大學計算機應用基礎知識

石化147王彥靈計算機應用基礎一電子計算機的發(fā)展與應用

1．電子計算機的誕生

1946年，美國賓西法尼亞大學研制成功了世界上第一臺電子數(shù)字計算機ENIAC

。2．電子計算機的發(fā)展階段代機劃分時間基本元件第一代計算機1945～1958年電子管第二代計算機1959～1964年晶體管第三代計算機1965～1970年小、中規(guī)模集成電路第四代計算機1971年～大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路3．馮·諾依曼思想美籍匈牙利數(shù)學家馮·諾依曼（JohnvonNeumann）提出了一個通用的計算機設計方案。在這方案中，馮·諾依曼提出了三個重要的思想：

（1）計算機至少應由運算器、控制器、存儲器、輸入設備、輸出設備五個基本功能部分組成。（2）采用二進制數(shù)形式表示計算機的指令和數(shù)據(jù)。（3）將程序（一系列指令的集合）和數(shù)據(jù)放在存儲器中，由程序控制計算機自動執(zhí)行，即“存儲程序控制”。4．計算機發(fā)展方向未來的計算機將朝著巨型化、微型化、網(wǎng)絡化、多媒體化和智能化方向發(fā)展。

（1）巨型機巨型機指運算速度更快、容量更大、功能更強的計算機。

（2）微型機微型機是大規(guī)模集成電路的產物。它利用大規(guī)模集成電路技術，把計算機的控制器和運算器做在一個集成電路芯片上，構成中央處理器，或稱為微處理器，英文縮寫為CPU（CentralProcessingUnit）。以微處理器為核心，加上半導體存儲器和一些接口芯片，就構成了微型計算機（簡稱微機），或稱為PC機。自1971年微型機問世以來，就以體積小、性能可靠、價格低、使用方便、功能日益增強等優(yōu)點而迅速占領市場，為計算機應用的普及做出了重大的貢獻。（3）計算機網(wǎng)絡計算機網(wǎng)絡是計算機技術與通訊技術相結合的產物。計算機網(wǎng)絡把獨立的、分布于不同地域、不同型號的計算機使用通信設備和通信線路互聯(lián)起來，在網(wǎng)絡操作系統(tǒng)和通信協(xié)議的支持下，實現(xiàn)計算機之間的數(shù)據(jù)通信和資源共享。

（4）多媒體計算機多媒體計算機能處理數(shù)字、文字、聲音、圖形、圖像、動畫和視頻等形式的信息。（5）智能計算機計算機智能化是建立在控制論和現(xiàn)代科學的基礎上。智能計算機能模擬人的感覺、思維和行為，不僅能根據(jù)人的指揮進行工作，而且會“看”、“聽”、“說”、“想”、“做”。它具有邏輯推理、學習與證明的能力，具有主動性和人腦的部分功能。

1．數(shù)值計算

2．數(shù)據(jù)處理（1）數(shù)據(jù)是指能被計算機識別和處理的物理符號，包括數(shù)字、文字、圖形、圖像、聲音、動畫和影像等。數(shù)據(jù)是信息具體化的表示形式。數(shù)據(jù)≠數(shù)字（2）數(shù)據(jù)處理是指對數(shù)據(jù)進行采集、存儲、計算、分類、排序和傳輸?shù)炔僮鳌．斀翊蠖鄶?shù)計算機不是用于數(shù)值計算，而是用于數(shù)據(jù)處理。例如：計算機應用于企事業(yè)的人事管理、工資管理、文件管理、情報資料管理、人口管理和圖書管理等。（一）電子計算機的主要應用3．過程控制

計算機加上感應檢測設備及模/數(shù)轉換器，就構成了自動控制系統(tǒng)。它通過檢測設備實時地測量某物理量，經過模/數(shù)轉換后送入計算機，計算機根據(jù)預置的程序對數(shù)據(jù)進行分析，并采取相應的控制操作，從而實現(xiàn)由計算機控制的自動化的、實時的過程控制。4．輔助系統(tǒng)

利用計算機軟件作為輔助工具的計算機系統(tǒng)叫做輔助系統(tǒng)。它包括計算機輔助設計(CAD)，計算機輔助制造(CAM)，計算機輔助教學(CAI)等。

