大学计算机基础--人民邮电出版社
第2章 计算机基础概述
现代计算机的诞生是科学技术发展史上的重要里程碑，也是20世纪人类最伟大的发明创造之一。计算机技术的普及程度和应用水平已成为衡量一个国家或地区现代化程度的重要标志。
本章主要介绍计算机的概念、特点及其应用，计算机中数的表示及数制转换，计算机的组成与工作原理，微型计算机的组成及其硬件配置，微型计算机的主要技术指标，计算机多媒体技术，信息与计算机文化等方面的知识。
第2章 计算机基础概述
2.1 计算机的概念
2.2 计算机中信息的编码表示
2.3 计算机系统
2.4 微型计算机系统的组成
2.5 多媒体技术基础
2.6 信息与计算机文化
2.1 计算机的概念
计算机是一种能快速接收和存储信息，并能按其内部程序对输入的信息进行加工、处理，把处理结果输出的高度自动化的电子设备。它主要由一些机械的、电子的器件组成，配以适当的程序和数据，能按照人们编写的程序对原始输入数据进行处理、存储和传送，以使人们获得所期望的输出信息，从而提高社会生产率，改善人们的生活质量，解决某些实际问题。
2.1 计算机的概念
2.1.1 计算机的起源
2.1.2 计算机的发展
2.1.3 计算机的特点及分类
2.1.4 计算机的应用
2.1.5 计算机的发展趋势
2.1 计算机的概念 -- 2.1.1 计算机的起源
2.1.1 计算机的起源
1、早期的计算方法或工具：结绳、垒石、枝条、算盘、计算尺、计算器。
2、计算机诞生的理论基础：1854年，英国数学家布尔（提出了符号逻辑的思想；19世纪中期，英国数学家巴贝奇（被称为“计算机之父”）提出了通用数字计算机的基本设计思想。
3、埃尼克ENIAC：第一台真正意义上的数字电子计算机，是Electronic Numerical Integrator And Calculator的缩写。
2.1 计算机的概念 -- 2.1.1 计算机的起源
埃尼克ENIAC于1946年2月在美国的宾夕法尼亚大学正式投入研制成功并运行，共使用了约18 800个真空电子管，重达30吨，耗电174千瓦，占地约140平方米，用十进制计算，每秒运算5 000次加法。它没有今天的键盘、鼠标等设备，只能通过扳动庞大面板上的无数开关向计算机输入信息。
ENIAC的诞生奠定了电子计算机的发展基础，开辟了信息时代的新纪元，是人类第三次产业革命开始的标志。（参见下图）
2.1 计算机的概念 -- 2.1.1 计算机的起源
2.1 计算机的概念 -- 2.1.2 计算机的发展
2.1 计算机的概念 -- 2.1.2 计算机的发展
2.1 计算机的概念 -- 2.1.3 计算机的特点及分类
1）运算速度快: 浪潮的“天梭”系列高性能计算机，其运算速度已达到1.075 2万亿次/秒。
2）计算精度高：目前微机的字长有32位、64位、128位等。数值的计算精度达到小数点后几十位是很容易的。
3）存储容量大：计算机的存储性是计算机区别于其他计算工具的重要特征。
4）可靠性高：计算机在数据的计算及加工处理上差错率极低，除非程序设计有问题或硬件出现故障，一般不会出现差错。
2.1 计算机的概念 -- 2.1.3 计算机的特点及分类
5）自动化程度高：能够在人们预先编制好的程序的控制下自动工作，不需要人工干预。
6）具有逻辑判断能力：计算机不仅能够进行算术运算，还具有逻辑判断能力，使得计算机可以进行逻辑推理和定理证明等具有逻辑加工方面的工作。
7）适用范围广，通用性强：计算机采用数字化信息来表示各类信息，采用逻辑代数作为相应的设计手段，既能进行算术运算又能进行逻辑判断。
2.1 计算机的概念 -- 2.1.3 计算机的特点及分类
2.1 计算机的概念 -- 2.1.4 计算机的应用
2.1.4 计算机的应用
1. 科学计算
指科学和工程中的数值计算。与理论研究、科学实验称为当代科学研究三种主要方法。应用在航天工程、气象等涉及复杂数值计算的领域。
2. 数据处理
也称非数值计算，指以计算机技术为基础，对大量数据进行加工处理，形成有用的信息。目前数据处理已广泛应用于办公自动化、事务处理、情报检索等方面。
2.1 计算机的概念 -- 2.1.4 计算机的应用
3. 过程控制
又称实时控制，指用计算机及时采集检测数据，按最佳值迅速地对控制对象进行自动控制或自动调节。目前已在冶金、石油、化工、纺织、水电、机械和航天等部门得到广泛应用。
4. 计算机辅助系统
通过人机对话，使计算机辅助进行设计、加工、计划和学习等工作。计算机辅助设计CAD、计算机辅助制造CAM、计算机辅助教育CBE、计算机辅助教学CAI、计算机辅助教学管理CMI。
2.1 计算机的概念 -- 2.1.4 计算机的应用
5. 人工智能（AI）
又称机器智能，主要研究智能机器所执行的通常是人类智能的功能，如判断、推理、证明、识别、感知、理解、设计思考、规划、学习和问题求解等思维活动。
6. 计算机网络与通信
利用通讯技术，将不同地理位置的计算机互联，可以实现世界范围内的信息资源共享，并能交互式地交流信息。Internet的建立和应用使世界变成了一个“地球村”。
2.1 计算机的概念 -- 2.1.5 计算机的发展趋势
2.1.5 计算机的发展趋势
