第二章计算机及其基本功能

第二章

计算机及其基本功能技术基础篇内容计算机和它们的基本功能；一台计算机的组成：硬件和软件的区别；按大小、功能、成本和技术先进性分类的计算机类型和适用范围；计算机的主要类型和计算机存储器的不同类型。第一节

计算机的发展与应用一、计算机的发展概况二、计算机的应用三、计算机的类型人类追求的计算工具Charles

Babbage加法器1642

Blaise

Pascal

1822差分机1833分析机MARK

IENIAC第一台电子计算机（ENIAC）5000次加法/秒体重28吨占地170m218800只电子管1500个继电器功率150KWJohn

von

Neumann冯•诺依曼1949

EDSAC冯·诺依曼计算机存储程序工作原理计算机的两个基本能力：一是能够存储程序，二是能够自动地执行程序。计算机是利用“存储器”（内存）来存放所要执行的程序的，而称之为CPU的部件可以依次从存储器中取出程序中的每一条指令，并加以分析和执行，直至完成全部指令任务为止。当今计算机系统基本是建立在“存储程序”的概念上。电子恐龙的缩骨法——晶体管ENIAC划时代的实验装置晶体管实质上是按显微比例的真空管建造的。电子管的缺点：体积大；耗能高、散热量大。晶体管的优点：体积小；耗能低；

性能稳定。数目4004奔腾4420,000,000晶体管2,300将电脑浓缩在一颗芯片上0.18微米芯片10微米芯片第一代（1946~1957）电子管

5千~4万（次/秒）1964年911机第四代（1971~90年代）大/超大规模集成电路几百万~几亿（次/秒）第二代（1958~1964）晶体管几十万~百万（次/秒）1966年112机第三代（1965~1970）集成电路百万~几百万（次/秒）计算机发展的几个阶段计算机技术的发展趋势巨型化：是指发展高速度、大容量的计算机系统。微型化：是指发展体积小、功能强、可靠性高、价格低、适用范围广的计算机系统。网络化：是指利用通信线路将分嘏在不同地点的多台计算机互联接起来，组成能相互交流信息的计算机系统，可以实现计算机资源共享。智能化：是指使计算机模拟人的思维活动，利用计算机的“记忆”和逻辑判断功能，识别文字、图像和翻译各种语言，使其具有思考、推理、联想和证明等学习和创造的功能。Altair

8800计算机发展——微型化计算机不再是单一的计算机器，而是一种信息机器，一种个人的信息机器。代发表年份字长(bits)型号线宽

(mm)晶体管数

(万个)时钟频率

(MHz)速度

(MIPS)—197144004500.2<10.051972880080.3二197488080200.52-40.5三1978168086/80882-32.94.77-10<1198280286138-201-2四198532803861-227.512-336-1219898048612025-6620-40五199332Pentium0.6-0.833060-200100-2001995P/Pro0.6550133-2001996P/MMX0.6450166-233六199732PII0.35750233-450>30019992001PIIIP4.25-.13.18-.138503000450-12001300-3000七2002？64Itanium？0.08CPU:2.5KCache:30K800(20条指令/时钟周期)>3000CRAY-Ⅱ计算机发展——巨型化运算速度可达每秒几百亿次运算的超级计算机1975年世界上第一台超级计算机“Cray-I”超级计算机应用：天气预报、地震机理研究、石油和地质勘探，卫星图像处理等大量科学计算的高科技领域。中国超级计算机：

国防科技大学研制的“银河1号”、“银河2号”和“银河3号”国家职能计算机中心推出的

“曙光1000”和“曙光200I”银河Ⅱ计算机发展——网络化计算机网络：计算机技术与通信技术结合的产物。计算机网络的发展动力：

使用远程资源，共享程序、数据和信息资源，网络用户的通讯和合作。计算机发展——智能化“总有一天，人类会造出一些举止跟人一样的

‘没有灵魂的机械’来”。——笛卡尔（1637）人类第一个“工业机器人”：一头在纺织机上挑纱的“驴”（1742年）第一代机器人机械手（1962年出现）第二代机器人具有“感觉”的机器人第三代机器人装有启发式计算机的“智能机器人”DeepblueGarry

