第1章 计算机基础知识

第1章计算机基础知识

教学目标利要求了解计算机发展概况,数据在计算机中的存储〃掌握计算机系统的组

成,微型计算机的硬件系统,多媒体技术的概念及特点。

在;区一孽中,主要介绍计算机的一些基础知明。通过这一章的学习,可以了解计算机的

组成,了解存储瑞的种类,学会如何使用键盘利就标,了解操作茅统的概念,掌握有关

文件和文件夹的基本知以,掌握启动和关闭计算机的方法,学会输入双字。汪可以了解

有关计算机病毒的知以及预防方法,，

计算机概述

计算机系统组成

数据在计算机中的存储

多媒体技术

机概述

ffli.1.1计算机的发展概况

Ml.1.2计算机系统分类

Ql.1.3计算机的应用

ffll.1.4

计算机应用的发展展，

算机的发展＜8^^

况

计算机是一种能快速、高效地对各种

信息进行存储和处理的电子设备。具有以下几

个特征：

⑴运算速度快

⑵精确度高，可靠性好「

有记忆能力运转力三

⑸高性能的实时通信和交流能力;

（6）信息表达形式的直观性和使用的方便性

jfal

1/.2计算机的发展

算机的诞生

世界上第一台电子数值积分计算机诞生于1946年

O

2.计算机的发展历程

计算机从处理数据的方法上分成模拟式计算机和

数字式计算机。

模拟机是以连续变化的物理量表示所测量的数据

来模拟某一变化过程，它主要用于仿真研究。数字机

则以数字量表示数据。模拟机所做的工作都可由数字

机来完成。

按照计算机所用的逻辑元件（电子器件）来

划分计算机的时代:

⑴第一代电子计算机（1946年到1958年）：基本逻辑

电路由电子管组成。

⑵第二代电子计算机（1958年到1964年）：基本逻

辑电路由晶体管电子元件组成。

⑶第三代电子计算机（1964年到1970年）：基本逻

辑电路由小规模集成电路组成。

（4）第四代电子计算机（1970年以后）：采用中、大

规模集成电路构成逻辑电路。

3.计算机发展趋势

当前计算机的发展趋势概括为四化：巨型化、微

型化、网络化和智能化。

芯片的集成度越来越高"算机的元器件

越来越小，而使得计算机的计算速度快、功能强、体

积小、价格低。

⑵一g型化一

为了满足尖端科学技术、军事力象等领

域的需要，计算机也必须向超高速、大容量、强功能

的巨型化发展。巨型机的发展集中体现了计算机技术

的发展水平。

⑶网络化

计算机网络可以实现资源共享。资源包

括了硬件资源，如存储介质、打印设备等，还包

含软件资源和数据资源，如系统软件、应用软件

和各种数据库等。

(4)智能化

—智能41^来计算机发展的总趋势。这

种计算机除了具备现代计算机的功能之外，还要

具有在某种程度冲仿人的推理、联想、学习年

思维功能，并具有声音识别、图像识别能力。;

