第1章 計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識

計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)

任課教師：中南財(cái)經(jīng)政法大學(xué)信息與安全工程學(xué)院第1章計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識

1.1 計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生與發(fā)展

1.2 計(jì)算機(jī)中數(shù)和字符的表示

1.3計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

1.4操作系統(tǒng)概述

1.5微型計(jì)算機(jī)的配置1.1 計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生與發(fā)展1.1.1 計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生1.1.2 計(jì)算機(jī)的發(fā)展1.1.3 計(jì)算機(jī)的分類1.1.4 計(jì)算機(jī)的應(yīng)用概述——計(jì)算機(jī)工具的發(fā)展1、算籌“運(yùn)籌帷幄”，意思是在軍營的幕帳中對戰(zhàn)爭的全局進(jìn)行細(xì)密的策劃。張良“運(yùn)籌策帷幄之中，決勝于千里之外”

2、算盤漢代就已出現(xiàn)

3、機(jī)械式計(jì)算機(jī)機(jī)械計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生1671年:德國數(shù)學(xué)家GottfriedLeibniz設(shè)計(jì)了一架可以進(jìn)行乘法運(yùn)算，最終答案長度可達(dá)16位的計(jì)算工具。

1822年:英國人CharlesBabbage設(shè)計(jì)了差分機(jī)和分析機(jī)，其設(shè)計(jì)理論非常超前，類似于百年后的電子計(jì)算機(jī)，特別是利用卡片輸入程序和數(shù)據(jù)的設(shè)計(jì)被后人所采用。4、乘法器5、差分機(jī)1832年由英國數(shù)學(xué)家巴貝奇首先提出了通用數(shù)字計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)思想，并且設(shè)計(jì)出了第一臺由外部指令驅(qū)動的計(jì)算機(jī)，可是由于缺乏資金和受當(dāng)時技術(shù)水平的限制，他未能制造出這樣的機(jī)器。1.1.1計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生著名的IBM公司美國統(tǒng)計(jì)學(xué)家霍列瑞斯（H.Hollerith）發(fā)明了第一臺自動制表機(jī)。1890年在人口普查中獲得巨大成功，被譽(yù)為“數(shù)據(jù)處理之父”。1896年，他“下海”創(chuàng)辦了制表機(jī)公司。1924年2月，IBM創(chuàng)建。6、制表機(jī)計(jì)算機(jī)的概念1937年:英國劍橋大學(xué)的AlanM.Turing(1912～1954年)出版了他的論文，并提出了被后人稱之為“圖靈機(jī)”的數(shù)學(xué)模型。圖靈機(jī)：一個讀寫頭，一根紙帶，讀寫頭不斷讀取紙帶上的符號，并根據(jù)內(nèi)在的狀態(tài)轉(zhuǎn)換規(guī)則轉(zhuǎn)換當(dāng)前狀態(tài)，同時進(jìn)行一些動作，如：插除或改寫當(dāng)前字符，向前/向后移動讀寫頭或保持不動等。圖靈電子管的誕生1906年:美國人LeeDeForest發(fā)明電子管，為電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。因發(fā)明新型電子管，德·福雷斯特竟無辜受到美國紐約聯(lián)邦法院的傳訊。真空三極管，比繼電器快成千上萬倍。帕洛阿托市的德·福雷斯特故居真空三極管第一代電子管計(jì)算機(jī)（1946-1958）使用的電子元器件主要是電子管，使用機(jī)器語言，運(yùn)算速度為每秒幾千次至幾萬次，內(nèi)存容量僅幾千字。應(yīng)用領(lǐng)域主要是科學(xué)計(jì)算歷史上第一臺電子計(jì)算機(jī)ENIAC1946:ENIAC(ElectronicNumericalIntegratorAndComputer，電子數(shù)值積分計(jì)算機(jī)

)誕生在戰(zhàn)火紛飛的二次世界大戰(zhàn)，它的“出生地”是美國馬里蘭州阿貝丁陸軍試炮場。賓夕法尼亞大學(xué)負(fù)責(zé)人莫爾學(xué)院的兩位青年學(xué)者——36歲副教授莫契利J.Mauchiy和24歲的工程師?？颂豍.Eckert。計(jì)算炮彈彈道只需要3秒鐘18000個電子管、占地170平方米、重達(dá)30噸、耗電174千瓦、保存80個字節(jié)每秒5千次加、減法運(yùn)算價(jià)值40萬美元計(jì)算機(jī)之父——1940年，馮·諾依曼成為了莫爾小組的實(shí)際顧問。101頁報(bào)告 規(guī)定出計(jì)算機(jī)的五大部件：運(yùn)算器、邏輯控制器、存儲器、輸入裝置和輸出裝置，并描述了五大部件的功能和相互關(guān)系；運(yùn)用二進(jìn)制取代了十進(jìn)制；存儲程序和程序控制1951EDVAC(TheElectronicDiscreteVariableAutomaticComputer)1952用于選票計(jì)算

可應(yīng)用于科學(xué)計(jì)算，而且可用于信息檢索等領(lǐng)域，主要緣于“存儲程序”的威力。

EDVAC只用了3563只電子管和1萬只晶體二極管，以1024個44比特水銀延遲線來儲存程序和數(shù)據(jù)，消耗電力和占地面積只有ENIAC的1/3第二代晶體管計(jì)算機(jī)（1958-1964）使用的電子元器件主要是晶體管，運(yùn)算速度從每秒幾萬次提高到幾十萬次，內(nèi)存容量擴(kuò)大到幾十萬字。出現(xiàn)了算法和操作系統(tǒng)；應(yīng)用領(lǐng)域從科學(xué)計(jì)算到數(shù)值處理肖克利在硅谷創(chuàng)辦了肖克利半導(dǎo)體實(shí)驗(yàn)室，譽(yù)為“硅谷的摩西”。第一只晶體管與發(fā)明者肖克利第一臺晶體管計(jì)算機(jī)—TRADIC1955年，貝爾實(shí)驗(yàn)室研制出世界上第一臺全晶體管計(jì)算機(jī)TRADIC，裝有800只晶體管，僅100瓦功率，占地也只有3立方英尺。右邊照片，左蹲者為費(fèi)爾科J.Felker，他正用插件板為TRADIC輸入指令；右立者是哈瑞斯J.Harris，正撥動開關(guān)進(jìn)行操作。1997年TRADIC項(xiàng)目成員莫瑞·歐文（M.Irvine）獲得美國計(jì)算機(jī)歷史博物館斯蒂比茲先驅(qū)人物獎。TRADIC集成電路的同時發(fā)明德州儀器公司1959年2月6日，基爾比向美國專利局申報(bào)“集成電路”（IC）。仙童半導(dǎo)體，1959年7月30日，RobertNoyce申請到集成電路發(fā)明專利。1968年:RobertNoyce、Moore創(chuàng)立Intel。摩爾（G.Moore）定律：集成電路上能被集成的晶體管數(shù)目，將會以每18個月翻一番的速度穩(wěn)定增長，并在今后數(shù)十年內(nèi)保持著這種勢頭。TraitorousEight第一塊集成電路基爾比八位杰出弟子硅谷歷史上著名的“八叛逆”第三代集成電路（LSI）計(jì)算機(jī)（1964-1971）使用的電子元器件主要是小規(guī)模集成電路。這一時期的計(jì)算機(jī)開始使用操作系統(tǒng)，使得計(jì)算機(jī)在中心程序的控制協(xié)調(diào)下可以同時運(yùn)行許多不同的程序。速度幾十萬到幾百萬次/秒朝小型和大型機(jī)發(fā)展外圍設(shè)備發(fā)展迅速LargeScaleIntegration4mm的硅片（silicon）上可以集成2000個晶體管第一個集成電路計(jì)算機(jī)1964年:IBM/360發(fā)布，之后若干年占據(jù)80%市場。該系列有大，中，小，型計(jì)算機(jī)，共6個型號，它兼顧了科學(xué)計(jì)算和事務(wù)處理兩方面的應(yīng)用,所以取名為360。它的研制開發(fā)經(jīng)費(fèi)高達(dá)50億美元，是研制第一顆原子彈的曼哈頓計(jì)劃的2.5倍。第四代超大規(guī)模計(jì)算機(jī)（1971-）使用的電子元器件主要是大規(guī)模集成電路和超大規(guī)模集成電路。速度幾百萬次-億次微型機(jī)運(yùn)算器、控制器集成在一個芯片上（CPU）多機(jī)系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)化大規(guī)模集成電路的集成度為1000-10萬，超大規(guī)模的集成度為10萬-100萬。

