1、任务单1.1 计算机概论1.2 案例配置一台微机1.3 知识拓展评价单 学习情境一 计算机基础知识学习情境一 计算机基础知识任务单任务单计算机是一种处理信息的电子工具，它能自动、高速、精确地对信息进行存储、传送与加工处理。计算机的广泛应用，推动了社会的发展与进步，对人类社会生产、生活的各个领域产生了极其深刻的影响。可以说，当今世界是一个丰富多彩的计算机世界，计算机已融入到人类文化之中，成为人类文化不可缺少的一部分。在进入信息时代的今天，学习计算机知识，掌握、使用计算机已成为每一个人的迫切需求。1.1 计计算算机机概概论论一、计算机的产生与发展一、计算机的产生与发展计算工具发展的历史是人类文明史
2、的一个缩影。从古至今，计数工具从简单的石块、贝壳到算盘，再到欧洲的手摇计算器，以后又相继出现了计算尺、袖珍计算器等，直到今天的电子计算机，这一过程记录了人类计算工具的发展史。1计算机的产生计算机的产生自从人类文明形成，人类就不断地追求先进的计算工具。计算机的产生源自于人们想发明一种能进行科学计算的机器的想法，它的产生大致划分为3个时代：算盘时代、机械时代和机电时代。(1)算盘时代。(2)机械时代。(3)机电时代。从20世纪30年代起，科学家认识到电动机械部件可以由简单的真空管来代替。在这种思想的指导下，1941年，德国人朱斯(Konrad Zuse)制造了第一台使用二进制数的全自动可编程计算机
3、。1946年世界上第一台计算机研制成功，从此，电子计算机进入了一个快速发展的新阶段。2计算机的发展计算机的发展世界上第一台计算机ENIAC(Electronic Numerical Integrator and Calculator，电子数字积分计算机)诞生于1946年2月，是在美国陆军部的赞助下，由美国国防部和美国宾夕法尼亚大学共同研制成功的。ENIAC占地面积为170平方米，重达30多吨，耗电量每小时160千瓦，使用了18 800多个电子管，70 000多个电阻器，有5 000 000个焊接点，内存容量为16千字节，字长为12位，运行速度仅有5000次每秒，且可靠性差，如图1-1和图1-2
4、所示。但ENIAC是计算机发展史上的里程碑，它的诞生揭开了人类科技的新纪元，也是人们所称的第四次科技革命(信息革命)的开端。从第一台电子计算机诞生到现在短短60多年中，计算机技术以前所未有的速度迅猛发展。计算机发展的分代史，通常以计算机所采用的逻辑元件作为划分标准。迄今为止计算机的发展已经历四代(如表1-1所示)，正在向新一代计算机过渡。图1-1 ENIAC 图1-2 ENIAC采用线路连接的方法编排程序 表1-1 计算机发展的四个时代1)电子管时代(19461957年)这个时代的计算机采用的主要元器件是电子管，其主要特征如下：(1)体积庞大，耗电量大，可靠性差，维护困难。(2)计算速度慢，运
5、算速度一般为1000次每秒到10 000次每秒。(3)使用机器语言，几乎没有系统软件。(4)采用磁鼓、小磁芯作为存储器，存储空间有限。(5)输入/输出设备简单，采用穿孔纸带或卡片。(6)主要用于科学计算。2)晶体管时代(19581964年)这个时代的计算机采用的主要元器件是晶体管，其主要特征如下：(1)体积大大缩小，可靠性增强，寿命延长。(2)计算速度加快，运算速度达到几万次每秒到几十万次每秒。(3)提出了操作系统的概念，开始出现了汇编语言，产生了如FORTRAN和COBOL等高级程序设计语言和批处理系统。(4)普遍采用磁芯作为内存储器，磁盘、磁带作为外存储器，存储容量大大提高。(5)计算机的
6、应用领域扩大，除了科学计算外，还用于数据处理和实时过程控制等。(6)主流产品：IBM7000系列。3)中、小规模集成电路时代(19651970年)20世纪60年代中期，随着半导体工艺的发展，成功研制出集成电路元件。集成电路可以在几平方毫米的单晶硅片上集成十几个甚至上百个电子元件。计算机开始采用中小规模的集成电路元件，它们的主要特征如下：(1)体积进一步缩小，寿命更长。(2)计算速度加快，每秒可进行几百万次运算。(3)高级语言进一步发展，操作系统的出现使计算机功能更强，计算机开始广泛应用在各个领域。(4)普遍采用半导体存储器，存储容量进一步提高，而体积更小，价格更低。(5)计算机应用范围扩大到企
