第2章計算機基礎知識

1、第第2 2章章 計算機基礎知識計算機基礎知識 n2.1 2.1 計算機硬件基礎知識計算機硬件基礎知識n2.2 2.2 計算機軟件基礎知識計算機軟件基礎知識n2.3 2.3 計算機病毒及其防治計算機病毒及其防治n2.4 2.4 多媒體技術(shù)和多媒體計算機多媒體技術(shù)和多媒體計算機2.1 2.1 計算機硬件基礎知識計算機硬件基礎知識2.1.1 2.1.1 指令和程序指令和程序1. 1. 指令指令 計算機要完成一項工作，是按照人們編制好的程序進行的。如兩個數(shù)相加的計算機解題過程，可分解為下列的步驟(假定要運算的數(shù)據(jù)已存在存儲器中)：第1步：把第一個數(shù)從它的存儲單元中取出來，送到運算器中。第2步：把第二個

2、數(shù)從它的存儲單元中取出來，送到運算器中。第3步：兩數(shù)相加。第4步：將計算結(jié)果送到存儲器指定的單元中。第5步：停機。 上面的取數(shù)、相加、存數(shù)等操作都是計算機中執(zhí)行的基本操作。將這些基本操作用命令的形式寫下來就是計算機的指令(Instruction)。 也就是說，指令是人們對計算機發(fā)出的工作命令，告訴計算機要進行的操作。通常一條指令對應一種基本操作。 指令通常由一串二進制數(shù)碼組成，也稱為機器指令。一條指令通常包括操作碼和地址碼兩部分。 操作碼：指出機器要執(zhí)行的操作。 地址碼：指出要操作的數(shù)據(jù)(操作對象)在存儲器中的存放地址，以及操作結(jié)果要存放的地址。 一臺計算機可以有許多指令，所有指令的集合稱為指

3、令系統(tǒng)(Instruction Set)，各種類型的計算機的指令系統(tǒng)都不相同。2. 2. 程序程序 程序(Program)是一系列指令組成的，是為解決某一具體問題而設計的一系列排列有序的指令的集合。設計及書寫程序的過程稱為程序設計。2.1.2 2.1.2 存儲程序原理存儲程序原理 計算機要執(zhí)行程序中每一條指令才能完成任務。計算機要完成自動連續(xù)運算，必須在開始工作后自動地按程序中規(guī)定的順序取出要執(zhí)行的指令，然后執(zhí)行其操作。 計算機可以自動完成運算或處理過程的基礎是存儲程序原理。存儲程序原理的要點有：為解決某個問題，要事先編制程序(可以用高級語言或機器語言編寫)；程序輸入到計算機中，存儲在內(nèi)存儲器

4、中(存儲原理)；運行時，控制器按地址順序取出存放在內(nèi)存儲器中的指令，然后分析指令，執(zhí)行指令，若遇到轉(zhuǎn)移指令，則轉(zhuǎn)移到指定的地址，再按地址順序訪問指令(程序控制)。 2.1.3 2.1.3 計算機系統(tǒng)的硬件組成計算機系統(tǒng)的硬件組成 計算機主要由運算器、控制器、存儲器、輸出及輸入設備組成，如圖2-2所示。 反反 饋饋 信信 號號存儲器存儲器 操作命令操作命令 控控 制制 信信 號號 運算器運算器輸出設備輸出設備控制器控制器結(jié)果結(jié)果 指指 令令 地地 址址輸入設備輸入設備 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù) 程序程序 請請 求求 信信 號號 請請 求求 信信 號號 控控 制制 信信 號號圖圖2-2 2-2 計算機系統(tǒng)硬件的組

5、成計算機系統(tǒng)硬件的組成1. 1. 運算器運算器 運算器是執(zhí)行算術(shù)運算和邏輯運算的部件，其任務是對信息進行加工處理。運算器由算術(shù)邏輯單元(Arithmetic Logical Unit，ALU)、累加器、狀態(tài)寄存器和通用寄存器等組成。 ALU是對數(shù)據(jù)進行加、減、乘、除等算術(shù)運算，與、或、非等邏輯運算以及移位、求補等操作的部件。累加器用來暫存操作數(shù)和運算結(jié)果。狀態(tài)寄存器(或稱標志寄存器)用來存放算術(shù)邏輯單元在工作中產(chǎn)生的狀態(tài)信息。通用寄存器組用來暫存操作數(shù)或數(shù)據(jù)地址。 ALU、累加器和通用寄存器的位數(shù)決定了CPU的字長。 2. 2. 控制器控制器 控制器根據(jù)程序的指令向各個部件發(fā)出控制信息，從而控

