计算机文化基础(高职高专第十版)第1章.ppt

计算机文化基础 (高职高专版第十版） 第一章 信息技术与计算机文化 目 录 上一页 下一页 结 束 *计算机文化基础3 第一章 信息技术与计算机文化 1.1 信息与信息技术 1.2 计算机技术概论 1.3 计算机中信息的表示 1.4 计算机系统 1.5 微型计算机系统 目 录 上一页 下一页 结 束 *计算机文化基础4 1.1 信息与信息技术 1.1.1 信息与数据 1.1.2 信息技术 1.1.3 信息社会 1.1.4 “计算机文化”的内涵 返 回 目 录 上一页 下一页 结 束 *计算机文化基础5 1.1.1 信息与数据 信息是现代社会中广泛使用的一 个概念，关于信息的定义众说纷纭 。 一般认为：信息是在自然界、人 类社会和人类思维活动中普遍存在 的一切物质和事物的属性。 返 回 目 录 上一页 下一页 结 束 *计算机文化基础6 1.1.1 信息与数据 所谓数据，是指存储在某种媒体上可以加以 鉴别的符号资料。 这里所说的符号，不仅指文字、字母、数字 ，还包括了图形、图像、音频与视频等多媒体数 据。由于描述事物的属性必须借助于一定的符号 ，所以这些符号就是数据的形式。 同一个信息也可以用不同形式的数据表示， 例如，同样是星期日，英文用“Sunday”表示。 返 回 目 录 上一页 下一页 结 束 *计算机文化基础7 信息与数据的区别与联系： 在一般用语中，信息与数据并没有严 格的区分。但是，从信息科学的角度来 看，它们是不等同的。数据是信息的具 体表现形式，是信息的载体，而信息是 对数据进行加工得到的结果，它可以影 响到人们的行为、决策，或对客观事物 的认知。 1.1.1 信息与数据 返 回 目 录 上一页 下一页 结 束 *计算机文化基础8 1.1.2 信息技术 在现代信息处理技术中，传感技术、计算机技术、通信技 术和网络技术为主导技术。其中计算机起到了关键作用，它首 先是一种信息处理机，通过计算机可以高速度、高质量地完成 信息的整理、加工、分析和存储等工作；其次，通常计算机也 是其他技术中的关键设备。 在现代通信技术中计算机更是起到核心的作用，而网络技 术则是计算机技术的进一步延伸。所以说信息处理过程的每一 个环节都是由计算机直接或间接参与完成的。 返 回 目 录 上一页 下一页 结 束 *计算机文化基础9 1.1.3 信息社会 信息社会也称信息化社会，是继工业化社会以后， 以信息活动为社会发展的基本活动的新型社会形态。 在信息社会中，信息成为与物质和能源同等重要的 第三资源，网络已成为人们生活的基础条件。以信息 的收集、加工、传播为主要经济形式的信息经济在国 民经济中占据主导地位，并构成社会信息化的物质基 础。 在信息社会中，信息经济为主导经济形式，信息技 术为物质和精神产品生产的技术基础，信息文化导致 了人类教育理念和方式的改变，导致了生活、工作和 思维模式的改变，也导致了道德和价值观念的改变。 返 回 目 录 上一页 下一页 结 束 *计算机文化基础10 1.1.4 “计算机文化”的内涵 1、文化的定义 对于文化的定义，尽管众说纷纭，但有一 点得到公认，即都认为文化是人类社会的特有 现象。 所谓文化，即人类行为的社会化，是人类 创造功能和创造成果的最高和最普遍的社会形 式。 文化的核心是: 观念和价值 返 回 目 录 上一页 下一页 结 束 *计算机文化基础11 2、文化具有的基本属性 广泛性：既涉及全社会的每一个人、每 一个家庭，又涉及全社会的每一个行业、每 一个应用领域。 传递性：这种事物应当具有传递信息和 交流思想的功能。 教育性：这种事物应能成为存储知识和 获取知识的手段。 深刻性：不是给社会某一方面带来变革 ，而是给整个社会带来全面、深刻的根本性 变革。 返 回 1.1.4 “计算机文化”的内涵 目 录 上一页 下一页 结 束 *计算机文化基础12 1.1.4 “计算机文化”的内涵 2、文化具有的基本属性 每个民族、每个人都有不同的文化属性， 这些属性是千百年来文化积淀的结果，是根深 蒂固和难以改变的，我们自身也自觉或不自觉 地受到所处文化环境的熏陶。 文化有着一系列共有的概念、价值观和行 为准则，它是使个人行为能力为集体所接受的 共同标准。文化与社会是密切相关的，没有社 会就不会有文化，在同一社会内部，文化也具 有不一致性。 目 录 上一页 下一页 结 束 *计算机文化基础13 3、“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。 计算机文化是人类文化发展的四个里程 碑之一（前三个分别为：语言的产生、文字 的使用与印刷术的发明）。 计算机文化的真正内涵是具有计算机信 息处理能力。 返 回 1.1.4 “计算机文化”的内涵 目 录 上一页 下一页 结 束 *计算机文化基础14 1.2 计算机技术概论 1.2.1 计算机的起源与发展 1.2.2 计算机的特点及分类 1.2.3 计算机的应用 1.2.4 计算机的发展趋势 返 回 目 录 上一页 下一页 结 束 *计算机文化基础15 1.2.1 计算机的起源与发展 1. 