7、业管理和辅助设计等领域。4)大规模、超大规模集成电路时代(1971年至今)进入20世纪60年代后期，微电子技术发展迅猛，先后出现了大规模和超大规模集成电路，使计算机进入了一个新时代，即大规模、超大规模集成电路时代，其主要特征如下：(1)体积进一步缩小，可靠性更好，寿命更长。(2)计算速度加快，每秒可进行几千万次到千万亿次运算。(3)软件配置丰富，软件系统工程化、理论化，程序设计实现部分自动化。(4)发展了并行处理技术和多机系统，微型计算机大量进入家庭，产品更新加快。(5)计算机应用范围扩大到办公自动化、数据库管理和图像处理等领域。5)智能电子计算机时代(未来)1988年，第五代计算机国际会议在
8、日本召开，提出了智能电子计算机的概念，智能化是今后计算机发展的方向。智能电子计算机是一种有知识、会学习、能推理的计算机，具有能理解自然语言、声音、文字和图像的能力，并具有说话的能力，使人机能够用自然语言直接对话。它突破了传统的冯诺依曼式机器的概念，把多处理器并联起来，并行处理信息，速度大大提高。通过智能化人机接口，人们不必编写程序，只需要发出命令或提出要求，计算机就会完成推理和判断。3.我国研制计算机的情况我国研制计算机的情况我国计算机事业始于1953年，经过几十年的发展，取得了令人瞩目的成就。1958年，第一台计算机研制成功。1964年，研制出晶体管计算机。1970年，研制出集成电路计算机。
9、1983年，研制出“银河-”巨型计算机(1亿次每秒)。1992年，“银河-”巨型计算机研制成功(10亿次每秒)。1997年，“银河-”巨型计算机研制成功(百亿次每秒)。1999年，银河四代巨型机研制成功。2000年，我国成功研制出“神威”(3480亿次每秒)，其主要技术指标和性能达到国际先进水平，我国成为继美国、日本之后，世界上第三个具备研制高性能计算机能力的国家。2010年11月，在国际超级计算机TOP 500组织正式发布第36届世界超级计算机500强排名中，中国在前十中占有2席，“天河一号”排名第一，“曙光星云”排名第三。2010年“天河一号”在中国国家超级计算天津中心安装部署，其实测运算
10、速度可达2570万亿次每秒(如图1-3所示)；排名第二的“美洲虎”超级计算机实测运算速度可达1750万亿次每秒(如图1-4所示)；排名第三的“曙光星云”计算机实测运算速度达到1270万亿次每秒(如图1-5所示)。(a)(b)图1-3 “天河一号”超级计算机 图1-4 “美洲虎”超级计算机 图1-5“曙光星云”超级计算机二、计算机的特点二、计算机的特点计算机主要具备如下几个方面的特点：(1)快速的运算能力。现在高性能计算机每秒能进行几百亿次以上的加法运算。如果一个人在一秒钟内能做一次运算，那么一般的电子计算机一小时的工作量，一个人得做100多年。在很多场合下，运算速度起着决定性作用。例如，气象预
11、报要分析大量资料，如用手工计算需要十天半个月，失去了预报的意义，而用计算机，几分钟就能算出一个地区内数天的气象预报。(2)足够高的计算精度。计算机的计算精度主要取决于计算机的字长，字长越长，运算精度越高，计算机的数值计算越精确。如计算圆周率，计算机在很短时间内就能精确计算到200万位以上。(3)超强的“记忆”能力。计算机的存储器类似于人的大脑，可以“记忆”(存储)大量的数据和计算机程序而不丢失，在计算的同时，还可把中间结果存储起来。(4)复杂的逻辑判断能力。计算机在程序的执行过程中，会根据上一步的执行结果，运用逻辑判断方法自动确定下一步的执行命令。正是因为计算机具有这种逻辑判断能力，使得计算机
12、不仅能解决数值计算问题，而且能解决非数值计算问题，比如信息检索、图像识别等。(5)按程序自动工作的能力。计算机可以按照预先编制的程序自动执行而不需要人工干预。三、计算机的分类三、计算机的分类计算机按不同的标准可以有以下不同的分类方法：(1)按处理方式分类，分为模拟计算机、数字计算机以及数字模拟混合计算机。模拟计算机主要用于处理模拟信号，如工业控制中的温度、压力等。模拟计算机的运算部件是一些电子电路，其运算速度极快，但精度不高，使用也不够方便。数字计算机采用二进制运算，其特点是计算精度高，便于存储信息，是通用性很强的计算工具，既能胜任科学计算和数字处理，又能进行过程控制和CAD(计算机辅助设计)
13、/CAM(计算机辅助制造)等工作。通常所说的计算机，一般是指数字计算机。数字模拟混合计算机取数字、模拟计算机之长，既能进行高速运算，又便于存储信息，但这类计算机造价昂贵。(2)按功能分类，分为专用计算机与通用计算机。专用计算机功能单一，可靠性高，结构简单，适应性差，但在特定用途下最有效、最经济、最快速，是其他计算机无法替代的。导弹和火箭上使用的计算机很大一部分就是专用计算机。通用计算机功能齐全，适应性强，目前人们所使用的大都是通用计算机。(3)按规模分类，分为巨型机、大型机、中型机、小型机、微型机及单片机等几类。这些类型之间的基本区别通常在于其体积大小、结构复杂程度、功率消耗、性能指标、数据存
