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c 计算机基础知识与基本操作.txt16生活，就是面对现实微笑，就是越过障碍注视未来；生活，就是用心灵之剪，在人生之路上裁出叶绿的枝头；生活，就是面对困惑或黑暗时，灵魂深处燃起豆大却明亮且微笑的灯展。17过去与未来，都离自己很遥远，关键是抓住现在，抓住当前。 本文由徐溪鸿贡献 ppt文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 C+程序设计 程序设计 第1章 计算机基础知识与基本操作 章 1.1* 计算机的发展与应用 略，自学 计算机的发展与应用(略 自学) 1.1.1 计算机的过去、现在与未来 计算机的过去、 1.1.2 计算机的特点、分类与应用 计算机的特点、 1.2 数制 1.2.1 数制的基本概念及常用数制 1. 数制的基本概念 什么是数制？简单地说，数制就是用一组固 定的数码和一套统一的规则来表示数值的方法。 数制也称计数制。人们在日常工作和生活中，经 常使用不同的数制。例如十进制，使用10个数码 （0，1，2，3，4，5，6，7，8，9）并按照逢十 进一的规则进行计数；钟表计时采用60秒等于1 分、60分等于1小时的六十进制；在计算机中使 用仅有0和1两个数码的二进制。可见，数制的种 类是多种多样的。 在一种数制中所使用的数码的个数称为该数制 的基数。 的基数。例如，十进制使用10个数码，基数为10； 二进制使用两个数码，基数为2；十六进制使用16 个数码（0，1，2，3，9，A，B，C，D，E， F），基数为16。不难看出，每一种数制中最小的 数码都是0，而最大的数码都比基数小1。 既然有不同的数制，那么在给出一个数时就必 须指明它属于哪一种数制。不同数制中的数可以用 下标或后缀来标识。 例如，二进制数1011可以写 成(1011)2或1011B；十六进制数3A6F可以写成 (3A6F)16或3A6FH；十进制数12.5可以写成(12.5)10 或12.5D，但通常不必用下标或后缀进行标识，直 接写成12.5即可，因为人们已经习惯了这种写法。 各种数制有一个共同的特点，即在一个数 中，同一个数码处于不同位置则表示不同的 值。例如，十进制数131.18中有3个数码1， 它们所表示的值从左到右依次是100、1和0.1。 该数可表示为： 131.18=1102+3101+1100+1101+8102 我们把以基数为底的整数幂称为位权。 我们把以基数为底的整数幂称为位权。 从小数点开始，整数位的位权依次是100、101、 102等，而小数位的位权依次是101、102、 103等。上式称为按权展开式 按权展开式。 按权展开式 同理，二进制数1010.1B的按权展开式为： 1010.1B=123+022+121+020+121 可见，每一位的位权都是以基数2为底的 整数幂，而每一位的值都等于该位上的数码 与该位位权的乘积。 可见，任意一个具有n位整数和m位小数的 R进制数N的按权展开式为： (N)R =an1Rn1+an2Rn2+ +a2R2+a1R1+a0R0+a1R1+ +amRm = i=? m n ?1 a i R i 其中ai为R进制的数码。 不难看出，以上几种数制的共同特点是： ? 每一种数制都有一个固定的基数R （Radix），并且按照“逢R进一”的规则进 行计数。 ? 每一种数制都有自己的位权，每一位的位 权都是以基数为底的整数幂。 2. 常用数制 计算机领域中常用的数制有4种：即十进制、 十进制、 十进制 二进制、 八进制和十六进制。关于十进制大 二进制 、 八进制和十六进制 家早已熟悉。二进制是计算机中使用的基本 数制，由于数值较大的二进制数的位数很多， 给书写和阅读带来不便，所以经常用十六进 制数或八进制数表示，我们可以把八进制和 十六进制看成是二进制的压缩形式。表1-2列 出了常用4种数制中的数码、基数、位权及后 缀。 