计算机的起源 埃尼克ENIAC：第一台真正意义上的电子计算 机，是Electronic Numerical Integrator And Calculator的缩写。于1946年2月在美国的宾夕 法尼亚大学正式投入运行 ，ENIAC共使用了约 18 800个真空电子管，重达30吨，功率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，人们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，把人类 社会推向了第三次产业革命的新纪元。（参见 下图） 返 回 目 录 上一页 下一页 结 束 *计算机文化基础16 图1-1 第一台电子管计算机（ENIAC ） 返 回 1.2.1 计算机的起源与发展 目 录 上一页 下一页 结 束 *计算机文化基础17 1.2.1 计算机的起源与发展 年代名称元件语言应用 第一代 19461956 电子管计算机电子管 机器语言 汇编语言 科学计算 第二代 19561964 晶体管计算机 晶体管 高级程序 设计语言 数据处理 第三代 19641971 集成电路计算机 中小规模 集成电路 操作系统和 会话式语言 广泛应用到各 个领域 第四代 1971年现 在 超大规模集成电路计 算机 超大规模集成 电路计算机集 成电路 面向对象的 高级语言 网络时代 第五代 未来计算机 光子、量子、 DNA等 返 回 2. 计算机的发展 目 录 上一页 下一页 结 束 *计算机文化基础18 1.2.1 计算机的起源与发展 l 我国从1956 年开始研制计算机 l 1958 年研制出第一台电子管计算机 l 1964 年研制成功晶体管计算机 l 1971 年研制成功集成电路计算机 l 1983 年研制成功每秒运算1 亿次的“银河1”巨型 机。 l 我国先后自主开发了“银河”、“曙光”、“深腾”和“ 神威”等系列高性能计算机，取得了令人瞩目的 成果。 新一代计算机 目 录 上一页 下一页 结 束 *计算机文化基础19 1.2.1 计算机的起源与发展 在2013 年11 月公布的国际超级计算机前500 强中，中国的“天河二号”排名第一。以“联想”、 “清华同方”、“方正”和“浪潮”等为代表的我国计 算机制造业非常发达，已成为世界计算机主要制 造中心之一。我国也是重要的计算机软件生产国 家。但我国在计算机的软硬件生产领域存在原创 技术少，一些计算机核心技术（如CPU、操作系 统等）仍掌握在西方发达国家手中等亟待解决的 问题。 目 录 上一页 下一页 结 束 *计算机文化基础20 1.2.2 计算机的特点及分类 返 回 1. 计算机的特点 1）运算速度快:计算机的运算部件采用的是电子器件 ，其运算速度远非其他计算工具所能比拟，而且运 算速度还以每隔几个月提高一个数量级的速度在快 速发展。 2）计算精确高：计算机的可靠性很高，差错率极低 ，一般来讲只在那些 人工介入的地方才有可能发生错误。 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。 目 录 上一页 下一页 结 束 *计算机文化基础21 1.2.2 计算机的特点及分类 4）具有逻辑判断能力 :借助于逻辑运算，可以让 计算机作出逻辑判断，分析命题是否成立，并可 根据命题成立与否采取相应的对策 5）工作自动化：计算机内部的操作运算是根据人 们预先编制的程序自动控制执行的。 6）通用性强：通用性是计算机能够应用于各种领 域的基础，任何复杂的任务都可以分解为大量的 基本的算术运算和逻辑操作。 目 录 上一页 下一页 结 束 *计算机文化基础22 根据处理的对象 划分 模拟计算机、数字计算机和混 合计算机 根据用途划分专用计算机和通用计算机 根据规模划分 巨型机、大型机 小型机、微型机和工作站 1.2.2 计算机的特点及分类 返 回 2.计算机的分类 目 录 上一页 下一页 结 束 *计算机文化基础23 1.2.3 计算机的应用 1. 科学计算 科学计算是指科学和工程中的数值计算。它与理论研 究、科学实验一起成为当代科学研究的三种主要方法。主 要应用在航天工程、气象、地震、核能技术、石油勘探和 密码解译等涉及复杂数值计算的领域。 2. 信息管理 是指非数值形式的数据处理，是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。被广泛 应用于办公自动化、事务处理、情报检索、企业管理和知 识系统等领域。信息管理是计算机应用最广泛的领域。 返 回 目 录 上一页 下一页 结 束 *计算机文化基础24 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 指通过人机对话，使计算机辅助人们进行设计、加工、 计划和学习等工作。 如计算机辅助设计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 。