第1章 计算机信息基础知识

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1 第 1 章 计 算 机 信 息 基 础 知 识 本 章 重 点 信 息 技 术 信 息 处 理 的 基 本 概 念 计 算 机 的 概 念 及 其 发 展 数 制 的 转 换 和 二 进 制 的 运 算 法 则 计 算 机 软 件 系 统 与 硬 件 系 统 的 概 念 及 其 相 互 关 系 多 媒 体 技 术 的 基 本 概 念 及 关 键 技 术 信 息 安 全 技 术 计 算 机 病 毒 计 算 机 犯 罪 概 念 及 计 算 机 病 毒 的 预 防 本 章 导 读 计 算 机 无 疑 是 20 世 纪 最 伟 大 的 发 明 之 一, 早 已 家 喻 户 晓 计 算 机 科 学 一 直 在 飞 速 发 展, 其 影 响 遍 及 人 类 社 会 的 各 个 领 域, 其 应 用 已 达 到 无 所 不 在 无 所 不 能 的 地 步 当 今, 人 类 社 会 已 开 始 全 面 步 入 信 息 时 代 在 信 息 社 会 中, 计 算 机 技 术 和 通 信 技 术 相 结 合 形 成 的 信 息 技 术 是 信 息 社 会 最 重 要 的 技 术 支 柱, 计 算 机 文 化 不 仅 极 大 地 推 动 了 当 今 社 会 生 产 力 的 发 展, 而 且 将 创 造 出 更 加 灿 烂 辉 煌 的 人 类 文 明 本 章 可 根 据 实 际 情 况, 介 绍 计 算 机 的 构 成 部 件 及 基 本 的 一 些 概 念, 也 可 以 放 在 本 课 程 的 最 后 教 学

2 1.1 信 息 信 息 技 术 和 信 息 处 理 信 息 信 息 是 描 述 客 观 事 物 运 动 状 态 与 运 动 方 式 的 数 据, 是 以 一 定 目 的 组 织 起 来 的, 具 有 一 定 结 构 的 数 据 集 合 数 据 则 是 一 组 表 示 数 量 行 为 和 目 标 的 非 随 机 的 可 鉴 别 符 号 由 此 而 见, 数 据 是 原 料, 信 息 是 产 品 信 息 技 术 1. 信 息 技 术 概 念 根 据 使 用 的 目 的 范 围 和 层 次 不 同, 对 信 息 技 术 (information technology) 的 定 义 也 是 不 同 的 通 常, 信 息 技 术 是 指 获 取 信 息 处 理 信 息 存 储 信 息 传 输 信 息 等 所 用 到 的 技 术 信 息 技 术 的 核 心 主 要 包 括 传 感 技 术 通 信 技 术 计 算 机 技 术 及 微 电 子 技 术 等 可 以 形 象 地 说, 传 感 技 术 是 扩 展 人 的 感 觉 器 官 收 集 信 息 的 功 能 ; 通 信 技 术 是 扩 展 人 的 神 经 系 统 传 递 信 息 的 功 能 ; 计 算 机 技 术 是 扩 展 人 的 思 维 器 官 处 理 信 息 和 决 策 的 功 能 ; 而 微 电 子 技 术 可 以 低 成 本 大 批 量 地 生 产 出 具 有 高 可 靠 性 和 高 精 度 的 微 电 子 结 构 模 块, 扩 展 了 人 类 对 信 息 的 控 制 和 使 用 能 力 2. 信 息 技 术 的 发 展 随 着 无 线 电 技 术 电 子 计 算 机 技 术 和 卫 星 通 信 技 术 的 发 展, 人 类 传 输 和 处 理 信 息 的 能 力 得 到 很 大 的 提 高, 人 们 利 用 收 音 机 可 以 接 收 国 内 外 的 新 闻 ; 通 过 网 络 用 计 算 机 检 索 科 技 信 息, 进 行 远 程 教 育 和 浏 览 世 界 各 国 的 名 胜 古 迹 等 人 类 信 息 发 展 史 就 是 信 息 革 命 的 历 史, 人 类 的 进 步 和 科 学 的 发 展 离 不 开 信 息 革 命 至 今 为 止, 人 类 社 会 已 经 经 历 了 5 次 信 息 革 命 第 一 次 是 语 言 的 使 用, 使 人 类 有 了 交 流 和 传 播 信 息 的 工 具 第 二 次 是 文 字 的 使 用, 使 人 类 有 了 记 录 和 存 储 信 息 的 载 体 第 三 次 是 造 纸 和 印 刷 术 的 使 用, 使 人 类 有 了 生 产 存 储 复 制 和 传 送 信 息 的 媒 介 第 四 次 是 电 报 电 话 广 播 和 电 视 的 使 用, 使 人 类 有 了 广 泛 迅 速 地 传 播 文 字 声 音 图 像 信 息 的 多 种 媒 体 第 五 次 是 计 算 机 通 信 网 络 等 现 代 信 息 技 术 的 综 合 使 用, 使 人 类 有 了 大 量 存 储 高 速 传 递 精 确 处 理 广 泛 交 流 普 遍 共 享 信 息 的 手 段 信 息 技 术 影 响 到 人 类 生 产 和 生 活 的 各 个 方 面 每 一 次 信 息 革 命 都 推 动 了 当 时 人 类 在 生 产 和 生 活 等 方 面 的 进 步, 不 同 的 信 息 革 命 在 人 类 历 史 上 起 着 不 同 的 推 动 作 用, 而 且 一 次 比 一 次 的 作 用 更 大 意 义 更 深 远 3. 信 息 技 术 的 应 用 (1) 印 刷 出 版 业 信 息 技 术 在 印 刷 业 的 应 用 采 用 数 字 化 的 处 理 方 式, 将 文 字 和 图 像 信 息 转 化 成 数 字 信 息 存 储 在 计 算 机 的 存 储 设 备 中, 将 数 字 信 息 经 过 计 算 机 处 理, 将 结 果 提 交 到 印 刷 机 上 印 刷 (2) 办 公 自 动 化 Internet 技 术 应 用 到 办 公 室 中, 实 现 办 公 自 动 化, 使 企 业 管 理 更 为 有 效, 大 大 提 高 了 企

3 业 在 市 场 中 的 竞 争 能 力 (3) 工 业 和 制 造 业 信 息 技 术 在 工 业 和 制 造 业 上 的 应 用 是 用 计 算 机 代 替 人 类 做 重 复 性 危 险 性 的 劳 动, 通 过 人 机 交 互, 最 终 实 现 自 动 化 作 业 (4) 金 融 和 商 业 信 息 技 术 在 金 融 和 商 业 的 应 用 极 大 地 提 高 了 计 算 的 准 确 性, 缩 短 了 处 理 时 间, 推 动 了 金 融 业 的 发 展, 使 电 子 商 务 成 为 新 型 的 交 易 手 段 (5) 军 事 领 域 信 息 技 术 进 入 军 事 领 域 完 成 了 数 字 化 的 通 信 装 备 和 自 动 化 的 武 器 装 备 (6) 通 信 系 统 信 息 技 术 应 用 于 通 信 系 统, 主 要 包 括 应 用 于 移 动 通 信 系 统 应 用 于 数 据 通 信 和 应 用 于 卫 星 通 信 等 方 面 信 息 处 理 1. 信 息 处 理 的 概 念 信 息 处 理 (information processing) 是 指 获 取 原 始 信 息, 采 用 某 种 方 法 和 设 备, 按 一 定 的 目 的 和 步 骤 对 原 始 信 息 进 行 加 工, 使 之 转 变 成 为 可 利 用 的 有 效 信 息 过 程 的 总 称 信 息 处 理 的 主 要 目 的 是 提 高 有 效 性 改 变 主 观 感 觉 的 效 果 对 信 息 进 行 识 别 和 分 类 分 离 和 选 择 信 息 等, 也 就 是 信 息 应 经 过 组 织 加 工 提 炼 处 理 后 才 能 为 人 们 所 利 用 所 以 信 息 处 理 包 括 了 信 息 的 采 集 ( 获 取 ) 存 储 加 工 和 传 输 等 2. 信 息 处 理 的 内 容 (1) 信 息 的 采 集 信 息 的 采 集 是 信 息 处 理 链 中 的 第 一 个 基 本 环 节 没 有 好 的 信 息 采 集 技 术, 信 息 处 理 过 程 将 会 成 为 无 米 之 炊, 无 本 之 木 信 息 采 集 过 程 通 常 分 为 3 个 阶 段 1) 信 息 的 识 别, 以 得 到 正 确 的 信 息 识 别 信 息 的 出 发 点 是 系 统 目 标, 具 体 可 分 为 3 种 类 型 1 由 决 策 者 识 别 2 由 系 统 分 析 员 亲 自 观 察 识 别 3 两 者 结 合, 即 先 由 系 统 分 析 员 观 察 基 本 信 息, 再 向 决 策 人 员 调 查 补 充 信 息 2) 根 据 不 同 的 目 标 需 求, 采 用 不 同 的 信 息 采 集 方 法 进 行 信 息 的 采 集 由 于 目 标 不 同, 采 集 的 方 法 也 不 同 1 随 机 积 累 采 集, 这 种 方 法 没 有 明 确 的 目 标, 见 到 是 新 鲜 的 事 就 记 录 下 来 2 有 目 的 的 专 项 收 集, 如 调 查 企 业 客 户 情 况 3 自 下 而 上 地 广 泛 收 集, 这 种 方 法 服 务 于 多 种 目 标, 一 般 用 于 统 计 3) 信 息 的 表 达, 采 用 文 字 或 符 号 数 字 或 编 码 和 声 像 3 种 信 息 表 达 形 式 对 采 集 到 的 信 息 进 行 表 达, 究 竟 采 用 何 种 方 式 采 集 信 息, 取 决 于 信 息 源 的 地 点 时 间 等 属 性, 所 以 信 息 的 采 集 还 要 说 明 信 息 的 维 数 主 要 由 3 个 方 面 组 成 1 阶 段 维 : 说 明 信 息 与 决 策 过 程 的 哪 个 阶 段 有 关 2 层 次 维 : 说 明 是 哪 维 组 织 需 要 的 信 息 3 来 源 维 : 表 示 信 息 来 自 内 源 还 是 外 源 (2) 信 息 的 存 储 采 集 到 的 信 息 根 据 需 要 进 行 存 储 信 息 存 储 中 需 要 确 定 存 储 的 内 容 存 储 的 时 间 存 储

4 的 方 式 及 存 储 介 质 信 息 存 储 是 将 信 息 保 存 起 来, 以 备 后 用 主 要 包 括 两 个 方 面 : 1) 信 息 的 逻 辑 组 织 是 指 如 何 把 信 息 组 织 成 用 户 容 易 接 受 的 形 式, 其 目 标 是 方 便 用 户 使 用, 保 证 信 息 的 安 全 和 完 整 2) 信 息 的 物 理 存 储 是 指 为 信 息 选 择 适 当 的 存 储 介 质 以 及 信 息 在 存 储 介 质 上 的 安 排, 也 要 充 分 考 虑 信 息 的 安 全 和 使 用 方 便 (3) 信 息 的 加 工 现 今 信 息 的 加 工 是 指 以 计 算 机 为 工 具 对 信 息 进 行 鉴 别 选 择 比 较 分 类 归 并 查 询 统 计 预 测 模 拟 以 及 进 行 各 种 数 学 计 算 等 工 作, 使 采 集 的 信 息 成 为 有 用 的 信 息 信 息 加 工 是 获 取 信 息 的 基 本 手 段, 信 息 的 加 工 所 需 要 的 时 间, 称 为 信 息 的 滞 后 性 从 信 息 加 工 的 深 度 来 分, 可 分 为 两 种 1) 基 本 加 工 : 信 息 的 基 本 加 工 包 括 对 数 据 的 归 并 排 序 计 算 比 较 选 择 汇 总 检 索 等 处 理 2) 高 级 加 工 : 对 信 息 的 高 级 加 工, 即 用 于 属 性 模 型 理 论 准 则 等 工 具 对 信 息 进 行 分 析 推 理, 以 获 取 决 策 的 支 持 性 信 息 (4) 信 息 的 传 输 信 息 的 传 输 是 利 用 装 置 和 设 备, 实 现 信 息 有 目 的 的 流 动, 从 而 满 足 人 们 对 信 息 的 需 求 信 息 传 输 是 把 信 息 从 信 息 源 ( 信 源 ) 发 送 到 目 的 地 ( 信 宿 ) 的 进 程 信 息 通 过 信 道 传 输, 信 道 可 以 是 人 工 电 话 电 传 电 子 信 息 等 1) 信 息 量 : 信 息 中 传 输 信 息 的 数 量 可 用 信 息 量 这 个 概 念 来 描 述 2) 信 息 的 编 码 : 信 息 一 般 不 宜 直 接 传 输, 应 先 通 过 编 码 ( 从 而 在 接 收 时 也 相 应 要 先 解 码 ) (5) 信 息 的 维 护 信 息 的 维 护 包 括 对 信 息 的 更 新 ( 插 入 删 除 修 改 等 ) 和 维 护 ( 备 份 复 制 等 ) (6) 信 息 的 使 用 信 息 的 使 用 包 括 技 术 问 题 和 如 何 实 现 价 值 转 换 问 题 价 值 转 换 是 信 息 使 用 概 念 上 的 深 化, 是 信 息 内 容 使 用 深 度 上 的 提 高 信 息 使 用 深 度 大 体 上 可 分 3 个 阶 段 1) 提 高 工 作 效 率 阶 段 : 比 如 数 据 处 理 就 是 该 阶 段 的 内 容 2) 信 息 及 时 转 化 为 价 值 阶 段 : 这 阶 段 管 理 者 已 认 识 到 信 息 及 时 转 化 为 价 值 的 重 要 性, 从 而 把 信 息 主 要 用 于 管 理 控 制 阶 段, 这 就 是 管 理 信 息 系 统 阶 段 3) 寻 找 机 会 阶 段 : 主 要 是 通 过 预 测 和 决 策 技 术 寻 找 决 策 支 持 的 信 息 3. 信 息 处 理 的 要 求 信 息 处 理 要 求 真 实 准 确, 系 统 全 面, 及 时 高 效 和 经 济 适 用 1) 真 实 准 确 : 保 证 信 息 来 源 准 确 可 靠, 保 证 信 息 经 过 加 工 存 储 传 递 后 不 致 发 生 失 真 和 变 异 2) 系 统 全 面 : 根 据 不 同 情 况 采 用 不 同 方 法 收 集 原 始 信 息, 并 用 恰 当 的 方 法 和 手 段 组 织 信 息, 使 之 条 理 化 3) 及 时 高 效 : 确 保 信 息 通 道 的 畅 通, 并 以 尽 可 能 快 的 速 度 进 行 信 息 的 收 集 处 理 传 递 利 用 和 反 馈 4) 经 济 适 用 : 在 确 保 信 息 真 实 准 确 系 统 全 面 和 及 时 高 效 的 前 提 下, 要 争 取 以 更 少 的 费 用 获 取 更 多 的 信 息 信 息 系 统