种数制中的数码、 表1-2 4种数制中的数码、基数、位权及后缀 种数制中的数码 基数、 数制 十进制 二进制 八进制 数码 0, 1, 2, 3, 9 0, 1 2 10i D 2i B 0, 1, 2, 3,7 8 8i Q 十六进制 0, 1, 2, 3, 9, A ,B, C, D E, F 16 16i H 基数 10 位权 后缀 二进制、 表1-3 二进制、八进制与十六进制位权的值 i 2i 5 4 3 2 1 0 -1 -2 32 16 8 4 2 1 0.5 0.25 8i 4096 512 64 8 1 0.125 16i 65536 4096 256 16 1 0.0625 1.2.2 不同数制之间数的相互转换 1. 非十进制数转换成十进制数 非十进制数转换成十进制数的方法是将非十 进制数按权展开求和 按权展开求和。 按权展开求和 【例1-1】将二进制数(1011.1)2 转换成十进制数。 (1011.1)2 = 123+022+121+120+121 = 8+0+2+1+0.5 = 11.5 【例1-2】将八进制数(257)8转换成十进制数。 (257)8 = 282+581+780 = 128+40+7 = 175 【例1-3】将十六进制数(2CF.4)16转换成十进制数。 (2CF.4)16 = 2162+12161+15160+4161 = 512+192+15+0.25 = 719.25 2. 十进制数转换成非十进制数 十进制数转换成非十进制数的方法是：整 数之间的转换用“除基取余法 除基取余法”；小数之间 除基取余法 的转换用“乘基取整法 乘基取整法”。 乘基取整法 【例1-4】将十进制数26转换成二进制数。 将十进制整数26连续除以基数2，直到商等 于0为止。然后，将每次相除所得到的余数按 倒序从左到右排列： 2 26 余数 2 13 0 低位 2 6 1 2 3 0 2 1 1 0 1 高位 转换结果是：26=11010B。 【例1-5】将十进制数26.125转换成二进制数。 首先将整数部分26按上述方法转换为二进制数 11010B；再将小数部分0.125连续乘以基数2，直 到小数部分等于0为止。然后，将每次相乘所得 到的整数按正序从左到右排列： 0.125 整数 2 二进制小数首位 0 0.250 2 0 0.500 2 二进制小数末位 1 1.000 转换结果是：26.125=11010.001B。 【例1-6】将十进制数0.43转换成二进制数。 0.43为纯小数，转换成二进制数采用“乘 基取整法”。在运用该方法的过程中，应注 意每次只将小数部分乘以基数，而不能将积 的整数部分乘以基数，我们可以认为整数部 分已经被取走。算式如下： 0.43 2 0 0.86 2 1 1.72 0.72 （整数部分已取走） 2 1 1.44 0.44 （整数部分已取走） 2 0 0.88 不难看出，再继续乘下去，小数部分也不会等于0。这 时可根据计算精度的要求在适当的位数上截止。例如，取 4位小数，得到一个近似值0.0110B。此例表明，某些十进 制小数不能精确地用二进制小数来表示。 3. 非十进制数之间的相互转换 表1-4 4种数制中数的对应关系 种数制中数的对应关系 十进制 0 1 2 3 4 5 6 7 8 二进制 0 1 10 11 100 101 110 111 1000 八进制 0 1 2 3 4 5 6 7 10 十六进制 0 1 2 3 4 5 6 7 8 表1-4续 4种数制中数的对应关系 续 种数制中数的对应关系 十进制 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 二进制 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111 10000 10001 10010 八进制 11 12 13 14 15 16 17 20 21 22 十六进制 9 A B C D E F 10 11 12 3. 非十进制数之间的相互转换 表1-4列出了4种数制中数的对应关系。从表中 可以看出，1位八进制数对应 位二进制数，而1 位八进制数对应3位二进制数 位八进制数对应 位二进制数， 位十六进制数对应4 位二进制数。 