第1章-计算机基础知识

目录:1.1计算机概述1.2计算机的系统组成

1.3PC操作初步

第1章计算机基础知识1重点:计算机的工作原理及特点计算机的应用及分类计算机的硬件系统及PC的硬件组成计算机的软件系统及功能PC的操作系统难点:计算机的硬件系统和软件系统的相关理论知识21.1计算机概述1.1.1计算机与信息处理1.信息与信息技术“信息”既是对各种事物的变化和特征的反映，又是事物之间相互作用和联系的表征

。2.信息技术信息技术是信息的收集、加工、存储、传递和使用的技术。3.计算机与信息处理数据是信息的载体，是计算机加工或处理的对象，因此计算机是一种信息处理机。计算机可以处理的数据包括数值数据和非数值数据。31.1.2计算机的发展

20世纪40年代，世界上第一台数字电子计算机ENIAC（ElectronicNumericalIntegratorandCalculator）在美国宾夕法尼亚大学研制成功。该机是个庞然大物，使用了18000多个电子管、7000个电阻器，总体积约90立方米，重达30吨，占地170平方米，耗电量为140千瓦，其运算速度为5000次加法/秒，或者400次乘法/秒。这比当时最快的电子计算器的运算速度要快1000倍。41.第一代电子管计算机（1946～1957年）第一代计算机的主要特点是采用电子管作为基本逻辑元器件；采用延迟线或磁鼓作为存储器。2.第二代晶体管计算机（1958～1964年）第二代计算机的主要特点是采用晶体管作为基本逻辑元器件，用磁芯作为主存储器；用磁带或磁盘作为辅助存储器。3.第三代中、小规模集成电路计算机（1965～1971年）第三代计算机的主要特点是采用中、小规模集成电路（MSI、SSI）取代晶体管，开始使用半导体作为主存储器。4.第四代大规模、超大规模集成电路计算机（1972至今）第四代计算机的主要特点是大规模集成电路（LSI）和超大规模集成电路（VLSI）取代了中、小规模集成电路。51.1.3计算机的工作原理与特点1.计算机的工作原理计算机的基本工作原理是“存储程序，程序控制”，这是由著名美籍匈牙利数学家冯·诺伊曼提出的，同时他也提出了计算机以二进制形式存储数据，并按照程序的顺序执行。2.计算机的特点

计算机具有自动控制、很强的记忆存储等能力，这使其成为现代化信息处理的高级工具。（1）运算速度快。（2）计算精度高。（3）记忆能力强。（4）可靠的逻辑判断能力。（5）可靠性高，通用性强。

61.1.4计算机的应用1.科学计算计算机的应用，最早是从科学计算开始的。科学技术和工业设计中的数学计算，用计算机来处理速度快，精度高，减少了很多人力物力。2.实时控制在工业生产中实时控制是计算机应用的一个重要领域，利用计算机对连续的工业生产过程进行控制，被控制的可以是一条生产线、一个车间等；在军事中，可以控制监测器、导弹等；在航空航天中，可以监控飞机的飞行、控制飞机的起飞和降落；控制飞船的飞行轨迹变化等。73.数据处理计算机数据处理指对人类社会的生产活动、经济与市场、我国改革开放的总体规划等大量数据进行处理，对这些数据进行计划、分析、计算、评估等操作。4.计算机辅助技术计算机辅助技术包含计算机辅助设计（CAD——ComputerAidedDesign）、计算机辅助制造（CAM——ComputerAidedManufacturing）和计算机辅助教学（CAI——ComputerAidedInstruction）。85.文字处理和办公自动化现在社会上很多部门都离不开计算机，广告设计中的文字处理排版、电视电影里的字母排版、政府机关的公文、毕业生写的求职书等都需要计算机进行文字处理。6.人工智能人工智能是计算机模拟人的思维方式去研究问题。人工智能研究的主要内容包括：知识表示、自动推理、机器学习和知识获取、智能机器人、自动程序设计等方面。7.计算机网络应用计算机网络的出现，加速了全球的信息化进程。所有的信息资源连接成一个全球性的大型网络，包括文字、数据、图形、图像和视频等各种形态的信息都可以在一个大型网络中交互使用。

91.1.5计算机的分类计算机有多种分类方法，如根据信息的表示和处理方式，有数字电子计算机、模拟电子计算机和数字模拟混合电子计算机；根据用途来分，有专用计算机和通用计算机；根据计算机规模和性能来分，有巨型计算机、大型计算机、小型计算机和微型计算机。（1）巨型计算机。（2）大型计算机。（3）小型计算机。（4）微型计算机。101.2计算机的系统组成