14、储容量、指令系统和设备、软件配置等的不同。一般来说，巨型计算机的运算速度很高，每秒可执行几亿条指令，数据存储容量很大，规模大，结构复杂，价格昂贵，主要用于大型科学计算，它也是衡量一个国家科学实力的重要标志之一。单片计算机则只由一片集成电路制成，其体积小，重量轻，结构十分简单。性能介于巨型机和单片机之间的就是大型机、中型机、小型机和微型机，它们的性能指标和结构规模则相应地依次递减。(4)按工作模式分类，分为服务器和工作站两类。服务器是一种可供网络用户共享的、高性能的计算机。服务器一般具有大容量的存储设备和丰富的外部设备，在其上运行网络操作系统，要求具有较高的运行速度，因此，很多服务器都配置了双C
15、PU。服务器上的资源可供网络用户共享。工作站是高档微型机，它的独到之处就是易于联网，并配有大容量主存和大屏幕显示器，特别适合于CAD/CAM和办公自动化。四、计算机的应用领域四、计算机的应用领域计算机的高速发展，促进了计算机的全面应用，遍及经济、政治、军事及社会生活的各个领域。计算机的早期应用和现代应用可归纳为以下几个方面。1科学计算科学计算 科学计算又称为数值计算，是计算机的传统应用领域。在科学研究和工程技术中，有大量的复杂计算问题，利用计算机高速运算和大容量存储的能力，可进行浩繁复杂、人工难以完成或根本无法完成的各种数值计算。例如，包含数百个变元的高阶线性方程组的求解，气象预报中卫星云图资
16、料的分析计算等等。2数据处理数据处理数据处理又称为信息处理，是目前计算机应用最广泛的领域之一。所谓数据处理，是指用计算机对各种形式表示的信息资源(如数值、文字、声音、图像等)进行收集、存储、分类、加工、输出等处理过程。数据处理是现代管理的基础，广泛地用于情报检索、统计、事务管理、生产管理自动化、决策系统、办公自动化等方面。数据处理的应用已全面深入到当今社会生产和生活的各个领域。3过程控制过程控制 过程控制也称为实时控制，是指用计算机作为控制部件对单台设备或整个生产过程进行控制。其基本原理为：将实时采集的数据送入计算机内与控制模型进行比较，然后再由计算机反馈信息去调节及控制整个生产过程，使之按最
17、优化方案进行。用计算机进行控制，可以大大提高自动化水平，减轻劳动强度，增强控制的准确性，提高劳动生产率。因此，计算机的过程控制在工业生产的各个行业及现代化战争的武器系统中都得到广泛应用。4计算机辅助系统计算机辅助系统计算机辅助系统是指能够部分或全部代替人完成各项工作(如设计、制造及教学等)的计算机应用系统，目前主要包括计算机辅助设计(CAD，Computer Aided Design)、计算机辅助制造(CAM，Computer Aided Manufacturing)和计算机辅助教学(CAI，Computer Aided Instruction)。CAD可以帮助设计人员进行工程或产品的设计工作
18、，采用CAD能够提高设计工作的自动化程度，缩短设计周期，并达到最佳的设计效果。目前，CAD已广泛地应用于机械、电子、建筑、航空、服装、化工等行业，成为计算机应用最活跃的领域之一。CAM是指用计算机来管理、计划和控制加工设备的操作(如用数控机床代替工人加工各种形状复杂的工件等)。采用CAM技术可以提高产品质量，缩短生产周期，提高生产率，降低劳动强度并改善生产人员的工作条件。CAD与CAM的结合产生了CAD/CAM一体化生产系统，再进一步发展，则形成计算机制造集成系统。CAI是指利用计算机来辅助教学工作。CAI改变了传统的教学模式，更新了旧的教学方法。CAI的应用之一多媒体课件的使用，为学生创造了
19、一个生动、形象、高效的全新学习环境，显著提高了学习效果。学生还可通过人-机对话方式把计算机作为自学和自我测试的工具。CAI同时也改善了教师的工作条件，提高了教学效率。5人工智能人工智能人工智能是用计算机来模拟人的智能，从而代替人的部分脑力劳动。人工智能既是计算机当前的重要应用领域，也是今后计算机发展的主要方向。人工智能应用中所要研究和解决的问题均是需要进行判断及推理的智能性问题，难度很大，因此，人工智能是计算机在更高层次上的应用。尽管在这个领域中技术上的困难很多(如知识的表示、知识的处理等)，目前仍取得了一些重要成果。人工智能有多方面的应用，主要有以下几个方面。(1)机器人。机器人可分为两类，