1. 巨型化
是指研制速度更快的、存储量更大的和功能更强大的巨型计算机。主要应用于天文、气象、地质和核技术、航天飞机和卫星轨道计算等尖端科学技术领域。
2. 微型化
是指利用微电子技术和超大规模集成电路技术，把计算机的体积进一步缩小，价格进一步降低。各种笔记本电脑和PDA的大量面世和使用，是计算机微型化的一个标志。
2.1 计算机的概念 -- 2.1.5 计算机的发展趋势
3. 网格化
网格（Grid）技术可以更好地管理网上的资源，它把整个互联网虚拟成一台空前强大的一体化信息系统，犹如一台巨型机，在这个动态变化的网络环境中，实现计算资源、存储资源、数据资源、信息资源、知识资源、专家资源的全面共享，从而让用户从中享受可灵活控制的、智能的、协作式的信息服务，并获得前所未有的使用方便性和超强能力。
2.1 计算机的概念 -- 2.1.5 计算机的发展趋势
4. 智能化
是指使计算机具有模拟人的感觉和思维过程的能力。智能化的研究包括模拟识别、物形分析、自然语言的生成和理解、博弈、定理自动证明、自动程序设计、专家系统、学习系统和智能机器人等等。目前已研制出多种具有人的部分智能的机器人，可以代替人在一些危险的工作岗位上工作。有人预测，家庭智能化的机器人将是继PC机之后下一个家庭普及的信息化产品。
2.2 计算机中信息的编码表示
2.2.1 进位计数制
2.2.2 数值在计算机中的表示
2.2.3 计算机系统中数据的单位
2.2.4 计算机中字符的表示
2.2 计算机中信息的编码表示 -- 2.2.1 进位计数制
2.2.1 进位计数制
所谓进位计数制，是指按照某种由低位到高位进位的方法进行计数的数制，简称进制。进位计数制是一种计数方法。在一般情况下，人们习惯用十进制来表示数。用六十进制计时，用十二进制作为月到年的进制等。在计算机科学中，不同情况下允许采用不同数制表示数据。在计算机内用二进制数码表示各种数据，但是在输入、显示或打印输出时，人们习惯用十进制计数。
2.2 计算机中信息的编码表示 -- 2.2.1 进位计数制
数码
一组用来表示某种数制的符号。如l、2、3、A、B、C、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、IV等。
基数
数制所使用的数码个数称为“基数”或“基”，常用“J”表示，称J进制。一般而言，J进制数的基数为J，可供选用的基本数字符号有J个，分别为0～（J1），每个数位满J就向高位进1，即“逢J进一”，如二进制的数码是0、l，基为二，逢二进一。
2.2 计算机中信息的编码表示 -- 2.2.1 进位计数制
位权
指数码在不同位置上的权值。在进位计数制中，处于不同数位的数码代表的数值不同。例如十进制数111，个位数上的1权值为100，十位数上的1权值为101，百位数上的1权值为102。以此推理，第n位的权值便是10 n-1 ,如果是小数点后面第m位，则其权值为10 –m 。
对于一般数制，某一整数位的位权是基数（位数-1），某一小数位的位权则是基数-位数 。
2.2 计算机中信息的编码表示 -- 2.2.1 进位计数制
一、常见的几种进位计数制
1. 十进制（D）： 0、1…9，基数为10。逢十进一，借一当十。
2. 二进制（B）： 0、1，基数为2。逢二进一，借一当二。
3. 八进制（O）： 0、1、2、3、4、5、6、7，基数为8。 逢八进 一，借一当八。
4. 十六进制（H）： 0、1…9、A、B、C、D、E、F，基数为16。 逢十六进一，借一当十六。
2.2 计算机中信息的编码表示 -- 2.2.1 进位计数制
2.2 计算机中信息的编码表示 -- 2.2.1 进位计数制
二、数制的转换
1. 二进制、八进制、十六进制数转化为十进制数
先写出位权展开式，再按十进制进行计算。
（1111.11）2= 1×23 + 1×22 + 1×21 + 1×20 + 1×2-1 + 1×2-2 = 15.75
（A10B.8）16= 10×163 + 1×162 + 0×161 + 11×160 + 8×16-1 = 41 227.5
注意：在不至于产生歧义时，可以不注明十进制数的进制，如上例。
2.2 计算机中信息的编码表示 -- 2.2.1 进位计数制
2. 十进制数转化为二进制数、八进制、十六进制数
十进制数的整数部分和小数部分在转换时需作不同的计算，分别求值后再组合。
整数部分采用除2取余法，即逐次除以2，直至商为0，得出的余数倒排，即为二进制各位的数码。小数部分采用乘2取整法，即逐次乘以2，从每次乘积的整数部分得到二进制数各位的数码。(参见下例)
2.2 计算机中信息的编码表示 -- 2.2.1 进位计数制
例：将十进制数100.125转化为二进制数。
步骤一：先对整数100进行转换：
2.2 计算机中信息的编码表示 -- 2.2.1 进位计数制
步骤二：对小数部分0.125进行转换：
0.125×2 = 0.250 整数……0→ a-1
0.25×2 = 0.5 整数……0→ a-2
0.5×2 = 1 整数……1→ a-3
由上得出，0.125D = 0.001B。
将整数和小数部分组合，得出：
100.125D = 1100100.001B。