位十六进制数对应 位二进制数。因此，二进制 数与八进制数之间、二进制数与十六进制数之间 的相互转换便十分容易。 八进制数转换成二进制数的方法是：将每一 将每一 位八进制数直接写成相应的3位二进制数 位二进制数。 位八进制数直接写成相应的 位二进制数。反之， 二制数转换成八进制数的方法是：以小数点为界， 以小数点为界， 以小数点为界 向左或向右将每3 位二进制数分成一组， 向左或向右将每 位二进制数分成一组，若不足 3位，则用 补足 位。然后，将每一组二进制数 补足3位 然后， 位 则用0补足 直接写成相应的1位八进制数 位八进制数。 直接写成相应的 位八进制数。 【例1-7】将八进制数(714.53)8转换成二进制数。 (714.53)8 = (111001100.101011)2 【例1-8】将二进制数(11101110.00101) 2转换成 八进制数。 (11101110.00101) 2 =( 011 101 110 . 001 010) 2 = (356.12)8 十六进制数转换成二进制数的方法是：将 每一位十六进制数直接写成相应的4位二进制 数。而二进制数转换成十六进制数的方法则 是以小数点为界，向左或向右将每4 位二进制 数分成一组，若不足4位，则用0补足4位。然 后，将每一组二进制数直接写成相应的1位十 六进制数。 【例1-9】将十六进制数(1A6)16 转换成二进制数。 (1A6) 16 = (000110100110) 2 = (110100110) 2 【例1-10】将二进制数(10001111.101)转换成十六 进制数。 (10001111.101) 2 =(1000 1111 . 1010) 2 =(8F.A) 16 1.3 数值数据在计算机中的表示及运算 数据可分为两大类：数值数据和非数值数据。前 者表示数量的多少；后者表示字符、汉字、图形、图 像、声音等。在计算机内，无论哪一种数据，都以二 在计算机内， 在计算机内 无论哪一种数据， 进制形式表示。 进制形式表示。二进制具有许多优点： ? 可行性 二进制仅使用两个数码0和1，可以用两种不同 的稳定状态（如高电位与低电位）来表示。 简易性 与十进制数相比，二进制数的运算规则简单得多。 ? 逻辑性 二进制中的1和0可以分别表示逻辑值“真”和 “假”，容易实现逻辑运算。 可靠性 二进制使用的数码少，传输和处理时不易出错， 因而可以保障计算机具有很高的可靠性。 1.3.1 数据的单位 计算机中数据的单位有3种：位、字节和字。 位 字节和字 1. 位（bit） ） 计算机中最小的数据单位是二进制的 一 个 数位 ， 简称 位 ，用 bit表示 ， 音译 为 “比特”。一个二进制位可以表示21 种状 态，即0和1；两个二进制位可表示22 种状 态，即00，01，10和11，n个二进制位可以 表示2n 种状态。显然，位数越多，所能表 示的状态就越多，即所表示数的范围就越 大。 2. 字节（Byte） 为了表示字母、数字及各种专 字节（ ） 用符号，需要用7位或8位二进制数，因此，人 们规定8位为一个字节，用Byte表示，记作B。 字节是计算机中用来表示存储空间大小的最 基本的容量单位。 基本的容量单位。例如，计算机内存的存储容 量、磁盘的存储容量都是以字节为单位的。除 了用字节表示存储容量外，还经常用KB、MB、 GB和TB等表示存储容量。它们之间的关系是： 1KB210B1024B 1MB220B1024KB 1GB230B1024MB 1TB240B1024GB 3. 字（word） ） 在计算机中，通常用若干个二进制位表示 一个数或一条指令，把它们作为一个整体来 存储、处理和传输。这种作为一个整体来处 这种作为一个整体来处 理的二进制位串称为字， 表示。 理的二进制位串称为字 ， 用 word表示。 也就 表示 是说，字是计算机进行数据存储和数据处理 的单位。1个字由若干个字节组成。例如，字 长为16位的计算机，1个字由2个字节组成； 字长为32位的计算机，1个字由4个字节组成。 