另外还有计算机辅助测试CAT和计算 机集成制造系统CIMS等。 1.2.3 计算机的应用 返 回 目 录 上一页 下一页 结 束 *计算机文化基础25 5. 人工智能 人工智能（AI，Artificial Intelligence）是研究怎样让计算机做 一些通常认为需要智能才能做的事情，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有关功能，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。人工智能是计算机当前和今后相当长的一段时间的 重要研究领域 。 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。正所谓“一 线联五洲”，Internet的建立和应用使世界变成了一个“地球村”， 同时深刻地改变了我们的生活、学习和工作方式。 1.2.3 计算机的应用 返 回 目 录 上一页 下一页 结 束 *计算机文化基础26 1. 巨型化 指不断研制速度更快的、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，研 制巨型计算机的技术水平是衡量一个国家科学技术和工 业发展水平的重要标志。 2. 微型化 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。计算机的微 型化已成为计算机发展的重要方向，各种笔记本电脑和 掌上电脑的大量使用，是计算机微型化的一个标志。 1.2.4 计算机的发展趋势 返 回 目 录 上一页 下一页 结 束 *计算机文化基础27 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。 1.2.4 计算机的发展趋势 返 回 目 录 上一页 下一页 结 束 *计算机文化基础28 4. 智能化 计算机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。据专家预测，机器人将是继电脑普及后， 下一个普及到家庭的电器产品。 返 回 1.2.4 计算机的发展趋势 目 录 上一页 下一页 结 束 *计算机文化基础29 1.3 计算机中信息的表示 1.3.1 信息表示 1.3.2 数制及其转换 1.3.3 信息的编码 返 回 目 录 上一页 下一页 结 束 *计算机文化基础30 1.3.1 信息的表示 信息表示广义来说泛指信息的获取、描述、组织全过程，狭义 来说指其中的信息描述过程。 用于信息表示的符号系统有三个基本特点： 第一，存在一个基本的有限符号集，符号集中符号的数目多于 一个。 第二，不同符号有明显的差别，便于人们识别和感知这些符号 。 第三，存在一组规则，按照规则可以将基本符号组成更复杂的 结构，如符号串。 返 回 目 录 上一页 下一页 结 束 *计算机文化基础31 用进位的原则进行计数称为进位计数制，简称数制。 它是人类自然语言和数学中广泛使用的一类符号系统。在 介绍各种数制之前，首先介绍数制中的几个名词术语。 数码：一组用来表示某种数制的符号。如：1、2、3、 4、A、B、C、等。 基数：数制所使用的数码个数称为“基数”或“基”，常 用“R”表示，称为R 进制。如二进制 的数码是0、1，基为2。 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。如十进制数111 ，个位数上的1 的权值为100，十位数上的1 的权值为101 ，百位数上的1 的权值为102。 1.3.2 数制及其转换 返 回 目 录 上一页 下一页 结 束 *计算机文化基础32 一、常见的几种进位计数制 1. 十进制（Decimal System）：由0、1、2、8、9十个 数码组成，即基数为10。特点为：逢十进一，借一当十。 用字母D表示。 2 . 二进制（Binary System）：由0、1两个数码组成，即 基数为2。二进制的特点为：逢二进一，借一当二。 用字 母B表示。 3. 八进制（Octal System）：由0、1、2、3、4、5、6、7 八个数码组成，即基数为8。八进制的特点为：逢八进一 ，借一当八。 用字母O表示。 4. 十六进制（Hexadecimal System）：由0、1、2、9 、A、B、C、D、E、F十六个数码组成，即基数为16。十 六进制的特点为：逢十六进一，借一当十六。 用字母H表 示。 1.3.2 数制及其转换 返 回 目 录 上一页 下一页 结 束 *计算机文化基础33 各种进制之间的对应关系见表1-1。 