PC機(jī)誕生微型計(jì)算機(jī)開發(fā)的先驅(qū)是Intel公司年輕的工程師馬西安·霍夫（M.E.Hoff），1969年他大膽的提出了一個設(shè)想，把計(jì)算機(jī)的全部電路做在四個芯片上1971世界上第一臺4位微型電子計(jì)算機(jī)MCS-4誕生。硬件技術(shù)對計(jì)算機(jī)更新?lián)Q代的影響

超大規(guī)模集成電路1978~現(xiàn)在幾百萬次至上億次

大規(guī)模集成電路1971~1977幾十萬次至幾百萬

中小規(guī)模集成電路1964~1971

幾萬次至幾十萬次晶體管1958~1964

幾千次至幾萬次電子管1946~1958

速度（次/秒）

硬件技術(shù)時間

時代三四二一1.1.2計(jì)算機(jī)的發(fā)展新一代（第五代）計(jì)算機(jī)特點(diǎn)：新一代計(jì)算機(jī)是把信息技術(shù)、存儲處理、通信和人工智能（AI）結(jié)合在一起的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。1.1.2計(jì)算機(jī)的發(fā)展神經(jīng)計(jì)算機(jī)用許多微處理機(jī)模仿人腦的神經(jīng)元結(jié)構(gòu)，采用大量的并行分布式網(wǎng)絡(luò)就構(gòu)成了神經(jīng)計(jì)算機(jī)。神經(jīng)計(jì)算機(jī)除了有許多處理器之外，還有類似神經(jīng)的節(jié)點(diǎn)，每個節(jié)點(diǎn)與許多點(diǎn)相連。若把每一步運(yùn)算分配給每臺微處理器，使它們同時運(yùn)算，其信息處理速度和智能會大大提高。1.1.2計(jì)算機(jī)的發(fā)展超導(dǎo)計(jì)算機(jī)超導(dǎo)計(jì)算機(jī)的性能是目前電子計(jì)算機(jī)無法相比的。目前制成的超導(dǎo)開關(guān)器件的開關(guān)速度，已達(dá)到10-12秒（皮秒）的水平。超導(dǎo)計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度比現(xiàn)在的電子計(jì)算機(jī)快100倍，而電能消耗僅是電子計(jì)算機(jī)的千分之一。如果目前一臺大中型計(jì)算機(jī)，每小時耗電10千瓦，那么，同樣一臺超導(dǎo)計(jì)算機(jī)只需一節(jié)干電池就可以工作。1.1.2計(jì)算機(jī)的發(fā)展光子計(jì)算機(jī)利用光子取代電子，通過光纖進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸、運(yùn)算和存儲。光子計(jì)算機(jī)中，用不同波長的光表示數(shù)據(jù)對復(fù)雜度高、計(jì)算量大的任務(wù)實(shí)現(xiàn)快速的并行處理光子不帶電荷，它們之間不存在電磁場相互作用；超高速的運(yùn)算速度；超大規(guī)模的信息存儲容量和信息傳輸能力；能量消耗小，散發(fā)熱量低，是一種節(jié)能型產(chǎn)品。1.1.2計(jì)算機(jī)的發(fā)展量子計(jì)算機(jī)量子計(jì)算機(jī)是一種遵循量子力學(xué)規(guī)律進(jìn)行高速數(shù)學(xué)和邏輯運(yùn)算、存儲及處理量子信息的物理裝置。在量子計(jì)算機(jī)中，基本信息單位是量子比特，運(yùn)算對象是量子比特序列。傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)遵循著眾所周知的經(jīng)典物理規(guī)律，而量子計(jì)算機(jī)則是遵循著獨(dú)一無二的量子動力學(xué)規(guī)律來實(shí)現(xiàn)一種信息處理的新模式。1.1.2計(jì)算機(jī)的發(fā)展未來計(jì)算機(jī)的發(fā)展方向巨型化 運(yùn)算速度更高 存儲容量更大 功能更強(qiáng)2008/06未來計(jì)算機(jī)的發(fā)展方向微型化 體積小 性價(jià)比高 靈活性未來計(jì)算機(jī)發(fā)展的方向網(wǎng)絡(luò)化 信息和資源共享智能化 使機(jī)器具有人的一些智能行為未來計(jì)算機(jī)的發(fā)展方向人工智能即用計(jì)算機(jī)模擬人的思維。具體應(yīng)用：機(jī)器人（工業(yè)機(jī)器人、智能機(jī)器人）定理證明模式識別（圖形識別、語音識別）專家系統(tǒng)（自然語言處理、機(jī)器翻譯、智能檢索）我國計(jì)算機(jī)發(fā)展歷史華羅庚和我國第一個計(jì)算機(jī)科研小組