6、制整個計算機的運行。因此控制器是計算機的神經(jīng)中樞。 運算器與控制器組成中央處理器，中央處理器簡稱為CPU(Central Processing Unit的縮寫)。CPU負責解釋計算機指令，執(zhí)行各種控制操作與運算，是計算機的核心部件。 3. 3. 存儲器存儲器 存儲器(Memory)是用來存儲程序和數(shù)據(jù)的記憶部件，是計算機中各種信息的存儲和交流中心。 存儲器的主要功能是保存信息。它的功能與錄音機類似，使用時可以取出原記錄的內(nèi)容而不破壞其信息(存儲器的“讀”操作)；也可以將原來保存的內(nèi)容抹去，重新記錄新的內(nèi)容(存儲器的“寫”操作)。 存儲器分為內(nèi)部存儲器、外部存儲器。 內(nèi)部存儲器內(nèi)部存儲器 內(nèi)部存

7、儲器也稱內(nèi)存。它由大規(guī)模集成電路存儲器芯片組成，用來存儲計算機運行中的各種數(shù)據(jù)。內(nèi)存分為RAM，ROM及Cache。 RAM為Random Access Memory的縮寫，叫做“隨機讀寫存儲器”。既可從其中讀取信息，也可向其中寫入信息。 在開機之前RAM中沒有信息，開機后操作系統(tǒng)對其管理。關(guān)機后其中的信息都將消失。RAM中的信息可隨時改變。 ROM為Read Only Memory的縮寫，叫做“只讀存儲器”。只可從其中讀取信息，不可向其中寫入信息。在開機之前ROM中已經(jīng)存有信息，關(guān)機后其中的信息不會消失，ROM中的信息一成不變。 Cache叫做“高速緩沖存儲器”，在不同速度的設備之間交換信息

8、時起緩沖作用。與RAM和ROM先比其存取速度最快。 計算機中的存儲地址計算機中的存儲地址 所有的存儲單元都按順序排列，每個單元都有一個編號，單元的編號稱為“單元地址”。地址編號采用二進制數(shù)，通過地址編號尋找在存儲器中的數(shù)據(jù)單元稱為“尋址”。圖2-3給出了存儲單元的地址和存儲內(nèi)容的示意圖。 n1圖圖2-3 2-3 存儲單元的地址和存儲內(nèi)容的示意圖存儲單元的地址和存儲內(nèi)容的示意圖 地址和容量的計算地址和容量的計算l根據(jù)地址總線的數(shù)量，計算尋址空間 若地址總線有n根，則其尋址空間為：2n。l根據(jù)起始地址和末地址求存儲空間 其計算方法為：末地址-起始地址+1l根據(jù)存儲器的容量和起始地址，計算末地址 其

9、計算方法為：起始地址+存儲容量-1 外部存儲器外部存儲器 外部存儲器也叫外存，用作內(nèi)存的后備與補充。其特點是容量大、價格低、可長期保存信息。 硬盤硬盤硬盤驅(qū)動器（簡稱硬盤）具有容量大，存取速度快等的特點。 在使用電腦時，一般把常用的軟件存儲在硬盤上，以便一開機就可以使用。 光盤光盤 光盤存儲器簡稱光盤，光盤具有存儲容量大、可長期保存等優(yōu)點。 光盤有只讀型光盤(CD-ROM)、只寫一次型光盤(WORM：Write Once Only)、可重寫型光盤(Rewriteable，CD-RW)。 新一代數(shù)字多功能光盤(Digital Versatile Disc，DVD)，它的大小與CD-ROM光盤的大