1.3.2 正负数的表示 在计算机内，通常把1个二进制数的最高位 定义为符号位 符号位，用“0”表示正数，“1”表示负 符号位 数；其余位表示数值。我们把这种正负号数字 化的机内表示形式称为机器数 机器数，而把机器外部 机器数 用正、负号表示的数称为真值 真值。例如，在机器 真值 中用8个二进制位表示+18，其格式为： 0 0 0 1 0 0 1 0 符号位（ 表示正数 表示正数） 符号位（0表示正数） 又如，用8个二进制位表示36，其格式为： 1 0 1 0 0 1 0 0 符号位（1表示负数） 需要指出的是：机器数所表示的数的范 围受到字长和数据类型的限制。字长和数据 类型确定之后，机器数所能表示的数的范围 也就确定了。例如，如果表示一个整数，字 长为8 位，则最小值是(11111111)2 = 127，最 大值是(01111111)2 =127，即用8个二进制位表 示有符号整数时，它所能表示的数的范围是 127127（原码表示法，见1.3.4节）。如果 数值超过这个范围，就会发生“溢出”。 1.3.3* 定点数与浮点数 计算机中的数除了整数之外，还有小数。 如何确定小数点的位置呢？通常有两种方法： 一种是规定小数点的位置固定不变，称为定 定 点数。另一种是小数点的位置不固定，可以 点数 浮动，称为浮点数 浮点数。在计算机中，通常用定 浮点数 点数来表示整数和纯小数，分别称为定点整 数和定点小数。对于既有整数部分、又有小 数部分的数，一般用浮点数表示。 (3) 浮点数 在浮点数表示法中，小数点的位 置是可以浮动的。众所周知，十进制数123.45 可以表示成以下多种形式： 0.12345103 1.2345102 12.345101 123.45100 1234.5101 ? 可见，改变指数的值，也就改变了小数点的 位置。对于一般的情况，十进制数N可以写成 如下形式： N = S10P 其中S称为N的尾数，其值可正、可负； P称为N的阶码，其值也可正、可负；10称为 底。 同理，对于二进制数N可以写成如下形式： N = S2P N = S2P 在大多数计算机中，都把尾数 定为二进 尾数S定为二进 尾数 制纯小数，把阶码 阶码P定为二进制定点整数。尾 制纯小数 阶码 数S的二进制位数决定了所表示数的精度 精度（即 精度 有效数字位数）；阶码P的二进制位数决定了 所能表示的数值范围 数值范围。 数值范围 例如，字长为32位的计算机，可用8位作 为阶码，其中最左面1位为阶符（阶码的符号 位）；用24位作为尾数，其中左面第1位为数 符（尾数的符号位）；阶码的底隐含为2，不 需要表示出来。存储格式如下： 位： 31 23 1 0 阶符 阶码 数符 尾数 为了便于存储，通常用规格化形式表示浮点数。 规格化形式规定尾数为纯小数且最高位为1。 规格化形式规定尾数为纯小数且最高位为 。 例如，二进制数110.011的规格化形式为： 0.110011211。 1.3.4 原码、反码和补码 原码、 在计算机内，定点数有3种表示法：原码、反 原码、 原码 码和补码。 码和补码。 所谓原码 原码就是前面所介绍的二进制定点表 原码 示法，即最高位为符号位，“0”表示正，“1” 表示负，其余位为数值位。 反码表示法规定：正数的反码与其原码相 同；负数的反码是对其原码逐位取反（即0变 为1，1变为0），但符号位不变，仍为1。 补码表示法规定：正数的补码与其原码相 同；负数的补码是在其反码的末位加1。 原码、反码和补码的构成示例见表1-5。为 简单起见，我们以定点整数为例，并假设字 长为8位。 表1-5 原码、反码和补码的构成示例 原码、 十进制数 +18 18 原 码 00010010 10010010 反 码 00010010 11101101 补 码 00010010 11101110 【例1-11】请写出1和96的补码。 要写出十进制数1和96的补码，首先需 要写出它们的原码。1的原码是10000001； 96的原码是01100000。 因为正数的补码同原码，所以96的补码是 01100000。 