5 1. 信 息 系 统 的 概 念 信 息 系 统 是 与 信 息 加 工 信 息 传 递 信 息 存 储 及 信 息 利 用 等 有 关 的 系 统 任 何 一 类 信 息 系 统 都 是 由 信 源 信 道 和 信 宿 三 者 构 成 先 前 的 信 息 系 统 并 不 涉 及 计 算 机 等 现 代 技 术 但 是, 现 代 通 信 与 计 算 机 技 术 的 发 展, 使 信 息 系 统 的 处 理 又 得 到 很 大 的 提 高 现 在 各 种 信 息 系 统 已 经 离 不 开 现 代 通 信 与 计 算 机 技 术, 我 们 所 说 的 信 息 系 统 一 般 指 人 机 共 存 的 系 统 信 息 系 统 一 般 包 括 数 据 处 理 系 统, 管 理 信 息 系 统 决 策 支 持 系 统 和 办 公 自 动 化 系 统 数 据 处 理 系 统 是 由 设 备 方 法 过 程 及 人 所 组 成 并 完 成 特 定 的 数 据 处 理 功 能 的 系 统 它 包 括 对 数 据 进 行 收 集 存 储 传 输 或 变 换 等 过 程, 如 数 据 的 识 别 复 制 比 较 分 类 压 缩 变 形 及 计 算 等 管 理 信 息 系 统 是 收 集 存 储 和 分 析 信 息, 并 向 组 织 中 的 管 理 人 员 提 供 有 用 信 息 的 系 统 它 的 特 点 是 面 向 管 理 工 作, 提 供 管 理 所 需 要 的 各 种 信 息 按 照 管 理 信 息 系 统 所 面 向 的 管 理 工 作 的 级 别, 可 以 分 成 面 向 高 层 管 理 面 向 中 层 管 理 和 面 向 各 操 作 级 管 理 3 种 类 型 按 其 组 织 和 存 取 数 据 方 式, 可 以 分 成 文 件 系 统 和 数 据 库 系 统 ; 按 其 处 理 作 业 方 式, 可 以 分 成 批 处 理 和 实 时 处 理 系 统 ; 按 其 各 部 分 之 间 的 联 系 方 式, 可 以 分 成 集 中 式 和 分 布 式 两 种 类 型 决 策 支 持 系 统 是 把 数 据 处 理 的 功 能 和 各 种 模 型 等 决 策 工 具 结 合 起 来, 以 帮 助 决 策 的 电 子 计 算 机 信 息 处 理 系 统 它 能 够 在 复 杂 的 迅 速 变 化 的 外 部 环 境 中, 给 各 级 管 理 人 员 或 决 策 者 提 供 有 关 信 息 资 料, 并 协 助 决 策 者 制 定 和 分 析 决 策 决 策 支 持 系 统 使 用 的 电 子 计 算 机 技 术 是 数 据 库 模 型 库 以 及 可 能 进 行 实 时 处 理 的 计 算 机 网 络 系 统 办 公 自 动 化 系 统 是 由 计 算 机 办 公 自 动 化 软 件 通 信 网 络 工 作 站 等 设 备 组 成 办 公 过 程 实 现 自 动 化 的 系 统 计 算 机 是 整 个 系 统 的 核 心, 包 括 硬 件 设 备 操 作 系 统 数 据 库 和 网 络 软 件 等 办 公 自 动 化 软 件 具 有 办 公 信 息 管 理 及 决 策 支 持 等 功 能 通 信 网 络 可 采 用 局 域 网 以 太 网 或 其 他 网 络, 以 适 用 于 不 同 部 门 不 同 区 域 的 需 要 工 作 站 可 以 是 简 单 的 字 符 终 端 或 图 形 终 端, 也 可 以 是 数 据 文 字 图 像 语 音 相 结 合 的 多 功 能 的 工 作 站 一 个 比 较 完 整 的 办 公 自 动 化 系 统 含 有 信 息 采 集 信 息 加 工 信 息 传 输 信 息 保 存 这 4 个 基 本 环 节, 其 核 心 任 务 是 向 各 层 次 的 办 公 人 员 提 供 所 需 的 信 息, 所 以 该 系 统 综 合 体 现 了 人 机 信 息 资 源 三 者 之 间 的 关 系 2. 信 息 系 统 的 发 展 在 近 半 个 世 纪 人 类 文 明 进 步 的 历 程 中, 信 息 系 统 扮 演 了 一 个 至 关 重 要 的 角 色, 大 到 国 家 政 府 机 关 办 公 高 科 技 研 究, 小 到 个 人 事 务 处 理 等, 信 息 系 统 为 他 们 节 省 时 间 和 空 间, 提 高 效 率 从 20 世 纪 60 年 代 信 息 系 统 产 生 以 来, 信 息 系 统 经 历 电 子 处 理 系 统 管 理 信 息 系 统 决 策 支 持 系 统 和 专 家 系 统 几 个 阶 段 人 们 所 生 存 的 世 界 已 经 步 入 一 个 新 的 时 代 知 识 经 济 时 代 在 知 识 经 济 时 代, 以 知 识 为 中 心, 知 识 成 为 最 高 生 产 力, 成 为 财 富 和 文 明 的 源 泉 动 力, 成 为 生 产 的 创 造 创 立 创 新 力 量 利 用 知 识, 可 以 提 高 工 作 人 员 的 自 身 素 质, 提 高 专 业 技 能 和 专 家 知 识 的 利 用 效 率 知 识 经 济 对 信 息 系 统 提 出 了 时 代 要 求, 新 型 的 信 息 系 统 即 知 识 管 理 系 统 应 运 而 生 知 识 管 理, 简 单 地 说 就 是 对 一 个 组 织 所 拥 有 的 和 所 能 接 触 到 的 知 识 资 源, 如 何 进 行 识 别 获 取 评 价, 从 而 充 分 有 效 地 发 挥 作 用 的 管 理 过 程 这 个 过 程 的 实 现 离 不 开 信 息 系 统 的 支 持 在 这 个 过 程 中, 知 识 管 理 的 基 本 活 动 都 在 信 息 系 统 上 展 开, 首 先 将 获 得 的 知 识 以 文 件 形 式 存 入 信 息 系 统 中, 然 后 通 过 信 息 加 工 工 具 将 知 识 分 类 组 合, 以 产 生 新 的 知 识, 最 后 通 过 网 络 通 信 系 统 将 新 知 识 分 配 给 组 织 成 员, 使 知 识 真 正 转 化 为 生 产 力 知 识 管 理 系 统 作 为 信 息 系 统 发 展 的 新 阶 段, 目 前 仍 是 一 个 新 的 研 究 领 域 但 是 随 着 管 理 理 论 知 识 和 信 息 技 术 的 发 展, 尤 其 是 人 们 观 念 的 更 新, 知 识 管 理 系 统 将 会 逐 渐 完 善 与 成 熟 起 来

6 1.2 计 算 机 概 述 计 算 机 概 念 及 发 展 1. 计 算 机 的 概 念 计 算 机 是 一 种 能 接 收 和 存 储 信 息, 并 按 照 存 储 在 其 内 部 的 程 序 对 输 入 的 数 据 或 信 息 进 行 加 工 处 理, 然 后 把 处 理 结 果 输 出 的 高 度 自 动 化 电 子 设 备 2. 计 算 机 的 发 展 计 算 机 的 研 制 工 作 开 始 于 20 世 纪 40 年 代, 即 第 二 次 世 界 大 战 时 期 在 导 弹 火 箭 和 原 子 能 的 研 究 过 程 中, 需 要 处 理 一 些 复 杂 的 数 学 问 题, 传 统 计 算 工 具 计 算 速 度 慢 精 度 差, 无 法 满 足 要 求, 因 此, 迫 切 需 要 研 制 计 算 速 度 快 精 度 高 能 自 动 控 制 运 算 过 程 的 新 型 计 算 工 具 1946 年 2 月 14 日 世 界 上 第 一 台 电 子 计 算 机 ENIAC(Electronic Numerical Integrator And Calculator, 电 子 数 字 积 分 计 算 机, 音 译 埃 尼 阿 克 ) 终 于 问 世 它 的 诞 生, 揭 开 了 计 算 机 时 代 的 序 幕 但 它 不 具 备 现 代 计 算 机 的 主 要 原 理 特 征 存 储 程 序 和 程 序 控 制 功 能 美 国 1946 年 开 始 设 计,1950 年 研 制 完 成 了 世 界 上 第 一 台 按 存 储 程 序 功 能 设 计 的 计 算 机 EDVAC 英 国 1947 年 开 始 设 计,1949 年 5 月 投 入 运 行 了 世 界 上 第 一 台 实 现 存 储 程 序 功 能 的 计 算 机 EDSAC 从 第 一 台 计 算 机 问 世 到 现 在, 按 其 使 用 的 元 件 划 分, 计 算 机 的 发 展 已 经 经 历 了 4 代 (1) 第 一 代 计 算 机 ( 从 ENIAC 问 世 ~20 世 纪 50 年 代 初 期 ) 电 子 管 时 代 用 光 屏 管 或 汞 延 时 电 路 做 存 储 器, 输 入 输 出 采 用 穿 孔 纸 带 或 卡 片 在 该 时 期 软 件 处 于 初 始 阶 段, 没 有 系 统 软 件, 语 言 只 有 机 器 语 言 与 汇 编 语 言 主 要 应 用 于 科 学 计 算 (2) 第 二 代 计 算 机 (20 世 纪 50 年 代 中 期 ~20 世 纪 60 年 代 中 期 ) 晶 体 管 时 代 用 磁 芯 和 磁 鼓 做 存 储 器, 产 生 了 高 级 程 序 设 计 语 言 和 批 处 理 系 统 应 用 领 域 扩 大 至 数 据 处 理 和 事 务 处 理, 并 逐 渐 用 于 工 业 控 制 (3) 第 三 代 计 算 机 (20 世 纪 60 年 代 中 期 ~20 世 纪 70 年 代 初 期 ) 中 小 规 模 集 成 电 路 时 代 主 存 储 器 开 始 采 用 半 导 体 存 储 器, 外 存 储 器 有 磁 盘 和 磁 带, 有 了 操 作 系 统 和 标 准 化 的 程 序 设 计 语 言 和 人 机 会 话 式 的 解 释 语 言 不 仅 应 用 于 科 学 计 算, 还 应 用 于 企 业 管 理 自 动 控 制 辅 助 设 计 和 辅 助 制 造 等 领 域 (4) 第 四 代 计 算 机 (20 世 纪 70 年 代 中 期 至 今 ) 大 规 模 超 大 规 模 集 成 电 路 时 代 计 算 机 的 应 用 涉 及 各 个 领 域, 如 办 公 自 动 化 数 据 库 管 理 图 像 识 别 语 音 识 别 专 家 系 统, 并 且 进 入 了 家 庭 自 第 四 代 计 算 机 问 世 以 后, 计 算 机 技 术 仍 在 不 断 地 发 展, 现 在 所 出 现 的 各 种 计 算 机, 一 般 都 认 为 是 属 于 第 四 代 计 算 机 现 在 也 有 人 在 研 制 下 一 代 计 算 机 下 一 代 电 子 计 算 机 是 智 能 计 算 机, 它 是 一 种 会 学 习 能 推 理 的 计 算 机, 具 有 能 理 解 自 然 语 言 声 音 文 字 和 图 像 的 能 力, 并 且 具 有 说 话 的 能 力, 使 人 机 能 够 用 自 然 语 言 直 接 对 话, 它 可 以 利 用 已 有 的 和 不 断 学 习 获 得 的 知 识, 进 行 思 维 联 想 推 理, 并 得 出 结 论, 能 解 决 复 杂 问 题, 具 有 汇 集 记 忆 检 索 有 关 知 识 的 能 力 智 能 计 算 机 的 智 能 化 人 机 接 口 使 人 们 不 必 编 写 程 序, 只 需 发 出 命 令 或 提 出 要 求, 计 算 机 就 会 完 成 推 理 和 判 断, 并 且 给 出 解 释 对 下 一 代 计 算 机 的 研 究, 虽 然 有 很 多 困 难, 但 是 各 国 都 在 大 力 开 展 研 究 工 作, 同 时 也 取 得 了 可 喜 的 成 果