十进 制 二进 制 八进 制 十六 进制 十进 制 二进 制 八进 制 十六 进制 000091001119 111110101012A 2102211101113B 3113312110014C 41004413110115D 51015514111016E 61106615111117F 71117716100002010 8100010817100012111 返 回 表1-1 十进制、二进制、八进制、十六进制之间的对应关系 目 录 上一页 下一页 结 束 *计算机文化基础34 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 对于任何一个二进制数、八进制数、十六进制数，均可 以先写出它的位权展开式，然后再按十进制进行计算即可将 其转换为十进制数。 例如： （1111.11）2= 123 + 122 + 121 + 120 + 12-1 + 12-2 = 15.75 （A10B.8）16= 10163 + 1162 + 0161 + 11160 + 816-1 = 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。 1.3.2 数制及其转换 返 回 目 录 上一页 下一页 结 束 *计算机文化基础35 2.十进制数转化为二进制数 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) 例：将十进制数100. 125转化为二进制数 1.3.2 数制及其转换 返 回 目 录 上一页 下一页 结 束 *计算机文化基础36 步骤一：先对整数100进行转换： 由上得出，100D = 1100100B 1002 502 32 122 62 252 12 0 0 0 1 1 0 0 1 基数 余数 整数 目 录 上一页 下一页 结 束 *计算机文化基础37 0.125 2 = 0.250 0a-1 0.252 =0.5 0a-2 0.5 2 = 1 1a-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。 步骤二：对于小数部分0.125的转换 目 录 上一页 下一页 结 束 *计算机文化基础38 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凑成3位 ；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。 1.3.2 数制及其转换 目 录 上一页 下一页 结 束 *计算机文化基础39 例：把二进制数11111101.101转化为八进制数。 二进进制3位分组组011111101101 转换为转换为 八进进制 数 3755 所以，11111101.101B = 375.5O。 将八进进制数转换转换 成二进进制数，只要将每一位八 进进制数转换转换 成相应应的3位二进进制数，依次连连接起来 即可。 1.3.2 数制及其转换 目 录 上一页 下一页 结 束 *计算机文化基础40 1.3.2 数制及其转换 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。 目 录 上一页 下一页 结 束 *计算机文化基础41 例：将10110001.101B转换为十六进制数。 二进进制4位分组组101100011010 转换为转换为 十六进进制 数 B1A 所以，10110001.101 B = B1.AH。 1.3.2 数制及其转换 目 录 上一页 下一页 结 束 *计算机文化基础42 1.3.2 数制及其转换 三、二进制的运算规则 1.算术运算规则 加法规则：0 + 0 = 0； 0 + 1 = 1； 1 + 0 = 1； 1 + 1 = 10（向高位有进位）； 减法规则：0 - 0 = 0； 10- 1 = 1 （向高位借位）； 1 - 0 = 1； 1 - 1 = 0; 乘法规则：00 = 0； 01 = 0； 10 = 0； 11 = 1 除法规则：0 / 1 = 0； 1 / 1 = 1 目 录 上一页 下一页 结 束 *计算机文化基础43 2.逻辑运算规则 非运算（NOT）： 与运算（AND）：00 = 0； 01 = 0； 10 = 0； 11 = 1; 或运算（OR）： 00 = 0； 01 = 1； 10 = 1； 11 = 1; 异或运算（XOR）：00=0； 01=1； 10=1； 11=0; 1.3.2 数制及其转换 目 录 上一页 下一页 结 束 *计算机文化基础44 1.3.3 信息的编码 1. 计算机中数据的单位 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。 2）字节（Byte） 字节来自英文Byte，简记为B。字节是存储信息的基本单位。规定 1B=8bit。 1 KB =210 B= 1024B 1 MB = 220 B= 1024KB 1 GB = 230 B= 1024MB 1 TB = 240 B = 1024GB 3）字（Word） 一个字通常由一个字节或若干个字节组成。字长是计算机一次所 能处理的实际位数长度，字长是衡量计算性能的一个重要指标。 返 回 目 录 上一页 下一页 结 束 *计算机文化基础45 2. 数值的表示 通常规定一个数的最高位作为符号位，“0”表示正 ，“1”表示负。