1.1.3计算机的分类

1.巨型机：运算速度快，每秒可达1亿次以上。

2.大型机：运算速度在100万〜几千万次/秒，

3.中型机：性能和规模处于大型机和小型机之间

O

4.小型机：结构简单、规模较小、操作简单H

5.微型机：体积小、价格低、功能全、操作方便

6.工作站：易于联网、有大量内存、配置大屏幕

显示器和较强的网络通信功能。

kNf算机的应用领域

科学计算^^颐6.娱乐与文化教育

黑2.自动控制段7.产品艺术造型设计

出3.信息处理网8.计算机通信

凹4.人工智能-----9・电子商务

现5.计算机辅助设

计

^车KB，

i.2赴机系统组成及计施硬件

组成

国微型计算机系统结构框

ffil.2.1计算机的基本结构

ffil.2.2

SI.2.3内部存储器

ffil.2.4

ffil.2.5

ffil.2.6

Sil.2.7

ffil.2.8

Sil.2.9

返回本章

I捽制器

w

苴

斗

小

苦

演

缪

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1.2.1计算机的基本结构

1.冯•诺依曼型计算机的基本结构

1945年美籍匈牙利科学家冯・诺依曼(Von

Neumaim)提出了一个“存储程序”的计算机方案。这

个方案包含3个要点：

⑴采用二进制数的形式表示数据和指令。

⑵将指令和数据存放在存储器中。

⑶计算机硬件由控制器、运算器、存储器、输入设备

和输出设备5大部分组成。

其工作原理的核心是“程序存储”和“程

序控制”，就是通常所说的“顺序存储程序”概念。

我们把按照这一原理设计的计算机称为“冯•诺依曼

型计算机”返回本节

说明：--------A表示控制流<=^>表示数据流

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2.微处理器——CPU

是计算机中最关键的部件，它由控制器、运

算器、寄存器组和辅助部件组成。

运算器：用来进行算术运算和逻辑运算的元

件。

控制器：从存储器中取出指令、分析指令、

确定指令类型并对指令进行译码，负责向其他各部件

发出控制信号。

寄存器：用来存放当前运算所需的各种操作

数、地址信息、中间结果等内容。

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总线结构图

系统总线的种类

微型计算机的系统总线从功能上分为

地址总线、数据总线和控制总线。

1.地址总线

地址总线是单向的。地址总线的位数决

定了CPU的寻址能力，也决定了微型机的最大内

存容量。

2.数据总线

数据总线用于传输数据。数据总线的传

输方向是双向的，是CPU与存储器、CPU与I/O

接口之间的双向传输。

3帘］总*线i

星制总线是CPU对外围芯片和I/O接

口的控制以及这些接口芯片对CPU的应答、请求

等信号组成的总线。

器

存储器是计算机的记忆部件，负责存储程序和数

据。「

存储器］主存储器（内存）

「辅助存储器（外存）

内存］随机存储器RAM

只读存储器ROM

ROM存放固定不变的程序、数据和系统软件

;其中的信息只能读出不能写入；断电后信息不会

丢失。

RAM是一种读写存储器，其内容可以置逑

据需要读出或写入；断电后信息丢失。

.内存储器

读写

存储器

只

RAM

读存储器

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常见的几种内存条

BO

关于存储的几个重要概念

位：是计算机中存储数据的最小单位。指二进制

数中的一个位数，其值为“0”或“1”，其英文名

为“bit”。

字节：是计算机存储容量的基本单位，计算机存储

容量的大小是用字节的多少来衡量的。其英文名为

“byte”，通常用“B”表示。

字节经常使用的单位还有KB（千字节）

、MB（兆字节）和GB（千兆字节）等，它们与

字节的关系是：

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■计算机中的信息表示方法------------------------------------------

海计算机采用二进制：用0和工存储信息。

还.计算机最小的存储单位为"位"（bit）。1个配

可以有两种状态，。或1。

蓬.8个bit组成1个字节（Byte）,字节是存储器

的基本计算单位。以一个字节表示的信息称为一个字符。

由若干个字节组成一个存储单元，称

逶为“字”（Word）。

一个存储单元中存放一条指令或一个数据。

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衡量存储器容量的大小用字节表示

1024Byte=1K（或KB）

1024KB=1MB（兆）

1024MB=1（1吉

）

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1B=8bit

1KB=21OB=1024B

1MB=210xlKB=210X210B=1024KB

1GB=210xlMB=210x210x210B=l024MB

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字：是计算机内部作为一个整体参与运算、处

理和传送的一串二进制数，其英文名

为“Word”o

字长：是计算机CPU一次处理数据的实际位数

,是衡量计算机性能的一个重要指标。

字长越长，一次可处理的数据二进制位越多，

运算能力就越强，计算精度就越高。

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主板

tMOS,

•-•«■-*******•••♦»«•*<•»

主板电池

'控制芯片

PCI插槽

JJ

串行/并口插

Socket7插槽

键盘插座'

CACHE

内存插槽

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1.CMOS只读存储器

CMOS只读存储器中装载着BIOS

程序。BIOS负责处理主板与操作系

统之间的接口问题。

2.I/O扩充插槽

在主板上备有一些扩充

插槽，用来插入部件或连接外部设

备。

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PS/2鼠标接口打印机接口（25针孔）

键盘接口

0C0M1COM2

USB接口（9针孔）

（9针孔）

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IN■鼠一外部存储器

外部存储器包括软盘

存储器、硬盘存储器、光盘存储

器、磁带存储器等几大类。

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写保护口，现处于保护状态

保护套

中心轴孔

・---.%•■

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软盘和软盘驱动器

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旋转方向

扇区

移动的磁头

零磁道

磁盘内部

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硬盘存储器

盘片

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硬盘和硬盘驱动器

硬盘的盘符

f我的电庖

文件⑻缈怎)查郡匕收藏(且工具(I)帮P

文件尹西X»