2.2 计算机中信息的编码表示 -- 2.2.1 进位计数制
3. 二进制数与八进制数的相互转换
二进制数转换成八进制数的方法是：
将二进制数从小数点开始，对二进制整数部分向左每3位分成一组，不足3位的向高位补0；
对二进制小数部分向右每3位分成一组，不足3位的向低位补0凑成3位。每一组有3位二进制数，分别转换成八进制数码中的一个数字，全部连接起来即可。(参见下例)
2.2 计算机中信息的编码表示 -- 2.2.1 进位计数制
例：二进制数11111101.101转化为八进制数。
2.2 计算机中信息的编码表示 -- 2.2.1 进位计数制
4. 二进制数与十六进制数的相互转换
二进制数转换成十六进制数，只要把每4位分成一组，再分别转换成十六进制数码中的一个数字，不足4位的分别向高位或低位补0凑成4位，全部连接起来即可。
十六进制数转换成二进制数，只要将每一位十六进制数转换成4位二进制数，然后依次连接起来即可。(参见下例)
2.2 计算机中信息的编码表示 -- 2.2.1 进位计数制
例：将10110001.101B转换为十六进制数。
2.2 计算机中信息的编码表示 -- 2.2.1 进位计数制
5. 八进制与十六进制数相互转换
八进制数与十六进制数之间的转换可以通过二进制数作为中间桥梁，先转化为二进制数，再转化为其他进制数。
例如：9F.8H=10011111.100B=237.4O
总之，转换时，只要熟记二、八、十六进制对照表，就会很方便地实现。
2.2 计算机中信息的编码表示 -- 2.2.2 数值在计算机中的表示
2.2.2 数值在计算机中的表示
1．符号位的表示
在计算机中，所有数据都以二进制数的形式表示。数的正负号也用“0”和“1”表示。通常规定一个数的最高位作为符号位，“0”表示正，“1”表示负。在计算机中用二进制表示的数称为机器数，带符号位的机器数对应的数值称为机器数的真值如机器数10100011B的真值为-33。
2.2 计算机中信息的编码表示 -- 2.2.2 数值在计算机中的表示
2．二进制数的原码、反码和补码表示
1）原码：指数的最高位为符号位，“0”表示正，“l”表示负，数值部分是原数的绝对值。
[57]原=00111001 [-57]原=10111001
2）反码：对一个二进制数求反，正数的反码和原码相同，负数的反码是对其原码除符号位外各位求反，即0变1，l变0。例如：
[-57]原=10111001 [-57]反=11000110
2.2 计算机中信息的编码表示 -- 2.2.2 数值在计算机中的表示
2．二进制数的原码、反码和补码表示
3）补码：正数的补码和原码相同，负数的补码是在其反码的最后一位上加l。例如：
[-57]原=10111001 [-57]反=11000110 [-57]补=11000111
补码运算具有如下优点：
① 减法运算可以用加法来实现；
② 符号位可以同数值部分作为整体参与运算；
③ 补码之和（差）等于两数和（差）的补码。
2.2 计算机中信息的编码表示 -- 2.2.2 数值在计算机中的表示
3．定点数与浮点数
1）定点数
定点数是采用整数的表示逻辑来存放带小数的数。
2）浮点数
浮点数表示很大、很小或者带小数的数，虽然浮点数的运算比定点数复杂，但表示数的范围大且使用方便。目前，计算机大都采用浮点表示法，或同时具有定点、浮点两种表示方法。
2.2 计算机中信息的编码表示 -- 2.2.3 计算机系统中数据的单位
2.2.3 计算机系统中数据的单位
计算机中的数据都要占用不同的二进制位。为了便于表示数据量的多少，引入数据单位概念。
1）位（bit）
简记为b，也称为比特，是计算机存储数据的最小单位。一个二进制位只能表示0或1，要想表示更大的数，就得把更多的位组合起来，每增加一位，所能表示的数就增大一倍。
2.2 计算机中信息的编码表示 -- 2.2.3 计算机系统中数据的单位
2.2.3 计算机系统中数据的单位
2）字节（Byte）
简记为B。规定1B=8bit。字节是存储信息的基本单位。微型机存储器是由一个个存储单元构成的，每个存储单元的大小就是一个字节。
1KB=210B=1024B
1MB=220B=1024KB=1024*1024B
1GB=230B=1024MB=1024*1024*1024B
1TB=240B=1024GB=1024*1024*1024*1024B。
2.2 计算机中信息的编码表示 -- 2.2.4 计算机中字符的表示
2.2.4 计算机中字符的表示
计算机只能识别二进制数，因此，需要对字符进行编码，建立字符与“0”和“1”之间的对应关系，以便计算机能实现字符的识别、存储和处理。
数据是计算机处理的对象。具有数值大小和正负特征的数据称为数值数据，而对于文字、声音、图形等数据，并无数值大小和正负特征，称为非数值数据。两者在计算机内部都是以二进制形式表示和存储的。
2.2 计算机中信息的编码表示 -- 2.2.4 计算机中字符的表示
1．数字编码
数值在计算机中的表示一般用8421BCD码，8421是指这种编码的各位所代表的“权”。最高位的权是8，以下依次是4、2、1。知道了每位的权，就能方便地得到每个8421BCD码所代表的十进制数值。例如，对于（539）10的编码如下：
