計算機應(yīng)用基礎(chǔ)課件第1章

第1章 計算機基礎(chǔ)知識1.4 計算機系統(tǒng)的組成

1.3 計算機中的數(shù)字和編碼

1.2 計算機的特點及應(yīng)用

1.1 計算機的發(fā)展與展望

第一章計算機基礎(chǔ)知識1.1計算機的發(fā)展與展望任務(wù)1了解計算機是如何誕生的[任務(wù)描述]本任務(wù)理解第一臺電子計算機是如何誕生的。[相關(guān)知識與技能]概括地說，計算機就是用來計算的機器，從早期的手動到機械自動再到電動計算，人類對計算工具一直不懈的努力追求，直到研制出世界上第一臺計算機ENIAC。從六十多年前到現(xiàn)在，隨著計算機的高速發(fā)展，它推動了人類社會的進步，對人類生活產(chǎn)生了極其重要的影響。世界上第一臺全自動電子計算機ENIAC（ElectronicNumericalIntergratorAndCalculator,電子數(shù)字積分計算機），如圖1-1所示。圖1-1世界上第一臺電子計算機ENIAC[知識拓展]1945年底，世界上第一臺使用電子管制造的電子數(shù)字計算機在美國賓夕法尼亞大學(xué)莫爾電機學(xué)院成功研制，并于1946年2月15日舉行了計算機的正式揭幕典禮。ENIAC猶如一個龐然大物，這臺電子計算機重27噸，占地約167平方米，由17468個電子管組成，功率150千瓦，每秒能進行加法運算5000次，乘法運算500次。比當時已有的計算裝置要快1000倍。ENIAC的出現(xiàn)奠定了電子計算機的發(fā)展基礎(chǔ)，宣告了一個新的時代的開始，揭開了電子計算機的發(fā)展和應(yīng)用的序幕。[探索與練習(xí)]世界上第一臺使用電子管制造的電子數(shù)字計算機是在哪里研制的？ENIAC誕生的背景?

任務(wù)2計算機的發(fā)展歷程[任務(wù)描述]本任務(wù)了解計算機在各個時期的發(fā)展情況，及各個時期發(fā)展所采用的主要電子元器件。[相關(guān)知識與技能]雖然ENIAC在功能比不上現(xiàn)在最普通的一臺微型計算機，且體積龐大、運算速度慢、耗電驚人，存儲容量小，但在當時他的運算速度已經(jīng)是最快的了，其運算精度和準度也是相當高的。從ENIAC誕生至今數(shù)十年時間，計算機以前所未有的速度飛速發(fā)展。人們通常習(xí)慣將計算機的發(fā)展歷程分為“代”，然而對于“代”的劃分并沒有統(tǒng)一標準。在推動計算機發(fā)展的眾多因素中，電子元器件的發(fā)展起著決定性的作用。計算機的主要元器件從電子管發(fā)展到晶體管、集成電路、大規(guī)模集成電路、超大規(guī)模集成電路，使得計算機的體積減小、運算速度加快、耗電量大大減少。[探索與練習(xí)]1.從第一臺計算機誕生到現(xiàn)在，計算機的發(fā)展經(jīng)歷哪幾個階段？2.簡述計算機的發(fā)展情況。3.簡述計算機的設(shè)計原理。4.目前微型計算機中采用的邏輯元件是？

任務(wù)3計算機的發(fā)展趨勢[任務(wù)描述]本任務(wù)通過回顧過去和現(xiàn)在計算機技術(shù)的發(fā)展、展望未來新型計算機的發(fā)展方向。[相關(guān)知識與技能]隨著科技的進步以及各種計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，計算機的發(fā)展又進入了一個快速而嶄新的時代。科學(xué)家們一直在努力探索新的計算機材料和計算機技術(shù)，以便能研究出更快、更好、功能更強的計算機。 [探索與練習(xí)] 1.思考、探討一下未來計算機在我們工作和生活中會有哪些應(yīng)用？ 2.思考一下未來十年，計算機將怎樣與你親密接觸？ 3.在世紀之交的今天，信息技術(shù)的發(fā)展將會有什么新的變化呢？1.2計算機的特點及應(yīng)用

