大学计算机基础知识

,大学计算机基础 (第2版) 张钧良 张世波 编著,第1章 计算机基础知识,1.1 信息时代与计算机1.2 计算机的运行基础1.3 计算机硬件基础1.4 计算机软件基础,内容,1.1.1 信息时代1.1.2 电子计算机的诞生和发展1.1.3 微型计算机1.1.4 计算机的特点1.1.5 计算机的性能指标1.1.6 计算机的应用领域1.1.7 计算机的发展展望1.1.8 我国计算机的发展情况,1.1 信息时代与计算机,什么是Computer？（计算机）,术语和概念,计算机（Computer）是一种能够接收和存储信息，并按照存储在其内部的程序(这些程序是人们意志的体现)对输入的信息进行加工、处理，得到人们所期望的结果，然后把处理结果输出的高度自动化的电子设备。,一、什么是信息 信息是事物运动状态和特征的反映和表示，它是社会的三要素（材料、能源、信息）之一。 信息是经过加工、具有一定含义的且对决策有价值的数据。 数据和信息是密不可分的，信息之间的联系又可以得到抽象层次更高的信息。,1.1.1 信息时代与计算机,二、信息的特征 信息在使用中不会有损耗。 信息可以大量地复制。 信息可以脱离所反映的事物而被保存、传播。 信息可以不断增长。 所有事物都有信息。（信息具有普遍性、无限性、寄载性、时效性、可处理性、共享性、层次性、传递性）。,1.1.1 信息与信息技术,三、信息科技 它由信息的获取，信息的传输，信息的处理和信息的应用这四部分所组成。信息技术包括以下几方面,1.1.1 信息与信息技术,感测与识别技术信息传递技术信息处理与再生技术信息使用技术控制技术显示技术 现代信息技术是一种综合性的技术，它的支柱技术是：计算机技术、通信技术和控制技术，即3C技术。,信息科技包括以下几方面：,四、信息社会与计算机计算机不仅是现代社会使用最广泛的现代化工具,而且是信息社会的重要支柱。信息社会与计算机密切相关。20世纪90年代开始，信息革命悄然在世界各地兴起。这意味着21世纪人类将进入信息社会。,1.1.1 信息与信息技术,一、电子计算机的诞生 世界上第一台计算机是1946年2月在美国诞生的，它的名字叫ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Calculator，电子数字积分计算机，译作“埃尼克”)。,1.1.2 电子计算机的诞生和发展,二、电子计算机的发展 电子计算机的发展，通常是按照计算机中所采用的电子逻辑器件来划分阶段，可以分成4个阶段：电子管计算机(第一代计算机)、晶体管计算机(第二代计算机)、中小规模集成电路计算机(第三代计算机)、大规模超大规模集成电路计算机(第四代计算机)，现在正在向智能计算机、神经网络计算机和生物计算机的方向发展。,1.1.2 电子计算机的诞生和发展,一、微型计算机的分类 按照计算机的规模、运算速度、使用范围等综合考虑，可以把计算机分为：高性能计算机、微型计算机（PC机）、工作站、服务器、嵌入式计算机等。,1.1.3 微型计算机,二、微型计算机的发展 以微处理器为核心的微型计算机属于第四代计算机。微型计算机以微处理器的型号为标志，微处理器的发展从1971年Intel公司用PMOS工艺制成世界上第一代4位微处理器4004算起，30多年的历史，迄今已发展了五代产品。,1.1.3 微型计算机,一、计算机特点处理速度快存储容量大、存储时间长计算精度高具有逻辑判断能力应用领域广泛,1.1.4 计算机的特点,二、微型计算机的特点 体积小，重量轻 价格便宜，成本低 使用方便，运行可靠 对工作环境无特殊要求,1.1.4 计算机的特点,一、计算机的性能指标主频主频即时钟频率，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行速度。主频的单位是兆赫兹(MHz)，如486DX/66的主频为66MHz，Pentium/100的主频为100MHz，P4的主频在1GHz以上。,1.1.5 计算机的性能指标,字长 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。 字长决定了计算机的运算精度，字长越长，计算机的运算精度就越高。 其次，字长决定了指令直接寻址的能力。字长也影响机器的运算速度，字长长，计算机的运算速度就快。,1.1.5 计算机的性能指标,内存容量 内存储器中能存储的信息总字节数称为内存容量。单位是字节。（目前，P4型微机的内存容量一般都在128MB以上）。也有用所存储的二进制位的总数来表示存储容量的。 内存容量越大，处理数据的范围就越广，运算速度一般也快。,1.1.5 计算机的性能指标,存取周期 把信息代码存入存储器，称为“写”，把信息代码从存储器中取出，称为“读”。 存储器进行一次“读”或“写”操作所需的时间称为存储器的访问时间(或读写时间)，而连续启动两次独立的“读”或“写”操作(如连续的两次“读”操作)所需的最短时间，称为存取周期(或存储周期)。微型机的内存储器目前都由超大规模集成电路制成，其存取周期很短，约为几十纳秒（ns）左右。