全国计算机等级考试二级MS-Office

1 第一章 计算机基础知识 计算机是能按照人的要求接受和存储信息 自动进行数据处理和计算 并 输出结果信息的机器系统 计算机是一门科学 也是一种自动 高速 精确地 对信息进行存储 传达与加工处理的电子工具 掌握以计算机为核心的信息技 术的基本知识和应用能力 是信息社会中必备的基本素质 1 1 概述概述 1 1 1 计算机的发展 1943 年 莫克利和埃克特开始研制电子数字积分计算机 ENIAC 并于 1946 年研制成功 ENIAC 被广泛认为是世界上第一台现实意义上的计算机 习题 2 1946 年诞生了世界上第一台电子计算机 他的英文名字是 C A UNIVAC 1 B EDVAC C ENIAC D MARK II 几乎与此同时 ENIAC 项目组的一个研究成员冯 诺依曼 现代电子计算机之 父 来到了普林斯顿高等研究院 并开始研制他自己的 EDVAC 当时最快的计 算机 美籍匈牙利数学家归纳了 EDVAC 的原理要点 1 计算机的程序和程序运行所需要的数据以二进制形式存放在计算机的 存储器中 2 程序和数据存放在存储器中 即存储程序的概念 计算机执行程序时 无需人工干预 能自动 连续地执行程序 并得到预期的结果 习题 1 在冯 诺依曼型体系结构的计算机中引进两个重要的概念 它们是 B A 引入 CPU 和内存储器的概念 B 采用二进制和存储程序的概念 C 机器语言和十六进制 D ASCII 编码和指令系统 1 1 2 计算机的特点 用途和分类 计算机能够按照程序引导确定步骤 对输入的数据进行加工处理 存储或 传送 以获得期望的输出信息 从而利用这些信息来提高工作效率和社会生产 率以及改善人们的生活质量 特点 特点 1 高速 精确的运算能力 2 精确地逻辑判断能力 3 强大的存储能力 4 自动功能 5 网络与通信功能 应用 应用 计算机问世之初 主要用于数值计算 计算机 也因此得名 习题 3 计算机最早的应用领域是 D A 辅助工程 B 过程控制 C 数据处理 D 数值计算 1 科学计算 主要是使用计算机进行数学方法的实现和应用 2 数据 信息处理 也称为非数值计算 是目前计算机应用最多的一个领域 3 过程控制 是指利用计算机对生产过程 制造过程或运行过程进行监测与控制 即通 过实时监控目标物体的状态 及时调整被控对象 使被控对象能够正确地完成 2 目标物体的生产 制造或运行 4 计算机辅助 计算机辅助是计算机应用的一个非常广泛的领域 几乎所有过去由人进行 的具有设计性质的过程都可以让计算机帮助实现部分或全部工作 计算机辅助 或称为计算机辅助工程 主要有 计算机辅助设计 CAD 计算机辅助制造 CAM 计算机辅助教育 CAI 计算机辅助技术 CAT 计算机仿真模拟 Simulation 等 习题 4 英文缩写 CAD 的中文意思是 A A 计算机辅助设计 B 计算机辅助制造 C 计算机辅助教学 D 计算机辅助管理 计算机模拟和仿真是计算机辅助的重要方面 在计算机中起着重要作用的 是集成电路 5 网络通信 计算机技术和数字通信技术发展并相融合产生了计算机网络 6 人工智能 AI 是用计算机模拟人类的某些智能活动 7 多媒体应用 是包括文本 图形 图像 音频 视频 动画等多种信息类型的综合 8 嵌入式系统 并不是所有计算机都通用的 分类 分类 1 按计算机处理数据的类型可以分为 模拟计算机模拟计算机 数字计算机数字计算机 数字和模拟数字和模拟 计算机计算机 模拟计算机模拟计算机的主要特点 参与运算的数值由不间断的连续量表示 其运算 过程是连续的 模拟计算机由于受元器件质量影响 其计算精度较低 应用范 围较窄 目前已很少生产 数字计算机数字计算机的主要特点 参与运算的数值用离散的数字量表示 其运算过 程按数字位进行计算 数字计算机由于具有逻辑判断等功能 是以近似人类大 脑的 思维 方式进行工作 所以又被称为 电脑 2 按计算机的用途可分为 通用计算机通用计算机和专用计算机专用计算机 通用计算机通用计算机能解决多种类型的问题 通用性强 如 PC 专用计算机专用计算机则配备有解决特定问题的软件和硬件 但能够高速 可靠地解 决特定问题 如在导弹和火箭上使用的计算机大部分都是专用计算机 3 按计算机的性能 规模和处理能力 可分为 巨型机巨型机 大型通用机大型通用机 微型计微型计 算机算机 工作站及服务器工作站及服务器 1 巨型机 巨型机是指目前速度最快 处理最强的计算机 称为高性能计算机 2 大型通用机 大型通用机是对一类计算机的习惯称呼 其特点是通用性强 具有较高的 运算速度 极强的综合处理能力和极大的性能覆盖 运算速度为每秒 100 万次 至每秒几千万次 通常人们称大型机为 企业级 计算机 通用性强 但价格 比较贵 大型机系统可以是单处理机 多处理机或多个子系统的复合体 3 微型机 微型机是微电子技术飞速发展的产物 3 根据微型机是否由最终用户使用 微型机又可分为独立式微机 即日常使 用的微机 和嵌入式微机 或称嵌入式系统 嵌入式微机作为一个信息处理部 件安装在应用设备里 最终用户不直接使用计算机 使用的是该应用设备 单片机是将中央处理器 存储器和输入 输出接口采用超大规模集成电路技 术集成到一块硅芯片上 单片机本身的集成度相当高 所以 ROM RAM 容量有 限 接口电路也不多 适用于小系统中 