任務(wù)4計算機的特點[任務(wù)描述]本任務(wù)掌握計算機具有其他工具無可比擬的特點。[相關(guān)知識與技能]計算機之所以能廣泛的應(yīng)用到人類社會的各個生產(chǎn)、生活領(lǐng)域，與他自身所具有的特點是分不開的。[探索與練習(xí)]計算機之所以能廣泛應(yīng)用，是因為他具有哪些其他工具所無可比擬的特點？2.計算機具有具有超強的記憶能力和可靠的邏輯判斷能力體現(xiàn)在哪里？

任務(wù)5計算機的應(yīng)用領(lǐng)域[任務(wù)描述]本任務(wù)掌握現(xiàn)代社會中計算機的各個應(yīng)用領(lǐng)域。[相關(guān)知識與技能]

在現(xiàn)代社會中，只要有信息的地方就需要使用計算機，計算機能廣泛應(yīng)用到許多領(lǐng)域和場合中。[探索與練習(xí)]1．簡述計算機的應(yīng)用領(lǐng)域。2.請大家思考，在現(xiàn)代社會中，計算機今后還會在哪些領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用？3.多媒體技術(shù)的應(yīng)用有哪些？（寫出4個以上）4.什么叫計算機網(wǎng)絡(luò)？計算機網(wǎng)絡(luò)的功能主要有哪些？5.網(wǎng)絡(luò)按傳輸距離來分可以分為哪三種？1.3計算機中的數(shù)制和編碼

任務(wù)6計算機中數(shù)據(jù)的表示[任務(wù)描述]

本任務(wù)學(xué)習(xí)計算機中常用的幾種數(shù)據(jù)單位，了解數(shù)據(jù)在計算機系統(tǒng)中的表示方式。[相關(guān)知識與技能]數(shù)據(jù)是指能被計算機接收和處理的符號集合，在計算機中，所有處理的數(shù)據(jù)可以被分為數(shù)值型數(shù)據(jù)和非數(shù)值型數(shù)據(jù)，而字母、圖像、聲音和視頻等數(shù)據(jù)就屬于非數(shù)值型數(shù)據(jù)。這兩類數(shù)據(jù)在計算機中都是以二進制方式存儲的。[知識拓展]計算機內(nèi)部存儲和處理的數(shù)據(jù)都是采用二進制數(shù)表示的，下面介紹位、字節(jié)、字長的相關(guān)概念。1．位（bit）

位（bit）,也稱為比特，常用小寫字母“b”表示，位是計算機存儲設(shè)備的最小單位，一個二進制位只能表示兩種狀態(tài)，即用0或者1來表示一個二進制數(shù)位。2．字節(jié)（Byte）

一個字節(jié)由8位二進制數(shù)構(gòu)成，常用大寫字母“B”表示，字節(jié)是最基本的數(shù)據(jù)單位。在計算機內(nèi)部，數(shù)據(jù)傳送也是按字節(jié)的倍數(shù)進行的。經(jīng)常使用的自己單位有KB、MB、GB、TB和PB，其相互之間換算的關(guān)系如下：1KB=210B=1024B1MB=210KB=1024KB1GB=210MB=1024MB1TB=210GB=1024GB1PB=210TB=1024TB3．字長（Word）字長是指CPU在單位時間內(nèi)一次處理的二進制位數(shù)的多少。對于計算機硬件來講，他與數(shù)據(jù)總線的數(shù)目相對應(yīng)，不同的計算機，字長是不同的，常用的字長有8位、16位、32位和64位等，字長是衡量計算機性能的一個重要標志。字長越長，計算機的性能越強。提示：這些數(shù)據(jù)單位之間的進制并不是1000，而是1024，即2的10次方。[探索與練習(xí)] 簡述位、字節(jié)及字長的含義？ 哪些數(shù)據(jù)屬于非數(shù)值型數(shù)據(jù)？ 計算機內(nèi)部存儲和處理的數(shù)據(jù)都是采用什么表示的？

任務(wù)7數(shù)制及其特點[任務(wù)描述]

本任務(wù)了解數(shù)制的基本概念及其每種數(shù)制的特點。

[相關(guān)知識與技能]

數(shù)制也稱計數(shù)制，是指用一組固定的符號和統(tǒng)一的規(guī)則來表示數(shù)值的方法。按進位的方法進行計數(shù)，稱為進位計數(shù)制。計算機系統(tǒng)其實就是一種信息處理系統(tǒng)，在計算機中以二進制的形式進行信息的存儲和處理。計算機中采用二進制是由計算機電路所使用的元器件性質(zhì)決定的。計算機中采用了具有兩個穩(wěn)態(tài)的二值電路。二值電路只能表示兩個數(shù)碼：0和1，用低電位表示數(shù)碼0，高電位表示數(shù)碼1。在計算機中采用二進制，具有運算簡單，電路實現(xiàn)方便，成本低廉等優(yōu)點。[知識拓展]

