第一章计算机基础知识Word文件下载.docx
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Intel8085
Intel8086
Intel80386
Pentium
PentiumPro
PentiumⅡ
PentiumⅢ
3.计算机的分类
巨型计算机
可用作系统的服务器
小巨型机
大型机
可用作部门的服务器
小型计算机
工作站
可用作客户机
个人计算机
4.计算机的应用
(1)科学计算
如:
计算量大、数值变化范围大的天文学、量子化学、空气动力学、核物理学和天气预报等领域中的复杂运算。
(2)数据处理
是计算机应用的一个重要方面,如:
办公自动化、企业管理、事务管理、情报检索等非数值计算的领域。
(3)过程控制
冶金、石油、化工、纺织、水电、机械、航天等现代工业生产过程中的自动化控制。
(4)计算机辅助系统
计算机辅助设计CAD:
如飞机、船舶、建筑、机械、大规模集成电路等的设计。
计算机辅助制造CAM:
用计算机进行生产设备的管理、控制和操作。
计算机辅助教育CBE:
如计算机辅助教学CAI、计算机辅助测试CAT、计算机管理教学CMI
(5)人工智能AI
是计算机应用研究的前沿学科。
(6)信息高速公路(此即“国家信息基础设施”NII的俗称)
我国已建立的大型计算机应用工程&
#0;
&
"
金"
字工程:
金桥工程(全国经济信息网)
金卡工程(金融信息网)
金关工程(外贸海关信息网)
金智工程(教育科研信息网)
(7)电子商务
利用国际互联网Internet进行网上商务活动,始于1996年,现已发展迅速,全球已有许多企业先后开展了“电子商务”活动。
2.1信息在计算机内的表示
1.基本概念
数据:
是对事实、概念或指令的一种特殊表达形式,这种特殊的表达形式可以用人工的方式或用自动化的装置进行通信、翻译转换或者进行加工处理。
它包括数字、文字、图画、声音、活动图象等。
数据处理:
是对数据进行加工、转换、存储、合并、分类、排序与计算的过程。
信息:
是对人有用的数据。
媒体:
是承载信息的载体。
包括:
感觉媒体、表示媒体、存储媒体、表现媒体、传输媒体。
2.数制
(1)计算机中常用的几种进制一览表
进位制
二进制
八进制
十进制
十六进制
规则
逢二进一
逢八进一
逢十进一
逢十六进一
基数
r=2
r=8
r=10
r=16
数符
0,1
0,1,…,7
0,1,…,9
0,1,…,9,A,B,C,D,E,F
权
2i
8i
10i
16i
形式表示
B
O
D
H
(2)不同进制之间的转换
转换方式
示例
二进制→十进制
八进制→十进制
十六进制→十进制
十进制→二进制
(117.625)D=(1110101.101)B
整数部分“除以2取余法”+小数部分“乘以2取整法”
十进制→八进制
(193.12)D≈(301.075)O
整数部分“除以8取余法”+小数部分“乘以8取整法”
十进制→十六进制
(222.6875)D=(DE.B)H
整数部分“除以16取余法”+小数部分“乘以`16取整法”
八进制→二进制
(16.3)O=(001110.011)B=(1110.011)B
十六进制→二进制
(4C.2)H=(01001100.0010)B=(1001100.001)B
二进制→八进制
(11101.01)B=(011101.010)B=(35.2)O
二进制→十六进制
(11101.01)B=(00011101.0100)B=(1D.4)H
(3)计算机中采用二进制码的原因
·
二进制码在物理上最容易实现
二进制数的编码、记数、加减运算规则简单
二进制码的两个符号“1”和“0”正好与逻辑命题的两个值“是”和“否”相对应,便于计算机实现逻辑运算。
(4)二进制数的运算
运算规则一览表
加法
减法
乘法
除法
“与”运算
“或”运算
“异或”运算
0+0=0
0-0=0
0x0=0
与十进制除法类似
按位进行与运算;
两位均为1时,其结果为1;
否则为0。
与运算用符号∧或·
表示。
按位进行或运算;
两位中有一位为1时,其结果为1;
两位均为0时,结果为0。
或运算用符号∨或+表示。
按位进行异或运算;
两位不相同时,其结果为1;
异或运算用符号○表示。
0+1=1