单板机就是在一块电路板上把 CPU 一定容量的 ROM RAM 以及 I O 接口电路等大规模集成电路芯片组装在一起 而成的微机 并配有简单外设如键盘和显示器 通常电路板上固化有 ROM 或者 EPROM 的小规模监控程序 微型计算机的结构有 单片机 单板机 多芯片和多板机 4 工作站 工作站是一种高档的微型计算机 它比微型机有更大的存储容量和更快的 运算速度 通常配有高分辨率的大屏幕显示器及容量很大的内部存储器和外部 存储器 并且具有较强的信息处理功能和高性能的图形 图像处理功能以及联 网功能 工作站主要用于图像处理和计算机辅助设计等领域 具有很强的图形 交互与处理能力 因此在工程领域 特别是在计算机辅助设计 CAD 领域得 到广泛应用 无怪乎人们称工作站是专为工程师设计的计算机 工作站一般采 用开放是系统结构 即将机器的软 硬件接口公开 并尽量遵守国际工业界流 行标准 以鼓励其他厂商和用户围绕工作站开发软件 硬件产品 目前 多媒 体等各种新技术已普遍集成到工作站中 使其更具特色 而它的应用领域已经 也已从最初的计算机辅助设计扩展到商业 金融 办公领域 并频频充当网络 服务器的角色 5 服务器 服务器 一词很恰当地描述了计算机在应用中的角色 而不是描述机器 的档次 服务器作为网络的节点 存储 处理网络上 80 的数据 信息 因此 也被称为网络的灵魂 主要特点 1 只有在客户机的请求下才为其提供服务 2 服务器对客户透明 一个与服务器通信的用户面对的是具体的服务 而可以完全不知道服务器采用的是什么机型及运行的是什么操作系统 3 服务器严格地说是一种软件的概念 一台作为服务器使用的计算机通 过安装不同的服务器软件 可以同时扮演几种服务器的角色 1 1 3 计算机科学研究与应用 1 人工智能 人工智能的主要内容是研究如何让让计算机来完成过去只有人才能做的智 能的工作 核心目标是赋予计算机人脑一样的智能 2 网络计算 随着计算机的普及 个人计算机进入家庭 而由此产生计算机的利用率问 题 越来越多的计算机处于闲置状态 互联网的出现使得链接调用所有这些拥 有优先计算资源的计算机系统成为现实 网络计算是专门针对复杂科学计算的新型计算模式 这种计算模式是利用 互联网把分散在不同地理位置的电脑组织成一个 虚拟的超级计算机 其中每 一台参与计算的计算机就是一个 节点 而整个计算是由成千上万个 节点 4 组成的 一张网络 所以这种计算方式称为网络计算 这样组织起来的 虚拟 的超级计算机 有两个优势 一是数据处理能力超强 二是能充分利用网上的 闲置处理能力 网络计算包括任务管理 任务调度和资源管理 它们是网络计算的三要素 用户通过任务管理向网络提交任务 为任务制定所需的资源 删除任务并检测 任务的运行 任务调度室对用户提交的任务根据任务的类型 所需的资源 可 用资源等情况安排运行日程和策略 资源管理则负责检测网络中资源的状况 网络计算技术的特点是 1 能够提供资源共享 实现应用程序的互联互通 网格与计算机网络不 同 计算机网络实现的是一种硬件的连通 而网格能实现应用层面的联通 2 协同工作 很多网格节点可以共同处理一个项目 3 基于国际的开放技术标准 4 网格可以提供动态的服务 能够适应变化 网格计算是一场计算革命 它将全世界的计算机联合起来协同工作 它被 人们视为 21 世纪的新型网络基本架构 3 中间件技术 顾名思义 中间件是介于应用软件和操作系统之间的系统软件 中间件技 术已经发展成为企业应用的主流技术 并形成各种不同类别 如交易中间件 消息中间件 专有中间件 面向对象中间件 数据存取中间件 远程调用中间 件等 4 云计算 云计算是分布式计算 网络计算 并行计算 网络存储及虚拟化计算机和 网络技术发展融合的产物 或者说是它们的商业实现 构成包括硬件 软件和 服务 云计算将传统的以桌面为核心的任务处理转变为以网络为核心的任务处 理 利用互联网实现一切处理任务 使网络成为传递服务 计算和信息的综合 媒介 真正实现按需计算 网络协作 特点 超大规模 分布式 虚拟化 高可靠性 通用性 高可扩展性 按 需服务 价廉 1 1 4 未来计算机的发展趋势 1 电子计算机的发展方向 从类型上看 电子计算机技术正在向巨型化 微型化 网络化和智能化方 向发展 1 巨型化 巨型化是指计算速度更快 存储容量更大 功能更完整 可靠性更高的计 算机 2 微型化 微型计算机从过去的台式机迅速向便携机 掌上机 膝上机发展 其低廉 的价格 方便的使用 丰富的软件而受到人们的青睐 同时也作为工业控制过 程的心脏 使仪器设备实现 智能化 3 网络化 网络化指利用现代通信技术和计算机技术 把分布在不同地点的计算机相 互连接起来 按照网络协议互相通信 以共享软件 硬件和数据资源 5 4 智能化 智能化指计算机模拟人的感觉和思维过程的能力 智能化是计算机发展的 一个重要方向 智能计算机具有解决问题和逻辑推理的功能 以及知识处理和 知识库管理的功能等 2 未来新一代的计算机 计算机中最重要的核心部件是芯片 芯片制造技术的不断进步是推动计算 机技术发展的最根本的动力 目前的芯片主要采用光蚀刻技术制造 即让光线 透过刻有线路图的掩膜照射在硅片表面已进行线路蚀刻技术 当前主要是用紫 外光进行光刻操作 随着紫外光波长的缩短 芯片上的线宽将会继续大幅度缩 小 同样大小的芯片上可以容纳更多的晶体管 