,1.1.5 计算机的性能指标,运算速度 运算速度是一项综合性的性能指标，其单位是MIPS(百万条指令/秒)。因为各种指令的类型不同，执行不同指令所需的时间也不一样。过去以执行定点加法指令作标准来计算运算速度，现在用一种等效速度或平均速度来衡量。等效速度是由各种指令平均执行时间以及相对应的指令运行比例计算得出来的，即用加权平均法求得。影响机器运算速度的因素很多，主要是CPU的主频和存储器的存取周期。,1.1.5 计算机的性能指标,科学计算 数据处理 过程控制计算机辅助系统 计算机通信,1.1.6 计算机的应用领域,十亿晶体管芯片下一代个人计算机嵌入式系统,1.1. 7 计算机的发展展望,我国的计算机产业起步于50年代中期。自发展开始，我国的计算机产业走过了坎坷的道路，大致可分以下几个阶段。面对封锁，走“自力更生、奋发图强”之路改革开放，我国计算机产业实现两大转变“抓应用，促发展”，培育市场成倍增长 广泛普及计算机知识，PC进入家庭推动国民经济信息化建设成绩斐然软件产业与计算机研究同步发展,1.1.8 我国计算机的发展情况,1.2.1 进位计数制1.2.2 二进制数的运算规则1.2.3 信息在计算机内的表示1.2.4 信息在计算机中的存储地址,1.2 计算机的运行基础,一、进位计数制数制进位计数制，是人们利用符号来计数的方法数制的种类：二进制、十进制、八进制、十六进制、及十二进制、六十进制等。 数制中的一些名词术语：数码：用数字表示一种数制的数值基：数制所使用的数码个数权：某数制每一位所具有的值,1.2.1 进位计数制,十进制：10个数码二进制：2个数码0和1，逢2进1。十六进制：16个数码，0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F，逢16进1,一、进位计数制,二进制、十六进制转换为十进制：按权展开十进制数转换为二进制数：整数部分：“除2取余”法，即逐次除以2，直至商为0，得出的余数即为二进制数各位的数码。 小数部分：“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。,二、数制之间的转换,二进制数与十六进制数的转换二进制数转换成十六进制数的方法，是将二进制数从小数点开始分别向左(对二进制整数)或向右(对二进制小数)每4位组成一组，每一组有4位二进制数，转换成十六进制数码中的1个数字，连接起来即可。不足4位的补0。,二、数制之间的转换,一、 二进制数的算术运算规则二进制数的算术运算规则类似于十进制数的运算。加法规则 减法规则 乘法规则 除法规则,1.2.2 二进制数的运算规则,二、逻辑运算规则 逻辑或运算 逻辑与运算 逻辑非运算 逻辑异或运算,1.2.2 二进制数的运算规则,一、二进制数的原码、补码和反码表示 整数的表示原码：最高位为符号位，其余为数值位，数值部分用二进制数的绝对值表示的方法。+57原=00111001 -57原=10111001反码：正数的反码与原码相同，负数的反码符号位为1，然后将原码的数值位各位取反。 +57反=00111001 -57反=11000110,1.2.3 信息在计算机内的表示,补码：正数的补码与原码相同，负数的补码符号位为1，然后将原码的数值位各位取反后最低位加1。 +57补=00111001 -57补=11000111引出补码的目的是为了做减法，减法用补码的加法来实现。这样运算器中只要有加法器和移位器就能完成加减乘除运算。,1.2.3 信息在计算机内的表示,【知】 X=+44，Y=+50，求X-Y？（用补码的加法运算来求）【解】 X-Y=X+(-Y) X=+101100，-Y=-110010， X补=0 101100，-Y补=1 001110 X+(-Y) 补=X补+-Y补 =0 101100+1 001110=1 111010所以，真值X+(-Y)=-000110即 X-Y=-6,举例说明,二、定点数和浮点数所谓定点数和浮点数，是指在计算机中一个数的小数点位置是固定的，还是浮动的，如果一个数中小数点的位置是固定的，则叫定点数，否则为浮点数。采用定点数表示法的计算机叫定点计算机，采用浮点数表示法的计算机叫浮点计算机。,1.2.3 信息在计算机内的表示,1. 定点数表示法：（1）纯小数表示法：把小数点固定在数值部分的最高位之前。（2）整数表示法：把小数点固定在数值部分的最后面。,1.2.3 信息在计算机内的表示,2. 浮点数表示法： 小数点位置可以浮动的表示方法. 一个浮点数包括阶码和尾数两个部分，阶码表示这个数的范围，尾数表示这个数的精度。 任一个二进制数N可以表示成：N2EM 式中，M为数N的尾数或数码，E为指数，是数N的阶码，是一个二进制整数。因此，一个浮点数分为阶码和尾数两个部分。,1.2.3 信息在计算机内的表示,1.2.3 信息在计算机内的表示,对一个真值为+23.25的十进制数，用浮点数表示法表示其原码。 (23.25)10(10111.01)2，用浮点数表示其原码为：2+1010.1011101，则在机器中表示为：这里阶码和尾数都用原码表示，实际上往往是尾数用补码表示，阶码用移码表示。