Kasparov计算机的应用计算机在科学计算方面的应用计算机在数据处理方面的应用计算机在实时控制方面的应用计算机在计算辅助工程主面的应用计算机在人工智能方面的应用计算机在办公自动化的应用计算机的类型一、巨型计算机二、大型计算机三、小型计算机四、微型计算机计算机的类型--巨型机1.巨型计算机可以快速处理大量的数据2.为什么需要巨型计算机3.巨型计算机的应用实例，例如，在天气预报方面的应用计算机的类型--大型机1.什么是大型机，适合商业、金融等领域应用的大型机类型有哪些2.对成本、大小和特殊存储条件的要求3.大型机的适用范围计算机的类型—小型/微型机1.小型/微型计算机相对大型机的特点2.微型计算机的使用和普及计算机的类型—微型机工作站是一种性能更高的微机，它支持用户进行大量的数学运算或工程上的计算机辅助设计（CAD），并显示图形，可用于金融业的投资和证券分析。微型计算机的应用领域：文字处理、决策支持、数据库管理、绘图、通信、应用开发、工程应用、个人与家庭使用。计算机的类型考核要求识记：计算机的主要类型目前常用的不同类型计算机的成本和性能各种不同类型计算机的特点在计算机方面最新的技术发展领会：计算机主要类型的功能决定适用于商务工作的计算机类型的主要因素是什么应用：要求考生能够提供应用各类计算机的若干例子。第二节

计算机的数据处理基础一、计算机的计数制和数据单位二、计算机的字符编码数字化编码用”0”和”1”按照一定的组织规则表示数据、文字、声音、图形和图像进位计数制及其相互转换每一种计数制所使用的数字符号每一种数制所使用的数码的个数称为基数R。使用位权表示法，即处于不同位置的数码所代表的值不同，与它所在位置的权值有关。十进制：基数10（0-9），权值10N，D二进制：基数2（0、1），权值2N

，B八进制：基数8（0-7），权值8N

，O十六进制：基数16（0-9、A-F），权值16N

，H一、常用计数制十进制——符合人们的习惯二进制——便于物理实现十六进制——便于识别、书写二、数制的转换2→10：按权相加法

(1100101.101)2=1×26+1×25+0×24+0×23+1×22+0×21+1×20+1×2-1

+0×2-2+1×2-3=64+32+0+0+4+0+1+0.5+0.125=(101.625)1010→2：整数部分和小数部分分别转换整数部分：除2取余法。即把整数部分不断除以2，并记下每次除得的余数，直到商0为止，将所得余数从最后一位读起，即得所求的二进制整数。小数部分：乘2取整法。被转换的小数部分每次乘2，所得 乘积的整数部分就为对应的二进制数，将所得乘积整数从第一位读起，即得所求的二进制小数。整数部分6623322

162

82

42

22

101000010小数部分0.625*2=1.250.25*2=0.500.5*2=1.0(0.625)10=(0.101)2101Note：十进制小数不一定都能转换成完全等值的二进制小数，所以有时要取近似值。(66)10

=(1000010)2（66.625）

=

（1000010）+210

2（

0.101

）=

（1000010.101）2计算机的数字系统二进制的优点可行性简易性逻辑性可靠性计算机的数据单位位（bit）是计算机中最小的数据单位，计算机中最直接、最基本的操作就是对位的操作。字节（byte）是计算机中最基本的单位。为了表示计算机数据中的所有字符，需要8位二进制数。字长由若干字节构成（一般为字节的整倍数），它是计算机处理和运算的单位。计算机的数据单位Bit（位，比特） –1个二进制位