从而推动半导体工业继续前进 然而 以硅为基础的芯片制造技术的发展不是无限的 专家预言 随着晶 体管的尺寸接近纳米级 不仅芯片发热等副作用逐渐显现 电子的运行也难以 控制 晶体管将不再可靠 目前可能的技术至少有 4 种 纳米技术 光技术 生物技术和量子技术 利用这些技术研究新一代计算机就成为世界各国研究的 焦点 1 模糊计算机 1956 年 英国人查德创立了模糊信息理论 模糊计算机是建立在模糊数学基础 上的计算机 模糊计算机还能用于地震灾情判断 疾病医疗诊断 发酵工程控 制 海空导航巡视等多个方面 2 生物计算机 微电子技术和生物工程这两项高科技术的互相渗透 为研制生物计算机提 供了可能 3 光子计算机 光子计算机是一种用光信号进行数字运算 信息存储和处理的新型计算机 运用集成光路技术 把光开关 光存储器等集成一块芯片上 再用光导纤维连 接成计算机 4 超导计算机 超导计算机具有超导逻辑电路和超导存储器 其消耗小 运算速度是传统 计算机无法比拟的 所以 世界各国科学家都在研究超导计算机 但还是有许 多技术难关有待突破 5 量子计算机 量子计算机的目的是为了解决计算机中的能耗问题 其概念源于对可逆计算机 的研究 习题 5 办公自动化 OA 是计算机的一项应用 按计算机应用的分类 它属于 D A 科学计算 B 辅助设计 C 实时控制 D 数据处理 1 1 5 电子商务 伴随着计算机网络技术发展起来的电子商务是一种崭新的商务手段 它从 根本上改变传统经济活动中的交易方式和流通方式 电子商务充分利用了信息 网络技术等高科技手段 打破了时空局限 向所有交易主体提供先进的交易模 式和平等交易机会 大大减少了交易的中间环节 缩短了交易时间 节省了交 易费用 从而提高了商务效率和经济利益 同时也将改变人们传统的生活方式 6 和思想观念 电子商务以前所未有的速度创造着新的商务环境 作为一种全新 的商业管理方法 电子商务也将会引发生产 管理 政府职能和法律制度等产 生一系列的巨大变革 这无论对政府 企业 还是个人 都将是新的机遇和挑 战 电子商务是应用现代信息技术在互联网络上进行的商务活动 从本质上讲 电子商务是一组电子工具在商务过程中的应用 这些工具主要包括 电子数据 交 习题 6 电子商务的本质是 C A 计算机技术 B 电子技术 C 商务活动 D 网络技术 换 EDI 电子邮件 E Mail 电子公告系统 BBS 博客 Blog 条码 Barcode 图像处理 智能卡等 而应用的前提和基础是完善的现在通信网 络和人们的思想意识的提高以及管理体制的转变 IBM 认为电子商务 Web IT Business 它所强调的是在网络计算环境下的商业化应用 是把买方 卖方 厂商以及其合作伙伴在因特网 Internet 企业内部网 Intranet 和企 业外部网 Extranet 结合起来的应用 HP 认为 电子商务是指从售前服务到 售后支持的各个环节实现电子化 自动化 它能够以电子手段完成物品和服务 等价值交换 电子商务是现代信息技术和现代商业技术的结合体 对它可分为狭义和广 义两种看法 1 狭义的电子商务 狭义电子商务 E Commerce 是指利用互联网进行交易的一种方式 主要 指信息服务 交易和支付 主要内容包括 电子商情广告 电子选购和交易 电子交易凭证的交换 电子支付与结算等 2 广义电子商务 广义电子商务 E Business 是利用 Internet 能够进行全部的贸易活动 从 计算机与商业结合的角度 电子商务就是通过电子信息技术 网络互联技术和 现代通信技术使得交易涉及的各方当事人借助电子方式联系 而无需依靠纸面 文件完成单据的传输 实现整个交易过程的电子化 简单地说 电子商务就是 在网上将信息流 商流 资金流和部分的物流完整地实现 广义电子商务不仅包含电子交易 而且包含在 Internet 基础上构造的 Intranet Extranet 企业资源计划 ERP 供应链管理 SCM 客户关系管理 CRM 等 按照不同的标准 电子商务可划分为不同的类型 目前比较流行的标准时 按照参加主体将电子商务分为如下几类 企业间的电子商务 Business to Business B2B 企业与消费者间的电子商务 Business to Consumer B2C 消费者与消费者间的电子商务 Consumer to Consumer C2C 非商务的电子商务 No business EC 企业内的电子商务 Intrabusiness EC 1 1 6 信息技术 1 信息技术的定义 信息技术的定义 随着信息技术的发展 其内涵也在不断变化 因此至今仍没有统一的定义 一般来说 信息采集 加工 存储 传输和利用过程中的每一种技术都是信息 7 技术 这是一种狭义的定义 在现代信息社会中 技术发展能够导致虚拟现实 的产生 信息本质也被改写 一切可以利用二进制进行编码的东西都被称为信 息 因此 联合国教科文组织对信息技术的定义是 应用在信息加工和处理中 的科学 技术与工程的训练方法和管理技巧 上述方面的技巧和应用 计算机 及其与人 机的相互作用 与之相应的社会 经济和文化等诸种事物 在这个 目前世界范围内较为统一的定义中 信息技术一般是指一系列与计算机等相关 的技术 该定义侧重于信息技术的应用 对信息技术可能对社会 科技 人们 的日常生活产生影响及其相互作用进行了广泛的研究 