Windows 98操作系统.doc

第一篇 计算机基础知识内容提要：本章主要讲述了计算机的产生发展历史，计算机的应用，计算机的组成及工作的原理，微机的基本组成等内容，重点是计算机和微机的结构，难点是计算机的工作原理。第一章 计算机的产生与发展第一节 计算机的定义计算机全名叫电子计算机（Electronic Computer），是一种高速运作、具有存储能力、由程序控制操作过程的自动电子装置。它能模拟并替代人类的部分脑力劳动，因此中国人把它形象地称为电脑。第二节、计算机的产生人类在同大自然的斗争中，不断接触到数字的概念，从远古时代的屈指记数、结绳记数到今天的电子计算机，创造并逐步发展了各种计算工具。在人类历史上，计算工具的发明和创造走过了漫长的道路。我国春秋时代就有了用竹筹计算的“筹算法”，唐末创造出算盘，南宋进就有了算盘口诀的记载，随着生产的发展，计算日趋复杂，比如需要计算开方、三角函数等，于是开始出现了比较先进的计算工具。第二次世界大战期间，美国陆军军械署为了编制导弹特性表，要运用大量复杂的数学计算，于是由美国陆军阿伯丁弹道实验室提供经费，美国宾夕法尼亚大学摩尔电子工学院的莫奇莱教授和他的学生埃克特博士设计攻关。1943年4月立项研制，1945年12月投入运行，1946年2月正式交付使用，于是世界上第一台具有实际意义的电子计算机就诞生了，它的名字叫ENIAC埃尼尔克Electronic Numerical Integrator And Computer电子 数字 积分仪 和 计算机相对于我们现在所见的微型计算机，ENIAC可称为宠然大物：它占地面积167平方米，体积83立方米，重30吨，共用了18000个电子管、1500个继电器、70000个电阻、10000个电容，功率达到150千瓦，每秒运算5000次，总共花费了40万美元。在当时，这台最先进的计算机完成一次10位数的乘法只需要3毫秒，用它来计算40点的弹道曲线，3秒内就可以完成，而人工计算则需要90名工作人员算上一个星期。当然，和现在的计算机相比，ENICA的缺点太多：内部不能存储程序，每次算题都必须在外部通过开关和插线来安排计算程序，输出的方式就是面板上一排排的批示灯，此外，由于电子管元件容易损坏，它每运行几个小时就会出一次错，因此它的使用范围并不大，仅仅用于数学计算，没有批量生产，但它的诞生具有划时代的意义。第三节、计算机的发展从第一台计算机的问到现在，只有短短几十的时间，然而计算机的发展可以用“迅猛”二个字来形容。1950年，全世界只有25台计算机；1970年，全世界有20万台计算机；1998年，全世界连接到国际互联网上的计算机就有7000有万台。到现在，计算机已经深入到家庭，成为家用电器的一部分。在计算机发展的历程中，一般都以计算机所用的主要部件来划分，按这个方法，可分为四个阶段：1、第一代计算机：电子管时代1946年1958年，这期间研制的计算机采用电子管来做元件，所以又叫电子管计算机。这个时代的计算机应用范围十分有限，功能很弱，造价很高，主要用来解决其它方法难以解决的数学问题，使用机器语言和汇编语言来编制程序。2、第二代计算机：晶体管时代1958年1964年，随着电子技术的不断进步，贝尔实验室发明了晶体管，计算机中的电子管被晶体管取代了，于是就出现了采用晶体管为主要元件的第二代计算机，IBM公司首次采用晶体管替代电子管用于商用计算机的制造，开辟了第二代电子计算机的先河，由于采用了晶体管元件，体积减小，耗电量降低、可靠性也得到提高，运算速度达到每秒几万次至几十万次，使用的范围扩大到数据处理、自动控制和企业管理等方面。引进了FORTRAN（公式翻译语言）、COBOL（面向商业的通用语言）等面向过程的编程语言。3、第三代计算机：集成电路时代1964年1971年，随着半导体技术的发展，出现了集成电路（把晶体管和其它电子元件做到一块硅片上），1964年IBM公司首次采用中小规模集成电路（Integrated Circuit）研制成功IBM System 360 大型计算机，标志着第三代计算机的开始。由于采用了集成电路技术，使计算机的可靠性得到进一步的提高、体积进一步缩小、成本进一步下降，运算速度提高到每秒几十万次至几百万次，随后出现了交互式（会话型）的程序设计语言BASIC (Beginners All-purpose Symbolic Instruction Code) 初学者通用符号指令代码。使大多数计算机技术人员也能自行编写计算机程序，与此同时，操作系统的出现使电子计算机形成一个完整的系统，这期间计算机的应用深入到各种领域。4、第四代计算机：大规模集成电路时代1971年至现在，随着集成电路技术的发展，在一片硅片上可以集成100个以上的门电路和上千个晶体管的大规模集成电路被制造出来并运用到计算机中。1971年，Intel公司研制出世界上第一个微处理器芯片，在单个芯片上集成了计算机中所有的逻辑电路。这种芯片被广泛应用于玩具、电器、汽车、卫星和微机中。大规模集成电路的应用，使计算机的体积更小、耗电更少，价格更低、运算速度提高到每秒几亿次至几十亿次，并向巨型化、微型化、网络化、智能化等方向发展。