2015年高校专业技术人员计算机应用能力考试5-信息技术

2.1信息技术的概念2.2计算机概述2.3计算机中的数制与编码2.4微型计算机系统2.5多媒体技术2.6计算机病毒防范及安全使用,第二章信息技术,2.1信息技术的概念2.1.1“数据”与“信息”的区别只有解释后的数据才含有一定意义，或称其为信息。没有经过解释的数据，不管如何处理（如排序、列表等），仍然只能称为数据或资料。在数据处理领域中，有时信息与数据似乎被通用，但仍然有两点区别：信息强调含义（meaning）,数据强调载体（media）；信息强调实际效用，数据强调客观现实。2.1.2信息的主要特征信息的主要特征是普遍性、无限性、可传递性、共享性、依附性和载体的可变换性。（1）世界是物质的，物质是运动的，信息是事物运动的状态和方式，而宇宙中没有绝对的真空，也没有绝对静止的事物，这就是说信息的存在源于客观存在的物质运动之中，信息在宇宙中是普遍存在的。（2）信息无论在空间上还是时间上都具有传递性。信息在空间的传递称为通信；信息在时间上的传递称为信息存储。（3）信息可以从一个载体复制到另一个载体。信息的传输一方面可借助于载体的运动而实现，如信件的邮递；另一方面可借助于复制而实现。传输的渠道越多，传输的技术越高，信息扩散的速度就越快。（4）信息的传递与物资和能源的运输不同，在信源发送信息后，其前身信息并不减少，而且同一信源可供给多个信宿，也就是信息接收者。（5）信息必须借助于某种符号才能表现出来，这些符号又必须载于某种载体之上。,2.1.3信息技术的基本内容对信息技术（InformationTechnology）的理解有狭义和广义之分。狭义的理解分以下三种：（1）信息技术就是信息处理的技术，因而一般将信息技术主要看作为计算机(Computer)技术。（2）信息技术是计算机技术与通信技术的结合。这就是所谓的C&C(ComputerandCommunication)。（3）信息技术是计算机技术、通信技术和控制技术。这就是所谓的“3C(Computer,Communication,Control)”技术。广义的理解认为，信息技术是指完成信息的获取、传递、加工、再生和使用等功能的技术。我们从“技术辅人律”的角度可以说，信息技术就是能够扩展人的信息器官功能的技术。,2.2计算机概述2.2.1计算机的产生与发展（1）第一代计算机（1946年1958年）：电子管计算机第一代计算机又称电子管计算机时代。这一时代计算机硬件上的主要特征是：采用电子管作为逻辑开关元件，体积大、耗电量大、寿命短、可靠性差、成本高。（2）第二代计算机（1959年1964年）：晶体管计算机第二代计算机又称晶体管计算机时代。其硬件主要特点是：使用半导体晶体管作为逻辑开关元件，所以计算机的体积变小、重量变轻、成本下降，并且运行速度和可靠性大大提高。（3）第三代计算机（1965年1970年）：集成电路计算机第三代计算机称为集成电路时代计算机。在一块半导体材料上制做由多只开关器件组成的电路，这就是集成电路，它的开发应用使元器件微小型化。因而，使计算机体积更小，价格更便宜。在这个时代计算机开始使用半导体存储器作为主存储器，存储器容量和存取速度有了大幅度的提高，增加了系统的处理能力。（4）第四代计算机（1971至今）：超大规模集成电路计算机第四代计算机又称为超大规模集成电路计算机时代。微电子技术的迅速发展、集成电路工艺的不断提高是这一时代计算机的技术基础。第四代计算机硬件的主要特点是:使用大规模、超大规模集成电路作为逻辑开关元件，出现了微处理器；主存储器采用半导体存储器，辅助存储器采用大容量的软、硬磁盘等。2009年10月29日，国防科技大学成功研制出的峰值性能为每秒1206万亿次的“天河一号”超级计算机在湖南长沙亮相。我国成为继美国之后世界上第二个能够研制千万亿次超级计算机的国家。在2009年11月的TOP500排行榜中，“天河一号”排名第五；2010年11月天河-1A计算机排名第一；2013年6月17日在德国莱比锡开幕的国际超级计算机大会上“天河二号”排名第一。,图1第一台电子管计算机（ENIAC）,2.2.2计算机的特点计算机是一种在程序的指挥下，能对信息进行自动处理的电子设备。计算机具有以下主要特点。1.处理速度快计算机处理基本指令的速度直接反映了处理信息的速度。通常以每秒钟完成基本加法指令的数目表示计算机的运算速度，常用单位是MIPS（百万条指令/秒）。