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1、第1章 计算机基本概念与基础知识,现代计算机的诞生是科学技术发展史上重要的里程碑，也是20世纪人类最大的发明创造之一。它的出现使社会生产技术和社会生活发生了划时代变化。最近20年来，以计算机和通信技术为代表的信息技术的发展，极大地改变了人类的生活面貌。那些以前只在科幻小说和好莱坞电影中才出现的场景，正在一步一步变成现实：移动通信、可视电话、3D网游，博客实现这一切都需要计算机技术。因此，掌握计算机的基本应用，已成为现代人必需的生活技能。,本章目录,1.1 计算机的基本概念1.2 计算机数据表示1.3 计算机系统组成1.4 汉字信息处理技术1.5 计算机软件维护与病毒的清除及防护,1.1 计算机
2、的基本概念,1.1.1 计算机的发展阶段,要了解电子计算机，首先要了解电子计算机的定义及计算机的发展简史。1.电子计算机的定义 什么是电子计算机呢？我们不妨给它下个定义。电子计算机是一种能够自动高速而精确的进行信息处理的现代化的电子设备。它是一种具有计算能力和逻辑判断能力的机器。由于计算机可以进行自动控制并具有记忆能力，并可以像人脑一样具有逻辑判断能力，所以，计算机又称为电脑。,2.计算机的发展的阶段 计算机的发展阶段一般称为划代，我们一般将计算机的发展分为三个阶段:第一阶段是近代计算机的发展阶段；第二阶段是传统计算机发展阶段；第三阶段是微机和网络的发展阶段。传统的划代方法是以构成电子器件的不
3、断更新为标志，而20世纪70年代出现的微型计算机则是以其核心部件微处理器不同的电路构成作为划代标志。,近代计算机的发展,近代计算机的发展经历了大约120年的历史，其中最重要的代表人物是英国数字学家查乐斯巴贝奇。他为了解决当时人工计算数学用表所产生的误差，在1822年开始设计差分机，1834年他又设计了一台更完善的分析机，分析机的重要贡献在于它已具有计算机的五个基本部分：输入装置、处理装置、存储装置、控制装置以及输出装置。1936年美国哈佛大学数学教授霍华德艾肯在读了巴贝奇的文章后，提出用机电方法而不是纯机械的方法来实现分析机的想法，并设计制造了Mark I计算机，这台机器使用了大量继电器作为开
4、关部件，使巴贝奇的想法变成现实。但这台机器不能属于真正的计算机，它仅仅是一般意义上的计算机器。,传统计算机的发展,计算机的发展经历了半个多世纪，最重要的奠基人物是英国科学家艾兰图灵和匈牙利科学家冯诺依曼。图灵建立了图灵机的模型，发展了可计算性理论，奠定了人工智能的基础。冯诺依曼第一次提出了计算机的存储概念，确定了计算机的基本结构。,第一代电子计算机(19461957年)1946年2月在美国宾夕法尼亚大学诞生了世界第一台数字电子计算机（Electronic Numerical Integrator And Computer，简称ENIAC）。该台计算机用于军事上弹道问题的计算。这台计算机从194
5、6年2月使用到1955年10月最后切断电源，服役长达9年。它可以进行每秒5000次加法运算，使用了18000个电子管、1500多个继电器，占地面积170平方米，重达30吨，耗电140千瓦，价格40万美元，是个“庞然大物”，这是公认的现代电子计算机的始祖。它的出现，是计算工具发展史上的一个重要的里程碑，使人类进入了一个崭新时代电子计算机时代。,第一代计算机是电子管计算机，时间大约从19461957年。其基本电子元件是电子管，内存储器采用磁芯，外存储器有纸带、卡片、磁带、磁鼓等。由于当时电子技术的限制，每秒运算速度仅为几千次至几万次。内存容量仅几千字，要用二进制码表示的机器语言进行编程，工作十分繁
6、琐。因此，第一代电子计算机体积庞大，造价很高，而且仅地军事研究工作中。,第二代计算机(19581964年)第二代电子计算机是晶体管计算机，时间约从19581964年。这个时期计算机的主要器件逐步由电子管改为晶体管，内存所使用的器件大多使用磁性材料制成的磁芯存储器。外存储器，有磁盘、磁带，外设种类也有所增加。运算速率达每秒几十万次，内存容量扩大到几十万字。与此同时，计算机软件也有了较大发展。这个阶段创造了程序设计语言，计算机的使用也逐步扩大，除了科学计算之外，还用于数据处理和事务处理。,第三代计算机(19651969年)第三代计算机是集成电路计算机,时间约从19641969年。随着固体物理技术的