采用二进制表示形式的连同数符一起代 码化了的数据称为机器数；而与机器数对应的用正、负 符号加绝对值来表示的实际数值称为真值。例如作为有 符号数，机器数01111111的真值是+1111111，也就是 +127。为了在计算机的输入输出操作中能直观迅速地与 常用的十进制数相对应，习惯上用二进制代码表示十进 制数，这种编码方法简称BCD码或8421编码。例如，对 于(239)10的编码如下： 十进进制数239 8421编码编码001000111001 1.3.3 信息的编码 目 录 上一页 下一页 结 束 *计算机文化基础46 3. 文字信息的表示 1）字符编码： 目前采用的字符编码主要是ASCII码，它是American Standard Code for Information Interchange的缩写（美国标准信息交换代码）， 已被国际标准化组织ISO采纳，作为国际通用的信息交换标准代码。 ASCII码是一种西文机内码，有7位ASCII码和8位ASCII码两种，7位 ASCII码称为标准ASCII码，8位ASCII码称为扩展ASCII码。7位标准 ASCII码用一个字节（8位）表示一个字符，并规定其最高位为0，实 际只用到7位，因此可表示128个不同字符。同一个字母的ASCII码值 小写字母比大写字母大32（20H）。 1.3.3 信息的编码 目 录 上一页 下一页 结 束 *计算机文化基础47 2）汉字编码 A. 汉字交换码：由于汉字数量极多，一般用连续的两个字节（16 个二进制位）来表示一个汉字。1980年，我国颁布了第一个汉字编码 字符集标准，即GB2312-80信息交换用汉字编码字符集基本集，该 标准编码简称国标码，是我国大陆地区及新加坡等海外华语区通用的 汉字交换码。GB2312-80收录了6763个汉字，以及682符号，共7445个 字符，奠定了中文信息处理的基础。 B. 汉字机内码：国标码GB2312不能直接在计算机中使用，以为它 没有考虑与基本的信息交换代码ASCII码的冲突。比如：“大”的国标码 是3473H，与字符组合“4S”的ASCII相同,“嘉,”的汉字编码为3C4EH,与 码值为3CH和4EH的两个ASCII字符“”和“N”混淆。为了能区分汉字与 ASCII码，在计算机内部表示汉字时把交换码（国标码）两个字节最高 位改为1，称为“机内码”。这样，当某字节的最高位是1时，必须和下 一个最高位同样为1的字节合起来，代表一个汉字。 1.3.3 信息的编码 目 录 上一页 下一页 结 束 *计算机文化基础48 C.汉字字形码： 所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。 汉字字形码记录汉字的外形，是汉字的输出形式。 记录汉字字形通常有两种方法：点阵法和矢量法，分别 对应两种字形编码：点阵码和矢量码。所有的不同字体 、字号的汉字字形构成汉字库。 点阵码是一种用点阵表示汉字字形的编码，它把汉 字按字形排列成点阵，一个1616点阵的汉字要占用32 个字节，一个3232点阵的汉字则要占用128字节，而 且点阵码缩放困难且容易失真。 1.3.3 信息的编码 返 回 目 录 上一页 下一页 结 束 *计算机文化基础49 D. 汉字输入码： 将汉字通过键盘输入到计算机采用的代码称为汉字输入 码，也称为汉字外部码（外码）。汉字输入码的编码原则应 该易于接受、学习、记忆和掌握，重码少，码长尽可能短。 目前我国的汉字输入码编码方案已有上千种，但是在计 算机上常用的有几种，根据编码规则，这些汉字输入码可分 为流水码、音码、形码和音形结合码四种。智能ABC、微软 拼音、搜狗拼音和谷歌拼音等汉字输入法为音码，五笔字型 为形码。音码重码多、单字输入速度慢，但容易掌握；形码 重码较少，单字输入速度较快，但是学习和掌握较困难。目 前以智能ABC、微软拼音、紫光拼音输入法和搜狗输入法等 音码输入法为主流汉字输入方法。 返 回 1.3.3 信息的编码 目 录 上一页 下一页 结 束 *计算机文化基础50 1.4 计算机系统 1.4.1 计算机工作原理 1.4.2 计算机硬件系统 1.4.3 计算机软件系统 返 回 目 录 上一页 下一页 结 束 *计算机文化基础51 1.4.1 计算机工作原理 1.指令 是指示计算机执行某种操作的命令，它由一 串二进制数码组成，这串二进制数码包括操作码 和地址码两部分。操作码规定了操作的类型，即 进行什么样的操作；地址码规定了要操作的数据 （操作对象）存放在什么地址中，以及操作结果 存放到哪个地址中去。 一台计算机有许多指令，作用也各不相同。 所有指令的集合称为计算机指令系统。计算机系 统不同，指令系统也不同，目前常见的指令系统 有复杂指令系统（CISC）和精简指令系统（RISC ）。 目 录 上一页 下一页 结 束 *计算机文化基础52 1.4.1 计算机工作原理 2. “存储程序”工作原理 计算机能够自动完成运算或处理过程的基础是“存储程序” 工作原理。