1Kb=1024bit=210bit1Mb=1024·1024bit=220bit1Gb=230bit=1024Mb1Tb=240bit=1024GbByte（字节）8个二进制位KB，MB，GB，TBWord（字）2个或多个字节计算机的字符编码ASCII码是当前使用最为普遍的编码，它是美国标准信息交换码，已被国际标准化组织确定为世界通用的国际标准。ASCII码有7位版本和8位版本两种。7位ASCII码是用7位二进制数表示字符的一种编码，它表示数的范围为0~127，最多可以表示128种字符。8位ASCII码就是使用8位二进制数进行编码，当最高位为0时，称为基本ASCII码，当最高位为1时，形成扩充ASCII码，它表示数的范围为128~255，可表示128种字符。汉字编码体系GB2312-80，汉字国标码一级汉字按拼音字母顺排列，二级汉字按部首顺序排列。94区，94位计算机内的汉字编码体系汉字的输入码：是为了将汉字输入计算机而编制的代码。汉字的机内码：即国际码在计算机内存储时的编码。机内码与国际码的区别是：机内码两个字节的最高位均为1，而国际码实则为两个体7位二进制的编码。汉字的字模码：是有关汉字字形的编码，用于汉字的显示和打印，大多用数字式，即点阵式形成汉字。常见的有16*16点阵、24*24点阵、48*48点阵和64*64点阵。[]美国标准信息交换码(ASCll)是一种

A．计算机数据的编码标准

B．第一代程序设计浯言

C．局域网传输协议

D．易学、通用的高级程序语言二进制是

[

]

A．用“0”或“1”表示信息的一种方法B．低级编程语言C．键盘的编码系统

D．替代ASCII码十六进制的基数是A、4

B、8C、16 D、2ASCII是A、美国简单信息交换码

B、美国标准信息交换索引

C、美国科学信息交换码

D、美国标准信息交换码第三节

计算机系统的组成一、计算机的结构和硬件、软件二、计算机的性能指标冯·诺依曼计算机结构以运算器为核心、以存储程序和程序控制原理为基础指令驱动指令流

控制命令数据流存储程序的三个特点存储程序：是将要执行的程序以编码的形式存放在存储器中，以实现计算机的自动计算顺序控制：是计算机控制器通过反复执行三种操作，使程序连续不断地执行（取出指令、分析解释指令、执行完成指令）指令和数据都以二进制数据的形式表示。计算机系统的组成硬件系统软件系统计算机系

统计算机

(主机)外设运算器控制器中央处理器内存储器

I/O接口总线键盘、鼠标显示器软驱、硬盘、光驱打印机、扫描仪系统软件应用软件计算机的结构和硬件、软件一台计算机的硬件组成，是一个计算机系

统的物理组成部分，包括主机，输入设备，输出设备和外围设备。以存储器为中心的计算机硬件组成存储器输出设备输入设备控制器运算器输入信息输出信息外存储器在IT应用中使用的术语1.术语“外围设备”，是指输入设备、输出设备和存储设备2.术语“计算机系统”，是指处理器和相关的外围设备3.IT应用中经常使用的其他术语要求考生通过正确区分设备、它的功能和使用的术语来说明对以上内容的理解。软件系统系统软件应用软件操作系统系统应用软件存储器管理进程管理

设备管理

文件管理用户界面GUI语言处理程序服务性程序数据库管理系统办公

数据库图形图像游戏娱乐。。。软件软件是由程序、数据和文档三部分内容组成。程序是为了使计算机解决特定的各种问题而编排

的步骤。它可以用机器指令或用汇编语言来编写，也可以用程序设计语言来编写；数据是程序正常加工信息所需要的原料。文档是描述程序操作及使用的有关资料。程序是软件的主体，是可执行的部分，故一般情况下软件主要是指程序。计算机软件分类计算机软件可分为系统软件和应用软件两大类。系统软件是指对整个计算机系统进行管理、调度、监控、维护和运作的软件。它主要包括四种软件：A．操作系统B．语言处理程序C．服务性程序D．数据库管理系统操作系统操作系统的主要功能是管理和控制计算机系统的各种资源，合理地组织计算机的工作流程，以充分发挥计算机系统的效率。同时，操作系统又是用户与计算机的接口，也就是说用户可通过操作系统来使用计算机。微型机最典型的操作系统是DOS和WIN—