7、发展，集成电路工艺已可以在几平方毫米的单晶硅片上集中由十几个甚至由上百个电子元件组成的逻辑电路。用这些小规模集成电路（SSISmallScale Intergration)和中规模集成电路(MSIMiddle Scale Intergration)器件作为计算机逻辑器件是第三代电子计算机的标志。第三代计算机的运算速度，每秒可达几十万次到几百万次。高级程序设计语言在这个时期有了很大发展，并出现了操作系统和会话式语言，计算机开始广泛应用在各个领域。,第四代计算机(1970年现在)第四代计算机称为大规模集成电路电子计算机，时间从1970年至今。进入20世纪70年代以来，计算机逻辑器采用大规模集成电路
8、（LSI），超大规模集成电路（VLSI）技术,集成度很高的半导体存储器代替了服役达20年之久的磁芯存储器。计算机的运算速度可以达到每秒几千万次甚至几十亿次。操作系统不断完善，应用软件已成为现代化工业的一部分。计算机的发展进入了以计算机网络为特征的时代。,微型计算机发展阶段,20世纪70年代出现了微型计算机，它的出现与发展具有划时代的意义。计算机的核心部件是处理器，也叫中央处理单元即CPU（Center Processing Unit）。微机的核心部件是微处理器。微处理器的迅速发展，大大促进了微机的发展，反过来，微机的不断发展又给微处理器不断提出新的更高的要求，因而又促进了微处理器的不断发展和更
9、新，二者相互促进、相辅相成，带动着整个计算机工业不断进步。为了便于微型计算机系统内部电路和外设接口电路的连接，CPU的外部联线采用了三总线体系结构，即数据总线、控制总线、地址总线。微型计算机的划代是以微处理器的更新为标志，为简单起见，我们对微机的划代将从准16位的IBM-PC开始。,微型计算机发展阶段,第一代微型计算机 1981年8月，第一台字长为8位的微机IBM PC在美国IBM公司诞生，它采用了Intel的8088芯片作为微处理器，内部总线为16位，外部总线为8位。自此，这台开放式体系结构的桌面台式机已被载入史册。后来IBM PC/XT在世界微机市场取得了极大的成功。通常将IBM PC/X
10、T及其兼容机称为第一代微型计算机。,第二代微型计算机 1984年，IBM公司采用Intel微处理器80286，推出IBM PC/AT，其中AT代表先进型或高级技术（Advanced Type或Advanced Technology）。Intel 80286芯片的时钟从8MHz到16MHz，它是完全16位的微处理器，IBM PC/AT的内存达到1M，并配有高密软磁盘和20M以上的硬盘，采用了AT总线，又称工业标准体系结构ISA总线。IBM PC/AT的性能高出IBM PC/XT2-3倍，进一步占领了20世纪80年代中后期世界微机市场。这时的286AT及其兼容机称为第二代微型计算机。,第三代微型计
11、算机 1986年，PC兼容机厂家Compaq公司率先推出386AT机，开辟了386微机的时代；1987年，IBM公司推出了PS/2-50型计算机，它使用80386作为其CPU芯片。但其总线不再与ISA总线兼容，而是IBM独自的微通道体系结构的MCA总线。1988年Compaq公司又推出了与ISA总线兼容的扩展工业标准体系结构的EISA总线。这一时代的微机被称为第三代微型计算机，它分EISA总线与MCA总线两大分支。,第四代微型计算机 1989年，Intel公司的80486芯片问世后，很快就出现了以它为CPU的微型主机，它们仍以总线类型分为EISA和MCA两个分支，但已发展了局部总线VESA技术
12、。1993年NEC公司的ImageP60则采用了PCI局部总线，该种总线结构是目前微机普遍使用的结构。我们将486微型计算机又称为第四代微型计算机，它又以局部总线的不同而分为VESA和PCI两大分支。,第五代微型计算机 1993年，Intel公司的Pentium芯片的推出，将微机带到第五代以Pentium芯片的微机时代。随后各厂家纷纷推出更高档次的微机，使微机性能大大增强。同时，微软公司推出了视窗个人机操作系统，由于它大大改变了人机界面,即变字符界面（DOS操作系统）为图形界面，极大方便了用户对微机的操作。,1.1.2 计算机的特点,(1)运算的高速性(2)精确度高(3)自动化程度好(4)通用
