第一章 计算机基础知识
一、计算机的基本概念
1．计算机的发展与分类
发展阶段：4 代按使用的电子器件或构成元件划分
第一代：电子管 1946－1957 第一台计算机：1946 年、ENIAC
第二代：晶体管 1958－1964 第三代：小规模集成电路 1965－1970
第四代：大规模和超大规模集成电路 1971－ 至今烈火之剑
典型代表：微型计算机
苹果13和14的区别在哪里分类： ① 分为数字电子计算机
数字电子计算机分类： 用途：科学计算工程、工业控制、数据计算机魔鬼蛙
大小：巨型、小型、微型 ② 模拟电子计算机
2．计算机的主要用途
科学计算、数据处理、自动控制、计算机辅助系统、人工智能
其中，科学计算是最早的应用领域，计算机早期主要用于军事
要点：理解每个应用领域的适用范围
3．计算机的主要特点
自动控制能力、高速运算能力、记忆能力、计算精度高、逻辑判断能力、通用性强
其中自动控制能力的基础是存储程序
另，计算机的可编程性
要点：重在理解
4．信息的基本概念
信息和数据
信息是人们由客观事物得到的，使人们能够认知客观事物的各种消息、情报、数字、信号、图形、图像、语音等所包括的内容;
数据是客观事物的属性的表示，可以是数值数据和各种非数值数据；对计算机而言，数据是指能够为其处理的经过数字化的信息;
二、计算机系统的组成
1．计算机系统的基本组成
计算机系统由计算机硬件系统和计算机软件系统两大部分组成
图 1-1 计算机系统的组成
中央处理器 CPU ：运算器＋控制器
主机：中央处理器＋内存储器
外部设备：输入设备、输出设备、外存储器
注：CPU 只能直接读写内存，不能直接读写外存，存储在外存上的数据和程序需先读到 ENIAC 大型
向量计算机757
内存，才能进行处理
2．硬件系统的组成及各个部件的主要功能
冯·诺依曼提出了存储程序原理，奠定了计算机的基本结构和工作原理，我们今天所使用的计算机都是属于冯·诺依曼结构计算机
冯·诺依曼结构计算机包括运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大部分： 运算器：算术运算和逻辑运算的主要部件 控制器：指挥中心
存储器：用来保存程序和数据 内部存储器内存或主存储器
外部存储器外存或辅助存储器 输入设备
键盘、鼠标、扫描仪、磁盘驱动器、触摸屏 输出设备
显示器、打印机、绘图仪、磁盘驱动器 冯·诺依曼结构的主要特点：
● 存储程序控制
● 程序由指令构成
● 指令由操作码和地址码构成
● 机器以 CPU 为中心
图 1-2 冯·诺依曼结构计算机
3．计算机数据存储的基本概念
存储器分为内存储器内存和外存储器外存;
内存速度快，但容量有限,CPU 可直接访问;
外存存储容量大，存取速度比内存低，外存中存放的程序或数据必须调入内存后，才能被计算机执行和处理;
存储单位： 位bit，比特：计算机中最小存储单位，即一个二进制位0或1,
通常用“b ”表示;
字节Byte ：8位组成一个字节，常用 B 表示，计算机中用来表示内存储器容量大小的基本单位;
字Word ：由若干个字节组成，通常把计算机一次所能处理的数据的最大位数称为该机器的字长；字长越长，一次所处理的信息越多，计算精度越高;
1B ＝ 8b
1KB 千字节＝ 1024B
1MB 兆字节＝ 1024KB
1GB 吉字节＝ 1024MB
4．指令、程序、软件的概念以及软件的分类
指令：含有操作码和地址码的一串二进制代码
程序：为解决某一问题而设计的一系列有序的指令或语句集合
重阳节说什么祝福语软件：程序、程序运行时所需的数据以及文档
裸机：仅有硬件系统，没有安装任何软件
软件的分类
冯·诺依曼 鼠标
内存
系统软件
包括：操作系统、各种语言处理程序、系统支持和服务程序、数据库管理系统 应用软件
特别关心包括：用户程序、应用软件包
程序设计语言的种类
机器语言：二进制语言 能直接执行
汇编语言：采用助记符
源程序需翻译成机器语言 高级语言：面向程序
三 信息编码 1．数值在计算机中的表示形式
数值在计算机中以二进制表示，这是由计算机所使用的逻辑器件