1-0=1
0x1=0
1+1=10
有进位
1-1=0
1x0=0
1+1+1=11
0-1=1有借位
1x1=1
(5)计算机中带符号数的表示
计算机中规定一个数的最高位代表符号,该位为0表示正,该为为1表示负。
例:
00110100代表+52被称作机器数
10110100代表-52
而:
+0110100代表十进制数+52被称作机器数的真值
-0110100代表十进制数-52
机器数的三种表示法
原码
反码
补码
正数表示法
符号位用0表示
[X]反=[X]原
[X]补=[X]原
负数表示法
符号位用1表示
符号位不变,其余各位按位取反
[X]补=[X]反+1
注意:
1加在最低位上
数0表示法
X=+0[X]原=00000000
X=-0[X]原=10000000
X=+0[X]反=00000000
X=-0[X]反=11111111
X=+0[+0]补=00000000
X=-0[-0]反=00000000
引进补码的目的:
在二进制的算术运算中,乘法采用加法和移位来完成,除法采用减法和移位来完成。
而在计算机中为节省设备,只设加法器,故引进补码运算来将减法运算转换成加法运算。
计算机中,凡是涉及带符号数都一定是用补码表示的,运算的结果也用补码表示。
(6)二进制数的表示范围
8位二进制数
16位二进制数
无符号数
0~255(0~FFH)
0~65535(0~FFFFH)
有符号数
(补码)
最大
01111111B→+127
7FFFH→+32767
最小
10000000B→-128
8000H→-32767
一个0
00000000B→0
0000H→0
3.常用的信息编码
二进制编码的由来:
由于计算机需要处理各种数据,而它只能识别二进制数,故对字符要用若干位二进制码来表示。
(1)二-十进制码&
BCD码(二进制编码的十进制)
定义:
用二进制编码来表示十进制数的编码。
特点:
保留了十进制的权,而数字用0和1的组合来表示。
最常用的BCD码是8421码。
8421码:
用4位二进制数来表示1位十进制数,且逢十进位。
(0110)BCD=(6)D,(00010101)BCD=(15)D
命名由来:
因4位二进制数中从左至右的各位的权分别为:
23=8,22=4,21=2,20=1,即权重依次为8,4,2,1,故被称为8421BCD码。
注意不能与二进制数混淆起来。
(01000111)BCD=(47)D(01000111)B=(71)D
(2)美国标准信息交换码ASCII
ASCII码是目前计算机中用得最普遍的字符编码。
每个字符用7位二进制编码表示,在计算机中用一个字节(8位)来表示一个ASCII码,其第8位除在传输中作奇偶校验用外,一般保持为0。
ASCII码是由128个字符组成的字符集,其中编码值0~31(0000000~0011111)不对应任何可印刷字符,常称为控制符,用于计算机中的通信控制或对计算机设备的功能控制;
编码值32(0100000)是空格字符SP;
编码值127(1111111)是删除控制DEL;
其余94个字符称为可印刷字符。
(3)汉字的编码
数字编码:
用一串数字表示一个汉字的输入。
常用的有国标区位码(GB3212-80),它将6763个两级汉字分成94个区,每个区94
输入码:
位,区码和位码各两位十进制数字,即每个汉字用4位数字表示。
拼音码:
以汉语读音为基础的输入方法。
全拼、双拼
字形编码:
以汉字的形状确定的编码。
五笔字形、表形码
内部码:
在设备和信息处理系统内部存储、处理、传输汉字用的代码。
一般用两个字节(2个8位码)来存放一个汉字机内码,且最高位均为1。
WIN95中现采用中西文统一编码“Unicode”(2字节编码),支持2万多汉字,我国确定为GB13000。
为兼容GB2312,又推出了“国标汉字扩充码”GBK。
字形码:
用点阵、矢量函数等方式表示的汉字字形的字模码。
由于一个16×
16点阵的汉字就要占用32个字节,故字模点阵只能用来构成字库,而不能用于机内存储。
各种代码之间的关系:
1.3计算机系统
1.计算机系统的组成
2.计算机的基本结构
冯·
诺依曼(美籍匈牙利数学家)对计算机结构提出的设计思想:
(1)计算机应由五个基本部分组成:
运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备;
(2)采用存储程序的方式,程序和数据存放在同一个存储器中;
(3)指令在存储器中按执行顺序存放,由指令计数器指明要执行的指令所在的单元地址,一般按顺序递增,但可按运算结果或外界条件而改变;
(4)机器以运算器为中心,输入/输出设备与存储器间的数据传送都通过运算器。
由上图可以看出,微机与通用计算机没有本质上的差别,但微机广泛采用了集成度相当高的器件和部件(如:
将算术逻辑单元和控制器集成在一个单片上,形成微处理器),并采用了独特的总线结构,任何一个部件只要符合总线标准,就可以挂到采用这种总线标准的系统中去。
3.计算机工作原理
计算机的工作过程其实就是一个执行指令和程序的过程。
指令的执行过程:
第一阶段,计算机将要执行的指令从内存取到CPU,此阶段称之为取指周期;
第二阶段,CPU对取入的指令进行分析译码,判断该指令要完成的操作,然后向各部件发出完成该操作的控制信号,完成该指令的功能,此阶段称之为执行周期。
程序的执行过程:
就是逐条执行指令的过程。
取指令→执行指令→取指令→执行指令……
指令:
就是让计算机完成某个操作所发出的命令,是计算机完成某个操作的依据。
它包括操作码和操作数两部分。
操作码:
指明该指令要完成的操作。
操作数:
是指参加运算的数或者数所在的单元地址。
指令的分类:
数据传送指令、算术运算指令、逻辑运算指令、移位运算指令、位与位串操作指令、控制转移指令、输入/输出指令、其他指令。
指令系统:
指一台计算机的所有指令的集合。
不同的计算机其指令系统不一定相同。
程序:
是由一系列指令构成的有序集合。
4.计算机的硬件系统
计算机硬件主要由中央处理器、主存储器、辅助存储器、输入/输出设备和总线等组成。
其中:
中央处理器、主存储器和总线构成“主机”,辅助存储器和输入/输出设备构成“外设”。
微机的主机箱内主要有下列部件:
(1)系统主板
是一块集成电路板,是微机最主要的部件,它包括微处理器模块、内存模块、基本I/O接口、中断控制器、DMA(直接存取存储器)控制器及连接其他部件的总线。
微处理器CPU:
是微机的核心部件,控制计算机的各项工作。
Pentium处理器主要由执行单元、指令预取部件、指令译码部件、地址转换与管理部件、指令快存(cache)和数据快存(cache)、总线接口部件和控制器等组成。
其核心是执行单元(即运算器),它的任务是高速完成各种算术和逻辑运算。
主(内)存储器:
用来存放要执行的程序和要使用的数据。
系统板上的主存一般都采用DRAM。
目前微机中的半导体存储器主要有三种类型:
动态随机存取存储器DRAM:
一般由MOS型电路构成,其中的信息是以电荷形式保存在小电容器(属于无源器件),由于电容器放电,超过一定时间其中的信息就会丢失,需用外部支持逻辑电路来刷新。
存放在其中的信息断电后丢失。
其特点是:
与CPU的接口较SRAM复杂,但功耗低,集成度高,成本低。
静态随机存取存储器SRAM
通过一个双稳态电路来保存其中的信息,只要电源不断,其中的信息就不会丢失,其特点是:
与CPU接口简单,使用方便,速度快,但功耗大,成本高。
只读存储器ROM
存放在其中的信息断电后不丢失,但不可以随便修改。
用来存放基本输入/输出系统BIOS(BIOS是一组机器语言程序,负责对计算机进行加电后自动检测)。
ROM分类
掩膜ROM:
其中信息由厂家写入,只能读出不能改变。
可编程ROM(PROM):
由用户编程写信息,但只能写一次。
用光擦除的可编程ROM(EPROM):
可用紫外线照射来重复擦写全部内容。
用电擦除的可编程ROM(EEPROM):
通过加擦除电压来重复擦写,可以全部也可以以字节为单位进行擦除和改写。
CMOS存储器:
用来存放用户对计算机的配置参数。
存放在其中的信息可以在计算机开机时进行修改,关机后可保持设置不变。
其中的信息要依靠小电池来维持,电池放电后,会使其中的信息全部丢失。
I/O总线:
包括传送数据信号的数据总线DB(是双向的)、传送地址信号的地址总线AB(是单向的)、传送控制信号的控制总线CB。
常用的有PCI(外围设备接口)总线、ISA(工业标准体系结构)总线、EISA(扩展的工业标准体系结构)总线.