13、性强,1.1.3 计算机的应用领域,在20世纪50年代，计算机主要用于科学计算，20世纪60年代，计算机应用扩展到工业、交通、军事部门的实时控制和大公司、大银行的数据处理。20世纪70年代，许多中、小企业和事业单位用上了计算机，一方面扩展了在事务管理和工程控制方面的应用，另一方面在计算机辅助设计、数据库应用，乃至图形处理、专家系统等人工智能领域也开展了不少新用途。,1.计算机的传统应用,（1）科学计算 科学计算是计算机最早的应用领域。今天，科学计算在计算机应用中的比重虽不断下降，但是在天文、地质、生物、数学等基础科学研究以及空间技术、新材料研制、原子能研究等高、新技术领域中，仍然占有重要的地位
14、。在某些应用领域，对计算的速度和精度仍不时提出更高的要求。,（2）数据处理 早在20世纪50年代，人们就开始把登记帐目等单调的事务工作交给计算机处理。20世纪60年代初期，大银行、大企业和政府机关纷纷用计算机处理帐册、管理仓库或统计报表，从数据的收集、存储、整理到检索统计，应用的范围日益扩大，很快就超过了科学计算，成为最大的计算机应用领域。直到今天，数据处理在所有计算机应用中仍稳居第一位，耗用的机时约占全部计算机应用的2/3以上。,（3）实时控制 由于计算机不仅支持高速运算，且具有逻辑判断能力，所以从20世纪60年代起，就在冶金、机械、电力、石油化工等产业中用计算机进行实时控制。其工作过程是，
15、首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，驱动伺服装置对受控对象进行控制或调整。它实际上是自动控制原理在生产过程中的应用，所以有时也称为“过程控制”。,2.计算机的现代应用,在三大传统应用的基础上，计算机应用在近30年中又有许多新发展。（1）办公自动化（Office Automation）办公自动化简称OA，是20世纪70年代中期首先从发达国家发展起来的一门综合性技术。它是计算机、通信与自动化技术相结合的产物，也是当代适用面最广的一类应用。,（2）生产自动化（Production Automation）生产自动化包
16、括计算机辅助设计、计算机辅助制造和计算机集成制造系统等内容。它们是计算机在现代生产领域特别是制造业中的应用，不仅能提高自动化水平，而且使传统的生产技术发生了革命性的变化。,计算机辅助设计（CAD,Computer-Aided Design）计算机辅助制造（CAM,Computer-Aided Manufacturing）计算机集成制造系统（CIMS,Computer Integrated Manufacturing System）,（3）数据库应用（Database Applications）数据库的应用，在计算机现代应用中占有十分重要的地位。今天在任何一个发达国家，大到国民经济信息系统和跨国
17、的科技情报网，小到个人的亲友通信和银行储蓄帐，无一不要与数据库打交道。今天在任何一个发达国家，大到国民经济信息系统和跨国的科技情报网，小到个人的亲友通信和银行储蓄帐，无一不要与数据库打交道。,（4）网络应用（Networking Applications）早在20世纪70年代，国外已有一批广域网投入运行。从20世纪70年代末到80年代,是局域网（LAN）取得巨大进展的时期。美国提出了建设信息高速公路的计划。我国也在政府的统一规划下制订并开始实施规模空前的国家经济信息网（即“三金”工程）、教育科研网和公用数据通信网的建设计划。,（5）人工智能（Artificial Intelligence）人工
18、智能简称AI，有时也译作“智能模拟”，因为它的主要目的是用计算机来模拟人的智能。近20余年来，围绕AI的应用主要表现在以下几个方面：机器人（Robots）专家系统（expert system）模式识别（Pattern Recogrition）智能检索（Intelligent Retrieval）,（6）计算机模拟（Conputer Simulation）在传统的工业生产中，常使用模型对产品或工程进行分析或设计。20世纪60年代以后，人们尝试用计算机程序代替实物模型来做模拟试验，今天，模拟方法愈趋成熟，诸如飞机、汽车等产品，已能完全在计算机上进行模拟设计。例如，长63.7m、宽60.9m的波音7
19、77，是世界第一架不用大型模型制造成功的客机。,值得一提的是，国外在20世纪80年代末期出现了一种称为“虚拟现实（Virtual Reality,简称VR）”的新技术。简言之，这是一种模拟人在自然环境中的视、听、动作等行为的人机界面技术。把VR技术应用于飞行模拟器，飞行员只要在训练座舱中戴上一个头盔显示器，便能看到一个高度逼真的空中环境，产生身临其境的感觉,（7）计算机辅助教育（Computer Based Education）CBE是总称，包括CAI（computer-aided instruction,计算机辅助教学）和CMI（computer managed instruction,计算