華羅庚教授是我國計(jì)算技術(shù)的奠基人和最主要的開拓者之一。當(dāng)馮·諾依曼開創(chuàng)性地提出并著手設(shè)計(jì)存儲程序通用電子計(jì)算機(jī)EDVAC時，正在美國Princeton大學(xué)工作的華羅庚教授參觀過他的實(shí)驗(yàn)室，并經(jīng)常與他討論有關(guān)學(xué)術(shù)問題，華羅庚教授1950年回國，1956年籌建中科院計(jì)算技術(shù)研究所時，華羅庚教授擔(dān)任籌備委員會主任。我國電子計(jì)算機(jī)的研究狀況從1953年開始的，1958年研制出第一臺計(jì)算機(jī)，即103型通用數(shù)字電子計(jì)算機(jī)，它屬于第一代電子管計(jì)算機(jī)。我國相繼研制出第二代、第三代計(jì)算機(jī)。1.1.2計(jì)算機(jī)的發(fā)展1983年的“銀河-Ⅰ”巨型計(jì)算機(jī)(1億次／s)1.1.2計(jì)算機(jī)的發(fā)展1992年的巨型計(jì)算機(jī)“銀河-Ⅱ”(10億次／s)1.1.2計(jì)算機(jī)的發(fā)展2000年的巨型計(jì)算機(jī)“神威-Ⅰ”(3840億次／s)在當(dāng)時世界上已投入商業(yè)運(yùn)行的前500名高性能計(jì)算機(jī)中排48位1.1.2計(jì)算機(jī)的發(fā)展2004年，上海超級計(jì)算中心的曙光4000A運(yùn)算速度達(dá)到每秒10萬億次，在世界前500名高性能計(jì)算機(jī)中排第10位1.1.2計(jì)算機(jī)的發(fā)展超級計(jì)算機(jī)“曙光5000”研制成功——2008-6運(yùn)算速度達(dá)到每秒230萬億次1.1.2計(jì)算機(jī)的發(fā)展2010年11月，國際TOP500組織公布了最新全球超級計(jì)算機(jī)前500強(qiáng)排行榜，中國首臺千萬億次超級計(jì)算機(jī)系統(tǒng)“天河一號”雄居第一。其實(shí)測運(yùn)算速度可以達(dá)到每秒2570萬億次。1.1.2計(jì)算機(jī)的發(fā)展目前（2013年2月），國際超級計(jì)算機(jī)TOP500組織公布了第36屆世界超級計(jì)算機(jī)500強(qiáng)排名榜，“天河一號”超級計(jì)算機(jī)以峰值速度4700萬億次、持續(xù)速度2566萬億次每秒浮點(diǎn)運(yùn)算的優(yōu)異性能再次位居世界第一。計(jì)算機(jī)的種類很多，通常按不同的標(biāo)準(zhǔn)有不同的分類：1.電子計(jì)算機(jī)從原理上可分為三類：模擬式計(jì)算機(jī)：其處理的電信號在時間上是連續(xù)的，這種信號稱為模擬量。數(shù)字式計(jì)算機(jī)：其處理的電信號在時間上是斷續(xù)的，這種信號稱為數(shù)字量?；旌鲜接?jì)算機(jī)1.1.3計(jì)算機(jī)的分類010011100數(shù)字信號模擬信號在電學(xué)中具有兩種穩(wěn)定狀態(tài)以代表0和1的東西很多。例如：電壓的高和低，開關(guān)的開和關(guān)，脈沖的有和無，晶體管的導(dǎo)通和截止等等。1.1.3計(jì)算機(jī)的分類2.按構(gòu)成計(jì)算機(jī)的基本元件可分為四類：電子管計(jì)算機(jī)；晶體管計(jì)算機(jī)；集成電路計(jì)算機(jī)；大規(guī)?；虺笠?guī)模集成電路計(jì)算機(jī)。3.按用途可分為專用計(jì)算機(jī)(為某種特定目的所設(shè)計(jì)制造的計(jì)算機(jī)，其適用范圍窄)和通用計(jì)算機(jī)(目前廣泛應(yīng)用的計(jì)算機(jī)，可用于解決各種類型的問題)兩大類。4.根據(jù)計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度的快慢、存貯容量的大小、功能的強(qiáng)弱，一般分為巨型機(jī)、大型機(jī)、中型機(jī)、小型機(jī)和微型機(jī)五類。1.1.3計(jì)算機(jī)的分類1、科學(xué)計(jì)算：完成數(shù)學(xué)問題的計(jì)算。2、數(shù)據(jù)處理：對大量的數(shù)據(jù)及時記錄、整理、統(tǒng)計(jì)并加工成人們所需要的形式。3、過程控制：指用計(jì)算機(jī)及時采集檢測數(shù)據(jù)，按最佳值迅速對控制對象進(jìn)行自動調(diào)節(jié)控制。4、計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)：主要包括計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助制造和計(jì)算機(jī)輔助教育等。5、人工智能：使計(jì)算機(jī)模擬人類的智能活動：學(xué)習(xí)、理解、判斷、識別、推理和問題求解等。6、多媒體技術(shù)：計(jì)算機(jī)對文本、圖形、圖像、音頻和視頻等多種媒體的數(shù)據(jù)信息，進(jìn)行采集、存儲、傳送、編輯和再現(xiàn)等處理技術(shù)。7、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用1.1.4計(jì)算機(jī)的應(yīng)用1.2 計(jì)算機(jī)中數(shù)和字符的表示1.2.1 數(shù)的進(jìn)制1.2.2 不同進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換1.2.3 計(jì)算機(jī)中數(shù)的表示1.2.4 計(jì)算機(jī)中字符的表示日常生活中，人們廣泛使用十進(jìn)制數(shù)，任意一個十進(jìn)制數(shù)(1234)10可表示為：

(1234)10=1×103+2×102+3×101+4×100

(1234)10的下標(biāo)10表示十進(jìn)制，該數(shù)共有4位每位可以是0～9十個數(shù)字中的任意一個根據(jù)每位所處位置而賦以一個固定的單位值10i稱之為權(quán)式中的10稱為基數(shù)或“底”1.2.1數(shù)的進(jìn)制數(shù)位、基數(shù)、位權(quán)數(shù)位是指數(shù)碼在一個數(shù)中所處的位置；基數(shù)是指在某種進(jìn)位計(jì)數(shù)制中，每個數(shù)位上所能使用的數(shù)碼的個數(shù)。對于N進(jìn)制數(shù)，整數(shù)部分第i位的位權(quán)為Ni-1，而小數(shù)部分第j位的位權(quán)為N-j1.十進(jìn)制（十進(jìn)位記數(shù)制）具有十個不同的數(shù)碼符號0、1、2、3、4、5、6、7、8、9，其基數(shù)為10；十進(jìn)制數(shù)的特點(diǎn)是十進(jìn)一。（1011）10=1×103+0×102+1×101+1×1001.2.1數(shù)的進(jìn)制2.八進(jìn)制（八進(jìn)位記數(shù)制）具有八個不同的數(shù)碼符號0、1、2、3、4、5、6、7，其基數(shù)為8；八進(jìn)制數(shù)的特點(diǎn)是逢八進(jìn)一。（1011）8=1×83+0×82+1×81+1×80

=（521）101.2.1數(shù)的進(jìn)制3.十六進(jìn)制（十六進(jìn)位記數(shù)制）具有十六個不同的數(shù)碼符號0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F，其基數(shù)為16；十六進(jìn)制數(shù)的特點(diǎn)是逢十六進(jìn)一。（1011）16=1×163+0×162+1×161+1×160

=（4113）101.2.1數(shù)的進(jìn)制4.二進(jìn)制（二進(jìn)位記數(shù)制）二進(jìn)制中只有兩個數(shù)：0和1。二進(jìn)制數(shù)的基數(shù)為2，其特點(diǎn)是逢二進(jìn)一。1.2.1數(shù)的進(jìn)制進(jìn)制表示在數(shù)字后加字母B表示二進(jìn)制數(shù)加字母O表示八進(jìn)制數(shù)加字母D表示十進(jìn)制數(shù)加字母H表示十六進(jìn)制數(shù)。1.2.2不同進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換用計(jì)算機(jī)處理十進(jìn)制數(shù)，必須把它轉(zhuǎn)化成二進(jìn)制數(shù)才能被計(jì)算機(jī)接受;同理，計(jì)算機(jī)的運(yùn)算結(jié)果應(yīng)將二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成人們習(xí)慣的十進(jìn)制數(shù)。這就產(chǎn)生了不同進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換問題。1.十進(jìn)制數(shù)與二進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換

（1）十進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制整數(shù)除以2取余法：把被轉(zhuǎn)換的十進(jìn)制整數(shù)反復(fù)地除以2，直到商為0，所得的余數(shù)（從未位讀起）就是該數(shù)的二進(jìn)制表示。

1.2.2不同進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換例:將十進(jìn)制數(shù)116轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù) 2 116 2 58 ……………0 2 29 ……………0 214 ……………1 27 ……………0 23……………1 21 ……………1

0 ……………1反復(fù)的除以2

每次的商

每次的余數(shù)所以(116)10=(1110100)2(低位)(高位)10→8是“除以8取余法”；10→16是“除以16取余法”。（2）十進(jìn)制小數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制小數(shù)將十進(jìn)制小數(shù)連續(xù)乘以2，選取進(jìn)位整數(shù)，直到滿足精度要求為止。簡稱“乘以2取整法”。例如：求(0.625)10=(?)2

0.625

×2(高位)

第一位小數(shù)→1.(十分位)250×2

第二位小數(shù)→0.(百分位)500×2(低位)

第三位小數(shù)→1.(千分位)000(0.625)10=(0.101)2

10→8是“乘以8取整法”;10→16是“乘以16取整法”。（3）二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)將二進(jìn)制數(shù)按權(quán)（2i）展開求和即可例如：(10001100.101)2=(？)101×27+0×26+0×25+0×24+0×23+1×22+0×21+0×20+1×2-1+0×2-2+1×2-3

=128+0+0+0+8+4+0+0+0.5+0+0125=140.625

所以：(10001100.101)2=(140.625)101.2.2不同進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換2.二進(jìn)制與八進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換（1）二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù)和八進(jìn)制數(shù)之間存在特殊關(guān)系，即8=23;具體轉(zhuǎn)換方法是：從小數(shù)點(diǎn)開始，整數(shù)部分從右向左3位一組，小數(shù)部分從左向右3位一組，不足三位用0補(bǔ)足，寫成對應(yīng)的八進(jìn)制數(shù)即可。1.2.2不同進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換例子：(1111011)2=(?)8