7 1.2.2 计 算 机 的 分 类 随 着 计 算 机 技 术 的 发 展 和 应 用, 尤 其 是 微 处 理 器 的 发 展, 计 算 机 的 类 型 越 来 越 多 样 化 从 不 同 的 角 度 对 计 算 机 有 不 同 的 分 类 方 法, 下 面 从 计 算 机 处 理 数 据 的 方 式 使 用 范 围 规 模 3 个 角 度 进 行 分 类 (1) 按 计 算 机 处 理 数 据 的 方 式 分 类 按 计 算 机 处 理 数 据 的 方 式 可 以 分 成 数 字 计 算 机 (digital computer) 模 拟 计 算 机 (analog computer) 和 数 模 混 合 计 算 机 (hybrid computer)3 类 (2) 按 计 算 机 的 使 用 范 围 分 类 按 计 算 机 的 使 用 范 围 分 为 通 用 计 算 机 (general purpose computer) 和 专 用 计 算 机 (special purpose computer) 两 类 (3) 按 计 算 机 规 模 分 类 1) 巨 型 计 算 机 : 巨 型 计 算 机 的 运 算 速 度 目 前 可 达 每 秒 百 万 亿 次, 应 用 于 国 防 尖 端 技 术 和 现 代 科 学 计 算 中 研 制 巨 型 计 算 机 是 衡 量 一 个 国 家 经 济 实 力 和 科 学 水 平 的 重 要 标 志 2) 大 / 中 型 计 算 机 : 大 / 中 型 计 算 机 具 有 较 高 的 运 算 速 度, 而 且 有 较 大 的 存 储 空 间 往 往 用 于 科 学 计 算 数 据 处 理 或 作 为 网 络 服 务 器 使 用 3) 小 型 计 算 机 : 小 型 计 算 机 规 模 较 小, 结 构 简 单, 运 行 环 境 要 求 较 低, 一 般 应 用 于 工 业 自 动 控 制 测 量 仪 器 医 疗 设 备 中 的 数 据 采 集 信 息 处 理 等 方 面 小 型 计 算 机 在 用 作 巨 型 计 算 机 系 统 的 辅 助 机 方 面 也 起 到 重 要 作 用 4) 微 型 计 算 机 : 微 型 计 算 机 中 央 处 理 器 (CPU) 采 用 微 处 理 器 芯 片, 体 积 小 巧 轻 便, 广 泛 用 于 商 业 服 务 业 工 厂 的 自 动 控 制 办 公 自 动 化 以 及 大 众 化 的 信 息 处 理 5) 嵌 入 式 微 处 理 器 : 嵌 入 式 微 处 理 器 是 用 在 计 算 机 之 外 的 设 备 中 提 供 添 加 的 功 能 性 的 计 算 机 芯 片, 它 经 常 用 于 控 制 和 监 控 领 域 计 算 机 信 息 技 术 应 用 由 于 计 算 机 具 有 运 算 速 度 快 计 算 精 度 高 记 忆 能 力 强 可 靠 性 高 和 通 用 性 强 等 一 系 列 特 点, 使 计 算 机 的 应 用 几 乎 进 入 了 各 个 领 域, 它 服 务 于 科 研 生 产 交 通 商 业 国 防 卫 生 等 各 个 领 域 1. 计 算 机 的 主 要 应 用 (1) 科 学 计 算 科 学 计 算 主 要 指 计 算 机 用 于 解 决 科 学 研 究 和 工 程 技 术 中 的 数 学 计 算 问 题 计 算 机 具 有 计 算 速 度 快 精 度 高 的 特 点, 在 数 值 计 算 等 领 域 里 刚 好 是 计 算 机 施 展 才 能 的 地 方, 尤 其 是 一 些 十 分 庞 大 而 复 杂 的 科 学 计 算, 靠 其 他 计 算 工 具 有 时 简 直 是 无 法 解 决 的 例 如, 天 气 预 报, 不 但 复 杂 且 时 间 性 要 求 很 强, 不 提 前 发 布 就 失 去 了 预 报 天 气 的 意 义, 而 用 解 气 象 方 程 式 的 方 法 预 测 气 象 变 化 准 确 度 虽 然 较 高, 但 计 算 量 相 当 大, 所 以 只 有 借 助 于 计 算 机, 才 能 更 及 时 准 确 地 完 成 这 样 的 工 作 (2) 信 息 处 理 所 谓 信 息 处 理, 泛 指 非 科 技 方 面 的 数 据 管 理 和 计 算 处 理 其 主 要 特 点 是, 要 处 理 的 原 始 数 据 量 大, 算 术 运 算 较 简 单, 有 大 量 的 逻 辑 运 算 和 判 断, 结 果 常 要 求 以 表 格 或 图 形 等 形 式 存 储 或 输 出, 如 银 行 日 常 账 务 管 理 股 票 交 易 管 理 图 书 资 料 的 检 索 等 面 对 巨 量 的 信 息, 如 果 不 用 计 算 机 处 理, 仍 采 用 传 统 的 人 工 方 法 是 难 以 胜 任 的 事 实 上, 计 算 机 在 非 数 值 方 面 的 应 用 已 经 远 远 超 过 了 在 数 值 计 算 方 面 的 应 用 据 统 计, 80% 以 上 的 计 算 机 主 要 用 于 数 据 处 理,

8 这 类 工 作 量 大 面 宽, 决 定 了 计 算 机 应 用 的 主 导 方 向 (3) 过 程 控 制 由 于 计 算 机 不 但 计 算 速 度 快 且 又 有 逻 辑 判 断 能 力, 所 以 可 广 泛 用 于 自 动 控 制 领 域 如 对 生 产 和 实 验 设 备 及 其 过 程 进 行 控 制, 可 以 大 大 提 高 自 动 化 水 平, 减 轻 劳 动 强 度, 节 省 生 产 和 实 验 周 期, 提 高 劳 动 效 率, 提 高 产 品 质 量 和 产 量, 特 别 是 在 现 代 国 防 及 航 空 航 天 等 领 域, 可 以 说 计 算 机 起 着 决 定 性 作 用 (4) 计 算 机 辅 助 系 统 计 算 机 辅 助 系 统 的 应 用, 可 以 提 高 产 品 设 计 生 产 和 测 试 过 程 的 自 动 化 水 平, 降 低 成 本, 缩 短 生 产 周 期, 改 善 工 作 环 境, 提 高 产 品 质 量, 获 得 更 高 的 经 济 效 益 1) 计 算 机 辅 助 设 计 (CAD): 是 指 利 用 计 算 机 来 辅 助 设 计 人 员 进 行 产 品 和 工 程 的 设 计 计 算 机 辅 助 设 计 已 应 用 于 机 械 设 计 集 成 电 路 设 计 建 筑 设 计 服 装 设 计 等 各 个 方 面 2) 计 算 机 辅 助 制 造 (CAM): 是 指 利 用 计 算 机 来 进 行 生 产 设 备 的 管 理 控 制 如 利 用 计 算 机 辅 助 制 造 自 动 完 成 产 品 的 加 工 装 配 包 装 检 测 等 制 造 过 程 3) 计 算 机 辅 助 教 学 (CAI): 是 指 利 用 计 算 机 进 行 辅 助 教 学 交 互 学 习 如 利 用 计 算 机 辅 助 教 学 制 作 的 多 媒 体 课 件 可 以 使 教 学 内 容 生 动 形 象 逼 真, 取 得 良 好 的 教 学 效 果 通 过 交 互 方 式 的 学 习, 可 以 使 学 员 自 己 掌 握 学 习 的 进 度, 进 行 自 测, 方 便 灵 活, 满 足 不 同 层 次 学 员 的 要 求 4) 计 算 机 辅 助 测 试 (CAT): 是 指 利 用 计 算 机 进 行 产 品 等 的 辅 助 测 试 5) 计 算 机 集 成 制 造 系 统 (CIMS): 在 产 品 制 造 中 许 多 环 节 都 采 用 自 动 化 生 产 作 业, 但 每 一 环 节 的 优 化 技 术 不 一 定 就 是 整 体 的 生 产 最 佳 化,CIMS 就 是 将 技 术 上 的 各 个 单 项 信 息 处 理 和 制 造 企 业 管 理 信 息 系 统 集 成 在 一 起, 将 产 品 生 命 周 期 中 所 有 有 关 功 能, 包 括 设 计 制 造 管 理 市 场 等 信 息 处 理 全 部 予 以 集 成 (5) 通 信 与 网 络 随 着 信 息 化 社 会 的 发 展, 通 信 业 也 发 展 迅 速 计 算 机 在 通 信 领 域 的 作 用 越 来 越 大, 特 别 是 计 算 机 网 络 的 迅 速 发 展 目 前 遍 布 全 球 的 Internet 已 把 全 球 上 的 大 多 数 国 家 联 系 在 一 起, 加 之 现 在 适 应 不 同 程 度 不 同 专 业 的 教 学 辅 助 软 件 不 断 涌 现, 利 用 计 算 机 辅 助 教 学 和 利 用 计 算 机 网 络 在 家 里 学 习 代 替 去 学 校 课 堂 这 种 传 统 教 学 方 式 已 经 在 许 多 国 家 变 成 现 实, 如 我 们 国 家 许 多 大 学 开 设 的 网 络 远 程 教 育 等 (6) 人 工 智 能 人 工 智 能 是 计 算 机 模 拟 人 类 的 智 能 活 动, 诸 如 感 知 判 断 理 解 学 习 问 题 求 解 和 图 像 识 别 等 现 在 人 工 智 能 的 研 究 已 取 得 不 少 成 果, 有 些 已 开 始 走 向 实 用 阶 段 除 此 之 外, 计 算 机 在 电 子 商 务 电 子 政 务 等 应 用 领 域 也 得 到 了 快 速 发 展