20、机管理教学）两个部分。后者包括用计算机实现各种教学管理，例如教务管理、教学计划制订、课程安排、计算机题库与计算机评分等。我们平时常说的计算机辅助教学主要是指CAI.,课件（course ware）即CAI系统所使用的教学软件,它相当于传统教学中的教材。课件并不排斥文字教材。恰恰相反，如果二者配合很好，可以相得益彰，有助于提高CAI的教学质量。课件可以用普通高级语言来开发。也可使用课件开发的专用语言或写作工具。CAI有许多优点。最大的特色，是交互教育和个别指导。,1.1.4 计算机的分类,1.按信息的表示形式和处理方式分类 按信息的表示形式和处理方式可分为数字计算机、模拟计算机以及数字模拟混合计
21、算机。数字计算机采用二进制运算，其特点是解题精度高、便于存储信息，是通用性很强的计算工具，既能胜任科学计算和数据处理，也能进行过程控制和CAD/CAM等工作。目前提到的电子计算机大多指数字计算机。,2.按计算机的用途分类 按计算机的用途可分为通用计算机和专用计算机。通用机根据不同的计算机型号配有一定的存储容量，一定数量的外围设备，也配有多种系统软件和数据库管理系统，通用性强，功能齐全，现在一般讲的计算机就是指通用计算机。专用计算机是专为某些特定问题设计的计算机。因此功能单一，可靠性高，成本低，结构往往比较简单。如银行系统、商业系统、军事系统的专用计算机。,3.按计算机规模划分 1989年11月
22、,美国电气和电子工程师协会（IEEE）的一个委员会根据当时的发展趋势，以及计算机的一些主要技术指标，如字长、运算速度、存储容量、外部设备、输入和输出能力、配置软件丰富否、价格高低等，把计算机分为六类：,(1)主机（Mainframe）,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。这类计算机的特点是大型、通用，一般具有大容量的内、外存储器和多种类型的I/O通道,能同时支持批处理和分时处理等多种工作方式。近几年出现的新型主机还采取了多处理、并行处理等新技术，使整机处理速度高达300-750MIPS,内存容量达到1000兆字节（1000MB）以
23、上,具有很强的处理和管理能力。,(2)小型机（Minicomputer或Minis）,对广大的中、小用户来讲，小型机比主机具有更大的吸引力。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。在20世纪70年代的“小型机热”中，很多公司加入了小型机生产商的行列。以DEC公司为例，它自1965年推出12位PDP-8小型机，因价廉物美一炮打响后，接着在1970年推出16位的PDP-11系列机。驰名世界的UNIX操作系统，就是首先在小型机PDP-7上研制成功的。,(3)个人计算机（Personal Computer）,个人计算机简称PC机，是四代机时期出现的一个新机种。1975
24、年1月，美国Altair公司组装了世界上第一台PC机采用8080芯片的Altair-8800。但直到20世纪80年代初，IBM在数年内连续推出了IBM PC（1981年）、PC/XT（eXtended Type，1983）和PC/AT（Acvanced Type,1984）等机型，才真正形成和巩固了PC机的主流系列。轻、小、（价）廉、易（用）是PC机的重要特色。,(4)巨型机（Super Computer）,它是计算机6种类型中价格最贵、功能最强的一类。巨型机的速度通常用FLOPS（FLoating-point Operations Per Second）来衡量。当前，巨型机多用于战略武器（如
25、核武器和反导弹武器）的设计，空间技术，石油勘探，中、长期天气预报，以及社会模拟等领域。美国、日本是生产巨型机的主要国家。前苏联与英、法、德等国也都开发了各自的巨型机系统。我国先后在1983年、1992年和1997年推出了自行研制的银河-I（100 MFLOPS）、银河-II（1GFLOPS）和银河-（10GFLOPS）等巨型机，从而成为世界上少数几个能够研制巨型机国家之一。,(5)小巨型机（Minisupers）,20世纪80年代中期出现的小巨型机，是计算机家族中最年轻的成员。巨型机的性能虽高，但价格昂贵。于是，一些公司开始研制小巨型机，力求在保持或略为降低巨型机性能的前提下，较大幅度地降低巨