001111011二進(jìn)制↓↓↓173八進(jìn)制(1111011)2=(173)8

1.2.2不同進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換（2）八進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)以小數(shù)點(diǎn)為界，向左或向右每一位八進(jìn)制數(shù)用相應(yīng)的三位二進(jìn)制數(shù)取代，然后將其連在一起即可。例如:(173)8

=(?)2

173八進(jìn)制↓↓↓001111011二進(jìn)制二進(jìn)制數(shù)和16進(jìn)制數(shù)之間存在特殊關(guān)系，即16=24

(173)8=(001111011)2數(shù)的二、十、十六進(jìn)制數(shù)表示對照表（表1-2）二進(jìn)制十進(jìn)制十六進(jìn)制二進(jìn)制十進(jìn)制十六進(jìn)制000000100199000111101010A001022101111B001133110012C010044110113D010155111014E011066111115F011177100088練習(xí)題進(jìn)制的轉(zhuǎn)換：

1）把二十進(jìn)制數(shù)：（101.111）2

2）把十二進(jìn)制數(shù)：（74.25）103）把二八進(jìn)制數(shù)：（11011.10011）2

4）把二十六進(jìn)制數(shù)：(11.11)2

5）把十六二進(jìn)制數(shù):

(1FFF)16

答案：1）把二十進(jìn)制數(shù)：（101.111）2

將二進(jìn)制數(shù)按權(quán)（2i）展開求和（101.111）2

=1×22+0×21+1×20+1×2-1+1×2-2+1×2-3

=（5.875）102）把十二進(jìn)制數(shù)：（74.25）10整數(shù)部分：除以2取余法小數(shù)部分：乘以2取整法最后把2個部分的結(jié)果連接起來（74.25）10=（1001010.01)23）把二八進(jìn)制數(shù)：（11011.10011）2

3位一組對應(yīng)法（011

011.100

110）2=（33.46)84）把二十六進(jìn)制數(shù)：(11.11)2

4位一組對應(yīng)法（0011.1100）2=（3.C)165）把十六二進(jìn)制數(shù):

(1FFF)16

4位一組對應(yīng)法（1FFF）16=（11111

1111

1111)21.2.3數(shù)在計(jì)算機(jī)中的表示在計(jì)算機(jī)中，所有的數(shù)據(jù)、指令以及一些符號等都是用特定的二進(jìn)制代碼表示的。把一個數(shù)在計(jì)算機(jī)內(nèi)二進(jìn)制的表示形式稱為機(jī)器數(shù)，該數(shù)稱為這個機(jī)器數(shù)的真值。機(jī)器數(shù)具有下列3個特點(diǎn)-1：機(jī)器數(shù)有固定的位數(shù)它所表示的數(shù)受到固定位數(shù)的限制，具有一定的范圍，超過這個范圍就會產(chǎn)生“溢出”。

例如，一個8位機(jī)器數(shù)，所能表示的無符號整數(shù)的最大值是全“1”：11111111，即十進(jìn)制數(shù)255。如果超過這個值，就會產(chǎn)生“溢出”。

機(jī)器數(shù)具有下列3個特點(diǎn)-2：機(jī)器數(shù)把其真值的符號數(shù)字化機(jī)器數(shù)中規(guī)定的符號位（一般是最高位）取0或1，來分別表示其值的正或負(fù)（0表示正數(shù)，1表示負(fù)數(shù)）。例如，一個8位機(jī)器數(shù)，其最高位是符號位，那末對于00101110和10010011，其真值分別為十進(jìn)制數(shù)+46和-19。機(jī)器數(shù)中，采用定點(diǎn)和浮點(diǎn)2種方式來表示小數(shù)點(diǎn)的位置定點(diǎn)表示法定點(diǎn)表示是把小數(shù)點(diǎn)約定在機(jī)器數(shù)的某一個固定的位置上定點(diǎn)純小數(shù)（不含整數(shù)位的數(shù)）:小數(shù)點(diǎn)固定在符號位之后。0.0010011定點(diǎn)整數(shù):小數(shù)點(diǎn)固定在數(shù)值的最后一位之后。10011.例如字長為16時，數(shù)據(jù)“-2-15”和“+32767”用定點(diǎn)表示法如下。

機(jī)器數(shù)具有下列3個特點(diǎn)-3：數(shù)的定點(diǎn)表示法-2-15+32767浮點(diǎn)表示法浮點(diǎn)表示法是指表示一個數(shù)時，其小數(shù)點(diǎn)的位置是浮動的。它實(shí)際上是數(shù)的科學(xué)記數(shù)法（指數(shù)記數(shù)法）在計(jì)算機(jī)中的具體實(shí)現(xiàn)。例如，1010.11=0.101011×24

=0.101011×2100。100稱為階碼，是一個二進(jìn)制整數(shù)（定點(diǎn)整數(shù)），（100）2=(4)10

；0.101011稱為尾數(shù)，是一個二進(jìn)制小數(shù)（定點(diǎn)純小數(shù)）。在數(shù)的浮點(diǎn)表示中，一個數(shù)由兩部分組成：其一是階碼部分（表示數(shù)的指數(shù)記數(shù)法中的指數(shù)，記為E）；其二是尾數(shù)部分（相當(dāng)于指數(shù)記數(shù)法中的尾數(shù)，記為M），因此對于一個數(shù)N，通過浮點(diǎn)表示法可以表示（注意：E和M中都包含有各自的符號位）為：N=2E×M32位浮點(diǎn)數(shù)的結(jié)構(gòu)N=2E×M其中，階碼占8位，尾數(shù)占24位2-5×0.1110111.2.4 字符在計(jì)算機(jī)中的表示1、西文字符在計(jì)算機(jī)中的表示在計(jì)算機(jī)內(nèi)必須要引入文字、字母以及某些專用符號，以便表示文字語言、邏輯語言等信息．如：英文字母、標(biāo)點(diǎn)符號、十進(jìn)制數(shù)以及諸如$、%、@等符號。在計(jì)算機(jī)內(nèi)部，各種字符必須用一種二進(jìn)制代碼來表示。目前國際上普遍采用的一種字符系統(tǒng)是7位的ASCII碼:（AmericanStandardCodeforInformationInterchange美國標(biāo)準(zhǔn)信息交換代碼）包括10個十進(jìn)制數(shù)碼，26個英文字母和一定數(shù)量的專用符號，如$、%、@、*等總共約128個元素。表1-30-9:30H-39HA-Z:41H-5AHa-z:61H-7AHASCII碼的16進(jìn)制表示:空振鈴回車2、漢字在計(jì)算機(jī)中的表示由于漢字是象形文字，不同于英文、法文等拼音文字，因此用計(jì)算機(jī)進(jìn)行漢字信息處理，遠(yuǎn)比進(jìn)行西文信息處理要復(fù)雜得多。必須要解決漢字的輸入、輸出以及在計(jì)算機(jī)內(nèi)部的編碼問題，即漢字的輸入碼、字形碼和機(jī)內(nèi)碼的問題。（1）輸入碼目前，有多種漢字輸入編碼，它們主要有以下幾種類型：數(shù)字編碼:數(shù)字編碼實(shí)質(zhì)上是一種表格編碼，如區(qū)位碼、電報(bào)碼等，它們都是用一定位數(shù)的數(shù)字作為漢字的輸入編碼。（例如：壓4925）數(shù)字編碼的優(yōu)點(diǎn)是無重碼，缺點(diǎn)是代碼難以記憶。字音編碼：拼音碼。優(yōu)點(diǎn)是不需訓(xùn)練和記憶，缺點(diǎn)是輸入重碼率很高，必須進(jìn)行同音字選擇。字形編碼：字形編碼是根據(jù)漢字字形的一種編碼，如五筆字型碼等。為了解決漢字的編碼問題，我國陸續(xù)公布了多個中文編碼標(biāo)準(zhǔn)，其中GB2312－80是目前使用最多的漢字編碼標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)是基于區(qū)位碼設(shè)計(jì)的，一個漢字的編碼由它所在的區(qū)號和位號組成，稱為區(qū)位碼。其中共含有6763個簡化漢字和682個漢字符號。在該標(biāo)準(zhǔn)的漢字編碼表中，漢字和符號按區(qū)位排列，共分成了94個區(qū)，每個區(qū)有94個位。其中01-09區(qū)是符號、數(shù)字區(qū)，16-87區(qū)是漢字區(qū)，10-15和88-94是未定義的空白區(qū)。例如：“啊”字區(qū)位碼為“1601”。區(qū)位碼國標(biāo)漢字區(qū)位碼表區(qū)位碼2）漢字的機(jī)內(nèi)碼保存一個漢字的區(qū)位碼要占用兩個字節(jié)，區(qū)號、位號各占一個字節(jié)。為了避免漢字區(qū)位碼與ASCII碼無法區(qū)分，漢字在計(jì)算機(jī)內(nèi)的保存采用了機(jī)內(nèi)碼，也稱漢字的內(nèi)碼。目前占主導(dǎo)地位的漢字機(jī)內(nèi)碼是將區(qū)碼和位碼分別加上數(shù)A0H作為機(jī)內(nèi)碼。例如：“啊”字的區(qū)位碼（16