DOWS。语言处理程序主要是指各种高级程序设计语言的解释程序和编译程序。它们统称为翻译程序，其功能是把用高级语言编写的源程序翻译成计算机可直接执行的目标程序。FORTRAN、PASCAL、COBOL、C等语言都使用编译程序，BASIC语言使用解释程序。服务性程序各种服务性程序包括用户程序的装入程序、连接程序、编辑程序、故障诊断程序等。数据库管理系统数据库管理系统是对数据库进行管理的软件，是在操作系统的支持下工作的。计算机系统是由硬件和软件两大部分组成的，衡量一台计算机的好坏，不仅要看硬件的性能，还要看软件的功能，两者是互相区别的，同时又是互相依存，缺一不可的。计算机的性能指标主频MHz：CPU单位时间内发出的脉冲数字长32/64：计算机同时处理的二进制的位数运算速度：MIPS存储容量：存取周期：连续两次存取操作之间所需最短时间总线的位数可靠性可维护性兼容性系统配置性能/价格比考核要求识记：软件和硬件的区别一个计算机系统的主要组成部分在信息技术应用中经常使用的各种专业术语领会：硬件功能的应用一个计算机系统的物理组成部分各种不同类型输入设备的功能和使用应用：运用所学知识正确识别各种设备及基本功能，正确使用专业术语。第四节计算机的基本性能指令流控制命令数据流中央处理器中央处理器，简称CPU，主要由控制器、运算器和数据通路（总线）部分组成（另外还包括一些寄存器），控制器和运算器是计算机的核心。CPU的三个主要部分的主要功能：控制器逻辑运算器寄存器运算器可以完成各种运算的处理，由五部分组成•加法器：用来完成加法运算，它由多位加法器构成

输入选择电路：用于选择不同来源的数据进入加法器进行运算，差控制数据进入加法器的数码制类型

输出控制器：主要完成移位操作，并对加法器的输出进行控制

累加器：在进行运算时，加法器的一个输入数据来自累加器，而加法器输出的中间结果也大多送到累加器中，因此它是一个存储中间结果的寄存器通用寄存器：通用寄存器组由若干个寄存器组成，主要是用来暂存参加运算的中间结果，以免使中间结果在存储器和运算器之间来回传送，影响运算速度。控制器组成指令计数器。又称程序计数器，是用来存放后续指令地址的。一般情况下，程序中的指令内存中按序存放，逐条执行。指令寄存器。是用来存放按照指令计数器山给出的地址而从存储器中取出的现行指令的。操作码译码器。是用来表示指令应执行哪种操作。定时部件。为了使计算机有条不紊的工作，计算机需设置一个定时控制信号。操作控制部件。是控制器的最主要部分，它控制运算器、内存、外设等有关部件，去完成指令所要求的各种基本操作。控制器的工作步骤第一，将从内存中取到的指令经总线送到CPU的指令寄存器内保存；第二，将指令传送到指令译码器，分析指令；第三，将分析结果传递给微操作控制电路，由它向各功能部件发出操作控制命令；第四，当各部件执行完毕，“反馈信息”，使

程序计数器地址“+1”，指向下一条指令地址。指令系统计算机执行操作的命令逻辑运算算术运算输入输出指令转移指令寻址方式直接寻址间接寻址变址寻址相对寻址立即寻址总线CPU、内存和外设之间传送信息的通道微型计算机总线是由哪三部分组成？••

数据总线（DB）：用于在CPU、存储器和输入/输出设备之间传递数据地址总线（AB）：用于传送存储单元或输入/输出接口的地址信息控制总线（CB）：用于传送控制器的各咱控制信号目前微机上使用的系统总线有以下几种：ISA总线：是工业标准体系结构总线的简称MCA总线；ElSA总线；VESA总线；PCI总线CPU的主要性能指标CPU的性能主要决定于它在每个时钟周期内处理数据的能力和时钟频率（主频）CPU的主要性能指标处理器是计算机中对数据进行内部处理的器件，多处理机内可以有多个执行功能的