现在每秒执行百亿次、甚至数千亿次运算的计算机已不罕见。2计算精度高由于计算机采用二进制数字进行运算,因此计算精度主要由表示数据的字长决定。随着字长的增长和配合先进的计算技术,计算精度不断提高,可以满足各种问题对计算精度的要求。3存储容量大计算机中的信息是保存在内存或外存上的。随着计算机硬件技术的迅速发展，计算机内存储器的容量越来越大。目前一般的微机内存容量己达到GB数量级。计算机硬盘的容量可以高达几百个GB，甚至TB级。4可靠性高随着微电子技术的发展,采用大规模和超大规模集成电路的计算机具有非常高的可靠性,其平均无故障时间以“年”为单位计算。5在程序的控制下自动工作计算机在程序的控制下自动工作。这种工作方式叫存储程序控制工作方式。计算机的这一特点体现了冯诺依曼体系结构计算机的基本思想。6适用范围广,通用性强计算机是靠存储程序控制进行工作的。不同的应用领域中,只要编制和运行不同的应用软件,计算机就能在此领域中很好地服务,所以说，计算机有很好的通用性。,2.2.3计算机的应用领域1科学计算用计算机进行科学计算所涉及的领域的有：导弹、航天飞机、人造卫星飞行轨迹的计算；原子反应堆、天气预报、地震测报、地质勘探的模拟分析计算；水利枢纽、大型桥梁、高层建筑、机械制造的工程设计计算等等。2数据处理数据处理是计算机应用中最广泛的领域。例如：地球遥感测量、中长期气象预报、医学影像处理、现代通讯、办公室自动化、企业管理、电子商务等领域，应用计算机数据处理技术。3过程控制过程控制是指计算机对被控系统中所采集到的数据进行处理,然后将结果反馈给系统的执行机构去控制相应过程。例如化工厂中用计算机系统控制配比物料、调节温度和开启阀门，炼钢厂中用计算机系统控制投料、炉温、冶炼时间等。要求计算机具有良好的实时性和高可靠性。4计算机辅助系统辅助是指仅仅把计算机作为一种工具帮助人脑工作，而不能代替人脑。常见的计算机辅助系统有：（1）计算机辅助设计(ComputerAidedDesign，CAD)（2）计算机辅助制造(ComputerAidedManufacturing，CAM)（3）计算机辅助教学(ComputerAssistedInstruction，CAI)（4）计算机决策支持系统（DecisionSupportSystem，DSS）,5计算机网络用户对网络需求的不断增加，使Internet技术开始进入了一个全新的发展阶段。回顾Internet从产生至今，其发展过程可粗略地分为三个阶段。第一阶段：在20世纪80年代，以E-mail为主要应用的Internet把遍布于世界各地的计算机用TCP/IP协议连接在一起；第二阶段：在20世纪90年代，通过万维网（WWW）技术，Internet以Web网页形式实现信息浏览及电子商务应用等信息服务，实现了全球网页的连通；第三阶段：在20世纪90年代中期，网格计算（GridComputing）技术的设想引起了全球范围的关注，其基本思想是通过Internet“试图实现互联网上所有资源的全面连通”。6人工智能人工智能（ArtificialIntelligence，缩写AI）是研究如何利用计算机模仿人的智能，它是计算机技术与控制论相融合产生的的边缘学科。7其他应用除了上述所列计算机的各种应用领域以外，计算机还可以在音乐美术、历史考古、文化娱乐、体育训练、金融管理、医疗诊断、多媒体技术等诸多方面有着广泛的应用。事实上，计算机的应用在于各专业人员的开发，只要开发出相应的硬件和软件就能为计算机派上新用途。,2.2.4计算机系统基本组成1.计算机系统一台完整的计算机系统应由硬件（Hardware）和软件（Software）两大部分组成。硬件是指在计算机上“看得见，摸得着”的物理实体。通常所看到的计算机,总会有一些机柜或机箱,里边是各式各样的电子器件。此外,还有键盘、鼠标器、显示器和打印机等,它们都属于硬件。计算机的硬件种类繁多，由于计算机的用途各不相同，所以每台计算机所配备的硬件也会不同，但有一些硬件是计算机必须具有的（如CPU、内存等），称为计算机基本的硬件配置，它们是计算机工作的物质基础。还有一些硬件是根据需要配备的(如打印机、扫描仪、音箱)，称为可选的硬件配置。软件是程序以及运行程序所需的数据、有关文档的总称。程序就是根据具体的解题步骤编制的指令序列。当程序在计算机的内存中运行时,其中的每条指令依次指挥机器完成一个简单的操作,通过这一系列的简单操作的组合,最终完成指定的任务。