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第一章计算机文化基础知识 1 1计算机概述1 2微型计算机系统的组成1 3数字化信息编码与数据表示 1 1计算机概述 一 计算机的分代和分类第一台计算机 1946年2月诞生 电子数字积分计算机 ENIAC 每秒运行5000次加减法 1 分代 2 分类 按用途分类 通用机 通用性强 综合能力强 解决各种问题 专用机 特殊配置 功能单一 解决特定问题 按综合性能指标分类 巨型机 速度最快 处理能力最强已达十几万亿次浮点运算 银河 达每秒130亿次 大型机 大型 通用 较快 较强作 客户机 服务器 的服务器作 终端 主机 的主机 小型机 规模小 结构简单 设计试制周期短工艺先进 使用维护简单 工作站 介于PC与小型机之间高分辨率 大容量内外存 图形功能较强 微型计算机 小 巧 轻 使用方便 价格便宜中央处理器 一个芯片 网络计算机 基于Java技术的瘦客户机系统 二 计算机的应用 计算机的应用类型1 科学计算2 数据处理3 电子商务4 过程控制5 CAD CAM CIMS6 多媒体技术7 人工智能 计算机的主要应用领域1 工商 电子商务 CAD CAM2 教育 多媒体教育 远程教育3 医药 CAT MRI 远程医疗4 政府 电子政府5 娱乐 虚拟现实 电影特技6 科研 数据采集 计算分析7 家庭 家庭信息化 三 计算机系统的组成和工作原理 计算机系统 硬件 软件 主机 外部设备 内存 CPU 控制器 随机存储器 RAM 只读存储器 ROM 输入设备 输出设备 系统软件 应用软件 运算器 1 计算机 冯 诺依曼思想 二进制 程序与数据一样存放在内存 五大模块 控制器 控制整个计算机其它所有部件的工作 运算器 算术运算和逻辑运算 内存 8位 Bit 一个字节 Byte 每个字节都有地址 1KB 1024B1MB 1024KB1GB 1024MB1TB 1024GB常用输入设备 键盘 鼠标 扫描仪 光笔 数字化仪等 常用输出设备 显示器 打印机 绘图仪等 软件分类 系统软件 操作系统 语言处理程序 实用程序 应用软件 办公软件包 数据库管理系统 浏览器 实时控制软件 2 计算机软件软件 程序 数据 文档 诊断程序 反病毒程序 备份程序 文件压缩程序 卸载程序 图形图像处理软件 其它应用软件 1 操作系统管理和控制计算机系统的所有资源 包括硬件和软件 裸机 操作系统 虚拟机 统一管理和调度资源 提高使用效率和经济效益 不心了解软硬件细节 提高工作效率 目的 2 实用程序 操作系统自己带一些 第三方开发 诊断程序 SCANDISK 反病毒程序 KV300 金山毒霸 备份程序 Windows2000中的备份程序 文件压缩程序 ARJWinZip 卸载程序 Windows中的添加 删除程序 3 语言处理程序 源程序 可执行程序 目标程序 编辑程序 汇编或编译程序 联接程序 机器语言 高级语言 汇编语言 面向过程 BASIC Pascal FORTRAN C等 面向对象 C Java VisualBasic等 面向问题的语言 1 2微型计算机系统的组成 1 2 1微型计算机硬件系统 常见微机系统 微机基本结构 显示器 键盘和主机 微型计算机主机构成 CPU系统主板 又称主机板或母板 硬盘驱动器CD ROM驱动器软盘驱动器显示器适配器内存电源 1 CPU CentralProcessingUnit 运算器和数据线的位数反映了CPU的档次 80386以下的CPU为16位 80386及以上的CPU为32位的CPU CPU的功能是计算机主要技术指标之一 人们习惯用CPU的档次来大体表示微机的规格 2 系统主板 主板 AT结构和ATX结构ATX新型主板结构规范 优化板上元件布局配合ATX电源 实现软关机MODEM远程遥控开关机需要配合专门的ATX机箱使用 PC99规范要求主板各接口必须采用有色识别标识 方便识别 存储器 内部存储器访问速度快信息暂时性相对价格高 外部存储器访问速度慢信息永久性相对价格低 3 内部存储器 1 随机存取存储器 RandomAccessMemory 简称RAM RAM通常指计算机主存 使用动态随机存储器 制作成内存条形式出现 CPU对它们既可读出又可写入数据 2 只读存储器 ReadonlyMemory 简称ROM CPU对它们只取不存 其信息用户无法修改 断电时信息不会丢失 ROM中一般存放计算机系统管理程序 3 高速缓冲存储器Cache是介于CPU和内存之间的一种可高速存取信息的芯片 用于解决它们之间的速度冲突问题 L2 二级 Cache 主板上 Cache L1 一级 Cache CPU内部 4 外部存储器 1 软盘 用表面涂有磁性材料柔软的聚酯材料制成读写软盘时 磁头直接接触盘面 常用软盘容量为1 44MB新型磁盘具有100MB 250MB容量 2 光盘 衡量光盘驱动器传输数据速率的指标叫做倍速 一倍速率 150KB 秒常用 只读型光盘CD ROM一次性可写入光盘CD R 需要光盘刻录机完成数据的写入后继产品DVD ROM DVD ROM一倍速率是1 3MB 秒 硬盘的磁道 扇区 柱面 3 硬盘 硬盘片是由涂有磁性材料的铝合金构成读写硬盘时 磁性圆盘高速旋转产生的托力使磁头悬浮在盘面上而不接触盘面硬盘容量视具体类型而定 5 I O Input Output 总线与扩展槽 总线是计算机中的传输数据信号的通道 按并行方式传输信息 接口电路 微处理器 外部设备 存储器 扩展槽的作用 1 2 