26、型机的价格。发展小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（superminis），使后者的功能“巨型化”。目前生产小巨型机的厂家，主要有美国的Convex公司（C系列,例如C-1、C-2、C-3等）和Alliant公司（FX系列,例如FX/8、FX/80、FX/2800等）。,(6)工作站（Workstation）,工作站是介于PC机和小型机之间的一种高档微型机。1980年，美国Appolo公司（现已并入HP公司）推出了世界了第一个工作站DN-100。与PC机不同，工作站通常都配有高分辨率的大屏幕显示器和大容量的内、外存储器，具
27、有较强的数据处理能力与高性能的图形功能。近几年生产的工作站多数还增加了内置（built-in）的网络功能，可方便地通过连网与其它工作站共享资源。,1.2 计算机数据表示,计算机可以通过输入设备接收各种形式的信息，然而在计算机内部处理的并不是输入的信息形式，而是将它们转换为计算机中的数。所以，计算机中的数是信息在计算机内部的表达式(载体)，这种表达方式是信息处理的基础，是学习和使用计算机的基本知识。本节主要介绍计算机所使用的数制和字符编码。,1.2.1 进位计数制,进位计数制是一种计数方法。顾名思义，所谓进位计数制，就是按进位方式实现计数制度。在进位计数制中包含有基数和位权两个要素：基数是进位计
28、数制中所用的数字符号的个数。如十进制中基数等于10;从理论上讲，可以用任意的正整数b为基数进行计数，其规则是“逢b进一”，称为b进制的数。把基数的若干次幂称为“位权”，幂的值与该位数字所在位置有关。,任何一种用进位计数制表示的数，其数值可写成按位权展开的多项式之和：()b(anan-1a1a0a-1a-m)b anbn an-1bn-1a1b1 a0b0a-1b-1a-mb-mab（n，n-1，1，0，-1，-m）其中，b是基数，a是第位上的数字符号(或称系数)，b是权数，n和m分别是数的整数部分和小数点以后的位数。,1.十进制数,日常生活中，人们通常采用十进制来计数。十进制数的基数为10，有
29、0、1、2、3、4、5、6、7、8、9十个数字符号，它的计数特点为“逢十进一”，各位权用10表示。一个任意的十进制数也可以表示成上式形式，只不过上式中的b即为十进制数中的10，a是0、1、2、3、4、5、6、7、8、9十个数码中的一个，其余均相同。例如：(23.45)102101 3100 410-1510-2,2.二进制数,二进制数是最简单的计数制，基数为2，只有0和1两个数字符号，计数规则是“逢二进一”，各位权用2j表示。因此，一个任意的二进制数也可以表示成上式形式，只是上式中的a为0、1两个数码中的一个。由于二进制的位权是2j，从最低整数位第0位开始，逐位的位权是：20,21,2n。例如
30、：(10110.11)2124 122121 12-112-2(22.75)10,二进制数的特点是,(1)二进制数的物理表示容易实现。二进制数中只有0和1两个数字符号，很容易利用具有两种稳定物理状态的元件和电路来表示。容易被计算机识别，抗干扰性强，可靠性高。(2)二进制数的运算规则很简单。很容易在计算机中实现，并使运算电路大大简化。(3)算术运算与逻辑运算容易沟通。,3.十六进制数,在十六进制数中，基数为16，需要用16个数字符号来计数，为此通常借用A,B,C,D,E,F六个英文字母分别代表10，11，12，13，14，15这六个数。故十六进制所用的数字符号是：0，1，2，3，4，5，6，7，
31、8，9，A，B，C，D，E，F。计数规则是“逢十六进一”，即F110；FF1100；，各位权用16表示。任何一个十六进制数的值都可以用它的按位权展开求和得。例如：十六进制数2B9的数值是：(2B9)162B9H=2162111619160(697)10,4.八进制数,在八进制数中，基数为8，需要用8个数字符号来计数，即用0,1,2,3,4,5,6,7八个数字符号来计数，计数规则是“逢八进一”，各位权用8表示。,数制间的转换,不同数制间的转换，就是对同一数值的数，从一种数制的表示形式换算成另一种数制的表示形式。因此以下对十进制、二进制、十六进制、八进制之间的相互转换的方法作些介绍。,1.十进制与
