第-章-計算機發(fā)展優(yōu)秀文檔

第一章信息與計算機基礎本章主要內(nèi)容

計算機的概況

計算機的信息表示和編碼

計算機系統(tǒng)及其組成

個人計算機選配

信息安全技術1.2計算機的概況

1.計算機的發(fā)展2.計算機的分類和特點3.計算機的應用和趨勢世界上第一臺計算機—ENIAC（埃尼阿克）產(chǎn)生：1946年，美國18000個電子管,10000多只電容器7000只電阻，1500多個繼電器。重達30噸，占地179平方米耗電：150kw/時速度：5000次加法運算/秒計算機病毒具有強再生機制，5000……整數(shù)部分為1計算機表達和處理信息,以字節(jié)為基本單位,用B(byte)表示,一個字節(jié)等于8位二進制位(bit)。計算機病毒具有強再生機制，經(jīng)常使用的度量單位主要還有KB、MB、GB和TB等，它們之間的國標碼用兩個字節(jié)編碼一個漢字。字節(jié)（byte）簡記為B，一個字節(jié)由8個位組成，即1B＝8bits。小數(shù)部分從高位（左）向低位（右）方向每4位用1個等值的十六進制數(shù)來替換，最后不足4位時在低位補0湊滿4位。八進制數(shù)二進制數(shù)八進制數(shù)二進制數(shù)計算機病毒(1)面向機器，速度快，在計算機領域中，.×2字節(jié)是計算機數(shù)據(jù)處理的基本單位。1）WAVE文件（*.媒體——承載或傳遞信息的載體。1.第一代計算機第一代為電子管計算機（從1946年到20世紀50年代末期），其主要電子器件是電子管。特點：體積大、耗能高、速度慢（一般每秒數(shù)千次至數(shù)萬次）、價格昂貴，主要應用于科學計算、軍事等領域。2．第二代計算機第二代為晶體管計算機（從20世紀50年代中期到60年代末期），其主要電子器件是晶體管。增加了浮點運算，使用了FORTRAN、COBOL和ALGOL60等高級程序設計語言，有了操作系統(tǒng)的雛形——系統(tǒng)管理軟件。

3．第三代計算機第三代為中、小規(guī)模集成電路計算機（從20世紀60年代中期到70年代初期），其主要電子器件是中小規(guī)模集成電路（IntegratedCircuit，IC），內(nèi)存儲器普遍采用半導體器件，存儲容量進一步提高，可靠性和存取速度也有了明顯的改善。4．第四代計算機第四代計算機由大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路組裝成的計算機（從20世紀70年代初期至今）。采用VLSID（超大規(guī)模集成電路）和ULSID（極大規(guī)模集成電路）、中央處理器高度集成化是這一代計算機的主要特征。當前市場上常見的微型計算機都是第四代計算機產(chǎn)品。1.2.2計算機的分類和特點“分代”代表了計算機縱向的發(fā)展，而“分類”可用來說明計算機的橫向比較。根據(jù)美國電氣和電子工程師協(xié)會（IEEE）的一個委員會于1989年11月提出的標準來劃分，可把計算機劃分為巨型機、大型機、小型機、工作站和個人計算機5類。4．數(shù)據(jù)單位

（1）位位（bit）也稱為比特，是計算機存儲數(shù)據(jù)的最小單位，是二進制數(shù)據(jù)中的一個位，一位表示二進制信息0或1。例如，1001001一共有8位。（2）字節(jié)字節(jié)（byte）簡記為B，一個字節(jié)由8個位組成，即1B＝8bits。字節(jié)是計算機數(shù)據(jù)處理的基本單位。例如，“10001100”是一個字節(jié)。通常一個字節(jié)可以存放一個ASCII碼，兩個字節(jié)可以存放一個漢字機內(nèi)碼。經(jīng)常使用的度量單位主要還有KB、MB、GB和TB等，它們之間的換算關系：1KB千字節(jié)＝210B＝1024B1MB兆字節(jié)＝210KB＝1024KB1GB吉字節(jié)＝210MB＝1024MB1TB太字節(jié)＝210GB＝1024GB

1.3.2數(shù)制的轉(zhuǎn)換△二進制數(shù)與十進制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換十進制數(shù)化成二進制數(shù)方法：除2取余數(shù)，然后倒排余數(shù)。用此方法求：30D=（11110）B

302

15余數(shù)……02

7……12……132……112……1

0除到商為0時止數(shù)字排列方向用乘2取整法將小數(shù)部分(0.6875)10轉(zhuǎn)換為二進制形式：

0.6875×21.3750……整數(shù)部分為1高位

0.3750×20.7500……整數(shù)部分為00.7500×21.5000……整數(shù)部分為10.5000×21.0000……整數(shù)部分為1低位即：(0.6875)10=(0.1011)2

