基础.docx
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基础
计算机（Computer）是一种能接收和存储信息，并按照存储在其内部的程序（这些程序是人们意志的体现）对输入的信息进行加工、处理，然后把处理结果输出的高度自动化的电子设备。
二、电子计算机的诞生
1、世界上第一台计算机ENIAC，1946年2月在美国诞生，它不具备现代计算机的主要原理特征——存储程序和程序控制。
2、世界上第一台按存储程序功能设计的计算机EDVAC，美国1946年开始设计，1950年研制完成。
3、世界上第一台实现存储程序功能的计算机EDSAC，英国1947开始设计，1949年5月投入运行。
三、计算机的发展
电子计算机的发展按电子逻辑器件可划分为4个阶段：
1、第一代计算机（从ENIAC问世～20世纪50年代初期），电子管时代，用光屏管或汞延时电路作存储器，输入输出采用穿孔纸带或卡片。
软件处于初始阶段，没有系统软件，语言只有机器语言或汇编语言。
应用以科学计算为主。
2、第二代计算机（20世纪50年代中期～20世纪60年代中期），晶体管时代，用磁芯和磁鼓做存储器，产生了高级程序设计语言和批量处理系统。
应用领域扩大至数据处理和事务处理，并逐渐用于工业控制。
3、第三代计算机（20世纪60年代中期～20世纪70年代初期），中小规模集成电路时代，主存储器开始采用半导体存储器，外存储器有磁盘和磁带，有了操作系统和标准化的程序设计语言和人机会话式的Basic语言。
不仅应用于科学计算，还应用于企业管理、自动控制、辅助设计和辅助制造等领域。
4、第四代计算机（20世纪70年代中期至今），大规模超大规模集成电路时代，计算机的应用涉及各个领域如办公自动化、数据库管理、图像识别、语音识别、专家系统，并且进入了家庭。
四、计算机分类
计算机可按用途、规模或处理对象等多方面进行划分。
1、按用途划分
（1）通用机：
适用解决多种一般问题，该类计算机使用领域广泛、通用性较强，在科学计算、数据处理和过程控制等多种用途中都能适应。
（2）专用机：
用于解决某个特定方面的问题，配有为解决某问题的软件和硬件，如在生产过程自动化控制、工业智能仪表等专门应用。
2、按规模划分
（1）巨型计算机：
应用于国防尖端技术和现代科学计算中。
巨型机的运算速度可达每秒百万亿次，研制巨型机是衡量一个国家经济实力和科学水平的重要标志。
（2）大/中型计算机：
具有较高的运算速度，每秒可以执行几千万条指令，而且有较大的存储空间。
往往用于科学计算、数据处理或作为网络服务器使用。
（3）小型计算机：
规模较小、结构简单、运行环境要求较低，一般应用于工业自动控制、测量仪器、医疗设备中的数据采集等方面。
小型机在用作巨型计算机系统的辅助机方面也起了重要作用。
（4）微型计算机：
中央处理器（CPU）采用微处理器芯片，体积小巧轻便，广泛用于商业、服务业、工厂的自动控制、办公自动化以及大众化的信息处理。
（5）工作站：
以个人计算环境和分布式网络环境为前提的高机能计算机，工作站不单纯是进行数值计算和数据处理的工具，而且是支持人工智能作业的作业机，通过网络连接包含工作站在内的各种计算机可以互相进行信息的传送，资源、信息的共享，负载的分配。
（6）服务器：
在网络环境下为多个用户提供服务的共享设备，一般分为文件服务器、打印服务器、计算服务器和通信服务器等。
3、按处理对象划分
（1）数字计算机：
计算机处理时输入和输出的数值都是数字量。
（2）模拟计算机：
处理的数据对象直接为连续的电压、温度、速度等模拟数据。
（3）数字模拟混合计算机：
输入输出既可是数字也可是模拟数据。
五、计算机的特点
计算机是一种高度自动化的信息处理设备。
主要特点有处理速度快、计算精度高、记忆能力强、可靠的逻辑判断能力、可靠性高，通用性强。
1、处理速度快：
