第1章 计算机基础知识

1、第1章 计算机基础知识 1.1 1.1 计算机的发展及应用计算机的发展及应用 1.2 1.2 计算机中数的表示计算机中数的表示 1.3 1.3 计算机系统的组成计算机系统的组成 1.4 1.4 微型计算机系统微型计算机系统 1.5 1.5 计算机常用的外部设备计算机常用的外部设备 1.6 1.6 多媒体计算机多媒体计算机 * *1.7 1.7 五笔字型汉字输入方法五笔字型汉字输入方法 1.1 计算机的发展及应用计算机的发展及应用 1.1.1 计算机的发展 1946年2月15日，世界上第一台电子计算机ENIAC诞 生，预示着人类科学技术的发展进入一个高速发展时期。 计算机的发明是人类科学史上最伟

2、大的成就之一。 到目前为止，电子计算机经历了四代的发展： 1.第一代计算机（1946-1957） 主要组成部件：电子管 特点：造价高、体积大、可靠性差、速度低 应用：科学计算 2. 第二代计算机（1958-1964） 主要组成部件：晶体管 特点：体积小、重量轻、稳定性好 ，软件上出现了操作系统 应用：科学计算、数据处理 3. 第三代计算机（1965-1970） 主要组成部件：集成电路 特点：体积变得更小、重量更轻、速度更快、存储容量更大 成本更低，运算速度达到每秒钟几百万次。 应用：科学计算、数据处理、企业管理、自动控制、交通管理 4. 第四代计算机（1971现在） 主要组成部件：大规模集成电

3、路、超大规模集成电路 特点：体积小、功能强、软件丰富、操作系统完善、速度每秒 上亿次 应用：计算机的应用更加普及，涉及到社会生活的各个领域。 逻辑元件逻辑元件程序设计语言程序设计语言运算速度运算速度内存容量内存容量 第一代第一代 1946194619571957年年 电子管电子管 机器语言汇编机器语言汇编 语言语言 几千次几千次/秒秒几几KB 第二代第二代 19581964年年 晶体管晶体管 FORTRANAL GOL、 COBOL 几十万次几十万次/秒秒几十几十KB 第三代第三代 19651970年年 集成电路集成电路 操作系统和会操作系统和会 话式语言话式语言 百万次百万次/秒秒 几十几十

4、MB 第四代第四代 1971 大规模或超大大规模或超大 规模集成电路规模集成电路 面对对象面对对象几百万亿几百万亿次次/ 秒秒 几百几百MB 第五代智能化计算机正在研制之中，使计算机具有人工智能，可像人一样能看、能听、能第五代智能化计算机正在研制之中，使计算机具有人工智能，可像人一样能看、能听、能 说、能思考，具有学习功能，能自动进行逻辑判断等说、能思考，具有学习功能，能自动进行逻辑判断等 1.1.2 微型计算机的发展 微型计算机诞生于20世纪70年代，微型计算机的出现开辟了计 算机发展史上的新纪元。 微型计算机也经历了四代的发展： 1. 第一代微型计算机（1971-1972年） 1971年，

5、美国Intel公司年轻的工程师马西安霍夫首先研制了 一片4位的微处理器Intel4004，并用于第一台微型计算机获得成功， 揭开了世界微型计算机发展的序幕。 第一代微型机指令系统比较简单，运算功能较差，速度较慢系 统结构仍然停留在台式计算机的水平上，软件主要采用机器语言或 简单的汇编语言，价格低廉。 2.第二代微型计算机（1973-1977年） 第二代微型机采用NMOS工艺，集成度提高1-4倍，运算速度提 高10-15倍，指令系统比较完善。软件除采用汇编语言外，还配有 BASIC、FORTRAN、PL/M等高级语言。 典型产品Intel8080等。 3. 第三代微型计算机（19781981年）

6、 1978年，Intel公司生产的16位微型处理器Intel8086(集成度为 29000管/片)的出现，标志着微型处理器进入了第三代 。 第三代微处理器装备的计算机功能较强，支持数据处理和科学计 算，从各个性能指标评价，第三代微型计算机都比第二代微型机提高 了一个数量级，已经达到或超过中、低档小型机(如PDP11/45)的水平。 4. 第四代微型计算机（1982年现在） 20世纪80年代初期，大规模和超大规模集成电路的32位微处理器 的出现，标志着第四代微型计算机的诞生。 现在我们使用的 Pentium CPU是第四代微型计算机的代表。 第四代微型计算机技术已经成熟，渐渐走入人们生活的各个领

7、域。 微型计算机已经成为超小型机，可执行多任务、多用户作业，微机的 发展在网络化、多媒体化和智能化等方面跨上了更高的台阶。 1.1.3 我国计算机的发展我国计算机的发展 1956年，由周恩来总理主持，中央制订了1956-1967年科学技 术发展远景规划(简称12年规划)，该规划除确定了56项重大研究任 务以外，还确定了发展电子计算机、半导体技术、无线电电子学和自 动化技术等6项紧急措施，同年我国成立了计算机应用技术研究所。 1958年，中国科学院计算机应用技术研究所研制成功我国第一 台小型电子管通用计算机103机，标志着我国第一代（也是第一台） 电子计算机的诞生。1965年，我国研制了第二代计