“存储程序”工作原理是美籍匈牙利科学家冯诺依 曼（Von Neumann）提出来的，故称为冯诺依曼原理，其基本 思想是存储程序与程序控制。 存储程序是指人们必须事先把计算机的执行步骤序列（即程 序）及运行中所需的数据，通过一定方式输入并存储在计算机的 存储器中；程序控制是指计算机运行时能自动地逐一取出程序中 的一条条指令，加以分析并执行规定的操作。 到目前为止，尽管计算机发展到了第四代，但其基本工作原 理仍然没有改变。根据存储程序和程序控制的概念，在计算机运 行过程中， 实际上有数据流跟控制信号两种信息在流动。 目 录 上一页 下一页 结 束 *计算机文化基础53 1.4.1 计算机工作原理 3. 计算机的工作过程 计算机的工作过程可以归结为以下几步： （1）取指令。即按照指令计数器中的地址，从内存储器中取 出指令，并送到指令寄存器中。 （2）分析指令。即对指令寄存器中存放的指令进行分析，确 定执行什么操作，并由地址码确定操作数的地址。 （3）执行指令。即根据分析的结果，由控制器发出完成该操 作所需要的一系列控制信息，去完成该指令所要求的操作 。 （4）上述步骤完成后，指令计数器加1，为执行下一条指令 做好准备。 目 录 上一页 下一页 结 束 *计算机文化基础54 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。 返 回 1.4.2 计算机硬件系统 目 录 上一页 下一页 结 束 *计算机文化基础55 1.4.2 计算机硬件系统 冯诺依曼（Von Neumann）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。 图1-2 硬件系统五大组成部分框图 返 回 目 录 上一页 下一页 结 束 *计算机文化基础56 1.4.2 计算机硬件系统 1. 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。常用的输入设备有：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. 运算器：负责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 （称为操作数）由控制器指示从存储器或寄存 器中取出到运算器。 返 回 目 录 上一页 下一页 结 束 *计算机文化基础57 1.4.2 计算机硬件系统 3. 控制器：是整个计算机系统的控制中心，它指挥计算 机各部分协调工作，保证计算机按照预先规定的目标和步骤 有条不紊地进行操作及处理。控制器从内存储器中顺序取出 指令，并对指令代码进行翻译，然后向各个部件发出相应的 命令，完成指令规定的操作。它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， Central Processing Unit）。它是计算机的核心部件。 返 回 目 录 上一页 下一页 结 束 *计算机文化基础58 1.4.2 计算机硬件系统 4. 存储器: 是具有“记忆”功能的设备，由具有两种 稳定状态的物理器件（也称为记忆元件）来存储 信息。记忆元件的两种稳定状态分别表示为“0”和 “1”。存储器是由成千上万个“存储单元”构成的， 每个存储单元存放一定位数（微机上为8位）的二 进制数，每个存储单元都有唯一的地址。“存储单 元”是基本的存储单位，不同的存储单元是用不同 的地址来区分的。计算机采用按地址访问的方式 到存储器中存数据和取数据，计算机中的程序在 执行的过程中，每当需要访问数据时，就向存储 器送去指定位置的地址，同时发出一个“存”命令 或者“取”命令（伴以待存放的数据）。 返 回 目 录 上一页 下一页 结 束 *计算机文化基础59 图1-3 存储器分类 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，外存储器又称为 辅助存储器。 1.4.2 计算机硬件系统 存储器 内存储器外存储器 ROM（Read Only Memory） RAM（Random Access Memory） Cache 磁盘（硬盘、软盘） 光盘（CD-ROM、CD-RW、 DVD、MO） 闪存（CF卡、MMC卡 、SD卡） 磁带 目 录 上一页 下一页 结 束 *计算机文化基础60 内存储器:ROM、RAM 和Cache （1） 只读存储器（ ROM）： ROM 中的数据或程序一般是在将ROM 装入计 算机前事先写好的。一般情况下，计算机工作过程 中只能从ROM 中读出事先存储的数据，而不能改写 。ROM 常用于存放固定的程序和数据，并且断电后 仍能长期保存。ROM 的容量较小，一般存放系统的 基本输入输出系统（ BIOS） 等。 （2） 随机存储器（ RAM）： 随机存储器的容量与ROM 相比要大得多，目前 微机一般配置1 GB 左右。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 。 