执行程序的结果通常是按照某种格式产生输出。,2.冯诺依曼计算机体系结构目前使用的计算机采用的是它是冯诺依曼结构，冯诺依曼是著名的数学家，是美籍匈牙利人，被人们称为为“计算机之父”。所谓冯诺依曼结构包括以下三点：（1）计算机的硬件由五大基本结构部分组成，即运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。（2）计算机中应使用二进制数码表示的各种信息。（3）计算机的工作采用存储程序和程序控制方式。3.计算机硬件基本结构冯诺依曼体系的计算机其硬件由五大基本结构部件组成，如图2-1所示。,（1）运算器（ALUArithmeticalandLogicalUnit）运算器是计算机中进行算术运算和逻辑运算的电路，又称为算术逻辑运算部件（ALU），通常它是由加法器（adder）、累加器（AL）、通用寄存器（register）以及一些控制线路组成。运算器是计算机处理数据形成信息的加工厂，由它实现对二进制数码的算术运算或逻辑运算。（2）控制器（ControlUnit）控制器是计算机的控制中心，是电脑的神经中枢。输入设备、输出设备、内存储器、运算器都是在控制器的统一指挥下工作的。（3）存储器（Memory）根据冯诺依曼存储程序控制的思想，计算机必须有保存数据和程序的记忆装置,这就是存储器。存储器分为内存储器和外存储器两类，在计算机五大基本结构部件中存储器是指内存储器。内存储器和外存储器在访问方式上不同，内存储器可以根据CPU产生的地址信号直接访问；而访问外存储器中的数据只能靠操作系统的支持。（4）输入设备（Inputdevice）输入设备的作用是把准备好的数据、程序等信息转变为计算机能接受的电信号送入计算机。目前微机上常用的输入设备有键盘、鼠标器、磁盘和光盘驱动器、麦克风、扫描仪、数字摄像头等。（5）输出设备（Outputdevice）输出设备的主要功能是把计算机的处理结果以人们容易接受的形式表现出来或记录下来。微机上常见的输出设备有显示器、打印机、绘图仪、扬声器、各种指示信号灯、磁盘驱动器和光盘刻录机等。专用计算机的输出设备有各种数字化显示屏、警报器等。值得指出的是，磁盘驱动器和光盘刻录机都是外存储器设备，这类设备即可作为输入设备也可输出设备，当需要把外存储器的数据调入计算机时它就是输入设备；当需要把计算机的处理结果记录在外存储器上时它就是输出设备。,2.3计算机中的数制与编码在冯诺依曼计算机体系结构中：计算机中必须使用二进制数码表示的各种信息，提出这一点的原因主要有以下几点：（1）二进制便于用电子或电磁器件的物理状态来表示，成本较低；（2）用二进制的运算规则简单；（3）二进制不但可以进行数学运算，也非常适合逻辑运算；（4）采用二进制编码可以表示各种信息。计算机使用的数据可分为两大类：数值数据和非数值数据。数值数据用以表示量的大小，如整数、小数等。非数值数据，用以表示一些符号，如英文字母和各种专用字符，汉字、图形和声音数据都属非数值数据。为了能用“0”和“1”表示非数值数据，在计算机领域有多种编码体系。,2.3.1计算机中数制的概念数制又称为计数制，是指用一组固定的符号和规则来表示数值的方法。各种数据在计算机内都是用二进制编码形式表示的，在这里先介绍数制基本概念，然后再介绍二进制。八进制和十六进制是计算机技术中辅助的计数方式，在这里也一并介绍。下面讨论有关进位计数制的术语：（1）数码符号某种数制体系中用到的全部符号。如十进制中的数码符号为：“0”、“1”、“2”、“3”、“4”、“5”、“6”、“7”、“8”、“9”。（2）数位是指数码符号在一个数中所处的位置。（3）基数某进位计数制中数码符号的个数。如十进制中有10个数码符号，故十进制的基数为10。（4）R进位计数制若某进位计数制的基数为R，那么，该进位计数制为R进制计数制，简称R进制。（5）位权当数位确定后，位权就是一个常数。该常数是以基数为底，以数位序号为指数的整数次幂。这里的数位、基数和位权是进位计数制的三要素。（6）数值某种数制体系中数据所表示的大小。（7）数值的按权展开式任何一种进位计数制所表示的数据,其数值可表示为：式中ai表示各数位上的数码，R为计数制的基数，i为数位的序号，序号的取值范围按R进制数的整数部分和小数部分分别考虑，整数部分为0n-1；小数部分为-1-m。,2.3.2常用的计数制1.