,浮点数表示实例,1.2.3 信息在计算机内的表示,3.计算机中字符的表示方法 （1）西文字符的编码计算机中的字符，目前世界上用ASCII码(American Standard Code for Information Interchange)来表示,1.2.3 信息在计算机内的表示,1.2.3 信息在计算机内的表示,（2）汉字的编码“GB2312-80” 汉字编码：我国1981年公布的“中华人民共和国国家标准信息交换汉字编码”，是一种国家标准编码。简称国标码。用连续的两个字节对一个汉字进行编码，并且规定每个字节的最高位均为1。国标码用两个字节的16进制数表示，例如“文”的国标码是“4E44H”，“中华人民共和国”的国标码分别是“5650H、3B2AH、484BH、4371H、3932H、3A4DH、397AH”。,1.2.3 信息在计算机内的表示,（2）汉字的编码 “GB18030-2000”汉字编码：信息技术 信息交换用汉字编码字符集 基本集的扩充新标准。GB18030于2000年3月17日由信息产业部和国家技术监督局颁布，自颁布之日起实施。该标准共收录了27000多个汉字，总编码空间超过150万个码位。GBK：是对“GB2312-80” 扩充后的汉字编码方案，不是国家标准。Unicode:允许表示65536个字符。,在计算机中一个字节是作为一个不可分割的单位来处理的，所以一个字节称为存储器的一个存储单元。一个存储单元可存储一定的内容，为了便于找到每个存储单元，计算机对每个存储单元进行了编号，这种编号称之为地址(Address)。图1.3给出了存储单元的地址和存储内容的示意图。,1.2.4 信息在计算机中的存储地址,1.2.4 信息在计算机中的存储地址,图1.3 存储单元的地址和存储内容的示意图,1.3.1 计算机硬件系统的组成1.3.2 计算机工作原理1.3.3 微型计算机系统的硬件系统1.3.4 微机常用的输入/输出设备1.3.5 微机的外存储器1.3.6 微机的启动,1.3 计算机硬件系统,一、计算机硬件体系结构 一个完整的计算机系统应包括硬件系统和软件系统两大部分。 计算机的硬件是指组成一台计算机的各种物理装置,它们是由各种实实在在的器件组成的,是计算机进行工作的物质基础。计算机的硬件由输入设备、输出设备、运算器、存储器和控制器五部分组成。,1.3.1 计算机硬件系统的组成,一、计算机硬件体系结构,1.3.1 计算机硬件系统的组成,二、常用的输入设备1. 输入设备功能：把原始数据和处理这些数据的程序通过输入接口输入到计算机的存储器中。常用输入设备：键盘鼠标器还有：笔输入设备、扫描仪、数码相机、图形数字化仪、光笔、条形码阅读器、模数（A/D）转换器等。,1.3.1 计算机硬件系统的组成,输出设备功能：输出计算机的处理结果。 根据用户的需要，按照输出的形式制成各种类型的输出设备。常用输出设备：显示器打印机绘图仪还有：X-Y记录仪、数模（D/A）转换器等。从数据输入输出的角度看，磁盘机和磁带机也可看作是I/O设备。,三、常用的输出设备,（1）显示器组成：监视器（显示器）+显示卡分类：CRT显示器和液晶显示器1）CRT显示器CRT显示器主要性能参数：点距：点距(Dot Pitch)是彩色显示器的一项重要技术指标，是指屏幕上相邻两个相同颜色的荧光点之间的最小距离。点距越小，可以达到的分辨率就越高，画面越细致清晰。单位是毫米。,三、常用的输出设备,刷新率：即刷新频率。指屏幕的刷新速度，刷新频率低，图像的闪烁和抖动就严重，眼睛容易疲劳。刷新频率又分垂直刷新频率和水平刷新频率。垂直刷新频率又叫场频(Vertical Scanning Frequency)，以Hz为单位，是画面的刷新次数，一般场频应在75Hz以上。水平刷新频率又叫行频(Horizontal Scanning Frequency)，是电子枪每秒钟扫描过的水平线数目，单位是KHz。,CRT主要性能参数,分辨率：分辨率(Resolution)是定义显示器画面解析度的标准，一般表示为水平分辨率(一个扫描行中像素的数目)和垂直分辨率(扫描行的数目)的乘积。如1024768，表示水平方向最多可以包含1024个像素，垂直方向有768条扫描线。屏幕总像素的个数是它们的乘积。分辨率越高，画面包含的像素就越多，图像就越细腻清晰。,CRT主要性能参数, LCD (Liquid Crystal Display)显示器利用液晶 的物理特性，当通电时导通，分子排列有规则，使光线容易通过；不通电时不导通，分子排列混乱，阻止光线通过。使在屏幕上显示出图形。,显示器, 显卡：(又称显示适配器、显示卡) 图形处理芯片心脏显示存储器（显存）关键核心部件,显示器,（2）打印机分类：击打式打印机和非击打式打印机击打式打印机针式打印机非击打式打印机激光打印机、喷墨打印机针式打印机激光打印机喷墨打印机打印机性能指标：分辨率dpi (点/英寸) 、打印速度PPM(页/分钟),1.3.1 计算机硬件系统的组成,（3）绘图机分类：平板式绘图机和滚筒式绘图机用于CAD和CAM,1.3.1 计算机硬件系统的组成,1.3.1 计算机硬件系统的组成,四、存储器 存储器(Memory)是计算机用来存放程序和数据的记忆部件,是计算机各种信息存放和交流的中心。