信息技术不仅包括现代信息技术 还包括在现代文明之前的原始时代和古 代社会中与那个时代相对应的信息技术 不能把信息技术等同为现代信息技术 2 现代信息技术的内容 现代信息技术的内容 一般来说 信息技术包含三个层次的内容 信息基础技术 信息系统技术 和信息应用技术 1 信息基础技术 信息基础技术是信息技术的基础 包括新材料 新能源 新器件的开发和 制造技术 近几十年来 发展最快 应用最广泛 对信息技术以及整个高科技 领域的发展影响最大的是微电子技术和光电子技术 微电子技术是随着集成电库 尤其是超大型规模集成电路而发展起来的一 门新的技术 微电子技术包括系统电路设计 器件物理 工艺技术 材料制备 自动测试以及封装 组装等一系列专门的技术 微电子技术是微电子学中的各 项工艺技术的总和 光电子技术是有光电子技术和电子技术结合而成的新技术 涉及光显示 光存储 激光等领域 是未来信息产业的核心技术 2 信息系统技术 信息系统技术是指有关信息的获取 传输 处理 控制的设备和系统的技 术 感测技术 通信技术 计算机与智能技术和控制技术是它的核心和支撑技 术 感测技术就是获取信息的技术 主要是对信息进行提取 识别或检测并能 通过一定的计算方式显示计量结果 现代通信技术 一般是指电信 国际上称为远程通信 计算机与智能技术是以人工智能理论和方法为核心的 研究如何用计算机 去模拟 延伸和扩展人的智能 如何设计和建造具有高智能水平的计算机应用 系统 如何设计和制造跟聪明的计算机 一个完整的智能行为周期为 从机器 感知到知识表达 从机器学习到知识发展 从搜索推理到规划决策 从智能交 互到机器行为 到人工生命等 构成了智能科学与技术科学特有的认识对象 控制技术是指对组织行为进行控制的技术 控制技术是多种多样的 常用 的控制技术有信息控制技术和网络控制技术两种 3 信息应用技术 信息应用技术是针对种种实用目的 如信息管理 信息控制 信息决策而 发展起来的具体的技术群类 如工厂的自动化 办公自动化 家庭自动化 人 工智能和互联通信技术等 它们是信息技术开发的根本目的所在 信息技术在社会的各个领域得到广泛的应用 显示出强大的生命力 纵观 人类科技发展历程 还没有一项技术像信息技术一样对人类社会产生如此巨大 8 的影响 3 现代信息技术的发展趋势 现代信息技术的发展趋势 展望未来 在社会生产力发展 人类认识和实践活动的推动下 信息技术 将得到更深 更广 更快的发展 其发展趋势可以概括为数字化 多媒体化 高速度 网络化 宽频带 智能化等 1 数字化 当信息被数字化并经由数字网络流通时 一个拥有无数可能性的全新世界 便由此揭开序幕 大量信息可以压缩 并以光速进行传输 数字传输的品质又 比模拟传输的品质要好得多 许多种信息形态能够被结合 被制造 例如多媒 体文件 2 多媒体化 随着未来信息技术的发展 多媒体技术将文字 声音 图形 图像 视频 等信息媒体与计算机集成在一起 使计算机的应用由单纯的文字处理进入到文 图 声 影集成处理 3 高速度 网络化 宽频带 目前 几乎所有的国家都在进行最新一代的信息基础建设 即建设宽频高 速公路 尽管今日的 Internet 已经能够传输多媒体信息 但仍然被认为是一条 低容量频宽的网络路径 被形象地成为一条花园小径 下一代的 Internet 技术 Internet2 的传输速率将可以达到 2 4GB s 实现宽频的多媒体网络是未来信 息技术的发展趋势之一 4 智能化 直到今日 不仅是信息处理装置本身几乎没有智慧 作为传输信息的网络 也几乎没有智能 1 2 信息的表示与存储信息的表示与存储 计算机科学的研究主要包括信息采集 存储 处理和传输 而这些都与信 息的量化和表示密切相关 1 2 1 数据与信息 数据是对客观事物的符号表示 数值 文字 语言 图形 图像等都是不 同形式的数据 信息是现代生活和计算机科学中一个非常流行的词汇 一般来说 信息是 对各种事物变化和特征的反映 是经过加工处理并对人类客观行为产生影响的 数据表现形式 人通过接受信息来认识事物 从这个意义上来说 信息是一种 知识 是接受者原来不了解的知识 数据是信息的载体 信息是对人有用的数 据 计算机科学中的信息通常被认为是能够用计算机处理的有意义的内容或消 息 它们以数据的形式出现 数据与信息的区别 数据处理之后产生的结果为信息 信息具有针对性 时效性 尽管人们在许多场合把这两个词互换使用 信息是有意义的 而数据 没有 信息同物质 能源一样重要 是人类生存和社会发展的三大基本资源之一 可以说信息不仅维系着社会的生存和发展 而且在不断地推动着社会和经济的 发展 9 1 2 2 计算机中的数据 ENIAC 是一台十进制的计算机 它采用十个真空管来表示一位十进制 冯 诺依曼在研制 IAS 时 发觉这种十进制的表示和实现方式十分麻烦 故提 出了二进制的表示方法 从此改变了整个计算机的发展历史 二进制只有 0 和 1 两个数 相对十进制而言 采用二进制表示不但 运算简单 易于物理实现 通用性强 更重要的优点是所占用的空间和所消耗 的能量小得多 机器可靠性高 1 2 3 计算机中数据的单位 计算机中数据的最小单位是位 存储容量的基本单位是字节 8 个二进制 位称为 1 个字节 此外还有 KB MB GB TB 等 1 位 位 位是度量数据的最小单位 在数字电路和计算机技术中采用二进制表示数 