按某種進位規(guī)則進行記數(shù)稱為進位計數(shù)制簡稱數(shù)制，常用的數(shù)制有十進制、二進制、八進制和十六進制。一種進位計數(shù)制包含一組數(shù)碼符號和三個基本因素。 數(shù)碼：一組用來表示某種數(shù)制的符號。例如，二進制的數(shù)碼是0、1；八進制的數(shù)碼是0、1、2、3、4、5、6、7。

基數(shù)：指該進制中允許選用的基本數(shù)碼的個數(shù)。

十進制有10個數(shù):0，1，2，……，9

二進制有2個數(shù)：0，1

八進制有8個數(shù)：0，1，2，……，7

十六進制有十六個數(shù):0，1，2，……9，A，B，C，D，E，F(xiàn)(其中A－F對應(yīng)十進制的10－15)

數(shù)位：一個數(shù)中的每一個數(shù)字所處的位置稱之為數(shù)位。 位權(quán)：位權(quán)是指一個固定值，是指在某種進位計數(shù)制中，每個數(shù)位上的數(shù)碼所代表的數(shù)值的大小，等于在這個數(shù)位上的數(shù)碼乘上一個固定的數(shù)值，這個固定的數(shù)值就是這種進位計數(shù)制中該數(shù)位上的位權(quán)。 1．十進制數(shù)（D）

十進制計數(shù)簡稱十進制，十進制數(shù)具有以下特點：有10個不同的數(shù)碼符號，分別從0~9。每個數(shù)碼符號根據(jù)他在這個數(shù)中的數(shù)位，按照“逢十進一”來決定其實際數(shù)值。十進制的位權(quán)是10的整數(shù)次冪。例如：十進制數(shù)348.52可表示為：（348.52）10=3×102+4×101+8×100＋5×10-1+2×10-2 2．二進制數(shù)（B）

二進制計數(shù)簡稱二進制，二進制數(shù)具有以下特點：(1)有2個不同的數(shù)碼符號，分別為0和1。(2)每個數(shù)碼符號根據(jù)他在這個數(shù)中的數(shù)位，按照“逢二進一”來決定其實際數(shù)值。二進制數(shù)的位權(quán)是2的整數(shù)次冪。例如：十進制數(shù)11010.11可表示為：(11010.11)2=1×24+1×23+0×22+1×21+0×20+1×2-1+1×2-2

二進制的優(yōu)點:運算簡單、物理實現(xiàn)容易、存儲和傳送方便、可靠。

因為二進制中只有0和1兩個數(shù)字符號，可以用電子器件的兩種不同狀態(tài)來表示一位二進制數(shù)。例如，可以用晶體管的截止和導(dǎo)通表示1和0，或者用電平的高和低表示1和0等。所以，在數(shù)字系統(tǒng)中普遍采用二進制。

二進制的缺點：數(shù)的位數(shù)太長且字符單調(diào)，使得書寫、記憶和閱讀不方便。

為了克服二進制的缺點，人們在進行指令書寫、程序輸入和輸出等工作時，通常采用八進制數(shù)和十六進制數(shù)作為二進制數(shù)的縮寫。 3．八進制數(shù)（O或Q）

八進制計數(shù)簡稱八進制，八進制數(shù)具有以下特點：(1)有8個不同的數(shù)碼符號，分別為0~7。(2)每個數(shù)碼符號根據(jù)他在這個數(shù)中的數(shù)位，按照“逢八進一”來決定其實際數(shù)值。八進制數(shù)的位權(quán)是8的整數(shù)次冪。例如：八進制數(shù)123.45可表示為：(123.45)8=1×82+2×81+3×80+4×8-1+5×8-2 4．十六進制數(shù)（H）