一台完整的计算机系统由硬件系统和软件系统两部分组成。硬件与软件结合，计算机才能正常运行。111.2.1计算机的硬件系统一个完整的计算机硬件系统，主要由运算器、控制器、存储器（内部存储器和外部存储器）、输入设备和输出设备五大部件组成。其中，运算器和控制器统称为中央处理器（CPU——CentralProcessingUnit），CPU是计算机的核心部件，由它发号施令协调计算机各个部件有条不紊地工作。1.运算器运算器是计算机进行算术运算和逻辑运算的主要部件。它接收来自主存储器中的待运算的数据，完成程序要求的运算后，把结果返回给主存储器。运算器一次能运算的二进制数的位数，称为字长。它是计算机的重要性能指标。常用的计算机字长有8位、16位、32位、64位和128位。12硬件系统基本结构图132.控制器控制器是计算机的指挥控制中心。控制器工作的实质是解译程序，它从存储器中逐条取出指令，经过分析译码，然后根据指令要求产生一系列控制命令，发向各个部件，控制各部件自动、连续并协调动作。3.存储器存储器是计算机的存储部件，分为内部存储器和外部存储器。存储器的一个重要性能指标是容量，计算机中使用二进制的0和1来存储和计算，一个0或1占用1bit（位），计算机存储空间最小的容量单位是“位”，又称为比特，计算机中一个存储单元最少为8位。8bit称为1B（Byte，字节），字节是计算机中表示存储空间最基本的容量单位。14计算机的存储容量单位之间的换算关系如下：

1B=8bit 1KB=1024B1MB=1024KB 1GB=1024MB1个英文字符占1B存储空间，而1个汉字则占2B存储空间。（1）内部存储器。内部存储器，简称内存，分为随机存储器（RAM—RandomAccessMemory）和只读存储器（ROM—ReadOnlyMemory）。RAM是PC内存的主存储器，用来存放计算机当前工作所需的程序和数据，容量较外部存储器小很多，但存取速度快。主存储器的容量直接影响计算机的性能。15随机存储器中存储的信息可以由用户进行更改，重新启动计算机或者关闭计算机电源，随机存储器中存储的信息将全部消失。只读存储器的容量很小，PC系列机的ROM大小通常在40～128KB之间。ROM中存储的信息是由计算机厂家确定的，通常是固化一些重要的系统程序，如引导程序、开机自检程序等。对ROM中信息，用户只能读出，不能更改，断电后信息也不会丢失。（2）外部存储器。外部存储器也称辅助存储器，简称外存或辅存。外存容量大、读取速度较慢，用于存放时间比较长的程序和数据。CPU存、取外部存储器的数据时，必须将数据先调入主存储器，主存储器是计算机数据的交换中心。164.输入设备计算机能够识别的是二进制数据，输入设备是把我们日常生活中的数字、字母、文字、图形、图片和视频等各种形态的信息转换成计算机能够识别的信息模式的设备。输入设备有键盘、鼠标、扫描仪、触摸屏、数码相机等。输入设备通过接口与主机连接。5.输出设备输出设备是用来将计算机处理后的二进制数据以图形、图像、文字、声音或者视频等方式显示出来的设备。常用的输出设备有显示器、打印机、绘图仪等。171.2.2PC的硬件组成

PC是PersonalComputer的缩写，又称为“个人计算机”。

PC的硬件组成与一般的计算机硬件组成大致相同，由主机（CPU、内存储器）和外部设备（显示器、键盘、鼠标等）组成。1.主机与主机箱中央处理器（CPU）和内存储器统称为计算机主机。主机箱的内部有主机板、中央处理器（CPU）、内存条、显示卡和硬盘驱动器、光盘驱动器和电源等重要部件。CPU、内存条、显示卡安装在主机板上，硬盘驱动器、光盘驱动器和电源则固定在主机箱内部。（1）主机板。主机板是主机箱内的一块电路板，简称主板。18（2）中央处理器（CPU）。中央处理器是计算机的核心部件，它由运算器和控制器两部分组成，控制着整台计算机的运行，决定了计算机的运行速度、处理数据的能力。（3）内存条。内部存储器的随机存储器（RAM）是PC内存中的主存储器，并且都做成内存条，插在主板对应的插座上，内存条可以组合使用，以扩大PC的主存储器容量。19（4）外部存储器。外部存储器的容量比较大，用来长时间存储数据。外存储器设备种类很多，常用的外存储器是软盘存储器、硬盘存储器、USB闪盘和只读光盘（CD-ROM）存储器。外存储器上的信息在断电或者关机后仍保留在存储器上，不会丢失。①磁盘。磁盘是磁盘片的简称，磁盘分为软磁盘和硬磁盘两类，软磁盘是单磁盘片，硬磁盘由若干磁盘片组成，无论是软磁盘片还是硬磁盘片，每个磁盘片的两面都涂有磁性物质，用来记录信息。磁盘片上划分成磁道和扇区，一旦磁道或扇区受到破坏，磁盘就存储不了信息。每个磁盘面上划分为数目相等的多个同心圆，这些同心圆称为磁道；每个磁道划分为若干弧形段，每段称为一个扇区；每个扇区的存储容量为512B。一个软磁盘或者硬磁盘有其记录数据的磁盘面数目，因此，磁盘存储容量计算公式是：磁盘的容量＝磁道数×扇区数×记录数据的磁盘面数目