据 代码只有 0 和 1 采用多个数码 0 和 1 的组合 来表示一个数 其中的每 一个数码称为 1 位 bit 2 字节 字节 一个字节由 8 位二进制数字组成 1Byte 8bit 习题 12 存储 24 24 点阵的一个汉字信息 需要的字节数是 B A 48 B 72 C 144 D 192 字节是信息组织和存储的基本单位 也是计算机体系机构的基本单位 为了便于衡量存储器的大小 统一以字节 Byte B 为单位 千字节 1KB 1024B 210B 兆字节 1MB 1024KB 220B 吉字节 1GB 1024MB 230B 太字节 1TB 1024GB 240B 习题 8 在计算机中 20GB 的硬盘可以存放的汉子个数是 A 10 1000 1000 B B 20 1024 MB C 10 1024 1024 KB D 20 1000 1000 KB 3 字长 字长 在计算机诞生初期 受各种因素限制 计算机一次能够同时 并行 处理 8 个二进制数 人们将计算机一次能够并行处理的二进制数成为该机器的字长 也成为计算机的一个 字 字长是计算机的一个重要指标 直接反映一台计算机的计算能力和精度 字长越长 计算机的数据处理速度越快 1 2 4 字符的编码 字符包括西文字符 字母 数字 各种符号 和中文字符 由于计算机室 以二进制形式存储和处理数据的 因此字符也必须按特定的规则进行二进制编 码才能进入计算机 习题 9 计算机中所有信息的存储都采用 D A 十进制 B 十六进制 C ASCII 码 D 二进制 字符编码的方法很简单 首先确定需要编码的字符总数 然后将每一个字符按 顺序确定顺序编号 编号值的大小无意义 仅作为识别与使用这些字符的依据 10 字符形式的多少涉及编码的位数 对西文与中文字符 由于形式的不同 使用 不同的编码 1 西文字符的编码 西文字符的编码 计算机中的数据都是用二进制编码表示的 用以表示字符的二进制编码称 为字符编码 计算机中最常用的字符编码是美国信息交换标准交换代码 ASCII 被国际标准化组织指定为国际标准 ASCII 码有 7 位码和 8 位码两种版本 国际 通用的是 7 位 ASCII 码 用 7 位二进制数表示一个字符的编码 共有 27 128 个 不同的编码值 相应可以表示 128 个不同字符的编码 习题 7 国际通用的 ASCII 码的码长是 A A 7 B 8 C 12 D 16 对大小写英文字母 阿拉伯数字 标点符号及控制符等特殊符号规定了编码 表中每 个字符都对应一个数值 称为该字符的 ASSCII 码值 其排列次序为 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0 b6 为最高位 b0为最低位 从 ASCII 码表中看出 有 34 个非图形字符 又称为控制字符 例如 SP Space 编码是 空格 CR Carriage Return 编码是 回车 DEL Delete 编码是 删除 BS Back Space 编码是 退格 其余 94 个可打印字符 也成为图形字符 在这些字符中 从小到大的排列 0 9 A Z a z 都是顺序排的 且小写比大写字母的码值大 32 即位值 b5为 0 或 1 这有 利于大 小写字母之间的编码转换 有些特殊的字符编码是容易记忆的 如 a 字符的编码为 对应的十进制数是 97 则 b 的编码值是 98 A 字符的编码为 对应的十进制数是 65 则 B 的编码值是 66 0 数字字符的编码为 对应的十进制数是 48 则 1 的编码值是 49 习题 10 大写字母 B 的 ASCII 码值是 B A 65 B 66 C 41H D 97 计算机的内部用用一个字节 8 个二进制位 存放 7 为 ASCII 码 最高位置为 0 2 汉字的编码 汉字的编码 ASCII 码只对英文字母 数字和标点符号进行了编码 为了使计算机能够处理 显示 打印 交换汉字字符等 同样也需要对汉子进行编码 我国于 1980 年发布了国家汉字编码 标准 GB2318 1980 全称是 信息交换用汉子编码及字符集 基本集 简称 GB 码或国 际码 根据统计 把最常用的 6763 个汉字分成两级 一级汉字有 3755 个 按汉语拼音 字母的次序排列 二级汉字 3008 个 按偏旁部首排列 由于一个字节只能表示 256 种编码 是不足以表示 6763 个汉字的 所以一个国际码用两个字节来表示一个汉字 每个字节的最 高位为 0 为避开 ASCII 表中的控制码 区位码将 GB2312 1980 中的 6763 个汉字分为 94 行 94 列 代码表分 94 个区 行 和 94 个位 列 由区号 行号 和位号 列号 构成了区位 码 区位码最多可以表示 94 94 8836 个汉字 区位码由 4 位十进制数字组成 前 2 位为 区号 后 2 位为位号 在区位码中 01 09 区为特殊字符 10 55 区为一级汉字 56 87 区 为二级汉字 例如汉字 中 的区位码为 54 48 即它位于第 54 行 第 48 列 区位码是一个 4 位十进制数 国际码是一个 4 位十六进制数 为了与 ASCII 码兼容 汉字输入区位码与国际码之间有一个简单的转换关系 具体方法是 将一个汉字的十进制 区号和十进制位号分别转换成十六进制 然后再分别加上 