编码，即字符的二进制编码。ASCII 码有 7 位 ASCII 码和 8 位 ASCII 码两种。7 位 ASCII 码称为标准（基本）ASCII 码字符集，采用一个字节（8 位）表示一个字符，但实际只使用字节的低 7 位，字节的最高位为 0，所以可以表示 128 个字符。8位ASCII 码称为扩展的 ASCII 码字符集。,第1章第3节,1.3.2 信息编码,第1章第3节,1.3.2 信息编码,3.汉字编码（1）汉字输入码用键盘输入汉字时所使用的汉字编码称作
23、输入码，它与汉字输入方式有关，常见的有汉语拼音码、五笔字型码、智能ABC、国标区位码等数十种之多。（2）汉字机内码汉字在计算机中如何表示呢？当然，也只能采用二进制编码。汉字的数量大、字形复杂、同音字多。目前我国汉字的总数超过 6 万个，常用的也有几千个之多，显然用一个字节（8 位）编码是不够的。,第1章第3节,1.3.2 信息编码,GB2312-80 国标字符集由一个 94 行和 94 列的表格构成，表格的行数和列数从 0 开始编号，其中的行号称为区号，列号称为位号，如图 1-4所示。每一个汉字或字母、数字和各种符号都有一个唯一的区号和位号，将区号和位号放在一起，就构成了区位码。,第1章第3节
24、,1.3.2 信息编码,第1章第3节,图1-4 GB2312-80字符集及区位分布,1.3.2 信息编码,（3）字形输出码点阵图形码汉字在显示和打印时，对汉字形状进行描述的二进制编码，每一个二进制位bit代表一个点。一个方形汉字常用1616点阵描述。汉字库除采用1616点阵外，还有压缩型的816或168点阵，以及扩展型的3232、4848和128128点阵，可输出几十种字体的大小汉字。,第1章第3节,1.3.2 信息编码,4Unicode 编码 Unicode 编码是由国际标准化组织 ISO 于 20 世纪 90 年代初制定的一种字符编码标准，它用两个字节表示一个字符，因此允许表示 65536
25、 个字符，世界上几乎所有的书面语言都能用单一的 Unicode 编码表示。前 128 个 Unicode 字符是标准 ASCII 字符，接下来的是 128 个扩展的 ASCII 字符，其余的字符供不同的语言使用。,第1章第3节,1.3.2 信息编码,5.信息的内部表示和外部显示数字、文本、图形图像、声音等各种各样的信息都可以在计算机内存储和处理，而计算机内表示它们的方法只有一个，就是采用二进制编码。计算机的外部信息需要经过某种转换变为二进制信息后，才能被计算机所接收；同样，计算机的内部信息也必须经过转换后才能恢复信息的“本来面目”。这种转换通常是由计算机自动实现的。,第1章第3节,1.3.3
26、数制及其转换,1.进制数及表示方法（1）进制数若把它们统称为K进制，则该进位制具有下列性质：(1)在K进制中，具有K个数字符号；(2)在K进制中，由低位向高位是按“逢K进一”的规则进行计数；(3)K进制的基数是“K”，K进制数的第i位(i=n，2，1，0，1，2，)的权为“Ki”，并约定整数最低位的位序号i=0。,第1章第3节,1.3.3 数制及其转换,不同进位制具有不同的“基数”；对于某一进位制数，不同的数位具有不同的“权”。基数和位权是进位制数的两个要素。（2）十、二、八、十六进制数的书写出格式二进制数有不同的书写格式，可以用后缀B表示，也可以用括号和下标2表示。八进制数用后缀O表示，27
27、1O与（271）8等价；十六进制数用后缀H表示，1C2FH与（1C2F）16等价；十进制数后缀D通常是省略的。,第1章第3节,1.3.3 数制及其转换,例如：对于十进制数(86795.13)10，它的基数为10，各位的权为：同理：对于二进制数（11111.11）,它的基数为2，各位的权为：,第1章第3节,1.3.3 数制及其转换,（3）十、二、八、十六进制数之间的对应关系表1-3制数的对应关系,第1章第3节,数制之间的转换:,非十进制转换为十进制例：将二进制数1010.101转换成十进制1010.101B=1*23+0*22+1*21+0*20+1*2-1+0*2-2+1*2-3=8+2+0.