搜索

地址(2)IJ我的电脑

PROGRAM(D:)

DATA(E:)CD驱动器(F:)共享文档

硬盘

I本节

汜盘存储器

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•光盘和光盘驱动器

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4.其他外部存储设备

光盘库磁带机

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DVD和DVD-ROM

DigitalVideoDisk

DigitalVersatileDisk

♦*。

♦分

双层单面光盘

1.2.6输入设备■键盘

/X

功能键编辑键

JL__状态显示灯

<y

主键盘和

打字键

BIEI9

小数字键

________1

SHOROR■aioiiQiia11

认识计算机的键盘

制表:

位键

字母

定键

鼠标

鼠标根据其使用原理可分为：机械

鼠标、光电鼠标和光电机械鼠标。

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鼠标的使用方法

滚轮右键

左键

3.扫描仪

4.光笔

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5.数字化仪

数字化仪是一种图形输入设备,

它可将各种图纸的图形信息转换成计算机可

识别的数字信号输入计算机中。它与绘图仪

一起常用于工程设计单位。

6.麦克风

利用话筒可以进行语音输入。其硬

件系统是由声卡和话筒（麦克风）组成。

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8.其他输入设备

条形码阅读器游戏手柄

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1.2.7输出设备

输出设备是用来输出经过计算机运

算或处理后所得的结果，并将结果以字符、数

据、图形等人们能够识别的形式进行输出。常

见输出设备有显示器、打印机、投影机、绘图

仪、声音输出设备等。

|返回本节

1.显示器

显示器的主要技术指标有屏幕尺寸、点

距、显示分辨率、灰度和颜色深度及刷新频率。

分辨率：屏幕能显示像素的数目，像素是可以显示

的最小单位。分辨率越高，则像素越多，能显示

的图形就越清晰。

灰度：指像素点亮度的级别数，在单色显示方式下

,灰度的级数越多，图像层次越清晰。

颜色深度：指计算机中表示色彩的二进制位数

刷新频率：指每秒钟内屏幕画面刷新的次数。刷新

频率越高，画面闪烁越小，通常是75Hz〜90Hz。

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2.打印机

3.绘图仪

4.声音输出设备

声音输出设备包括声卡和扬声器两

部分。声卡可分为8位、16位、32位、64

位，位数越高，效果越好。

声卡的总线接口有ISA和PCI两种

，PCI已经成为主流。声卡除了发声以外，

还提供录入、编辑、回放数字音频和进行

MIDI音乐合成的能力。

扬声器主要有音箱和耳机两类。

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PCI声卡

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电源与机箱

微机电源要求输入220V、50Hz的交流

电，经过变压整流稳压后，输出四种直流电

,供微机不同部件使用。

如果对供电可靠性要求较高可使用不

间断电源（UPS）o

|返回本节

UPS电源

1.2.9微型计算机硬件发展展望

1.功能强大

微机的运算速度、存储器容量大大加

强。

2.微型化、集成化

半导体材质不断改进，目前已研制出

了铜芯片，使计算机的结构与形式发生了变化。

如笔记本电脑、掌上电脑。

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掌上电脑

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1.2.10软件系统

软件系统又可分为系统软件

和应用软件两大类。

I返回本节

1.系统软件

系统软件是管理、监控、维

护计算机资源(包括硬件与软件)的软

件。包括：

⑴操作系统

⑵程序设计语言

⑶各种程序设计语言的处理程序

(4)工具软件

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2.应用软件

应用软件是用户为了解决

实际问题而编制的各种程序。如各种

工程计算、模拟过程、辅助设计和管

理程序、文字处理和各种图形处理软

件等等。

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L4数据在计算机中的存储

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144制与数值的转换

1.数制定义

用一组固定的数字和一套统一的规则

来表示数目的方法称为数制。数制有进位计数制

与非进位计数制之分，目前一般使用进位计数制

计算机中常使用二进制、十进制、八进制、

