第一章 计算机基础知识

1.1 信息与信息技术 1.2 计算机概述 1.3 计算机的信息表示、存储及其它 1.4 计算机系统构成概述 1.5 微型计算机硬件构成 1.6 计算机的安全使用知识

1.1 信息与信息技术1.1.1 信息与载体

信息是对人类有一定意义的一系列符号的集合，信息依赖于载体进行传播。

1.1.2 什么是信息技术信息技术即人们通常所讲的 IT（ Information Technology ），从广义来看，信息技术是指完成信息的获取、传递、加工、再生和使用等功能的技术。

1.1.3 为什么要学习信息技术

1.2 计算机概述1.2.1 计算机的定义、特点和发展简史

计算机通常指一种能够存储程序和数据、自动执行程序、从而快速高效地完成对各种数字化信息的处理的电子设备，是一种能够协助人们获取、处理、存储和传递信息的信息处理机。

计算机的基本特点 ：（ 1）运算速度快（ 2）运算精度高（ 3）具有逻辑判断能力 （ 4）具有超强的记忆能力（ 5）具有自动控制能力

计算机的发展简史 （ 1）近代计算机阶段 （ 2）现代计算机阶段 按采用的主要逻辑元件划分为四代： 第一代：采用电子管的计算机 第二代：采用晶体管的计算机 第三代：采用集成电路的计算机 第四代：超大规模集成电路计算机 （ 3）微机和网络阶段

计算机的分类和应用领域 计算机的分类：

按照计算机的用途不同可以将计算机分为专用计算机和通用计算机等两类

从规模来看，计算机一般可以分为巨型机、大型机、小型机、工作站和微型机

主要应用领域：1 ．科学和数值计算2．信息处理3．过程控制4．计算机辅助设计与制造5．计算机辅助教育 CAI

1.3 计算机的信息表示、存储及其它 信息与数据

数据（ Data ）是事实、概念或指令的特殊表达形式。

信息（ Information ）是对人类有一定意义的一系列符号的集合，它可以具体表现为各种数据。

数制 基本术语：数制、权、基数

如十进制数 1078 按权展开为： 1078=1×103＋ 0×102＋ 7×101＋ 8×100

二进制：在计算机内部，通常采用二进制来计算和处理数据。二进制数的基数为 2，由0、 1两个数字组成，逢二进一 。 二进制数转换成十进制数：按位展开求和法 十进制数转换成二进制数：整数除 2求余，余数倒排；小数乘 2取整，结果正排。

（ 1）二进制数转换成十进制数（按位展开求和法）

例 1-1 ：将二进制数 100101 转换成十进制数。（ 100101 ） 2 =1×25+0×24+0×23+1×22+0×21+1×20

=32+4+1= （ 37 ） 10

简便方法：列出位权值表，将二进制数按位对齐，求出1所对应的位权值的和，即为这个二进制数所对应的十进制数。

例：将二进制数 1100001 转换成十进制数。位权值表： 128 64 32 16 8 4 2 1二进制数： 0 1 1 0 0 0 0 1 求和： 64+32+1=97 即（ 1100001 ） 2= （ 97 ） 10

（ 2）十进制数转换成二进制数（除 2求余法）

例 1-2 ：将十进制数（ 69） 10 转化为二进制数。 2 69 ……1 余数 2 34 ……0

2 17 ……1

2 8 ……0

2 4 ……0

2 2 ……0

2 1 ……1

0 （商为 0 时结束） 转化结果：（ 69 ） 10= （ 1000101 ） 2

（ 2）十进制数转换成二进制数

例：将十进制小数（ 0.375 ） 10 转化为二进制数。 0.3750.375 ╳ ╳ 22 00.750 .750 ……0

╳ ╳ 2 2 11.500 .500 ……1

╳ ╳ 22 11.000 .000 ……1 转化结果：（ 0.375 ） 10= （ 0.011 ） 2

数据的存储单位 位 －也称比特，记为“ bit”或小写字母 b，是

最小的信息单位。 字节 －记为“ Byte”或大写 B。字节是计算机中

的最小存储单元，一个字节由 8个二进制位构成。 字 －记为 Word ，是计算机信息交换、加工、存

储的基本单元。一个字由一个字节或若干字节构成。 字长 －计算机的中央处理器（ CPU ）中每个字所

包含的二进制数的位数或包含的字符的数目称为字长。常见的字长有 8位、 16 位、 32 位、 64 位。

数据的存储单位 K 字节 1KB = 1024 B= 221010 B M （兆）字节 1MB = 1024 KB= 2220 20 B G （吉） 字节 1GB = 1024 MB= 223030 B T （太）字节 1TB = 1024 GB= 224040 B