十进制（Decimal）十进制计数制简称十进制，是人们最熟悉的一种进位计数制。它有“0”、“1”、“2”、“3”、“4”、“5”、“6”、“7”、“8”、“9”共10数码符号，所以十进制的基数为10，即R=10。它的加法运算规则为“逢十进一”。十进制整数部分“从右到左”各位的位权分别是，100、101、102、103、104等。也就是人们熟悉的个、十、百、千、万。十进制小数部分“从左到右”的各位的位权分别是10-1、10-2、10-3、10-4等。十进制数的书写方式有三种，以十进制数“二百四十一点五”为例，最常用的书写方式为241.5，另外还可以书写为（241.5）10或（241.5）D十进制的按权展开式：其中Di为数位上的数码。例如，一个十进制数（347.41）10它的按权展开式为：（347.41）10=3102+4101+7100+410-1+110-2=（347.41）10,2.二进制(Binary)二进制计数制简称二进制，是计算机领域最重要的数制体系。它有：“0”和“1”两个数码符号，基数为2,即R=2。在二进制中没有“2”这个数码符号，它的加法运算规则为“逢二进一”。二进制整数部分“从右到左”各位的位权分别是，20、21、22、23、24,二进制小数部分“从左到右”的各位的位权分别是：2-1、2-2、2-3、2-4。二进制数可以书写为（N）2或（N）B，例如二进制数（110.1）2，也可以书写为（110.1）B。二进制的数值的按权展开式：其中Bi为数位上的数码。例如，一个二进制数（101.11）2它的按权展开式为：（101.11）2=122+021+120+12-1+12-2=（5.75）10,3.八进制(Octal)八进制计数制简称八进制，是计算机领域中一种辅助数制体系。它有：“0”、“1”、“2”、“3”、“4”、“5”、“6”、“7”，共8个数码符号，基数为8即R=8。在八进制中没有“8”这个数码符号，它的加法运算规则为“逢八进一”。八进制整数部分“从右到左”各位的位权分别是，80、81、82、83、84。八进制小数部分“从左到右”的各位的位权分别是：8-1、8-2、8-3、8-4。八进制数可以书写为（N）8或（N）Q，例如八进制数（167.3）8，也可以书写为（167.3）Q。例如，一个八进制数（123.45）8，它的按权展开多项式的和为：（123.45）8=182+281+380+48-1+58-2=（83.578125）10,4.十六进制（Hexadecimal）十六进制计数制简称十六进制，它具有与二进制转换方便，书写简捷的特点，是计算机领域中常用的一种辅助数制体系。它有：“0”、“1”、“2”、“3”、“4”、“5”、“6”、“7”、“8”、“9”、“A”、“B”、“C”、“D”、“E”、“F”共16个数码符号，基数为16即R=16。特别要提醒的是：这里的“A”、“B”、“C”、“D”、“E”、“F”分别表示的是十进制数值：“10”、“11”、“12”、“13”、“14”、“15”。在十六进制中没有表示“16”的数码，它的加法运算规则为“逢十六进一”。十六进制整数部分“从右到左”各位的位权分别是，160、161、162、163、164。十六进制小数部分“从左到右”的各位的位权分别是：16-1、16-2、16-3、16-4。十六进制数可以书写为（N）16或（N）H，例如十六进制数可以书写为（16B7.3）16，也可以书写为（16B7.3）H，例如，一个十六进制数（A2B.1）16它的按权展开多项式的和为：（A2B.1）16=10162+2161+11160+116-1=（2603.0625）10,2.3.3常用数制之间的转换1.其它进制数转换为十进制数利用按权展开多项式可以方便地将任何数制体系的数换算为十进制数。做这种换算时应熟悉各数制体系的位权的值，如表2-1所示。,2.十进制数转换为二进制数通常一个十进制数包含整数和小数两部分。由于对整数部分和小数部分处理的方法不同，所以先要分别转换，然后再把两部分转换结果相加得到最后的结果。把十进制整数转换成二进制整数的方法是采用一系列“除二取余”的运算，然后倒排各个余数得到转换结果。这种方法又称“除基取余”法，因为这里除二就是除二进制的基数。除基取余换算的具体步骤是：把十进制的整数部分作为被除数，用2作为除数进行整除，得到一个商数和一余数（因为是整除，所以商仍然是整数，余数是“0”或“1”）。