微机中的内存一般指随机存储器（ RAM）。目 前常用的内存有SDRAM、DDR SDRAM、DDR2、 DDR3 等。 目 录 上一页 下一页 结 束 *计算机文化基础61 内存储器:ROM、RAM 和Cache （3） 高速缓存（ Cache）： 随着CPU 主频的不断提高，CPU 对RAM 的存取 速度加快了，而RAM 的响应速度相对较慢，造成了 CPU 等待，降低了处理速度，浪费了CPU 的能力。 为协调二者之间的速度差，在内存和CPU 之间 设置一个与CPU 速度接近的、高速的、容量相对较 小的存储器，把正在执行的指令地址附近的一部分 指令或数据从内存调入这个存储器，供CPU 在一段 时间内使用。 这对提高程序的运行速度有很大的作用。这个介 于内存和CPU 之间的高速小容量存储器称作高速缓 冲存储器（ Cache），一般简称为缓存。 目 录 上一页 下一页 结 束 *计算机文化基础62 外存 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，一旦需要，可成批地与内存交换信 息。 外存是内存储器的后备和补充，不能和CPU 直接交换数据。 目 录 上一页 下一页 结 束 *计算机文化基础63 1.4.2 计算机硬件系统 返 回 5. 输出设备:是指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。 目 录 上一页 下一页 结 束 *计算机文化基础64 1.4.3 计算机软件系统 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数据的 。 返 回 目 录 上一页 下一页 结 束 *计算机文化基础65 1. 计算机软件基础 软件是指使计算机运行所需的程序、数据 和有关文档的总和。计算机软件通常分为系统 软件和应用软件两大类，系统软件一般由软件 厂商提供，应用软件是为解决某一问题而由用 户或软件公司开发的。 返 回 目 录 上一页 下一页 结 束 *计算机文化基础66 1. 计算机软件基础 1）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、数据库管理系统、支撑服务软件等。 2）应用软件: 是为解决计算机各类应用问题而编写的软件 ，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，如办公类软件 Microsoft Office、WPS Office、永中office、谷歌在线办公 系统；图形处理软件Photoshop、illustrate；三维动画软件 3dmax、Maya等；即时通信软件QQ、MSN、UC和Skype等 。 目 录 上一页 下一页 结 束 *计算机文化基础67 1）系统软件 A.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 。 操作系统是直接运行在裸机上的最基本的系统软 件，任何其他软件必须在操作系统的支持下才能运行 。 目 录 上一页 下一页 结 束 *计算机文化基础68 1）系统软件 B. 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（对汇编语言源 程序是汇编，对高级语言源程序则是编译或解释）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。 C. 系统支撑和服务程序: 这些程序又称工具软件，如系统 诊断程序、调试程序、排错程序、编辑程序、查杀病毒程 序等等，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。 目 录 上一页 下一页 结 束 *计算机文化基础69 1）系统软件 D. 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。 常用的数据库管理系统有微机上的FoxPro、 FoxBASE+、Access和大型数据库管理系统如 Oracle、DB2、Sybase、SQL Server等，它们都 是关系型数据库管理系统。 目 录 上一页 下一页 结 束 *计算机文化基础70 2）应用软件 为解决计算机各类应用问题而编写的软件称为应用软件 。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，如办公类软件Microsoft Office、WPS Office、 永中office、谷歌在线办公系统；图形处理软件Photoshop 、illustrate；三维动画软件3dmax、Maya等；即时通信软 件QQ、MSN、UC和Skype等。只为完成某一特定专业的任务 ，针对某行业、某用户的特定需求而专门开发的软件，如 某个公司的管理系统等，都是应用软件。 目 录 上一页 下一页 结 束 *计算机文化基础71 2. 