5．其他應用（1）辦公自動化（2）電子商務（3）人工智能

智能計算機能夠給病人診斷、開處方，證明定理，文字翻譯，與人下棋等。

一個完整的微型計算機系統(tǒng)是由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩個部分組成，如右圖所示。

（二）微型計算機系統(tǒng)組成及工作原理

微型計算機硬件系統(tǒng)由控制器、運算器、存儲器、輸入設備和輸出設備五個部分組成。把計算機看作一個加工信息的工廠。控制器運算器 存儲器 輸入設備 輸出設備（廠長辦公室）（車間） （倉庫） （采購） （銷售）1．運算器

運算器是對數(shù)據(jù)進行加工的部件。它在控制器的指揮下對數(shù)據(jù)進行算術運算和邏輯運算。

2．控制器

控制器是分析指令并發(fā)出控制信號的部件。它指揮和控制計算機各部件按時序協(xié)調地工作。二微型計算機硬件系統(tǒng)

（1）CPU

運算器、控制器和存儲器組成了計算機的主機。人們將運算器和控制器做在一個半導體芯片上，稱為中央處理器或微處理器，英文縮寫CPU。1）CPU的類型

Pentium以前的各種類型的CPU(8088,80286,80386DX，80486DX)

2）CPU的性能指標

CPU的主要性能指標有：主頻，內存總線頻率（CPU與內存之間的通信速度），數(shù)據(jù)總線寬度（決定CPU與二級高速緩存、內存以及輸入/輸出設備之間一次數(shù)據(jù)傳輸?shù)男畔⒘浚刂房偩€寬度（決定CPU可以訪問的存儲器的物理地址空間），高速緩存數(shù)目。

CUP品質的高低決定了一臺計算機的檔次。1）CPU插座2）芯片組芯片組的作用是控制和協(xié)調計算機的各部件選型。芯片組決定了主板的性能，通常把采用某某芯片組的主板直接叫做某某主板，例如采用Intel440BX芯片組的主板就稱為BX主板。

3）內存插槽內存插槽有SIMM插槽（已淘汰）和DIMM插槽兩種。4）外部高速緩存用于緩解CPU與內存之間數(shù)據(jù)傳輸率的差異。5）BIOS芯片BIOS存放固化的基本輸入／輸出程序、系統(tǒng)設置信息、通電自檢程序、啟動自舉程序。6）總線擴展插槽總線擴展插槽用于擴展主板的功能，是主板總線的延伸，用以插接顯卡、聲卡、網(wǎng)卡、Modem卡等。主板通常有4～6個擴展插槽。目前總線擴展插槽常見的類型有：PCI插槽（白色的短槽）和AGP插槽（顯示卡插槽）。7）外設接口插座①軟驅接口②IDE接口或EIDE接口8）串行接口和并行接口主板上有兩個COM接口（COM1和COM2）和一個并行接口（LPT），稱作“二串一并”。3．存儲器存儲器是計算機的記憶部件，用于存放程序和數(shù)據(jù)。存儲器分為內存儲器和外存儲器兩種。內存儲器簡稱內存，它位于主板上。中央處理器（CPU）可以直接訪問內存中的數(shù)據(jù)，而外存中的數(shù)據(jù)要先讀入內存后才能為CPU訪問。

（1）內部存儲器1）內存分類

①按讀寫特性分類按讀寫特性內存儲器通常分為隨機存儲器RAM（RandomAccessMemory）和只讀存儲器ROM（ReadOnlyMemory）。隨機存儲器RAM是一種既可寫入又可讀出數(shù)據(jù)的存儲器，通常用于存放程序、數(shù)據(jù)和中間結果。它的特點是計算機剛啟動時，其中沒有數(shù)據(jù)，一旦寫入數(shù)據(jù)，只要電源不斷且計算機工作正常，數(shù)據(jù)就可以保持，斷電后其中的信息全部消失。RAM是用戶可使用的存儲空間。

只讀存儲器ROM是一種只能從中讀取代碼，而不能以一般方式向其寫入代碼的存儲器。只要接通電源，ROM中固化的信息就建立好了。ROM常用來存放基本輸入輸出程序、系統(tǒng)設置信息、開機自檢程序和系統(tǒng)啟動自舉程序等。②按存儲原理分類按存儲原理RAM又分為靜態(tài)RAM(SRAM)和動態(tài)RAM(DRAM)。靜態(tài)RAM利用觸發(fā)器的兩個穩(wěn)態(tài)表示0和1。SRAM集成度低、價格高，但存取速度快，常用于做高速緩存（Cache）。動態(tài)RAM根據(jù)電容上有無電荷來表示1和0。由于DRAM電容上的電荷會泄漏，需要周期性地給電容充電，稱為“刷新”。DRAM的存取速度較慢，但DRAM集成度高、價格低，適用于做大容量的主內存。③常見的各類內存條目前，Pentium4微機常用的內存條是SDRAM（同步動態(tài)內存）。