20、一类称为“工业机器人”，只能完成规定的重复动作，通常用于车间的生产流水线上，完成装配、焊接、喷漆等工作；另一类称为“智能机器人”，具有一定的感知和识别能力，能说一些简单话语，这类机器人可以从事更复杂的工作，如展览会迎宾、月球探测等。目前，世界上研制及使用机器人最多的国家是日本。(2)定理证明。借助计算机来证明数学猜想或定理，这是一项难度极大的人工智能应用，例如四色猜想的证明。四色猜想是图论中的一个世界级的难题，它的内容是：任意一张地图只需用四种颜色来着色，就可以使地图上的相邻区域具有不同的颜色。换言之，用四种颜色就可绘制任何地图，三种颜色不够，而五种颜色多余。这个猜想的证明不知难倒了多少数学家
21、，虽然经过无数次的验证，猜想的结论都是千真万确的，但却一直无法在理论上进行证明，有人认为，证明这个猜想的难度丝毫不亚于哥德巴赫猜想。1976年，美国数学家哈根和阿贝尔用计算机成功地证明了四色猜想。这个猜想的证明需要进行一百亿次(1010次)逻辑判断，这个天文数字的工作量如果用人工来完成，则需两万年时间，这就是计算机问世以前，任何人都无法证明或推翻这个猜想的原因。从此，“四色猜想”正式更名为“四色定理”。(3)模式识别。模式识别是通过抽取被识别对象的特征，与存放在计算机内的已知对象的特征进行比较及判别，从而进行类别判断的一种人工智能技术。其重点是图形识别及语言识别。如刑侦学中的指纹辨别、手写汉字
22、的识别都是模式识别的应用实例。(4)专家系统。专家系统是一种能够模仿专家的知识、经验、思想，代替专家进行推理和判断，并做出决策处理的人工智能软件。现在已有医疗专家系统等多种实用专家系统投入使用。人工智能除了上述的一些应用外，还包括自然语言处理、机器翻译、智能检索等方面的应用。6家庭生活家庭生活1)娱乐方面随着多媒体技术的发展，计算机在娱乐方面的应用很多，如：在计算机上看电影、聆听CD音乐、玩电脑游戏，利用虚拟实境技术，将现实或虚构的环境构建在计算机系统中，用户可以如亲临实境般地在虚拟的环境中游走。2)消费方面(1)网上银行。网上银行是指通过Internet网络或其他公用信息网，将用户的电脑终端
23、连接至银行，实现将银行服务直接送到用户办公室或家中的服务系统。它拉近用户与银行的距离，使用户不再受限于银行的地理环境、服务时间，突破空间距离和物体媒介的限制。(2)电子商务。电子商务(Electronic Commerce，EC)是利用Internet将企业、用户、供应商及他们进行的商业活动所需的环节连到Internet上，以改善企业组织的操作流程，降低成本，提高商务处理的效率以及客户满意程度。例如：通过Internet传递并处理定单，从事网上销售、银行转账及提供客户服务等工作。3)日常生活方面个人计算机的普及，使人们的日常生活发生了变化，例如：股票交易，查询火车车次及时间、飞机的班次，旅游报
24、价及购买车票等都可以通过网络在家中完成。一、案例情境一、案例情境小王喜欢玩电脑游戏，并且还可以称得上是一个游戏高手，这天他的一个朋友要他到科技市场帮忙组装一台电脑，他以为自己能够办好这件事，但到科技市场后，才发觉自己在电脑方面的专用术语非常缺乏，由于长时间沉溺于电脑游戏，对当前电脑硬件的发展也不是很了解。他只好支支吾吾，对朋友说，他先回去了解一下行情，隔天再为朋友组装电脑。1.2 案例案例配置一台微机配置一台微机为了帮助朋友组装一台物美价廉适合朋友使用的电脑，挽回上次科技市场的尴尬之旅，小王翻书查资料，上网站了解硬件行情，功夫不负有心人，从计算机的发展、数据表示与转换、计算机系统组成、微机的性
25、能指标到每一个配件的价格，他都了如指掌，终于为他的朋友组装了一台性能良好、价格适中的电脑。下面他就把自己了解到的计算机基础知识分解成多个知识点，分享给大家。学完本案例后可以较深入的了解以下知识：计算机中信息是如何表示的以及各种数制之间如何转换；计算机中数据是如何编码的；计算机系统的组成及其工作原理；微机系统的组成；微型计算机的主要性能指标；如何配置微机系统；计算机中各部件如何连接。二、相关知识点1计算机中信息的表示及数制转换计算机中信息的表示及数制转换在计算机中，任何信息都是以二进制形式表示和存储的。而人们在日常生活中主要使用十进制，有时为了方便还采用八进制和十六进制。因此，有必要了解不同进位