01）的十六進(jìn)制表示為1001H，而“啊”字的機(jī)內(nèi)碼則為B0A1H。這樣漢字機(jī)內(nèi)碼的兩個字節(jié)的最高位均為“1”（B0H=10110000，A1H=10100001），很容易與西文的ASCII碼區(qū)分。以GB2312－80國家標(biāo)準(zhǔn)制定的漢字機(jī)內(nèi)碼也稱為GB2312碼。它和國標(biāo)區(qū)位碼的換算關(guān)系是：

機(jī)內(nèi)碼=區(qū)位碼+A0A0H3）字形碼顯示或打印輸出漢字，必須提供漢字的字形碼。漢字字形碼是漢字字符形狀的表示，一般可用點(diǎn)陣表示。常見的漢字點(diǎn)陣有：16×16點(diǎn)陣（占32字節(jié)）、24×24點(diǎn)陣（占72字節(jié)）、48×48點(diǎn)陣（占6×48字節(jié)）等。字模點(diǎn)陣的信息量很大，只能用于構(gòu)成漢字庫，不能用于機(jī)內(nèi)存儲，當(dāng)顯示或打印輸出時才檢索字庫，得到字模點(diǎn)陣，輸出字形至輸出設(shè)備。第一、第二字節(jié):1FH、7FH(0001,1111，0111,1111)第三、第四字節(jié)：09、02第五、第六字節(jié)：09、02第七、第八字節(jié)：0A、3A…第29、第30字節(jié)：第31、第32字節(jié)：08、064）漢字處理的過程計(jì)算機(jī)對漢字的輸入、保存和輸出過程中這樣的：在輸入漢字時，操作者在鍵盤上鍵入輸入碼通過輸入碼找到漢字的國標(biāo)區(qū)位碼，再計(jì)算出漢字的機(jī)內(nèi)碼后內(nèi)碼保存而當(dāng)顯示或打印漢字時，則首先從指定地址取出漢字的內(nèi)碼，根據(jù)內(nèi)碼從字模庫中取出漢字的字形碼，再通過一定的軟件轉(zhuǎn)換，將字形輸出到屏幕或打印機(jī)上。1.3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1.3.1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成1.3.2 計(jì)算機(jī)的工作原理1.3.3 計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)1.3.4 計(jì)算機(jī)的軟件系統(tǒng)1.3.1計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成一個完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成的，如圖所示。硬件（Hardware）也稱硬設(shè)備，是指計(jì)算機(jī)的各種看得見、摸得著實(shí)實(shí)在在的裝置，是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的物質(zhì)基礎(chǔ)。軟件（Software）是指所有應(yīng)用計(jì)算機(jī)的技術(shù)，即看不見摸不著的程序和數(shù)據(jù)。硬件和軟件的關(guān)系硬件是軟件建立和依托的基礎(chǔ)，軟件是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的靈魂。而沒有硬件對軟件的物質(zhì)支持，軟件的功能則無從談起。沒有軟件的硬件是“裸機(jī)”，不能供用戶直接使用。所以把計(jì)算機(jī)系統(tǒng)當(dāng)作一個整體來看，即含硬件，也包括軟件，兩者不可分割。硬件和軟件相結(jié)合才能充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的功能。

1.3.2計(jì)算機(jī)的工作原理

到目前為止，幾乎生產(chǎn)的所有計(jì)算機(jī)都是馮·諾依曼體系結(jié)構(gòu)（1946年）的計(jì)算機(jī)，這也是我們正在使用的微機(jī)的體系結(jié)構(gòu)。 馮·諾依曼體系結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)1:采用二進(jìn)制代碼表示數(shù)據(jù)和指令。2:采用存儲程序的工作方式，即：事先編制程序；存儲程序；自動、連續(xù)地、依次地執(zhí)行指令。取指令分析指令執(zhí)行指令。所謂“指令”，就是指程序中用來完成一步操作的二進(jìn)制代碼。所謂“程序”，實(shí)際上就是人們?yōu)槭褂?jì)算機(jī)完成某一任務(wù)而設(shè)計(jì)和編制的指令序列馮·諾依曼計(jì)算機(jī)必須具備以下5大功能：輸入功能：將程序和數(shù)據(jù)送到計(jì)算機(jī)存儲器中。存儲功能：能長期記憶輸入的程序、數(shù)據(jù)及各種結(jié)果。運(yùn)算功能：能完成各種算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算及數(shù)據(jù)傳輸?shù)炔僮鳌？刂乒δ埽耗芨鶕?jù)程序的規(guī)定或操作結(jié)果，控制程序的執(zhí)行順序及計(jì)算機(jī)各部件之間的協(xié)調(diào)工作。輸出功能：能根據(jù)人們事先給出的格式要求，將程序、數(shù)據(jù)及結(jié)果輸出給操作人員。5大功能對應(yīng)5大部件1.3.3計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)一、運(yùn)算器主要功能是完成對數(shù)據(jù)的算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算和邏輯判斷等操作。在控制器控制下，它對取自存儲器或其內(nèi)部寄存器的數(shù)據(jù)進(jìn)行算術(shù)或邏輯運(yùn)算，其結(jié)果暫存在內(nèi)部寄存器或送到存儲器。

二、控制器主要功能是控制各部件工作，使計(jì)算機(jī)能自動地執(zhí)行程序。從存儲器順序取出指令，并對指令進(jìn)行分析；然后向有關(guān)部件發(fā)出相應(yīng)的控制信號，使之引起部件協(xié)調(diào)動作，完成指令所規(guī)定的操作。取指令分析指令執(zhí)行指令控制器和運(yùn)算器合在一起被稱為CPU