（2）外存儲器

外存儲器的特點是容量大、價格低，且不受斷電影響，常用于長期保存大量的數(shù)據(jù)和程序。常用的外存儲器有軟盤、硬盤、優(yōu)盤、光盤等。

１）軟盤系統(tǒng)

軟盤系統(tǒng)由軟盤、軟盤驅動器(軟驅)、軟驅信號線等組成。軟盤是存儲信息的介質，軟驅是讀寫軟盤上信息的裝置。

a.軟盤的存儲容量軟磁盤存儲容量=軟盤面數(shù)×每面磁道數(shù)×每道扇區(qū)數(shù)×每扇區(qū)的字節(jié)數(shù)b.使用軟盤的注意點

軟盤不能彎曲和擠壓。保存軟盤時，要遠離熱源和磁場；要注意防潮，以免發(fā)霉。

c.軟盤驅動器

軟驅是讀寫軟盤的設備2）優(yōu)盤優(yōu)盤是一種新型的移動存儲器，采用USB接口。優(yōu)盤的存儲部件采用閃存（FlashMemory），閃存所存儲的數(shù)據(jù)不需要電壓維持，可靠性比較高。如圖1－14所示。圖1－14優(yōu)盤4．輸入設備（1）鍵盤圖1－16PC(105鍵)鍵盤圖（2）鼠標1）鼠標的分類①根據(jù)按鍵數(shù)目分類兩鍵鼠標：兩鍵鼠標又叫MSMouse，是由Microsoft公司設計和提倡的鼠標。Microsoft公司的軟件產品，如Windows，Office等都支持雙鍵鼠標。三鍵鼠標：三鍵鼠標又叫PCMouse，是IBM公司設計和提倡的鼠標。目前，十分流行的是一種在左右兩鍵中間有一個滾輪的3D鼠標，可歸類于三鍵鼠標。滾輪的用途是在窗口中快速移動光標。在瀏覽網(wǎng)時，用滾輪翻卷頁面特別方便。②按接口方式分類

按接口方式分為：串口鼠標、PS/2鼠標、USB鼠標③按工作原理分類

根據(jù)鼠標的工作原理，可分為機械式鼠標和光電式鼠標。圖1－18鼠標外觀

5．輸出設備（1）顯示器1）按工作原理分類

液晶顯示器（LCD）顯示器球面顯示器陰極射線管顯示器平面直角顯示器（CRT）柱面顯示器純平面顯示器2）顯示適配器顯示適配器簡稱顯卡。它工作在CPU和顯示器之間，用于控制計算機的數(shù)據(jù)輸出。

①顯卡分類顯卡有ISA、VESA、PCI和AGP四種，前3種已淘汰，目前AGP顯卡是微機的主流顯卡。②顯存顯存是顯卡的重要技術指標。6．計算機的主要技術指標（1）字長：“字（Word）”是計算機進行數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)傳送的單位，即計算機一次能處理的二進制數(shù)據(jù)的位數(shù)?！白帧庇扇舾蓚€字節(jié)組成。一個“字”所包含的“位”的數(shù)目稱為“字長”。字長是計算機性能的重要標志。字長大，在相同的時間內就能傳送更多的信息，從而使計算機運算速度更快；字長大，計算機的尋址空間更大，從而使計算機內存更大；字長大，計算機的指令數(shù)目更多，功能就更強。（2）主頻：主頻是CPU的時鐘頻率。主頻以兆赫茲（MHz）為單位。一般說，CPU的主頻越高，速度越快。Pentium4CPU的主頻已超過2.4GHZ。（3）運算速度：計算機的運算速度指每秒鐘所能執(zhí)行的指令數(shù)目。運算速度一般以百萬次/秒（MIPS）為單位，這個指標能直觀地反映計算機的速度。（4）存儲容量：計算機的存儲容量包括內存容量和外存容量，內存容量對計算機的速度影響很大。目前微機的內存容量一般為2～8GB，硬盤容量一般為200～1000GB(TB)。