2.2 计算机中信息的编码表示 -- 2.2.4 计算机中字符的表示
2．字符编码
数字、字母、通用符号和控制符号统称为字符。在计算机内部，要为每个字符指定一个确定的编码，作为识别与使用这些字符的依据。
计算机中常用的字符编码有：EBCDIC和ASCII （美国标准信息交换代码）。
3．汉字编码
2.2 计算机中信息的编码表示 -- 2.2.4 计算机中字符的表示
1）汉字交换码：由于汉字输入数量极多，一般用连续的两个字节表示一个汉字。
2）汉字机内码：机内码是计算机内处理汉字信息时所用的汉字代码。
3）汉字字形码：谓汉字字形码实际上就是用来将汉字显示到屏幕上或打印到纸上所需要的图形数据
4）汉字输入码：目前，汉字输入方法有键盘、手写、语音、扫描识别等多种，但键盘输入法仍是目前最主要的汉字输入方法。
2.3 计算机系统
2.3.1 存储程序工作原理
2.3.2 计算机硬件系统及工作原理
2.3.3 计算机软件系统及工作原理
2.3.4 程序设计语言
2.3 计算机系统 -- 2.3.1 存储程序工作原理
计算机是按照什么样的逻辑方式来工作的呢？答案是程序存储和程序控制。程序存储就是将解题的程序存放到存储器中；程序控制就是计算机的控制器按照存储的程序来控制全机协调地完成计算任务，这就是著名的“存储程序工作原理”。
由于存储程序的概念是由美籍匈牙利科学家冯•诺伊曼最早提出的，因此按照存储程序工作原理工作的计算机，被称为冯•诺伊曼体系计算机。
2.3 计算机系统 -- 2.3.1 存储程序工作原理
1．程序的相关概念
1）指令
指令是指示计算机如何工作的命令，是计算机能实现的基本操作，每一个计算机系统都有它的指令集。指令是由一串二进制代码组成的，因为计算机只能接受二进制数。一条指令通常由操作码和地址码组成。其中操作码指出了指令所进行的操作，如加、减、乘、除等；地址码则对应计算机的存储地址，表示参加运算的数据应从存储器的哪里取来，又将运算结果放到哪里去。
2.3 计算机系统 -- 2.3.1 存储程序工作原理
1．程序的相关概念
2）程序
计算机程序是由指令序列组成的，它是为解决某一问题而设计的一系列排列有序的指令的集合。计算机根据程序中安排的指令序列进行工作。程序输入计算机，存放在存储器中，如果程序是正确的，计算机就按照预定的解题步骤完成任务；程序中某个地方出错，计算机就可能得出错误结果。
2.3 计算机系统 -- 2.3.1 存储程序工作原理
2．存储程序工作原理
① 计算机应包括运算器、存储器、控制器和输入/输出设备。
② 计算机内部应采用二进制码表示指令和数据，每条指令一般具有一个操作码和一个地址码。
③ 将编好的程序和原始数据送入内存中，然后启动计算机工作，计算机就能自动读取和执行指令。
2.3 计算机系统 -- 2.3.2 计算机硬件系统及工作原理
2.3.2 计算机硬件系统及工作原理
硬件指的是计算机系统中由电子、机械和光电元件等组成的各种计算机部件和计算机设备。这些部件和设备依据计算机系统结构的要求，构成一个有机整体，称为计算机硬件系统。
未配置任何软件的计算机叫裸机，它是计算机完成工作的物质基础。
2.3 计算机系统 -- 2.3.2 计算机硬件系统及工作原理
冯·诺依曼提出的存储程序工作原理决定了计算机硬件系统由以下五个基本部分组成。
2.3 计算机系统 -- 2.3.2 计算机硬件系统及工作原理
1. 运算器：
对信息进行加工和运算，它的速度决定了计算机的运算速度。参加运算的数（操作数）由控制器指示从存储器或寄存器中取出到运算器。
2. 控制器：
整个计算机系统的控制中心，指挥计算机各部分协调工作。控制器从内存储器中顺序取出指令，对指令代码进行翻译，向各个部件发出相应命令，完成指令规定的操作。
2.3 计算机系统 -- 2.3.2 计算机硬件系统及工作原理
控制器一方面向各个部件发出执行指令的命令，另一方面又接收执行部件向控制器发回的有关指令执行情况的反馈信息，控制器根据这些信息来决定下一步发出哪些操作命令。这样逐一执行一系列的指令，就使计算机能够按照这一系列的指令组成的程序的要求自动完成各项任务。因此，控制器是指挥和控制计算机各个部件进行工作的“神经中枢”。通常把控制器和运算器合称为中央处理器（CPU），是计算机的核心部件。
2.3 计算机系统 -- 2.3.2 计算机硬件系统及工作原理
3. 存储器:
存储器是计算机中用于存放程序和数据的部件。存储器分为两大类：内存储器和外存储器，简称内存和外存。
内存储器又称为主存储器（简称主存），外存储器又称为辅助存储器。内存是存取速度快而容量相对较小的一类存储器；外存是存取速度较慢而容量相对较大的一类存储器。
2.3 计算机系统 -- 2.3.2 计算机硬件系统及工作原理
3. 存储器:
内存是CPU可直接访问的存储器，是计算机中的工作存储器，即当前正在运行的程序与数据都必须放在内存中。计算机工作时，所执行的指令及操作数都是从内存中取出的，处理的结果也放在内存中。
1）只读存储器（ROM）
ROM中的数据或程序一般是在ROM装入计算机前事先写好的。只能读出数据，而不能改写。