十六進制計數(shù)簡稱十六進制，十六進制數(shù)具有以下特點：有16個不同的數(shù)碼符號，分別為0~9、A~F。由于十六進制數(shù)字只有0~9這10個字符，而16進制要用16個數(shù)字符號以便“逢十六進一”。每個數(shù)碼符號根據(jù)他在這個數(shù)中的數(shù)位，按照“逢十六進一”來決定其實際數(shù)值。十六進制數(shù)的位權(quán)是16的整數(shù)次冪。例如：十六進制數(shù)3AB.48可表示為：(3AB.48)16=3×162+10×161+11×160+4×16-1+8×16-2表1-1計算機中常用的幾種進位計數(shù)制[探索與練習(xí)](345)O=（）D(13.25)D=（）B(1101.01)B=（）D(B5.9)H=（）B（AB)H=（）B

任務(wù)8二進制的運算 [任務(wù)描述]

本任務(wù)了解二進制數(shù)的算術(shù)運算和邏輯運算。[相關(guān)知識與技能]

在計算機中，采用的是由“0”和“1這兩個基本符合組成的二進制數(shù)，“1”和“0”正好與邏輯命題的兩個“是”和“否”或稱“真”和“假”相對應(yīng)，為計算機實現(xiàn)邏輯運算和程序中的邏輯判斷提供了便利的條件。[知識拓展]1．二進制算術(shù)運算二進制算術(shù)運算與十進制運算類似，同樣可以進行四則運算，其操作簡單、直觀，更容易實現(xiàn)。二進制求和法則如下：0+0=00+1=11+0=11+1=10(逢二進一)二進制求差法則如下：0-0=01-0=10-1=1(借一當二)1-1=0二進制求積法則如下：0×0=00×1=01×0=01×1=1二進制求商法則如下：0÷0=00÷1=01÷0(無意義)1÷1=1提示：在進行兩數(shù)相加時，先寫出被加數(shù)和加數(shù)，然后按照由低位到高位的順序，根據(jù)二進制求和法則把兩個數(shù)逐位相加即可。

例1.1求1001101+10010=?

例1.2求1001101-10010=?

2．二進制邏輯運算

計算機的邏輯運算和算術(shù)運算的主要區(qū)別是：邏輯運算是按位進行的，位與位之間不像加減運算那樣有進位與借位的聯(lián)系。

邏輯運算主要包括三種基本運算：邏輯加法（又稱“或”運算）、邏輯乘法（又稱“與”運算）和邏輯否定（又稱“非”運算）。此外，“異或”運算也很有用。邏輯“與”0∧0=0，0∧1=0，1∧0=0，1∧1=1在不同軟件中用不同的符號表示，如：AND,∧等。邏輯“或”0∨0=0，0∨1=1，1∨0=1，1∨1=1“或”運算通常用符號OR、∨等來表示。邏輯“非”!0=1，!1=0對某二進制數(shù)進行“非”運算，實際上就是對它的各位按位求反。[探索與練習(xí)]計算機內(nèi)為什么采用二進制數(shù)表示信息？幾位二進制數(shù)對應(yīng)一位十六進制數(shù)？什么是指令？計算機的指令由哪兩部份組成？

任務(wù)9不同數(shù)制間的相互轉(zhuǎn)換[任務(wù)描述]

本任務(wù)了解各個數(shù)制之間的相互轉(zhuǎn)換關(guān)系。

[相關(guān)知識與技能]在計算機內(nèi)部，數(shù)是以二進制表示的，而我們習(xí)慣上使用的是十進制數(shù)，所以計算機從我們這里接收到十進制數(shù)后，要經(jīng)過翻譯，把十進制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)才能進行處理，在計算機運行結(jié)束后，再把二進制數(shù)換算為人們習(xí)慣使用的十進制數(shù)輸出。這個過程是由計算機自動完成的。但是對程序員來說，有時需要把十進制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)、十六進制數(shù)和八進制數(shù)，或者把十六進制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)等。[知識拓展]

使用計算機的人每時每刻都在與數(shù)打交道，將數(shù)由一種數(shù)制轉(zhuǎn)換成另一種數(shù)制稱為數(shù)制間的轉(zhuǎn)換。下面我們就來看看這些數(shù)制間是如何進行轉(zhuǎn)換的。十進制數(shù)轉(zhuǎn)換成R進制數(shù)十進制數(shù)轉(zhuǎn)換為R進制數(shù)分為整數(shù)部分和小數(shù)部分的轉(zhuǎn)換。（1）十進制整數(shù)轉(zhuǎn)換成R進制整數(shù)整數(shù)(除R取余法):除R取余數(shù)，直到商為0，余數(shù)由下而上排列。