要写出1的补码，首先将其原码逐位取 反（符号位除外）得到其反码11111110，然后 在该反码的末位加1便得到1补码11111111。 1.3.5 二进制数的算术运算 在微型计算机中普遍采用补码运算。 在微型计算机中普遍采用补码运算。 【例1-12】已知A=15，B=23，求Y=A+B的值。 A的补码为00001111，B的补码为11101001，二 者相加： 00001111 + 11101001 11111000 和仍为补码，最高位为1，表示负数。请注 和仍为补码 意，负数的补码并不表示其真值，对该结果再 对该结果再 求一次补码才是其真值。11111000的补码为 求一次补码才是其真值 10001000，即Y= 8。 采用补码运算还可以将减法运算转换成加 法运算，并且符号位与数值位一样地参与运算， 十分方便。 【例1-13】 已知A=65，B=32，求Y=AB的值。 解：将减法运算转换成加法运算： Y=AB=A+(B)=65+(32) A的补码为01000001，B的补码为11100000，将 二者相加： 01000001 + 11100000 100100001 此位自然丢失 和的最高位为0，表示正数， 即Y=(00100001)2 =33。 【例1-14】 已知A=126，B=3，求Y=A+B的值。 解：A的补码为01111110，B的补码为00000011， 二者相加： 01111110 + 00000011 10000001 两个正数的和为一个负数，结果错误。因 为无论用哪一种方法表示定点数都是有一定范 围的，如果超出此范围，则会发生“ 溢出 ” 。 “ 溢出” 8 位定点整数补码的表示范围是128+127。 本题运算结果应该是+129，已超出此范围。解 决这类问题的方法是用16位或32位补码运算。 小结： 对整数而言，正数的原码、反码和补码的 形式完全相同， 而负数的原码、反码和补码具有不同的形 式； 运算结果如果是负数的补码，则再对其求 一次补码才是该负数的真值。 1.3.6* 二进制数的逻辑运算 （略） * 习题一 1写出以下十进制数对应的二进制数、八进制 数、十六进制数： 35 64 128 255 65531 2. 写出以下十进制数用字节表示的原码、反码、 补码。要求：用一个字节（8位二进制表示） 和用两个字节（16位二进制数表示）两种表 16 示方式。 -5 63 -127 121 -1 3. 用补码形式计算： 已知 A=10,B=5,求 C=A+B和C=A-B。 已知 A=23,B=-56,求C=A+B和C=A-B。 例题及习题 1.4 非数值数据在计算机中的表示 字符是计算机处理的主要对象。字符 编码就是规定用怎样的二进制码来表示字 母、数字及各种符号，以便使计算机能够 识别、存储和处理它们。 在微型机中使用最广泛的字符编码是 美国信息交换标准代码ASCII（American 美国信息交换标准代码 Standard Code for Information Interchange）。 ASCII码已被国际标准化组织（ISO）接受 为国际标准，在世界范围内通用。 ASCII码有7位和8位两种版本。目前，国际上 通用的是7位版本，如表1-6所示。 由表1-6我们可以看出字符排列的规律： ? 阿拉伯数字、英文大写字母和小写字母按 其ASCII码由小到大依次排列。 ? 小 写 字 母 的 ASCII 码 比 相 应 大 写 字 母 的 ASCII码大32。例如，已知大写字母A的 ASCII码为65，则小写字母a的ASCII码为 65+32=97。 我 们 只 要 记 住 “ 0 的 ASCII 码 为 48 ， A 的 ASCII码为65”，就可以求出任意阿拉伯数字 或英文字母的ASCII码。 例如，在ASCII码表中，阿拉伯数字6排在0 后面第6个位置，所以它的ASCII码为48+6=54； 字母G是26个英文字母中的第7个，其ASCII 码为65+71=71；字母d是26个英文字母中的 第4个，其ASCII码为65+41+32=100。 8位ASCII码称为扩展ASCII码，可以表示256 个不同的字符。 