20H 十进制就是 32 因是非图 形字符码值 就成为汉字的国际码 例如 汉字 中 字 11 十进制 十六进制 区位码 5448D 3630 H 国际码 8680D 3630H 2020H 5650H 二进制表示 B B B 1992 年通过的国际标准 ISO 10646 定义了一个用于世界范围各种文字及各种语言的 书面形式的图形字符集 基本上收全了上面国家和地区使用的汉字 Unicode 编码标准 对汉字集的处理与 ISO 10646 相似 GB2312 1980 中因有许多汉子没有包括在内 为此有了 GBK 编码 扩展汉字编码 它 是对 GB2312 1980 的扩展 共收录了 21003 个汉字 支持国际标准 ISO 10646 中的全部中 日韩汉字 也包含了 BIG5 台港澳 编码中的所有汉字 GBK 编码于 1995 年 12 月发布 目前 Windows 以上的版本都支持 GBK 编码 只要计算机安装了多语言支持功能 几乎不需 要任何操作就可以在不同的汉字系统之间自由变换 微软拼音 全拼 紫光 等几种 输入法都支持 GBK 字符集 2001 年我国发布了 GB 18030 编码标准 它是 GBK 的升级 GB 18030 编码空间约为 160 万码位 且目前纳入了编码的汉子约为 2 6 万个 3 汉字的处理过程 汉字的处理过程 计算机内部只能识别二进制 任何信息 包括字符 汉字 声音 图像等 在计算机 中都是以二进制形式存放的 而汉字可以输入到计算机中 在计算机中存储 经过转换 在屏幕上显示或在打印机上打印 下面介绍汉字的处理过程 这些编码主要包括 汉字输 入码 汉字内码 汉字地址吗 汉字字形码等 这一系列的汉字编码及转换 汉字信息处 理中的各编码及流程如图 1 5 所示 图 1 5 汉字信息处理系统的模拟 汉字输入汉字输入 汉字输出汉字输出 从图 1 5 中可以看到 通过键盘对每个汉字输入规定的代码 即汉字的输入码 例如拼音 输入码 不论哪一种汉字输入方法 计算机都将每个汉字的汉字输入码转换为相应的国际 码 然后再转换为机内码 就可以在计算机内存储和处理了 习题 11 汉字在计算机内部的传输 处理和存储都使用汉字的 C A 字形码 B 输入码 C 机内码 D 国际码 输出汉字时 先将汉字的内机码通过简单地对应关系转换为相应的汉字地址码 然后通过 汉字地址码对汉字库进行访问 从字库中提取汉字的字形码 最后根据自行数据显示和打 印出汉字 1 汉字输入码 为将汉字输入计算机而编制的代码称为汉字输入码 也叫外码 汉字输入码是利用计 算机标准键盘上按键的不同排列组合来对汉字的输入进行编码 目前汉字输入码法的开发 研究种类繁多 已多达数百种 一个好的输入编码应是 编码短 可以减少击键的次数 重码少 可以实现盲打 好学好记 便于学习和掌握 但目前还没有一种符合上述全部要 求的汉字输入编码方法 目前常用的输入法类别有音码 形码 语音输入 手写输入或扫 描输入等 实际上 区位码也是一种输入法 其最大优点是一字一码的无重码输入法 最 大的缺点是代码难以记忆 可以想象 对于同一个汉字 不同的输入法有不同的输入码 例如 中 字的全拼 输入吗是 zhong 其双拼输入吗是 vs 而五笔形的输入码是 kh 这种不同的输入 码通过输入字典转换统一到标准的国际码之下 输入法国际码 输入法 机内码 输入法 地址码 输入法 字形码 输入法 12 2 汉字内码是为计算机内部对汉字进行存储 处理的汉字代码 它应满足存储 处理 和传输的要求 当一个汉字输入计算机后转换为内码 才能在机器传输 处理 汉字内码 的形式也是多种多样 目前 对应于国际码 一个汉字的内码用 2 个字节存储 并把每个 字节的最高二进制位置 1 作为汉字内码的标识 以免与单字节的 ASCII 码产生歧义 如 果用十六进制来表述 就是把汉字国际码的每个字节上加一个 80H 即二进制数 所以 汉字的国际码与其内码存在下列关系 汉字的内码 汉字的国际码 8080H 例如 已知 中 字的国际码为 5650H 则根据上述公式得 中 字的内码 中 字的国际码 5650H 8080H D6D0H 二进制表示 B B B 由此可见 西文字符的内码是 7 位 ASCII 码 一个字节的最高位为 0 每个西文字符的 ASCII 码值均小于 128 为了与 ASCII 码兼容 汉字用两个字节来存储 区位码再分别加上 20H 就成为汉字的国际码 在计算机内部为了能够区分是汉字还是 ASCII 码 将国际码每 个字节的最高位由 0 变为 1 也就是说汉字内码的每个字节都大于 128 变换后的国际码 称为汉字内码 4 汉字字形码 汉字字形码 经过计算机处理的汉字信息 如果要显示或打印出来提供阅读 则必须将汉字内码转 换成人们可读的方块汉字 汉字字形码又称汉字字模 用于汉字的显示屏或打印机输出 汉字字形码通常有两种表示方式 点阵和矢量表示方式 用点阵表示字形时 汉字字形码指的就是这个汉字字形点阵的代码 根据输出汉字的要求 不同 点阵的多少也不同 容易型汉字为 16 16 点阵 普通型汉字为 24 24 点阵 提高型 汉字为 32 32 点阵 48 48 点阵 等等 图 1 6 显示了 次 字的 16 16 字形点阵和代码 习题 12 存储 24 24 点阵的一个汉字信息 需要的字节数是 B A 48 B 72 C 144 