它的基本功能是在控制器的控制下按照指定的地址存入和取出信息。位（bit）:计算机中存储数据的最小单位 字节（Byte）：8个二进制位 每1024个字节称为1K字节(1KB)1KB=210 =1024字节 1MB=220 =1024KB1GB=230 =1024MB 1TB=240 =1024GB,1.3.1 计算机硬件系统的组成,四、存储器 存储器可分为内存储器与外存储器,简称内存与外存。（一）内存储器 内存储器的种类SDRAM（Synchronous DRAM，同步动态随机存储器）简称同步动态内存，它是与系统时钟同步的，即使用和系统主板、CPU相同的工作时钟，如，CPU的外频为100MHz，那么，送到内存上的频率也是100MHz。由于是同步，其存取速度有相当大的提高，一个CPU时钟周期即可完成数据的访问和刷新，大大提高了数据传输率，其速度要比DRAM和EDO DRAM快得多，传输率最大可达到200 MHz。其工作电压一般为3.3V，或者更低。其接口多为168线的DIMM封装类型。SDRAM是当前微机系统流行的标准内存类型配置。,DDR SDRAMDDR SDRAM（Dual Data Rate SDRAM）简称DDR，是双倍速率SDRAM的意思。它比SDRAM速度高一倍。DDR建立在SDRAM的基础上，但在速度和容量上有了提高。首先，它使用了更多、更先进的同步电路；其次，DDR使用了Delay-Locked Loop（DDL，延时锁定电路）来提供一个数据滤波信号（DataStrobe signal）DDR SDRAM在本质上不需要提高时钟频率就能加倍提高SDRAM的吞吐量，原因是它在单个时钟周期内的上升/下降沿内都可传送数据。DDR内存条的尺寸和SDRAM相同，但插脚数由SDRAM的168pin（线）改为186pin。为了保持较高的数据传输率，电气信号改为支持电压为2.5V的SSTL2信号标准。,（一）内存储器的种类,RDRAMRDRAM也就是RAMBUS，是由美国RAMBUS公司研发的高速多通道DRAM技术，基于一种类RISC（Reduced Instruction Set Computing，精简指令集计算机）的理念，就是通过减少每时钟周期可通过的数据来减少复杂性，再通过提高工作频率来弥补它的不足。RDRAM的工作电压为2.5V，它的时钟频率可高达400MHz，由于在单个时钟周期内的上升/下降沿内都可传送数据，这样，300MHz的RDRAM的实际频率可以看成600MHz，400MHz的RDRAM的实际频率可以看成800MHz。所以，RDRAM内存被称为PC600和PC800。,（一）内存储器的种类,存储大量的暂时不参加运算或处理的程序和数据，又叫辅助存储器。 外存按存储介质分为磁表面存储器和光存储器。 磁表面存储器有硬磁盘存储器、软磁盘存储器、和磁带存储器等。光盘存储器有：只读光盘CD-ROM(Compact Disk-Read Only Memory)交互式光盘CD-I视频光盘Video-CD,（二） 外存储器,（二） 外存储器,内存和外存的区别,五、运算器运算器的功能是在控制器的指挥下，对信息或数据进行处理和运算,包括算术运算和逻辑运算。运算器的功能可以归纳为：实现对数据的算术和逻辑运算。暂时存放参与运算的数据和某些中间运算结果。挑选参加运算的数据,选中要执行的运算功能,并把运算结果输到所要求的部件中。,1.3.1 计算机硬件系统的组成,六、控制器控制器是计算机的控制中心，用来实现计算机本身运算过程的自动化。它指挥计算机各部件按照指令功能的要求进行所需要的操作。它从存储器中取出指令,分析指令的功能(指令译码),产生一系列的控制信号,去控制计算机各部件协调地工作，并控制程序的执行顺序。因此,控制器的主要工作是不断地取指令、分析指令和执行指令。,1.3.1 计算机硬件系统的组成,一、指令和程序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。 指令指令是指示计算机如何工作的命令，它通常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。 2.程序程序是由一系列指令组成的，它是为解决某一问题而设计的一系列排列有序的指令的集合。,1.3.2 计算机工作原理,二、存储程序和程序控制原理存储程序和程序控制原理是美籍匈牙利科学家冯诺依曼于1945年提出来的，是计算机能够自动完成运算或处理过程的基础。现在的计算机仍遵循着这个原理。存储程序和程序控制原理的要点是，为解决某个问题，需事先编制好程序，程序可以由高级语言的语句编写，也可以由机器指令组成，即程序是由一系列指令组成的。程序输入到计算机中，存储在内存储器中(存储原理)，在运行时，控制器按地址顺序取出存放在内存储器中的指令(按地址顺序访问指令)，然后分析指令，执行指令的功能，遇到转移指令时，则转移到转移地址，再按地址顺序访问指令（程序控制）。