10、小相同，但這種光盤容量更大，單面單層的DVD可存儲4.7GB的信息，雙面雙層的DVD最高可存儲17.8GB的信息。DVD有3種格式，即只讀數(shù)字光盤、一次寫入光盤和可重復寫入的光盤。 U U盤盤 U盤是一種基于USB接口的無需驅(qū)動器的微型高容量活動盤，與傳統(tǒng)的存儲設備相比，優(yōu)盤的主要特點有：l體積小l容量大（1GB-數(shù)GB）l無外接電源l即插即用，帶電插拔l存取速度快l可靠性好lUSB接口，帶寫保護功能4. 4. 輸入輸入/ /輸出設備輸出設備 輸入/輸出(Input/Output，I/O)設備用來交換計算機與其外部的信息。 常見的輸入/輸出設備有顯示器、鍵盤、鼠標、打印機、掃描儀、繪圖機等。

11、輸入/輸出設備統(tǒng)稱I/O設備，鍵盤、鼠標和顯示器是每一臺電腦必備的I/O設備，其他設備可以根據(jù)需要有選擇地配置。 除I/O設備外，外部設備還包括存儲器設備、通信設備和外部設備處理機等。 顯示器顯示器 顯示器用于顯示主機的運行結(jié)果。它以可見光的形式傳遞和處理信息。 顯示器按所采用的顯示器件可分為陰極射線管(Cathode Ray Tube，CRT)顯示器、液晶顯示器(Liquid Crystal Display，LCD)、等離子顯示器等。 顯示器的分辨率表示為水平分辨率(一個掃描行中像素的數(shù)目)和垂直分辨率(掃描行的數(shù)目)的乘積，如1024768。 分辨率越高，圖像就越清晰。 打印機打印機 打印

12、機用于打印主機發(fā)送的信息。打印機分為兩大類：擊打式與非擊打式。擊打式的有針式打印機；非擊打式的有激光打印機、噴墨打印機。 針式打印機靠打印頭上的打印針撞擊色帶而在紙上留下字跡。其優(yōu)點是造價低，耐用，可以打蠟紙和多層壓感紙等。 其缺點是精度低，噪聲大，體積也較大而不易攜帶。LQ-1600K是目前常用的針式打印機。 噴墨打印機的打印頭沒有打印針，而是一些打印孔。從這些孔中噴出墨水而在紙上印上字跡。 噴墨打印機的優(yōu)點是：寧靜無噪聲，精度比針式打印機高(一般為360DPI、720DPI、1200DPI等)。 其缺點是：不能打印蠟紙和壓感紙。常見的噴墨打印機有：HP Desk Jet Plus、Cano

13、n BJ10e等。 激光打印機把電信號轉(zhuǎn)換成光信號，然后再把字跡印在復印紙上。激光打印機的優(yōu)點是：印字精度高、寧靜。 激光打印機的缺點是：造價高，是一般打印機的2到3倍，并且不能打蠟紙。常見的激光打印機有HP Laser Jet 4、5、6系列，OKI 800系列等。 鍵盤鍵盤鍵盤用于向主機發(fā)送信息。按其結(jié)構(gòu)分為機械式、薄膜式及電容式。 目前常用的鍵盤有兩種：標準鍵盤(有83個按鍵)、增強鍵盤(有101個按鍵)、微軟自然鍵盤(有104個按鍵)。 鼠標鼠標 鼠標是一種光標移動及定位設備。鼠標可以分為機械式、光電式、半機械半光電、網(wǎng)絡式等。 掃描儀掃描儀 掃描儀可以把圖形圖像信息輸入到計算機中，形

14、成數(shù)據(jù)文件。 繪圖機繪圖機 繪圖機可以繪制計算機處理好的圖紙。其繪制速度快、繪制質(zhì)量高，因而常使用在計算機輔助設計(CAD)等領域中。 5. 5. 計算機的結(jié)構(gòu)計算機的結(jié)構(gòu) 計算機的結(jié)構(gòu)反映了計算機各個組成部件之間的鏈接方式。 現(xiàn)代計算機普遍采用總線(Bus)結(jié)構(gòu)?？偩€的概念。 為了節(jié)省計算機硬件連接的信號線，簡化電路結(jié)構(gòu)，計算機各部件之間采用公共通道進行信息傳送和控制。這樣的通道簡稱為總線。 計算機部件之間分時占用著這些公共通道進行數(shù)據(jù)的控制和傳送，這樣的通道簡稱為總線，有下列三類總線:l數(shù)據(jù)總線(DB)l地址總線(AB)l控制總線(CB) 總線在發(fā)展過程中已逐步標準化，常見的總線標準有IS