1.4.2* 汉字的编码 （略） 1.5 微型计算机系统 1.5.1 微型计算机系统的基本组成 1. 冯诺依曼计算机系统的组成（了解） 诺依曼计算机系统的组成（ 诺依曼计算机系统的组成 了解） 一个完整的计算机系统是由硬件系统 软 硬件系统和软 硬件系统 件系统两大部分组成的。硬件是指计算机的各种 件系统 看得见、摸得着的物质实体，是计算机系统的物 质基础。软件是指程序、数据和文档，是计算机 系统的灵魂。没有软件的“裸机”不能作任何工 作；没有硬件的支持，软件的功能也不能得以发 挥。所以，硬件和软件相互结合才能充分发挥计 算机系统的功能。 冯诺依曼(见1.1)计算机各部分之间的关系如 图1-3 所示。图中实线为数据流，虚线为控制 流。 运算器 输入设备 内存储器 输出设备 控制器 图1-3 冯诺依曼计算机各部分之间的关系 诺依曼计算机各部分之间的关系 (1) 输入设备 输入设备用来接收用户输入的 原始数据和程序，并将它们变成计算机能够 识别的形式存放到内存中。常用的输入设备 有键盘、鼠标、扫描仪、光笔、条形码读入 器、触摸屏、数码相机等。 (2) 存储器 存储器通常分为内存储器（简称 内存储器（ 内存储器 内存） 和外存储器（ 简称外存） 内存 ） 和外存储器 （ 简称外存 ） 两种。内存 存储容量较小、价格较高，但存取速度快。 在计算机运行过程中，需要执行的程序及其 所需要的数据存放在内存。整个内存被分成 若干个存储单元，像教学楼中每个教室有惟 一的房间号一样，每个存储单元也有惟一的 编号，以便于对各存储单元进行存取操作， 这些编号称为存储单元的地址。 相对内存而言，外存容量大、价格便宜， 但存取速度较慢，用于存放暂时不用的数据 和程序。常用作外存的有磁盘、光盘、U盘等。 (3) 运算器 运算器又称算术逻辑单元ALU （Arithmetic and Logic Unit），主要完成算术 运算和逻辑运算。 (4) 控制器 控制器的主要作用是使计算机能够 自动地执行程序，并控制其各部件协调工作。 (5) 输出设备 输出设备可以将计算机处理的结 果转变为人们所能接受的形式输出。常用的输 出设备有：显示器、打印机、绘图仪等。 2. 微型计算机系统的基本组成 微型计算机也属于冯诺依曼计算机，其基本 组成如图1-4所示。 1.5.2 微型计算机的硬件系统 微型计算机的硬件系统 硬件系统同样是由运算器、控制器、 运算器、 硬件系统 运算器 控制器、 存储器、输入设备和输出设备五大部分组成。在微 存储器 、 输入设备和输出设备五大部分 型机中运算器和控制器不是两个独立的部件，而是 做 在 一 块 芯 片 上 ， 称 为 CPU （ Central Processing Unit），中文名称为中央处理器或微处理器 中央处理器或微处理器。微型 中央处理器或微处理器 机采用总线结构 总线结构实现CPU、存储器和外部设备的连 总线结构 接。为了适应联网的需要，出现了许多网络设备。 因此，我们可以说微型机硬件系统是由微处理器、 微型机硬件系统是由微处理器、 微型机硬件系统是由微处理器 存储器、输入输出接口电路、输入输出设备、系统 存储器、 输入输出接口电路、 输入输出设备、 总线及网络设备等组成。 总线及网络设备等组成 。 典型的微型机硬件系统基 本结构如图1-5所示。 CPU 微 处 理 器 内存储器 I / O接口 地址总线（AB） 数据总线（DB） 控制总线（CB） I / O设备 外存储器 图1-5 微型机硬件系统基本结构 1. 主机 微型机的主机是指CPU和内存储器 内存储器，而 内存储器 主机箱内安装着系统主板（包括CPU、内存、 总线扩展槽和输入输出接口电路）、软盘驱 动器、硬盘驱动器、光盘驱动器及电源等。 (1) CPU CPU是微型机硬件系统的核心，它 包括运算器、控制器 控制器和若干个寄存器 寄存器，并采 包括运算器 控制器 寄存器 用超大规模集成电路工艺制成。CPU芯片决 定了微型机的档次。 (2) 内存储器 内存储器用来存放当前运行的 程序及其使用的数据。内存的大小直接影响程 序的运行情况。