8、算机，中科院计 算所研制成功研制了第一台大型晶体管计算机109乙 。 1974年，清华大学等单位联合设计、研制成功采用集成电路的 DJS-130小型计算机，运算速度达每秒100万次，也是中国的第三代 计算机。1983年，我国进入了第四代计算机时代，国防科技大学研 制成功运算速度每秒上亿次的银河-I巨型机，这是我国高速计算机研 制的一个重要里程碑 。 1993年，国家智能计算机研究开发中心（后成立北京市曙光计算机 公司）研制成功曙光一号全对称共享存储多处理机 。 1997年，国防科大研制成功银河-III百亿次并行巨型计算机系统，采 用可扩展分布共享存储并行处理体系结构，由130多个处理结点组成，

9、峰 值性能为每秒130亿次浮点运算，系统综合技术达到90年代中期国际先进 水平。 1999年，国家并行计算机工程技术研究中心研制的神威I计算机通过 了国家级验收，并在国家气象中心投入运行。 2001年，中科院计算所研制成功我国第一款通用CPU “龙芯”芯 片。 2008年9月，由中科院计算所国家智能计算机研究开发中心、曙光信 息产业（北京）有限公司、上海超级计算中心联合研制，并由曙光公司 定型制造的集群超级计算机曙光5000A在天津下线，11月在北京完 成性能测试。2008年11月，5000A以峰值速度230万亿次、Linpack测试 值180万亿次（其一天的计算量相当于地球上所有人每周7天、

10、每天24小 时不停地用计算器算7年半）的成绩再次跻身世界超级计算机前十 。 1.1.4 计算机的特点 1工作自动化 2运算速度快 3计算精度高 4具有较强的记忆能力 5具有逻辑思维和判断能力 6通用性强 1.1.5 计算机的应用 计算机已经应用到工业、农业、商业、国防、科技、文化、教 育以及社会生活的各个领域。可以这样说，哪个国家的计算机应用能力 强，哪个国家的发达程度就高，哪个行业的计算机应用普及率高，这个 行业就是先进的行业。计算机应用可以概括为以下方面： 1. 科学计算 2数据处理 3过程控制 4计算机辅助系统 5人工智能 6家庭应用 1.1.6 计算机的发展趋势 计算机正在以惊人的速度

11、发展，今后还会以更快的速度发 展，从计算机的结构和功能上，有以下发展趋势： 1. 巨型化 2. 微型化 3. 网络化 4. 智能化 5. 多媒体化 6. 虚拟现实 1.2 计算机中数的表示计算机中数的表示 1.2.1 数制 数制也叫数的进位制。我们日常生活中使用的进制很多，计算 机中所有的数据都是用二进制表示的。 采用二进制有下列优点： 1容易实现 2运算规则简单 3易于应用逻辑代数 数制的基数 n基数：一个计数制所包含的数字符号的个数叫该计数制的基数。 n数码与基数的关系：最大的数码比基数小1 n（1）十进制：基数为10。 n（2）二进制：基数为2。 n（3）八进制：基数为8。 n（4）十六

12、进制：基数为16。 数制的进位规则 n对于N进制数其规则是逢 N进一。 n（1）十进制数的特点是逢十进一。 n（2）二进制数的特点是逢二进一。 n（3）八进制数的特点是逢八进一。 n（4）十六进制数的特点是逢十六进一。 1.2.2 不同数制之间的转换 1. 二进制数与十进制数的转换 二进制的基本特点是“逢二进一”。它有二个基数0和1，0 和1的位置不同代表的权值不同。任意进制数转换为十进制都可以用 下列展开式表示： N=an-1rn-1+an-2rn-2+a1r1+a0r0+a-1r-1+a-mrm-1 其中：N为十进制展开值，r是基数，ai是数码，ri是权。 例如十进制数385.75可以用展

13、开式写为： 385.75=3102+8101+5100+710-1+510-2 l一个数的每位数字与其对应的位权乘积之和等于该数的值。 位权：十进制的位权是位权：十进制的位权是：1010i i 二进制数1011.101则可以写为： （1011.101）2=123+022+121+120+12-1+02-2 +12-3=11.625 将二进制数转换为十进制数 n2进制，用两个阿拉伯数字：0、1 n10进制，用十个阿拉伯数字：0到9 n方法：位权相加法： n例：将二进制数10011101转换为十进制数 最 大的权？28-1= 27 n (10011101)2 n =127 + 026 + 025

14、+ 124 + 123 + 122 + 021 + 120=(157)10 位权：二进制的位权是：2i 将十六进制数转换为十进制数 n十六进制数有十六个基数，0、1、2、3、4、5、 6、7、8、9、A、B、C、D、E、F，运算规则是 “逢十六进一”。 n（2BA）16 n=2 162+11 161+10 160 n=512+176+10 n=（698）10 n16进制的位权是：16i 2十进制数转换为二进制数 十进制转换为二进制将整数和小数分别进行转换，整数转换为二 进整数可以用“除2取余，余数倒计法”，而小数则用“乘2取整，整 数正计法”。 （1）整数部分的转换 十进制整数转换为二进整数可

15、以用“除2取余，余数倒计法”， 基本思想是对于一个十进制数，不断用2除，每一次记下余数，直到 被除数为0，然后从下往上记下余数，即为要转换的二进制数，即 “取2取整，余数倒计”。 （2）小数部分的转换 十进制小数转换为二进小数可以用，“乘2取整，整数正计法”。 基本思想是对十进制小数不断用2乘，每一次取走整数部分，根据转 换的精度，从上往下记下取走的整数作为二进制小数。 33的二进制数 0.875的二进制数 36的二进制数 0.416的二进制数 100001 100100 0.111 0.011 2二进制数与十六进制数的转换 （1）十六进制数 十六进制数有十六个基数，0、1、2、3、4、5、6