所决定，其好处是：运算简单、实现方便、成本低;
十进制：
“逢十进一”，使用 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 共 10 个数字
二进制：
“逢二进一”，使用 0,1 共 2 个数字
八进制：
“逢八进一”，使用 0,1,2,3,4,5,6,7 共 8 个数字
十六进制：
“逢十六进一”，使用 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F 共 16 个数字 二进制与十进制之间的转换尤其需要掌握 1 字节内二进制到十进制的换算：
表 1-1 二进制与十进制的对应关系
1 位 8 进制可以转换成3位二进制,
1 位 16 进制可以转换成4位二进制
2．理解字符编码
计算机除了能处理数字数据外，还能处理非数值的各种字符数据：如英文字母、汉字、运算符等；但在计算机中数据是用二进制表示的，所以那些数据在输入计算机之前必须进行编码；编码有很多种方法，但采用相同的编码方式，才能使全国乃至全世界的计算机用户在信息的表示、交换、处理、传输和存储等基本问题上达成一致;
1 字符编码
ASCII 美国信息交换标准码，是常用的字符编码；采用 7 位二进制编码，可以表示 128 个字符27 =128，最高位为 0;
表 1-2 ASCII 代码表
0～9 对应 ASCII 码为 48～57 , A ～Z 为 65～90 , a ～z 为 97～122 ; 2 汉字编码
针对汉字的计算机输入及机内表示内码，用连续的两个字节表示，每字节最高位为“1”;
四、微型计算机的硬件组成
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1．CPU 、内存、接口和总线的概念
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主板是固定在主机箱箱体上的一块电路板，是计算机各种部件相互连接的纽带和桥梁;
CPU 中央处理器，是计算机的核心，所有的算术和逻辑运算都是由它完成的，是决定计算速度、处理能力、档次的关键部件;
存储器：分内存和外存;
内存：是计算机的主要工作存储器，内储速度快，但容量有限；内存又分RAM 和ROM; ROM 只读存储器，只读而不能写入信息，常固化在芯片上，不会因断电而消失; RAM 随机存储器，可以进行任意的计或写操作，断电内容消失，不能永久保存;
外存：软盘、硬盘、光盘、磁带以及目前极为流行的 U 盘等都属于外存，是外部设备；外存的容量大，价格低廉，但存取速度慢，用于存放暂时不用的程序和数据;
还有一种特殊的存储器是高速缓冲存储器Cache;
接口：串行接口COM1、COM2、并行接口打印机接口LPT1、键盘接口、硬盘驱动器接口 总线：分芯片总线、系统总线ISA 、EISA 、PCI 、外总线SCSI 、IDE 、USB
2．微处理器、微型计算机和微型计算机系统的概念
微处理器：CPU
微型计算机：CPU ＋存储器＋输入输出接口电路＋系统总线
微型计算机系统：微型计算机＋外围设备＋电源＋辅助电路＋系统软件
3．常用外部设备的性能指标
键盘：101键、103键、105键;
鼠标：机械式和光电式，左、中、右三键或左、右二键;
显示器：
分辨率： 800 × 600、 1024 × 768、 1028 × 1024 适配器显示卡： CGA 、 EGA 、 VGA 、 SVGA 、 TVGA 等
打印机：点阵、喷墨
、激光 4．微型计算机的主要性能指标及配置
运算速度：是衡量 CPU 工作快慢的指标，一般以每秒完成多少次完成多少次运算来度量，常用主频来表示，如1GHz;
字长：CPU 一次可处理二进制位数；字长主要影响计算机的精度和速度；字长有8、16、32和64位；字长越长，表示一次读写和处理的数的范围越大，处理数据的速度越快、计算精度越高;
主存容量：64M 、128M
CPU 显示器
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