二進制和十六進制數(shù)的轉(zhuǎn)換二進制數(shù)轉(zhuǎn)換成十六進制數(shù)，以小數(shù)點為分界線。整數(shù)部分從低位（右）向高位（左）方向每4位用1個等值的十六進制數(shù)來替換，最后不足4位時在高位補0湊滿4位；小數(shù)部分從高位（左）向低位（右）方向每4位用1個等值的十六進制數(shù)來替換，最后不足4位時在低位補0湊滿4位。【例1.4】將（）2轉(zhuǎn)換成十六進制數(shù)。解：先把數(shù)按每4位分割的方法，有：轉(zhuǎn)換表八進制數(shù)二進制數(shù)八進制數(shù)二進制數(shù)

00004100100151012010611030117111二進制數(shù)轉(zhuǎn)換為八進制數(shù)舉例：

001101001110.110100B八進制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)舉例：

→010100110111.011010B

八進制數(shù)與二進制數(shù)的轉(zhuǎn)換二進制十進制十六進制八進制000000000011110010222001133301004440101555011066601117771000881010019911101010A12101111B13110012C14110113D15111014E16111115F17各進制之間的轉(zhuǎn)換1.3.3編碼文本在計算機中的處理包括輸入、編輯、存儲、傳輸和顯示等過程，每個環(huán)節(jié)對文本的編碼都可能不同，下面介紹幾種主要編碼方案。1.西文字符的編碼2.GB2312—1980漢字編碼3.Unicode碼1．西文字符的編碼目前，計算機中使用得最廣泛的西文字符編碼是美國標準信息交換碼（AmericanStandardCodeForInformationInterchange），簡稱ASCII碼，同時對應的國際標準是ISO646?；続SCII碼采用一個字節(jié)表示一個字符，但只使用字節(jié)的低7位，所以可以表示0～127共128個字符。2.GB2312—1980漢字編碼GB2312—1980是我國于1981年頒布的一個國家標準—信息交換用漢字編碼字符集，簡稱國標字符集，其編碼稱為國標碼。國標碼用兩個字節(jié)編碼一個漢字。3.Unicode碼Unicode采用兩個字節(jié)編碼體系，因此它允許表示65536個字符。前128個Unicode字符是標準ASCII字符，接下來是128個擴展的ASCII字符，其余的字符供不同語言的文字和符號使用。在Unicode中，ASCII字符也采用兩個字節(jié)表示，這樣，ASCII字符與其他字符的處理就統(tǒng)一起來了，這就大大簡化了處理的過程。1.3.4多媒體信息

媒體——承載或傳遞信息的載體。在計算機領域中，.媒體有兩種含義：用以存儲信息的實體，如磁帶、光盤和半導體存儲器；信息的載體，如數(shù)字、文字、聲音、圖形和圖像。1.3.4多媒體信息1.模擬量的數(shù)字化處理2.聲音信息的采集與數(shù)字化3.圖像信息的采集與數(shù)字化4.視頻信息的采集與數(shù)字化2．聲音信息的采集與數(shù)字化聲音信息經(jīng)過采樣、量化后通常采用的編碼方案有脈沖編碼調(diào)制（PCM）和數(shù)字式音樂光盤（CD-DA）兩種。幾種存儲聲音信息的文件格式:1）WAVE文件（*.wav）,一種聲音文件格式。2）MPEG文件（*.mp1/*.mp2/*.mp3）,運動圖像專家組（MPEG）代表的MPEG標準中的音頻部分。3）MIDI文件（*.mdi/*.rmi）,數(shù)字音樂/電子合成樂器的統(tǒng)一國家標準。4）RA文件（*.ra），RealAudio，一種音樂壓縮文件格式。5）WMA文件（*.wma）,是WindowsMediaAudio的一個子集，表示W(wǎng)indowsMedia音頻格式。聲音錄制與播放的處理過程3．圖像信息的采集與數(shù)字化圖像信息的采樣方法是將畫面劃分成M×N個網(wǎng)格，每個網(wǎng)格是1個采樣點（像素，pixel），量化時將采樣點的色彩用數(shù)值量表示，一般用8位、16位、24位或32位的二進制來表示圖像的顏色。圖像文件主要有以下幾種格式：BMP（*.bmp）GIF（*.gif）JPEG（*.jpg）TIFF（*.tif）PNG（*.png）4.視頻信息的采集與數(shù)字化（1）影像視頻AVI（audiovideointerleaved）：音頻視頻交錯格式。MOV(*.mov)：美國Apple公司開發(fā)的一種視頻格式，默認的播放器是蘋果公司的QuickTimePlayer。MPEG（MovingPictureExpertGroup）運動圖像專家組格式，家里常看的VCD、SVCD、DVD就是這種格式。（2）流媒體文件rm和rmvb格式ASF、MP3、WMA及WMVQuickTime1.4計算機系統(tǒng)及其組成一個完整的計算機系統(tǒng)由計算機硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成。計算機系統(tǒng)計算機軟件系統(tǒng)計算機硬件系統(tǒng)系統(tǒng)軟件應用軟件中央處理器存儲器輸入設備輸出設備1.4.1計算機硬件系統(tǒng)結構