指挥计算机执行某种基本操作的命令称为指令。指令是一系列的二进制代码，是对机器进行程序控制的最小单位，也称为机器语言的语句。指令由操作码和操作数两部分组成，操作码指示计算机要执行的操作，操作数指出参加操作的数本身或操作数所在的地址。

　　　　　　　操作码 操作数

1.3.3 指令、指令系统、程序和源程序

计算机提供给用户使用的全部指令就是这种计算机的指令系统或称为指令集。不同型号的计算机指令系统一般是不同的，使用某种计算机时，必须向计算机提供根据指令系统编写的相应指令，这样计算机才能识别并执行它们。程序是为完成一个完整的任务，计算机必须执行的一系列指令的集合。用户自己编制的程序，称为源程序。

1.3.3 指令、指令系统、程序和源程序

1.3.4 ASCII码和汉字码

计算机需要处理的信息，包括各种数值数据和非数值数据，如各种键盘字符、汉字、特殊字符等，这些非数值数据需要转变成相应的二进制编码才能由计算机来进行处理。用来表示这些字符的二进制编码就被称为字符编码。

目前通常使用的字符编码有 ASCII码和汉字码两大类。

1.3.4 ASCII码和汉字码

1.ASCII码 ASCII码是美国标准信息交换码，有 7位码和8位码两种版本。国际通用的 7位 ASCII码使用 7位二进制数表示一个字符的编码，其编码范围从 0000000B到 1111111B ，共有 27=128 个不同的编码值，相应地可以表示 128 个不同字符的编码。 8 位 ASCII码称为扩充 ASCII码，它的范围是 00000000B到 11111111B ，可以表示 256 种字符。

2.汉字码汉字编码主要包括汉字信息交换码（国标码）、汉字内码、汉字字型码、汉字输入码、汉字地址码等。各种汉字码之间的关系，如图所示。

1.4 计算机系统构成概述

一个完整的计算机系统是由硬件系统和软件系统两大部分组成的，硬件也称硬设备，是指计算机中各种看得见、摸得着实实在在的装置，是计算机系统的物质基础。软件是指程序系统，是发挥机器硬件功能的关键。硬件是软件建立和依托的基础，软件是计算机系统的灵魂。

计算机系统的基本构成

硬件系统

软件系统

主机

外设

系统软件

应用软件

中央处理器

内存储器

外存储器

输入输出设备声卡、网卡、显卡

1.4.1 计算机系统构成

1.4.2 计算机的硬件系统

1945年美籍匈牙利科学家冯·诺依曼 (Von Neumann) 提出了一个“存储程序”的计算机方案。这个方案包含3个要点：⑴采用二进制数形式表示数据和指令。⑵将指令和数据存放在存储器中。⑶计算机硬件由控制器、运算器、存储器、输入设备和输出设备 5部分组成。

计算机工作原理

“存储程序”工作原理的核心是“程序存储”和“程序控制”。计算机是利用“存储器”（内存）来存放所要执行的程序的， CPU可以依次从存储器中取出程序中的每一条指令，并加以分析和执行，直至完成全部指令任务为止。我们把按照这一原理设计的计算机称为“冯·诺依曼型计算机” 。

1.4.2 计算机的硬件系统

计算机的硬件系统由五大部分组成1.控制器 — 计算机的指挥中心 ,控制和协调整机的工作2.运算器 — 完成算术和逻辑运算3.内存储器 — 存储程序或数据4.输入设备 — 输入运行所需的程序或数据5.输出设备 — 输出运行结果及其它信息