内存可分为只读存储器 只读存储器ROM 只读存储器 （ Read Only Memory ） 、 随 机 存 取 存 储 器 RAM （Random Access Memory）、高速缓冲 高速缓冲 存储器Cache和闪存 闪存Flash ROM。 存储器 闪存 (3) 扩展槽和总线 系统主板上有若干个扩展 槽，这些扩展槽与系统主板上的总线相连。用 户可以插入各种接口板，以连接相应的外部设 备。任何接口板插入扩展槽后，就可通过总线 与CPU连接。PC 机的这种开放式的体系结构 为用户自己组合各种设备提供了方便。 2. 输入设备 键盘和鼠标是微型计算机最基本的输入设 备。此外，还有扫描仪、条形码读入器、磁 卡读入机、光笔、触摸屏、数字化仪、数码 相机、数字摄像机及手写输入设备等。 3. 输出设备 微型机系统常用的输出设备有显示器、打 印机、磁盘驱动器（它既是输出设备，又是 输入设备）和绘图仪等。这里介绍两种最基 本的输出设备显示器和打印机。 4. 外存储器 外存储器简称外存，与内存相比，它存储 容量大、价格便宜，可以长期存储大量信息， 但读写速度较慢。目前常用的外存有磁盘 （包括软盘和硬盘）、光盘及USB盘。 1.5.3 微型计算机的软件系统 1. 指令和程序的概念 如前所述，计算机能够自动工作是由于 事先在内存中存储了程序，通过控制器从内 存中逐一取出程序中的每一条指令，分析指 令并执行相应的操作。下面介绍指令和程序 的基本概念。 (1) 指令 指令是计算机硬件可以执行的、完 指令是计算机硬件可以执行的、 成一种基本操作的命令。 成一种基本操作的命令 一条计算机指令用一串二进制代码表示， 它由操作码 操作数 操作码和操作数 操作码 操作数两部分组成，如图所示。 操作码 操 作 数 操作码指明该指令要完成的操作，如： 加、减、取数、存数等；操作数是指参与运 算的数或者这些数的地址，所以有人称操作 数为地址码。 (2) 程序 为解决某一问题而设计的指令序列称为程序。 为解决某一问题而设计的指令序列称为程序。 一个程序规定计算机完成一个完整的任务。 显然，程序中的每一条指令必须是所用计算机 指令系统中的指令。可见，指令系统是提供给 用户编制程序的基本依据，它反映了计算机的 基本功能。 (3) 指令和程序的执行过程 计算机执行指令一 般分为两个阶段： 取指令阶段 即把要执行的指令从内存取入 控制器中的指令寄存器。 执行指令阶段 控制器对取入的指令进行分 析译码，判断该指令要完成的操作，然后按照 一定的时间顺序向各部件发出完成操作的控制 信号。这样就完成了一条指令的执行过程。接 着便进入下一条指令的取指令阶段。 程序是指令的有序集合，因此程序的执行过 程就是程序中所有指令执行的全过程。 2. 软件的分类 通常，人们将软件分为两大类，即系统软件 系统软件 和应用软件。 和应用软件。 (1) 系统软件 系统软件是计算机本身运行所 需要的软件，其功能是合理组织、协调硬件与 相关软件高效地工作；简化和代替用户在各个 环节的工作，为用户提供友好的人机界面，便 于用户使用和维护计算机，最大限度地发挥计 算机的效率。 系统软件主要包括操作系统 、 程序设计 操作系统、 操作系统 语言及语言处理程序、 语言及语言处理程序、数据库管理系统和常用 服务程序，如监控管理程序、 服务程序，如监控管理程序、故障检查和诊断 程序、调试程序等。 程序、调试程序等。 (2) 应用软件 应用软件是指为解决某些特定 问题而开发的专用软件。有些应用软件具有通 用性，如文字处理软件、绘图软件、财务管理 软件等；有些应用软件是按用户的特定需要而 开发的，例如，用户为解决某一数学问题而编 写的程序。 3. 系统软件简介 (1) 操作系统OS（Operating System） 操作系统是最底层、最重要的系统软件，也 是其他系统软件和应用软件能够在计算机上运 行的基础。操作系统管理计算机系统的全部硬 件和软件资源，接收用户命令、控制作业运行、 处理各种中断、按一定算法把系统资源分配给 正在运行中的或将要运行的作业，以保证系统 协调、高效地运行。操作系统是用户与计算机 之间的接口，提供方便、友好的人机界面。 