9 世 纪 的 计 算 机 21 世 纪 是 人 类 走 向 信 息 社 会 的 世 纪, 是 网 络 的 时 代, 是 超 高 速 信 息 公 路 建 设 取 得 实 质 性 进 展 并 进 入 应 用 的 时 代 在 21 世 纪 的 今 天, 计 算 机 技 术 的 发 展 将 会 有 什 么 新 的 变 化 呢? 1. 芯 片 技 术 从 1971 年 微 处 理 器 问 世 以 后, 计 算 机 经 历 了 4 位 机 8 位 机 和 16 位 机 的 时 代,20 世 纪 90 年 代 初, 出 现 了 32 位 结 构 的 微 处 理 器 计 算 系 统, 并 进 入 64 位 计 算 时 代 2. 并 行 处 理 技 术 并 行 处 理 是 实 现 高 性 能 高 可 用 性 计 算 机 系 统 的 主 要 途 径, 并 行 处 理 包 括 并 行 结 构 并 行 算 法 并 行 操 作 系 统 并 行 语 言 及 其 编 译 系 统 等 并 行 处 理 方 式 有 多 处 理 机 体 系 结 构 大 规 模 并 行 处 理 系 统 工 作 站 群 等 3. 网 格 技 术 网 格 是 继 传 统 Internet Web 之 后 的 第 三 次 Internet 浪 潮, 可 以 称 之 为 第 三 代 Internet 应 用 传 统 Internet 实 现 了 所 有 资 源 的 全 面 连 通 网 格 的 根 本 特 征 不 是 它 的 规 模, 而 是 资 源 共 享 简 单 地 讲, 网 格 是 把 整 个 互 联 网 合 成 一 台 巨 大 的 超 级 计 算 机, 实 现 计 算 资 源 存 储 资 源 数 据 资 源 信 息 资 源 知 识 资 源 专 家 资 源 的 全 面 共 享 4. 蓝 牙 技 术 随 着 无 线 互 联 无 线 上 网 的 日 益 发 展 产 生 了 蓝 牙 技 术 蓝 牙 技 术 是 一 种 用 于 替 代 便 携 或 固 定 电 子 设 备 上 使 用 的 电 缆 或 连 线 的 短 距 离 无 线 连 接 技 术 通 过 蓝 牙 遥 控 装 置 可 以 形 成 一 点 到 多 点 的 连 接, 即 在 该 装 置 周 围 组 成 一 个 微 网, 网 内 任 何 蓝 牙 收 发 器 都 可 与 该 装 置 互 通 信 号 所 谓 蓝 牙 技 术, 实 际 上 是 一 种 短 距 离 无 线 通 信 技 术, 利 用 蓝 牙 技 术, 能 够 有 效 地 简 化 掌 上 电 脑 笔 记 本 电 脑 和 手 机 等 移 动 通 信 终 端 设 备 之 间 的 通 信, 也 能 够 成 功 地 简 化 以 上 这 些 设 备 与 Internet 之 间 的 通 信, 从 而 使 这 些 现 代 通 信 设 备 与 Internet 之 间 的 数 据 传 输 变 得 更 加 迅 速 高 效, 为 无 线 通 信 拓 宽 道 路 5. 嵌 入 式 技 术 嵌 入 式 技 术 是 指 将 操 作 系 统 和 功 能 软 件 集 成 于 计 算 机 硬 件 系 统 中 的 一 项 技 术, 也 就 是 系 统 的 应 用 软 件 与 系 统 的 硬 件 一 体 化, 即 将 软 件 固 化 集 成 到 硬 件 系 统 中, 类 似 于 主 板 上 BIOS 的 工 作 方 式 在 嵌 入 式 系 统 中, 主 要 使 用 3 类 处 理 器 : 微 控 制 器 数 字 信 号 处 理 器 嵌 入 式 微 处 理 器

10 6. 中 间 件 技 术 中 间 件 是 基 础 软 件 的 一 类, 属 于 可 复 用 软 件 的 范 畴 顾 名 思 义, 中 间 件 处 于 操 作 系 统 软 件 与 用 户 的 应 用 软 件 的 中 间 中 间 件 在 操 作 系 统 网 络 和 数 据 库 之 上, 而 在 应 用 软 件 的 下 层 总 的 作 用 是 为 处 于 上 层 的 应 用 软 件 提 供 运 行 与 开 发 环 境, 帮 助 用 户 灵 活 高 效 地 开 发 和 集 成 复 杂 的 应 用 软 件 1.3 计 算 机 中 信 息 的 表 示 计 算 机 中 的 常 用 数 制 由 于 二 进 制 编 码 具 有 运 算 简 单 电 路 实 现 方 便 成 本 低 廉 等 优 点, 所 以 无 论 是 什 么 类 型 的 信 息, 在 计 算 机 内 部 都 是 以 二 进 制 编 码 的 形 式 表 示 的 这 些 信 息 包 括 数 值 文 本 图 形 图 像 声 音 和 视 频 等 在 计 算 机 内 部 用 二 进 制 表 示 各 种 信 息, 而 在 输 入 显 示 或 打 印 输 出 时, 不 能 用 二 进 制 计 数, 因 为 人 们 不 熟 悉 二 进 制 且 习 惯 于 用 十 进 制 计 数 在 计 算 机 程 序 编 程 中, 还 常 采 用 八 进 制 和 十 六 进 制, 这 样 就 存 在 了 同 一 个 数 可 用 不 同 数 制 表 示 的 现 象 1. 与 数 制 相 关 的 术 语 1) 数 码 : 一 组 用 来 表 示 某 种 数 制 的 符 号, 如 A B 2) 基 数 : 数 制 所 用 的 数 码 个 数, 用 R 表 示, 称 R 进 制, 其 进 位 规 律 是 逢 R 进 一 如 十 进 制 的 数 码 是 , 总 共 有 10 个 数 码, 所 以 其 基 数 是 10, 其 进 位 规 律 是 逢 十 进 一 3) 位 权 : 数 码 在 不 同 位 置 上 的 权 值 在 某 进 制 中, 处 于 不 同 数 位 的 数 码, 代 表 不 同 的 数 制, 某 一 个 数 位 的 数 值 是 由 这 位 数 码 的 值 乘 上 这 个 位 置 的 固 定 常 数 构 成, 这 个 固 定 常 数 称 为 位 权 例 如, 十 进 制 数 9999 可 以 写 成 : , 个 位 数 上 9 的 权 值 为 10 0, 十 位 数 上 9 的 权 值 为 10 1, 以 此 类 推 2. 常 用 的 数 制 (1) 十 进 制 十 进 制 数 的 特 点 是 : 数 码 的 个 数 等 于 基 数 10, 逢 十 进 一, 借 一 当 十 ;10 个 数 码 分 别 是 ; 在 数 的 表 示 中, 每 个 数 字 都 要 乘 以 基 数 10 的 幂 次 例 如, 十 进 制 数 可 用 如 下 形 式 表 示 : = 这 样, 一 个 任 意 十 进 制 数 可 以 表 示 为 a n 10 n +a n-1 10 n-1 + +a a a a-m 10 -m 十 进 制 的 性 质 是 : 小 数 点 向 右 移 一 位, 数 就 扩 大 10 倍 ; 反 之, 小 数 点 向 左 移 一 位, 数 就 缩 小 10 倍 (2) 二 进 制 二 进 制 数 的 特 点 是 : 数 码 的 个 数 等 于 基 数 2, 逢 二 进 一, 借 一 当 二 ;2 个 数 码 分 别 是 0 1; 在 数 的 表 示 中, 每 个 数 字 都 要 乘 以 基 数 2 的 幂 次 例 如, 二 进 制 数 可 用 如 下 形 式 表 示 : = 这 样, 一 个 任 意 二 进 制 数 可 以 表 示 为 a n 2 n +a n-1 2 n-1 + +a a a a-m 2 -m

11 二 进 制 数 的 性 质 是 : 小 数 点 向 右 移 一 位, 数 就 扩 大 2 倍 ; 反 之, 小 数 点 向 左 移 一 位, 数 就 缩 小 2 倍 (3) 八 进 制 八 进 制 有 8 个 数 码, 基 数 是 8, 分 别 用 符 号 表 示 计 数 时 逢 八 进 一 借 一 当 八 例 如, 八 进 制 数 507 可 用 如 下 形 式 表 示 : 507= 一 个 任 意 八 进 制 数 可 以 表 示 为 a n 8 n +a n-1 8 n-1 + +a a a a-m 8 -m (4) 十 六 进 制 十 六 进 制 有 16 个 数 码, 基 数 是 16, 分 别 用 符 号 A B C D E F 表 示 其 中 符 号 A 对 应 十 进 制 中 的 10,B 对 应 11,,F 对 应 十 进 制 中 的 15 计 数 时 逢 十 六 进 一 借 一 当 十 六 例 如, 十 六 进 制 数 4E6A 按 位 权 展 开 式 可 用 如 下 形 式 表 示 : 4E6A= 一 个 任 意 十 六 进 制 数 可 以 表 示 为 a n 16 n +a n-1 16 n-1 + +a a a a-m 16 -m 3. 进 制 表 示 方 法 在 书 写 时, 各 个 进 制 表 示 的 方 法 有 以 下 3 种 1) 数 字 后 面 加 下 标, 如 (2) 331 (8) (10) FA5 (16) 2) 把 数 字 用 括 号 括 起 来, 再 加 这 种 数 制 的 下 标, 如 ( ) 2 (331) 8 (35.81) 10 (FA5) 16 3) 用 进 制 的 字 母 符 号 B( 二 进 制 ) O( 八 进 制 ) D( 十 进 制 ) H( 十 六 进 制 ) 来 表 示, 如 B 331 O D FA5 H 数 制 的 转 换 1. 非 十 进 制 转 换 成 十 进 制 将 非 十 进 制 的 数 按 位 权 展 开 相 加 后 求 得 结 果 就 是 十 进 制 数 例 1.1 将 二 进 制 数 转 换 成 十 进 制 数 ( ) 2 = = =(79.25) 10 例 1.2 将 八 进 制 数 1075 转 换 成 十 进 制 数 (1075) 8 = = =(573) 10 例 1.3 将 十 六 进 制 3DA.A 转 换 成 十 进 制 (3DA.A) 16 = 十 进 制 转 换 成 非 十 进 制 = =( ) 10 将 十 进 制 转 换 成 非 十 进 制, 分 成 整 数 部 分 和 小 数 部 分 进 行 (1) 十 进 制 整 数 部 分 转 换 成 非 十 进 制 整 数 十 进 制 整 数 部 分 转 换 成 非 十 进 制 整 数 采 用 余 数 法, 即 除 基 数 取 余 数 把 十 进 制 整 数 逐 次 用 任 意 进 制 数 的 基 数 去 除, 一 直 到 商 为 0 为 止, 然 后 将 所 得 到 的 余 数 由 下 向 上 排 列 即 可 例 1.4 把 十 进 制 数 100 转 换 成 二 进 制

12 余 L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L 1 0 由 上 得 出,100D= B 可 通 过 按 权 展 开 法 检 验 : B= = =100D 例 1.5 将 十 进 制 数 173 转 换 成 八 进 制 8173 L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L 2 0 由 上 得 出,173D=255O 可 通 过 按 权 展 开 法 检 验 : 255O= = =173D 十 进 制 数 转 换 成 十 六 进 制 也 可 用 上 述 方 法 进 行 (2) 十 进 制 小 数 部 分 转 换 成 非 十 进 制 小 数 十 进 制 小 数 转 换 成 非 十 进 制 小 数 采 用 进 位 法, 即 乘 基 数 取 整 数 把 十 进 制 小 数 不 断 用 其 他 进 制 的 基 数 去 乘, 直 到 小 数 当 前 值 等 于 0 或 满 足 所 要 求 的 精 度 为 止, 最 后 将 得 到 的 乘 积 的 整 数 部 分 由 上 往 下 排 列 例 1.6 将 十 进 制 小 数 转 换 成 二 进 制 小 数 由 上 得 出,0.625D = 0.101B 同 样 可 通 过 按 权 展 开 法 进 行 检 验 : 0.101B= = =0.625D 十 进 制 数 转 换 成 八 进 制 或 十 六 进 制 也 可 用 上 述 方 法 进 行 通 常, 一 个 非 十 进 制 小 数 能 够 完 全 准 确 地 转 换 成 十 进 制 小 数, 但 一 个 十 进 制 小 数 并 不 一 定 能 完 全 准 确 地 转 换 成 非 十 进 制 小 数 在 这 种 情 况 下, 可 以 根 据 精 度 要 求 只 转 换 到 小 数 点 后 某 一 位 为 止, 这 个 数 就 是 该 小 数 的 近 似 值 例 1.7 将 十 进 制 小 数 0.32 转 换 成 二 进 制 小 数

13 由 上 得 出,0.32D=0.0101B 同 样 可 通 过 按 权 展 开 法 进 行 检 验 : B= = =0.3125D 在 进 行 转 换 时, 如 果 一 个 数 既 有 整 数 部 分 又 有 小 数 部 分, 应 将 整 数 部 分 和 小 数 部 分 分 别 进 行 转 换, 然 后 组 合 起 来 3. 其 他 进 制 之 间 的 转 换 (1) 二 进 制 和 八 进 制 的 相 互 转 换 3 位 二 进 制 能 表 示 1 位 八 进 制 的 最 大 数, 所 以 把 二 进 制 数 转 换 为 八 进 制 数 时, 按 3 位 并 1 位 的 方 法 进 行 也 就 是 说, 以 小 数 为 界, 将 整 数 部 分 从 右 向 左 每 3 位 一 组, 最 高 组 不 足 3 位 时, 在 最 左 端 添 0 补 足 3 位 ; 将 小 数 部 分 从 左 向 右 每 3 位 一 组, 最 低 组 不 足 3 位 时, 在 最 右 端 添 0 补 足 3 位 然 后, 将 各 组 的 3 位 二 进 制 数 按 权 展 开 后 相 加, 得 到 1 位 八 进 制 数 反 之, 将 八 进 制 数 转 换 成 二 进 制 数 时, 只 要 把 每 位 八 进 制 数 用 对 应 的 3 位 二 进 制 展 开 表 示, 即 1 位 拆 3 位 例 1.8 把 二 进 制 数 转 化 为 八 进 制 数 二 进 制 3 位 分 组 转 换 为 八 进 制 数 所 以, B = 144.5O (2) 二 进 制 和 十 六 进 制 的 相 互 转 换 4 位 二 进 制 数 能 表 示 1 位 十 六 进 制 的 最 大 数, 所 以 把 二 进 制 数 转 换 为 十 六 进 制 数 时, 按 4 位 并 1 位 的 方 法 进 行 也 就 是 说, 以 小 数 为 界, 将 整 数 部 分 从 右 向 左 每 4 位 一 组, 最 高 组 不 足 4 位 时, 在 最 左 端 添 0 补 足 4 位 ; 将 小 数 部 分 从 左 向 右 每 4 位 一 组, 最 低 组 不 足 4 位 时, 在 最 右 端 添 0 补 足 4 位 然 后, 将 各 组 的 4 位 二 进 制 数 按 权 展 开 后 相 加, 得 到 1 位 十 六 进 制 数 反 之, 将 十 六 进 制 数 转 换 成 二 进 制 数 时, 只 要 把 每 位 十 六 进 制 数 用 对 应 的 4 位 二 进 制 数 展 开 表 示, 即 1 位 拆 4 位 例 1.9 将 B 转 换 为 十 六 进 制 数 二 进 制 4 位 分 组 转 换 为 十 六 进 制 数 64A 所 以, B = 64.AH 其 他 数 制 之 间 的 转 换 可 以 通 过 二 进 制 数 作 为 中 间 桥 梁, 先 转 化 为 二 进 制 数, 再 转 化 为 其 他 进 制 数 4. 常 用 数 制 对 应 关 系 常 用 数 制 的 对 应 关 系 如 表 1.1 所 示 表 1.1 常 用 数 制 对 应 关 系 十 进 制 二 进 制 八 进 制 十 六 进 制