28、5+0.125=10.625D 例：将十六进制数2BA转换成十进制2BAH=2*162+11*161+10*160=512+176+10=698D,方法:按权展开相加.,II 十进制整数转化为二进制整数 把十进制整数除以2得一个商和一个余数；再将商除以2，又得商和余数；这样不断地用2去除所得的商，直到商为0为止。每次相除所得的余数便是对应的二进制整数，第一次余数为最底位，最后一次的余数为最高位。,例：将十进制215转换为二进制数 215D=11010111B,用类似的方法可以可以将十进制整数转换为十六进制整数，只是除数用16代替2即可。,方法:除以2取余反序法,二进制数与十进制数之间的转换 十
29、进制数转换成二进制数（简记作102）用乘2取整法对小数部分转换的口诀是：“乘2取整，顺序排列”。例如：对于0.15625，可按如下方法转换得(0.15625)10=(0.00101)2,0.15625,即得到0.00101,00308B 十进制数2.5625转换为二进制数为（）。10.1011B.10.1001C.10.1101D.10.0111,二进制转换为八、十六进制:因为23=8，24=16，所以3位二进制数对应1位八进制数，4位二进制数对应1位十六进制数。二进制数转换为八、十六进制数比转换为十进制数容易得多，因此常用八、十六进制数来表示二进制数。表1列出了它们之间的对应关系。,表1 二
30、进制数、八进制数和十六进制数之间的对应关系,0,0,0,0,0,0,0,0,将二进制数以小数点为中心分别向两边分组，转换成八（或十六）进制数，每3（或4）位为一组，不够位数在两边加0补足，然后将每组二进制数化成八（或十六）进制数即可。,例:将二进制数1001101101.11001分别转换为八、十六进制数（001 001 101 101.110 010）2=（1155.62）8 1 1 5 5.6 2(注意：在两边补零）（0010 0110 1101.1100 1000）2=（26D.C8）16 2 6 D.C 8,中心,八、十六进制转换为二进制方法:将每位八进制数展开为3位二进制数，不够位数
31、在左边加0补足。将每位十六进制数展开为4位二进制数，不够位数在左边加0补足。例:（631.02）8=（110 011 001.000 010）2 6 3 1.0 2（23B.E5）16=（0010 0011 1011.1110 0101）2 2 3 B.E 5注意：整数前的高位零和小数后的低位零可以取消。,1.3.3 数制及其转换,2不同数制之间的转换（1）二、十六、八进制数转换为十进制数转换规则：将二、十六、八进制数的各位按权展开相加。（2）十进制数转换为二（十六、八）进制数整数转换规则：我们通过下列例子推导十进制整数转换为二进制整数。小数转换规则：我们通过以下例子推导十进制小数转换为二进制
32、小数。,第1章第3节,1.3.3 数制及其转换,注意：在用上述规则实现十进制小数的转换时，会出现乘积的小数部分总不等于0的情况，这表明此时的十进制小数不能转换为有限位的二进制小数，出现了“循环小数”。（3）八（十六）进制数转换成二进制数由于八（十六）进制数的基数为8（16），二进制数的基数为2，两者满足8=23（16=24），故每位八（十六）制数可以转换为等值的三（四）位二进制数，反之亦然。转换方法：将八（十六）进制数的每一位展开为三（四）位二进制数，去掉整数首部和小数尾部的0即可。,第1章第3节,1.3.3 数制及其转换,（4）二进制数转换成（十六）进制数转换方法：以小数点为中心向两边，每
33、三(四)位分成一组(首尾不足者补0)，将每组二进制数写成与之对应的八（十六）进制数。3 二进制数的定点及浮点表示（1）定点表示法所谓定点表示法，是指计算机中的小数点位置是固定不变的。根据小数点位置的固定方法不同，又可分为定点整数及定点小数表示法。,第1章第3节,1.3.3 数制及其转换,（2）浮点表示法所谓浮点表示法，是指计算机中的小数点位置不是固定的，或者说是“浮动的”。,第1章第3节,1.3.3 数制及其转换,为了说明它是怎样浮动，我们引入二进制数的另一种表示法记阶表示法。对于任何一个二进制数N都可以表示为：N=2E(S)4二进制数的原码、反码及补码表示按值表示数据要解决的第三个问题是如何