☆ 输入输出设备统称外部设备或 I/O 设备

CPU通常控制器和运算器合称为中央处理器（ CPU ）CPU 的速度和主频：

速度：单位 --MIPS（每秒钟百万条指令）主频（时钟频率）： 单位 --MHZ（兆赫兹）， GHZ

目前 Pentium IV（ CPU 型号）的主频多为2GHz 以上。 主要厂家： INTEL（奔腾、赛扬）， AMD（毒龙、速龙、闪龙）

几种类型的 CPU （毒龙、速龙、奔腾 4 、至强）

存储器是计算机的记忆部件，负责存储程序和数据。

主存储器（内存） 随机存储器 RAM

在主机内部 只读存储器 ROM

辅助存储器（外存）属于计算机外部设备 ROM 存放固定不变的程序、数据和系统软件；其中的信息只能读出不能写入；断电后信息不会丢失。 RAM 是一种读写存储器，其内容可以随时根据需要读出或写入；断电后信息丢失。

存储器

内存储器（与 CPU 一起构成主机）一般使用半导体存储器，存取速度比外存快，但内存容量不大，多在 128MB～ 1GB之间，而且随机存储器中的信息在断电后会消失，因此不利于数据的保存。

外存储器

外存储器也称辅助存储器、外存，存储容量大，通常容量为几十 GB, 可以用来存储 CPU暂时不会用到的信息和数据。外存只同内存交换信息，而 CPU则只和内存交换信息。外存主要有磁盘存储器（硬盘、软盘）、光盘存储器、 USB接口存储器。（ P17 ）

硬磁盘图片

光盘是利用光盘片存储信息的圆盘。

软磁盘

4.输入设备 输入设备可以将各种外部信息和数据转换成计算机可以识别的电信号，从而使计算机能够接收。常见的输入设备有键盘、鼠标、手写笔、扫描仪、数码相机、摄像头等。

小数字键控制键

功能键状态显示灯

编辑键

主键盘和打字键

机械鼠标 滚动小球

反射板

光学鼠标

鼠标根据其使用原理可分为：机械鼠标、光学鼠标和光电鼠标。

鼠标

4.输入设备

手持扫描仪

平板扫描仪

4.输入设备

光电笔：

5.输出设备 输出设备可以将计算机内部处理后得出的电信号形式的信息传递出来，让人能够接收，如用显示器显示、用打印机打印等，常见的输出设备有打印机、显示器、绘图仪等。

显示器：

显示器 显示控制适配器（显卡）

显示器：

通常所说的显示器就是指监视器，划分为阴极射线管 CRT显示器和液晶 LCD 显示器两大类。 主要技术指标有屏幕尺寸、显示分辨率、刷新频率等。 分辨率：屏幕能显示像素的数目，像素是可以显示的最小单位。 分辨率越高，则像素越多，能显示的图形就越清晰。 1024*768 刷新频率：指每秒钟内屏幕画面刷新的次数。刷新频率越高，画面闪烁越小，通常是 75Hz ～ 90Hz。

热升华打印机 喷蜡打印机

喷墨打印机

针式打印机 激光打印机

打印机：（ P19 ） 打印机是重要的输出设备之一，通常可以按成字方式的不同分为击打式和非击打式两种。针式打印机是最常见的击打式打印机，非击打式打印机主要有激光打印机和喷墨打印机。

绘图仪

1.4.3 计算机的软件系统

计算机软件指计算机运行所必须的各种程序、数据和相关文档的集合。无软件的计算机称为裸机。软件通常分为系统软件和应用软件两类。系统软件是负责管理、监控和维护计算机资源的软件，包括操作系统、高级语言的编译或解释程序、数据库管理系统以及系统服务程序等。应用软件是为解决某些领域的实际问题而开发编制的计算机程序，如字处理软件、电子表格软件、图象处理软件、 CAD/CAI软件等。

程序设计语言

程序设计语言通常分为：机器语言、汇编语言和高级语言。机器语言是计算机唯一能够识别并直接执行的语言。汇编语言是符号化的机器语言，将汇编源程序翻译为机器指令（目标程序）的过程叫做汇编。高级语言源程序可以通过编译或解释程序翻译成机器语言程序，一般采用编译方法。

1.5 微型计算机硬件构成

• 1.5.1 微型计算机硬件基本配置

• 主机– 包括： CPU 、内存、

主板、显卡、声卡、网卡、硬盘、光驱、小驱

• 显示器• 鼠标、键盘• 音箱等附设

微型计算机的主机 • 微型计算机的主机包括中央处理器、主板、主存

储器、外存储器、电路接口部件、网络设备和多媒体设备等部件，是计算机系统的核心。 – 1. 中央处理器– 2. 主板– 3. 主存储器（内存）

• 随机存储器（ RAM ）• 只读存储器（ ROM ）• 高速缓冲存储器（ Cache ）

– 4 ．输入输出接口：串行通讯接口 、 USB 接口等。

微型计算机一般采用总线结构。所谓总线是一组共享的通信链路，它使用一组线路将多个子系统连接起来。 根据总线所处的位置，总线分为内部总线和外部总线两类。内部总线是指 CPU内各部件的连线，外部总线是指系统总线，即 CPU 与存储器、I/O系统之间的连线。 微型计算机的系统总线从功能上分为地址总线、数据总线和控制总线。