×512B20②软盘和软盘驱动器。软盘上有写保护开关，拨动写保护开关使小孔透光是写保护状态，此时只能读盘不能写盘；只有拨动写保护开关使小孔不透光时，才可以写盘。相应地，有软盘就有软盘驱动器，简称软驱。软盘驱动器上有软盘读写磁头，使用软盘时必须把它插进软驱，才能进行读写操作。③硬盘。硬磁盘与硬盘驱动器作为一个整体被密封在一个金属盒内，合称硬盘。使用时需要防震动。硬盘的存储容量大，读写速度快。21④光盘和光盘驱动器。光盘具有体积小、容量大和信息保存长久等优点，所以使用也比较普遍。光盘分为只读光盘（CD-ROM）、一次性写入光盘（CD-R）和可擦写光盘（CD-RW）。图1-10是只读光盘。一个光盘的标准存储容量是650MB。光盘驱动器（CD-ROM）用来读取光盘盘片上的数据，又称光驱，通常说的光盘驱动器指的是只读光盘驱动器。⑤USB闪盘。USB闪盘就是通常说的U盘或优盘，最初的优盘是由朗科公司发明的一种新型存储设备，由于它容量大，体积小，携带方便，使用时不需要驱动器，有USB接口的电脑都可以即插即用，所以又称为USB闪盘。USB闪盘使用起来跟硬盘相同，可以删除和重写，稳定性强。221.2.3计算机的软件系统1.软件的概念及分类软件是指为了使用计算机和提高计算机的工作效率而编写的程序以及相关文档的总和。计算机软件系统可分为系统软件和应用软件，系统软件是运行、管理、维护计算机必备的最基本的软件。所有软件中，操作系统是最重要的基本软件，要使用计算机，就必须安装它。操作系统是用户与计算机进行信息交流的工具，它直接管理和控制计算机的运行，提高计算机的利用率。操作系统的主要功能有：（1）处理器管理。同时运行多个程序的时候，对使用中央处理器（CPU）的时间进行合理地分配。23（2）存储器管理。给各程序及其数据合理分配存储空间，保证所有程序能正常运行。（3）文件管理。负责文件的存储、检索和共享，提供安全可靠的存储空间，方便用户使用文件。（4）设备管理。主要负责管理中断处理、输入输出设备、设备的驱动、外围设备的分配和使用。2.指令（1）指令指令是一串由操作码字段和地址码字段组成的二进制代码。操作码字段表征指令的操作特性与功能，而地址码字段指定参与操作的操作数的地址。24（2）指令的分类。通常，计算机都有下面几类指令。①算术/逻辑运算指令。包括算术加、减、乘、除、移位，以及逻辑与、逻辑或、逻辑非等运算。②数据传送指令。包括取数、存数、存储器之间以及寄存器之间的数据传送。③程序转移指令。包括条件转移、无条件转移、转子程序、调用、返回主程序及中断返回等。④输入输出指令。主要控制外围设备与CPU之间的工作，包括输入输出数据，CPU与外围设备数据的传输。⑤其他指令。包括启动、复位、暂停、空操作、停机等控制指令。253.程序与程序设计语言对于机器语言来说，程序是指令的有序集合；对于汇编语言和高级语言来说，程序是语句的有序集合。计算机还不能认识人类的自然语言，人与计算机之间对话（交换信息）就要使用计算机语言，计算机语言也称为程序设计语言。程序设计语言是用户用来编写程序的语言，是人与计算机进行交流信息的工具。用程序设计语言编写程序的过程，称为程序设计。程序设计语言一般分为机器语言、汇编语言和高级语言。（1）机器语言。（2）汇编语言。（3）高级语言。264.语言处理程序除了机器语言外，用其他语言编写的程