15、A總線、PCI總線、AGP總線、EISA總線、USB總線等。2.2 2.2 計算機軟件基礎知識計算機軟件基礎知識2.2.1 2.2.1 計算機軟件的分類計算機軟件的分類 通常把不裝備任何軟件的計算機稱為裸機。計算機系統(tǒng)是在裸機之上配置若干軟件后形成的。1. 1. 計算機軟件的定義計算機軟件的定義 計算機軟件是指在計算機硬件上運行的各種程序和有關(guān)的文檔資料。 計算機軟件系統(tǒng)分為系統(tǒng)軟件和應用軟件兩大類，如圖2-5所示。 軟件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)應用軟件應用軟件用戶程序用戶程序應用軟件包應用軟件包系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)語言處理程序語言處理程序支撐服務程序支撐服務程序數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)匯

16、編程序匯編程序編譯程序編譯程序解釋程序解釋程序監(jiān)控程序監(jiān)控程序檢查、診斷、排錯程序檢查、診斷、排錯程序連接編輯程序連接編輯程序防病毒程序防病毒程序圖圖2-5 2-5 計算機軟件的分類計算機軟件的分類2. 2. 系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件 系統(tǒng)軟件是計算機系統(tǒng)必備的軟件，它的主要功能是管理、監(jiān)控和維護計算機資源(包括硬件資源和軟件資源)，以及開發(fā)應用軟件。 系統(tǒng)軟件包括操作系統(tǒng)、語言處理程序、支撐服務程序、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。(1) (1) 操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)(Operating System )(Operating System ) 操作系統(tǒng)是用戶使用計算機的界面，最底層的系統(tǒng)軟件，其他系統(tǒng)軟件和應用軟件都是

17、在操作系統(tǒng)上運行的。 操作系統(tǒng)主要用來對計算機系統(tǒng)中的各種軟硬件資源進行統(tǒng)一的管理和調(diào)度。 操作系統(tǒng)的主要作用是管理系統(tǒng)資源，系統(tǒng)資源包括CPU、內(nèi)存、輸入輸出設備以及存儲在外存中的信息。因此操作系統(tǒng)的主要功能有：處理機管理、存儲管理、設備管理、文件管理、作業(yè)管理。 UNIX UNIX操作系統(tǒng)操作系統(tǒng) UNIX操作系統(tǒng)是多用戶、多任務交互式的分時操作系統(tǒng)。具有結(jié)構(gòu)緊湊、功能強、效率高、使用方便及移植性好的特點。 Windows Windows操作系統(tǒng)操作系統(tǒng) Windows操作系統(tǒng)是微軟公司開發(fā)的圖形用戶界面的操作系統(tǒng)，具有多任務處理、大內(nèi)存管理、統(tǒng)一的用戶界面和一致的操作方式。 蘋果蘋果iO

18、SiOS 是由蘋果公司開發(fā)的移動操作系統(tǒng)。蘋果公司最早于2007年1月9日的Macworld大會上公布這個系統(tǒng)，最初是設計給iPhone使用的，后來用到iPod touch、iPad以及Apple TV等產(chǎn)品上。 AndroidAndroid 是一種基于Linux的自由及開放源代碼的操作系統(tǒng)，主要使用于移動設備，如智能手機和平板電腦，由Google公司和開放手機聯(lián)盟領導及開發(fā)。(2) (2) 語言處理程序語言處理程序 各種高級語言程序，計算機是不能直接執(zhí)行的，必須經(jīng)過翻譯(對匯編語言源程序是匯編，對高級語言源程序則是編譯或解釋)，將它們翻譯成機器可執(zhí)行的二進制語言程序(也就是機器語言)。 這些