16、、7、8、9、A、B、C、 D、E、F，运算规则是“逢十六进一”。 （2）二进制数转换为十六进制数 二进制转换为十六进制数的基本规则是“四位对应一位”，即对于一个 二进制数，以小数点为界，对于整数部分，从低位到高位，每四位二进制数 对应一位十六进制数，最后不足四位可以补0，也可以不补0；对于小数部分， 从高位向低位，每四位二进制数对应一位十六进制，最后不足四位必须补0， 凑够四位，然后对应记下相应的数，整数对应整数，小数对应整数，即为要 转换的十六进制数。 1101110的十六进制数 (3)十六进制数转换为二进制数 十六进制转换为二进制与二进制转换为十六进制类似，二进制转换为十 六进制是每四位

17、二进制数对应一位十六进制数，而十六进制转换为二进制则 “一位对应四位”，即是每一位十六进制数对应四位二进制数，整数对应整 数，小数对应小数。如果数据中间有0则不能省略，如001不能写为1或01， 第一位数前边的0和最后一位数后边的0，则可以省略。 6E 1.2.3 数值数据的表示 数值数据是用于参加数值运算的数据，用于表示数值的大小， 它涉及到数值的范围和数值的精度。在计算机中，数值数据有整数 和小数之分，数值数据通常用定点数和浮点数表示。在计算机数值 表示时，小数点位置固定的数称为定点数，小数点位置不固定的数 称为浮点数。 1数的定点表示 （1）定点整数 整数的小数点在最低数据位的右边，对于

18、有符号的整数，表示 格式为： 其中，Ns为符号位，Nn到N0为数值部分。正数符号位为0，负 数符号位为1。 （2）定点小数 定点小数是小数位固定在符号位后边，符号位右边的第一位是小 数的最高位。 表示格式为： 其中，Ns为符号位，Nn到N0为数值部分。 2数的浮点表示 如果计算机处理的数既有整数部分又有小数部分，则采用定点格 式就不太方便，为此计算机中的数采用浮点形式表示,也可以理解浮点 表示形式为小数点的位置不固定，是浮动的。对于数值N，可以表示 为： N=MRC R是基数，M称为尾数，M的符号称为数符，C是阶码，C的符号 称为阶符。对于一个给定R进制数，只要确定M、C的值，则该数的值 就唯

19、一确定。例如二进制数101101表示为0.10110121100,0.001011表 示为0.10112-100。在计算机中，浮点数的表示格式为： 3机器数与真值 在计算机中，通常称表示一个数值数的机器编码为机器数，而代表 的实际数值为机器数的真值简称真值。对于带符号的数，机器中用最高 位代表符号位，0 代表正数，1代表负数。如果用8位表示机器数，18的 真值是+0010010，机器数是00010010，-18的真值是-0010010，机器数 是10010010。 4原码、反码和补码 数值数据在计算机中是用二进制编码表示的，常用的有原码、反码和 补码。下面以8位二进制数为例介绍数的编码。 (1

20、)原码 正数的符号位为0，负数的符号位为1，其它位按该数的绝对值，最 高位表示符号位。例如，二进制数+1011011的原码表示为01011011。 二进制数-1011011的原码表示为11011011。 (2)反码 正数的反码与原码相同，负数的反码与其原码除符号 位外的其他位逐位取反(即将所在位上的0改为1，1改为0)。 例如，+35的原码和反码都是00100011。 -35的原码是10100011，反码是11011100。 可以看出，负数的原码和反码有很大的区别，反码主 要用作求补码过程中的中间过渡形式，可以验证，一个数 的反码的反码就是原码。 (3)补码 正数的补码与原码相同，负数的补码为

21、其反码在最后一位加1。 例如，+35的原码、反码、补码都是00100011。 -35的原码是10100011，反码是11011100，补码是11011101。 同样我们可以验证，一个数的补码的补码就是其原码。引入补码后， 计算机中的加减法运算都可以用加法运算来实现，符号位也作为数值参与 运算，且两数和的补码等于两数补码的和。 例如，66+23补=66补+23补=01000010补+00010111补=01011001补, 01011001补码对应十进制数是89。 66-23补=66补+-23补=01000010补+11101001补=00101011补, 00101011的补码对应十进制数是+

22、43。这里需要注意，因为采用的是8位 二进制数，所以第9位出现溢出(因为只能用8位表示)，将其去掉。 1.2.4 计算机中非数值数据的表示 在计算机中，由于字符、文字、声音、图像都是用二进制存储的， 所以它们与二进制数之间有一定的对应关系，这种非数值数据的二进制 表示数据的表示我们称为计算机非数值数据编码简称编码。 1计算机存储单位 计算机中最小的存储单位是位（bit比特），在二进制中的每一位二 进制数“0”或“1”都称为一位。在计算机中由于位太小，所以我们引入 字节这一基本单位，常记为B（Byte拜特），一个字节可以存储八位二 进制数。有时为了记忆方便，我们又引入更大的单位KB、MB、GB、

23、 TB。它们之间的换算关系为： 1B=8b 1KB=210B=1024B 1MB=210KB=1024KB 1GB=210MB=1024MB 1TB=210GB=1024GB 2ASCII码 ASCII（American Standard Code for Information Interchange美国信息交换标准代码简写为ASCII）是对英 文字符、数字、特殊符号的编码，它是目前国际上流行的 字符编码方案。 ASCII码是一个七单位编码，它可以表示27即128个字 符，其中大小写英文字母AZ、az各26个、10个数字09、 32个标点符号和运算符、34个控制字符，表1.1给出了七单 位A