CPU。a

．辅助处理器。b．对偶处理器。c

．并行处理设计。d．RISC处理器。e．MMX多媒体处理器。存储器计算机中所有的数据都放在存储器中，根据存储器与CPU的关系，可分为内存与外存。CPU可能直接访问的存储器。目前微机上使用的内存都是采用集成电路制成的半导体存储器，这种存储器具有密度大、体积小、重量轻、存取速度快的优点。外存是指硬盘、软磁盘、光盘和磁带存储器等存储设备。一般用来存储需要永久性保存的各种程序和数据。内存的主要技术指标存储容量存取时间内存容量与价格比内存的类型1.随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM）2.只读存储器（ROM）的类型和特点PROM是可编程的ROMEPROM是可擦可编程的ROMEAROM是用电子方式可改写的ROM外存储器与内存的最大区别就是不能为CPU直接访问。考核要求识记：决定计算机基本性能的主要因素不同类型的计算机内存RAM和ROM的区别及其他特点和类型领会：处理器的功能中央处理单元（CPU）的主要功能影响程序指令速度和效率的因素有哪些应用：运用所学知识举例说明影响计算机基本性能的因素。例题CPU同时处理多个任务的能力通常叫做[

]A．因特网接入

C．并行处理B．多路访问计算

D．多用户编程计算机的CPU被安装在以下哪个部什上?

[

]A．ROM

B．RAM C．计算机主板

D．显示器计算机CPU中包含的单元有

[

]A．控制单元和RAM B．控制单元和扩充内存C．算数／逻辑单元和ROM D．控制单元和算数／逻辑单元1字节是

[A．8比特C．16此特]D．32比特

D．10千字节当关断电源时会失去存储信息的存储器是

[

]A．RAM

B．ROM

C．EPROM D．闪存表示存储装置容量大小的单位是

[

]A．比特

B．字节／英寸C

．兆赫兹

D．字节1,048,576字节通常可称为

[

]B．比1兆字节略多一点

D．1G字节A．1兆字节

C．1万个字节1兆字节是

[

]A．1,048,576字节

B．1,000,000字节C．

100千字节

D．1,000,000，000字节外围设备一、输入设备二、输出设备三、存储设备输入设备输入设备是向计算机输入信息（程序、数据）的设备。微机上常用的输入设备是键盘。此外，还有鼠标器、光笔、图形扫描仪、语音输入装置、数字点化仪、点触式设备、跟踪球、磁带、条形码等。键盘它的基本功能就是把按键动作转变为相应的代码送人主机，从而实现向计算机输入程序、数据等信息的目的。微机上使用的键盘，根据其功能、特点可分为四大部分，即标准打字机区、功能键区、小键盘区和专用控制键区。微机上使用的键盘有两种分类方法：按键的多少，可将键盘分为101／102键和83／84键两类；按其工作原理，可将键盘分为触点式和无触点式两类。键盘的编码功能。编码功能可以全部由硬件电路来完成，也可以由软件完成。通常将采用硬件电路来实现编码的键盘称为编码键盘；采用软件来实现编码的键盘称为非编码键盘。鼠标器鼠标器是一种人机交互式屏幕标定输入设备，由于其形似老鼠而得名。它的作用是可代替移动光标键进行光标定位操作及代替回车键操作。常见的有机械式鼠标和光电式鼠标两种。按其按键的多小又有两键鼠标和三键鼠标之分。光笔光笔是形状类似笔，通过直接书写进行输入的设备。它利用显示器屏幕进行直观人机通信。图形扫描仪图形扫描仪是一种输入图形的专用输人设备。它可以读图形，并能将它们转化成数字输人到计算机内。图形扫描仪在出版社特别受欢迎，冈为它将原始文档资料直接转换成进入计算机的输人数据，即快速又准确。点触式设备点触式设备是一种发布命令进行决策选择和响应视频提示得较好的输入设备，这种设备通过移动光标可以让用户方便地进行菜单或鼠标选择。还有一种触摸感应屏幕，允许用户通过触摸视频屏幕来使用计算机。语音输人装置语音输入装置是一种输入声音的专用输人设备。它需要分析并划分讲话或发声系统的模式，把它们转换成数字十t码并存人计算机。语言输入装置用于那些操作者不必键人数据或要求加数据输入更快更准确的工作。输入设备1.输入阶段：原始数据、转录数据和数据输入2.直接输入设备的使用，如键盘、鼠标、跟踪球，还有其他的读入设备：扫描仪、磁带、光学字符识别设备和条形码3.以上各种输入设备的性能和使用范围要求考生能够运用所学知识说明他们在商务领域中应用的各种不同类型直接输入和读入设备的用途和功能。输出设备输出设备是从计算机中输出信息（程序、