2.3 计算机系统 -- 2.3.2 计算机硬件系统及工作原理
3. 存储器:
2）随机存储器（RAM）
CPU从RAM中既可读出信息又可写入信息，但断电后所存的信息就会丢失。
3）外存储器
外存是主机的外部设备，存取速度较内存慢得多，用来存储大量的暂时不参加运算或处理的数据和程序，特点是存储容量大、可靠性高、价格低，在断电后可以永久地保存信息。
2.3 计算机系统 -- 2.3.2 计算机硬件系统及工作原理
2.3 计算机系统 -- 2.3.2 计算机硬件系统及工作原理
4. 输入设备：
主要功能是把原始数据和处理这些数据的程序转换为计算机能够识别的二进制代码，通过输入接口输入到计算机的存储器中，供CPU调用和处理。
主要输入设备有：鼠标器、键盘、扫描仪、数字化仪、数码摄像机、条形码阅读器、数码相机、A/D转换器等。
2.3 计算机系统 -- 2.3.2 计算机硬件系统及工作原理
5. 输出设备：
从计算机中输出信息的设备，其功能是将计算机处理的数据、计算结果等内部信息转换成人们习惯接受的信息形式（如字符、图形、声音等），然后将其输出。
最常用的输出设备是：显示器、打印机和音箱，还有绘图仪、各种数模转换器（D/A）等。 从信息的输入输出角度来说，磁盘驱动器和磁带机既可以看作输入设备，又可以看作输出设备。
2.3 计算机系统 -- 2.3.2 计算机硬件系统及工作原理
计算机的工作过程
控制器控制输入设备或外存储器将数据和程序输入到内存储器； 在控制器指挥下，从内存储器取出指令送入控制器； 控制器分析指令，指挥运算器、存储器、输入输出设备等执行指令规定的操作； 运算结果由控制器控制送存储器保存或送输出设备输出； 返回第二步继续取下一条指令，如此反复，直到程序结束。
2.3 计算机系统 -- 2.3.3 计算机软件系统及工作原理
2.3.3 计算机软件系统及工作原理
输入计算机的信息一般有两类，一类称为数据，一类称为程序。计算机是通过执行程序所规定的各种指令来处理各种信息的。
2.3 计算机系统 -- 2.3.3 计算机软件系统及工作原理
2.3.3 计算机软件系统及工作原理
软件是指使计算机运行所需的程序和有关的文档。计算机执行某种操作的命令，称为指令。计算机是按照一定的指令去工作的，通常一条指令对应一种基本操作。计算机所能实现的全部指令的集合称为该计算机的指令系统。解决某一种具体问题的指令排列称为程序。文档是与软件研制、维护和使用有关的资料。
2.3 计算机系统 -- 2.3.3 计算机软件系统及工作原理
2.3 计算机系统 -- 2.3.3 计算机软件系统及工作原理
1、系统软件
系统软件是管理、监控和维护计算机资源（包括硬件和软件）、开发应用软件的软件。系统软件居于计算机系统中最靠近硬件的一层，它主要包括操作系统、语言处理程序、程序设计语言、数据库管理系统、支撑服务软件等。
2.3 计算机系统 -- 2.3.3 计算机软件系统及工作原理
1）操作系统
操作系统（OS，Operating System）是一组对计算机资源进行控制与管理的系统化程序集合，它是用户和计算机硬件系统之间的接口，为用户和应用软件提供了访问和控制计算机硬件的桥梁。
操作系统是一个庞大的管理控制程序。操作系统包括五个管理功能：处理器管理、存储管理、设备管理、文件管理和作业管理。
2.3 计算机系统 -- 2.3.3 计算机软件系统及工作原理
操作系统的分类：
① 按其运行的环境可分为实时操作系统、分时操作系统和批处理操作系统。
② 按其管理用户的数量可分为单用户操作系统和多用户操作系统。
③ 按同时管理的作业数可分为单用户单任务操作系统、单用户多任务操作系统和多用户多任务操作系统。
2.3 计算机系统 -- 2.3.3 计算机软件系统及工作原理
2）语言处理程序
用各种程序设计语言编写的源程序，计算机是不能直接执行的，必须经过翻译才能执行，这些翻译程序就是语言处理程序，包括汇编程序、编译程序和解释程序等，它们的基本功能是把用面向用户的高级语言或汇编语言编写的源程序翻译成机器可执行的二进制语言程序。
2.3 计算机系统 -- 2.3.3 计算机软件系统及工作原理
3）系统支撑和服务程序 又称工具软件，如系统诊断程序、调试程序、查杀病毒程序等，都是为维护计算机系统的正常运行或支持系统开发所配置的软件系统。
4）数据库管理系统
主要用来建立存储各种数据资料的数据库，并进行操作和维护。有微机上的FoxPro、 FoxBASE+、Access和大型数据库管理系统等。
2.3 计算机系统 -- 2.3.3 计算机软件系统及工作原理
2、应用软件
应用软件是指为用户解决某个实际问题而编制的程序和有关资料，如数据库应用软件、文字处理软件、图形图像处理软件等。应用软件具有很强的实用性，随着计算机应用领域的不断拓展和计算机应用的广泛普及，各种各样的应用软件与日俱增。
2.3 计算机系统 -- 2.3.3 计算机软件系统及工作原理
2、应用软件
应用软件可分为通用软件和专用软件，前者往往具有一定的通用性，为各行各业的人所使用，如Microsoft Office、Adobe Photoshop、WPS Office、Corel DRAW等；后者没有通用性，只完成某一特定专业的任务，往往是针对某行业、某用户的特定需求而专门开发的，如某个公司的ERP系统。