24、SC码表。 b3b2b1b0位 b6b5b4位 000001010011100101110111 0000 NULDLE Sp0P、p 0001 SOHDC1 !1AQaq 0010 STXDC2 ”2BRbr 0011 ETXDC3 #3CScs 0100 EOTDC4 $4DTdt 0101 NQNAK %5EUeu 0110 ACKSYN &6FVfv 0111 BELETB ，7GWgw 1000 BSCAN (8HXhx 1001 HTEM )9IYiy 1010 LFSUB *：JZjz 1011 VTESC +；Kk 1100 FFFS Nn 1111 SIUS /?OoDEL

25、3机内码 机内码简称内码是计算机系统内部处理和存储汉字所使用的代 码。在西文字符处理时用ASCII码，但由于汉字的特殊性，我们使用 两个字节来表示一个汉字。如果每个字节用8位，用两个字节16位表 示共可以表示216=65536个有区别的字符，如果两个字节各用7位， 共用14位，可以表示214=16384个有区别的字符。国家规定，一个汉 字用两个字节表示，其中每一个字节的最高位也未定义，为了保证 中西文的兼容性，在系统中既要允许西文ASCII码的存在，也要允许 汉字机内码的存在。 我国在1981年颁布了信息交换用汉字编码字符集，国标代 号为GB2312-80，该方案共收集了7445个常用的汉字、

26、图形符号， 其中一级汉字3755个，按汉语拼音排列，二级汉字3008个，按偏旁 部首排列，共有汉字6763个，图形符号682个。 4外码 外码是汉字的外部编码，又称汉字输入码。外码是 为了汉字输入的方便对汉字进行的编码。常用的外码有： 区位码、五笔字型、拼音码、首尾码等，目前在我国获 得专利的编码方案已达3000多种。在计算机中内码是唯 一的编码，但外码较多，每一种汉字输入方案都是一种 外码。我们学习的汉字输入方法都是外码输入法。 1.3 计算机系统的组成计算机系统的组成 计算机系统由硬件系统和软件系统两大部分组成。硬 件系统是组成计算机的所有电子器件、电子线路和机械部 件。软件系统是程序以及

27、使用、开发、维护程序所需要文 档的集合。硬件系统是计算机工作的基础，是物质条件。 软件系统是建立在硬件基础上，是对计算机硬件功能的完 善和扩充。图1.2给出了计算机系统的组成。 1.3.1 计算机硬件系统 计算机硬件是组成计算机的物理部件。根据冯.诺依曼存储程序的 观点，硬件由存储器、运算器、控制器、输入设备和输出设备五部分组 成。控制器和运算器一起合称中央处理机CPU（Central Process Unit 简称CPU），CPU和运算器一起称为主机，输入设备(Input)和输出设 备(Output)通称外部设备（常写为I/O设备）。 1.存储器 存储器是计算机的记忆部件，通常分为内存储器和

28、外存储器或称为 主存储器和辅助存储器（简称主存和辅存）。 内存是计算机用于直接存取程序和数据的存储器，计算机程序在 执行之前必须将程序装在内存储器中，内存通常由半导体部件构成。内 存通常又分为只读存储器ROM（Read Only Memory，简称ROM）和 随机（读写）存储器RAM（Random Access Memory，简称RAM）。 内存储器速度快、容量小、价格高。内存的存储容量是用字节来表 示的，现在微型计算机的内存通常是128MB、256MB、512MB、1GB、 2GB和4GB等。 2运算器 运算器也称为算术逻辑单元ALU（Arithmetic Logic Unit），用于 对数

29、据进行算术运算和逻辑运算。算术运算主要是指加、减、乘、除， 逻辑运算是指逻辑加、逻辑乘、与、或、非、比较等操作。 3控制器 控制器的功能是控制计算机各个部件自动协调工作，完成对指令的 解释和执行。控制器通常由指令寄存器、指令译码器、控制电路和时序 电路组成。 4输入设备 输入设备是用来“感知”或“接受”外部世界信息的设备。它的功 能是将数据、程序按人们熟悉的形式送入计算机并经过计算机转换为可 识别的二进制形式存入内存中。常用的输入设备有：键盘、鼠标、光笔、 扫描仪、数码相机等。 5输出设备 输出设备是用来“接触”和“影响”外部世界信息的设备。它的功 能是将计算机内存中的二进制数据转换为人们所需

30、要的或输出设备能识 别和接受的信息形式。常用的输出设备有：显示器、打印机、绘图仪等。 1.3.2 计算机软件系统 计算机软件通常分为两大类：系统软件和应用软件。 1.系统软件 系统软件是指控制和协调计算机及其外部设备，支持应用软件的开 发和运行的软件。其主要的功能是进行调度、监控和维护系统，是用户 和裸机的接口。系统软件主要指面向硬件或者开发者所设立的软件，它 是支持应用软件运行的，是计算机工作时必须配置的那部分软件。 系统软件通常包括操作系统、语言处理程序、编译程序、数据库处 理系统、中间件等面开发者的软件等。 （1）操作系统 操作系统（Operating System，简称OS）是计算机资

31、源的管理者， 它要保证计算机所有资源（中央处理机、存储器、外部设备及各种软件） 协调工作。其OS有五部分组成：处理机管理、存储器管理、设备管理、 作业管理和文件管理。操作系统种类繁多，巨型计算机一般都配有专门 的操作系统，目前微机上流行的操作系统有：Windows、Linux、UNIX、 OS/2等。 （2）语言处理程序 计算机不能直接识别自然语言，人们通过程序来驱动计算机工作。 语言处理程序通常分为：机器语言、汇编语言和高级语言。 机器语言是计算机可以直接识别的语言，它是用二进制代码编写， 计算机执行速度最快。汇编语言是将计算机一系列的二进制代码控制 用助记符号表示，它将二进制代码符号化，汇