例1.3將十進制數(shù)整49轉(zhuǎn)換為二進制整數(shù)。（2）十進制小數(shù)轉(zhuǎn)換成R進制小數(shù) 小數(shù)(乘Ｒ取整法):將純小數(shù)部分乘以R取整數(shù)，直到小數(shù)的當前值等于0或滿足所要求的精度即可,最后將所得到的乘積的整數(shù)部分由上而下排列。例1.5將十進制小數(shù)0.6875轉(zhuǎn)換為二進制小數(shù)。例1.6將十進制小數(shù)193.12轉(zhuǎn)換為八進制小數(shù)。2、R進制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進制數(shù)位權(quán)法：把各R進制數(shù)按權(quán)展開求和。轉(zhuǎn)換公式：(F)R=an-1×Rn-1+an-2×Rn-2+...+a1×R1+a0×R0+a-1×R-1+...例1.7將二進制數(shù)1001101.01轉(zhuǎn)化成十進制數(shù)例1.8將八進制數(shù)144轉(zhuǎn)化成十進制數(shù)例1.9將十六進制數(shù)7A3F轉(zhuǎn)化成十進制數(shù)3、二進制數(shù)與八進制數(shù)、十六進制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換 二進制轉(zhuǎn)換為八進制：23=8也就是說3位二進制數(shù)可以表示8種狀態(tài)即000～111這8個數(shù)分別代表0～7，八進制可使用的數(shù)恰好是0～7這八個數(shù)，所以二進制的3位與八進制的1位相對應(yīng).。以小數(shù)點為界，將整數(shù)部分從右向左每3位一組，最高一組不足3位時，在最左端添0補足3位；小數(shù)部分從左向右，每3位一組，最低一組不足3位時，在最右端添0補足3位。 二進制轉(zhuǎn)換為十六進制：24=16也就是說4位二進制數(shù)可以表示16種狀態(tài)即0000～1111這16個數(shù)分別代表0～9加上A～F這16個數(shù)，十六進制可使用的數(shù)恰好是0～F這16個數(shù)，所以二進制的4位與十六進制的1位相對應(yīng)。以小數(shù)點為界，將整數(shù)部分從右向左每4位一組，最高一組不足4位時，在最左端添0補足4位；小數(shù)部分從左向右，每4位一組，最低一組不足4位時，在最右端添0補足4位。例1.10將二進制數(shù)100110110111.0101轉(zhuǎn)換為八進制數(shù)例1.11將八進制數(shù)324轉(zhuǎn)化為二進制數(shù) [探索與練習(xí)] 1．將(10110.11)2轉(zhuǎn)換成十進制數(shù) 2．將下列十進制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)：(42)10(10.25)10 3．將(60.75)10轉(zhuǎn)換成二進制、八進制和十六進制 4．將(A2.D6)16轉(zhuǎn)換成等值的二進制數(shù) 5.將（27）10對應(yīng)的二進制數(shù)

任務(wù)10字符的表示及編碼

[任務(wù)描述]

本任務(wù)了解計算機中字符編碼的相關(guān)知識。

[相關(guān)知識與技能]所謂編碼，就是采用少量的基本符號（例如使用二進制的基本符號0和1），選用一定的組合原則，以表示各種類型的信息（例如數(shù)值、文字、聲音、圖形和圖像等）。為了使信息的表示、交換、存儲或加工處理方便，在計算機系統(tǒng)中通常采用統(tǒng)一的編碼方式。在輸入過程中，系統(tǒng)自動將用戶輸入的各種數(shù)據(jù)按編碼的類型轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的二進制形式存入計算機存儲單元中。在輸出的過程中，再由系統(tǒng)自動將二進制編碼數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成用戶可以識別的數(shù)據(jù)格式輸出給用戶。[知識拓展]1．Unicode

世界上存在著多種編碼方式，同一個二進制數(shù)字可以被解釋成不同的符號。因此，要想打開一個文本文件，就必須知道它的編碼方式，否則用錯誤的編碼方式解讀，就會出現(xiàn)亂碼。為什么電子郵件常常出現(xiàn)亂碼？就是因為發(fā)信人和收信人使用的編碼方式不一樣。 有一種編碼，將世界上所有的符號都納入其中。每一個符號都給予一個獨一無二的編碼，那么亂碼問題就會消失。這就是Unicode。