26、计数制以及相互转换的方法。1)进位计数制把一组数码从低位到高位排列起来，按照进位的原则进行计数，称为进位计数制，简称进制。例如：十进制数125，逢10进1，为十进制；1小时等于60分，逢60进1，为六十进制。每个数位上允许使用的数码个数称为“基数”。例如：十进制数字每个数位上允许使用的数码为09，因此基数为10；二进制数字每个数位上允许使用的数码只有0和1，因此基数为2。同一个数码在不同位置代表的数值不同。例如：十进制数515的百位5代表500(5102)，个位5代表5(5100)。由此，一个数码所表示的数值等于该数码乘以与数码所在位置有关的常数，我们把这个常数称为位权，简称“权”。它是以指数
27、形式表示(进制基数为底，数码位置序号为幂次)的。例如：十进制数字123.5，3的位权是100，2的位权是101，5的位权是10-1。2)计算机中的常用进制十进制(D)：基数为10，各个位置的有效数字为09，位权为10的N次幂(N为数码所在位置的序号)。二进制(B)：基数为2，各个位置的有效数字为0和1，位权为2的N次幂(N为数码所在位置的序号)。八进制(O)：基数为8，各个位置的有效数字为07，位权为8的N次幂(N为数码所在位置的序号)。十六进制(H)：基数为16，各个位置的有效数字为09(表示前10个数字)和AF(表示后6个数字)，位权为16的N次幂(N为数码所在位置的序号)。为了区别不同进
28、制的数字，书中约定对于任一R进制的数N，记作(N)R。例如二进制数1101，表示为(1101)2或者1101B；十进制数123，表示为(123)10或者123D。四种计数制的对应关系如表1-2所示。表1-2 四种计数制的对应表3)进制转换(1)将R进制转换成十进制(R可以是2、8、16)。方法：按权展开，然后相加。【例1】把二进制数(1101.01)2 转换成十进制数。(1101.01)2=123+122+021+120+02-1+12-2=(13.25)10【例2】把八进制数(2576.2)8 转换成十进制数。(576.2)8=582+781+680+28-1=(382.25)10【例3】把
29、十六进制数(1AD)16 转换成十进制数。(1AD)16=1162+10161+13160=(429)10(2)将十进制数转换成R进制数(R可以是2、8、16)。方法：整数与小数两部分分别转换，然后再拼接起来。整数部分：除R求余，直到商为零，先余为低位，后余为高位。小数部分：乘R取整，直到小数位为零或达到精度要求，先整为高位，后整为低位。【例4】将十进制数(21)10 转换成二进制数。结果为(21)10=(10101)2【例5】将十进制数(0.625)10转换成二进制数。0.6252=1.25 取整为1高位0.252=0.5 取整为00.52=1.0 取整为1低位结果为(0.625)10=(0
30、.101)2【例6】将十进制数(132.525)10 转换成八进制数(小数部分保留2位有效数字)。整数部分：(132)10=(204)8小数部分：0.5258=4.2取整为4高位0.28=1.6取整为1低位结果为(132.525)10=(204.41)8(3)将二进制数转换为八、十六进制数。由于2的3次幂等于8，所以每个八进制数可以由3个二进制数表示。2的4次幂等于16，所以每个十六进制数可以由4个二进制数表示。方法：以小数点为中心，向左或向右每三位(四位)二进制数一组，每组分别转换成它们所对应的八进制(十六进制)数字。位数不足时，整数部分左补零，小数部分右补零。【例7】将二进制数(10110
31、111.101)2转换成八进制数。(010 110 111.101)2=(267.5)82 6 7.5【例8】将二进制数(1010111.110)2转换成十六进制数。(0101 0111.1100)2=(57.C)16 5 7 .C(4)将八、十六进制数转换成二进制数。方法：将每个八(十六)进制数用三位(四位)二进制数代替。【例9】将八进制数(150.72)8转换成二进制数。(150.72)8=(001 101 000.111 010)2=(1101000.11101)21 5 0.7 2【例10】将十六进制数(B7.A8)16转换成二进制数。(B7.A8)16=(1011 0111.1010