计算机的运算速度用MIPS（每秒钟执行多少百万条指令）来衡量。
2、计算精度高：
数的精度主要由表示这个数的二进制码的位数决定。
3、记忆能力强：
存储器能存储大量的数据和计算机的程序。
4、可靠的逻辑判断能力：
具有可靠的逻辑判断能力是计算机的一个重要特点，是计算机能实现信息处理自动化的重要原因。
5、可靠性高，通用性强。
六、计算机的性能指标
计算机的主要技术性能指标有主频、字长、内存容量、存取周期、运算速度及其他指标。
1、主频（时钟频率）：
是指计算机CPU在单位时间内输出的脉冲数。
它在很大程度上决定了计算机的运行速度。
单位MHz。
2、字长：
是指计算机的运算部件能同时处理的二进制数据的位数。
字长决定了计算机的运算精度。
3、内存容量：
是指内存贮器中能存贮的信息总字节数。
能常以8个二进制位（bit）作为一个字节（Byte）。
4、存取周期：
存贮器连续二次独立的“读”或“写”操作所需的最短时间，单位来纳秒（ns,1ns=10-9s）。
存储器完成一次“读”或“写”操作所需的时间称为存储器的访问时间（或读写时间）。
5、运算速度：
是个综合性的指标，单位为MIPS（百万条指令/秒）。
影响运算速度的因素，主要是主频和存取周期，字长和存储容量也有影响。
其他指标：
机器的兼容性（包括数据和文件的兼容、程序兼容、系统兼容和设备兼容）、系统的可靠性（平均无故障工作时间MTBF）、系统的可维护性（平均修复时间MTTR）、机器允许配置的外部设备的最大数目、计算机系统的汉字处理能力、数据库管理系统及网络功能等。
性能/价格比是一项综合性评价计算机性能的指标。
七、计算机的应用领域
计算机的应用范围，按其应用特点可分为科学计算、信息处理、过程控制、计算机辅助系统、多媒体技术、计算机通信、人工智能。
1、科学计算：
指计算机应用于完成科学研究和工程技术中所提出的数学问题（数值计算）。
一般要求计算机速度快、精度高，存储容量相对大。
科学计算是计算机最早的应用方面。
2、信息处理：
信息处理主要是指非数值形式的数据处理，包括对数据资料的收集、存储、加工、分类、排序、检索和发布等一系列工作。
信息处理包括办公自动化（OA）、企业管理、情报检索、报刊编排处理等。
特点是要处理的原始数据量大，而算术运算较简单，有大量的逻辑运算与判断，结果要求以表格或文件形式存储、输出。
要求计算机的存储容量大，速度则不怎么要求。
信息处理目前应用最广，占所有应用的80％左右。
3、过程控制：
把计算机用于科学技术、军事领域、工业、农业等各个领域的过程控制。
且计算机控制系统中，需有专门的数字—模拟转换设备和模拟—数字转换设备（称为D/A转换和A/D转换）。
由于过程控制一般都是实时控制，有时对计算机速度的要求不高，但要求可靠性高、响应及时。
4、计算机辅助系统：
有计算机辅助教学（CAI）、计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助测试（CAT）、计算机集成制造（CIMS）等系统。
5、多媒体技术，：
把数字、文字、声音、图形、图像和动画等多种媒体有机组合起来，利用计算机、通信和广播电视技术，使它们建立起逻辑联系，并能进行加工处理（包括对这些媒体的录入、压缩和解压缩、存储、显示和传输等）的技术。
目前多媒体计算机技术的应用领域正在不断拓宽，除了知识学习、电子图书、商业及家庭应用外，在远程医疗、视频会议中都得到了极大的推广。
6.、计算机通信：
是计算机技术与通信技术结合的产物，计算机网络技术的发展将处在不同地域的计算机用通讯线路连接起来，配以相应的软件，达到资源共享的目的。
7、人工智能：
研究解释和模拟人类智能、智能行为及其规律的一门学科。
其主要任务是建立智能信息处理理论，进而设计可以展现某些近似于人类智能行为的计算系统。
人工智能学科包括：
知识工程、机器学习、模式识别、自然语言处理、智能机器人和神经计算等多方面的研究。