2多媒体微型计算机系统 1 多媒体概念多媒体 Multimedia 包含数值 文字 声音 图形 图像等信息的载体 多媒体技术的应用 交互式有线电视系统视频会议系统多媒体演示系统 文化教育技术培训商业零售业观光旅游 1 3数据在计算机中的表示 一 基本概念信息 数值 文字 语音 图形和图象 信息必须数字化编码 才能传送 存储和处理 二进制的优点 物理上容易实现 可靠性强运算简单 通用性强 二 数制转换 几种不同的进制数的基本符号 不同进制之间的转换1 r进制转化成十进制an a1a0 a 1 a m r an rn a1 r1 a0 r0 a 1 r 1 a m r mai是数码 r是基数 ri是权 不同的基数 表示是不同的进制数r进制转化成十进制 数码乘以各自的权的累加例 10101 B 24 22 1 21101 11 B 22 1 2 1 2 2 5 75101 O 82 1 6571 O 7 8 1 57101A H 163 16 10 4106 2 十进制转化成r进制整数部分 除以r取余数 直到商为0 余数从右到左排列 小数部分 乘以r取整数 整数从左到右排列 例100 345 D 1100100 01011 B 100 D 144 O 64 H 100 D 144 O 64 H 1100100 B 100 2 50 2 25 2 12 2 6 2 3 2 1 0 0 0 1 0 0 1 0 345 2 0 690 2 1 380 2 0 760 2 1 520 2 100 8 12 8 1 8 0 4 4 1 100 16 6 0 4 6 16 1 1 04 3 八进制和十六进制转化成二进制 64 H 01100100 B 144 O 001100100 B 64 144 每一个八进制数对应二进制的三位 每一个十六进制数对应二进制的四位 2C1D H 0010110000011101 B 2C1D7123 O 111001010011 B 7123 4 二进制转化成八进制和十六进制整数部分 从右向左进行分组 小数部分 从左向右进行分组 转化成八进制三位一组 转化成十六进制四位一组 不足补零 1101101110 110101 B 36F D4 H 36FD41101101110 110101 B 1556 65 O 155665 三 字符的表示1 西文字符每一个字符有一个唯一的编码 1 ACSII码 AmericanStandardCodeforInformationInterchange 常用字符有128个 编码从0到127 空格20H32 0 9 30H 39H48 57 A Z 41H 5AH65 90 a z 61H 7AH97 122控制字符 0 32 127 普通字符 94个 每个字符占一个字节 用7位 最高位不用 一般为0 例如 a 字符的编码为1100001 对应的十进制数是97 2 EBCDIC码ExtendedBinaryCodedDecimalInterchangeCode扩展的二 十进制交换码 2 汉字编码 1 汉字输入码音码类全拼 双拼 微软拼音 自然码和智能ABC等形码类五笔字型法 郑码输入法等 2 汉字内码汉字在设备或信息处理系统内部最基本的表达形式 区号 区中位置 国标码 GB2312 80 及其机内码一级汉字 3755个 二级汉字 3008个 汉字分区 每个区94个汉字 每个汉字占两个字节 机内码 最高位为1 汉字国标码汉字内码中8680 0101011001010000 B 1101011011010000 B华5942 0011101100101010 B 1011101110101010 B 3 汉字字形码汉字字形码通常有两种表示方式 点阵和矢量表示方式 点阵 汉字字形点阵的代码16 16 24 24 32 32 48 48 矢量 存储的是描述汉字字形的轮廓特征 点阵和矢量方式区别 前者特点编码 存储方式简单 无需转换直接输出 但字形放大后产生的效果差 而且同一种字体不同的点阵需要不同的字库 矢量方式特点正好与前者相反 4 汉字地址码汉字地址码 每个汉字字形码在汉字字库中的相对位移地址 地址码和机内码要有简明的对应转换关系 四 声音媒体的表示 1 声波采样与数字化 采样频率f 1 T 每秒钟的采样次数 采样点精度 存放采样点振幅值A的二进制位数 声道数 声音通道的个数 立体声为双声道 每秒钟存储声音容量的公式为 采样频率 采样精度 位数 声道数 8 字节数 2 声音文件Wave格式文件 WAV 记录了真实声音的二进制采样数据 通常文件较大 MIDI格式文件 MID 数字音乐的国际标准 记录的是音符数字 文件小 MPEG音频文件 MP1 MP2 MP3 采用MPEG音频压缩标准进行压缩的文件 4 图形和图像媒体的表示图形和图像图形 绘图软件绘制的由直线 圆 圆弧 任意曲线等组成的画面 图形文件中存放的是描述图形的指令 图像 由图像输入设备输入的画面 数字化后以位图形式存储 动画和视频 图形和图像的动态形式 动画 每一幅画面通过软件对图像素材进行编辑制作而成 视频 将视频信号源 电视机 摄像机等 经过采样和数字化后保存 图形与图像的数字化图像分辨率 行 列 和颜色深度真彩色每个像素点占3个字节 224 16777216种颜色 计算存储一秒图像公式 列数 行数 像素的颜色深度 8 帧数 每秒 字节数例 分辨率为1280 1024的 真彩色 高质量的电视图像 按每秒30帧计算 显示1分钟 则需要 1280 1024 3 30 帧 秒 60秒 6 6