2.3 计算机系统 -- 2.3.4 程序设计语言
2.3.4 程序设计语言
程序是对解决某个计算问题的方法步骤（算法）的一种描述，而从计算机来说，计算机程序是用某种计算机能理解并执行的计算机语言作为描述语言，对解决问题的方法步骤的描述。
2.3 计算机系统 -- 2.3.4 程序设计语言
2.3.4 程序设计语言
一个计算机程序主要描述两部分内容：描述问题的每个对象和对象之间的关系，以及描述对这些对象做处理的处理规则。其中关于对象及对象之间的关系是数据结构的内容，而处理规则是求解的算法。针对问题所涉及的对象和需要完成的处理，设计合理的数据结构常可有效地简化算法，数据结构和算法是程序最主要的两个方面。
2.3 计算机系统 -- 2.3.4 程序设计语言
1）机器语言
机器语言是计算机系统唯一能识别的、不需要翻译直接供机器使用的程序设计语言。机器语言中的每个语句（称为指令）都是二进制形式的指令代码，包括操作码和地址码两部分。
如某种计算机的指令为011011000000000，它们的前八位表示操作码，后八位表示地址码。
2.3 计算机系统 -- 2.3.4 程序设计语言
2）汇编语言
用能反映指令功能的助记符表达的计算机语言叫汇编语言。它是符号化了的机器语言。用汇编语言编写的程序叫汇编语言源程序，计算机无法执行，必须用汇编程序把它翻译成机器语言目标程序，这个翻译过程称为汇编过程。
汇编语言具有编写容易、修改方便、阅读简单、程序清楚等优点。机器语言和汇编语言一般都称为低级语言。
2.3 计算机系统 -- 2.3.4 程序设计语言
3）高级语言
屏蔽机器的细节，与具体的计算机指令系统无关的、表达方式或接近于人们对求解过程或问题的描述方式，易于理解和掌握的程序设计语言称为高级语言。高级语言有两类，分别是解释型和编译型。
2.3 计算机系统 -- 2.3.4 程序设计语言
4）语言处理程序
计算机只能执行机器语言程序，用汇编语言或高级语言编写的程序（称为源程序），计算机是不能直接识别和执行的。因此必须配备一种工具，它的任务是把用汇编语言或高级语言编写的源程序翻译成机器可执行的机器语言程序，这种工具就是“语言处理程序”。语言处理程序包括汇编程序、解释程序和翻译程序。
2.3 计算机系统 -- 2.3.4 程序设计语言
2.4 微型计算机系统的组成
2.4.1 微型计算机的主机
2.4.2 微型计算机输入设备
2.4.3 微型计算机输出设备
2.4.4 微型计算机的主要性能指标
2.4 微型计算机系统的组成 -- 2.4.1 微型计算机的主机
2.4 微型计算机系统的组成 -- 2.4.1 微型计算机的主机
1. 微处理器：
微处理器是将运算器、控制器、高速内部缓存集成在一起的超大规模集成电路芯片，是计算机中最重要的核心部件。
图中上面是p4，下面是一种汽车用微处理器RS1000。
2.4 微型计算机系统的组成 -- 2.4.1 微型计算机的主机
2. 主板：
主板是微型计算机系统中最大的一块电路板，又称为母板或系统板，是一块带有各种插口的大型印刷电路板（PCB）。
它将主机的CPU芯 片、存贮器芯片、控 制芯片、ROM BIOS芯 片等结合在一起。
2.4 微型计算机系统的组成 -- 2.4.1 微型计算机的主机
3. 总线：
总线（Bus）：计算机各功能部件之间传送信息的公共通信干线，它是由导线组成的传输线束。微机内部信息的传送是通过总线进行的，各功能部件通过总线连在一起。
总线一般分为：数据总线、地址总线和控制总线，分别用来传输数据、数据地址及控制信号。常见的总线标准有： 1）PCI总线；2）AGP总线； 3）USB总线；4）IEEE 1394总线。
2.4 微型计算机系统的组成 -- 2.4.1 微型计算机的主机
4. 内存：
微机中的内存一般指随机存储器(RAM)。
目前常用的内存有SD RAM/DDR SDRAM/DDR ⅡSDRAM等。
2.4 微型计算机系统的组成 -- 2.4.1 微型计算机的主机
5. 外存：
1）软盘：3.5英寸，容量为1.44MB。
2）硬盘：由多个质地较硬的涂有磁性材料的金 属盘片组成，有读、写磁头，目前存取速度最快。
3）闪存：又称“优盘”，可反复存取数据。
4）光存储器：只读光盘、追记型光盘、可改写型光盘等。
2.4 微型计算机系统的组成 -- 2.4.2 微型计算机输入设备
2.4.2 微型计算机输入设备
输入设备是将原始信息转化为计算机能接受的二进制数，以便计算机能够处理的设备。
2.4 微型计算机系统的组成 -- 2.4.2 微型计算机输入设备
2.4.2 微型计算机输入设备
1、鼠标
鼠标（Mouse）的种类较多，按照按键的数目，可分为两键鼠标、三键鼠标及滚轮鼠标等。按照鼠标接口类型，可分为PS/2接口鼠标、串行接口鼠标、USB接口鼠标。按照工作原理，可分为机械式鼠标、光电式鼠标、无线遥控式鼠标等。
2.4 微型计算机系统的组成 -- 2.4.2 微型计算机输入设备
2、键盘
键盘（Keyboard）是向计算机发布命令和输入数据的重要输入设备。键盘若按其开关接触方式，可分为机械式键盘和电容式键盘。早期的键盘是机械式的，现在几乎已被电容式所代替，它的特点是击键声音小，手感较好，寿命较长。