八、计算机的运行基础——二进制
1、计算机中采用二进制是由计算机电路所使用的元器件性质决定的。
计算机中采用了具有两个稳态的二值电路，二值电路只能表示两个数码：
0和1，用低电位表示数码“0”，高电位表示数码“1”。
2、在计算机中采用二进制，具有运算简单、电路实现方便、成本低廉等优点。
九、进位计数制
进位计数制：
是人们利用符号来计数的方法。
一种进位计数制包含一组数码符号和两个基本因素。
（1）数码：
用不同的数字符号来表示一种数制的数值，这些数字符号称为“数码”。
（2）基：
数制所使用的数码个数称为“基”。
（3）权：
某数制每一位所具有的值称为“权”。
1、常用进位计数制
（1）十进制
数码：
0、1、……8、9
基数：
10
位权：
10i（i=……-2,-1,0,1,2,……）
逢10进1
（2）二进制
数码：
0、1
基数：
2
位权：
2i（i=……-2,-1,0,1,2,……）
逢2进1
（3）八进制
数码：
0、1、……6、7
基数：
8
位权：
8i（i=……-2,-1,0,1,2,……）
逢8进1
（4）十六进制
数码：
0、1、……8、9、A、B、C、D、E、F
基数：
16
位权：
16i（i=……-2,-1,0,1,2,……）
逢16进1
2、书写格式：
二进制：
10110.011
（2）或（10110.011）2或10110.011B
八进制：
375.4（8）或（375.4）8或375.4O
十进制：
36.82（10）或（36.82）10或36.82D或36.82
十六进制：
DA01（16）或（DA01）16或DA01H
十、进制之间的转换
1、二进制数、八进制数、十六进制数转换为十进制数：
用按权展开法
把一个任意R进制数anan-1...a1a0.a-1a-2...a-m转换成十进制数，其十进制数值为每一位数字与其位权之积的和。
an×Rn+an-1×Rn-1+…+a1×R1+a0×R0+a-1×R-1+a-2×R-2+…+a-m×R-m
2、十进制转化成R进制
整数部分：
除以R取余数，直到商为0，得到的余数即为二进数各位的数码，余数从右到左排列。
小数部分：
乘以R取整数，得到的整数即为二进数各位的数码，整数从左到右排列。
3、八进制和十六进制转化成二进制
每一位八进制数对应二进制的三位，逐位展开。
每一位十六进制数对应二进制的四位，逐位展开。
4、二进制转化成八进制和十六进制
转化成八进制：
将二进制数从小数点开始分别向左（对二进制整数）或向右（对二进制小数）每三位组成一组，不足三位补零。
转化成十六进制：
将二进制数从小数点开始分别向左（对二进制整数）或向右（对二进制小数）每四位组成一组，不足四位补零。
十一、非数值信息在计算机中的表示
1、ASCII码
ASCII码（AmericanStandardCodeforInformationInterchange）是美国信息交换标准代码的简称。
ASCII码占一个字节，标准ASCII码为7位（最高位为0），扩充ASCII码为8位。
7位二进制数给出了128个编码，表示了128个不同的字符。
其中95个字符可以显示。
包括大小写英文字母、数字、运算符号、标点符号等。
另外的33个字符，是不可显示的，它们是控制码，编码值为0～31和127。
例如A的ASCII码为1000001,十六进制表示为41H。
回车符（CR）的ASCII码为13。
空格20H
‘0’～‘9’30H～39H
‘A’～‘Z’41H～5AH
‘a’～‘z’61H～7AH
十二、存储程序和程序控制原理
程序输入到计算机中，存储在内存储器中（存储程序），在运行时，控制器按地址顺序取出存放在内存储器中的指令（按地址顺序访问指令），然后分析指令，执行指令的功能，遇到转移指令时，则转移到转移地址，再按地址顺序访问指令（程序控制）。
十三、计算机的硬件组成