1．基本概念：（1）計算機軟件是指在硬件設備上運行的各種程序及其相關資料。（2）程序是用于指揮計算機執(zhí)行各種動作以便完成制定任務的指令序列。2.軟件系統(tǒng)分為系統(tǒng)軟件和應用軟件兩大類。（1）系統(tǒng)軟件包括操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、語言處理程序、實用程序等

三微型計算機軟件系統(tǒng)

1）操作系統(tǒng)

系統(tǒng)軟件中最重要的是操作系統(tǒng)（OperatingSystem）。操作系統(tǒng)是一批系統(tǒng)程序的集合，它控制和管理計算機系統(tǒng)所有硬件和軟件資源，使計算機系統(tǒng)能夠高效、協(xié)調地工作，為用戶提供一個良好的工作環(huán)境和友好的工作界面。它是開機后運行的第一個軟件。操作系統(tǒng)（OS）是各種應用軟件運行的基礎。操作系統(tǒng)的主要功能：

①作業(yè)管理，②中央處理器(CPU)管理，③存儲器管理，④設備管理，⑤文件管理。2）程序設計語言

程序設計語言是編寫程序的程序。它包括匯編語言、高級語言的解釋程序和編譯程序等。（2）應用軟件用戶為解決各種實際問題而編制的程序總稱為應用軟件。

1）通用應用軟件

它是為解決某一類問題而設計的多用途軟件，如文字處理軟件（Word和WPSOffice）、電子表格軟件（Excel）、圖像處理軟件（Photoshop）等。2）專用應用軟件

它是為解決某一具體問題而設計的軟件，如某單位的工資管理軟件、人事管理軟件等。

計算機是電子設備，它容易實現(xiàn)的穩(wěn)定狀態(tài)有兩種，如電路的通或斷、電位的高或低。兩種穩(wěn)定狀態(tài)工作可靠，抗干擾能力強，分別對應著數(shù)值１和０，這就是計算機中使用二進制數(shù)的理由。１和０的不同編碼組合可以表示一個數(shù)、一個字符或一條操作指令。人們在日常生活中習慣使用的數(shù)制是十進制數(shù)，十進制計數(shù)使用０、１、２、３、…、９共十個數(shù)符，所有的十進制數(shù)都可以用這十個數(shù)符及其所處的位來表示。四數(shù)制1．不同數(shù)制特點（1）十進制數(shù)１）用０到９十個數(shù)符表示十個不同的數(shù)。２）逢十進一，即高一位數(shù)是低一位數(shù)的十倍。即根據(jù)數(shù)符所處的位而決定其實際大小。因此，十進制數(shù)13542.387可表示為：

(13542.387)10

=1×104+3×103+5×102+4×101+2×100+3×10-1+8×10-2+7×10-3（2）二進制數(shù)

１）用０和１兩個數(shù)符表示兩個不同的數(shù)。２）逢二進一，即高一位數(shù)是低一位數(shù)的２倍。因此，二進制數(shù)10101.101的十進制值可用以下方法求出：

(10101.101)2＝1×24+0×23+1×22+0×21+1×20+1×2-1+0×2-2+1×2-3

＝16+0+4+0+1+0.5+0+0.125＝(21.625)10（3）八進制數(shù)１）用0，1，2，3，4，5，6，7八個數(shù)符。２）逢八進一，即高一位數(shù)是低一位數(shù)的8倍。

（4）十六進制數(shù)１）用0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，A，B，C，D，E，F(xiàn)十六個數(shù)符。２）逢十六進一，即高一位數(shù)是低一位數(shù)的16倍。因此，十六進制數(shù)7BD4的十進制值可以用以下方法求出：(7BD.4)16

＝7×162＋11×161＋13×160＋4×16-1

＝7×256＋11×16＋13×1＋4×0.0625

＝(1981.25)10即(7BD.4)16＝(1981.25)10

括弧外的下標表示數(shù)制。數(shù)制也可以用字母表示，B(Binary)表示二進制，O(Octal)表示八進制，D(Decimal)表示十進制，H(Hexadecimal)表示十六進制。2．不同數(shù)制之間的轉換（1）非十進制數(shù)轉換成十進制數(shù)