32、编语言必须通过编译。 高级语言是接近于自然语言的语言，它是一种解释执行的语言，最容 易学习，但它的执行要通过翻译和解释。高级语言根据应用不同有很 多类：C、 JAVA、 FORTRAN、PASCAL、Delphi等。 （3）其它程序 各种服务性程序,如机器的调试、故障检查和诊断程序、杀毒程 序等。各种数据库管理系统，如SQL Sever、Oracle、Informix、 Visual Foxpro等。 2.应用软件 应用软件是用户为解决各种实际问题而编制的计算机应用程序及 其有关资料。应用软件主要有用于科学计算方面的数学计算软件包、 统计软件包，计算机辅助设计系统、图像处理软件包(如Photo

33、shop、 动画处理软件3DS MAX) ，各种财务管理软件、税务管理软件、工业 控制软件、辅助教育等专用软件，实时控制系统、文字处理软件等。 1.3.3 计算机工作原理 1冯诺依曼（Von Neumann）设计思想 美籍匈牙利数学家冯诺依曼与莫尔合作在1946年研制了 EDVAC（Electronic Discrete Variable Computer）计算机，它采用 了冯诺依曼的存储程序原理。 冯诺依曼存储程序的设计思想可以概括为以下三点： 计算机应包括运算器、存储器、控制器、输入设备和输出 设备五部分； 计算机内部应采用二进制数来表示指令和数据；每条指令 一般具有一个操作码和一个地址码

34、。操作码表示运算性质，地址码 指出操作数在存储器中的位置。 将编制好的程序和原始数据送入主存储器中，然后启动计算 机工作，计算机应在不需要人工干预的情况下，自动逐条取出指令 和执行任务。 2.计算机的工作过程 计算机的工作过程就是执行程序的过程，首先用户通过输入设备将 要处理的程序或数据输入到计算机内存储器中，然后控制器逐条从存储 器中取出指令进行分析，分析指令的性质，并按要求控制指令的执行， 直到执行完毕，然后再进行下一条指令的执行。程序如何组织，涉及到 计算机的体系结构问题。图1.3给出了计算机的简单工作原理。 图1.3 计算机的简单工作原理 1.4 微型计算机系统微型计算机系统 微型计算

35、机在计算机中占有很重要的地位，目前我们使用或接触 的计算机90%以上都是微型计算机，微型计算机有人称为个人计算机 或PC（Personal Computer，简称PC）。PC以其体积小、重量轻、 设计先进、软件丰富、价格低廉、功能齐全等优点受到广大计算机用 户的青睐。 1.4.1 微型计算机的性能指标 微型计算机档次的高低通常用下列指标进行衡量 1 字长 2主频率 3内存容量 4外部设备的配置 5软件的配置 1.4.2 微型计算机的组织结构 微型计算机是以主板为中心构成的系统，它将CPU插座、内存条插 座、基本输入输出系统（Basic Input Output System简写为BIOS）、高

36、 速缓存、I/O扩展槽、键盘接口、硬盘接口、软驱接口、电源接口、串 口与并行口、电源开关和指示灯插座、ISA总线、PCI总线、控制芯片组 等集成到一块主板上。微型计算机由于广泛采用集成部件而且集成度较 高，故具有体积小、重量轻、价格低、可靠性高、结构简单、操作方便、 易于维护的特点，因此普及程度也很高。 图1.4 常用的微型计算机 1总线 总线（BUS）是计算机内部各部件之间传送数据的公共通路，总线条数的多 少直接关系到计算机处理能力的强弱，通常我们把一次传输信息的位数叫总线宽 度（称为字长） （1）总线的分类 通常按传输数据的性质，总线分为三种：数据总线、地址总线和控制总线。 数据总线DB（

37、Data Bus）：用来传送数据信息，是CPU同各部件交换信息 的通路，数据总线传送信息的方向是双向的。 地址总线AB（Address Bus）：用来传送地址信息，CPU通过AB将需要访 问的内存单元地址或外部设备的地址传送出去，地址总线是单向的。地址总线的 条数决定了计算机的寻址范围通常1MB（220B）的地址空间需要20条地址线。 控制总线CB（Control Bus）：用来传送控制信息，包括CPU对内存和接口 电路的读写控制信号、中断响应信号等。 （2）几种常用的总线结构 总线结构较多，但常用的总线结构有：ISA、EISA、MCA、VESA、PCI等。 2微处理器 微处理器也就是我们通常

38、说的CPU，在CPU内部的各个寄存器之间以及与ALU 之间数据传送采用的是内部数据总线结构，这样不仅增加了数据传送的灵活性，同时 又减少了内部连线。 3主存储器 微型计算机普遍使用的是半导体存储器，现在常用的半导体存储器有三种：静态 随机存储器、动态随机存储器和只读存储器。 （1）静态随机存储器 静态随机存储器SRAM（Static Random Access Memory）是通过有源电路来保 持存储器中的信息，只要存储器中的电源不断，存放在存储器中的信息就不会丢失。 （2）动态随机存储器 动态随机存储器DRAM （Dynamic Random Access Memory）必须由外部逻辑 电路