14 续 表 十 进 制 二 进 制 八 进 制 十 六 进 制 A B C D E F 二 进 制 的 运 算 规 则 在 计 算 机 中, 采 用 二 进 制 数 可 实 现 各 种 算 术 运 算 和 逻 辑 运 算 1. 算 术 运 算 规 则 二 进 制 算 术 运 算 与 十 进 制 运 算 类 似, 同 样 可 以 进 行 四 则 运 算 加 法 规 则 :0+0=0;0+1=1;1+0=1;1+1=10( 逢 二 进 一 ) 减 法 规 则 :0-0=0;10-1=1( 借 一 当 二 );1-0=1;1-1=0 乘 法 规 则 :0 0=0;0 1=0;1 0=0;1 1=1 除 法 规 则 :0/1=0;1/1=1( 除 数 为 0 的 无 意 义 ) 例 1.10 求 =? 结 果 是 = 例 1.11 求 =? 结 果 是 = 逻 辑 运 算 规 则 计 算 机 中 的 逻 辑 关 系 是 一 种 二 值 逻 辑 二 值 逻 辑 用 二 进 制 表 示 非 常 容 易, 如 条 件 成 立 与 条 件 不 成 立 真 与 假 是 与 否 等 逻 辑 代 数 也 称 布 尔 代 数, 它 有 3 种 基 本 的 逻 辑 关 系, 即 与 或 非 其 他 复 杂 的 逻 辑 关 系 都 由 这 3 种 基 本 的 关 系 组 成 (1) 逻 辑 与

15 做 一 件 事 情 取 决 于 多 种 因 素, 只 有 当 所 有 条 件 都 成 立 时 才 去 做, 否 则 就 不 做, 这 种 因 果 关 系 称 为 逻 辑 与 逻 辑 与 运 算 ( ):0 0=0;0 1=0;1 0=0;1 1=1 例 1.12 设 X= ,Y= , 求 X Y=? 结 果 是 X Y= (2) 逻 辑 或 ) 做 一 件 事 情 取 决 于 多 种 因 素, 只 要 其 中 有 一 个 因 素 得 到 满 足 就 去 做, 这 种 因 果 关 系 称 为 逻 辑 或 逻 辑 或 运 算 ( ):0 0=0;0 1=1;1 0=1;1 1=1 例 1.13 设 X= ,Y= , 求 X Y=? 结 果 是 X Y= (3) 逻 辑 非 ) 逻 辑 非 实 现 逻 辑 否 定, 即 求 反 运 算, 真 变 假 假 变 真 逻 辑 非 运 算 (-): 1 = 0 ; 0 = 1 例 1.14 设 X= , 求 X =? (4) 逻 辑 异 或 X = = 在 逻 辑 代 数 中 除 了 上 述 3 种 基 本 的 逻 辑 运 算 以 外, 还 有 一 种 常 用 的 逻 辑 运 算, 这 种 逻 辑 运 算 是 逻 辑 异 或 逻 辑 异 或 运 算 ( ):0 0=0;0 1=1;1 0=1;1 1=0 逻 辑 异 或 运 算 即 实 现 按 位 加 的 功 能, 只 有 当 两 个 逻 辑 值 相 同 时 0, 反 之 为 1 例 1.15 设 X= ,Y= , 求 X Y=? 结 果 是 X Y= ) 对 于 两 个 多 位 二 进 制 数 之 间 的 逻 辑 运 算, 只 在 对 应 的 位 上 分 别 进 行, 不 进 行 借 位, 不 同 位 之 间 不 进 行 运 算

16 1.3.4 非 数 值 信 息 的 表 示 目 前, 计 算 机 越 来 越 多 地 应 用 于 非 数 值 计 算 领 域, 如 对 文 字 的 处 理 即 是 对 字 符 的 处 理 为 了 能 够 对 字 符 进 行 识 别 和 处 理, 各 种 字 符 在 计 算 机 内 一 律 用 二 进 制 编 码 表 示, 每 一 个 字 符 和 一 个 确 定 的 编 码 相 对 应 1. 字 符 编 码 (1)ASCII 码 字 符 是 计 算 机 中 使 用 最 多 的 非 数 值 型 数 据, 是 人 与 计 算 机 进 行 通 信 交 互 的 重 要 媒 介 国 际 上 广 泛 采 用 美 国 信 息 交 换 标 准 码 ASCII(American Standard Code for Information Interchange) 码 ASCII 码 占 一 个 字 节, 有 7 位 ASCII 码 和 8 位 ASCII 码 两 种,7 位 ASCII 码 称 为 标 准 ASCII 码,8 位 ASCII 码 称 为 扩 充 ASCII 码 7 位 二 进 制 数 给 出 了 128 种 不 同 的 组 合, 表 示 了 128 个 不 同 的 字 符 ASCII 码 表 的 128 个 符 号 是 这 样 分 配 的 : 第 0~32 号 以 及 127 号 ( 共 34 个 ) 为 控 制 字 符, 主 要 包 括 换 行 回 车 等 功 能 字 符 ; 第 33~126 号 ( 共 94 个 ) 为 字 符, 其 中 第 48~57 号 为 0~9 十 个 数 字 符 号,65~90 号 为 26 个 大 写 字 母,97~122 号 为 26 个 小 写 字 母, 其 余 为 一 些 标 点 符 号 和 运 算 符 号 等 例 如, 大 写 A 的 ASCII 值 为 , 即 十 进 制 数 是 65, 小 写 a 的 ASCII 值 为 , 即 十 进 制 数 是 97 编 程 中 常 用 的 特 殊 符 号 有 0( 空 值 ) 7 ( 响 铃 ) 13( 回 车 ) 32( 空 格 ) 等 表 1.2 所 示 为 7 位 标 准 ASCII 码 字 符 编 码 表 表 1.2 ASCII 码 字 符 编 码 表 ASCII 值 控 制 字 符 ASCII 值 控 制 字 符 ASCII 值 控 制 字 符 ASCII 值 控 制 字 符 0 NUT 17 DCI SOH 18 DC2 35 # STX 19 DC3 36 $ ETX 20 DC4 37 % EOT 21 NAK 38 & ENQ 22 SYN 39, ACK 23 TB 40 ( BEL 24 CAN 41 ) 58 : 8 BS 25 EM 42 * 59 ; 9 HT 26 SUB < 10 LF 27 ESC 44, 61 = 11 VT 28 FS > 12 FF 29 GS ? 13 CR 30 RS 47 / 14 SO 31 US A 15 SI 32 (space) B 16 DLE 33! C 续 表 ASCII 值 控 制 字 符 ASCII 值 控 制 字 符 ASCII 值 控 制 字 符 ASCII 值 控 制 字 符 68 D 83 X 98 b 113 q 69 E 84 T 99 c 114 r

17 70 F 85 U 100 d 115 s 71 G 86 V 101 e 116 t 72 H 87 W 102 f 117 u 73 I 88 X 103 g 118 v 74 J 89 Y 104 h 119 w 75 K 90 Z 105 i 120 x 76 L 91 [ 106 j 121 y 77 M 92 \ 107 k 122 z 78 N 93 ] 108 l 123 { 79 O 94 ^ 109 m P n 125 } 81 Q o 126 ~ 82 R 97 a 112 p 127 DEL 32 个 控 制 字 符 的 说 明 NUL VT 垂 直 制 表 SYN 空 转 同 步 SOH 标 题 开 始 FF 走 纸 控 制 ETB 信 息 组 传 送 结 束 STX 正 文 开 始 CR 回 车 CAN 作 废 ETX 正 文 结 束 SO 移 位 输 出 EM 纸 尽 EOY 传 输 结 束 SI 移 位 输 入 SUB 换 置 ENQ 询 问 字 符 DLE 空 格 ESC 换 码 ACK 承 认 DC1 设 备 控 制 1 FS 文 字 分 隔 符 BEL 报 警 DC2 设 备 控 制 2 GS 组 分 隔 符 BS 退 一 格 DC3 设 备 控 制 3 RS 记 录 分 隔 符 HT 横 向 列 表 DC4 设 备 控 制 4 US 单 元 分 隔 符 LF 换 行 NAK 否 定 注 意 : 按 列 排 序 分 别 为 0~31 (2)BCD 码 BCD 码 在 形 式 上 是 0 和 1 组 成 的 二 进 制, 而 实 际 上 是 用 四 位 二 进 制 数 表 示 一 位 十 进 制 数 例 如,BCD 码 按 4 位 一 组 分 别 转 换, 结 果 是 十 进 制 数 8269 一 位 BCD 码 中 的 4 位 二 进 制 代 码 都 是 有 权 的, 从 左 到 右 按 高 位 到 低 位 的 权 依 次 是 , 1 个 BCD 码 最 小 值 是 0000, 最 大 值 是 1001 (3)Unicode 码 Unicode 码 是 16 位 国 际 化 字 符 集, 能 表 示 人 类 语 言 中 的 所 有 字 符, 范 围 是 0~65536, 其 中 标 准 ASCII 码 字 符 集 是 Unicode 的 一 个 子 集 因 为 最 原 始 的 ASCII 码 只 占 一 个 字 节, 最 多 只 能 表 示 256 个 字 符, 无 法 表 示 除 英 文 之 外 的 其 他 语 言 文 字, 如 汉 字 韩 文 等, 所 以 国 际 组 织 发 明 了 占 两 个 字 节 的 Unicode 编 码, 又 叫 UCS(Unicode Character Set) 这 样 最 多 可 以 表 示 个 字 符, 向 下 兼 容 ASCII 像 很 多 编 程 语 言 本 身 就 是 Unicode 编 码, 如 VB 2. 汉 字 编 码 要 让 计 算 机 能 进 行 汉 字 信 息 处 理, 必 须 解 决 汉 字 信 息 的 输 入 储 存 输 出 和 编 码 转 换 等 问 题