计算机的硬件由输入设备、输出设备、运算器、存储器和控制器5部分组
CPU：
控制器+运算器。
主机：
控制器+运算器+内存储器。
1、控制器：
是计算机的控制中心，实现处理过程的自动化。
计算机系统各个部件在控制器的控制下协调地进行工作：
（1）、控制器控制输入设备将数据和程序从输入设备输入到内存储器。
（2）、在控制器指挥下，从存储器取出指令送入控制器。
（3）、控制器分析指令，指挥运算器、存储器执行指令规定的操作。
（4）、运算结果由控制器控制送存储器保存或送输出设备输出。
2、运算器：
运算器的功能是在控制器的指挥下，对信息或数据进行处理和运算，包括算术运算和逻辑运算，其内部有一个算术逻辑运算部件ALU（ArithmeticalLogicUnit）和若干种寄存器。
运算器主要工作是数据处理（运算）和暂存运算数据。
3、存储器（Memory）：
Memory是指内存储器，是计算机用来存放程序和数据的记忆部件。
（1）位（bit）：
表示一位二进制信息，可存放一个0或1。
位是计算机中存储信息的最小单位
（2）字节（Byte）：
是计算机中存储器的一个存储单元，由8个二进制位组成。
字节（B）是存储容量的基本单位，常用的单位有：
KB1KB=1024Byte
MB1MB=1024KB
GB1GB=1024MB
TB1TB=1024GB
（3）字：
由若干个字节组成，用作信息处理的单位。
向存储单元保存信息的操作称作“写”操作，向存储单元获取信息的操作称作“读”操作，“读”、“写”时一般都以字节为单位。
“读”操作不会影响存储单元中的信息，“写”操作将新的信息取代存储单元中原有的信息。
内存（Memory）直接和运算器、控制器交换信息，分为随机存取存储器RAM（RandomAccessMemory）和只读存储器ROM（Read-OnlyMemory）两种。
RAM中的信息：
可随机地读出或写入，一旦关机（断电）后，信息不再保存。
ROM中的信息：
只有在特定条件下才能写入，通常只能读出而不能写入，断电后，ROM中的原有内容保持不变。
ROM一般用来存放自检程序、配置信息等。
4、输入设备：
把原始数据和处理这些数据的程序通过输入接口输入到计算机的存储器中。
常用输入设备：
键盘、鼠标、扫描仪、光笔、写字板、数字化仪、条形码阅读器、数码相机、扫描仪、模——数（A/D）转换器等。
从读取数据的角度看，当从磁盘、光盘、电子盘或磁带读取文件时，它们是输入设备，
5、输出设备：
输出计算机的处理结果。
常用输出设备：
显示器、打印机、绘图仪、X/Y记录仪、数/模（D/A）转换器等。
从保存数据的角度看，当向磁盘、光盘、电子盘或磁带保存文件时，它们是输出设备。
十四、微型计算机
微型计算机是由主机箱、显示器、键盘、鼠标、打印机组成，主机箱里面一般有主板、硬盘、软驱、光驱、电源，主板上一般插有CPU、内存、显示卡等。
1、微机的启动与关闭
微机的启动是把系统盘上的系统文件依次装入到计算机中并运行的过程。
（1）冷启动：
先打开外设电源，后打开主机电源
（2）热启动：
当计算机正在工作时要重新启动计算机。
①按机箱上的RESET钮，进行复位启动，从自检开始引导系统。
②同时按Ctrl＋Alt＋Del3个键：
不经过自检，引导系统。
（3）关机：
先关上主机电源，后关外设电源。
2、微处理器
第一代微处理器：
1971年Intel公司制成的4位微处理器4004、4040和早期的8位微处理器8008。
第二代微处理器：
以Intel公司1973年12月研制成功的8080为标志。
第三代微处理器：
1978年制造的8086和1979年研制的8088，1983年又制造了全16位的80286。
第四代微处理器：
1985年Intel公司制造出32位字长的微处理器80386；
1989年4月又研制成功80486；
1993年3月Intel公司制造出Pentium（奔腾）微处理器；