应用范围深入到人类社会活动的各个领域。我们平时所见的微型计算机即微机在这一阶段被研制出来并得到大幅度的跳跃式的发展。第四节、微型计算机的发展1、1971年，Intel公司推出MCS-4微机，以四位微处理器Intel-4004为核心，使用机器语言和汇编语言。2、1973年，Intel公司推出MCS-80微机，以八位微处理器为核心，Motorola公司推出6800微机，Zilog公司推出Z-80微机与之展开竞争。3、1976年，Intel公司推出MCS-8085微机。4、1977年，Apple公司即苹果计算机公司开始批量生产和销售微机。5、1978年，Intel公司推出MCS-8086微机，微处理器即中央处理器（CPU）集成了2.9万只晶体管，主频为4.77MHz，微机开始进入“86”时代，与此同时，Motorola公司推出68000微机与之竞争。6、1982年，Intel公司推出80286，CPU集成14.3万只晶体管，主频8-20M7、1985年，Intel推出80386，CPU集成27.5万只晶体管，主频16-50M。8、1989年，Intel推出80486，CPU集成120万只晶体管，主频40-100M。9、1993年，Intel推出Pentium处理器，即586，CPU集成310万只晶体管，主频60-200M。10、1995年，Intel推出Pentium pro处理器，代号P6，即686。11、1997年，Intel发布了Pentium P55C处理器，即多能奔腾，CPU集成450万只晶体管。12、2001年， Intel发布了PIV处理器，CPU集成了4200万只晶体管。总之，计算机从第一代发展到第四代，已由仅仅包含硬件的系统发展到包括硬件和软件两大部分的计算机系统。计算机的种类也一再分化，发展成微型计算机、小型计算机、通用计算机（包括巨型、大型、中型计算机）及各种专用机等。由于技术的更新和应用的推动，计算机一直处在飞速发展之中。依据信息技术发展功能价格比的莫尔定律，计算机芯片的功能每18个月翻一番，而价格减一半。第五节 计算机的应用计算机技术发展到第三代时，出现了计算机的软件，使计算机成为一个完整的系统现代科学的发展使计算机进入了几乎一切领域，计算机能控制机床自动加工复杂的零件、能使宇宙飞船准确地进入轨道、使导弹准确地击中目标。计算机可以代替人们管理城市交通、编辑稿件、排字拼版以及实现火车的调度、编组和售票的自动化等。计算机做出的乐曲，水平不在一般人之下，与计算机下棋，连优秀的选手也常常败北。因此，计算机的应用非常广泛，概括来说，计算机主要有以下几方面的应用。一、科学计算人们在发展科学技术和生产建设实践中，经常会遇到各式各样的数学问题，有些问题计算繁琐、难度很大，使用一般的计算工具难以胜任，比如普通的算盘，二个五位数的相乘就无法运算，而计算机具有存储量大，计算速度快的优点，又有一定的逻辑判断能力，因此被广泛用于对科学技术中的数学问题进行计算，承担人力无法解决完成的复杂运算。比如，早在1948年，美国原子能研究中有一项计算，要做900万道运算，需要1500名工程师计算一年，当时用了一台老祖宗式的计算机，只用了150小时就完成了。例如用计算机来进行天气预报。天气的变化是由地球表面的大气运动造成的，这种大气的运动可以用流体力学方程来描述，它是一组微分方程，求解微分方程的计算量很庞大，如果用人工对某地3小时后气象变化进行预测，需要6万多人来进行计算才能赶上天气的变化，如果用每秒运算3-4万次的计算机来做4天的天气形势预报，只需要20秒就可以把预报结果算出来。二、自动控制利用计算机在生产过程、科学实验过程以及其它过程中及时地收集、检测数据或信号，并且由计算机按某种标准状态或最佳值进行控制。这种方法是实现自动化的重要手段，节省了大量的人力和物力，提高了产品的数量和质量。例如计算机在机床加工方面的应用，根据被加工元件的形状、尺寸和要求，将数据和加工的程序通过输入设备送入计算机，计算机通过随动控制系统控制机床运动，加工出所需要的工件。使用程序机床的工作速度比普通机床要快几十倍以上，大提高了劳动生产率和加工元件的精度。军事上的高射炮自动瞄准系统能根据飞机飞行状况，计算“提前量”，使炮弹命中目标。火箭的发射完全是由计算机控制的，它能根据点火后的推力大小决定将火箭推上天还是紧急关机，升空后控制火箭进入预定轨道，控制一级或二级火箭自动脱落。美国的一个铁路系统采用了计算机控制，能对运行在22000多公里长的铁路线上的85000节车厢、2300辆机车和1000多个乘务组的工作及时进行监控调度，使整个系统安全、快速、准确而高效率地工作。计算机广泛用于工业、农业、军事，为生产和管理实现高速度化、大型化、综合化、自动化创造了条件。三、数据处理和信息加工数据处理又称为信息处理，客观存在和数学计算不同，数学计算的主要特点是对大量的、以至是很复杂的数学问题进行准确的数值计算，得到一个或多个数值解。