18 计 算 机 处 理 汉 字 的 基 本 过 程 如 图 1.1 所 示 用 户 用 键 盘 输 入 的 汉 字 编 码, 通 过 代 码 转 换 程 序 转 换 成 汉 字 机 内 码 进 行 储 存 处 理 加 工, 转 换 时 要 利 用 输 入 码 到 码 表 中 去 检 索 机 内 码 输 出 时, 再 利 用 字 形 检 索 程 序 在 汉 字 字 模 库 中 查 到 表 示 这 个 汉 字 的 字 型 码, 根 据 字 型 码 在 显 示 器 或 打 印 机 上 输 出 图 1.1 汉 字 处 理 过 程 (1) 国 标 码 我 国 在 1980 年 颁 布 了 计 算 机 处 理 汉 字 的 编 码 标 准 GB , 即 信 息 交 换 用 汉 字 编 码 字 符 集 基 本 集, 简 称 国 标 码, 也 称 交 换 码 汉 字 国 标 码 共 收 录 了 7445 个 汉 字 和 图 形 符 号, 主 要 包 括 以 下 几 部 分 : 1) 按 汉 语 拼 音 字 母 顺 序 排 列 的 一 级 汉 字 3755 个 2) 按 汉 字 部 首 顺 序 排 列 的 二 级 汉 字 3008 个 3) 图 形 符 号 682 个 国 标 码 用 两 个 字 节 来 表 示 一 个 汉 字 ( 一 个 字 节 显 然 不 够, 其 最 多 表 示 128 个 字 符 ), 每 个 字 节 只 用 后 7 位, 最 高 位 为 0 在 实 际 应 用 中, 用 4 位 十 六 进 制 数 ( 称 为 区 位 码 ) 来 表 示 一 个 汉 字 计 算 机 汉 字 输 入 法 中 的 区 位 码 输 入 法, 就 是 按 照 国 标 码 输 入 汉 字 的, 区 位 码 的 高 字 节 称 为 区 号, 低 字 节 称 为 位 号 (2) 输 入 码 汉 字 输 入 方 法 有 键 盘 手 写 语 音 扫 描 等 许 多 种, 但 键 盘 输 入 法 仍 是 目 前 最 主 要 的 汉 字 输 入 方 法 计 算 机 用 的 标 准 键 盘 只 有 几 十 个 键, 而 汉 字 至 少 有 数 千 个, 因 此 用 键 盘 输 入 汉 字, 需 对 汉 字 进 行 编 码 不 同 输 入 法 有 自 己 的 编 码 方 案, 不 同 输 入 法 所 采 用 的 汉 字 编 码 统 称 为 输 入 码, 也 称 机 外 码 从 20 世 纪 80 年 代 至 今 已 经 产 生 数 百 种 汉 字 输 入 编 码 方 案, 按 照 编 码 原 理, 汉 字 输 入 码 主 要 分 为 4 类, 即 数 字 编 码 拼 音 码 字 型 码 和 音 型 码 数 字 编 码 : 数 字 编 码 是 用 等 长 的 数 字 串 为 汉 字 逐 一 编 号, 以 这 个 编 号 作 为 汉 字 的 输 入 码, 如 区 位 码 电 报 码 等 都 属 于 数 字 编 码 这 种 编 码 的 编 码 规 则 简 单, 易 于 和 汉 字 的 内 部 码 转 换, 但 是 难 以 记 忆, 仅 适 用 于 某 些 特 定 部 门 拼 音 码 : 拼 音 码 是 以 汉 字 的 读 音 为 基 础 的 输 入 编 码 拼 音 码 使 用 方 法 简 单, 一 学 就 会, 易 于 推 广 ; 缺 点 是 重 码 率 较 高, 影 响 文 字 输 入 的 速 度 输 入 汉 字 时, 要 求 读 音 标 准, 不 能 使 用 方 言 拼 音 码 特 别 适 用 于 对 文 字 输 入 要 求 不 是 很 高 的 非 专 业 录 入 人 员 字 型 码 : 字 型 码 是 以 文 字 的 字 型 结 构 为 基 础 的 输 入 编 码 例 如, 五 笔 字 型 码, 其 主 要 特 点 是 输 入 速 度 快, 但 是 这 种 输 入 方 法 要 记 字 根 练 习 拆 字, 前 期 学 习 花 费 时 间 较 多, 此 外 有 极 少 数 汉 字 的 拆 分 困 难, 给 出 的 编 码 和 汉 字 书 写 习 惯 不 一 致 音 型 码 : 音 型 码 是 结 合 汉 字 的 拼 音 和 字 型 产 生 的 编 码, 目 前 使 用 较 多 的 音 型 码 是 自 然 码 (3) 机 内 码 机 内 码 也 称 内 码, 机 内 码 是 指 在 计 算 机 内 部 存 储 处 理 加 工 汉 字 时 所 用 的 代 码 输 入 码 通 过 键 盘 被 接 收 以 后 就 由 汉 字 操 作 系 统 的 输 入 码 转 换 模 块 转 换 为 机 内 码, 每 个 汉 字 的 机 内 码 用 2 个 字 节 的 二 进 制 表 示, 在 计 算 机 内 汉 字 字 符 必 须 与 英 文 字 符 区 别 开, 以 免 造 成 混 乱 英 文

19 的 机 内 码 是 用 一 个 字 节 来 存 放 ASCII 码, 一 个 ASCII 码 占 一 个 字 节 的 低 7 位, 最 高 位 是 0, 为 了 区 别, 汉 字 机 内 码 中 两 个 字 节 的 最 高 位 均 为 1 例 如, 汉 字 中 的 国 标 码 为 5650H ( B), 机 内 码 为 D6D0H( B) (4) 字 模 对 每 一 个 汉 字, 都 要 有 对 应 的 字 的 模 型 ( 简 称 字 模 ) 存 储 在 计 算 机 内, 字 模 的 集 合 就 构 成 了 字 模 库, 简 称 字 库 汉 字 输 出 时, 需 要 先 根 据 内 码 找 到 字 库 中 对 应 的 字 模, 再 根 据 字 模 输 出 汉 字 记 录 汉 字 字 型 有 两 种 方 法 : 点 阵 法 和 矢 量 法, 分 别 对 应 两 种 字 型 编 码, 即 点 阵 码 和 矢 量 码 点 阵 码 是 一 种 用 点 阵 表 示 汉 字 字 型 的 编 码, 它 把 汉 字 按 字 型 排 列 成 点 阵, 常 用 的 点 阵 有 或 更 高 点 阵 方 式 是 最 基 础 的 汉 字 点 阵, 一 个 点 阵 的 汉 字 要 占 用 =32 个 字 节,24 24 点 阵 的 汉 字 要 占 用 72 个 字 节 可 见, 汉 字 字 型 点 阵 的 信 息 量 很 大, 占 用 的 存 储 空 间 也 非 常 大 如 图 1.2 所 示, 给 出 了 嘉 字 的 点 阵 字 模 点 阵 规 模 越 大, 每 个 汉 字 存 储 的 字 节 数 就 越 多, 字 库 也 就 越 庞 大 但 字 型 分 辨 率 越 好, 字 型 也 越 美 观 图 1.2 嘉 字 的 点 阵 字 模 矢 量 码 使 用 一 组 数 学 矢 量 来 记 录 汉 字 的 外 形 轮 廓, 矢 量 码 记 录 的 字 体 称 为 矢 量 字 体 或 轮 廓 字 体 这 种 字 体 能 很 容 易 地 放 大 或 缩 小 而 不 会 出 现 锯 齿 状 边 缘, 屏 幕 上 看 到 的 字 形 和 打 印 输 出 的 效 果 完 全 一 致 1.4 计 算 机 硬 件 系 统 完 整 的 计 算 机 系 统 包 括 两 大 部 分, 即 硬 件 系 统 和 软 件 系 统 硬 件 系 统 是 指 构 成 计 算 机 的 一 些 看 得 见 摸 得 着 的 物 理 设 备, 它 是 计 算 机 软 件 运 行 的 基 础 所 谓 硬 件 系 统 是 指 构 成 计 算 机 的 物 理 设 备, 即 由 机 械 电 子 器 件 构 成 的 具 有 输 入 存 储 控 制 和 输 出 功 能 的 实 体 部 件 硬 件 系 统 的 组 成 从 原 理 上 讲, 一 台 电 子 计 算 机 的 硬 件 系 统 由 运 算 器 控 制 器 存 储 器 输 入 设 备 和 输 出 设 备 这 5 大 部 件 组 成, 如 图 1.3 所 示

20 图 1.3 计 算 机 的 5 大 组 成 部 分 1. 运 算 器 运 算 器 是 计 算 机 中 对 信 息 进 行 加 工 运 算 的 部 件, 它 的 速 度 决 定 了 计 算 机 的 运 算 速 度 运 算 器 的 功 能 是 对 二 进 制 编 码 进 行 算 术 运 算 ( 加 减 乘 除 ) 和 逻 辑 运 算 ( 与 或 非 移 位 等 ) 参 加 运 算 的 数 ( 称 为 操 作 数 ) 由 控 制 器 指 示 从 存 储 器 或 寄 存 器 中 取 出 到 运 算 器 运 算 器 由 算 术 逻 辑 运 算 单 元 ALU(Arithmetic Logic Unit) 寄 存 器 和 一 些 控 制 器 等 组 成 算 术 逻 辑 运 算 单 元 通 过 算 术 运 算 或 逻 辑 运 算 选 择 来 进 行 算 术 逻 辑 运 算 寄 存 器 用 来 提 供 参 与 运 算 的 操 作 数, 并 存 放 运 算 的 结 果 哪 些 数 参 与 运 算, 由 输 入 控 制 器 的 条 件 决 定 2. 控 制 器 控 制 器 是 核 心 部 件, 它 的 功 能 是 指 示 程 序 的 执 行 过 程, 即 决 定 在 什 么 时 间 根 据 什 么 条 件 做 什 么 事 情 控 制 器 从 存 储 器 中 按 顺 序 取 出 指 令, 并 对 指 令 代 码 进 行 翻 译, 然 后 向 各 个 部 件 发 出 相 应 的 命 令, 使 指 令 规 定 的 操 作 得 以 执 行 它 一 方 面 向 各 个 部 件 发 出 执 行 指 令 的 命 令, 另 一 方 面 又 接 收 执 行 部 件 向 控 制 器 发 回 的 有 关 指 令 执 行 情 况 的 反 馈 信 息, 控 制 器 根 据 这 些 信 息 来 决 定 下 一 步 发 出 哪 些 操 作 命 令 3. 存 储 器 存 储 器 是 计 算 机 中 用 于 记 忆 的 部 件, 它 的 功 能 是 存 储 程 序 和 数 据 计 算 机 之 所 以 能 够 快 速 自 动 地 进 行 各 种 复 杂 的 运 算, 是 因 为 事 先 已 把 解 题 程 序 和 数 据 存 储 在 存 储 器 中 在 运 算 过 程 中, 由 存 储 器 按 事 先 编 好 的 程 序, 快 速 地 提 供 给 微 处 理 器 进 行 处 理 这 就 是 程 序 存 储 工 作 方 式 存 储 器 中 有 许 多 存 储 单 元, 一 个 存 储 单 元 由 数 个 二 进 制 位 组 成, 每 个 二 进 制 可 存 放 一 个 0 或 1 通 常 一 个 存 储 单 元 由 8 个 二 进 制 位 组 成, 为 一 个 字 节 向 存 储 单 元 保 存 信 息 的 操 作 称 为 写 操 作, 向 存 储 单 元 获 取 信 息 的 操 作 称 为 读 操 作, 读 写 操 作 一 般 都 以 字 节 为 单 位 位 (bit): 简 记 为 b, 是 计 算 机 存 储 数 据 的 最 小 单 位 一 个 二 进 制 位 只 能 表 示 0 或 1 字 节 (Byte): 简 记 为 B 规 定 1B=8bit 字 节 是 存 储 信 息 的 基 本 单 位 微 型 机 存 储 器 是 由 一 个 个 存 储 单 元 构 成 的, 每 个 存 储 单 元 的 大 小 就 是 一 个 字 节 计 算 机 的 存 储 器 通 常 使 用 字 节 数 来 表 示 其 容 量 大 小, 常 用 的 单 位 有 4 种, 即 KB MB GB 和 TB, 其 大 小 分 别 为 : 1KB=2 10 B=1024B 1MB=1024KB = B 1GB=1024MB = B 1TB=1024 GB = B

21 4. 输 入 设 备 输 入 设 备 指 的 是 将 外 界 信 息 送 入 计 算 机 的 设 置 计 算 机 常 用 输 入 设 备 为 键 盘 鼠 标 扫 描 仪 等 5. 输 出 设 备 输 出 设 备 是 指 将 计 算 机 处 理 和 计 算 后 所 得 的 结 果 以 一 种 人 们 便 于 识 别 的 形 式 记 录 显 示 或 打 印 出 来 的 设 备 常 用 的 设 备 有 显 示 器 和 打 印 机 等 计 算 机 硬 件 系 统 的 配 置 如 图 1.4 所 示, 实 现 以 上 这 5 部 分 功 能 的 电 子 器 件 又 可 分 为 主 机 和 外 部 设 备 主 机 由 中 央 处 理 器 CPU 和 内 存 储 器 组 成 外 部 设 备 包 括 外 存 储 器 输 入 设 备 和 输 出 设 备 由 于 计 算 机 技 术 更 新 很 快, 所 以 不 同 时 期 其 基 本 配 置 也 会 有 所 差 异, 但 是 其 基 本 的 配 置 都 是 一 样 的 图 1.4 计 算 机 硬 件 系 统 组 成 1. 主 机 计 算 机 的 主 机 是 由 主 机 板 ( 主 板 ) CPU 内 存 机 箱 和 电 源 构 成 的 在 主 机 箱 内 有 主 板 硬 盘 驱 动 器 CD ROM 驱 动 器 软 盘 驱 动 器 电 源 和 显 示 适 配 器 ( 显 卡 ) 等, 如 图 1.5 所 示