32、 1000)2=(10110111.10101)2B 7.A 8十进制、二进制与八进制与十六进制相互对应关系见表1-2。4)信息单位计算机中的信息分为数值信息和非数值信息。非数值信息包括字符、图像、声音等。数值信息可以直接转换成对应的二进制数据，而对于非数值信息则采用二进制数编码来表示。为了衡量信息的量，人们规定了如下一些常用单位：(1)位(bit)。位是二进制中一个数位，简称比特，可以是“0”或“1”。位是计算机中的最小单位。(2)字节(Byte，B)。字节是计算机中最基本的单位。1 B=8 bit。除B外，还有KB(千字节)、MB(兆字节)、GB(吉字节)和TB(太字节)。它们与字节的关系
33、是：1 B=8 bit1 KB=210 B=1024 B1 MB=210 KB=1024 KB=220 B1 GB=210 MB=220 KB=230 B1 TB=210 GB=220 MB=230 KB=240 B(3)字(word)：计算机处理数据时，一次可以运算的数据长度称为一个“字”。字是计算机内CPU进行数据处理的基本单位。2数据编码数据编码1)西文字符编码计算机中的信息都是用二进制编码表示的。用以表示字符的二进制编码称为字符编码。计算机中常用的字符编码有BCD码和ASCII码。IBM系列大型机采用BCD码，微型机采用ASCII码，下面主要介绍ASCII码。ASCII(America
34、n Standard Code For Information Interchange)码是美国标准信息交换码，被国际标准化组织(ISO)指定为国际标准。ASCII码有7位码和8位码两种版本。国际通用的7位ASCII码称为基本ASCII码，共有27=128个不同的编码值，其中包括：26个大写英文字母，26个小写英文字母，09共10个数字，34个通用控制字符和32个专用字符(标点符号和运算符)，如表1-3所示。表1-3 标准ASCII码表例如：字符“A”的ASCII码为(1000001)2，对应的十六进制数为(41)16，十进制数字为(65)10。常用西文字符的ASCII码如表1-4所示。表1-
35、4 常用西文字符的ASCII码 2)中文字符编码(1)汉字输入码。为将汉字输入计算机而编制的代码称为汉字输入码，也称为外码。汉字输入码是根据汉字的发音或字形结构等多种属性和汉语的有关规则编制而成的。(2)汉字信息交换码(国标码)。国标码：汉字信息交换码是用于汉字信息处理系统之间或者与通信系统之间进行信息交换的汉字代码，简称交换码，也称为国标码。它是为了使系统、设备之间信息交换时采用统一的形式而制定的。我国1981年颁布了国家标准信息交换用汉字编码字符集基本集，代号“GB231280”，即“国标码”。国标码规定了进行一般汉字信息处理时所使用的7445个字符编码。其中682个非汉字图形字符(如：序
36、号、数字、罗马数字、英文字母、日文假名、俄文字母、汉语拼音等)和6763个汉字的代码。汉字代码中又有一级常用汉字3755个，二级非常用汉字3008个。一级常用汉字按汉语拼音字母顺序排列，二级非常用汉字按偏旁部首排列，部首顺序依笔画多少排序。区位码：在国标码中，全部国标汉字与图形符号组成一个9494的矩阵，矩阵的每一行称为一个“区”，每一列称为一“位”，这样就形成了94个区(01区94区)、每个区内有94位(01位94位)的汉字字符集。一个汉字所在位置的区号和位号组合在一起就构成一个四位数的代码，前两位数字为“区码”(0194)，独立占一个字节，后两位数字为“位码”，也独立占一个字节，这种代码称
37、为“区位码”。编码范围为01019494，转换为十六进制为0101H5E5EH。在区位码中，115区为非汉字图形区，1687(10H57H)区是汉字区，8894是保留区。其中1655区为一级汉字，5687区为二级汉字。区位码与国标码之间的关系：国标码=十六进制的区位码+2020H(3)汉字内码。汉字内码是为在计算机内部对汉字进行存储、处理和传输而编制的汉字代码，它应能满足存储、处理和传输的要求。当一个汉字输入计算机后就转换为内码，然后才能在机器内流动、处理。汉字两字节的机内码和国标码有一个对应关系：机内码=国标码+8080H可见汉字机内码中两字节的最高位均为1。例如，“中”字国标码是5650H
38、，它的机内码是：5650H+8080H=D6D0H(4)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。描述汉字字形的方法主要有点阵字型和轮廓字形两种。点阵字型方法比较简单，就是用一个排列方阵的点的黑白来描述汉字。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1616点阵的汉字，如图1-6所示，共有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1616点阵汉字需要32(1616/8=32)字节表示一个汉字的点阵数字信息(字模)；3232点阵汉字需要128(3232/8=128)字节表示一个汉字的点阵数字信息。图1-6 汉字点阵字形点