操作系统的功能可概括为五大管理：处理 处理 机管理、作业管理、存储管理、 机管理、作业管理、存储管理、设备管理和文 件管理。 件管理。 目前，操作系统的种类很多，传统操作系统理 论把操作系统分为多道批处理操作系统、分时 操作系统和实时操作系统。随着计算机科学技 术的飞速发展，又出现了微机操作系统、网络 操作系统、分布式操作系统和多机操作系统等。 目前，微型计算机常用的操作系统主要有： ?Windows ? UNIX ? DOS (2) 程序设计语言及语言处理程序 要让计算机解决一个问题，就必须把该 问题用计算机能够识别的语言加以描述，即 编写程序，并将程序输入计算机中。 这种用来编写计算机程序的语言称为程 序设计语言。 目前，程序设计语言已有数百种，可以 从不同角度对其进行分类。按照程序设计语 言对机器的依赖程度可分为机器语言 、 汇编 机器语言、 机器语言 语言和高级语言等。 语言和高级语言 机器语言 机器语言以二进制代码表示指令， 用机器语言编写的程序，计算机能够直接识 别和执行。 ? 汇编语言 这是一种用助记符来表示机器指 令的符号语言。 机器语言和汇编语言都是面向机器的语 言，统称为低级语言。 ? 高级语言 这是不依赖于机器硬件、容易 为人们所理解的程序设计语言。 常用的高级语言有： FORTRAN1956年推出的世界上第一种高 级语言，主要用于科学计算。 C功能强大、使用灵活，用于系统软件开 发和数值计算等领域的通用高级语言。 C+与C语言兼容，深受用户喜爱的面向 对象程序设计语言。 Visual BASIC给非计算机专业广大用户开 发Windows应用程序带来福音的面向对象程序 设计语言。 Java以其简单、安全、可移植、面向对象、 多线程处理和具有动态特性引起世界范围广泛 关注，被誉为“Internet上的世界语”。 用高级语言编写的程序通常称为“源程序” 用高级语言编写的程序通常称为“源程序”。 计算机不能识别和执行这些源程序，必须将其 翻译成二进制机器指令才能执行。用不同高级 语言编写的源程序必须通过相应的语言处理程 序进行翻译。翻译方式有两种： 编译方式和解 翻译方式有两种： 翻译方式有两种 释方式。 释方式。 ? 解释方式 解释方式是通过相应的解释程序将 源程序逐句翻译成机器指令，翻译一句执行一 句，不生成目标程序和可执行程序，下次运行 此程序时还要重新解释执行。（如BASIC) 编译方式 编译方式是通过相应语言的编译 编译程 编译 序将源程序翻译成等价的机器语言程序，称为 目标程序，再经过连接程序进行连接 连接，得到可 目标程序 连接 可 执行程序。运行可执行程序便得到运行结果， 执行程序 下次再运行该程序时，不必重新编译和连接。编译方 式的工作过程如图1-7所示。 编译程序 连接程序 高级语言 源程序 编译 目标程序 （.OBJ） 连接 可执行程序 （.EXE） 运行 运 行 结果 图1-7 编译方式的工作过程 (3) 数据库管理系统 (4) 常用服务程序 (5) 网络软件 4. 应用软件简介 ? 字处理软件 ? 电子表格软件 ? 绘图软件 ? 课件制作软件 用户 应用软件 程序设计语言 语言处理程序 数据库管理系统 网络软件 系统服务程序 操作系统 硬件 图1-9 用户与计算机软件和硬件的层次关系 系 统 软 件 1.5.4 微型计算机的技术指标 微型计算机的性能与体系结构、指令系统、 软硬件配置等多种因素有关，其主要技术有: ? 字长 字长是指CPU能够同时处理的二进制数 据的位数。它直接影响计算机的计算精度、功 能和速度，是微型机的一个最重要的技术指标。 通常，字长总是8的整倍数，如8位、16位、32 位和64位等。Intel 286机的字长为16位，386、 486、奔腾机的字长为32位。 ? 主频 主频是指CPU每秒钟发出的脉冲数， 单位为兆赫（MHz）。主频越高，执行一条指 令所用的时间就越短，因而速度就越快。目前， 奔腾机的主频已达到3GHz，甚至更高。 存储容量 存储容量包括内存容量和硬盘容量。 内存容量是指微型机内存储器的容量，它 表示内存储器所能容