22 图 1.5 立 式 主 机 (1) 机 箱 主 机 从 外 观 上 分 为 卧 式 和 立 式 两 种 在 主 机 箱 的 正 面 都 有 一 个 或 两 个 软 盘 驱 动 器 的 插 口, 用 来 插 入 软 盘, 以 便 从 软 盘 中 读 取 数 据 或 将 有 用 的 数 据 存 储 在 软 盘 上 现 在 的 计 算 机 主 机 箱 正 面 一 般 都 配 置 了 光 盘 驱 动 器, 用 来 读 取 光 盘 上 的 信 息 而 主 机 的 背 面 则 是 连 接 诸 如 电 源 显 示 器 鼠 标 键 盘 打 印 机 等 设 备 的 各 种 接 口 (2) 主 板 主 板 也 称 主 机 板, 如 图 1.6 所 示 该 主 机 板 上 面 集 成 了 软 盘 接 口 硬 盘 接 口 并 行 接 口 串 行 接 口 USB 接 口 AGP 总 线 PCI 总 线 和 键 盘 接 口 鼠 标 接 口 等 它 是 计 算 机 内 最 大 的 一 块 集 成 电 路 板, 也 是 最 主 要 的 部 件 之 一 主 板 的 质 量 决 定 着 计 算 机 的 质 量 图 1.6 主 板 (3)CPU 中 央 处 理 器 (CPU) 是 整 台 计 算 机 的 核 心 部 件 它 主 要 由 控 制 器 和 运 算 器 组 成, 是 采 用 大 规 模 集 成 电 路 工 艺 制 成 的 芯 片, 又 称 为 微 处 理 器 芯 片 计 算 机 的 所 有 工 作 都 要 通 过 CPU 来 协 调 处 理, 而 CPU 芯 片 的 型 号 直 接 决 定 着 计 算 机 档 次 的 高 低 衡 量 CPU 的 指 标 主 要 有 CPU 型 号 主 频 和 外 频 一 般 主 频 和 外 频 值 越 大,CPU 性 能 越 高 图 1.7 所 示 为 一 种 常 见 的 CPU 图 1.7 CPU

23 (4) 内 存 储 器 存 储 器 分 为 两 大 类 : 内 存 储 器 和 外 存 储 器, 简 称 内 存 和 外 存 内 存 储 器 又 称 为 主 存 储 器, 外 存 储 器 又 称 为 辅 助 存 储 器 主 存 是 存 取 速 度 快 而 容 量 相 对 较 小 的 一 类 存 储 器 ; 辅 存 是 存 取 速 度 较 慢 而 容 量 相 对 较 大 的 一 类 存 储 器 计 算 机 处 理 数 据 时,CPU 通 过 数 据 总 线 一 次 存 取 加 工 和 传 送 的 数 据 称 为 字 一 个 字 通 常 由 一 个 字 节 或 若 干 个 字 节 组 成 由 于 字 长 是 计 算 机 一 次 所 能 处 理 的 实 际 位 数 长 度, 所 以 字 长 是 衡 量 计 算 机 性 能 的 一 个 重 要 指 标 字 长 越 长, 精 度 越 高 不 同 微 处 理 器 字 长 是 不 同 的, 常 见 的 微 处 理 器 字 长 有 8 位 16 位 32 位 和 64 位 等 所 有 的 存 储 单 元 按 顺 序 排 列, 每 个 单 元 都 有 一 个 编 号, 单 元 编 号 称 为 单 元 地 址 地 址 编 号 也 用 二 进 制 数, 通 过 地 址 编 号 寻 找 在 存 储 器 中 的 数 据 单 元 称 为 寻 址 显 然, 存 储 器 地 址 的 范 围 大 小 决 定 了 二 进 制 的 位 数 如 果 存 储 器 有 1024 个 单 元, 那 么 它 的 地 址 编 号 一 般 是 从 0~1023; 对 应 的 二 进 制 数 是 ~ , 需 要 用 10 位 二 进 制 来 表 示, 也 就 是 用 10 根 地 址 线, 或 者 说,10 位 地 址 码 可 寻 址 1KB 的 存 储 空 间 存 储 器 中 所 有 存 储 单 元 的 总 称 为 这 个 存 储 器 的 存 储 容 量 例 如,286 微 机 的 地 址 线 有 24 根, 它 可 寻 址 的 存 储 空 间 是 2 24 = =1MB 16=16MB 微 机 的 地 址 线 有 32 根, 它 可 寻 址 的 存 储 空 间 是 2 32 = =4GB 计 算 机 的 内 存 储 器 是 由 半 导 体 器 件 构 成 的, 如 图 1.8 所 示 从 使 用 功 能 上 可 分 为 : 随 机 存 储 器 (Random Access Memory,RAM), 又 称 为 读 / 写 存 储 器 ; 只 读 存 储 器 (Read Only Memory,ROM) 表 1.3 列 出 了 不 同 类 型 不 同 用 途 的 内 存 储 器 现 代 金 士 顿 三 星 图 1.8 几 款 常 见 的 内 存 条 内 存 储 器 的 类 型 特 点 及 用 途 : 随 机 存 储 器 (RAM) 可 以 读 出, 也 可 以 写 入 ; 读 出 时 并 不 损 坏 原 来 存 储 的 内 容, 只 有 写 入 时 才 修 改 原 来 所 存 储 的 内 容 ; 断 电 后, 存 储 内 容 立 即 消 失, 即 具 有 易 失 性

24 表 1.3 内 存 储 器 的 类 型 特 点 及 用 途 内 存 储 器 类 型 特 点 用 途 动 态 (Dynamic RAM) 可 以 读 出, 也 可 以 写 入 ; 读 出 时 并 不 损 坏 原 来 存 储 的 内 容, 只 有 写 入 在 主 板 上 的 随 机 存 储 器, 也 称 为 主 存, 一 般 采 用 DRAM 主 板 上 随 机 存 储 器 (RAM) 静 态 (Static RAM) 时 才 修 改 原 来 所 存 储 的 内 容 ; 断 电 后, 存 储 内 容 立 即 消 失, 即 具 有 易 失 性 一 般 配 有 3 个 或 4 个 内 存 插 槽, 每 个 内 存 插 槽 可 用 来 插 入 一 根 内 存 条, 一 根 内 存 条 的 引 脚 目 前 多 为 128 芯, 容 量 一 般 为 128MB 或 256MB 可 编 程 只 读 存 储 器 ROM 上 面 存 储 的 信 息 都 具 有 永 久 保 存 的 优 点, 不 会 因 断 电 而 丢 失 只 读 ROM 一 般 用 来 存 放 专 用 的 固 定 程 序 和 数 据 在 主 板 上 都 装 有 ROM, 只 读 存 储 器 (ROM) 可 擦 除 可 编 程 只 读 存 储 器, 称 为 EPROM 存 储 器 上 面 存 储 的 信 息 可 以 随 机 读 出, 但 不 可 以 高 速 地 随 机 写 入 在 它 里 面 固 化 了 一 个 基 本 输 入 / 输 出 系 统, 称 为 BIOS 主 要 作 用 是 完 成 对 系 统 的 加 电 自 检 系 统 中 各 功 能 模 块 的 初 始 化, 以 及 引 导 操 作 系 统 高 速 缓 冲 存 储 CPU 内 部 Cache(L1 Cache) 高 速 缓 冲 存 储 器 的 特 点 是 速 度 比 RAM 存 储 器 更 快, 属 于 可 读 / 写 的 主 要 用 来 作 为 CPU 和 RAM 之 间 的 一 个 缓 冲, 以 提 高 计 算 机 的 整 体 器 (Cache) CPU 外 部 Cache(L2 Cache) 存 储 器, 位 于 CPU 和 RAM 存 储 器 之 性 能 间 在 主 板 上 的 随 机 存 储 器, 也 称 为 主 存 主 板 上 一 般 配 有 3 个 或 4 个 内 存 插 槽, 每 个 内 存 插 槽 可 用 来 插 入 一 根 内 存 条, 一 根 内 存 条 的 引 脚 目 前 多 为 128 脚, 容 量 一 般 为 128MB 或 256MB 只 读 存 储 器 (ROM) ROM 上 面 存 储 的 信 息 都 具 有 永 久 保 存 的 特 点, 不 会 因 断 电 而 丢 失 只 读 存 储 器 上 面 存 储 的 信 息 可 以 随 机 读 出, 但 不 可 以 高 速 地 随 机 写 入 ROM 一 般 用 来 存 放 专 用 的 固 定 程 序 和 数 据 在 主 板 上 都 装 有 ROM, 在 它 里 面 固 化 了 一 个 基 本 输 入 或 输 出 系 统, 称 为 BIOS 主 要 作 用 是 完 成 对 系 统 的 加 电 自 检 系 统 中 各 功 能 模 块 的 初 始 化 及 引 导 操 作 系 统 (5) 电 源 微 机 电 源 要 求 输 入 220V 50Hz 的 交 流 电, 经 过 变 压 整 流 稳 压 后, 输 出 4 种 直 流 电, 供 微 机 不 同 部 件 使 用 如 果 对 供 电 可 靠 性 要 求 较 高 可 使 用 不 间 断 电 源 (UPS) 2. 外 部 设 备 (1) 外 存 储 器 在 一 个 计 算 机 系 统 中, 除 了 内 存 储 器 ( 也 叫 主 存 储 器 ) 外, 一 般 还 有 外 存 储 器 ( 也 叫 辅 助 存 储 器 ) 内 存 储 器 最 突 出 的 特 点 是 存 取 速 度 快, 但 是 容 量 小 价 格 贵 ; 外 存 储 器 的 特 点 是 容 量 大 价 格 低, 但 是 存 取 速 度 慢 内 存 储 器 用 于 存 放 那 些 立 即 要 用 的 程 序 和 数 据 ; 外 存 储 器 用 于 存 放 暂 时 不 用 的 程 序 和 数 据 内 存 储 器 和 外 存 储 器 之 间 常 常 频 繁 地 交 换 信 息 目 前, 常 用 的 外 存 储 器 有 硬 盘 磁 带 光 盘 U 盘 和 移 动 硬 盘 它 们 和 内 存 一 样, 存 储 容 量 也 是 以 字 节 为 基 本 单 位 的 1) 硬 盘 存 储 器 硬 盘 是 由 涂 有 磁 性 材 料 的 铝 合 金 圆 盘 组 成 的 目 前 常 用 的 硬 盘 是 3.5 英 寸 的 硬 盘 的 两

25 个 主 要 性 能 指 标 是 硬 盘 的 平 均 寻 道 时 间 和 内 部 传 输 速 率 一 般 来 说, 转 速 越 高 的 硬 盘 寻 道 的 时 间 越 短, 而 且 内 部 传 输 速 率 也 越 高 目 前, 市 场 上 常 见 硬 盘 的 转 速 有 5400r/min 7200r/min, 最 快 的 平 均 寻 道 时 间 为 8ms, 内 部 传 输 速 率 最 高 为 190MB/s 硬 盘 每 个 存 储 表 面 被 划 分 成 若 干 个 磁 道 ( 不 同 硬 盘 磁 道 数 不 同 ), 每 个 磁 道 被 划 分 成 若 干 个 扇 区 ( 不 同 的 硬 盘 扇 区 数 不 同 ) 每 个 存 储 表 面 的 同 一 道 形 成 一 个 圆 柱 面, 称 为 柱 面 柱 面 是 硬 盘 的 一 个 常 用 指 标, 图 1.9 所 示 为 硬 盘 的 内 部 构 造 硬 盘 的 存 储 容 量 计 算 公 式 为 存 储 容 量 = 磁 头 数 柱 面 数 每 扇 区 字 节 数 扇 区 数 例 如, 某 硬 盘 有 磁 头 数 15 个, 磁 道 数 ( 柱 面 数 ) 8894 个, 每 道 63 个 扇 区, 每 扇 区 512B, 则 其 存 储 容 量 为 =4.3GB 2) 光 盘 存 储 器 光 盘 指 的 是 利 用 光 学 方 式 进 行 信 息 存 储 的 圆 盘 人 们 把 采 用 非 磁 性 介 质 进 行 光 存 储 的 技 术 称 为 第 一 代 光 存 储 技 术, 其 缺 点 是 不 能 像 磁 记 录 介 质 那 样 把 内 容 抹 掉 后 重 新 写 入 新 的 内 容 把 采 用 磁 性 介 质 进 行 光 存 储 的 技 术 称 为 第 二 代 光 学 存 储 技 术, 其 主 要 特 点 是 可 擦 写 光 盘 存 储 器 可 分 成 CD ROM( 如 图 1.10 所 示 ) CD R( 如 图 1.11 所 示 ) CD RW 和 DVD 4 种 图 1.9 硬 盘 的 内 部 构 造 图 1.10 普 通 光 盘 图 1.11 CD R CD ROM(Compact Disc Read Only Memory) 是 只 读 型 光 盘, 这 种 光 盘 的 盘 片 是 由 生 产 厂 家 预 先 将 数 据 或 程 序 写 入 的, 出 厂 后 用 户 只 能 读 取, 而 不 能 写 入 或 修 改 CD R(CD Recordable) 即 一 次 性 可 写 入 光 盘, 但 必 须 在 专 用 的 光 盘 刻 录 机 中 进 行 CD RW(CD ReWritable) 是 一 种 可 以 重 复 刻 录 的 光 盘,CD RW 刻 录 机 除 了 可 以 刻 录 CD RW 光 盘 外, 也 能 刻 录 CD R 光 盘 DVD(Digital Video Disc) 是 一 种 采 用 光 存 储 技 术 的 光 盘 DVD 的 存 储 容 量 明 显 高 于 CD, 最 少 可 容 纳 4.7GB 的 数 据, 最 高 可 达 到 17GB 3)U 盘 U 盘 的 存 储 介 质 是 快 闪 存 储 器, 它 和 一 些 外 围 数 字 电 路 被 焊 接 在 电 路 板 上, 并 封 装 在 颜 色 比 较 亮 丽 的 半 透 明 硬 酯 塑 料 外 壳 内, 如 图 1.12 所 示, 可 重 复 擦 写 100 万 次 有 的 U 盘 内 部 还 设 计 了 用 来 显 示 其 工 作 状 态 的 指 示 灯 和 提 供 了 类 似 软 图 1.12 U 盘 盘 的 写 保 护 写 保 护 是 用 一 个 嵌 入 内 部 的 拨 动 开 关 来 实 现 的, 它 可 以 控 制 对 U 盘 的 写 操 作 U 盘 作 为 新 一 代 存 储 设 备 之 所 以 被 广 泛 使 用, 是 因 为 它 具 有 以 下 很 多 优 点 1 不 使 用 驱 动 器, 可 以 节 省 开 支 2 存 储 速 度 快, 是 软 盘 的 15 倍, 读 为 750KB/s, 写 为 450KB/s 3 体 积 较 小, 容 易 随 身 携 带 4 存 储 容 量 大, 规 格 较 多, 有 256MB 512MB 1GB 2GB 4GB 8GB 等, 以 后 还 会 有 更 大 容 量 的 U 盘 5 寿 命 长 另 外, 外 形 漂 亮, 也 比 软 盘 的 一 成 不 变 显 得 吸 引 人