然后进行步骤；判断第一步得到的商是否为“0”，若为“0”则结束整除工作，转步骤，否则进行步骤；将第一步得到的商数作为新的被除数，重复步骤；当最后一次整除结束后，会得到一系列的余数。这些余数就是二进制结果。在这些余数中最后一个得到的余数是二进制的最高位，第一个得到的余数是二进制的最低位。这就是所谓“倒排”。,总结：计算机中数的表示及进制转换数码、基数与位权数码：表示数的符号基数：数码的个数位权：每一位所具有的权值数制十进制：逢十进一十六进制：逢十六进一二进制：逢二进一N进制：逢N进一,各种进制之间的转换二进制、八进制、十六进制转换成十进制方法：按位权相加,各种进制之间的转换(整数)二进制、八进制、十六进制转换成十进制方法：按权相加,十进制转换成二进制、八进制、十六进制原理：,方法：连续除以基数，从低到高记录余数，直至商为0,各种进制之间的转换(小数),方法：“乘2取整”将小数部分连续乘以2，取乘积的整数部分作为二进制数的小数，如图所示。,(0.625)10(0.K-1K-2K-3)2(0.101)2,二进制与八进制之间的转换二进制转换成八进制：整数：从右向左，每3位一组（不足3位左补0），转换成八进制小数：从左向右，每3位一组（不足3位右补0），转换成八进制八进制转换成二进制：用3位二进制数代替每一位八进制数,例(1101001)2=(001,101,001)2=(151)8,例(246)8=(010,100,110)2=(10100110)2,00000011010201131004101511061117,例(0.246)8=(0.010,100,110)2=(0.01010011)2,例(0.1101001)2=(0.110,100,100)2=(0.644)8,二进制与十六进制之间的转换二进制转换成十六进制：整数：从右向左，每4位一组（不足4位左补0），转换成十六进制小数：从左向右，每4位一组（不足4位右补0），转换成十六进制十六进制转换成二进制：用4位二进制数代替每一位十六进制数,例(11010101111101)2=(0011,0101,0111,1101)2=(357D)16,例(4B9E)16=(0100,1011,1001,1110)2=(100101110011110)2,000000001100102001130100401015011060111710008100191010A1011B1100C1101D1110E1111F,例(0.4B9E)16=(0.0100,1011,1001,1110)2=(0.110010111001111)2,例(0.11010101111101)2=(0.1101,0101,1111,0100)2=(0.D5F4)16,2.3.4计算机中的字符和编码信息是对客观世界本质的描述；而数据是信息的载体，没有数据将无法传播信息、记录信息，人们也就无法获得信息；编码是用数据记录信息的一组规则。在计算机中最基本的编码采用二进制数表示，有时为了便于读写，也采用十六进制数或十进制数表示。1.信息编码的基本概念人类社会的各种信息几乎都有用计算机处理的需求，而计算机只认识“0”和“1”两个数码符号。使用计算机处理信息首先要解决将各类信息转换成“0”、“1”表示的代码，这个过程称为编码。在计算机中使用的编码除了要遵循一定的规则以外，而且这种规则还要公布于众，要能被计算机技术领域所接受。如果某种编码方案的含义只有少数人理解，那么这种编码就是“密码”。目前，在计算机领域广泛使用的编码方案有：EBCDIC码（ExtendedBinaryCodedDecimalInterchangeCode）、ASCII码（AmericanStandardCodeforInformationInterchange）、汉字标准编码GB2312-80等。,计算机中数据的单位1）位（bit）简记为b，也称为比特，是计算机存储数据的最小单位。一个二进制位只能表示0或1。2）字节（Byte）字节来自英文Byte，简记为B。规定1B=8bit。1KB=210B，1MB=220B，1GB=230B，1TB=240B3）字（Word）一个字通常由一个字节或若干个字节组成。字长是计算机一次所能处理的实际位数长度，字长是衡量计算性能的一个重要指标。,2.