34、表示数的正负号，在计算机中，数的正负号是用“0”、“1”表示的。一般的，通过对机器数的定义，可以将真值的符号“数值化”。下面介绍计算机中有符号数的三种表示方法：原码、反码和补码。,第1章第3节,1.3.3 数制及其转换,正数的原码、反码和补码形式相同，即最高位为0，表示正数，其余位表示数值的大小；负数的原码：最高位为1，表示负数，其余位表示数值的大小；负数的反码：对其原码逐位取反（符号位除外）；负数的补码：在其反码的末位加1。在计算机中，采用补码运算的优点是可以将减法运算转换成加法运算，并且符号位与其他位一样地参与运算，十分方便。无论用哪一种方法表示有符号数都有一定的范围，超过此范围则发生溢出
35、，从而导致运算结果的错误，这一点是不可忽视的。,第1章第3节,1.3.3 数制及其转换,由此可见，补码的设计目的是：（1）使符号位能与有效值部分一起参加运算，从而简化运算规则；（2）使减法运算转换为加法运算，进一步简化计算机中运算器的线路设计。5二进制数的运算（1）二进制的算术运算二进制的算术运算和十进制的算术运算相同，但运算法则更为简单。二进制的加减乘除运算法则都只有三条。进行二进制数加法与减法运算时，只要注意按“逢2进1”和“借1当2”处理就行了。,第1章第3节,1.3.3 数制及其转换,（2）二进制的逻辑运算逻辑值只有逻辑“真”逻辑“假”两种，逻辑“真”记为1，逻辑“假”记为0。逻辑0和
36、1没有数值的意义，也不能比较它们之间的大小。基本的逻辑运算有非、与、或、异或四种，它们运算规则见表1-5。,第1章第3节,1.3.3 数制及其转换,第1章第3节,1.4 微型计算机系统,计算机系统由硬件系统和软件系统两部分组成。硬件系统通常指机器的物理系统，硬件系统是指所有构成计算机的物理实体，它包括计算机系统中一切电子、机械、光电等设备。所谓软件系统则是指管理计算机软件系统和硬件系统资源、控制计算机运行的程序、命令、指令、数据等，广义地说，软件系统还包括电子的和非电子的有关说明资料，说明书、用户指南、操作手册等。,第1章第4节,1.4.1 微型计算机硬件系统,所有计算机均采用冯诺依曼型计算机
37、的设计思想，即计算机硬件由五大基本部分所组成，它们是运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。图1-5给出了一般微型计算机的硬件结构图。,第1章第4节,1.4.1 微型计算机硬件系统,第1章第4节,图1-5 计算机硬件结构图,1.4.1 微型计算机硬件系统,控制器和运算器构成了计算机硬件系统的核心中央处理器CPU（Central Processing Unit），亦称微处理器。存储器可分为内部存储器和外部存储器，简称为内存和外存。1控制器控制器是计算机的指挥控制中心。它指挥、控制计算机各部件自动、协调地工作。,第1章第4节,1.4.1 微型计算机硬件系统,例如，现在控制器取出程序中的第一条指
38、令，经控制器识别出这是一条加法指令，于是它发出如下控制命令序列到各部件中去：（1）向内存发出取数命令，按指令所指出的地址取出加数；（2）把取出的加数送到运算器中，和原来已取出来暂时存在运算器中的被加数进行加法运算；（3）向内存发出存数命令，并送去准备存数的地址，把结果存到内存中指定的单元。,第1章第4节,1.4.1 微型计算机硬件系统,2运算器运算器是执行算术运算和逻辑运算的部件，它的任务是在控制器的指挥下，对信息进行加工处理，包括算术运算和逻辑运算。运算器由算术逻辑单元ALU（Arithmetical Logical Unit）、累加器、状态寄存器和通用寄存器组等组成。算术逻辑单元是用于完成