,1.3.2 计算机工作原理,三、计算机的工作过程控制器控制输入设备将数据和程序从输入设备输入到内存储器；在控制器指挥下，从存储器取出指令送入控制器；控制器分析指令，指挥运算器、存储器执行指令规定的操作；运算结果由控制器控制，送到存储器保存或送输出设备输出；返回到第2步，继续取下一条指令，如此反复，直至程序结束。,1.3.2 计算机工作原理,一、微型计算机硬件系统的基本配置当前普遍使用的微型计算机系统（PC机）硬件的组成成分，从外观上看，它主要包括五大部分（如下图所示）：主机箱（主机箱内安装有主板（系统板）、软盘驱动器、硬盘、光盘、电源等。）主板上安装有CPU、内存储器、芯片组、BIOS和CMOS、总线扩展槽和一些接口电路。 显示器键盘鼠标器音箱,1.3.3 微型计算机系统的硬件系统,计算机的硬件配置组成示意图,1.3.3 微型计算机系统的硬件系统,主板（mainboard）又叫主机板、系统板（systemboard）、母板（motherboard），是PC机硬件系统的核心。它安装在计算机主机箱内，是一块矩形印刷电路板，用来连接计算机的各种内外设备。CPU、内存储器、显示卡和声卡等直接安插在主板上，硬盘驱动器、软盘驱动器、光驱、键盘、鼠标器等外部设备则通过缆线、接口与主板相连，主板上还安装了组成计算机的主要电路系统，如I/O控制芯片、键盘和面板控制开关接口、指示灯接插件、扩充插槽、主板及插卡的直流电源供电接插件等元件。,1.3.3 微型计算机系统的硬件系统,二、系统主板,1,主板的结构示意图,主板芯片组 主板芯片组简称芯片组（Chipset），是主板的核心组成部分，其全称是主板逻辑控制芯片组，芯片组决定了主板的功能，代表了主板的风格，更代表了主板档次的高低，影响着整个微机系统的性能。 北桥芯片：和CPU密切联系的，控制的是系统总线、L2Cache、AGP总线、内存以及PCI总线，决定着支持内存的类型和最大容量，决定是否支持AGP高速图形接口及ECC数据纠错等。 南桥芯片：决定着是否对USB（通用串行总线）、IDE、Ultra DMA/33传输和ACPI（高级能源管理）的支持，以及是否包括KBC（键盘控制模块）和RTC（实时时钟模块）。,二、系统主板,CMOS的本意是互补金属氧化物半导体，这是一种大规模应用于集成电路芯片制造的原料。在微机上是主板上的一块可读写的RAM芯片，用来保存当前系统的硬件配置和用户对某些参数的设定。CMOS可由主板上的电池供电，它的耗电量非常低（每位约10毫微瓦），即使系统掉电，或者一、两年不开机，CMOS中的信息也不会丢失。,2. CMOS,BIOS即微机的基本输入输出系统（Basic Input-Output System），是集成在主板上的一个ROM芯片，现在一般是Flash ROM芯片，其中保存有微机系统最重要的基本输入/输出程序、系统信息设置、开机加电自检程序和系统自举程序。在主板上可以看到BIOS ROM芯片。BIOS是微机启动的核心，又与主板关系密切，假如我们错误地设定了BIOS，轻则微机无法开机，重则烧毁CPU、显卡等重要硬件，即使不发生上述情况，不合适的BIOS设定也会影响到系统的运行性能，所以了解BIOS，熟悉BIOS的设定是非常重要的。最流行的BIOS是美国Award公司的产品，各种品牌的主板上的BIOS几乎都是Award的经过简单修改的版本，以适应自己的需要。另外还有AMI、Phoenix公司生产的BIOS。,3. BIOS,BIOS与CMOS两者之间既有密切的关系，又有不同的含义，BIOS中的系统设置程序是完成参数设置的手段，而CMOS RAM是所设定系统参数的存放场所，是结果。由于它们都跟系统设置密切相关，故在习惯说法上有“BIOS设置”和“CMOS设置”的说法。这种习惯说法不确切，正确的说法应是“通过BIOS设置程序对CMOS参数进行设置”。,BIOS和CMOS芯片间的联系,AGP（Accelerated Graphics Port）是加速图形端口的缩写，这是一种解决视频带宽不足而制定的总线结构。AGP总线的工作频率为66MHz，一般可提供528MB/s的数据传输率，此外，通过AGP特有的DIME方式可为AGP显卡动态地分配系统主存，从而保证低成本下的显卡也能获得较好的3D图像处理性能。目前市场上的主流产品均采用AGP接口设计。,4. AGP,主板上有一系列扩展槽，它是用来插各种选件的接口板的，显示器适配器和打印机适配器也插在扩展槽中。扩展槽又称总线接插器，当一块总线适配卡插入某个扩展槽中,就与系统总线接通了。 有代表性的系统总线标准主要有ISA、EISA、VESA和PCI。各种不同类型微机系统板上的扩展槽数量和形式可设计成各种各样。,5. 系统总线和扩展槽,高速缓存是为了提高数据的处理速度而设置的。高速缓存有两级，即一级高速缓存（L1 Cache）和二级高速缓存（L2 Cache）。 L1高速缓存一般是内置的，即集成在CPU内，这可以提高CPU的运行效率。L1高速缓存的容量和结构对CPU的影响较大，它运行在CPU的时钟频率上。