西文字符的编码目前采用的字符编码主要是ASCII码，它是AmericanStandardCodeforInformationInterchange的缩写（美国标准信息交换代码），已被国际标准化组织ISO采纳，作为国际通用的信息交换标准代码。ASCII码是一种西文机内码，有7位ASCII码和8位ASCII码两种，7位ASCII码称为标准ASCII码，8位ASCII码称为扩展ASCII码。7位标准ASCII码用一个字节（8位）表示一个字符，并规定其最高位为0，实际只用到7位，因此可表示128个不同字符。同一个字母的ASCII码值小写字母比大写字母大32（20H）。,2.3.5计算机中的汉字编码在计算机上处理汉字要比处理西文字符复杂的多，处理汉字首先要确定汉字集合的大小，要解决汉字的输入、传输、存储、输出等一系列问题。在处理过程中每一个环节需要各自不同的编码，因此产生了汉字编码系统和汉字处理技术。1汉字字符集汉字字符集确定了计算机处理汉字的数量，目前，常用的汉字字符集有GB2312-80汉字编码、GBK编码、UCS编码、BIG-5码等。（1）GB2312-80汉字编码GB2312-80码是中华人民共和国国家标准汉字信息交换用编码,全称信息交换用汉字编码字符集一基本集,标准号为GB231280。该字符集收录了6763个汉字和682个非汉字图形字符。（2）GBK编码GBK是又一个汉字编码标准(GB即“国标”,K是“扩展”的汉语拼音第一个字母),全称汉字内码扩展规范。它共收录了21003个汉字、和883个符号,并提供1894个造字码位,简、繁体字融于一库。（3）UCS编码(UniversalCharacterSet,UCS)国际标准ISO10646定义了通用字符集，是所有其他字符集标准的一个超集。它保证与其他字符集是双向兼容的。（4）BIG-5码BIG-5码是通行于台湾、香港地区的一个繁体字编码方案，是在1984年由台湾财团法人资讯工业策进会和五家有意愿共同推动电脑中文化的资讯公司所共同创立。,2.汉字编码系统在计算机上处理汉字要经过输入、存储、输出等过程，汉字在处理过程各环节中要用到不同的编码形式。（1）区位码人们将GB2312-80字符集所确定的7445个字符放置在一个94行94列的表格中。表格的每一行称为一个汉字的“区”,每一列称为一个汉字的“位”。人们把这种表格叫“区位码表”显然，在区位码表中区号范围是194，位号的范围也是1-94。这样,一个汉字在区位码表中的位置可用它所在的区号和位号确定。一个汉字的区号与位号的组合就是该汉字的“区位码”。（2）机内码汉字在计算机内部进行存储和处理时，要表示为机内码，即一个汉字输入计算机后首先要转换为机内码,然后才能在机器内流动、处理。汉字机内码也是一种二进制编码。（3）输入码为将汉字输入到计算机内部，一般的方法是将键盘上的字符或数字组合起来，采用“多键一字”输入方法。这种多键组合编码就是汉字输入码，简称输入码。（4）字形码汉字字形大多是以数字化方式产生的,所谓字形码,就是指确定一个汉字字形点阵的代码,也叫字模或汉字输出码。用于打印或显示。（5）汉字地址码在汉字系统中，字形码是存放在存储器里的。每一个字模都有自己的存放地址，以便计算机提取字模之用。确定字形码地址的二进制编码就是汉字地址码。,2.4微型计算机系统2.4.1微型计算机系统概述今天的微型计算机其核心技术仍然是冯诺依曼机。它是由硬件系统和软件系统组成，如图2-2所示。,2.4.2硬件组成及主要功能虽然微型计算机属于冯诺依曼机原理，但是它有许多新的技术特点，特别是它将冯诺依曼机运算器和控制器集成在一块很小的芯片上，组成CPU电路。微型计算机的总线结构如图2-3所示。,1中央处理器-CPU人们习惯上称其为CPU的器件，其规范的名称叫中央处理器(CentralProcessingUnit)，CPU是它的英文缩写。在CPU内部集成有运算器(ALU)、控制器（CU）、寄存器等部件。它是微型计算机的核心部件。微型计算机的所有操作都受CPU控制，所以它的性能指标直接影响着整个计算机系统的性能。根据冯诺依曼机的工作原理，CPU处理的数据只能来自于对内存RAM的访问，随着CPU主频的不断提高，它对RAM的访问更快了，而RAM的响应速度达不到CPU的速度，为了解决这个技术问题，系统中又增加了一些存储器，称为高速缓冲存储器(Cache)，因为考虑系统的价格，高速缓冲存储器的容量一般在几十KB到几百KB之间。2存储器微型计算机中的存储器有内存和外存之分，内存安装在主板上，CPU依靠地址总线访问内存。