通用串行总线(USB):
可以连接几乎所有外部设备。
输入/输出接口电路:
并行接口、串行接口、软盘接口、IDE(智能设备电子接口)硬盘接口、键盘接口等
中断控制器、DMA控制器
(2)硬盘驱动器
(3)软盘驱动器
(4)光盘驱动器
(5)电源
(6)显示卡
(7)其他卡(声卡、视卡、网卡、…)
计算机常用的外部设备有:
(1)输出设备:
显示器:
常见的有单色CRT(阴极射线管)显示器、彩色CRT显示器、平板显示器。
主要技术指标是:
分辨率、彩色数目、屏幕尺寸
打印机:
常见的有针式打印机、喷墨打印机、激光打印机
绘图仪:
常见的有平板式绘图仪、滚筒式绘图仪
音箱
(2)输入设备:
鼠标:
常见的有机械式、光电式和光机式三类鼠标。
笔记本电脑上用跟踪球代替鼠标。
键盘:
常见的有101键盘、104键盘。
扫描仪:
常见的有手持式扫描仪、平板式扫描仪。
其他输入设备:
数字化仪、条形码读入器、磁卡阅读机、话筒、摄象机等
(3)计算机通讯设备——调制解调器(Modem):
在Internet中,微机之间常通过电话线来传送数据,通过电话线传送的信号是模拟信号,而计算机中的信号是数字信号,Modem的作用就是实现这两种信号的转换。
调制:
将数字信号转换成模拟信号的过程
解调:
将模拟信号转换成数字信号的过程
Modem有外置式、内置式、PC卡式(是专为笔记本电脑设计的)三种。
3.计算机软件系统
软件:
是利用计算机本身提供的逻辑功能,合理地组织计算机的工作,简化或代替人们在使用计算机过程中的各个环节,提供给用户的一个便于掌握操作的工作环境。
不论是支持计算机工作还是支持用户应用的程序都是软件。
(1)计算机软件的发展
机器语言→汇编语言→高级语言→操作系统→网络软件→数据库软件
(2)软件分类与简介
几个基本概念:
系统软件:
指那些为整个计算机系统所配置的、不依耐于特定应用的通用软件。
系统软件可供所有用户使用。
应用软件:
指用于解决各种不同具体应用问题的专门软件。
它包括定制软件(特定用户使用)和通用应用软件。
裸机:
没装任何软件的计算机
虚拟计算机:
具有操作系统的计算机
计算机软件
系统软件
操作系统
DOS:
是基于字符界面的单用户单任务的操作系统
Windows:
是基于图形界面的单用户多任务的操作系统
UNIX:
是一个通用的交互式的分时操作系统,用于各种计算机
NetWare:
是基于文件服务和目录服务的网络操作系统
WindowsNT:
是基于图形界面32位多任务、对等的网络操作系统
语言处理程序
机器语言:
计算机能直接执行的、由一串“0”或“1”所组成的二进制程序或指令代码。
是一种低级语言。
汇编语言:
一种用符号表示的、面向机器的低级程序设计语言,需经汇编程序翻译成机器语言程序才能被计算机执行。
高级语言:
按照一定的“语法规则”、由表达各种意义的“词”和“数学公式”组成的、易被人们理解的程序设计语言,需经编译程序翻译成目标程序(机器语言)才能被计算机执行。
FORTRAN、C、BASIC等。
数据库管理系统
普及式关系型:
FoxPro、Paradox、Access
大型关系型:
Oracle、Sybase、SQLServer
实用程序与软件工具
QAPLUS、PCTOOLS
应用软件
文字处理软件
Word、WPS
表格处理软件
Excel、Lotus1-2-3
图形、图象处理软件
AutoCAD、Photoshop
网络通信软件
Terminal、Mail
简报软件
Powerpoint
统计软件
SPAA、SAS
实时控制软件
FIX、INTouch、Lookout
多媒体软件