39、阵数越大，分辨率越高，字形越美观，但占用的存储空间越多。汉字的点阵字型的缺点是放大后会出现锯齿现象，很不美观。轮廓字形的方法比点阵字型复杂，但这种方法的优点是字形精度高，且可以任意放大、缩小而不产生锯齿现象，但在确定输出之前必须经过复杂的数学运算处理。中文Windows广泛应用的TrueType字形就是采用轮廓字形法。(5)各种汉字代码之间的关系。汉字的输入、处理和输出的过程实际上是汉字的各种代码之间的转换过程，或者说汉字代码在系统有关部件之间流动的过程。图1-7表示了这些代码在汉字信息处理系统中的位置及它们之间的关系。图1-7 汉字信息处理系统的模型3计算机的硬件系统计算机的硬件系统一个完整
40、的计算机系统由硬件系统和软件系统两部分组成，如图1-8所示。硬件系统是构成计算机系统的各种物理设备的总称，它包括主机和外部设备两部分。图1-8 计算机系统的组成1)主机(1)中央处理器CPU(Central Processing Unit)。CPU是计算机硬件系统的核心，主要包括运算器(ALU)和控制器(CU)两大部件。它是负责运算和控制的中心，计算机的所有操作都受CPU控制，所以它的品质直接影响着整个计算机系统的性能。CPU可以直接访问内存储器，它和内存储器构成了计算机的主机，是计算机的主体。运算器ALU(Arithmetic and Logical Unit)。运算器主要功能是对二进制数码
41、进行算术或逻辑运算，它的速度几乎决定了计算机的计算速度。控制器CU(Control Unit)。控制器是计算机的神经中枢，由它指挥全机各个部件自动、协调地工作，保证计算机按照预先规定的目标和步骤有条不紊的进行操作和处理。控制器从内存中逐条取出指令，分析每条指令规定的是什么操作(操作码)，以及进行该操作的数据在存储器中的位置(地址码)。然后，根据分析结果，向计算机其他部分发出控制信号。(2)内存储器(主存储器、Main Memory)。存储器是计算机的记忆装置，负责存储程序和数据。存数是指往存储器里“写入”数据；取数是指从存储器里“读取”数据。读写操作统称对存储器的访问。存储器分为内存储器(简称
42、内存)和外存储器(简称外存)两类。内存储器分为随机存储器(RAM)和只读存储器(ROM)两类。随机存储器RAM(Random Access Memory)有两个重要的特点：一是其中的信息随时可以读出或写入，当写入时，原来存储的数据将被冲掉；二是加电使用时其中的信息会完好无缺，但是一旦断电(关机或意外掉电)，RAM中存储的数据就会消失，而且无法恢复。内存容量实质上指RAM的容量。只读存储器ROM(Read Only Memory)主要用来存放固定不变的控制计算机的系统程序和数据。ROM中的信息是在制造时用专门设备一次写入的，存储的内容是永久性的，即使关机或掉电也不会丢失，如BIOS(基本输入/输
43、出系统)中的内容就存储在ROM中。2)外部设备(1)外存储器(辅助存储器、Memory)。外存储器(简称外存)，是存放程序和数据的“仓库”，可以长时间的保存大量信息。外存与内存相比容量要大得多。但外存的访问速度远比内存要慢，中央处理器(CPU)只能直接访问存储在内存中的数据。外存中的数据只有先调入内存后，才能被中央处理器访问和处理。CPU、内存、外存间的关系如图1-9所示。图1-9 CPU、内存、外存间的关系(2)输入设备(Input Devices)。输入设备是用来向计算机输入命令、程序、数据、文本、图像、音频和视频等信息的。其主要作用是把人们可读的信息转换为计算机能识别的二进制代码输入计算
44、机，供计算机处理。例如，用键盘输入信息时，敲击它的每个键位都能产生相应的电信号，再由电路板转换成相应的二进制代码送入计算机。目前常用的输入设备是键盘、鼠标器、光笔、扫描仪、麦克风等。(3)输出设备(Output Devices)。输出设备的主要功能是将计算机处理后的各种内部格式的信息转换为人们能识别的形式(如文字、图形、图像和声音等)表达出来。例如，在纸上打印出印刷符号或在屏幕上显示字符、图形等。常见的输出设备有显示器、打印机、绘图仪和音箱等，前两种输出设备分别能把信息直观地显示在屏幕上或打印出来。(4)接口设备。接口设备主要是指网络设备、声卡、显卡等，CPU通过接口电路同外设相连。4计算机的