Cache的结构比较复杂，在CPU管芯面积不能太大的情况下，L1高速缓存不可能做得太大，目前，CPU的L1 Cache一般在32KB64KB之间，少数可以达到128KB。 L2高速缓存的容量和频率对CPU的影响也很大，L2 Cache的时钟频率为CPU时钟频率的一半或者全速。L2 Cache的容量一般相当于L1 Cache容量的48倍，目前，L2 Cache的容量一般在128KB512KB之间，高的可达1MB以上。,6. Cache,三、微处理器芯片,微处理器芯片（CPU）插在主板上，是微机系统最重要的芯片，它是微型计算机的核心。世界上微处理器芯片的主要生产厂家是美国的Intel公司，它生产的80X86系列微处理器是目前世界上众多微机整机生产厂家选用的主流CPU芯片。其它比较主要的厂家和产品还有AMD公司的K系列（如K6-2、K6-3、K-7等），Cyrix公司的M系列等。非主流微处理器在世界微机市场上只占不到20%左右的份额。,四、内存储器,内存储器的主要性能参数是存储容量和存取速度。存储容量以字节为单位，它反映了存储空间的大小，存储容量越大，计算机能记忆的信息量就越多。存取速度以ns（毫微妙，或称纳秒）为单位，常见的有60ns、70ns、80ns，数字越小表明内存的存取速度越快。 内存储器所使用的存储器件有两种：只读存储器ROM和随机存取存储器RAM。,五、电源,主机箱内往往带有一个电源，早期的IBM-PC机的电源功率为65W,PC/XT的电源功率为135W或150W，386以后微机的电源功率往往大于200W。电源的作用是把交流电转换成12V和5V的直流电，这是驱动计算机各个部件电路所需要的电压。,六、外存储器及其它附件,在主机箱里还安装了硬盘驱动器、软盘驱动器、CD-ROM或DVD光盘驱动器等外存储器，还有喇叭、指示灯等附件。,七、输入/输出设备,底下进行介绍。（略过）,一、键盘 键盘是微机系统必配的基本输入设备。 按照键盘的键数，键盘可分为86键盘、101键盘、104键盘、Win98键盘等。 104键盘是目前使用最广泛的键盘，该键盘共有四个键区：功能键区、主键盘区、光标控制键区和数字键区(小键盘)。图1.5是104键盘的键面图。,1.3.4 微机常用的输入/输出设备,图1.5 104键盘的键面图,二、鼠标器,鼠标器是微机Windows环境下常用的一种计算机命令输入装置。按照工作原理，鼠标器可分为机械式鼠标、光电式鼠标、半光电半机械式鼠标3类。,三、显示器,显示器是计算机系统中最基本的输出设备，也是计算机系统不可缺少的部分。 按所采用的显示器件分类，有阴极射线管（Cathode Ray Tube，简称CRT）显示器，液晶显示器（Liquid Crystal Display，简称LCD），等离子显示器等。目前微型计算机系统所配备的大多是CRT显示器和液晶显示器。按所显示的信息内容分类，有字符显示器、图形显示器、图像显示器3大类。按显示器的功能分类，有普通显示器和显示终端两大类。,三、显示器,显示系统包括显示器和显示适配器(又称显示卡),性能由这两部分的性能决定。显示器的主要性能指标有：屏幕尺寸可视图像尺寸（Viewable Image Size，缩写为VIS） 屏幕类型像素分辨率（Resolution）点距（Dot Pitch）扫描方式刷新频率视频带宽（Band Width）,四、打印机,打印机是计算机系统最基本的设备之一。 按印字方式，可分为击打式打印机和非击打式印字机两种。 点阵式打印机喷墨打印机激光打印机,1.3.5 微机的外存储器,微机所使用的外存储器有硬磁盘存储器、软磁盘存储器、光盘存储器和可移动存储器。无论是磁盘存储器还是光盘存储器，都由三部分组成：盘驱动器、盘控制器和盘片。,一、硬磁盘存储器,硬磁盘存储器由硬盘驱动器、硬盘控制器和硬盘片三部分组成。1.硬盘驱动器由主轴驱动部件，磁头定位部件，以及读/写电路，向磁盘控制器传输数据的逻辑电路组成。2.硬盘控制器俗称控制卡，它做成电路板的形式插在主机箱内主板的总线插槽中。控制器的作用是接受主机发送的命令和数据,并转换成驱动器的控制命令和驱动器可以接受的数据格式，以控制驱动器的读写操作。一个控制器可以控制一台或几台驱动器。3.盘片是信息的存储介质。硬磁盘的盘片一般以铝合金为基体，表面涂有一层磁性材料。,二、软磁盘存储器,软磁盘存储器简称软盘，是早期微机系统重要的组成部分。现代P4型以上微机中软盘子系统已经淘汰，本书也不再介绍。,三、光盘存储器,光盘存储器的分类只读光盘：只读光盘CD-ROM（Compact Disc-Read Only Memory）是最常用的光盘，直径约12cm，存储容量约650MB。用户只能读出信息。一次写多次读光盘WORM（Write Once Read Many）光盘在使用前首先要进行格式化。可重写光盘Rewriteable：是最理想的光盘类型，也是最有应用前途的光盘类型。,三、光盘存储器,2. 