外存属于外部设备，某些外存可以脱离微型计算机单独保存（如软盘、光盘、U盘等），外存必须依靠外存储器设备才能使用（如软盘驱动器、光盘驱动器）。内存和外存组成了微型计算机的存储系统。3外部设备CPU不能直接访问的设备统称为外部设备，简称外设，如键盘、鼠标、显示器、打印机、扫描仪、硬盘、光驱、音箱等。外部设备最终要和主板相连，外部设备与主板之间通常有专用的接口电路（如显卡、声卡）。外部设备工作要有操作系统或驱动程序的支持。4总线总线是微型计算机中各种电信号的通路，CPU通过总线访问各种外部设备，外部设备通过总线接受CPU的控制信号，CPU在访问内存时会产生地址信号，该信号也是通过总线来选通内存单元的。按总线传输信号的类型，可以将总线分为：数据总线、地址总线和控制总线。,2.4.3微型计算机的存储器系统分为两大类:一类是设在主板上的内部存储器,也叫主存储器,用于存放当前运行的程序和程序所用的数据,属于临时存储器；另一类是属于计算机外部设备的存储器叫外部存储器,（也叫辅助存储器、外存储器、简称外存)。1.内部存储器内部存储器又分为随机访问存储器和只读存储器两大类。（1）随机访问存储器（RAM，RandomAccessMemory）（2）只读存储器（ROM，ReadOnlyMemory）2.外部存储器（1）磁盘（2）光盘（3）可移动存储器3存储器的容量单位常用的存储容量单位还有：KB（千字节)、MB(兆字节)、GB(千兆字节)和TB（万亿字节）等，它们之间的关系为:1B=1字节(Byte)=8个二进制位(bit)1KB=210B=1024BlMB=210KB=1024KBlGB=210MB=1024MBlTB=210GB=1024GB,2.4.4系统软件和应用软件微型计算机的软件系统可分为系统软件和应用软件两大类。1.系统软件系统软件包括：操作系统（OperatingSystem）、实用工具软件、数据库管理系统等。其中系统软件的核心是操作系统。2.应用软件为解决某些实际问题而设计的程序称为应用软件。有的应用软件用户众多，一般把这类软件叫通用软件，还有一些软件功能专一，往往把这类软件叫专用软件。（1）通用软件通用软件往往是形成商品化的软件，比如，文字处理软件，这类软件可以使用户直接在计算机撰写文章、书信、公文并进行编辑、修改和排版等操作。（2）专用软件这类软件往往不是商品化软件,在市场上买不到。比如某企业希望将计算机设计出来的产品部件数据，直接去控制加工设备，并把生产过程中的数据集成起来统一管理。因为它功能特殊，所以只能专门为此组织人力开发，这类为企业定制的软件就属于专用软件。,2.4.5计算机程序设计语言1.程序设计语言的发展计算机程序设计语言的发展经历了从机器语言、汇编语言到高级语言阶段。（1）机器语言由0和1组成的二进制串，可以在计算机上直接执行。（2）汇编语言用助记号和符号地址代替机器语言的二进制代码，一条机器语言指令对应一条汇编语言指令。（3）高级语言高级语言是使用接近自然语言的语句进行编程，这样就使得编程的工作变得简单了一些，促进了计算机的应用。2.解释程序和编译程序（1）解释程序所谓解释程序它将源语言(如BASIC)书写的源程序作为输入，解释一句后就提交计算机执行一句，并不形成目标程序。就像外语翻译中的“口译”一样，说一句翻一句，不产生全文的翻译文本。（2）编译程序这是一类很重要的语言处理程序，它把高级语言(如FORTRAN、Pascal、C、JAVA等)源程序作为输入，进行翻译转换，产生出机器语言的目标程序，然后再让计算机去执行这个目标程序，得到计算结果。,2.4.6计算机基本工作原理概述冯诺依曼结构计算机工作原理的核心是“存储程序控制”即首先把编制好的程序输入计算机的存储器保存起来，然后依次执行程序中指令。每一条指令的执行过程又分为四个基本操作:（1）取出指令：从存储器某个地址中取出要执行的指令。（2）分析指令：把取出的指令送到指令译码器中，译出指令对应的操作。（3）执行指令：向各个部件发出控制操作，完成指令要求。（4）为取出下一条指令做好准备。计算机周而复始地执行这四项基本操作，只要程序正确无误，无论多么复杂工作，计算机都是可以完成的。,2.4.7微型计算机主要技术指标1.字长字长是指计算机运算部件一次能同时处理的二进制数据的位数。字长越长,作为计算机存储数据的位数也越多,则计算机的运算精度就越高。