键盘的接口主要分为AT接口、PS/2接口和USB接口，其中AT接口已淘汰。
2.4 微型计算机系统的组成 -- 2.4.2 微型计算机输入设备
3、扫描仪
扫描仪（Scanner）是文字和图片输入的主要设备之一。依靠光学扫描机构和有关的软件，如识别字符的OCR、识别图像的Image Processing System等，把大量的文字或图片信息扫描到计算机中。
根据扫描仪的形状可分为台式和手持式两种。20世纪90年代以来，扫描技术发展迅速，彩色扫描仪代替了黑白扫描仪。扫描仪的主要性能指标是分辨率（Resolution）和彩色位数。
2.4 微型计算机系统的组成 -- 2.4.2 微型计算机输入设备
4、数码相机
数码相机（Digital Camera）是一种采用光电子技术摄取静止图像的照相机。数码相机摄取的光信号由电荷耦合器件成像后变换成电信号，保存在CF卡或SM卡上，将其与计算机的USB通信端口连接，可将拍摄的照片转储到计算机内进行编辑。
分辨率是数码相机最重要的性能指标。数码相机的分辨率用图像的绝对像素数来衡量。
2.4 微型计算机系统的组成 -- 2.4.3 微型计算机输出设备
2.4.3 微型计算机输出设备
1、显示系统
显示器的种类很多，按所采用的显示器件分类，有阴极射线管（CRT）显示器、液晶显示器（LCD）、等离子显示器等。
显示卡是显示器与主机连接的接口电路板，它传送数据的能力将影响到计算机整体运行的速度。
2.4 微型计算机系统的组成 -- 2.4.3 微型计算机输出设备
2、声音系统
电脑要对音频信号进行处理，首先必须进行模/数（A/D）转换。即对音频信号的采样和量化，采样精度越高数字声音越逼真。
采样频率指每秒钟对音频信号的采样次数。采样频率越高，数字信号就越接近原声。人耳的听力范围在20Hz到20kHz之间，现时大多数声卡的采样频率都已达到44.1kHz或48kHz，即达到所谓的CD音质水平了。
2.4 微型计算机系统的组成 -- 2.4.3 微型计算机输出设备
3、打印机
点阵(针式)打印机、喷墨打印机、激光打印机。
2.4 微型计算机系统的组成 -- 2.4.4 微型计算机的主要性能指标
2.4.4 微型计算机的主要性能指标
1.主频：即时钟频率，计算机CPU在单位时间内发出的脉冲数，单位是赫兹（Hz）。
2.字长：计算机的运算部件能同时处理二进制数据的位数，与计算机功能和用途有很大关系。
4.内存容量：是指内存储器中能存储信息的总字节数。
5.运算速度：单位时间内执行的计算机指令数。
2.5 多媒体技术基础
2.5.1 多媒体技术概述
2.5.2 多媒体技术及其特性
2.5.3 多媒体信息处理的关键技术
2.5.4 多媒体技术的研究与应用开发
2.5 多媒体技术基础 -- 2.5.1 多媒体技术概述
多媒体技术是以数字技术为基础，融合通信技术（电话、传真）、广播技术（广播、电视）和计算机技术为一体，能够对文字、图形、图像、声音、视频等多种媒体信息进行存储、传送和处理的综合性高新技术。多媒体技术是人类科学技术史上继印刷术、无线电、电视技术、计算机技术之后的又一次新技术革命，在信息社会中具有十分重要的地位。
2.5 多媒体技术基础 -- 2.5.1 多媒体技术概述
1．媒体
媒体（Medium）在计算机领域中有两种含义：一是指用以存储信息的实体，如磁带、磁盘、光盘和半导体存储器等；二是指传递信息的载体，如数字、文字、声音、图形和图像等。多媒体技术中的媒体是指后者。
2．多媒体
多媒体（Multimedia）是指多种媒体信息，如数字、文字、声音、图形、图像、视频和动画等，多媒体信息包括以下5种：
2.5 多媒体技术基础 -- 2.5.1 多媒体技术概述
① 文本。文本是以文字和各种专用符号表达的信息形式。
② 图像。图像是决定一个多媒体软件视觉效果的关键因素。
③ 动画。动画是利用人的视觉暂留特性，快速播放一系列连续运动变化的图形图像。
④ 声音。在多媒体课件中，按其表达形式，可将声音分为讲解、音乐、效果3类。
⑤ 视频影像。视频影像具有时序性与丰富的信息内涵，常用于交待事物的发展过程。
2.5 多媒体技术基础 -- 2.5.1 多媒体技术概述
3．多媒体系统
多媒体系统是指将文字、声音、图形、图像和动画等多种媒体和计算机系统集成在一起的系统。通过计算机系统，人们就能够对多媒体信息进行输入、存储、编辑、传递和播放等处理。
4．多媒体计算机系统
多媒体计算机系统是指能够对文字、图像、视频等多种媒体进行处理的计算机系统，即具有多媒体功能的计算机系统。到目前为止，大部分的多媒体应用是在PC上进行的。
2.5 多媒体技术基础 -- 2.5.2 多媒体技术及其特性
2.5.2 多媒体技术及其特性
多媒体技术是指把文字、音频、视频、图形、图像、动画等多种媒体信息通过计算机进行数字化采集。获取、压缩/解压缩、编辑、存储等加工处理，再以单独或合成形式表现出来的一体化技术。简单地说，多媒体技术就是利用计算机综合处理声、文、图等信息。
2.5 多媒体技术基础 -- 2.5.2 多媒体技术及其特性
2.5.2 多媒体技术及其特性