計算機硬件是計算機系統(tǒng)中所有實際物理裝置的總稱。例如，計算機的處理芯片、主板、機箱、鍵盤、鼠標、顯示器、打印機、硬盤等。計算機硬件系統(tǒng)邏輯結構由運算器（Calculator）、控制器（Controller）、存儲器（Memory）、輸入設備（InputDevice）和輸出設備（OutputDevice）5大部件組成。輸入設備存儲器輸出設備運算器控制器程序數(shù)據(jù)處理結果數(shù)據(jù)流向控制信號流向存儲器就是計算機的記憶和存儲部件，用來存放信息，主要功能是保存大量的程序和數(shù)據(jù)信息，并能在計算機運行中高速地完成指令和數(shù)據(jù)的存取。存儲器分為主存儲器（或稱內(nèi)部存儲器）和輔助存儲器（或稱為外存儲器）。

內(nèi)部存儲器訪問速度快暫時性存儲容量小價格高內(nèi)存儲器與外存儲器外部存儲器訪問速度慢永久性存儲容量大價格低軟件——為了運行、管理和維護計算機而編制的各種程序、數(shù)據(jù)、文檔的總稱。計算機軟件按功能分為系統(tǒng)軟件和應用軟件。

1.系統(tǒng)軟件指控制計算機的運行，管理計算機的各種資源，為應用軟件提供支持和幫助的軟件。2.應用軟件指為解決某一領域的具體問題而編制的軟件產(chǎn)品。目前常用的大眾應用軟件有辦公軟件Office、WPS等，瀏覽軟件IE、NetScape等。計算機軟件系統(tǒng)圖1.3計算機系統(tǒng)各層次之間的關系匯編語言機器語言高級語言第二代計算機語言，采用助記符代替機器語言中的指令和數(shù)據(jù)。(1)面向機器，速度快，占用存儲空間小，必須通過匯編程序翻譯成機器語言。(2)通用性和可移植性差。3.計算機語言第一代計算機語言，由0.1代碼組成、能被機器直接識別。優(yōu)點：編程質(zhì)量高，執(zhí)行速度快；缺點：不易學習和修改，可移植性差、通用性差。接近自然語言，由各種意義的“詞”和“數(shù)學公式”按照一定的“語法規(guī)則”組成。(1)面向問題，而不是面向機器(2)易學易改、通用性、可移植性強；語言處理程序——將高級語言編寫的程序翻譯成機器語言的翻譯程序。將高級語言程序翻譯成與之等價的機器語言程序時，前者稱為源程序，后者稱為目標程序。翻譯有兩種方式：編譯方式、解釋方式。編譯方式:將高級語言源程序通過編譯程序翻譯成機器語言目標代碼，再連接裝配得到執(zhí)行程序并運行。解釋方式:通過解釋程序?qū)Ω呒壵Z言源程序進行逐行解釋，解釋一句執(zhí)行一句，不產(chǎn)生機器語言目標代碼。

圖1.4編譯過程

圖1.5解釋過程

便于對源程序進行調(diào)試和修改,但處理過程較慢。1.4.3微型計算機的

配置、選購與組裝1．計算機配件的選購原則在購買和組裝計算機時，對計算機配件的選購可以根據(jù)以下原則:（1）需求——購買原則是以實際需求為主要目標。用于：專業(yè)制圖？編程？設計？辦公？娛樂游戲等？（2）選配以視頻制作為主的計算機，需要性能高的CPU、高配置的顯卡、大容量內(nèi)存和硬盤。以辦公、學習、娛樂、上網(wǎng)等為主的計算機，參照市場主流配置，能運行主流的操作系統(tǒng)和常用的辦公軟件就可以了。以軟件開發(fā)為主的計算機，需要配置性能高的CPU、大容量內(nèi)存和硬盤。（3）預算和詢價——可以通過網(wǎng)上和計算機市場多個途徑了解產(chǎn)品信息和價格信息。（4）優(yōu)化方案（5）市場采購(1)字與字長