数据处理中虽然也可能涉及到一些数值计算问题，但它的主要任务是对大量的信息进行迅速而有效的分类、排序、判别、制表。例如数据报表、资料统计和分析、工农业产品的合理分配，工业、企业的各种计划编制、企业成本核算、人事管理、学生成绩管理、财务管理、仓库管理等。在银行系统进行计算机管理，就能提高工作效率，把成千上万的工作人员从枯燥繁琐的计算中解放出来，可以在不同的城市间实现通存通兑，大大方便了用户。例如“自动取款机”：用户可以在城市中的任一“自动取款机”取款，将取款卡插入机内，输入欲取的钱数，机器会验明卡片的真伪、查出存款的数目、送出存户所需的钱数，然后把卡退还存户。如果利用国际互联网，在北京和伦敦之间进行帐目支付，不到1分钟就可以完成。再例如用计算机来管理图书资料：据统计，大约每隔10年，公开发表的专业技术文献就增加一倍，使用计算机可大大方便从图书馆提供的全部文献中索取有关某个题目的资料。先把每篇科技论文的题目缩写成一定数量的有意义的词存入计算机，以后可通过计算机的检索系统来快速查找。过去有些课题通过手工查找资料往往要占去全部科研时间的三分之一左右，要是使用计算机自动检索，能在十分钟内为几百个题目提供所需要的不同形式的资料清单。计算机还可以根据需要，把某一篇文献的摘要全文打印出来。如果你坐在家里，把计算机和图书馆的计算机连接到网络上，当你需要查找某一方面的资料时，就可以告诉网络中心，它就能把有关资料在显示器上显示出来或在打印机上打印出来，如果你想要某篇资料的全文，计算机同样会满足你的要求。数据处理的另一重要领域是图像处理，如卫星图像分析。通过计算机处理从卫星发回的大量数据中，分析出地面上哪些是山脉、哪些是海洋、哪些是军事目标、哪些是城市等等。医院中使用的CT扫描，也是用计算机进行处理的。数据处理是计算机应用的一个重要方面，计算机的应用在这一方面已经远远超过了数学计算方面的应用，主要有以下几种应用：1、文字处理文字处理是微机应用领域中最为广泛的一种。它包括文字处理、表格处理、简单的数据处理、简单的图形处理和数据传输等方面内容。人们通过办公应用软件来处理各种办公信息工作，实现办公电子化和自动化。常用的文字处理软件有DOS下的WPS（Word Processing System，文字处理系统）和WINDOWS下的OFFICE等等。2、电子出版系统办公应用的文字处理系统不能满足出版物的要求。对于专业出版来说，对文字的编排方式、输出格式等有着严格的要求。国内的有方正的维思WITS系统和华光电子出版系统，国外的有PageMaker等等。3、图形和图像处理用计算机设计制作图像和图形是一项计算机技术与美术结合的艺术。尤其在计算机走向多媒体时代，图像、符号和色彩对于人类的视觉所传达的信息比文字更直接。图形处理方面最有名的是ADOBE公司的PHOTOSHOP。4、地球空间信息技术3S系统（数字地球）数字地球的概念是由美国副总统戈尔提出的。3S分别代表：地理信息系统：GISGeographical Information System全球定位系统：GPS Global Positioning System遥感：RSRemote sensing3S系统以数字的方式获取、处理和应用关于地球自然和人文因素空间数据，并在此基础上解决全球各种问题。核心思想有两点：一是用数字化手段统一性处理地球问题；二是最大限度地利用信息资源。GIS是近二十年来发展起来的一门综合应用系统，它能把各种信息同地理位置和有关的视图结合起来，并把地理学、几何学、计算机科学及各种应用对象、CAD技术、Internet、多媒体技术及虚拟现实技术等融为一体，利用计算机图形与数据库技术来采集、存储、编辑、显示、转换、分析和输出地理图形及其属性数据。这样，就可根据用户需要将这些信息图文并茂地输送给用户，便于分析及决策使用。GPS是20世纪70年代由美国国防部批准，陆海空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统。其主要特点是全天候、全球覆盖、三维定速定时高精度、快速省时高效率应用广泛多功能。GPS由24颗系统卫星来实现。这些人造卫星向地球传送由特殊GPS装置接收的无线电信号。在地球任何一点可检测到5至8颗GPS卫星。RS，顾名思义，就是遥远地感知。人类通过大量的实践，发现地球上每一个物体都在不停地吸收、发射和反射信息和能量，其中有一种人类已经认识到的形式电磁波，并且发现不同物体的电磁波特性是不同的。遥感就是根据这个原理来探测地球表面物体对电磁波的反射和其发射的电磁波，从而提取这些物体的信息，完成远距离识别物体。5、信息管理系统MIS信息管理系统MIS（Management Information System）是将计算机技术、网络技术和现代管理理论进行组织建设，支持机构运行、管理和决策，提高管理水平的集成化系统。MIS的对象就是信息。信息是经过加工过的数据，信息是对决策者有价值的数据。信息的主要特征是来源分散、数量庞大。MIS由信源、信宿、信息处理、信息用户和信息管理者五个组成部分，随着电信技术和计算机技术的飞速发展，现代MIS从地域上划分已逐渐由局域范围走向广域范围。