32、二进制之间的转换,(1)二进制数转换为十进制数 将二进制数各位数字(0和1)乘以该位的位权，乘积相加，其和就是对应的十进制数。例如，求(110110.11)2对应的十进制数。(110110.11)2125 124122 12112-112-2(54.75)10,(2)十进制数转换为二进制数 将整数部分和小数部分分别进行转换，然后用小数点将两部分连接起来。整数部分的转换采用“除2取余”法。将被转换的十进制数连除以2，直至商为0，每次相除所得的余数按相反的次序排列起来就是对应的二进制数。即第一次除2所得的余数排在整数的最低位，最后一次相除所得余数是最高位。,例如：将十进制数53转换成二进制数。按“
33、除2取余”法进行如下：53226 余1 第一次除得的余数(即最低位)26213 余0 1326 余1 623 余0 321 余1 120 余1 最后一次除得的余数(即最高位)所以(53)10(110101)2,小数部分的转换采用“乘2取整”法。将被转换的十进制数连乘以2，每次相乘后所得的乘积的整数部分就是对应的二进制数。第一次乘积所得整数部分是二进制小数的最高位，以下依次类推，直到剩下的纯小数为零或达到所要求的精度为止。例如：将十进制小数0.688转换为二进制小数。按“乘2取整”法进行如下：,0.68821.376整数部分为1,小数的最高位 0.37620.752 0 0.75221.504
34、1 0.50421.008 1 若最后的纯小数部分不为零，则所得的二进制小数的值是近似的。若精度不满足还可继续做下去，直到所需的精度为止。故(0.688)10(0.1011)2 综合上面两个例题可得(53.688)10(110101.1011)2,2.二进制数与八进制数、十六进制数的转换,因为二进制数与八进制数、十六进制数存在特定的关系，三位二进制数正好相当于一位八进制数，四位二进制数正好相当于一位十六进制数，所以它们之间的转换很容易实现。二进制数转换为八进制数。将二进制数从小数点起，向左和向右每三位分为一组(不足三位的补0)，然后分别写出每组相应的八进制数，即可得到所求的结果。例如：将二进制
35、数转换为八进制数。2(010)(010)(110)(101).(011)(110)2(2265.36)8,二进制数转换成十六进制数。与前述类似，从小数点两边开始向左和向右每四位分成一组(不足四位的补0)，然后分别写出每组的相应的十六进制数，即可得到所求的结果。例如：将上题中的二进制数转换成十六进制数。2(0100)(1011)(0101).(0111)(1000)2(4B5.78)164B5.78H,八进制数、十六进制数转换为二进制数。只需将每位八进制数或十六进制数写成三位二进制数或四位二进制连接在一起就是对应的二进制数。整数最前面的0和小数最后面0可以去掉。例如：(237.13)8(010)
36、(011)(111).(001)(011)2(10011111.001011)2 3E3.29H(0011)(1110)(0011).(0010)(1001)2(1111100011.00101001)2,3.十进制数与八进制数、十六进制数之间的转换,十进制数转换为八进制数、十六进制数。方法与十进制数转换成二进制数类似。它是对于整数部分采用“除8或16取余”法，小数部分采用“乘8或16取整”法，再通过小数点连接起来。八进制数、十六进制数转换为十进制数。方法与二进制数转换成十进制数类似，也是将八进制数或十六进制数各位数字乘以该位位权，乘积相加，其和就是对应的十进制数。,1.2.3 字符ASCII
37、码,目前国际上最流行的字符编码是“美国信息交换标准码”（American Standard Code for Information Interchange），简称为ASCII码。它也是通讯领域中使用的一种编码。ASCII码有7位版本的ASCII码和8位版本的ASCII码两种。国际上通用的ASCII码是一种7位码，即每个字符的ASCII码由七位二进制数组成。这种ASCII码版本10个阿拉伯数字、52英文大小写字母、32个标点符号和运算符以及34个控制码，总共128个字符。见书P21表1-2所示。,采用ASCII编码来表示具有一定形状和意义的字符，便于在计算机或其它设备中存贮、传送和进行处理。当
38、需要恢复它原来的形状(如显示、打印等)或产生其作用时，可通过相应的设备再变成字符或产生相应的控制作用。从以上的介绍看到，在计算机内部，数值、字符都是用二进制数或代码来表示的。其实计算机内所有的信息，包括数据、程序以至于汉字、图像和声音等，也都是以二进制数或代码的形式来表示的。,1.3 计算机系统组成,计算机系统是由硬件系统和软件系统两大部分组成。,计算机系统,硬件系统,软件系统,硬件系统是构成计算机系统的各种物理设备的总称。,硬件系统,主机,外部设备,CPU,内存储器,运算器,控制器,输入设备,外存储器,输出设备,只读存储器(ROM),随机存储器(RAM),键盘、鼠标、扫描仪等,硬盘、软盘、光