D 192 在一个 16 16 的网格中用点描出一个汉字 如 次 字 整个网格分为 16 行 16 列 每个小格用 1 位二进制编码表示 有点的用 1 表示 没有点 的用 0 表示 这样 从上到下 每一行需要 16 个二进制位 占两个字节 如第一行的点阵编码是 0080H 描述整个汉字的字形需要 32B 的存储空间 汉字的点阵字形编码仅用于构造汉字的字库 一般 对应不同的字体 如宋体 楷体 黑体 有不同的 字库 字库中存储了每个汉字的点阵代码 字模点 阵只能用来构成 字库 而不能用于机内存储 输 出汉字时 先根据汉字内码的对应关系转换成汉字 地址吗 再通过汉字地址码提取汉字的字形码 根 据字形数据显示和打印出文字 点阵规模越大 字形愈清晰美观 所占存储空 间也愈大 两级汉字大约占用 256KB 点阵表示方式的缺点是字形放大后产生的效果差 矢量表示方式存储的是描述汉字字形的轮廓特征 当要输出汉字时 通过计算机的计 算 由汉字字形描述生成所需大小和形状的汉字点阵 矢量化字形描述与最终文字显示的 大小 分辨率无关 因此可产生高质量的汉字输出 Windows 中使用的 TrueType 技术就是 13 汉字矢量表示方式 它解决了汉字点阵字形放大后出现锯齿现象的问题 5 汉字地址码 汉字地址码 汉字地址码是指汉字库 这里主要指整字形的点阵式字模库 中存储汉字字形信息的 逻辑地址码 需要向输出设备输出汉字时 必须通过地址码对汉字库进行访问 汉字库中 字形信息都是按一定顺序 大多数按标准汉字交换码中汉字的排列顺序 连续存放在存储 介质上 所以汉字地址码也大多是连续有序的 而且与汉字内码间有着简单的对应关系 以简化汉字内码到汉字地址码的转换 6 其他汉字内码 其他汉字内码 GB 2312 1980 国际码只能表示和处理 6763 个汉字 为了统一表示世界各国 各地区的 文字 便于全球范围的信息交流 各级组织公布了各种汉字内码 1 GBK 码 扩充汉字内码规范 是我国制定的 对多达 2 万元的简 繁汉字进行了 编码 是 GB 2312 1980 码的扩充 这种内码仍以 2B 表示一个汉字 第一个汉字为 81H FEH 第二个字节为 40H FEH 虽然第二个字节的最左边不一定是 1 但因为汉字内 码总是 2 字节连续出现的 所以即使与 ASCII 码混合在一起 计算机也能够加以正确区别 简体版中文 Windows95 98 2000 XP 使用的是 GBK 内码 2 UCS 码 通用多八位编码字符集 是国际标准化组织 ISO 为各种语言字符制 定的编码标准 ISO IEC 10646 字符集中的每个字符用 4B 组号 平面号 行号和字位号 唯一地表示 第一个平面 00 组中的 00 平面 称为基本多文种平面 Basic Multilingual Plane BMP 包含字母文字 音节文字以及中 日 韩 CJK 的表意文字等 3 Unicode 编码是另一个国际编码标准 它最初是由 Apple 公司发起制定的通用多 文种字符集 后来被多家计算机厂商组成 Unicode 协会进行开发 并得到计算机界的支持 成为能用双字节编码统一地表示几乎世界上所有书写语言的字符编码标准 目前 Unicode 编码可容纳 65536 个字符编码 主要用来解决多语言的计算问题 如 不同国家的字符标准 允许交换 处理和显示多语言文本以及公用的专业符号和数学符号 随着 Internet 的迅速发展 不同国家之间的人们进行数据交换的需求越来越大 Unicode 编 码因此成为当今最为重要的交换和显示的通用字符编码标准 它适用于当前所有已知的编 码 覆盖了美国 欧洲 中东 非洲 印度 亚洲和太平洋地区的语言 以及专业符号 目前 Unicode 编码在网络 Windows 系统和很多大型软件中得到应用 4 BIG5 码是目前中国台湾 香港地区普遍使用的一种繁体汉字的编码标准 繁体 版中文 Windows95 98 2000 XP 使用的是 BIG5 1 3 计算进硬件系统计算进硬件系统 硬件是计算机的物质基础 没有硬件就不称其为计算机 尽管各种计算机在性能 用 途和规模上有所不同 但其基本结构都遵循冯 诺依曼型体系结构 人们称符合这种设计 的计算机称冯 诺依曼模型 这决定了计算机由输入 存储 运算 控制和输出五个部分 组成 1 3 1 运算器 运算器 ALU 是计算机处理数据形成信息的加工厂 它的主要功能是对二进制数码 进行算术运算或逻辑运算 所以 也称为算术逻辑部件 ALU 所谓算术运算 就是数的 加 减 乘 除以及乘方 开方等数学运算 而逻辑运算则是指逻辑变量之间的运算 即 通过与 或 非等基本操作对二进制数进行逻辑判断 计算机之所以能完成各种复杂的操作 最根本原因是由于运算器的运行 参加运算的 数全部是在控制器的统一指挥下从内存储器中取到运算器里 由运算器完成运算任务 14 由于在计算机内 各种运算均可归纳为相加和移位这两个基本操作 所以 运算器的 核心是加法器 Adder 为了能将操作数暂时存放 能将每次运算的中间结果暂时保留 运 算器还需要若干个寄存数据的寄存器 Register 若一个寄存器既保存本次运算的结果而 又参与下次的运算 它的内容就是多次累加的和 这样的寄存器又称为累加器 AL 运算器的处理对象是数据 处理的数据来自存储器 处理后的结果通常送回存储器或 