6、数据库系统计算机真正对数据进行存储、组织和检索能力的程序是数据库系统。数据库系统提供了一种把与我们工作和生活相关的信息集合在起的方法，还提供了存储和维护这些信息的方法。数据库系统主要由三大部分组成：数据库管理系统、数据库应用程序、数据库。数据库管理系统是负责组织和管理数据信息的程序；数据库应用程序使我们能够获取、显示和更新由数据库管理系统存储的数据；数据库是按一定结构组织在一起的相关数据的集合。现在所用的数据库系统一般都是关系数据库管理系统，有三种比较流行：（1） 小型的关系型数据库有DBASE、FOXBASE、FOXPRO等；（2） 大型的关系型数据库有ORACLE、SQL这里着重要介绍的是SQL，SQL是Structured Query Language(结构化查询语言)的缩写，它是关系数据库系统的一种高级查询语言，由20世纪70年代由IBM公司开发，并由美国国家标准局认定为标准的关系数据库查询语言。它是所有关系数据库管理系统的公共语言，用SQL编写的程序是可以移植的。四、软件开发和计算机病毒1、软件开发软件开发即程序设计。程序设计就是产生一系列可存储的指令以告诉计算机该做什么的过程。计算机程序是用计算机语言编制的。早期的计算机能接受的语言只有机器语言和汇编语言这两种语言又称为低级语言。机器语言是机器指令的集合，该指令能直接被计算机接受，是由0和1数字组成的，能直接在计算机上执行。机器语言难学难记且不能在不同的机器上通用，目前几乎没有人使用这种语言来编程序。汇编也叫符号语言，是用一些直观的符号来表示难懂的二进制代码，以命令计算机执行特定的操作。这些符号基本上是英语的缩写，例如用ADD（ADDITION：相加）来表示做加法运算。当然，汇编语言编写的程序不能直接被计算机接受，必须首先转换成机器语言程序，这个工作由另外一个叫“汇编程序”的程序来完成。由于汇编语言和机器语言都难学难记，现在编程序都使用“高级语言”，所谓高级语言指的是接近于自然语言和数学语言的计算机程序语言。在“高级语言”中允许用英文写解题的计算程序，程序中所用的运算符号和运算公式与我们日常的数学公式差不多，所以用高级语言编制程序大大节省了工作量，而且容易学习和掌握；另外，高级语言编制程序几乎可以可以不加个性就可使用在不同类型的计算机上，给使用者带来很大的方便。不管是低级语言（如汇编语言）还是高级语言，计算机都不能理解，必须经过转化，这个转化过程有三种方式：汇编器、解释器和编译器。汇编器是最简单的翻译器。它将汇编语言翻译成0和1表示的机器语言，供计算机执行。解释器是计算机在执行过程中，将源代码逐行解释成计算机能识别的执行代码，由机器执行，而不形成新的程序。打个通俗的比方：解释程序就像一个现场翻译，将一种语言实时地翻译成另一种语言。翻译器是将用户编写的源代码翻译成目标代码的程序，最终生成计算机可识别的二进制代码，并将这个代码通过连接程序变成一个可执行的计算机程序。就像一个翻译，将一种语言文稿翻译成中一种语言，并写成一本可随时阅读的文稿。典型的解释程序是早期的解释BASIC（Beginers All-purpose Symbolic Instruction Code：初学者通用符号指令代码）。典型的编译程序是PASCAL语言。计算机软件的发展是日新月异，20世纪40年代末，使用的是纯机器语言，后来，逐渐被汇编语言代替，随着高级语言如BASIC、PASCAL等的诞生，程序设计变得越来越方便。20世纪90年代出现的面向对象程序设计（OOPObject Oriented programming）技术导致了软件设计领域的深刻革命。目前，面向对象的程序设计语言主要有VISUAL BASIC、VISUAL C+、DELPHI等。2、计算机病毒计算机病毒是人为制造的程序，一段可执行的代码。一旦计算机染上病毒，可能会毁坏文件、占据存储空间、破坏磁盘或使计算机的硬件系统遭到破坏，计算机病毒也象生物病毒一样有破坏性和传染性。在以后的学习中，我们会深入学习计算机病毒的相关知识。五、计算机辅助系统计算机的辅助系统是利用计算机辅助人们完成某一系统的任务。目前，主要有3种计算机辅助系统。1、计算机辅助设计CAD：Computer Aided Design利用计算机辅助人们进行设计工作，使设计过程实现半自动化或自动化。计算机辅助设计用来设计飞机、船舰、汽车、房屋建筑、机械水利工程、服装、集成电路等等。2、计算机辅助制造CAM：Computer Aided Manufacturing利用计算机直接控制零件的加工，实现无图纸加工。3、计算机辅助教学CAI：Computer Aided Instruction利用计算机来辅助进行教学，模拟一个教学实施的过程，使教学更加形象化。也可以把课程内容编制成计算机软件，对不同学生采取不同的内容和进度，改变了教学的统一模式，有利于因材施教。还可以用计算机来辅导学生，解答问题、批改作业、编制考题等。这几年来，CAI工程如火如荼，深入到生活的各个方面。