1995年11月，推出了PentiumPro，接着又推出了含有MMX（多媒体扩展指令集）功能的Pentium处理器P55C；
1999年11月推出PⅢ微处理器；
2000年11月，Intel推出更新的微处理器芯片P4，
型号CeleronD3152.26G（散）
接口类型Socket478
核心类型Prescott
生产工艺0.09um
主频2.26GHz
外频外频133MHz
倍频17X
一级缓存L116K
二级缓存L2256K
前端总线前端总线533MHz
核心电压1.4V
3、主板
微型计算机中最大的一块电路板是主板。
微处理器、内存、显示接口卡以及各种外设接口卡都插在这块主板上。
不同的CPU能用的主板不一定相同。
4、基本输入/输出系统（BIOS）。
主板上有一块FlashMemory（快速电擦除可编程只读存储器，也称为“闪存”）集成电路芯片，其中存放着一段启动计算机的程序，微机开机后自动引导系统。
5、CMOS。
主板上有一片CMOS集成芯片，它有两大功能：
一是实时时钟控制，二是由SRAM构成的系统配置信息存放单元。
CMOS采用电池和主板电源供电，当开机时，由主板电源供电；断电后由电池供电。
系统引导时，一般可通过Del键，进入BIOS系统配置分析程序修改CMOS中的参数。
6、总线
总线是计算机系统中信息传递的通道。
在微机中，微处理器与存储器输入输出以及其他接口部件之间的总线称为系统内部总线；主机系统与外部设备之间的通信的总线称为外部总线。
总线分控制总线、数据总线、地址总线。
系统总线标准有：
ISA、EISA、VESA、PCI等。
十五、内存储器
1、主存储器（内存储器）
主存储器一般采用动态存储器DRAM。
目前主要用同步动态存储器SDRAM（SynchronousDynamicRAM）和双速率DDRSDRAM（DoubleDataRateSDRAM）内存储器。
RDRAM（RambusDRAM）是美国Rambus公司研制的另一种性能更高，速度更快的内存，有很大的发展前景。
2、高速缓冲存储器Cache。
高速缓冲存储器Cache是为了提高DRAM与CPU之间的传输速率，在CPU和主存储器之间增加了一层用静态存储器SRAM。
SRAM的存取速度要比DRAM快，但制造成本较高。
十六、外存储器
磁盘存储器由驱动器、控制器和盘片三部分组成。
1、软盘：
磁头读写窗口：
供磁盘驱动器读写磁头读写磁盘信息。
写保护口：
写保护使盘片不能再写入信息。
磁盘由外向里外分成许多同心圆槽称为磁道。
磁道被划分为多组圆弧区域称为扇区。
2、硬盘：
由若干个磁性圆盘组成。
存储容量=磁头数×柱面数×扇区数×每扇区字节数（512B）
3、可移动外存
目前，移动存储器所使用的存储介质有半导体、磁、光三种主要的类型。
（1）半导体介质：
优盘、优卡等闪存（FlashMemory）是最好的一种，具有体积、重量、功耗、抗震、防尘等方面的绝对优势。
（2）磁介质：
移动硬盘，数据存储在高速旋转的磁盘上，普遍采用了非接触的磁头等台式机硬盘的存储技术，同时具有为方便携带而做的特殊抗震防尘设计。
（3）光存储介质：
①CD-ROM（只读型）、CD-R（一次写入型）、CD-RW（可擦写型）、DVD-ROM、DVD-RAM，分别根据不同的工作原理，利用激光产生的高温令光盘的感光材料变质，从而形成不同反射率、不同长短的坑槽而存储数据；
②MO（MagnetoOptical），即磁光，它储存数据利用的是MOKerr效应，是一种光磁联合作用而令存储材料相变的技术。
③PD，所采用的相变可重写技术是利用激光照射相变介质材料，使其结晶状态改变从而存储数据。
十七、显示系统
显示系统包括显示器和显示适配器（显示卡）两部分,它的性能也由这两部分的性能决定。
1、显示器
目前显示器有液晶显示器LCD和普通CRT显示器。
（1）像素：
即光点
（2）点距：
指屏幕上相邻两个相同颜色的荧光点之间的最小距离。