39、盘、U盘等,显示器、打印机、音箱等,软件系统是为了运行、管理和维护计算机而编制的程序和各种文档的总和,软件系统,系统软件,应用软件,操作系统,语言处理程序,DOS、WINDOWS、UNIX等,编译、解释、汇编程序等,系统服务程序,数据库管理程序,实时控制软件,监控、检测、调试、连接编辑程序等,Oracle、Sybase、IBM DB2等,文字处理软件,表格处理软件,辅助设计软件,硬件系统和软件系统两大部分缺一不可。,1.3.1 计算机硬件系统组成,1.计算机系统工作原理 计算机是自动化的信息处理装置，它采用了“存储程序”原理。这一原理是1946年由美籍匈牙利数学家冯诺依曼提出的，其主要思想如下
40、：计算机硬件由五个基本部分组成：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。采用二进制。程序和数据一样存放在存储器中。这一原理确定了计算机的基本组成和工作方式，如书P23图1-2所示。,计算机硬件系统组成,输入设备,存储器,输出设备,运算器,控制器,CPU,用户输入,用户,控制线,地址线,数据线,2.计算机系统的设备及其功能,当代的计算机系统都无一例外地由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部件组成。运算器 它是对信息进行加工和处理（主要是算术和逻辑运算）的部件。运算器是由能进行简单算术运算（如加、减等）和逻辑运算（如与、或、非运算等）的运算器件及若干用来暂时寄存少量数据的寄存器、累
41、加器等组成。控制器 控制器是计算机的神经中枢和指挥中心。它要根据用户通过程序所下达的加工处理任务，按时间的先后顺序，负责向其它各部件发出控制信号，并保证各部件协调一致地工作。它主要由指令寄存器、译码器、程序计数器、操作控制器等组成。,存储器 存储器是计算机的记忆和存储部件。计算机中的全部信息，包括输入的原始信息，经计算机初步加工后的中间信息和最后处理的结果信息都记忆或存储在存储器中。除这些信息处还存放着如何对输入的数据信息进行加工处理的一系列指令所构成的程序。输入设备和输出设备 它们连同外（辅）存储器，统称计算机系统硬件组成中的外部设备，简称外设。,3.存储器,计算机系统的存储器一般应包括两个
42、部分：一个是包含在计算机主机中的主（内）存储器，简称内存，它直接和运算器、控制器及输入输出设备联系，容量虽小，但存取速度快，一般只存放那些急需要处理的数据或正在运行的程序；另一个是包含在外设中的外（辅）存储器，简称外存，它间接和运算器、控制器联系，存取速度虽慢，但存储容量大，是用来存放大量暂时还不用的数据和程序。一旦要用时，就按指令的要求，事先调入内存，用完后再放回外存。,(1)主(内)存储器,目前，主（内）存储器是由半导体器件构成，从使用功能上分，有随机存取存储器RAM（又称读写存储器）和只读存储器ROM。从物理结构上分，则有单极性和双极性两种。单级性存储器是用MOS器件做成的，它的特点是集
43、成度高、功耗小、存储速度低。双极性存储器是用TTL器件做成的，它的特点是存储速度快、集成度低、功耗较大。在微型计算机中使用的存储器主要是单极性的MOS存储器。随机存取存储器中分静态RAM和动态RAM两种。,(2)外(辅)存储器,主存的最大特点是存取速度快，但容量小、体积大、价格贵。而外存储器的特点是容量大、价格低、速度慢。所以取长补短。外存储器按存取方式可分顺序存取存储器和直接存取的存储器。关于存储器，常用到以下两个术语：位（Bit）每一个能存储0或1的物理单元称为一个二进制位。字节（Byte）简写为B，通常每8个二进制位组成一个字节。存储器的容量一般用KB、MB、GB、TB来表示，它们之间的
44、换算关系如下：1KB=1024B 1MB=1024KB 1GB=1024MB 1TB=1024GB,(3)磁盘,磁盘是具有磁表面的圆盘形磁记录媒体，是在微型计算机上得到广泛应用的随机存取的外部存储器。它提供了“永久性”保存程序和数据的可能。磁盘既是微型计算机常用的输入设备，又是常用的输出设备。软磁盘。软磁盘又称软盘。微机上使用的软盘有5.25英寸和3.5英寸两种，现在已基本被U盘所取代，这里就不介绍了。,硬磁盘。硬磁盘又称硬盘。硬盘以容量大、速度快、功耗省、寿命长、通用性强而著称，作为微机的主要外存储设备一直发挥着重要作用。硬盘从外形尺寸上分有5.25英寸、3.5英寸、2.5英寸和1.8英寸，