暂存在运算器中 数据长度和表示方法 对运算器的性能影响极大 计算机的字长大小决 定了计算机的运算精度 字数越长 所能处理的数的范围越大 运算精度越高 存储速度 越快 目前普遍使用的 Intel 公司和 AMD 公司的微处理器大多支持 32 位或 64 位字长 意 味着该类型机器可以并行处理 32 位和 64 位的二进制算术运算和逻辑运算 运算器的性能指标是衡量整个计算机性能的重要因素之一 与运算器相关的性能指标 包括计算机的字长和运算速度 字长 指计算机运算部件一次能同时处理的二进制数据的位数 见 1 2 3 小节 作为存 储数据 字长越长 则计算机的运算精度就越高 作为存储指令 字长越长则计算机的处 理能力就越强 运算速度 计算机的运算速度通常是指每秒钟所能执行加法指令的数目 常用百万次 秒 MIPS 来表示 这个指标更能直观地反映机器的速度 1 3 2 控制器 控制器 CU 是计算机的心脏 由它指挥全机各个部件自动 协调地工作 控制器的 基本功能是根据指令计数器中指定的地址从内存取出一条指令 对其操作码进行译码 再 由操作控制部件有序地控制各部件完成操作码规定的功能 控制器也记录操作中各部件的 状态 使计算机能有条不紊地自动完成程序规定的任务 从宏观上看 控制器的作用是控制计算机各部件协调工作 从微观上看 控制器的作 用是按一定顺序产生机器指令执行过程中所需要的全部控制信号 这些控制信号作用于计 算机的各个部件以使其完成某种功能 从而达到执行指令的目的 所以 对控制器而言 真正的作用是机器指令执行过程的控制 控制器由指令寄存器 IR 指令译码器 ID 程序计数器 PC 和操作控制器 OC 4 个部件组成 IR 用以保存当前执行或即将执行的指令代码 ID 用来解析和识别 IR 中所存放指令的性质和操作方法 OC 则根据 ID 的译码结果 产生该指令执行过程中所需 的全部控制信号和时序信号 PC 总是保存下一条要执行的指令地址 从而使程序可以自动 持续地运行 1 机器指令 机器指令 为了让计算机按照人的意识和思维正确运行 必须设计一系列计算机可以真正识别和 执行的语言 机器指令 机器指令是一个按照一定格式构成的二进制代码串 用来描述 一个计算机可以理解并执行的基本操作 计算机只能执行指令 它被指令所控制 机器指令通常由操作码和操作数两部分组成 1 操作码 指明指令所要完成操作的性质和功能 2 操作数 指明操作码执行时的操作对象 操作数的形式可以是数据本身 也可以 是存放数据的内存单元地址或寄存器名称 操作数又分为源操作数和目的操作数 源操作 数指明参加运算的操作数来源 目的操作数地址指明保存运算结果的存储单元地址或寄存 器名称 2 指令的执行过程 指令的执行过程 计算机的工作过程就是按照控制器的控制信号自动 有序地执行命令 指令是计算机 正常工作的前提 所有程序都是由一条条指令序列组成的 一条机器指令的执行需要获得 15 指令 分析指令 执行指令 大致过程如下 1 取指令 从存储单元地址等于当前程序计数器 PC 内容的那个存储单元中读取当 前要执行的指令 并把它存放到指令寄存器 IR 中 2 分析指令 指令译码器 ID 分析该指令 称为译码 3 生成控制信号 操作控制器根据指令译码器 ID 的输出 译码结果 按一定的顺 序产生执行该指令所需的所有控制信号 4 执行指令 在控制信号的作用下 计算机各个部分完成相应的操作 实现数据的 处理和结果的保存 5 重复执行 计算机根据 PC 中新的指令地址 重复执行上述 4 个过程 直至执行 到指令结束 控制器和运算器是计算机的核心部件 这两部分合称中央处理器 CPU 习题 13 组成中央处理器 CPU 的主要部件是 D A 控制器和内存 B 运算器和内存 C 控制器和寄存器 D 运算器和控制器 在微型计算机中通常也称作微处理器 MPU 微型计算机的发展是与微处理器的发展同步 的 时钟主频指 CPU 的时钟频率 是微机性能的一个重要指标 它的高低一定程度地决定 了计算机速度的高低 主频以吉赫兹 GHz 为单位 一般地说 主频越高 速度越快 由于微处理器发展迅速 微机的主频也在不断提高 奔腾 处理器目前 CPU 的主频已达 到 1 5GHz 1 3 3 存储器 存储器是存储程序和数据的部件 它可以自动完成程序或数据的存取 是计算机系统 中的记忆设备 存储器分为内存 又称主存 和外存 又称辅存 两大类 内存是主板上 的存储部件 用来存储当前正在执行的数据 程序和结果 内存容量小 存取速度快 但 断电后 RAM 中的信息全部丢失 外存是磁性介质或光盘等部件 用来存放各种数据文件和 程序文件等需要长期保存的信息 外存容量大 存取数度慢 但断电后所保存内容不会丢 失 计算机之所以能够反复执行程序或数据 就是由于有存储器的存在 CPU 不能像访问内存那样 直接访问外存 当需要某一程序或数据时 首先应调入内 存 然后再运行 1 内存内存 存储器是用来存储数据和程序的 记忆 装置 相当于存放资料的仓库 计算机中的 全部信息 包括数据 程序 指令以及运算的中间数据和最后的结果都要存放在存储器中 存储器有内存储器和外存储器两种 内存储器按功能又可分为随机存取存储器 RAM 和只读存储器 ROM 1 随机存取存储器 通常所说的计算机内存容量均指 RAM 存储器容量 即计算机的主存 RAM 有两个特 点 第一个特点是可读写