六、人工智能方面的研究和应用真正的电脑近年来，计算机的应用又有一个新的领域，它的目的是使计算机具有“推理”、“学习”的功能。“自然语言理解”是人工智能应用的一个分支，要使计算机能理解人类用自然语言（例如英语或汉语），就需要根据上下文和人们已有的知识才智分析判断某一句某一段话的确切含义。怎样利用“上下文”和“知识”就是一个十分复杂的问题，当然，现在已经比较成功地解决了这个问题。“机器人”（ROBOT）是人工智能最前沿的领域。“工业机器人”可代替人进行危险作业：如海底作业、井下作业、高空作业以及在有害气体环境中的作业等。“智能机器人”具有某些智能，能根据不同情况进行不同的动作，如给病人送药、代替门卫值班等。七、网络功能随着计算机科学技术的迅猛发展和信息社会的到来，面对浩如烟海的信息和知识，仅仅靠单个计算机是难以发挥重大作用的。计算机网络是充分发挥计算机资源利用率和实现大范围资源资源共享的有效途径。计算机网络是20世纪60年代末期发展起来的一项新技术，是计算机技术和通信技术相结合的产物。信息产业的发展，要求提供一种全社会的、快速的信息存取和查询手段，这种手段只由计算机网络来实现，从而使计算机应用发展进入了一个全新的网络时代。特别是“网络就是计算机”这一全新的技术概念被提出以来，网络的概念随着网络技术的应用发展而深入人心。第二章 计算机系统与计算机原理第一节 计算机系统的基本组成计算机在发展到第三代即集成电路时代时，出现了操作系统，使计算机发展成为一个完善的系统。系统能完成一定功能的若干个有机联系的部分所组成的整体称为系统。计算机系统由硬件系统和软件系统组成。硬件系统：组成计算机的各个部件和所有的物理设备，包括计算机的主机及其外部设备。软件系统：指人类用自己的大脑编制出来的各种各样的程序或各种文件。是看不见摸不着的思想意识。计算机的硬件和软件好比音乐系统，音乐系统有乐器和乐曲组成，乐器有很多种（计算机的硬件也有很多种），曲调有很多种（计算机的软件也有很多种），乐器都是可见的，但曲调只能感觉。前面我们讲过，第一台计算机ENIAC有诸多不足之处，尚未完全具备现代计算机的主要特征。美籍匈牙利数学家冯诺依曼就针对以前的计算机的不足之处提出了自己的设想。他的设想有三个重要的方面：二进制的采用、存储程序的思想、构造计算机的五大部件：输入设备、输出设备、运算器、控制器、存储器。指明了五大部件之间的相互关系和功能。二进制、存储程序、硬件组成这三方面奠定了现代计算机设计的基础，根据这个构想，现在设计制造的计算机基本组成都体现了冯诺依曼思想。因此，冯诺依曼被称为现代计算机之父。输入设备存储器运算器控制器输出设备计算步骤原始数据运算结果输入输出命令存取命令指令运算命令计算机五大部件之间的相互关系是：其工作过程简述如下：输入设备在控制器的控制下，把计算机的指令（计算步骤和原始数据）送到存储器，控制器从存储器中逐条地取出指令，翻译指令代码，安排操作顺序，并向其它各个部件发出操作信号，使它们一步一步地执行程序所规定的任务。另一方面，控制器又要接收输入输出设备、运算器、存储器发回的有关任务执行情况的反馈信息，以确定下一步的工作状态，直到把具体的任务完成。在这五大部件中，控制器是整个计算机的神经中枢，起到了调度和指挥中心的作用，决定了在什么条件下去做什么工作。正是由于按照人的思维活动的过程，才有了功能强大的计算机的研制成功，并且在某一方面超过了人脑的功能。计算机的软件是指运行、管理和维护计算机所编制的各种程序的总和。其基础的软件是操作系统，在操作系统之上的是应用软件，人们利用应用软件编制出的文件叫用户文件。因此，计算机系统组成可以用一个框图来表示：硬件系统操作系统应用软件用户文件需要指出，软件和硬件在某些特定条件下具有功能上的等效性，即为了实现某一功能，它们往往是可以相互替代的。例如，早期的计算机运算器只有加减功能。当时要做乘除运算就要通过软件编程来乘除变换为加减法再通过硬件来实现。这就是说，当时乘除法是借助软件完成的。后来计算机有了乘除法运算器（硬件），于乘除法就直接由硬件实现了。又如，汉字字库可以是软件字库，也可以是汉卡（硬件）等等。一般说来，对于同一功能用硬件实现成本高、速度快，用软件实现成本低，但速度慢。第二节 计算机的工作原理计算机是一种电子产品，内部都是电气元件，它不象人一样能识别出多种状态。在电气元件中，有两种状态最容易得到实现：即电路的“通”与“断”。晶体管的导通和截止在电路中很容易就可做到，而要找出有10种稳定状态的电子元件是相当困难的。计算机处理数据是将各种信息在内部进行“数字化”来实现的，这就要求我们要学习有关二进制数的运算问题，下面我们对数制及其相关知识进行系统学习：一、数制的概念长期以来，我们习惯于使用十进制数，但事实上，日常生活中，还有其它的进制数，如60秒为1分钟的60进制，7天为1周的七进制等等。归纳起来，任何进制都有它生存的原因，人类的屈指计数沿袭至今，由于日常生活中大都采用十进制计数，因此对十进制最为习惯。如一十二进制，十二的可分解因子多（12、6、4、3、2、1），商业中不少包装计量单位用十二时制的“打”；如十六进制，十六进制可被平分的次数较多（16、8、4、2、1），即使现代某些场合如中药、金器的计量单位还在沿用这种计量方法。