39、支持，否则就不能存储数据。由于动态随机存储器的信息是以电荷的形式保存数 据，为了保持数据的不丢失，就需要对动态随机存储器进行周期性的刷新。 目前常用的计算机的主存都是512MB、1GB、2GB和4GB。 （3）只读存储器 只读存储器ROM （Read Only Memory）是只允许用户读取信息，但不允许写 入信息，ROM中的信息是由厂商写入，在没有电源的情况下也能保持数据。目前常 用的ROM是可擦除可编程的只读存储器，称为EPROM（Erasable Programmable ROM,可擦除可编程ROM）。 4输入/输出接口电路 接口电路是CPU与外部设备之间连接的缓冲。通常I/O接口为了适

40、 应设备之间的信息传输形式，我们可以分为串行方式和并行方式。串行 方式是按二进制位，逐位传输，传送速度较慢；并行方式是一次可以传 送若干二进制位信息，传送速度比串行传送速度快，在微机内部是采用 并行传输，而微机和外部设备之间两种传输方式都有。为了适应这两种 传输方式，微机接口也分为串行接口和并行接口。输入/输出接口主要 用于解决主机与外部设备之间的速度匹配问题，实现数据格式的转换， 提供适当的定时信号以满足数据传输的需要。 微机接口电路较多，常用的有硬盘驱动器接口、软盘驱动器接口、 并行打印机和串行打印机接口。在实际系统中，输入/输出接口根据特 定的输入/输出设备制作在一块印刷电路板上。 1.

41、4.3 微型计算机操作系统 操作系统是计算机的一个资源管理软件，它对计算机的执行进 行控制，为用户使用计算机提供方便，使计算机硬件充分的发挥作 用。操作系统统一管理计算机的软件和硬件资源，实现用户对计算 机各种资源的共享。 操作系统是对计算机硬件的扩充和完善，它和计算机硬件直接 打交道，是对计算机硬件功能的第一次直接扩充，用户通过操作系 统使用计算机，使用户不必太多的关心计算机的硬件。 总之，操作系统是对计算机的各种资源进行管理的软件，是用户和 计算机的接口。 操作系统按其功能可以由五部分组成的，处理机管理、存储器 管理、设备管理、文件系统和作业管理。 2操作系统的分类 从不同的角度可以将操作

42、系统分为不同的类别，按硬件结构通 常分为微型机操作系统和大型机操作系统。 按操作系统的服务功能通常分为: （1）单用户操作系统 （2）批处理操作系统 （3）分时操作系统 （4）实时操作系统 （5）网络操作系统 （6）分布式操作系统 3几种常用的操作系统简介 （1）磁盘操作系统DOS DOS（Disk Operating System）是微软公司1981年研制的用于微型计 算机上的单机操作系统。DOS系统对硬件要求很低，简单易学，占用存储 空间小，受到广大计算机用户的欢迎，但由于DOS系统界面不直观、功能 较弱，现基本不使用。 （2）视窗操作系统WINDOWS Windows是图形界面、多任务、

43、多进程并支持网络应用程序的操作系 统。Windows操作系统发展较快是目前微型计算机上使用最多的操作系统。 （3）分时操作系统UNIX UNIX是分时操作系统，在操作系统的发展和应用中始终占据重要地位。 UNIX的优点是可移植性强、支持多用户、多处理、具有较高的可靠性和安 全性；其最大缺点是系统标准不统一、应用软件较少、学习难度大。 （4）LINUX Linux操作系统现正在渐渐兴起，它是一种源代码开放的操作系统，用 户可以通过Internet免费获得Linux的源代码，经过修改形成自己的Linux开 发平台。Linux是在UNIX的基础上发展起来的，是一个多用户、多任务、 多进程同时还是一个

44、多CPU的操作系统。 （5）OS/2 IBM公司的OS/2操作系统是一个多任务、多道程序的操作系统， 用户可以随意定制界面。OS/2灵活性强，可以运行DOS和Windows应 用程序。 1.4.4 DOS操作系统简介 DOS是一个字符操作系统，它的所有操作指令都要通过键盘以字 符的形式发出。DOS产生较早、占用空间小，尤其是DOS一些思想、 概念以及操作值得Windows系统借鉴。 1.DOS的组成 DOS是一个特殊的程序，它在计算机启动后一直保存在内存中 处于工作状态。以MS-DOS为例，DOS系统由四部分组成。 （1）引导记录程序 （2）命令处理程序 （3）基本输入输出程序 （4）磁盘操作

45、系统 2文件 （1）文件的概念 文件是具有名字的相关信息的集合，它可以是语言程序、目标程序、 一组命令、图形和其它数据。文件通常存储在计算机的软盘或硬盘等存储 介质上。 （2）文件的命名规则 文件名是文件的标识，文件命名必须满足下列规则： 文件由主文件名和扩展名两部分组成，主文件名和扩展名之间用园点 分隔； 主文件名由18个字符组成，主文件名不能省略； 扩展名由13个字符组成，扩展名可以省略； 文件名中可以使用数字、英文字符（文件名不区分大小写）、汉字（ 每一个汉字占两个英文字符）、特殊符号； 文件名中不得使用空格、标点符号以及专用设备名（COM、LPT、 PRN、NUL）。 （3）文件扩展名

46、的含义 计算机主文件名是用户为了便于记忆，用户强加给文件的，没有实际 意义；但文件扩展名都有一定的含义，扩展名代表了文件的类型。表1.4 给出常用文件扩展名及其含义。 3目录表 目录是文件基本信息的登记表。在目录中包含文件名、扩展名、 文件长度、文件建立修改日期、文件建立修改时间、文件的属性等信 息。目录结构呈树状，在目录中最高层目录称为根目录，根目录下的 目录都称为子目录。子目录又按从上到下分为一级子目录、二级子目 录、等等。图1.5给出了D盘上文件的目录结构。 扩展名含义扩展名含义 .SYS系统文件.COM 命令处理文件 .EXE可执行文件.BAT批处理文件 .BAK备份文件.TXT文本文