十六进制等乙…

2.十挑制数

进制数的数码为2-

6、7、8、9共10个，进数规则为逢十

借一当十。

凶一

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3.二进制数

二进制数的数码为0、1共2个,

进数规则为逢二进一，借一当二。

4.八进制数

八进制数的数码为

0、1、2、3、4、5、6、7共8个，进数规

则为逢八进一，借一当八。

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5.十六进制数

十六进制数的数码为

3、4、5、6、/^8、1

xA1EB^ClD>E~F共16个，其

中数码A、D、E、F分别代表

十进制数中的

10、11、11^3、14、15,进数

为逢十六进一，借一当十六。

本节

1.4.2计算机中的

1.十进制数、二进制卷^八进制数和十六进制

数的对应关系如表所示。

十进制二进制八进制十六进制十进制二进制八进制十六进

•一一-*I1_II

币V

00091001119

111110101012A

2102211101113B

3113312110014C

41004413110115D

51015514111016E

61106615111117F

71117716100002010

8100010817100012111

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1.4.3计算极中的字符编码

1.BCD码

规定用什么样的二进制码来表示字母

、数字以及专门符号。有两种字符编码方式：

ASCH码和BCD码。

BCD码：二〜十进制编码

采用若干位二进制数码表示一位十进制

数的编码方案。BCD码的编码方案很多，8421码

是最常用的一种。

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2.ASCII码

目前，国际上使用的字母、数字和符

号的信息编码系统是采用美国标准信息交换

(AmericanStandardCodefor

InformationInterchange),简称为ASCII码

它有7位码版本和8位码版本两种。

ASCII码由8位二进制数组成，最高为校验码，其

余7位二进制数表示一个字符，共有128种组合。

如下表：

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000001010Oil100101110111

b4b3b^b><^

0000NULDLESP0@Pp

0001SOHDC1I1AQaq

0010STXDC22BRbr

0011ETXDC33CScs

0100EOTDC4$4DTdt

0101ENQNAK%5EUeu

0110ACKSYN&6FVfV

0111BELETBJ7GWgw

1000BSCAN(8HXhX

1001HTEM)9IYy

1010LFSUB*JZz

1011VTESC+K[k(

<

1100FFS9LI11

1101CRGSM]m}

A

1110SOR5•>Nn2

miSIUS/?0—0DEL

3.汉字编码

汉字编码比常用字符的编码要复杂得多，这

是因为汉字的数量比较多，而且汉字的字形也是

复杂多变。

⑴汉字输入码

汉字输入码是指用户从键3

字时所使用的编码。

(2)汉字交换码(国标码)

我国制定了“中华人民共和国国家标

准信息交换汉字编码”，代号

为“GB2312—80”，又称国标码。

返回本节

国标码规定，每个汉字由一个2字

节代码组成。每个字节的最高位恒为0,其余7位

用于组成各种不同的码值。

1601

区号位号

一级3755个

（按拼音排）

汉（6763）

7445二级3008个（按部首排）

L符号（682）（拉丁文、俄文字母、日文假

名、汉语拼音、

希腊字母

、标点、序号等）

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⑶汉字机内码

汉字机内码，也称汉字内码，是指汉

字在计算机中存储、加工、处理时所用的代码。

汉字机内码以汉字交换码为基础，在

得到汉字交换码后，将汉字交换码的每个最高位置

加1,就得到了汉字机内码。

汉字两字节的机内码和国标码有一个对

应关系

国标码+8080(H)=机内码

例如：“重”字国标码是3122(H),它的

机内码是

3122(H)+8080(H)=BlA2(H)返回本节

⑷汉字字形码

汉字字形码即汉字输出码，用于显示或

打印汉字时产生字形。

汉字的字形称为字模，以一点阵表示。

点阵中的点对应存储器中的一位，对于16x16点阵

的汉字，其有256个点，即256位。由于计算机中

,8个二进制位作为一个字节，所以16x16点阵汉

字需要2x16=32字节表示一个汉字的点阵数字信息

（字模）。

点阵数越大，分辨率越高，字形越美观

,但占用的存储空间越多。

返回本节

的

各其他系统代码

关

种

系

汉

字

编

码

之

间

输入码

返回本节

144,位、字节和字及字的内存

容量关于存储的几个重要概念

位：是计算机中存储数据的最小单位。指二进制

数中的一个位数，其值为“0”或“1”，其英文名

为“bit”o

字节：是计算机存储容量的基本单位，计算机存储

容量的