在計算機科學(xué)領(lǐng)域中，Unicode（統(tǒng)一碼、萬國碼、單一碼、標準萬國碼）是業(yè)界的一種標準，它可以使電腦得以呈現(xiàn)世界上數(shù)十種文字的系統(tǒng)。Unicode是基于通用字符集（UniversalCharacterSet）的標準來發(fā)展，它為每種語言中的每個字符設(shè)定了統(tǒng)一并且唯一的二進制編碼，以滿足跨語言、跨平臺進行文本轉(zhuǎn)換、處理的要求。

通用字符集可以簡寫為UCS（UniveralCharacterSet）。早期的Unicode標準有UCS-2、UCS-4兩種格式。UCS-2用兩個字節(jié)編碼，UCS-4用4個字節(jié)編碼。Unicode用數(shù)字0-0x10FFFF來映射這些字符，最多可以容納1114112個字符，或者說有1114112個碼位。碼位就是可以分配給字符的數(shù)字。UTF-8、UTF-16、UTF-32都是將數(shù)字轉(zhuǎn)換到程序數(shù)據(jù)的編碼方案。我們一般提到UNICODE其實就是指UTF-16編碼，所謂UNICODE編碼轉(zhuǎn)換其實就是指從UTF-16到ANSI各個代碼頁編碼（UTF-8，ASCII，GB2312/GBK，BIG5等等）的轉(zhuǎn)換。2．ASCII碼

目前計算機中使用最廣泛的字符集及其編碼，是由美國國家標準局(ANSI)制定的ASCII碼（AmericanStandardCodeforInformationInterchange，美國標準信息交換碼），它已被國際標準化組織（ISO）定為國際標準，稱為ISO646標準。 ASCII碼一共規(guī)定了128個字符的編碼，比如空格“SPACE”是32（二進制00100000），大寫的字母A是65（二進制01000001）。這128個符號（包括32個不能打印出來的控制符號），只占用了一個字節(jié)的后面7位，最前面的1位統(tǒng)一規(guī)定為0。 [探索與練習(xí)] 1．什么叫做Unicode編碼？ 2．ASCII是幾位二進制字符編碼？是什么的縮寫？ 3．GB2312簡稱什么？1.4計算機系統(tǒng)的組成

任務(wù)11系統(tǒng)基本組成[任務(wù)描述]

本任務(wù)了解計算機系統(tǒng)是由哪幾部分組成及各部分的作用。

[相關(guān)知識與技能]計算機系統(tǒng)是由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩部分組成，硬件系統(tǒng)是組成計算機系統(tǒng)的各種物理設(shè)備的總稱。軟件系統(tǒng)是為使用、管理和維護計算機而編制的各種程序、數(shù)據(jù)和文檔的總稱。軟件系統(tǒng)是建立在硬件系統(tǒng)之上的，而硬件系統(tǒng)是通過軟件系統(tǒng)發(fā)揮其作用，因此整個計算機系統(tǒng)的這兩個部分互相聯(lián)系缺一不可。如果把計算機系統(tǒng)看作一個人的話，則硬件系統(tǒng)是人的身體，而軟件系統(tǒng)則是人的思想。 [知識拓展]一個完整的計算機系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成，如圖1-2所示。1．硬件系統(tǒng)

（1）硬件是計算機工作的物質(zhì)基礎(chǔ)，計算機的性能，如運算速度、存儲容量、計算精度、可靠性等，很大程度上取決于硬件的配置。

（2）硬件是指由電子部件和機電裝置組成的計算機實體，是計算機的“軀體”。 2．軟件系統(tǒng)

（1）軟件是相對于硬件而言的，它包括計算機運行所需的各種程序、數(shù)據(jù)及其有關(guān)技術(shù)文檔資料。

（2）軟件系統(tǒng)保證計算機硬件的功能得以充分發(fā)揮，并為用戶提供一個寬松的工作環(huán)境，軟件系統(tǒng)是計算機的“靈魂”。

計算機硬件和軟件是密不可分的，沒有裝置任何軟件的計算機稱為裸機，裸機做不了任何工作。在裸機上配置了軟件之后即構(gòu)成計算機系統(tǒng)。 [探索與練習(xí)] 1．什么是硬件？什么是軟件？它們有何關(guān)系？ 2．在計算機中，用來傳送、存儲、加工處理的信息表示形式是什么？ 3．電子計算機的組成結(jié)構(gòu)是哪位科學(xué)家提出的？其基本思想是什么？ 4.將十進制數(shù)（0.8643）10轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)(小數(shù)點后保留5位)。 5.簡述微型計算機系統(tǒng)的組成。