47、件 .LIB库文件.TMP临时文件 .CC语言类文件.DBF数据库文件 1.4常用文件扩展名及其含义 图1.5 D盘上文件的目录结构 引入文件目录有下列三大优点： l 文件管理更加方便； l 解决了文件的重名问题（命名冲突）； l 可以存储更多的文件。 4路径 路径是从目录找到文件的路线。在目录中正在使用的目录称为当前目录或工 作目录。从根找到文件的路径称为绝对路径，从当前目录找到文件的路径称为 相对路径。路径之间 的分隔是用反斜缸“” 。 1.5 计算机常用的外部设备计算机常用的外部设备 计算机外部设备较多，键盘、显示器、打印机、硬盘、U盘和其它的多媒体 设备等都属于外部设备。 1.5.1

48、键盘 键盘是计算机最常用的输入设备，供用户向计算机输入命令、程序和数据。 目前用户使用的键盘有105键、106键、108键等多种型号。键盘上的键是按一定 规律排列的，键盘通常有四个区组成：主键盘区、功能键区、编辑键区和小键盘 区。图1.6给出了计算机键盘图。 图1.6 计算机键盘图 1主键盘区 主键盘区又称为打字机键区，主要是由英文字母（AZ共26个大写 字母，根据需要可以转换为小写）、数字（09共10个数字）、标点符号、 运算符以及几个特殊控制字符组成。下面主要介绍几个特殊控制字符键 的使用。 （1）上档字符键Shift （2）字符锁定键Caps lock （3）退格键Back Space

49、（4）空格键SPACE （5）回车键Enter （6）其它几个特殊控制字符 Ctrl和Alt单独使用无任何作用，Ctrl和Alt需要和其它键结合使用，按 下Ctrl+Alt+Del组合键，弹出“任务管理器”，任务管理器提供了正在运 行的程序和进程的相关信息，可以监视计算机性能、查看网络状态等， 选择不同的标签，可以进行相应的功能操作。 2功能键区 功能键区包括F1F12、Esc和三个控制功能键Pause、Print Screen 和Scroll Lock共16个键。Esc、F1F12在不同的系统中定义的功能不同， 这些键的功能由软件定义，Pause键用于暂停操作，Print Screen用于打

50、 印屏幕，Scroll Lock功能键使用较少。 3全屏幕编辑区 全屏幕编辑区主要用于文字输入时的编辑修改操作，该区共有10个 键。上下左右四个方向键，Insert（在指定位置插入字符）、Delete（删 除插入点后的字符）、Home（将插入点移到行首）、End（将插入点移 到行尾）、Page Up（向上翻屏幕）、Page down（向下翻屏幕）。 4小键盘区 小键盘区指键盘右边的数字键和数学运算符，这些键与键盘上的主键 区有重复主要是方便数字的集中录入，提高数字的输入速度。小键盘中的 键一般有两个作用，数字和其它功能，它们之间是通过数字锁定键Num lock来切换的，当按下数字键时，数字起作

51、用，否则其它功能起作用。 5键盘的使用 键盘是计算机最常用的输入设备，大量的文字、数据是通过键盘进行输 入的，所以计算机操作人员在使用键盘时应该有正确的指法和正确姿势。图 1.6给出了计算机键盘指法图 图1.7计算机键盘指法图 2. Windows常用的快捷键 Windows系统定义了许多快捷键，所谓快捷键就是在键盘上敲下某一组 键，就能快速地打开某一窗口或某一特定的任务。表1.2中列出了一些通用的 快捷键。 操作快捷键 显示所选项目的帮助F1 复制选定的内容Ctrl+C 粘贴内容Ctrl+V 剪切选定的内容Ctrl+X 撤消上一次操作Ctrl+Z 删除选定内容Delete 屏幕抓图Print

52、Screen 屏幕抓取活动窗口PrintScreen 打开菜单栏的下拉菜单Alt+菜单上的字母 关闭多文档界面程序中的当前窗口Ctrl+F4 关闭当前窗口或退出程序Alt+F4 显示当前窗口的控制菜单Alt+空格键 显示所选项目的快捷菜单Shift+F10 显示“开始”菜单Ctrl+Esc 切换到上次使用的窗口Alt+Tab 1.5.2 鼠标 鼠标有单键、两键、三键等多种，在PC机中使用较多的是两键鼠标。如图2.7 左侧所示。 鼠标器的左右两个按扭（称之为左右键）可以组合起来使用，以完成特定 的操作。最基本的鼠标操作方式有以下六种： （1）移动 （2）指向 （3）单击 （4）双击 （5）拖动

53、（6）释放 表1.3 常见鼠标指针形状及意义 形状 代表的含义 鼠标指针的基本选择形状 系统正在执行操作，要求用户等待 选择帮助的对象 编辑光标，此时单击鼠标，可以输入文本 手写状态 禁用标志，表示当前操作不能执行 链接选择，此时单击鼠标，将出现进一步的信息 出现在窗口边框上，此时拖曳鼠标可改变窗口大小 此时可用键盘上的方向键移动对象（窗口） 1.5.3 显示器 显示器作用是显示从键盘中输入的命令和数据，在程序运行时将数据转化为 直观的字符、图形和图像以便用户在显示器中观察结果。图1.9给出了常用的显示 器，左边是阴极射管显示器，右边是液晶显示器。 1显示器的主要性能指标 （1）显示分辨率 （