（CentralProcessingUnit，中央處理器）三、存儲器（Memory）是用來存儲程序和數(shù)據(jù)的部件。用戶先通過輸入設(shè)備把程序和數(shù)據(jù)存儲在存儲器中；運(yùn)行時，控制器從存儲器逐一取出指令并加以分析，發(fā)生控制命令以完成指令的操作。存儲器分成主存儲器和輔助存儲器主存儲器與運(yùn)算器和控制器直接相連，存放當(dāng)前正在運(yùn)行的程序和有關(guān)數(shù)據(jù)，存取速度快。輔助存儲器存放計(jì)算機(jī)暫時不用的程序和數(shù)據(jù)，需要時才調(diào)入內(nèi)存，它的存取速度相對較慢。主存儲器-內(nèi)存內(nèi)存內(nèi)存是由一個個內(nèi)存單元組成的，每個內(nèi)存單元中一般存放一個字節(jié)（8位）的二進(jìn)制信息。內(nèi)存單元的總數(shù)目稱為內(nèi)存容量。分類：只讀存儲器ROM（ReadOnlyMemory）斷電不消失隨機(jī)存取存儲器RAM（RandomAccessMemory）斷電消失輔助存儲器-外存存儲器的有關(guān)概念二進(jìn)制位，又稱比特（bit）。每一個能代表0和1的電子線路稱為一個二進(jìn)制位。存貯器就是一個包含許許多多個二進(jìn)制位的電子單元的所組成的龐大電路。字節(jié)，又稱拜特（Byte,B）。1Byte=8bit。存儲容量：它常以字節(jié)為單元來表示。210-記為1KB(1024個字節(jié))；220-記為1MB；230-記為1GB；240-記為1TB；四、輸入設(shè)備輸入（Input）設(shè)備能把程序、數(shù)據(jù)、圖形、聲音等信息，通過輸入接口轉(zhuǎn)成計(jì)算機(jī)可接收的形式。無線鼠標(biāo)激光筆(帶鼠標(biāo)/U盤的教鞭)模數(shù)轉(zhuǎn)換器

五、輸出設(shè)備運(yùn)算器、控制器、主存儲器合稱為計(jì)算機(jī)的主機(jī)。輸入設(shè)備和輸出設(shè)備合稱為I/O設(shè)備。輸入設(shè)備、輸出設(shè)備和輔助存儲器統(tǒng)稱為外部設(shè)備，簡稱外設(shè)。1.3.4計(jì)算機(jī)的軟件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)按功能劃分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩大類。系統(tǒng)軟件用于實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的管理、調(diào)度、監(jiān)視和服務(wù)等功能。應(yīng)用軟件是用戶為解決某種應(yīng)用問題而編制的程序。1.系統(tǒng)軟件1)操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)是最重要的系統(tǒng)軟件。操作系統(tǒng)（OperatingSystem，簡稱OS）是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的一個系統(tǒng)軟件，它是這樣一些程序模塊的集合——它們管理和控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的軟件和硬件資源，合理地組織計(jì)算機(jī)工作流程，以便有效地利用這些資源為用戶提供一個功能強(qiáng)大、使用方便和可擴(kuò)展的工作環(huán)境，從而在計(jì)算機(jī)與其用戶之間起到接口的作用。2)計(jì)算機(jī)語言人和計(jì)算機(jī)交流信息需要使用語言，這種語言稱為計(jì)算機(jī)語言，或者稱為程序設(shè)計(jì)語言。計(jì)算機(jī)語言通常分為機(jī)器語言、匯編語言和高級語言3類。機(jī)器語言機(jī)器語言是一種以二進(jìn)制代碼“0”和“1”形式來表示的、能夠被計(jì)算機(jī)直接識別和執(zhí)行的語言。例如：機(jī)器語言中指令“1011011000000000”的作用是讓計(jì)算機(jī)進(jìn)行一次加法運(yùn)算；“1011011000000001”的作用是讓計(jì)算機(jī)進(jìn)行一次減法運(yùn)算。用機(jī)器語言編寫的程序，計(jì)算機(jī)能夠直接執(zhí)行，而且速度快。但是，用機(jī)器語言編寫的程序是一項(xiàng)十分繁瑣的工作，要記住各種代碼和它的含義是不容易的，而且編出的程序全是由0和1組成的數(shù)字序列，直觀性差，非常容易出錯，程序的檢查和調(diào)試都比較困難。另外，由于機(jī)器語言是面向機(jī)器的，即不同型號的計(jì)算機(jī)，其機(jī)器語言一般均不相同，所以按照一種計(jì)算機(jī)的機(jī)器指令編制的程序，不能在另一種計(jì)算機(jī)上執(zhí)行。因此，機(jī)器語言不利于計(jì)算機(jī)的推廣使用；機(jī)器語言是一種低級語言。匯編語言匯編語言是一種用助記符表示的面向機(jī)器的程序設(shè)計(jì)語言。一定程度上簡化了編程工作，而且容易記憶和檢查。例如完成X+Y＝k的加法運(yùn)算，用匯編語言編寫的程序如下：

LDX（取X）

ADDY(加Y)STAk（送到k）匯編語言符號代碼指令仍然是與特定的計(jì)算機(jī)的機(jī)器指令一一對應(yīng)，故仍屬于一種面向機(jī)器的語言，或者說也仍是一種低級語言。用匯編語言書寫的符號程序叫做源程序，計(jì)算機(jī)是不能直接接受和運(yùn)行這種源程序的。因此，必須要用專門設(shè)計(jì)的匯編程序去加工和轉(zhuǎn)換它們，以便把源程序轉(zhuǎn)換成由機(jī)器指令組成的目標(biāo)程序，然后才能上機(jī)器去執(zhí)行。這一轉(zhuǎn)換過程又稱為匯編過程。匯編語言有兩個缺點(diǎn)：一是對不同型號的計(jì)算機(jī)，針對同一問題所編的匯編語言源程序互不相同；二是與自然語言差別較大，難以普及。匯編語言高級語言與自然語言相接近的、又能為計(jì)算機(jī)所“接受”，且語義確定、直觀、通用、易學(xué)的語言，即高級語言。50年代末，世界上誕生了第一個主要用于科學(xué)計(jì)算的高級語言——Fortran語言。常用的高級語言Basic：是一種簡單易學(xué)的計(jì)算機(jī)高級語言。尤其是VisualBasic語言，是重要的多媒體編程工具語言。Fortran：是一種適合科學(xué)和工程設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)語言。Pascal：是結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)語言，適用于教學(xué)、科學(xué)計(jì)算、數(shù)據(jù)處理和系統(tǒng)軟件的開發(fā)。C：適用于系統(tǒng)軟件、數(shù)值計(jì)算、數(shù)據(jù)處理等。使用非常廣泛。Java：簡單、安全、可移值性強(qiáng)。它適用于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的編程，多用于交互式多媒體應(yīng)用。高級語言的共同特點(diǎn)是：獨(dú)立于特定的機(jī)器，是一種類似于自然語言和數(shù)學(xué)描述語言的程序設(shè)計(jì)語言。在使用高級語言設(shè)計(jì)程序時，程序不再是一條條指令序列，而是各種各樣的語句，每種語句的功能隱含一串指令。計(jì)算機(jī)只能識別機(jī)器語言程序。換言之，計(jì)算機(jī)不能直接接受和執(zhí)行高級語言編寫的程序，因此必須要有翻譯，即把人們用高級語言編寫的程序（稱為源程序）翻譯成機(jī)器語言形式的目標(biāo)程序后，計(jì)算機(jī)才能執(zhí)行。這種翻譯，通常有兩種方式：編譯方式和解釋方式。編譯方式：編譯程序把高級語言的源程序整個地翻譯成用機(jī)器指令生成的目標(biāo)程序，然后再由計(jì)算機(jī)執(zhí)行該目標(biāo)程序并得到計(jì)算結(jié)果。解釋方式：解釋程序?qū)υ闯绦蛑鹁涞剡M(jìn)行翻譯，每翻譯一句就由機(jī)器執(zhí)行一句，即邊解釋邊執(zhí)行。Fortran、Cobol、Pascal、C等高級語言源程序均采用編譯執(zhí)行方式，而大多數(shù)Basic語言源程序則采用解釋執(zhí)行方式。3)語言處理程序3數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DataBaseManagementSystem，DBMS）是有效地進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲、共享和處理的工具。簡單地說，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是管理系統(tǒng)中大量、持久、可靠、共享的數(shù)據(jù)的工具。常見的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)有：FOXPRO、ORACLE、DB2、SQLSERVER、SYBASE等。4應(yīng)用軟件在計(jì)算機(jī)硬件和系統(tǒng)軟件的支持下，面向具體問題和具體用戶的軟件，稱為應(yīng)用軟件。應(yīng)用軟件可分為應(yīng)用軟件包（Package）和用戶程序兩種。應(yīng)用軟件包通常由計(jì)算機(jī)專業(yè)人員與相關(guān)專業(yè)的技術(shù)人員共同開發(fā)完成，是為解決帶有通用性問題而研制開發(fā)的程序。用戶程序則指用戶針對特定問題而編制的程序。應(yīng)用軟件文字處理軟件表格處理軟件圖形及圖像處理軟件其他專用軟件1.4操作系統(tǒng)概述1.4.1操作系統(tǒng)的概念1.4.2操作系統(tǒng)的功能1.4.3操作系統(tǒng)的發(fā)展和分類概念OperatingSystem，簡稱OS.是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的一個系統(tǒng)軟件，它是這樣一些程序模塊的集合——它們管理和控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的軟件和硬件資源，合理地組織計(jì)算機(jī)工作流程，以便有效地利用這些資源為用戶提供一個功能強(qiáng)大、使用方便和可擴(kuò)展的工作環(huán)境，從而在計(jì)算機(jī)與其用戶之間起到接口的作用。操作系統(tǒng)追求的目標(biāo)主要有兩點(diǎn)：一是方便用戶使用計(jì)算機(jī)，一個好的操作系統(tǒng)應(yīng)提供給用戶一個清晰、簡潔、易于使用的用戶界面；二是提高系統(tǒng)資源的利用率，盡可能使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的各種資源得到最充分地利用。操作系統(tǒng)的功能（5個）：處理機(jī)管理（CPU）存儲管理（內(nèi)存）設(shè)備管理（外設(shè)）文件管理作業(yè)管理處理機(jī)管理