19、翻譯程序就是語言處理程序，它包括匯編程序(Assembler)、翻譯程序和解釋程序。(3) (3) 系統(tǒng)支撐服務程序系統(tǒng)支撐服務程序 系統(tǒng)支撐服務程序又稱為實用程序，如系統(tǒng)診斷程序、調(diào)試程序、排錯程序、編輯程序及查殺病毒程序等。這些程序都是用來維護計算機系統(tǒng)的正常運行，或進行系統(tǒng)的開發(fā)。(4) (4) 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)用來建立存儲各種數(shù)據(jù)資料的數(shù)據(jù)庫，并對其進行操作和維護。 3. 3. 應用軟件應用軟件 為解決各種計算機應用問題而編制的應用程序稱為應用軟件，它具有很強的實用性。(1) (1) 用戶程序用戶程序 用戶為解決自己的問題而開發(fā)的軟件稱為用戶程序(2) (2

20、) 應用軟件包應用軟件包 應用軟件包是為實現(xiàn)某種特殊功能或特殊計算而設計的軟件系統(tǒng)，可以滿足同類應用的許多用戶。一般來講對各種行業(yè)都有適合自己使用的應用軟件包。2.2.2 2.2.2 計算機語言知識計算機語言知識1. 1. 程序設計語言程序設計語言 使用計算機解決問題就需要編寫程序，編寫計算機程序就必須掌握計算機的程序設計語言。 程序設計語言分為三類：機器語言、匯編語言和高級語言。 (1) (1) 機器語言機器語言 一臺計算機中所有指令的集合稱為該計算機的指令系統(tǒng)，這些指令就是機器語言，它是一種二進制語言。 由于計算機的機器指令和計算機的硬件密切相關(guān)，所以用機器語言編寫的程序具有充分發(fā)揮硬件功

21、能的特點、程序簡潔、運行速度快。 其缺點是編寫的程序不直觀、難懂、難記、難寫，并且難以修改和維護。 另外機器語言是每一種計算機所固有的，不同類型的計算機其指令系統(tǒng)和指令格式不同的，因此機器語言程序沒有通用性，是“面向機器”的語言。(2) (2) 匯編語言匯編語言 用符號(稱為助記符)來代替機器語言中的二進制代碼。匯編語言與機器語言基本上是一一對應的，但它采用助記符來代替操作碼，用符號來表示操作數(shù)地址(地址碼)。 用匯編程序編寫的程序具有質(zhì)量高、執(zhí)行速度快、占用內(nèi)存少的特點。 匯編語言同樣是“面向機器”的語言，機器語言所具有的缺點，匯編語言也都有，只不過程度上不同而已。 (3) (3) 高級語言

22、高級語言 高級語言與匯編語言相比，具有下面的優(yōu)點：l接近于自然語言l語句與機器指令不存在一一對應的關(guān)系l通用性強2. 2. 語言處理程序語言處理程序(1) (1) 匯編程序匯編程序(Assemble)(Assemble) 把匯編語言編寫的源程序翻譯成機器可執(zhí)行的目標程序是用匯編程序來翻譯的，其翻譯過程稱為匯編。(2) (2) 解釋程序解釋程序(Interpreter)(Interpreter) 解釋程序接受源程序后對源程序的每條語句逐句進行解釋并執(zhí)行，最后的出結(jié)果。(3) (3) 編譯程序編譯程序(Compiler)(Compiler) 編譯程序?qū)⒏呒壵Z言源程序全部翻譯成與之等價的用機器指令表

23、示的目標程序，然后執(zhí)行目標程序，得出運算結(jié)果。 解釋方式和編譯方式各有優(yōu)缺點。解釋方式的優(yōu)點是占用內(nèi)存少、靈活，但與編譯方式相比要占用更多的機器時間，并且執(zhí)行過程也離不開翻譯程序。 編譯方式的優(yōu)點是執(zhí)行速度快，但占用較多的內(nèi)存，并且不靈活，若源程序有錯的話，必須修改后重新編譯，從頭執(zhí)行。 2.3 2.3 計算機病毒及其防治計算機病毒及其防治2.3.1 2.3.1 計算機病毒的特征和分類計算機病毒的特征和分類1. 1. 什么是計算機病毒什么是計算機病毒 “病毒”(Virus)一詞來源于生物學，而計算機病毒是指一段隱藏在計算機系統(tǒng)中，并可繁殖以影響計算機系統(tǒng)正常運行及通過系統(tǒng)數(shù)據(jù)共享進行傳染的程序