54、2）刷新频率 （3）点距 （4）屏幕尺寸 图1.9常用的显示器 2显示适配卡 显示适配卡通常称显示卡或显卡，显卡插在计算机的扩展槽中通 过插座与显示器相连，显示器必须与显示卡相匹配才能正常工作。由 于目前使用的都是彩色显示器，所以显示卡也用彩色显示卡。在计算 机中使用的有集成显卡和独立显卡，集成显卡价格低廉，它集成到计 算机主板上，独立显卡作为计算机的一个插拔件，插入计算机的扩展 槽中，显示效果比集成显卡效果好。 显示器的性能在很大程度上取决于显卡的性能。 1.5.3 磁盘 磁盘是计算机中的存储设备。磁盘通常分为软盘、硬盘和光盘，各种磁 盘的存储介质不同，但它们的存储原理类似。 1软盘 软盘按

55、存储容量可以分为高密度和低密度盘，按尺寸可以分为5.25英寸 和3.5英寸软盘，以3.5英寸双面高密度软盘为例，存储容量是1.44MB。 软盘的容量=磁盘的面数磁道数/面扇区数/道字节数/扇区 2硬盘 硬盘和软盘的工作原理相同。硬盘是多个硬磁盘片构成盘片组叠加，它 将几个盘片固定在一个转动轴上，并用金属外壳将其封闭。硬盘按柱面、磁 头号和扇区格式组织信息，数据在硬盘上的位置是通过柱面号、磁头号和扇 区号来确定的。 3光盘 光盘是利用非磁性记录介质，经激光照射后可形成小凹坑，每一凹坑为 一位信息。 光盘分为：只读光盘、一次写入型光盘和可抹型光盘。 4U盘 U盘是USB盘的简称，而优盘只是U盘的谐

56、音称呼，U盘是闪存的一种，因此 也叫闪盘。闪盘是一种利用快速闪存半导体存储器制成的、新型的移动存储器，可 在Windows Me/2000/XP等操作系统下不需安装任何驱动程序就可以正常使用。 在计算机上第一次使用U盘系统会报告“发现新硬件”。稍候，会出现图1.10所 示的“新硬件已经安装并可以使用了” 提示。图1.11所示的“安全删除硬件”对话 框。 图1.11“安全删除硬件”对话框 图1.10“新硬件已经安装并可以使用了” 提示 1.5.4 打印机 打印机是计算机最重要的输出设备之一。按打印机的击打方式可以将打 印机分为击打式和非击打式两种，击打式主要是针式打印机，非击打式通常 是指喷墨和

57、激光打印机。 图1.12 喷墨和激光打印机 1.6 多媒体计算机多媒体计算机 1.6.1 多媒体的概念 多媒体（Multimedia）计算机是一种交互式地将文本、图形、图像、音频、 视频等多种媒体信息，经过计算机设备的捕获、存储、编辑等综合处理后，从单 独或合成的形态表现出来的技术方法。多媒体计算机使计算机有了听觉、视觉和 发音等能力，人们看到的多媒体世界是一个声情并茂的新世界。 1.6.2 多媒体的特征 多媒体的特征主要包括： 1.数字化 2.交互性 3.多样化 4.集成性 1.6.3 多媒体计算机的组成多媒体计算机的组成 图1.13 一台多媒体计算机 1.6.4 多媒体计算机技术的应用 多

58、媒体技术应用十分广泛，对提高人们的工作效率和改善人们 的物质文化生活质量方面产生了深远的影响，在办公自动化、教育、 商业、电子出版、娱乐、游戏、家庭等多个领域获得了广泛的应用。 1办公自动化方面 2多媒体远程医疗系统 3多媒体远程教育 4多媒体电子出版物 5多媒体数据库 6家庭娱乐方面 5主机箱 立式机箱立式机箱 卧式机箱内部构造卧式机箱内部构造 微机主机箱及内部构造 1、主机系统 2、微机主板 CPU插座插座 Cache插槽插槽 4个个ISA总线总线 扩展槽扩展槽 3个个PCI总总 线扩展槽线扩展槽 4个内存条个内存条 插槽插槽 2个个IDE接口接口 1个个软驱接口软驱接口 电源连接电源连接

59、 键盘接口键盘接口 并行接口并行接口 串行接口串行接口 是一块印制电路板，是一块印制电路板，CPUCPU、内存储器及数据输入输出接口等、内存储器及数据输入输出接口等 均安装在主板上，磁盘存储器、均安装在主板上，磁盘存储器、CD-ROMCD-ROM等通过电缆与主板相连。等通过电缆与主板相连。 是连接计算机中是连接计算机中CPUCPU、内存、外存和、内存、外存和I/OI/O设备的一组设备的一组 物理信号线及其相关的控制电路。总线由三部分组成：物理信号线及其相关的控制电路。总线由三部分组成： 地址总线：传送地址信息，地址总线的位数决定了可直接寻址的地址总线：传送地址信息，地址总线的位数决定了可直接寻

60、址的 内存范围。如内存范围。如1616位地址总线，可构成位地址总线，可构成2 216 16 6553665536个地址。或可个地址。或可 直接寻址空间为直接寻址空间为64KB64KB。 数据总线：传送数据信息，数据总线的位数与微机的字长一致。数据总线：传送数据信息，数据总线的位数与微机的字长一致。 如如3232位的位的CPU,CPU,其数据总线也是其数据总线也是3232位。位。 控制总线：各种控制信号。包括控制总线：各种控制信号。包括CPUCPU送往内存的和外设接口的控制送往内存的和外设接口的控制 信号，以及其它部件送到信号，以及其它部件送到CPUCPU的信号（时钟信号、中断请求的信号（时钟信