程序设计语言 1）程序设计基础 数据结构和算法是程序最主要的两个方面，通常 可以认为：程序=算法+数据结构。 算法可以看作是由有限个步骤组成的用来解决问题的具体过 程。实质上反映的是解决问题的思路。其主要性质表现在：有 穷性；确定性；可行性。 数据结构是从问题中抽象出来的数据之间的关系，它代表信 息的一种组织方式，用来反映一个数据的内部结构。数据结构是 信息的一种组织方式，其目的是提高算法的效率，它通常与一组 算法的集合相对应，通过这组算法集合可以对数据结构中的数据 进行某种操作。典型的数据结构包括线性表、堆栈和队列。 返 回 目 录 上一页 下一页 结 束 *计算机文化基础72 2. 程序设计语言 2）程序设计语言 可以分为三类：机器语言 、汇编语言和高级语言 目 录 上一页 下一页 结 束 *计算机文化基础73 （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。用机器语言编写 程序难度大、直观性差、容易出错，修改、调试也不方 便。由于不同计算机的指令系统不同，针对某一种型号 的计算机所编写的程序就不能在另一计算机上运行，所 以机器语言的通用性和移植性较差。 用机器语言编写的程序具有充分发挥硬件功能的特 点，程序也容易编写得紧凑，程序运行速度快。 目 录 上一页 下一页 结 束 *计算机文化基础74 （2）汇编语言 汇编语言是机器语言的“符号化”。汇编语言和机器语 言基本上是一一对应的，但在表示方法上作了改进，用一种助 记符来代替操作码，用符号来表示操作数地址（地址码）。例 如，用“ADD”表示加法，用“MOVE”表示传送等。用助记符和 符号地址来表示指令，容易辨认，给程序的编写带来了很大的 方便。 汇编语言比机器语言直观，容易记忆和理解，用汇编语言 编写的程序比机器语言程序易读、易检查、易修改。但是它仍 然是属于面向机器的语言，它依赖于具体的机器，很难在系统 间移植，所以这样的程序的编写仍然比较困难，程序的可读性 也比较差。 机器语言和汇编语言一般都称为低级语言。 目 录 上一页 下一页 结 束 *计算机文化基础75 （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。 解释程序：解释程序接受用某种程序设计语言（如Basic 语言）编写的源程序，然后对源程序的每条语句逐句进行解释并执 行，最后得出结果。解释程序对源程序是一边翻译，一边执行，不 产生目标程序。 编译程序：编译程序是翻译程序，它将用高级语言编写 的源程序翻译成与之等价的用机器语言表示的目标程序，其翻译过 程称为编译。 编译型语言系统在执行速度上都优于解释型语言系统。但是 ，编译程序比较复杂，这使得开发和维护费用较高。 目 录 上一页 下一页 结 束 *计算机文化基础76 1.5 微型计算机系统 1.5.1 微型计算机分类 1.5.2 微机的主要性能指标 1.5.3 常见微型计算机的硬件设备 返 回 目 录 上一页 下一页 结 束 *计算机文化基础77 1.5.1 微型计算机分类 微型计算机按其性能、结构、技术特点等可分为： （1）单片机：将微处理器（CPU）、一定容量的 存储器以及I/O接口电路等集成在一个芯片上，就 构成了单片机。 （2）单板机：将微处理器、存储器、I/O接口电路 安装在一块印刷电路板上，就成为单板机。 （3）PC（Personal Computer，个人计算机）： 供单个用户使用的微机一般称为PC，是目前使用 最多的一种微机。 （4）便携式微机：便携式微机大体包括笔记本计 算机和个人数字助理( PDA）等。 返 回 目 录 上一页 下一页 结 束 *计算机文化基础78 1.5.2 微机的主要性能指标 1. 主频 即时钟频率，是指计算机CPU在单位时间 内发出的脉冲数，它在很大程度上决定了计算机 的运算速度，主频的单位是赫兹（Hz）。 2. 字长 是指计算机的运算部件能同时处理的二进 制数据的位数，它与计算机的功能和用途有很大 的关系。 3. 内核数 CPU内核数指CPU内执行指令的运算器和 控制器的数量所谓多核心处理器简单地说就是在 一块CPU基板上集成两个或两个以上的处理器核心 ，并通过并行总线将各处理器核心连接起来。多 核心处理技术的推出，大大地提高了CPU的多任务 处理性能，并已成为市场的主流。 返 回 目 录 上一页 下一页 结 束 *计算机文化基础79 4. 内存容量 是指内存储器中能存储信息的总字节数。一般来说， 内存容量越大，计算机的处理速度越快。随着更高性能的操作系统的 推出，计算机的内存容量会继续增加。 5. 运算速度 单位时间内执行的计算机指令数。 单位有MIPS（Million Instructions Per Second，每秒106条指令） 和BIPS（Billion Instructions Per Second，每秒109条指令）。影 响机器运算速度的因素很多，一般来说，主频越高，运算速度越快； 字长越长，运算速度越快；内存容量越大，运算速度越快；存取周期 越小，运算速度越快。 6.其他性能指标 机器的兼容