處理機(jī)是最重要的資源，現(xiàn)代操作系統(tǒng)允許多個程序共享處理機(jī)，按照某種算法（分時、優(yōu)先級）交替地使用處理機(jī)，以最大限度提高處理機(jī)的利用率。用戶1用戶2用戶3高級用戶存儲管理存貯管理主要是內(nèi)存管理。內(nèi)存是第二重要資源。存儲器管理要具備下列功能：內(nèi)存分配和存儲保護(hù)：計(jì)算機(jī)中可能有多個用戶的程序和數(shù)據(jù)，也可能有一個用戶的多個程序和數(shù)據(jù)，操作系統(tǒng)就要負(fù)責(zé)將用戶的不同程序和數(shù)據(jù)合理地分配存儲在內(nèi)存中，并保證各個程序和數(shù)據(jù)間不會相互覆蓋。存儲擴(kuò)充：用輔存擴(kuò)充主存，實(shí)現(xiàn)“虛擬存儲器”。如果內(nèi)存中沒有足夠的空閑空間可供調(diào)入內(nèi)存的程序和數(shù)據(jù)使用，操作系統(tǒng)要采用某種策略將內(nèi)存中某個程序和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存到外存中。設(shè)備管理設(shè)備管理：最龐大、瑣碎的部分，（這里的設(shè)備指的是外部設(shè)備，除了CPU和內(nèi)存之外的設(shè)備）因?yàn)椋?/p>

物理設(shè)備品種繁多、用法各異。

各種外設(shè)能和主機(jī)并行工作。主機(jī)與各類外設(shè)速度極不匹配，級差很大。完成用戶進(jìn)程提出的I/O請求為用戶進(jìn)程分配其所需的I/O設(shè)備提高CPU和I/O設(shè)備的利用率提高I/O速度方便用戶使用I/O設(shè)備設(shè)備管理主要任務(wù)文件管理也稱為信息管理，負(fù)責(zé)文件信息的存取和管理。文件管理的功能：

文件存儲空間管理目錄管理：為了用戶方便找到他所需的文件。

文件的讀寫管理和存取控制：存取控制就是防止文件被非法使用。作業(yè)管理作業(yè)管理作業(yè)：是指在一次應(yīng)用業(yè)務(wù)處理過程中，從輸入開始到輸出結(jié)束，用戶要求計(jì)算機(jī)所做的有關(guān)該次業(yè)務(wù)處理的全部工作。作業(yè)管理不是所有的操作系統(tǒng)都擁有的功能，通常在中、大型機(jī)系統(tǒng)上的多用戶操作系統(tǒng)才具有的功能。Windows操作系統(tǒng)就沒有作業(yè)管理功能。1.無操作系統(tǒng)時代

1946年，世界上第一臺多用途的電子計(jì)算機(jī)ENIAC誕生，計(jì)算機(jī)硬件主要采用電子管器件，手工操作，通過紙帶或卡片輸入程序和數(shù)據(jù)，通過電傳打字機(jī)輸出結(jié)果，在控制臺上通過搬鍵輸入操作命令來控制CPU等的使用。2.第一代批處理操作系統(tǒng)在晶體管計(jì)算機(jī)時代，產(chǎn)生了操作系統(tǒng)的雛形-批處理系統(tǒng)（監(jiān)督程序），用來控制作業(yè)的運(yùn)行。把若干個作業(yè)合成一批，調(diào)入計(jì)算機(jī)執(zhí)行，完成后再調(diào)入下一批作業(yè)。1.4.3操作系統(tǒng)的發(fā)展和分類用戶將作業(yè)交到機(jī)房，操作員將一批作業(yè)輸入到輔存（如磁帶）上，形成一個作業(yè)隊(duì)列。當(dāng)需要調(diào)入作業(yè)時，監(jiān)督程序從這一批中選一道作業(yè)調(diào)入內(nèi)存運(yùn)行。當(dāng)這一道作業(yè)完成時，監(jiān)督程序調(diào)入另一道程序，直到這一批作業(yè)全部完成。

批處理系統(tǒng)的工作過程1.4.3操作系統(tǒng)的發(fā)展和分類2.第二代操作系統(tǒng)

分時操作系統(tǒng)分時系統(tǒng)是指在一臺主機(jī)上連接多個帶有顯示器和鍵盤的終端，同時允許多個用戶通過自己的鍵盤，以交互的方式使用計(jì)算機(jī)，共享主機(jī)中的資源。1.4.4操作系統(tǒng)的分類主機(jī)終端1.4.3操作系統(tǒng)的發(fā)展和分類多道操作系統(tǒng)多道系統(tǒng)是控制多道程序同時運(yùn)行的程序系統(tǒng)，由它決定在某一時刻運(yùn)行哪一個作業(yè)，或者說，是在計(jì)算機(jī)內(nèi)存中同時存放幾道相互獨(dú)立的程序，使它們在管理程序控制之下，相互穿插地運(yùn)行，即使多道程序在系統(tǒng)內(nèi)并行工作（1）多道：即計(jì)算機(jī)內(nèi)存中同時存放幾道相互獨(dú)立的程序；（2）宏觀上并行：（3）微觀上串行：實(shí)時系統(tǒng)（Real－TimeSystem）是指系統(tǒng)能及時（立即）響應(yīng)外部事件的請求，在規(guī)定的時間內(nèi)完成對該事件的處理，并控制所有實(shí)時任務(wù)協(xié)調(diào)一致地運(yùn)行。實(shí)時過程控制：如煉鋼廠里的自動化控制、飛機(jī)、導(dǎo)彈