同理字长越长，作为计算机指令的位数就可以越长，则计算机的指令功能就越强。通常，字长总是8的整倍数，如8、16、64位等。2.主频主频是指CPU的时钟频率。它的高低在一定程度上决定了计算机速度的高低。主频以兆赫兹(MHz)为单位,一般说,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”(Pentium)处理器的主频目前已超过2GHz。3.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数目。常用百万条指令/秒(MIPS，MillionInstructionsPerSecond)来表示。4.存储容量存储容量包括主存容量和辅存容量。存储容量主要指内存储器的容量。目前微机的内存容量一般为1GB-4GB；硬盘的容量一般在40GB-120GB之间。,2.4.8微型计算机的基本部件1.机箱和电源2.主板、CPU和内存条3.键盘和鼠标器4.显示器和显示卡5.外部存储器硬盘、U盘和光盘。6.调制解调器7.网卡将计算机组成网络时，除了需要各种网络设备和通讯线路以外，还需要在每一台微机扩展槽上安装网络接口卡（简称“网卡”），网卡的作用是将计算机和通信电缆连接起来，以便电缆和计算机之间进行高速数据传输。8.扫描仪扫描仪是一种图形、图像输入设备，它有平面式、手动式、滚筒式等多种款式。9.条形码阅读器条形码阅读器是一种能够识别条形码的输入设备，当条码阅读器从左向右扫描条形码时，就把不同宽窄的黑白条纹翻译成相应的编码输入计算机。10.打印机打印机是计算机系统的主要的输出设备之一，它输出的信息被打印在纸上或其它特殊的介质上，以供长期保存。和微型计算机配套打印机的类型很多，常见的是针式打印机、喷墨打印机和激光打印机。（1）针式打印机（2）喷墨打印机（3）激光打印机,1.微处理器,微处理器是将运算器、控制器、高速内部缓存集成在一起的超大规模集成电路芯片，是计算机中最重要的核心部件。图5中上面是微处理器P4，下面是一种汽车用微处理器RS1000。,图5微处理器,返回,2.存储器,1）微机中的内存一般指指随机存储器(RAM)。目前常用的内存有SDRAM和DDRSDRAM，以及DDRSDRAM等。,图6内存,返回,3.主板,主板是微型计算机系统中最大的一块电路板，有时又称为母板或系统板，是一块带有各种插口的大型印刷电路板（PCB）。它将主机的CPU芯片、存贮器芯片、控制芯片、ROMBIOS芯片等结合在一起。,图7主板,返回,4.输入设备,输入设备是将原始信息转化为计算机能接受的二进制数，以便计算机能够处理的设备。,键盘,鼠标,数码相机,图8输入设备,返回,5.输出设备,输出设备是人与计算机交互的一种部件，用于数据的输出。它把各种计算结果数据或信息以数字、字符、图像、声音等形式表示出来。常用的输出设备有显示器、打印机、绘图仪和音箱等。1）显示器:与之相连的接口部件称为显示适配器（俗称显卡）,显示器,显卡,图9显示输出设备,返回,2）打印机点阵打印机又称针式打印机，是利用打印头内的点阵撞针撞击打印色带，在打印纸上产生打印效果。喷墨打印机的打印头由细小的喷墨口组成，当打印头横向移动时，喷墨口可以按一定的方式喷射出墨水，打到打印纸上，形成字符、图形等。激光打印机是一种高速度、高精度、低噪声的非击打式打印机。它是激光扫描技术与电子照相技术相结合的产物，利用了激光的定向性、能量集中性。,点阵(针式)打印机,喷墨打印机,激光打印机,图10打印机,返回,5.输出设备,2.5多媒体技术多媒体技术的应用是在信息系统范畴内的一次革命。关于信息处理的思想、方法乃至观念都会由于多媒体的引入而产生极大变化。2.5.1多媒体的基本概念所谓“多媒体”(Multi-media)，可简单地理解为：一种以交互方式将文本、图形、图像、音频、视频等多种媒体信息，经过计算机设备的获取、操作、编辑、存储等综合处理后，以单独或合成的形态表现出来的技术和方法。特别是，它将图形、图像和声音结合起来表达客观事物，在方式上非常生动、直观、易被人们接受。多媒体具有多样化、交互性和集成性三个关键特性。多样化指的是信息媒体的多样化；交互性是指提供人们多种交互控制能力；集成性指不同媒体信息、不同视听设备及软、硬件的有机结合。多媒体以其丰富多彩的媒体表现形式、高超的交互能力、高度的集成性、灵活多变的适应性得到了广泛的应用，并形成了新的行业。,2.5.2多媒体的