任務(wù)12硬件系統(tǒng)[任務(wù)描述]

本任務(wù)了解計算機硬件系統(tǒng)的相關(guān)知識。

[相關(guān)知識與技能]從計算機的產(chǎn)生發(fā)展到今天，各種計算機均屬于馮·諾依曼型計算機。

[知識拓展]這種計算機的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)從原理上來說，主要由運算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備5部分組成。 1．中央處理器（CPU）中央處理器，又稱CPU（CentralProcessingUnit），包括運算器和控制器兩大部件，每臺計算機至少有一個中央處理器,它是計算機的核心部件，用于數(shù)據(jù)的加工處理的部件并使計算機各部件自動協(xié)調(diào)地工作。CPU是一個體積不大而元件集成度非常高、功能強大的芯片，計算機內(nèi)所有的操作都受CPU控制，CPU的性能指標直接決定了由它構(gòu)成的微型計算機系統(tǒng)的性能指標。CPU的主要參數(shù) CPU品質(zhì)的高低直接決定了一個計算機系統(tǒng)的檔次。反映CPU品質(zhì)的最重要的指標是主頻與字長。字長：字長作為一個整體參與運算、處理和傳送的一串二進制數(shù)，稱為一個“字”。

[知識拓展]組成該字的二進制數(shù)的“位數(shù)”，稱為字長。也即指CPU一次能處理數(shù)據(jù)的位數(shù)。因此在用字長區(qū)分計算機時，常把計算機稱為“8位機”、“16位機”、“32位機”和“64位機”。字長越長，數(shù)的表示范圍越大，精度也越高，機器的字長還會影響機器的運算速度。主頻：主頻也叫時鐘頻率，用來表示CPU內(nèi)核工作的時鐘頻率（CPU

Clock

Speed），CPU內(nèi)數(shù)字脈沖信號震蕩的速度。例如我們常說的P4(奔四)1.8GHz，這個1.8GHz(1800MHz)就是CPU的主頻。一般說來，一個時鐘周期完成的指令數(shù)是固定的，所以主頻越高，CPU的速度也就越快。主頻是表征運算速度的主要參數(shù)。主流CPU介紹生產(chǎn)CPU的廠商除了”龍頭老大“Intel“公司外，市面上還有AMD、IBM和Cyrix、ITD、VIA、國產(chǎn)龍芯等。Intel公司：Intel是生產(chǎn)CPU的老大哥，它占有80%多的市場份額，Intel生產(chǎn)的CPU就成了事實上的x86CPU技術(shù)規(guī)范和標準。最新的酷睿2成為CPU的首選。AMD公司：目前使用的CPU有好幾家公司的產(chǎn)品，除了Intel公司外，最有力的挑戰(zhàn)的就是AMD公司，AMD公司為自己的中文命名為超微半導(dǎo)體。AMD公司專門為計算機、通信和消費電子行業(yè)設(shè)計和制造各種創(chuàng)新的微處理器、閃存和低功率處理器。IBM和Cyrix：美國國家半導(dǎo)體公司IBM和Cyrix公司合并后，使其終于擁有了自己的芯片生產(chǎn)線，其成品將會日益完善和完備?，F(xiàn)在的MII性能也不錯，尤其是它的價格很低。IDT公司：IDT是處理器廠商的后起之秀，但現(xiàn)在還不太成熟。VIA威盛公司：VIA威盛是臺灣一家主板芯片組廠商,收購了前述的Cyrix和IDT的cpu部門,推出了自己的CPU。

構(gòu)成CPU的兩大部件——運算器和控制器

控制器：是計算機的神經(jīng)中樞，控制器按照計算機的工作節(jié)拍（主頻），從存儲器中取

指令，經(jīng)過譯碼（分析指令），產(chǎn)生各種控制信號，從而指揮整個計算機有條不紊地、自動地執(zhí)行程序。

②運算器：運算器的任務(wù)是對信息進行加工處理。2．存儲器

存儲器分為內(nèi)存儲器與外存儲器，內(nèi)部存儲器通常我們稱為內(nèi)存，外部存儲器通常為硬盤。內(nèi)存容量的大小反映了計算機處理數(shù)據(jù)量的能力，內(nèi)存容量越大，計算機處理時與外存儲器（硬盤）交換數(shù)據(jù)的次數(shù)越少，處理速度越快。打個比方就好像CPU就像一個總導(dǎo)演安排節(jié)目進行表演，內(nèi)存相當于一個表演的舞臺，硬盤相當于一個后臺，舞臺越大，所能安排同時表演的節(jié)目就越多，后臺越大，所能容納的等待演出的節(jié)目就越多。內(nèi)存儲器