那么，什么是数制呢？1、数制是用一组固定的数字和一套统一的规则来表示数目的方法。进位计数制按照进位方式计数的数制叫做进位计数数制，简称进制。比如我们常用的是十进制数，十进制数有十个符号，写出来分别是0、1、2、3、4、5、6、7、8、9，十个符号就称为基数是10。2、基数基数指该进制中允许选用基本数码的个数。每一种进制都有固定数目的计数符号。就一种数制而言，具体使用多少个固定的数字符号来表示数目的大小称为该数制的基数N，并称该数制为N进制。十进制：基数为10，10个计数符号，0、1、2、9。每一个数码符号根据它在这个数中所在的位置（数位），按“逢十进一”来决定其实际数值。二进制：基数为2，2个计数符号0和1，每个数码符号根据它在这个数中的数，按“逢二进一”来决定其实际数值。十六进制：基数为16，16个记数符号，09，A，B，C，D，E，F。其中AF对应进下制的1015。每个数码符号根据它在这个数中的数位，按“逢十六进一”决定其实际的数值。3、位权一个数码在不同位置上所代表的值不同，如数字6在十位数位置上代表60，在百位数上表示600，而在小数点后一位表示0.6，可见每个数码所表示的实际数值跟该数码所的位置有关，这就关系到“位权”的概念。位权每个数码所表示的数值等于该数码乘以一个与数码位置相关的常数，这个常数叫做位权。位权的大小是以基数为底、数码所在位置的序号为指数的整数次幂。对于常见的十进制来说，个位数位置的位权是100，十位数位置上的位权为101，小数点后1位的位权为10-1。4、N进制有以下特点：（1）字符号的数目等于基数，最小的为0，最大的为N-1。（2）设有N进制数DnDn-1D0D-1D-m，用多项式表示该数的十进制值为：S=DnNn+Dn-1Nn-1+D1N1+D0N0+D-mN-m（3）统一的计数规则 为“逢N进一，借一当N”。例如十进制是逢10进1，借1当10。二、二进制二进制数是以2为基数的计数制。二进制具有以下特点：1、只有两个数字符号：0、1。2、二进制计数规则为逢2进1，借1当2。3、在二进制整数中，不同的数码在不同的数位所代表的值是不同的。右边第一位表示为20，第二位表示为21，第三位表示为22，。由于二进制本身只有0和1两个数，因此用二进制表示信息具有可行性、简易性、逻辑性与可靠性强等优点。因此计算机中广泛地使用二进制，可以说二进制已成为计算机中数制的基础。三、数制转换在日常生活中，一般使用十进制，而在计算机中则采用二进制，为了书写方便，编写程序时又常使用八进制、十六进制。由此可见，进制间的关系及其转换方法就变得十分重要。下面主要介绍二、十、十六进制之间的转换。1、二进制数、十六进制数转换为十进制数。转换的方法为：将二进制数各位表示的值按十进制加法规则进行累加，所得出的和便为转换后的十进制数。即“按权展开”。例：把二进制1101转换为十进制数。算法如下123+122+021+120=8+4+1=13二进制1101转换成十进制数后为13。2、十进制数转换为二进制数和十六进制数。转换的方法为：概括为一句话就是“除基取余”。例如把十进制数转换为二进制数，就是除2取余法，即用2去除十进制数，得商和余数，再用2去出除所得商，再得商和余数，一直除到商得零为止，将各个余数从下往上连起来，就可得到二进制数。例：把十进制19转换为二进制数。算法如下：2| 19 余数为1 2| 9 余数为1 2| 4 余数为0 2| 2 余数为0 2| 1 余数为1 0 商为0，结束由下往上连接起来，十进制19转换为二进制数后为10011。3、二进制转换为十六进制在计算机内部都是以二进制的方式对各种数据进行处理，而计算机的数据用十六进制表示更为方便。一位十六进制数正好用四位二进制数表示，这是因为24=16。二进制到十六进制的转换，可以用“由后至前，四合为一，不足补0”的原则来进行转换。例如：二进制数“10011”转换为十六进制数，可分成两部分，0001和0011，分别换成十六进制数即为十六进制的“13”。4、十六进制转换为二进制十六进制数到二进制数的转换，可用逆运算，即每一位十六进制数都把它分解成四位二进制数。如十六进制数“A3”转换成二进制数，就把A和3分别换成四位二进制数，即二进制数的“10100011”。第三节 数据及编码本章的内容为今后学习的必备知识，包括计算机数据表示、处理和存储。一、数据的原理及表示方法1、 什么是数据？数据表征客观事物的、可以记录的、能够被识别的各种符号，包括字符、符号、表格、声音和图形、图像等。简而言之，一切可以被计算机加工、处理的对象都可以被称之为数据。数据可在物理介质上记录或传输，并通过外围设备被计算机接收，经过处理而得到结果。数据能被送入计算机加以处理，包括存储、传送、排序、归并、计算、转换、检索、制表和模拟等操作，以得到满足人们需要的结果。数据经过解释并赋予一定的意义后，便成为信息。