光盘驱动器 CD-ROM光盘驱动器 CD-R刻录机 CD-RW刻录机,三、光盘存储器,3. DVD光盘存储器 DVD的分类：DVD产品的五种规格是DVD-ROM：计算机软件只读光盘，用途类似CDROM；DVD-Video：家用的影音光盘，用途类似LD或Video CD；DVD-Audio：音乐盘片，用途类似音乐CD；DVD-R（或称DVDWriteOnce）：限写一次的DVD，用途类似 CDR；DVD-RAM(或称DVDRewritable)：可多次读写的光盘，用途类 似MO。 DVD驱动器DVD-ROM驱动器；DVD刻录机,四、USB移动存储器,移动存储设备，大致可分为两类介质/设备分离型和完全整合型的移动存储设备。现在使用的大都是完全整合型的优盘移动硬盘,1.3.6 微机的启动,微机的启动分冷启动和热启动。冷启动冷启动是指计算机在关机状态下开电源启动操作系统，因此又称加电启动或开机。 2.热启动计算机在开机的状态下，因某种原因造成死机，此时一般可用热启动方式启动。,1.4.1 计算机软件的分类1.4.2 计算机语言知识,1.4 计算机软件系统,一、什么是计算机软件 软件：在计算机上运行的各种程序以及有关的文档资料。 程序：用某种特定的符号系统（语言）对被处理的数据和实现算法的过程进行描述。 裸机：通常把不装备任何软件的计算机称为硬件计算机或裸机,1.4.1 计算机软件的分类,二、系统软件系统软件是计算机系统必备的软件，主要功能是管理、监控和维护计算机资源(包括硬件和软件)，以及开发应用软件。 系统软件所包括的四个方面软件及其功能是：操作系统各种语言处理程序系统支撑和服务程序数据库管理系统,1.4.1 计算机软件的分类,三、应用软件为解决计算机各类应用问题而编制的软件称为应用软件。可分为用户程序和应用软件包，它是由系统软件开发的。用户程序应用软件包,1.4.1 计算机软件的分类,一、程序设计语言程序设计语言分为三种类型：机器语言、汇编语言和高级语言。机器语言汇编语言高级语言,1.4.2 计算机语言知识,二、语言处理程序计算机只能执行机器语言程序，用汇编语言或高级语言编写的程序(称为源程序)，计算机是不能识别和执行的，这种把用汇编语言或高级语言编写的源程序翻译成机器可执行的机器语言程序，就是“语言处理程序”。 语言处理程序包括汇编程序、解释程序和翻译程序。,1.4.2 计算机语言知识,（1）汇编程序汇编程序是把用汇编语言写的汇编语言源程序翻译成机器可执行的由机器语言表示的目标程序的翻译程序，其翻译过程叫汇编。 汇编语言源程序 机器语言程序 (汇编),1.4.2 计算机语言知识,汇编程序,计算机,（2）解释程序解释程序接受用某种程序设计语言(比如BASIC语言)编写的源程序，然后对源程序的每个语句逐句进行解释并执行，最后得出结果。 （3）编译程序编译程序是将用高级语言所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的翻译程序，其翻译过程称为编译。,1.4.2 计算机语言知识,编译程序和解释程序的区别在于，前者首先将源程序翻译成目标代码，计算机再执行由此生成的目标程序。而后者则是检查高级语言书写的源程序，然后直接执行源程序所指定的动作。,1.4.2 计算机语言知识,大学计算机基础 （第2版）,第2章 操作系统与Windows XP的使用,2.1 操作系统基本知识2.2 中文Windows XP操作系统概述2.3 Windows XP的程序和文件管理2.4 Windows XP的控制面板2.5 附件,内容,2.1.1 操作系统概述2.1.2 操作系统的管理功能2.1.3 文件系统,2.1 操作系统基本知识,操作系统(OS-Operating System)是计算机软件系统中最重要、最基本的系统软件，可以看成是计算机硬件的第一级扩充。它是计算机系统的核心控制软件，是对计算机的全部资源进行控制和管理的大型程序。20世纪80年代，微机上使用的操作系统主要是字符界面的MS-DOS，20世纪90年代起逐渐为图形界面的Windows所代替。,2.1 操作系统基本知识,一、操作系统功能操作系统是计算机系统的资源管理者，其主要任务是管理并调度计算机系统资源的使用。其主要管理功能有： 处理机管理 存储管理 设备管理 文件管理 作业管理,2.1.1 操作系统概述,操作系统有多种分类方法，通常把操作系统分为4类。批处理系统分时操作系统实时操作系统计算机网络操作系统,二、操作系统分类,1. DOS DOS是16位的字符界面的微机操作系统。分为MS-DOS和PC-DOS两种，其基本命令及操作方法都相同，统称DOS操作系统，它们是单用户磁盘操作系统，特点是简单易学，硬件要求低，使用方便，但存储能力有限。,三、常用操作系统简介,2.Windows Microsoft公司推出的Windows操作系统，以其友好的图形用户界面和对扩展内存的多任务支持，简单的操作方法，吸引着越来越多的用户，从90年代中期开始，成为微机的主流操作系统。从Windows 3.x到全32位的Windows 95/98/2000/XP和Windows NT，普遍受到人们的青昧。Windows的最新版本是2006年11月推出的支持64位运算的Windows Vista操作系统。