微型计算机的主机

1 ．地址总线 地址总线是单向的。地址总线的位数决定了 CPU 的寻址能力，也决定了微型机的最大内存容量。 2 ．数据总线 数据总线用于 CPU 与存储器、 CPU 与 I/O 接口之间的双向传输，其宽度 (根数 )称做字长 ,决定了计算机每次传送 (处理 )的二进制数据位数。传输方向是双向的。3 ．控制总线 控制总线是 CPU 对外围芯片和 I/O 接口的控制以及这些接口芯片对 CPU 的应答、请求等信号组成的总线。

微型计算机的主机

机箱：分立式和卧式背部用于集中各种线缆连接接口（电源接口、显示器接口、打印机接口、鼠标接口、键盘接口、网络接口等）。

前面板便于操作和状态显示（软驱、 CD-ROM、电源开关、指示灯等）

防尘、散热

主板： 主板是安装在主机机箱内的一块矩形电路板。主板的类型和档次决定着整个微机系统的类型和档次，主板的性能影响着整个微机系统的性能，是电脑中最重要的部件之一。 主板是一块印刷线路板，上面集成了控制芯片组、各种 I/O控制芯片、晶振、扩展槽（与各种适配卡如显卡、声卡、网卡、 Modem等的接口）、除适配卡外的其他配件与主板的接口（如 CPU插座、内存插座等）。芯片组是整块主板的心脏，起着决定主板性能的关键作用。

主板：

CPU插座 存储器插槽总线扩展槽（ PCI, AGP ， PCI-E) IDE， SATA接口（用于连接硬盘、 CD-ROM和软驱）

键盘、串口、并口、 USB 等接口 电源（直流 5V 和 12V)接口 CMOS、 BIOS

CMOS 只读存储器中装载着 BIOS程序。 BIOS 负责处理主板与操作系统之间的接口问题。

1 ． CMOS 只读存储器

2． I/O 扩充插槽

在主板上备有一些扩充插槽，用来插入部件或连接外部设备。

主板的说明

3. 输入输出接口

输入输出接口是连接主板与输入输出设备的接口。主机后侧的串口、并口、键盘接口、 PS/2接口、 USB接口以及主机内部的硬盘、软驱接口等都是输入输出接口。

主板的说明

PS/2鼠标接口 打印机接口(25针孔)

键盘接口

USB接口COM1

(9针孔)COM2

(9针孔)

微型计算机外部配置

• 1 ．外存储器（辅助存储器）– 硬盘 – 软盘 – 光盘 – USB 接口存储器——优盘和移动硬盘

• 2 ．输入设备– （ 1 ） 键盘– （ 2 ） 鼠标

• 3 ．输出设备– 显示器 – 打印机

1.6 计算机的安全使用知识 •计算机的环境要求

–电源–温度– 湿度–电磁干扰–防尘

计算机的使用注意事项 •开机和关机

–先开外部设备电源，再开主机电源；关机的顺序则相反。

–不要频繁开关机。•数据备份 使用计算机，应养成定期备份数据的习惯，防止因意外情况造成数据丢失。另外，硬盘长时间使用后，可能存在大量的磁盘碎片，用户应该定期整理磁盘碎片。

计算机病毒 •什么是“计算机病毒”？

–它其实是一段计算机程序或一组计算机指令，该程序或指令能够通过非授权入侵并隐藏在可执行文件或数据文件中，具有自我复制能力，极易传播，并能够破坏计算机功能或损坏数据，甚至使整个计算机系统陷入瘫痪。

•计算机病毒一般具有如下两个重要特征：–（ 1）人为制造的程序–（ 2）具有自我复制能力

计算机病毒防治 •计算机病毒的预防主要方法有：•（ 1）软件预防。•（ 2）硬件预防。•（ 3）加强计算机管理。