Xingmpeg、Authorware、Director
(3)系统软件的基本概念
源程序:
用高级语言编写出来的程序。
目标程序:
由源程序翻译出来的机器语言程序或汇编语言程序。
编译程序:
将高级语言源程序翻译成机器语言或汇编语言的程序,如:
FL.EXE
翻译有“编译”和“解释”两种方式。
编译方式:
首先将源程序翻译成等价的目标程序,然后再执行此程序,运行速度较快。
C、FORTRAN
解释方式:
是把源程序逐句翻译,翻译一句执行一句,边翻译边执行,运行速度较慢。
解释程序不产生将被执行的目标程序,而是借助解释程序直接执行源程序本身。
BASIC、LISP
联接程序:
把目标程序变成可执行的程序。
也称组合编译程序或联接编译程序。
将源程序转换成可执行的目标程序一般分为两个阶段:
翻译阶段和联接阶段。
翻译阶段的目标模块由于没有分配存储器的绝对地址,仍然不能执行,只有经过联接阶段,把目标程序以及所需要的功能库转换成一个可执行的装入程序,该装入程序分配有地址,故可以执行。
1.4软件工程
1.基本概念
软件工程:
是指使用工程化的概念、思想、方法和技术来研制、设计、生产和管理软件开发的全过程。
2.软件的生命周期
软件的生命周期大致分为三步:
(1)定义期:
其任务是决定要开发的软件应具有什么特性,包括问题定义、可行性论证、系统分析。
(2)开发期:
其任务是设计出满足要求的软件产品,包括系统初步设计、系统详细设计、编码、单元测试、综合测试。
(3)维护期:
其任务是在软件使用过程中进行错误修正和功能扩展,包括修改、更新等。
3.软件开发
(1)需求分析:
确定软件的功能和适用范围、与外界的接口关系、所需的软硬件支持等。
(2)软件设计:
包括总体设计(确定软件的程序模块设计和模块间的接口)和详细设计(决定每个模块内部的具体算法)两步,每步完成后都要进行阶段评审。
(3)编码与调试:
编制程序并按软件设计的要求调试到正确。
(4)软件测试:
测试的目的是尽可能多的发现软件产品中的错误和缺陷。
主要进行三种测试:
模块测试、集成测试、验收测试。
(5)软件维护:
修改软件运行中发现的错误和缺陷;
改进设计,增加新功能,并使已运行的软件适应硬件和数据的更新、变化。
(6)文档编制:
编制用户文档(用户手册、安装手册、操作手册等)、开发文档(软件需求说明书、数据要求说明书、总体设计、详细设计、测试计划与测试报告等)、管理文档(可行性报告、项目开发计划、开发进度报告、开发总结报告、维护修改报告等)
(7)项目管理:
包括制定计划、建立组织、配备人员、技术指导与检验。
1.5计算机安全
1.计算机病毒
(1)病毒的定义:
是一些人蓄意编制的一种寄生性的计算机程序,它能在计算机系统中生存,通过自我复制来传播,在一定条件下被激活,会给计算机系统造成一定损害,甚至严重破坏。
据估计,至今在计算机上流行的病毒已有一万多种,且每天有5-7种新病毒产生。
(2)病毒的特点:
病毒一般具有这5个特点:
传染性、破坏性、针对性、变种性、潜伏性。
(3)病毒的结构:
一般而言,计算机病毒(并非任何病毒)包括三大功能模块:
引导模块、传染模块、表现或破坏模块。
(4)病毒的类型:
一般可分为4种主要类型:
引导区型病毒:
主要通过软盘在DOS操作系统里传播。
病毒隐藏在软盘第一扇区,在系统文件装入内存之前先进入内存,从而获得对DOS的完全控制,先侵染软盘的引导区,再蔓延到硬盘,并能侵染硬盘中的主引导记录。
文件型病毒:
它运作在计算机存储器里,通常感染扩展名为COM、EXE、DRV、BIN、OVL、SYS等的文件,被激活时,感染文件把自身复制到其他文件中。