39、加、减、乘、除等算术运算以及与、或、非等逻辑运算及移位、求补等操作的部件。,第1章第4节,1.4.1 微型计算机硬件系统,CPU是整个计算机系统的核心部件。（1）字长在计算机中，作为一个整体被传送和运算的一串二进制数码称为字。字所包含的二进制位数称为字长。字长通常和算术逻辑单元、累加器和通用寄存器的长度是一致的。（2）主频主频速度一般是与机器的型号标在一起的。计算机在保证运行状态稳定的前提下，主频越高则工作节拍越快，运行速度也越快。,第1章第4节,1.4.1 微型计算机硬件系统,3存储器存储器是用来存储程序和数据的记忆装置，是计算机中各种信息的存储和交流中心。存储器分为两大类：内存储器和外存储
40、器。（1）内存储器在计算机内部设有一个存储器，简称内存，它是由大规模或超大规模集成电路芯片所构成。内存地址：内存由许多存储单元组成，每一个存储单元可以存放若干位数据代码，该代码可以是指令，也可以是数据。存储容量：存储容量是描述计算机存储能力的指标。RAM和ROM：内存分为随机存取存储器RAM和只读存储器ROM两种。,第1章第4节,1.4.1 微型计算机硬件系统,不同类型的内存传输类型各有差异，在传输率、工作频率、工作方式、工作电压等方面都有不同。高速缓冲存储器Cache：由于RAM的运行速度和CPU之间有一个数量级的差距，这就限制了CPU速度潜力的发挥。虚拟内存：RAM在计算机中的作用很大，当
41、系统运行时，先要将所需的指令和数据从外部存储器（如硬盘、U盘、光盘等）调入RAM中，CPU再从RAM读取指令或数据进行运算，并将运算结果存入RAM。,第1章第4节,1.4.1 微型计算机硬件系统,（2）外存储器常见的外存储器有磁带存储器、磁盘存储器、光盘存储器等。外存用来存放“暂时不用”的程序或数据。外存容量要比内存大得多，但它存取信息的速度要比内存慢。通常外存不与计算机内其他装置交换数据，只与内存交换数据，而且不是按单个数据进行存取，而是以成批数据进行交换。外存与内存有许多不同之处。一是外存不怕停电，磁盘上的信息可保存数年之久。二是外存的容量不像内存那样受多种限制，可以很大。三是外存价格也较
42、便宜。,第1章第4节,1.4.1 微型计算机硬件系统,磁存储器磁存储器中较常用的有磁带、硬盘和软盘，它们的工作原理都是将信息记录在涂有磁性材料的塑料带、金属或塑料圆盘上，靠磁头存取信息。光存储器CD是英文Compact Disk的缩写，意思是高密度盘，即光盘。光存储器通过光学方式读取光盘上的信息或将信息写入光盘，它利用了激光可聚集成能量高度集中的极细光束这一特点，来实现高密度信息的存储。一次写入型光盘（CD-R），这种光盘可以分一次或几次对它写入信息，已写入的信息不能擦除或修改，只能读取。可擦写型光盘（CD-RW），这种光盘既可以写入信息，也可以擦除或修改信息。DVD的英文全名是Digital
43、 Versatile Disk，即数字多用途光盘。,第1章第4节,1.4.1 微型计算机硬件系统,常见的移动存储器有“U盘”、“移动硬盘”和“移动光盘”三种，一般使用USB接口。U盘”采用集成电路“闪存”芯片作为存储介质，可反复存取数据，没有机械部件，可靠性高，抗震能力强，它具有轻巧精致、使用方便、便于携带、容量较大、安全可靠、时尚潮流等特征。闪存特别适用于电脑、外设、电信设备、移动电话、网际设备、仪器和自动化设备等。,第1章第4节,1.4.1 微型计算机硬件系统,4输入设备（1）键盘键盘（Keyboard）是计算机最常用也是最主要的输入设备。（2）鼠标鼠标（Mouse）是一种指点设备，它将频
44、繁的击键动作转换成为简单的移动、点击。（3）笔输入设备笔输入设备作为一种新颖的输入设备近年来得到了很大的发展，它兼有鼠标、键盘和书写笔的功能。,第1章第4节,1.4.1 微型计算机硬件系统,（4）扫描仪扫描仪（Scanner）是常用的图像输入设备，它可以把图片和文字材料快速地输入计算机。（5）数码相机数码相机的英文全称Digital Camera，简称DC。数码相机是集光学、机械、电子一体化的产品，如图1-15所示。,第1章第4节,1.4.1 微型计算机硬件系统,5输出设备（1）显示器显示器（Display）是计算机最常用也是最主要的输出设备，它是人机交互的窗口。显示器由监视器（Monitor