这里说的数据指的是广义的数据，可以用来表示：事物的数量（例如产量、资金、职工人数和物品数量等）；事物的名称或代号（例如厂名、车间名、学校名和职工名等）；事物抽象的性质（例如人体的健康状况、文化程序、政治面貌和工作能力等）。数据存在两种形式。一种形态为人类可读形式的数据，简称人读数据。因为数据首先是由人类进行惧、整理、组织和使用的，这就形成了人类独有的语言、文字以及图像。例如图书资料、音像制品等，都是特定的人群才能理解的数据。另一种形式称为机器可读形式的数据，简称机读数据。如印刷在物品上的条形码、录制在磁带、磁盘、光盘上的数码、穿在纸带和卡片上的各种孔等，都是通过特制的输入设备将这些信息传输计算机处理的，它们都属于机器可读数据。对于计算机来说，数据使用了二进制数来进行编码。计算机采用二进制，运算器运算的是二进制数，控制器发出的各种指令也表示成二进制数，存储器中存放的数据和程序也是二进制数，在网络上进行数据通信时发送和接收的还是二进制数。显然，在计算机内部到处都是由0和1组成的数据流。计算机以数字形式表示数据，以数值方式处理所有的工作。从前面学习中我们知道，计算机只能以两种状态运行：开和关。“开”状态用1表示，“关”状态用0表示。计算机仅用的二进制中的0和1两个数字。2、数据的表示二进制数字称为比特（Bit），8位二进制数字经过组合成为一个字节（Byte），这两个单位很重要，在许多场合都用到。二、编码二进制数字经组合后，可构成字母、数字或特殊符号，这个组合过程叫做编码。如在某一种编码中，二进制数01000001代表字母A。为了使一些常用的数字和符号在计算机中有规律地存储，便于计算机之间的信息交换，美国国家标准协会制定了一套统一的存储规定，这套规定称为ASCII码（American Standard Code for Information Interchange美国标准信息交换码）。如在ASCII码中，二进制编码01010010表示字母R。起初，ASCII码采用7位二进制数，这样ASCII码只能表示128个字符，现在，ASCII和采用8位二进数编码，即每个编码为一个字节。另一种编码ANSI（American National Standards Institute美国国家标准协会）是ASCII码的扩展，是微软Windows的编码基础。前128个ASCII码为基本ASCII码，后128个称为扩展ASCII码。汉字是利用扩展ASCII码来进行编码的，一个汉字使用两个扩展ASCII码来表示。所以汉字为双字节码。大陆汉字编码采用GB-2312编码系统，而台湾采用的是Big5编码系统。GB码是1980年国家公布的简体汉字编码方案，在大陆、新加坡得到广泛的使用，也称国标码。国标码对6763个汉字集进行了编码，涵盖了大多数正在使用的汉字。GBK码是GB码的扩展字符编码，对多达2万多的简繁汉字进行了编码，简体版的Win95和Win98都是使用GBK作系统内码。HZ码是在Internet上国内广泛使用的一种汉字编码。IOS-2022是国际标准组织（ISO）为各种语言字符制定的编码标准。采用二个字节编码，其中汉语编码称ISO-2022CN，日语、韩语的编码分别称JP、KR。一般将三者合称CJK码。目前CJK码主要在Internet网络中使用。编码系统为每一个字符、标记指定一个数值，以便于计算机识别、存储和处理。世界上常用的编码系统有数百种之多，我们较为熟悉的有GBK、BIG5、ASCII、ANSI、EBCDIC等等。但所有的这些编码系统，没有哪一个能有足够的字符，可以适用于多种语言。例如单就欧共体来说，就需要集中不同的编码来包括所需的语言。即便是单一的语言，例如英语，也没有哪一个编码系统，能包含其所有的字母，标点符号和常用技术符号。由于编码不统一，这些编码系统之间经常相互冲突。事实上，两种编码可能使用相同的数字代表两个不同的字符；或者使用不同的数字代表相同的字符。数据在不同的编码系统或平台之间转换时，往往不能正确地表达，甚至有损坏的危险。Unicode的出现改变了这一切。Unicode是一个全球化的字符编码方案。它以ASCII为设计基础，按照通用、高效、惟一和明确的设计原则，为多语言文本定义了一种统一和一致的编码方法，给每一个字符提供了惟一的数值。不论是什么平台，不论是什么程序，不论是什么语言，这个数值与字符的对应都是惟一的。Unicode使用16位二进制编码方式，可提供65000多个字符代码指针。其编码容量可涵盖世界上几乎所有的语言，不仅包括拉丁语、希腊语、斯拉夫语、希伯来语、阿拉伯语、亚美尼亚语，还包括中文、日文和韩文这样的象形文字，以及平假名、片假名、孟加拉语、泰米尔语、泰国语、老挝语等。目前还有大约8000个代码指针未用，可供将来扩展。第四节 文件与目录计算机的内存只有在运行时才装入数据，而数据只有在外部存储器中才能永久地保存。不论是什么样的计算机，也不论是什么外部存储媒体，它们都是以文件的形式来存储数据的。一、 文件1、文件的概念文件计算机外部存储器中相关信息的集合。相关信息可以是一篇文章、一封信件、一个工资档案、一个计算机程序、一幅图像信息等等。