点距越小，显示质量就越好。
目前，CRT显示器光点点距大多为0.20-0.28毫米，LCD的点距多为0.297-0.32毫米。
（3）分辨率：
水平分辨率×垂直分辨率。
如1024×768，表示水平方向最多可以包含1024个像素，垂直方向有768条扫描线。
十八、打印机
打印机是计算机系统最基本的设备之一。
打印机按印字方式可分为击打式打印机和非击打式印字机两种。
1、击打式打印机：
利用机械原理由打印头通过色带把字体或图形打印在打印纸上。
点阵针式打印机（例如EPSONLQ-1600K）
2、非击打式印字机：
利用光、电、磁、喷墨等物理和化学的方法把字印出来。
主要有激光打印机和喷墨打印机。
（1）喷墨打印机：
利用特制技术把墨水微粒喷在打印纸上绘出各种文字符号和图。
（2）激光打印机：
激光打印机是激光扫描技术和电子照相技术相结合的产物。
是页式打式打印机，它具有很好的印刷质量和打印速度。
十九、计算机软件
计算机软件是能指挥计算机工作的程序与程序运行时所需要的数据，以及与这些程序和数据有关的文字说明和图表资料，其中文字说明和图表资料又称为文档。
计算机软件分系统软件、应用软件二类。
1、系统软件：
是计算机系统必备的软件，主要功能是管理、控制和维护计算机资源以及开发应用软件。
系统软件包括：
操作系统、各种语言处理程序、系统支撑和服务程序、数据库管理系统。
2、应用软件：
为解决某个实际问题而由用户自己编写的程序。
可分为用户程序和应用软件包
二十、计算机程序设计语言
计算机程序设计语言分为机器语言、汇编语言和高级语言三种类型。
1、机器语言：
就是二进制语言,是计算机唯一能直接识别、直接执行的计算机语言，因不同的计算机指令系统不同，所以机器语言程序没有通用性。
2、汇编语言：
汇编语言是机器语言的进化，它和机器语言基本上是一一对应的，但在表示方法上用一种助记符表示。
汇编语言和机器语言都是面向机器的程序设计语言，一般称为低级语言。
3、高级语言：
是独立于机器的算法语言，它克服于初级语言的缺点，接近于自然语言和数字公式的表示方式，因此用高级语言编写的程序易读、易记、通用性强。
称之为面向用户的语言。
（1）面向过程：
BASIC、Pascal、FORTRAN、C等。
（2）面向对象：
C++、Java、VisualBasic等。
二十一、语言处理程序
机器语言是计算机唯一能接受和执行的语言，即计算机只能执行机器语言程序，用汇编语言或高级语言编写的源程序，必须翻译成机器可执行的机器语言程序。
把用汇编语言或高级语言编写的源程序翻译成机器可执行的机器语言程序的工具称为“语言处理程序”。
语言处理程序包括汇编程序、解释程序和翻译程序。
（1）汇编程序：
是把用汇编语言写的汇编语言源程序翻译成机器可执行的由机器语言表示的目标程序的翻译程序，其翻译过程叫汇编。
（2）解释程序：
接受用某种程序设计语言（如Basic语言）编写的源程序，然后对源程序的每个语句逐句进行解释并执行，最后得出结果。
（3）编译程序：
是将用高级语言所编写的源程序翻译成与之等价的用机器语言表示的目标程序的翻译程序，其翻译过程称为编译。
二十二、多媒体技术
多媒体技术：
是把数字、文字、声音、图形、图像和动画等多种媒体有机组合起来，利用计算机、通信和广播电视技术，使它们建立起逻辑联系，并能进行加工处理（包括对这些媒体的录入、压缩和解压缩、存储、显示和传输等）的技术。
1、媒体：
指信息表示和传播的载体。
2、媒体可分为感觉媒体、表示媒体、表现媒体、存储媒体和传输媒体。
3、多媒体：
是多种媒体的综合，而现在所指的多媒体往往指多媒体技术。
4、多媒体技术的特点有：
（1）信息载体的多样性
（2）多种信息的综合和集成处理
（3）多媒体系统是一个交互
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