多媒体技术包括将媒体的各种形式转换为数字形式，以便计算机接受、存储、处理和输出。多媒体技术的研究涉及计算机的软、硬件技术，如计算机体系结构、数值处理技术、编辑技术、声音信号处理、图形学及图像处理、动态技术、人工智能、计算机网络和高速通信技术等很多方面。
多媒体技术具有4方面的显著特性，即多样性、集成性、交互性和实时性。
2.5 多媒体技术基础 -- 2.5.3 多媒体信息处理的关键技术
2.5.3 多媒体信息处理的关键技术
多媒体信息处理的关键技术主要有6个方面：
计算机系统技术
数据压缩和编码技术
数据存储技术
同步技术
信息检索技术
网络技术
2.5 多媒体技术基础 -- 2.5.4 多媒体技术的研究与应用开发
2.5.4 多媒体技术的研究与应用开发
1）多媒体数据的表示技术
2）多媒体创作和编辑工具
3）多媒体数据的存储技术
4）多媒体的应用开发
2.6 信息与计算机文化
2.6.1 信息
2.6.2 信息技术
2.6.3 信息化
2.6.4 计算机文化
2.6 信息与计算机文化 -- 2.6.1 信息
2.6.1 信息
1、什么是信息
信息同物质和能源一样，是人们赖以生存和发展的重要资源。在网络、电视、报刊、杂志上有大量的信息，如“科技信息”、“股票信息”……信息可以是数据、事实、消息、报告、见闻、通知、知识等。
从广义上说，信息是人类一切自下而上活动和自然存在所传达的信号和消息，是人类社会所创造的全部知识的总和。
2.6 信息与计算机文化 -- 2.6.1 信息
2．信息的主要特征
1）信息无处不在
2）信息的可传递性和共享性
3）信息必须依附于载体
4）信息的可处理性
5）信息的时效性
6）信息的价值性
2.6 信息与计算机文化 -- 2.6.2 信息技术
2.6.2 信息技术
信息技术是指获取信息、处理信息、存储信息、传输信息等所用到的技术。信息技术的核心主要包括传感技术、通信技术、计算机技术以及微电子技术等。传感技术是扩展人的感觉器官收集信息的功能；通信技术是扩展人的神经系统传递信息的功能；计算机技术是扩展人的思维器官处理信息和决策的功能；而微电子技术可以低成本、大批量地生产扩展了人类对信息的控制和使用能力。
2.6 信息与计算机文化 -- 2.6.3 信息化
2.6.3 信息化
1．信息化
信息化，就是全面地发展和利用现代信息技术创造智能工具，改造、更新和装备各个部门和社会活动的各个领域，以提高人类社会的生产、学习、生活的效率和创造能力，使社会的物质财富和精神文明得到提高。
2.6 信息与计算机文化 -- 2.6.3 信息化
2．信息高速公路
信息高速公路是指在政府、研究机构、大学、企业以及家庭之间，建立可以交流各种信息的大容量、高速率的通信网络，让各种各样的信息四通八达，将每个人都连在一起，并能提供任何电子通信。
信息高速公路旨在建立一个能提供大量信息的，由通信网络、多媒体数据库以及计算机组成的一体化高速网络，实现信息资源的高度共享。
2.6 信息与计算机文化 -- 2.6.3 信息化
3．我国的信息化建设
我国为加快国民经济信息化建设步伐，已从“三金”（即金桥、金卡、金关）工程起步建设信息高速公路。
我国已建成4大互联网络：
中国互联网（Chinanet）
国教育科研网（CERnet）
中国科技网（CSTnet）
中国金桥网（ChinaGBN）
2.6 信息与计算机文化 -- 2.6.3 信息化
4．信息化社会与计算机
构成信息化社会主要靠计算机技术、通信技术和网络技术这3大支柱。由现代传感技术和测量技术采集的信息，经过高性能计算机的处理、再生与存储，通过现代通信系统的传输和发送，利用先进的网络技术提供给全球的所有用户，实现信息资源共享。
2.6 信息与计算机文化 -- 2.6.4 计算机文化
2.6.4 计算机文化
1．计算机文化的起源与发展
1982年教育部做出决定：在清华大学、北京大学和北京师范大学等5所大学的附属中学试点开设Basic语言选修课，这就是我国中小学计算机教育的起源。到20世纪80年代中期以后，国际上的计算机教育专家逐渐认识到“计算机文化”的内涵并不等同于计算机程序设计语言，近几年随着多媒体技术、校园计算机网络和Internet的日益普及，“计算机文化”的说法又重新时髦起来。
2.6 信息与计算机文化 -- 2.6.4 计算机文化
2．计算机文化
所谓计算机文化，就是以计算机为核心，集网络文化、信息文化、多媒体文化为一体，并对社会生活和人类行为产生广泛、深远影响的新型文化。
衡量“计算机文化”素质高低的依据，通常是指在计算机方面最基本的知识和最主要的应用能力。
总结与作业
1．电子计算机的发展经历了哪几个阶段？
2．计算机有哪些应用领域？
3．简述冯•诺依曼机器的基本原理。
4．什么是软件？软件有哪些类型？
5．ROM和RAM各代表什么含义？二者的主要差别是什么？
6．计算机的主要性能指标是什么？各表示什么意义？
7．什么是操作系统？它主要有哪些类型？
8． 多媒体计算机的主要特点有哪些？
9．什么是信息？什么是信息技术？
10．什么是计算机文化？ |
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