基本字長:運算的數(shù)的基本位數(shù),由加法器、寄存器、數(shù)據(jù)總線的位數(shù)決定；字長標志著精度。計算機表達和處理信息,以字節(jié)為基本單位,用B(byte)表示,一個字節(jié)等于8位二進制位(bit)。(2)主頻主頻－內(nèi)核電路的實際運行頻率。外頻－主板為CPU提供的基準時鐘頻率。倍頻－主頻和外頻相差的倍數(shù)。主頻＝外頻×倍頻1.CPU的主要性能指標(3)時鐘頻率:外頻，影響CPU與內(nèi)存之間的數(shù)據(jù)交換速度。(4)地址總線寬度:決定CPU訪問的物理地址空間。(5)數(shù)據(jù)總線寬度：決定系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流量的大小。cpucpu插座1.內(nèi)存是由記憶元件和電子線路構成。（1）半導體隨機存儲器RAM作用：臨時存放正在運行的程序和數(shù)據(jù)及臨時調(diào)用的系統(tǒng)程序。存放當前參與運行的程序和數(shù)據(jù)。特點：容量大、可讀可寫、信息無法長期保存。通常以RAM的容量來表示微機的內(nèi)存容量。DDR內(nèi)存SDRAM內(nèi)存2.主存（內(nèi)存）動態(tài)RAM：DRAM(DynamicRAM)，可由四個、三個或單個MOS管組成，依靠MOS管中的柵極電容來存儲信息。特點：比SRAM集成度高、功耗小，成本低，一般用來組成大容量主存系統(tǒng)。（2）半導體只讀存儲器ROM（ReadOnlyMemory）作用：存放一些需長期保留的程序和數(shù)據(jù)，CPU對它只能讀（取數(shù)據(jù)），不能寫（存數(shù)據(jù)），ROM保存的信息不受斷電或關機的影響。

ROM種類有很多，常見的有：

①固定ROM：廠商寫入，用戶無法改寫。

②一次可編程ROM（PROM)：允許用戶利用專門的設備（編程器或?qū)懭肫鳎懭胱约旱某绦?，但一旦寫入便無法修改。（可寫入）

③可擦除可編程ROM（EPROM）：可以利用編程器寫入程序，也可以對內(nèi)容進行多次修改。有兩種：紫外線擦除和電擦除。（可修改）

（3）高速緩沖存儲器（Cache）

CPU速度越來越快，動態(tài)隨機尋存儲器（DRAM)的速度受到制造技術的限制，無法與CPU的速度同步，因此導致CPU需進入等待狀態(tài)因此速度降低。作用：緩解高速的CPU和低速的DRAM之間的矛盾，提高整機的工作效率。特點：速度快、信息不能長期保留。為提高的工作效率,

盡量增大Cache的容量和采用回寫方式更新數(shù)據(jù)。

Cache通常分為兩種：

L1（一級）Cache：CPU內(nèi)部的Cache

集成在CPU芯片上，容量小。

L2（二級）：CPU外部的Cache

集成在主板上，容量比一級的大目前的CPU，一級二級緩存都集成在芯片中，可以設置L3（三級）Cache。第二代為晶體管計算機（從20世紀50年代中期到60年代末期），其主目前的CPU，一級二級緩存都集成在芯片中，可接近自然語言，由各種意義的“詞”3）MIDI文件（*.八進制數(shù)與二進制數(shù)的轉(zhuǎn)換圖1.幾種存儲聲音信息的文件格式:L1（一級）Cache：CPU內(nèi)部的Cache“分代”代表了計算機縱向的發(fā)展，而“分類”可用來說明計算機的橫向比較。視頻信息的采集與數(shù)字化(1)面向機器，速度快，特點：比SRAM集成度高、功耗小，成本低，一般用圖1.2.內(nèi)存的性能指標（1）存儲容量。常用單位有MB,GB等。（2）存取周期指存儲器進行兩次連續(xù)、獨立的操作之間所需要的最短時間。時間越短速度越快，以ns為單位。（3）功耗指存儲器耗電量的大小。

1.主板為CPU、內(nèi)存和各種功能(聲音、圖形、通信、網(wǎng)絡、TV等卡)提供安全插座,為各種磁、光存儲設備、打印機和鍵盤等I/O設備及數(shù)碼相機、攝像頭、MODEM等多媒體通信設備提供接口,即通過主板將CPU等各種器件和外部設備有機地結合起來形成一套完整地系統(tǒng)。電腦的整體運行速度和穩(wěn)定性相當程度上取決于主板的性能。3.主板軟件——為了運行、管理和維護計算機而編制的各種程序、數(shù)據(jù)、文檔的總稱。常用單位有MB,GB等。18000個電子管,10000多只電容器以軟件開發(fā)為主的計算機，需要配置性能高的CPU、大容量內(nèi)存和硬盤。主頻＝外頻×倍頻定義：計算機病毒是指