24、。2. 2. 計算機病毒的特征計算機病毒的特征 (1) (1) 繁殖繁殖 計算機病毒可以像生物病毒一樣進行繁殖，當正常程序運行時，它也進行自身復制。是否具有繁殖、感染的特性是衡量某段程序為計算機病毒的首要條件。 (2) (2) 觸發(fā)觸發(fā) 不是所有病毒在任何情況下都能發(fā)作，而是當具備一定條件時，一些病毒才感染或攻擊其他程序。觸發(fā)計算機病毒的條件可以是某個特定的文件類型或數(shù)據(jù)，或者為某個特定的日期或時間等等。 (3) (3) 破壞破壞 計算機病毒能夠破壞系統(tǒng)中的部分或全部數(shù)據(jù)，也可篡改一些數(shù)據(jù)而擾亂系統(tǒng)的正常工作，甚至它可以徹底破壞整個計算機系統(tǒng)。 病毒設計者的意愿和技術(shù)水平?jīng)Q定了這種破壞的程度。

25、計算機病毒的破壞性表現(xiàn)為：侵占系統(tǒng)資源、降低運行效率，使系統(tǒng)無法正常運行。(4) (4) 依附、隱藏與潛伏性依附、隱藏與潛伏性 計算機病毒具有依附在別的可執(zhí)行程序上的能力，并能以各種復雜的方法將自己隱藏起來，且正常程序一旦被它感染，它便可以長期潛伏于這些程序中而不被發(fā)現(xiàn)。3. 3. 計算機病毒的癥狀計算機病毒的癥狀 當出現(xiàn)以下現(xiàn)象時，很可能感染了計算機病毒： 磁盤文件數(shù)目無故增多。 系統(tǒng)的內(nèi)存空間明顯變小。 文件的日期/時間被修改。 可執(zhí)行文件長度明顯增加。 正常情況下可以運行的程序突然因內(nèi)存不足而不能裝入。程序加載時間或程序執(zhí)行時間比正常明顯變長。計算機經(jīng)常出現(xiàn)死機現(xiàn)象或不能正常啟動。4.

26、4. 計算機病毒的分類計算機病毒的分類 按照計算機病毒存在的媒體分類按照計算機病毒存在的媒體分類 按照計算機病毒傳染的方法分類按照計算機病毒傳染的方法分類 按照病毒的破壞的能力分類按照病毒的破壞的能力分類 根據(jù)病毒的算法分類根據(jù)病毒的算法分類2.3.2 2.3.2 防范計算機病毒的主要措施防范計算機病毒的主要措施 安裝防病毒軟件或設置防火墻。 在系統(tǒng)配置文件或啟動過程文件中設置防病毒程序。 對外來U盤一律進行殺毒處理。2.4 2.4 多媒體技術(shù)和多媒體計算機多媒體技術(shù)和多媒體計算機2.4.1 2.4.1 多媒體的基本概念多媒體的基本概念1. 1. 媒體媒體(Media)(Media) 媒體有兩種含義；存儲信息的物理實體，如磁帶、磁盤、光盤、打印紙等；信息的表現(xiàn)形式(表示)和傳播的載體，如文字、聲音、圖形和圖像等。 在計算機中的媒體是指后者，也就是說媒體是指信息表示和傳播的載體。在計算機中使用的媒體包括：(1) (1) 感覺媒體感覺媒體 感覺媒體是指直接作用于人的感官，使人可以產(chǎn)生感覺的信息的載體。(2) (2) 表示媒體表示媒體 表示媒體是指各種編碼，這是為了加工、處理和傳輸感覺媒體而人為地進行研究、構(gòu)造出來的一種媒體。(3) (3) 表現(xiàn)媒體表現(xiàn)媒體 表現(xiàn)媒體是感覺媒體