內(nèi)存儲器設(shè)在主機內(nèi)部，可以與CPU直接進行信息交換，又稱為主存或內(nèi)存，如圖1-6所示。 ①隨機存儲器RAM:(RandomAccessMemory)：又稱可存取存儲器。一般存放各種臨時需要的信息和中間運算結(jié)果。斷電會使內(nèi)容丟失。 ②只讀存儲器ROM:(ReadOnlyMemory)：這種存儲器只能讀不能寫。系統(tǒng)停止供電的時候他們?nèi)匀豢梢员３謹?shù)據(jù)。但速度比較慢，適合存儲需長期保留的不變數(shù)據(jù)。 ③高速緩沖存儲器（Cache）：Cache是一種介于CPU和內(nèi)存儲器之間的高速小容量存儲器。提示：存儲器的容量我們平常經(jīng)常能夠接觸到，比如512MB的內(nèi)存條、8GB的U盤、蘋果32GB的電話等等。這里所說的KB、MB、GB就是存儲器容量大小的一個單位，存儲器容量的單位是字節(jié)（byte或B），是信息存儲中最常用的基本單位。一個字節(jié)能存儲8位二進制數(shù),一個鍵盤字符在機內(nèi)占一個字節(jié)。 它們之間的換算關(guān)系為： 1KB=1024B1MB=1024KB1GB=1024MB1TB=1024GB

外存儲器

用來存儲大量的暫時不處理的數(shù)據(jù)和程序。存儲容量大，速度慢，價格低，在停電時能永久地保存信息。微機的外存儲器常為軟盤、硬盤、光盤、U盤。為了對外存儲器進行讀寫操作，必須通過磁盤驅(qū)動器和光盤驅(qū)動器才能進行。軟盤：軟盤容量小、速度低，但價格便宜、可脫機保存、攜帶方便，主要用于數(shù)據(jù)后備及軟件轉(zhuǎn)存。目前PC機所用的軟盤都是3、5英寸軟盤，容量為1、44MB，在3、5英寸磁盤中寫保護口打開時為寫保護。如圖1-7所示：硬盤：其特點是固定密封、容量大、運行速度快，可靠性高。磁盤片和驅(qū)動器做在一起。又叫固定盤。硬盤是PC機主要信息（系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件、用戶數(shù)據(jù)等）存放的地方。目前流行硬盤的容量有20G、40GB、80G等。著名品牌有IBM、Seagate（希捷）、Quantum（昆騰）、Maxtor（鉆石）等。如圖1-8所示：

③光驅(qū)：目前的光驅(qū)主要有兩種：CD-ROM和DVD-ROM性能參數(shù)： CD-ROM:36倍速、48倍速、52倍速 DVD-ROM:8倍速、16倍速3．輸入設(shè)備

輸入設(shè)備的任務(wù)是把輸入操作者提供的原始信息轉(zhuǎn)換成電信號，并通過計算機的接口電路將這些信號順序送入存儲器中。常用的輸入設(shè)備有:鍵盤、鼠標器、掃描儀等。4．輸出設(shè)備

輸出設(shè)備是將計算機的運算和處理結(jié)果以能為人們或其他機器所接受的形式輸出。常用的輸出設(shè)備有：顯示器、打印機、音箱等。 [探索與練習(xí)]1．計算機硬件系統(tǒng)由哪些部分組成，各個部件通過什么連接？2．中央處理器由哪些部分組成，各有什么功能？3．計算機系統(tǒng)的主要性能指標有哪些？4.顯示器的主要指標有哪些？5.簡述內(nèi)存儲器和外存儲器的區(qū)別（從作用和特點兩方面入手）。

任務(wù)13軟件系統(tǒng)[任務(wù)描述]

本任務(wù)了解了解計算機軟件系統(tǒng)的相關(guān)知識。

[相關(guān)