数据）的设备。常用的输出设备有显示器、打印机、绘图仪、语音输出设备等。输出设备--显示器显示器的显示方式主要有文本方式和图形方式两种。显示器的基本机构可以分为显示器件和显示卡两大部分。显示器件常见的有两种：一种是阴极射线管；另一种液晶显示器。

显示器的分辨率越高，其清晰度越好，显示效果也就越好。打印机打印机一般可打印数字、西文字符、汉字机图形等。按照打印机工作方式来分，可分为串行式打印机、行式打印机和页式打印机三种：按照打印字的方法来分，可分为击打式打印机和非击打式打印机。喷墨式打印机是利用导电的墨水从很细的喷嘴中射出一束极细的高速射流，然后再断成均匀的墨水滴充电。当用磁场控制墨水滴流时，就产生偏转，于是在纸卜形成所需打印的信息。喷墨式打印机有许多优点：价格比较便宜，其价格与针式打印机接近；打印速度比针式快，每分钟可达600个字符；噪音比针式要小；打印质量可达300DPI，比针式好，接近激光打印机的效果，易实现彩色打印。激光打印机是目前最引人注目的新型打印机之一，它是激光技术和微电子技术的综合应用。输出设备--打印机打印机一般可以打印数字、西文字符、汉字机图形等。按照打印机工作方式来分，可分为串行式打印机、行式打印机和页式打印机三种：按照打印字的方法来分，可分为击打式打印机和非击打式打印机激光打印机是目前最引人注目的新型打印机之一，它是激光技术和微电子技术的综合应用。喷墨式打印机有许多优点：价格比较便宜，其价格与针式打印机接近；打印速度比针式快，每分钟可达600个字符；噪音比针式要小；打印质量可达300DPI，比针式好，接近激光打印机的效果，易实现彩色打印。2.比较不同设备的操作和针对不同用途从成本、速度、打印质量和噪音方面比较各自的优缺点要求考生能给出适当的例子来说明一些输出设备的应用情况。存储设备软盘硬盘光盘磁带软盘软盘存储器是微机中广泛应用的外部存储器。它具有两个显著的优点：—是能长期保存计算机中所需要存储的信息；二是软盘便于携带。软盘存储器主要由软盘、软盘驱动器和软盘控制器三部分组成。软盘的技术指标：磁表面、磁道、扇区。软盘的存储规格：软盘按尺寸分，目前常见的有5．15英寸和3．5英寸两种。按存储密度可分为高密度和低密度磁盘。3．5英寸的软盘和驱动器是主流产品。软盘的结构：软盘主要包括盘片和保护外套。硬盘硬盘存储器由硬盘和硬盘驱动器所构成。一个硬盘一

般由多个盘片组成，硬盘驱动器包括磁头、定位装置、传动装置等部分。硬盘存储器的优点：①硬盘存储器的寿命长。②整个存储容量要比软盘存储器大很多。③存取速度比软盘要高。硬盘驱