45、软件系统计算机的软件系统软件系统是指计算机系统所使用的各种程序及其文档的集合。计算机软件一般可分为系统软件和应用软件两大类。1)系统软件系统软件由一组控制计算机系统并管理其资源的程序组成，主要功能包括：启动计算机，存储、加载和执行应用程序，对文件进行排序、检索，将程序语言翻译为机器语言等。一般来说系统软件可分为操作系统、语言处理程序、服务程序和数据库管理系统。(1)操作系统。操作系统是管理、控制和监督计算机软、硬件资源协调运行的程序系统，由一系列具有不同控制和管理功能的程序组成。操作系统具有处理器管理(进程管理)、存储管理、设备管理、文件管理和作业管理五大管理功能。它是直接运行在计算机硬件上的
46、最基本的系统软件，是系统软件的核心。操作系统是计算机发展的产物，使用它的主要目的有两个：一是方便用户使用计算机，它是用户和计算机的接口；二是统一管理计算机系统的全部资源，合理组织计算机工作流程，以便充分、合理地发挥计算机的效率。操作系统的种类繁多，按其功能和特性分为批处理操作系统、分时操作系统(如Unix操作系统)和实时操作系统等；按同时管理用户的多少分为单用户操作系统和多用户操作系统；此外，还有适合管理计算机网络环境的网络操作系统。目前常用的操作系统有：Windows系列(Windows XP、Windows 2003、Windows 7)、UNIX、Linux等。(2)程序设计语言。程序设
47、计语言是软件系统的重要组成部分，是人机进行信息交流的标准，按照其发展分为机器语言、汇编语言、高级语言。语言处理程序是用来对各种程序设计语言进行翻译，使之产生计算机可以直接执行的目标程序(用二进制代码表示的程序)的集合。计算机硬件系统只能直接识别以数字代码表示的指令序列，即机器语言。如果要在计算机上运行高级语言程序就必须配备该程序语言的翻译程序。翻译程序本身是一组程序，不同的高级语言都有相应的翻译程序。对于高级语言来说，翻译的方法有两种：一种是“解释”，BASIC语言源程序的执行就采用这种方式。这种方式速度较慢，每次运行都要经过“解释”，边解释边执行。对源程序进行解释的程序，称为解释程序。另一种
48、是“编译”，它调用相应语言的编译程序，把源程序变成由机器语言组成的目标程序(以.OBJ为扩展名)，然后再用连接程序，把目标程序与库文件相连接形成可执行文件。对源程序进行编译的程序，称为编译程序。(3)服务程序。服务程序能够提供一些常用的服务性功能，它们为用户开发程序和使用计算机提供了方便，像计算机中常用的诊断程序、调试程序均属此类。(4)数据库管理系统。数据库是指按照一定联系存储的数据集合，可以为多种应用共享，数据库管理系统DBMS(Data Base Management System)则是能够对数据库进行加工、管理的系统软件。其主要功能是建立、维护、删除数据库及对数据库中的数据进行各种操作
49、，如检索、修改、排序、合并等。常见的数据库管理系统有Visual FoxPro、Oracle、SQL Server等。2)应用软件应用软件是为了解决各种实际问题而编写的计算机程序。例如：文字处理、表格处理、电子演示、电子邮件收发等是企事业单位或日常生活中常需要处理的问题，WPS办公软件、Microsoft Office办公软件都是针对上述问题而开发的办公软件。此外，针对财务会计业务问题的财务软件，针对机械设计制图问题的绘图软件(AutoCAD)，以及图像处理软件(Photoshop)等等都是适应解决某类问题的应用软件。综上所述，一个完整的计算机系统是由硬件系统和软件系统两部分组成，两者缺一不可
50、。没有软件的计算机等于一堆废铜烂铁，无任何作用；同样，没有硬件，软件也就犹如无源之水、空中楼阁。它们只有相互配合，计算机才能正常运行。5计算机的基本工作原理计算机的基本工作原理1946年美籍匈牙利数学家冯诺依曼提出了程序存储式电子数字自动计算机的设计方案。这个方案包含3个要点：采用二进制数的形式表示数据和指令。将指令和数据存放在存储器中。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。计算机的工作过程为：人们预先编制程序，利用输入设备将程序输入到计算机内，同时转换成二进制代码，计算机在控制器的控制下，从内存中逐条取出程序中的每一指令交给运算器去执行，并将运算结果送回存储器指