45、从存储容量（字节数）上分有20GB、40GB、80GB、160GB等等，从结构上分有固定式磁盘和可换式磁盘。硬盘的容量一般比较大，为了应用方便和实际需要，常把它划分为几个逻辑分区。,4.计算机的基本输入设备,由于信息的载体不同，所需信息的转换并输入计算机的设备也不同。例如有键盘输入设备（无需中间信息载体）、光学识别输入设备（把纸上的标记或字符在光的反射下产生的光通量变换成电信号）、图形输入设备（如光笔、鼠标器、跟踪球等）及其它输入设备（如模数转换器、语音识别器等）。在此我们仅介绍基本输入设备。,(1)键盘,键盘是计算机最常用的输入设备，几乎所有的命令、汉字、各种语言程序、原始数据等都是从键盘输
46、入。键盘通过一根电缆线和一条5针插头与微机主机板上的5针DIN插座相连接。键盘按键的多少进行分类，一般可分为6类：83键键盘、84键键盘、101键键盘、102键键盘、104键键盘和108键键盘，各类键盘甚至同类键盘在键的多少和排列位置上稍有不同，但使用上大同小异。下面以104键键盘为例说明键盘的分区。104键键盘如图1-3所示。,图-3 键盘,打字键盘区。位于键盘左部，是键盘最主要区域，与普通英文打字机的键盘类似，共有58个键，包括基本字符键和部分系统控制键。功能键区。功能键区在键盘上方，包括F1-F2和、键。它们在不同的软件中代表的功能不同。数字小键盘区。数字小键盘区在键盘右部，共17个键，
47、包括数字键、光标键和部分控制键。该区的键受键的控制，主要便于操作者单手输入数据。,编辑区。编辑区位于主键盘区与小键盘区的中间，用于光标定位和编辑操作。键盘除了4个分区外，右上方还有3个指示灯：Num Lock指示灯、Caps Lock指示灯和Scroll Lock指示灯，当键、键和键按下时，就分别置亮或熄灭相应的指示灯。从指示灯的亮暗，操作者就能清楚地看出数字小键盘状态、字母大小写状态和滚动锁定键状态。,(2)鼠标,鼠标是一种手持式的指点设备，用来控制显示屏幕上光标移动位置和选择、移动显示屏幕上的内容。鼠标作为一种输入设备是随着近年来友好的图形用户界面的广泛出现，特别是Windows、CAD与
48、文字排版等应用而逐步普及的，已成为微机必备的标准输入设备。鼠标通过串口和主机相连接，按工作原理鼠标可分为：机械式和光电式。,机械式：鼠标下面有一个可以滚动的小球，当鼠标在平面上移动时，小球与平面摩擦转动，带动鼠标内的两个光盘转动，产生脉冲，测出X-Y方向的相对位移量，从而可反映出屏幕上鼠标的位置。机械式鼠标价钱便宜，故障率较高，需要经常清洗。光电式：鼠标下面有一个光电转换装置，需要一块专用取信号的垫板配合使用。鼠标在板上移动，鼠标下的光电转换装置根据从垫板上所取信号来确定光标位置。光电式鼠标故障较少，但价钱较贵,现已成为主流产品。,另外，还有一种与机械式鼠标十分接近的跟踪球，广泛应用于便携式手
49、提电脑中。它的球座是固定的，球在上面，使用时用手指或手掌去推动。鼠标按键一般采用2键（左、右）或3键（左、中、右）。各个按键所起的作用完全依赖于用户所用的软件，在不同的软件环境下，相同的按键可能会产生不同的效果。在Windows等图形用户界面中最常使用的是左按键，一般用来作“选择”用。操作的时候，先移动鼠标使光标指向所要选择的内容，按下左键，然后再放开即可。,(3)其它一些输入设备,扫描仪：通过它可以将文件、书籍、照片等输入到计算机中。汉字书写板：汉字书写板是一种可以用手写的方式向计算机输入文字的设备。它由一支特殊的笔和相应的硬件及软件配合，可以实现手写输入操作。麦克风：麦克风是一种语音输入设
50、备，与计算机声卡连接，将声音信息输入计算机。数码相机：数码相机是近年发展起来的一种新型照相机。它将图像存储在数字相机的存储器中，可以将图像输入到计算机中进行处理。,5.计算机的基本输出设备,输出设备的作用是将计算机中数据信息传送到外部媒介，并转化成某种为人们所认识的表示形式。在微型计算机中，最常用的输出设备有显示器和打印机。显示器与打印机作为两种常用的输出设备通常是交替配合使用的。调试程序、学习操作时，可以用显示器显示程序或数据；而对于需要长期保存或详细分析研究的程序、信息等可以用打印机输出。,(1)显示器,显示器（又称CRT或监视器）是计算机的重要输出设备之一。显示器分为两种：阴极射线管显示