其方法以上已經介紹過了，即把非十進數(shù)按位權展開并求和。例如：(32CF.4B)16

＝()10(32CF.4B)16

＝3×163＋2×162＋12×161＋15×160＋4×16-1＋11×16-2

＝12288＋512＋192＋15＋0.25＋0.04296875

＝(13007.29296875)10二進制數(shù)轉換成二進制數(shù)（2）十進制數(shù)轉換為非十進制數(shù)1）十進制整數(shù)轉換為非十進制整數(shù)一般用“除以基數(shù)，直至商為０，取其余數(shù)，倒排”的方法。2）十進制小數(shù)轉換為非十進制小數(shù)一般用“乘以基數(shù)，直至小數(shù)部分為0(或指定的精度)，取其整數(shù)，順排”的方法。注：十進制小數(shù)不一定都能完全轉換成等值的二進制數(shù)，有時要近似值。若要將十進制的混合小數(shù)轉換為非十進制的混合小數(shù)，則要將混合小數(shù)分為整數(shù)部分和純小數(shù)部分分別用不同的方法進行轉換，然后合并轉換的結果。（3）非十進制之間互相轉換1）二進制數(shù)與八進制數(shù)間互換

一位八進制數(shù)相當于三位二進制數(shù)，即有如下的對應關系：①二進制數(shù)轉換為八進制數(shù)轉換的方法是：由小數(shù)點開始向左把二進制整數(shù)按每三位一劃分，同理，由小數(shù)點開始向右把二進制小數(shù)按每三位一劃分，不足三位的用0補齊，然后寫出其相應的八進制數(shù)?！纠?－7】(10001101.1101)2＝()8解010

001

101.110

100

2

1

5.6

4所以(10001101.1101)2＝(215.64)8八進制數(shù)01234567二進制數(shù)000001010011100101110111②八進制數(shù)轉換為二進制數(shù)這是上述轉換的逆過程。將八進制數(shù)的每一位用相應的三位二進制數(shù)寫出即可?！纠?－8】(325.46)8＝()2解3

2

5.46

011

010

101.100110所以(325.76)8＝(11010101.10011)22)二進制數(shù)與十六進制數(shù)間互換一位十六進制數(shù)相當于四位二進制數(shù)，即有如下對應關系：

十六進制01234567二進制數(shù)00000001001000110100010101100111十六進制89ABCDEF二進制數(shù)10001001101010111100110111101111①二進制數(shù)轉換為十六進制數(shù)

轉換的方法是：由小數(shù)點開始向左把二進制整數(shù)按每四位一劃分，同理，由小數(shù)點開始向右把二進制小數(shù)按每四位一劃分，不足四位用0補齊，然后寫出其相應的十六進制數(shù)?！纠?－9】(11110111101.01)2＝()16解011110111101.0100

7

ＢD.4所以(11110111101.01)2＝(7BD.4)16

②十六進制數(shù)轉換為二進制數(shù)

將十六進制數(shù)的每一位用相應的四位二進制數(shù)寫出?！纠?－10】(23.F)16＝()2解23.F

00100011.1111所以(23.F)16＝(100011.1111)2

在計算機中數(shù)、字母和各種符號都要以特定的二進制數(shù)編碼來表示。計算機所要處理的字符含意包括如下：

字母：Ａ、Ｂ、…、Ｚ，ａ、ｂ、…、ｚ；打印字符(94)數(shù)字：０、１、２、…、９；字符符號：+、-、*、/、…；功能字符(34)：BEL（響鈴）、CR（回車）、LF（換行）、…1．ASCII碼

基本ASCII碼采用七位二進制編碼，可表示128個字符，參見附錄一《基本ASCII碼字符集》。如果加上第８位則成為擴充ASCII字符集，八位二進制數(shù)可表示256個字符，如下圖所示。從128D到255D是PC機上特有的字符。

基本ASCII碼表示27=128個字符

擴充ASCII碼表示28=256個字符

五字符編碼2．漢字編碼字符集（1）信息交換用漢字編碼字符集（GB2312-80）

單字節(jié)七位編碼的字符集只能表示128個字符，漢字采用雙字節(jié)七位編碼。由于單字節(jié)ASCII碼符集中有94個是可見圖形字符，因此，雙字節(jié)七位編碼的字符集可容納94×94＝8836個圖形字符。1980年我國頒布了第一個漢字編碼國家標準：GB2312-80《信息交換用漢字編碼字符集》(基本集)。

一級漢字375