45、）和显示控制适配卡（Adapter，又称显卡）两部分组成，常说的显示器是指监视器。CRT显示器CRT（Cathode Ray Tube，阴极射线管）及其外围电路是显示器的核心。,第1章第4节,1.4.1 微型计算机硬件系统,液晶显示器（LCD）液晶显示器的工作原理是利用液晶材料的物理特性，当通电时，液晶中分子排列有秩序，使光线容易通过；不通电时，液晶中分子排列混乱，阻止光线通过。这样让液晶中分子如闸门般地阻隔或让光线穿透，就能在屏幕上显示出图像来。（2）显卡显卡又称图形加速卡，它和显示器一起组成计算机的显示系统，显卡是计算机显示系统的重要组成部件，它的性能好差直接关系到显示系统性能的优劣。,第
46、1章第4节,1.4.1 微型计算机硬件系统,显卡主要由GPU（Graphic Processing Unit）图形处理芯片、显存、VGA插座、AGP接口等部件组成。（3）打印机打印机是微机的一种常用输出设备，用来把字符、图形、图像打印在纸上。针式打印机它属于击打式打印机的一种，针式打印机的打印头上安装了若干根钢针，如16针或24针，再通过钢针击打色带在打印纸上形成墨点，从而达到打印的目的。,第1章第4节,1.4.1 微型计算机硬件系统,喷墨打印机喷墨打印机的打印头由几百个细小的喷墨口组成，当打印头横向移动时，打印头上的电路系统将储存在打印墨盒中的墨水形成射流喷射到纸上，喷墨打印机价格低廉，而墨
47、盒稍贵，一般都配有彩色和黑色两个墨盒，用完后需要更换。激光打印机激光打印机采用激光扫描系统扫描原件，成像后将图像投影在半导体材料做成的硒鼓上，充电后的硒材料可保持光照部分的电压，电压可达上万伏，再用静电方式吸附墨粉，然后将成像的墨粉转印到打印纸上，加温烘干后输出。,第1章第4节,1.4.1 微型计算机硬件系统,（4）绘图仪在电脑辅助设计（简称）与电脑辅助制造（简称）中，绘图仪是必不可少的，它能将图形准确地绘制在图纸上输出，供工程技术人员参考。其他的输入设备和输出设备有网卡、数码摄像头、声卡和音箱等。,第1章第4节,1.4.2 主板和BIOS,1.主板主板（Main Board）也叫母板（Mot
48、her Board）。主板实际上是一块电路板，它是所有电子部件和外设的基地，计算机中几乎所有的零部件，不是直接安装在主板上，就是利用数据线与主板相连，因此主板性能的好坏直接影响计算机的总体性能。（1）主板芯片组芯片组是主板的主要部件，是CPU与各种设备连接的桥梁。,第1章第4节,1.4.2 主板和BIOS,（2）CPU插座(接口)CPU插座一般是方形的白色引脚接口，其中一个角缺针，边上有一根推杆。（3）内存插槽(接口)内存插槽一般位于CPU插座的旁边，用于安装内存条。（4）IDE接口和SATA串口IDE为传统的硬盘接口，在IDE接口的旁边，一般会标注该接口的序号，如IDE1一般用来连接硬盘，而
49、IDE2则用来连接光驱。（5）PCI接口与PCI-E接口PCI是一种局部总线标准，用于声卡、网卡等的连接。主板上一般都有2个白色的PCI插槽，中间有间断。,第1章第4节,1.4.2 主板和BIOS,（6）VGA接口（7）电池和电源插座（8）外部接口接口就是设备与主机或其他设备连接的端口。并行口：并行口是用几条线来同时传输数据，并行通信的特点是数据传输速率较大，协议简单，易于操作。PS/2口：PS/2口用于连接键盘和鼠标。USB口：USB(Universal Serial Bus)是一种通用串行总线接口，USB 传输数据比标准的并行端口快10倍，比串行端口快100倍，目前USB2.0的数据传输速
50、度可达480 M位/秒。,第1章第4节,1.4.2 主板和BIOS,IEEE1394口：IEEE1394口是由Apple公司和Texas Instruments公司开发的高速串行总线接口标准，Apple公司称之为火线（FireWire），Sony公司称之为i.Link，Texas Instruments公司称之为Lynx。其他常用接口：网络接口（RJ-45口）可以让计算机直接连入网络中。3.BIOS和BIOS设置程序（1）BIOS和CMOSBIOS（Basic Input-Output System）为计算机基本输入/输出系统，它是一组固化在计算机主板上的一个ROM芯片上的程序。,第1章第4节