的制導(dǎo)等。實(shí)時信息處理：如聯(lián)網(wǎng)訂票系統(tǒng)、銀行業(yè)務(wù)等。

1.4.3操作系統(tǒng)的發(fā)展和分類第三代操作系統(tǒng)70年代，通用計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)開始出現(xiàn)，如UNIX、MS-DOS等操作系統(tǒng)相繼問世80年代和90年代以后，出現(xiàn)Windows系列操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、分布式操作系統(tǒng)等。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)：通過通訊設(shè)施將物理上分散的具有自治功能的多個計(jì)算機(jī)系統(tǒng)互連起來的，實(shí)現(xiàn)信息交換、資源共享、可互操作和協(xié)作處理的系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的特征：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是一個互連的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的群體。這些計(jì)算機(jī)是自治的，每臺計(jì)算機(jī)有自己的操作系統(tǒng)，各自獨(dú)立工作，它們在網(wǎng)絡(luò)協(xié)議控制下協(xié)同工作。系統(tǒng)互連要通過通信設(shè)施（軟、硬件）來實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)通過通信設(shè)施執(zhí)行信息交換、資源共享、互操作和協(xié)作處理，實(shí)現(xiàn)多種應(yīng)用要求。網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)1.4.3操作系統(tǒng)的發(fā)展和分類分布式操作系統(tǒng)集中式處理系統(tǒng):處理和控制功能都高度集中在一臺主機(jī)上，所有的任務(wù)都由主機(jī)處理分布式系統(tǒng):由多個分散的處理單元經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的連接而形成的系統(tǒng)。在分布式處理系統(tǒng)中，系統(tǒng)的處理和控制功能都分散在系統(tǒng)的各個處理單元上。系統(tǒng)中的所有任務(wù)可以動態(tài)地分配到各個處理單元中去。嵌入式操作系統(tǒng)嵌入式操作系統(tǒng)EOS（EmbeddedOperatingSystem）是一種用途廣泛的系統(tǒng)軟件，過去它主要應(yīng)用于工業(yè)控制和國防系統(tǒng)領(lǐng)域。嵌入式操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)嵌入式系統(tǒng)的全部軟、硬件資源的分配、調(diào)度工作，控制協(xié)調(diào)并發(fā)活動；它必須體現(xiàn)其所在系統(tǒng)的特征，能夠通過裝卸某些模塊來達(dá)到系統(tǒng)所要求的功能。隨著Internet技術(shù)的發(fā)展、信息家電的普及應(yīng)用及嵌入式操作系統(tǒng)的微型化和專業(yè)化，嵌入式操作系統(tǒng)開始從單一的弱功能向高專業(yè)化的強(qiáng)功能方向發(fā)展。1.5微型計(jì)算機(jī)的配置1.5.1微型計(jì)算機(jī)的硬件配置1.5.2微型計(jì)算機(jī)的軟件配置1.5微型計(jì)算機(jī)的配置1.5.1微型計(jì)算機(jī)的硬件配置一、中央處理器（CPU）二、主板三、內(nèi)存儲器：內(nèi)存條四、輔助存儲器:硬盤、光盤、U盤、移動硬盤五、常用輸入輸出設(shè)備：鍵盤、鼠標(biāo)、顯示器、打印機(jī)等中央處理器CPU（CentralProcessingUnit）是計(jì)算機(jī)中的核心配件，一臺計(jì)算機(jī)的運(yùn)算核心和控制核心火柴盒大，幾十張紙厚CPU字長：內(nèi)部各寄存器之間一次能夠傳遞的數(shù)據(jù)位x位CPU通常用CPU字長和位寬來稱呼CPU。Intel奔騰系列CPU字長為32位，而最新的酷睿2CPU字長達(dá)到64位。64位技術(shù)主要有AMD公司的AMD64技術(shù)、Intel公司的EM64T技術(shù)和Intel公司的IA64技術(shù)CPU主頻：CPU內(nèi)核電路的實(shí)際工作頻率。主板主板又叫主機(jī)板（MainBoard）、系統(tǒng)板（SystemBoard）或母板（MotherBoard），是微型計(jì)算機(jī)的核心連接部件。主板由以下幾個部分組成：CPU插槽、主板BIOS芯片、控制芯片、內(nèi)存插槽、IDE接口、AGP插槽、PCI插槽、ISA插槽、外設(shè)接口等ROMBIOS和CMOSRAM內(nèi)部存儲器的集成電路統(tǒng)稱為內(nèi)存芯片。主要是ROMBIOS和CMOSRAM。BIOS是BasicInput/OutptSystem,全稱ROM-BIOS。一組固化程序，保存著計(jì)算機(jī)中最重要的基本輸入/輸出的程序、系統(tǒng)設(shè)置信息、開機(jī)上電自檢程序和系統(tǒng)啟動自檢程序等。CMOS是可讀寫的RAM芯片。保護(hù)當(dāng)前系統(tǒng)的硬件配置和用戶對某些參數(shù)的設(shè)定。廠商們把CMOS程序做到BIOS芯片中，當(dāng)開機(jī)時就可按特定鍵（如Del鍵）鍵入CMOS設(shè)置程序?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行設(shè)置。因此它又被人們叫做BIOS設(shè)置。主板控制芯片組

主板控制芯片組（Chipset）是控制局部總線、內(nèi)存和各種擴(kuò)展卡的，是整塊主板的靈魂所在；也就是說CPU對其它設(shè)備的控制都是通過它們來完成的。主板控制芯片組由南橋（SouthBridge）芯片和北橋（NorthBridge）芯片組成，南橋芯片在PCI插槽旁邊，北橋芯片在CPU旁邊。I/O擴(kuò)展槽計(jì)算機(jī)通過I/O擴(kuò)展槽連接外部設(shè)備（顯卡、聲卡、網(wǎng)卡）插入任意的標(biāo)準(zhǔn)選件。主板有兩種I/O擴(kuò)展槽：ISA（IndustryStandardArchitecture，工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)總線）是一種16位的總線，擴(kuò)展槽較長，顏色一般為黑色，目前已經(jīng)很少使用。PCI（PeripheralComponentInterconnect，外設(shè)部件互連總線）是一個先進(jìn)的高性能局部總線（支持多個外設(shè)），同時它還支持即插即用。顏色一般為白色。I/O接口連接各種輸入輸出設(shè)備的接口，計(jì)算機(jī)通過它與外部交換信息。常用的輸入設(shè)備有鍵盤、鼠標(biāo)、掃描儀等。常用的輸出設(shè)備有顯示器、打印機(jī)、繪圖儀等。磁盤、光盤的驅(qū)動器為外圍設(shè)備，簡稱外設(shè)。按照I/O接口連接的對象來分，I/O接口可以分為并行接口、串行接口、硬盤接口、USB接口、PS/2接口等并行接口又稱為LPT接口，主要作為打印機(jī)端口串行接口又稱為COM接口。數(shù)據(jù)傳輸速度較慢，但數(shù)據(jù)傳輸距離更長。硬盤接口，也稱ATA端口。計(jì)算機(jī)主板一般都集成了2個40針的雙排針I(yè)DE接口插座USB（UniversalSerialBus，通用串行總線，也稱通用串聯(lián)接口）接口PS/2接口是6針的圓型接口，是鼠標(biāo)和鍵盤專用接口。支持Pentium4的主板內(nèi)存儲器MainMemory只讀存儲器(ROM)：關(guān)電后存儲器里的信息不會消失ROM--BIOS隨機(jī)存儲器(RAM)：關(guān)電后存儲器里的信息會馬上消失由于CPU與主存之間在執(zhí)行速度上存在較大的差異，為提高CPU的效率，并考慮到價(jià)格因素，基于程序的局部性原理，在CPU與主存之間增加的高速緩沖存儲器——Cache技術(shù)貫穿讀出式：CPU對主存的所有數(shù)據(jù)請求都首先送到Cache，在Cache中查找。若命中，則切斷CPU對主存的請求，并將數(shù)據(jù)送出；如果不命中，則將數(shù)據(jù)請求傳給主存旁路讀出式:CPU向Cache和主存同時發(fā)出數(shù)據(jù)請求。如果命中，則Cache將數(shù)據(jù)回送給CPU，并同時中斷CPU對主存的請求；若不命中，則Cache不做任何動作，由CPU直接訪問主存CPUCache主存CPUCache主存磁盤存