2、文件名正如一篇文章应该有一个名称一样，文件也应有相应的名称，即文件名。计算机对文件的操作是通过文件名来进行的。不同的操作系统对文件名的命名规则是不一样的，对于我们常见的操作系统DOS和WINDOWS来说，也有不同的规则，下面分别来进行介绍。3、DOS对文件的命名规则DOS对文件的命名有具体的规定，这些规定包括文件名的格式和命名文件时可以用到的字符。文件名的格式是：文件名.扩展名文件名的全称由文件名和扩展名两部分组成，文件名由18个字符组成，扩展名由03个字符组成。18个字符的含义是最少1个，最多8个，03个字符的含义是扩展名可以没有，但最多可以用3个字符。文件名和扩展名之间必须用“.”号隔开，如果没有扩展名，“.”可以省略。通常，文件名应该指文件名的全称，即文件名和扩展名，一般情况我们所提到的文件名仅为文件名的前面部分，而省略扩展名。文件名的可用字符由A至Z、0至9及其他一些字符组成。但有一些字符不能用于DOS的文件命名，这些字符是： ： ， ； / . 空格 ? = 这些字符不能用于文件名中，它们另有用场，在以后的学习中会学到。另外，文件名可以用汉字来命名，一个汉字代表二个字符，所以在DOS操作系统下，只能用四个汉字来命名文件的前部分。4、WINDOWS/9598/2000对文件的命名在WINDOWS95/98/2000中，对文件名的规定就没有太多的限制。它允许文件名的字符多达255个字符，对扩展名也没有限制，但仍有一些符号不能在文件名中使用，这些字符是：: / * ?只要是符合规则的文件名都是合法的文件名，给文件命名时，最好使用有一定意义的字符串，以便更好地说明此文件的用途，也便于记忆。还有一点需要注意，我们对文件名中的英文写法只使用大写字母，这是因为操作系统不管输入的字母是大写还是小写，都一律同等对待，没有区别。5、文件名的唯一性不管是在DOS操作系统中还是在WINDOWS或其它操作系统中，对文件都有一个唯一性的规定，即在同一个目录下，不能有同名的文件存在。这就是文件名的唯一性。就比如书的目录，在每一章的内容中不能有相同的小节。在学员队的建制班中不能有两个同名的人存在一样。有关目录的概念在随后的讲解中大家会学到。6、DOS操作系统对外部设备的命名在DOS中，某些外部设备也是以文件形式来管理的，也就是说，计算机外部设备也可作为文件来使用，当然也对应有唯一的文件名。DOS对外部设备的命名一般是固定的，常用的有：PRN 打印机CON 控制台（键盘）COM1 串行通信口1COM2 串行通信口2NUL 空7、文件类型使用文件名的前缀可以表示一个文件，为什么还要扩展名（后缀）呢？这是因为操作系统常用扩展名来区别不同类型的文件。所有计算机上的文件分为两种基本类型：程序文件和数据文件。程序文件包括从系统程序到应用程序的各类程序。数据文件是为了存储程序使用的数据。大部分程序存储数据时采用专用的文件格式，比如只包含ASCII码可显示字符的文件叫文本文件。文件扩展名常常对应着一种文件类型，这些扩展名是：COM 系统命令文件EXE 可执行文件BAT 可执行的批处理文件SYS 系统专用文件BAK 后备文件（备份文件）DAT 数据文件BMP 位图文件TIF 图像文件WMF 图元文件TMP 临时文件TXT 文本文件DLL 动态链接库文件WAV 声波文件AVI 动画文件等等，将来我们会学到更多的文件类型。二、目录（文件夹）和路径外部存储器上的信息是以文件形式组织的。一个外部存储器通常可以存放很多文件，特别是大容量的硬盘可存放成千上万个文件。因此，组织和管理文件必须用一种好的方法。设想一下，如果一本书不分任何章节，而是把所有内容杂乱无章地罗列，那么如果想查找某一部分内容时会相当困难，所以一般的书都分了章、节和小节，而编排目录以利于查找。同样，对一个外部存储器上的文件也应该加以管理和组织，以便于查找和使用。实际上，操作系统正是按照这种方式来管理文件的。操作系统把外部存储器中的文件分门别类地放置于一种称之为“目录”的地方，这种目录类似于书的目录。1、目录的结构外部存储器中的目录结构是一种树型结构，它实际上象一倒置的树。一棵倒置的树它的最顶端是根，根下是树干，树干下是大树枝，大树枝下是小树枝和树叶，有很多树它的树叶可以长在树干上，也可以长在枝上，或者树干和树枝上都有树叶。对于计算机的目录结构来说，“树”的根叫“根目录”，“树枝”叫根目录下的“子目录”，大的子目录下还可以有小的子目录。和“树”相似，外部存储器的根目录下可以有文件和子目录，也可以只有文件，子目录下也可以有下一级的子目录和文件。它们是“父子关系”，上一级的目录就叫“父目录”。在WINDOWS操作系统中，把目录形象地称之为“文件夹”，根目录为磁盘，子目录为子文件夹。我们讲到的“目录”和“文件夹”这两个概念是等同的。在一个外部存储器中，至少要有一个目录，这个目录就是根目录。特别要注意的是，在根目录下，文件的个数是有限制的，而子目录下的文件是没有数量限制的。2、目录名一个目录应该有一个名字，就象一个文件应该有一个文件名一样，目录名的命名规则和文件名的命名规则一样，