,三、常用操作系统简介,3. UNIX操作系统UNIX是个通用、多用户、多任务、交互式的分时操作系统。由于它结构紧凑、功能强、效率高、使用方便和可移植性好等优点，被国际上公认为是一个十分成功的通用操作系统。 UNIX系统的优点是具有较好的可靠性和安全性，支持多任务、多处理、多用户、网络管理和网络应用。缺点是缺乏统一的标准，应用程序不够丰富，并且不易学习，使其的普及及应用受到了限制。,三、常用操作系统简介,4. LinuxLinux是一种源代码开放的操作系统。用户可以通过Internet免费获取Linux及其生成工具的源代码，然后进行修改，建立一个自己的Linux开发平台，开发Linux软件。Linux继承了UNIX以网络为核心的设计思想，是一个性能稳定的多用户操作系统。同时，它还支持多任务、多进程和多CPU。,三、常用操作系统简介,5. Novell NetWareNovell NetWare是一个基于文件服务和目录服务的网络操作系统，主要用于构建局域网。,三、常用操作系统简介,操作系统作为计算机系统资源的管理者，它具有处理机管理、存储管理、设备管理、文件管理、作业管理等功能。处理机管理处理机管理的主要功能是把CPU的时间有效地、合理地分配给各个正在运行的程序。 在许多操作系统中，包括CPU在内的系统资源是以进程为单位分配的，因此，处理机管理在某种程度上也可以说是进程管理。,2.1.2 操作系统的管理功能,进程，简单地说，就是一个正在执行的程序，或者说，进程是一个程序与其数据一道在计算机上顺序执行时所发生的活动。 进程具有以下几个特点：动态性并发性独立性异步性,2.1.2 操作系统的管理功能,存储器是计算机的关键资源之一。 操作系统的存储管理主要有以下四方面功能。虚拟内存存储器分配地址的转换信息的保护,二、存储管理,操作系统的设备管理就是负责对这些设备进行有效的管理。具体地说，设备管理为用户提供了下列功能：设备驱动程序即插即用通用即插即用集中管理为用户提供使用方便的、统一的而且独立于设备的界面提高使用效率,三、设备管理,又称信息管理，其任务是保存和处理计算机中的各种软件、用户程序、数据等文件。,四、文件管理,操作系统中负责管理和存取文件信息的部分称为文件系统或信息管理系统。一、文件的基本概念 文件是有名字的一组相关信息的集合。计算机中的所有程序和数据都是以文件的形式存放在计算机的外存储器上的。,2.1.3 文件系统,1.文件名 在计算机中，每个文件都要起个名字，叫文件名。 文件名由主名和扩展名（又称副名）两部分组成。主名给出文件的名称，扩展名一般用以指出文件的类别，因此也可以将扩展名叫做文件的属性名或后缀。,2.1.3 文件系统,2.文件类型 在绝大多数操作系统中，文件的类型由文件的扩展名来表示。不同类型文件的处理是不同的。在不同的操作系统中，同一类型文件的扩展名不尽相同。,2.1.3 文件系统,3.文件属性 文件属性包括文件大小、占用的存储空间、所有者信息等。选择某文件名或文件图标，按右键，在弹出的快捷菜单中选择“属性”，可打开该文件的“属性”对话框。 其重要的属性有：只读 隐藏 存档,2.1.3 文件系统,4.文件操作 一个文件所存储的可能是数据，也可能是程序的代码，不同格式的文件通常都会有不同的应用和操作。文件的常用操作有：建立文件、打开文件、写文件、删除文件、属性更改等。,2.1.3 文件系统,1.树状目录结构 按树状结构树枝的展开情况，有三种表示。 若某结点有树枝，即有下级文件夹，该结点图标前用加号（+）或减号（-）表示。“+”号表示该结点的树枝未展开，即其下级文件夹等内容没有在左边树格中显示出来。“-”号表示该结点的树枝已展开，即其下级文件夹等内容已在左边树格中显示出来。 若某结点没有树枝，该结点图标前则没有任何符号。 若某结点的内容已在右边内容格中显示，则该结点图标（仅对文件夹图标）呈打开形状。,二、目录结构,2.目录路径 所谓路径，就是从根目录或当前目录开始到文件所在目录的路线上的各级子目录名与分隔符“”所组成的字符串。 路径分为绝对路径和相对路径两种。 绝对路径是指从根目录开始到文件所在目录的路径，即从“” 符号开始的路径。 相对路径是指从当前目录开始到文件所在目录的路径。,二、目录结构,目前，Windows XP支持三种文件系统：FAT、FAT32和NTFS。 FAT FAT是在MS DOS中采用的文件系统，因为只能支持512MB以下的内存容量，所以目前用在软盘和移动硬盘上。Windows也支持这种文件系统。 FAT32 与FAT相比，它可以支持容量达2TB的卷，但是不能支持512MB以下的卷，因此用在硬盘分区上。 NTFS NTFS是一种兼顾了磁盘空间的使用与访问效率，提供了高性能、安全性、可靠性和许多FAT或FAT32没有的高级功能的高级文件系统。,三、Windows XP支持的文件系统,2.2.1 Windows 操作系统的产生和发展2.2.2 Windows XP操作系统的特点2.2.3 Windows XP的桌面2.2.4 Windows XP的汉字输入方法2.2.5 Windows XP的注册表2.2.6 Windows X