26 4) 移 动 硬 盘 移 动 硬 盘 主 要 指 采 用 计 算 机 外 设 标 准 接 口 的 硬 盘, 如 图 1.13 所 示 作 为 一 种 便 携 式 的 大 容 量 存 储 系 统, 它 有 许 多 出 色 的 特 性 : 容 量 大, 单 位 存 储 成 本 低, 速 度 快, 兼 容 性 好 USB 硬 盘 还 具 有 极 高 的 安 全 性, 一 般 采 用 玻 璃 盘 片 和 巨 阻 磁 头, 并 且 在 盘 体 上 精 密 设 计 了 专 有 的 防 震 防 静 电 保 护 膜, 提 高 了 抗 震 能 力 防 尘 能 力 和 传 输 速 度, 不 用 担 心 锐 物 灰 尘 高 温 或 磁 场 等 对 USB 硬 盘 造 成 伤 害 图 1.13 移 动 硬 盘 (2) 输 入 设 备 1) 键 盘 键 盘 是 人 们 向 计 算 机 输 入 信 息 的 最 主 要 设 备, 各 种 程 序 和 数 据 都 可 以 通 过 键 盘 输 入 到 计 算 机 中 键 盘 是 由 一 组 排 列 成 阵 列 形 式 的 按 键 开 关 组 成 的, 每 按 下 一 个 键, 就 产 生 一 个 相 应 的 扫 描 码, 通 过 键 盘 中 的 单 片 机 将 扫 描 码 送 到 主 机, 再 由 主 机 将 键 盘 扫 描 码 转 换 成 ASCII 码 目 前, 计 算 机 上 常 用 的 键 盘 有 101 键 和 104 键 图 1.14 所 示 的 是 104 键 键 盘 2) 鼠 标 鼠 标 是 计 算 机 不 可 缺 少 的 标 准 输 入 设 备 鼠 标 移 动 方 便 定 位 准 确, 这 使 人 们 操 作 计 算 机 变 得 更 加 轻 松 自 如 目 前 使 用 的 鼠 标, 根 据 其 工 作 原 理 可 分 为 机 械 鼠 标 光 学 鼠 标 和 光 学 机 械 鼠 标 3 种 鼠 标 还 可 以 根 据 外 形 分 为 两 键 鼠 标 三 键 鼠 标 滚 轴 鼠 标 和 感 应 鼠 标 两 键 鼠 标 和 三 键 图 键 键 盘 图 1.15 几 款 不 同 类 型 的 鼠 标 鼠 标 的 左 右 按 键 功 能 完 全 一 致, 一 般 情 况 下, 用 不 着 三 键 鼠 标 的 中 间 按 键, 但 在 使 用 某 些 特 殊 软 件 时, 这 个 键 会 起 一 些 作 用 ; 滚 轴 鼠 标 和 感 应 鼠 标 在 笔 记 本 电 脑 上 用 得 很 普 遍, 往 不 同 方 向 转 动 鼠 标 中 间 的 小 圆 球, 或 在 感 应 板 上 移 动 手 指, 光 标 就 会 向 相 应 方 向 移 动, 当 光 标 到 达 预 定 位 置 时, 按 一 下 鼠 标 或 感 应 板, 就 可 执 行 相 应 功 能 随 着 科 学 技 术 的 发 展, 又 新 出 现 了 无 线 鼠 标 和 3D 振 动 鼠 标 图 1.15 所 示 为 几 款 不 同 类 型 的 鼠 标 3) 其 他 输 入 设 备 1 光 笔 光 笔 是 专 门 用 来 在 显 示 屏 幕 上 作 图 的 输 入 设 备 配 合 相 应 的 硬 件 和 软 件 可 以 实 现 在 屏 幕 上 作 图 改 图 及 图 形 放 大 等 操 作 图 1.16 所 示 为 logitech 蓝 牙 激 光 笔 2 条 形 码 读 入 器 条 形 码 是 一 种 用 线 条 和 线 条 间 的 间 隔 按 一 定 规 则 表 示 数 据 的 条 形 符 号 条 形 码 读 入 器 具 有 准 确 可 靠 实 用 输 入 速 度 快 等 优 点, 广 泛 用 于 商 场 银 行 医 院 等 单 位 3 话 筒 利 用 话 筒 可 以 进 行 语 音 输 入 其 硬 件 系 统 是 由 声 图 1.16 蓝 牙 激 光 笔 卡 和 话 筒 组 成 的 利 用 话 筒 和 声 卡 还 可 以 进 行 录 音 网 上 交 流 等 工 作 4 数 码 相 机 数 码 相 机 是 一 种 无 胶 片 相 机, 是 集 光 电 机 于 一 体 的 电 子 产 品 数 码 相 机 集 成 了 影 像 信 息 的 转 换 存 储 传 输 等 部 件, 具 有 数 字 化 存 储 功 图 1.17 数 码 相 机

27 能, 能 够 与 计 算 机 进 行 数 字 信 息 的 交 互 处 理 如 图 1.17 所 示 5 触 摸 屏 触 摸 屏 是 一 种 快 速 实 现 人 机 对 话 的 工 具 它 分 为 电 容 式 电 阻 式 和 红 外 式 3 种 其 基 本 原 理 是 在 荧 光 屏 前 安 装 一 块 特 殊 的 玻 璃 屏, 其 反 面 涂 有 特 殊 的 材 料, 当 手 指 触 摸 屏 幕 时, 引 起 触 点 正 反 面 间 电 容 或 电 阻 值 发 生 变 化, 控 制 器 将 这 种 变 化 翻 译 成 坐 标 值, 再 送 到 计 算 机 中 6 扫 描 仪 扫 描 仪 是 一 种 图 形 图 像 专 用 输 入 设 备 利 用 它 可 以 将 图 形 图 像 照 片 文 本 从 外 部 环 境 输 入 到 计 算 机 中 如 果 是 文 本 文 件, 扫 描 后 需 要 用 文 字 识 别 软 件 进 行 识 别, 识 别 后 的 文 字 以.TXT 文 件 格 式 保 存, 如 图 1.18 所 示 (3) 输 出 设 备 1) 显 示 器 显 示 器 是 计 算 机 不 可 缺 少 的 输 出 设 备, 目 前, 显 示 器 主 要 有 两 类, 它 们 是 CRT(Cathode Ray Tube, 显 图 1.18 扫 描 仪 示 阴 极 管 射 线 ) 和 LCD(Liquid Crystal Display, 液 晶 显 示 器 ), 如 图 1.19 所 示 CRT 显 示 器 LCD 显 示 器 图 1.19 显 示 器 显 示 系 统 包 括 显 示 器 和 显 示 适 配 器 ( 又 称 显 示 卡 ), 它 的 性 能 由 这 两 部 分 的 性 能 决 定 显 示 器 的 常 用 指 标 如 下 1 分 辨 率 定 义 显 示 器 画 面 清 晰 度 的 标 准 由 每 帧 画 面 的 像 素 决 定, 分 辨 率 简 单 地 说 就 是 屏 幕 每 行 乘 每 列 的 像 素 数 作 为 性 能 指 标 之 一 的 最 大 分 辨 率, 则 取 决 于 显 示 器 在 水 平 和 垂 直 方 向 上 最 多 可 以 显 示 点 的 数 目 分 辨 率 (Resolution) 以 水 平 显 示 的 像 素 个 数 水 平 扫 描 线 数 表 示, 如 指 每 帧 图 像 由 水 平 1024 个 像 素 垂 直 768 条 扫 描 线 组 成 屏 幕 尺 寸 相 同, 点 距 越 小, 分 辨 率 越 高, 行 扫 描 频 率 越 高, 分 辨 率 相 应 地 也 就 越 高 显 示 器 的 分 辨 率 受 显 示 器 的 尺 寸 显 像 管 点 距 电 路 特 性 等 方 面 的 影 响 分 辨 率 同 样 也 是 影 响 显 示 器 价 格 的 重 要 因 素 2 刷 新 频 率 刷 新 频 率 是 指 屏 幕 的 刷 新 速 度 刷 新 频 率 低, 图 像 的 闪 烁 和 抖 动 越 严 重, 眼 睛 越 容 易 疲 劳 单 位 是 Hz 2) 打 印 机 打 印 机 与 显 示 器 一 样, 也 是 一 种 常 用 的 输 出 设 备, 它 用 于 把 文 字 或 图 形 输 出 在 纸 上, 供 阅 读 和 保 存 它 通 过 并 口 电 缆 或 USB 线 与 主 机 相 连 1 点 阵 式 打 印 机 点 阵 式 打 印 机 的 打 印 头 由 若 干 根 打 印 针 和 驱 动 电 磁 铁 组 成, 通 过 不 同 的 点 即 可 组 成 所 需 要 的 字 符 图 形 打 印 时 让 相 应 的 针 头 接 触 色 带 击 打 纸 面 来 完 成 打 印 因 此, 它 又 称 为 针 式 打 印 机 针 式 打 印 机 的 主 要 优 点 是 结 构 简 单 价 格 便 宜 维 护 费 用 低, 它 的 缺 点 是 打 印 速 度 慢

28 噪 声 大 打 印 质 量 也 较 差, 图 1.20(a) 所 示 为 针 式 打 印 机 (a) 针 式 打 印 机 (b) 喷 墨 打 印 机 (c) 激 光 打 印 机 图 1.20 打 印 机 2 喷 墨 打 印 机 喷 墨 打 印 机 价 格 低 廉, 具 有 接 近 激 光 打 印 机 的 高 输 出 分 辨 率, 能 输 出 色 彩 鲜 艳 的 彩 色 图 形 喷 墨 打 印 机 没 有 打 印 头, 打 印 头 用 微 小 的 喷 嘴 代 替 它 利 用 喷 墨 替 代 针 打 式 色 带, 可 直 接 将 墨 水 喷 到 纸 上 实 现 印 刷, 按 打 印 出 来 的 字 符 颜 色, 可 将 它 分 为 黑 白 和 彩 色 两 种, 按 照 打 印 机 的 大 小 可 以 分 为 台 式 和 便 携 式 两 种 图 1.20(b) 所 示 为 喷 墨 打 印 机 3 激 光 打 印 机 由 于 激 光 打 印 机 速 度 快 分 辨 率 高 噪 声 低, 打 印 质 量 相 当 好, 因 此 颇 受 用 户 欢 迎 图 1.20(c) 所 示 为 激 光 打 印 机 3) 其 他 输 出 设 备 1 绘 图 仪 绘 图 仪 用 于 在 纸 上 输 出 线 性 图 形, 它 是 CAD( 计 算 机 辅 助 设 计 ) 系 统 主 要 输 出 设 备 最 常 用 的 是 平 板 式 绘 图 仪 和 滚 筒 式 绘 图 仪 2 音 箱 音 箱 是 将 音 频 信 号 还 原 成 声 音 信 号 的 一 种 装 置, 音 箱 包 括 箱 体 喇 叭 单 元 分 频 器 吸 音 材 料 4 个 部 分 按 照 发 声 原 理 及 内 部 结 构 不 同, 音 箱 可 分 为 倒 相 式 密 闭 式 平 板 式 号 角 式 迷 宫 式 等 几 种 类 型, 其 中 最 主 要 的 形 式 是 密 闭 式 和 倒 相 式 3 投 影 机 根 据 投 影 机 的 应 用 环 境 分 类, 主 要 分 为 以 下 5 类 : 家 庭 影 院 型 便 携 商 务 型 教 育 会 议 型 主 流 工 程 型 专 业 剧 院 型 计 算 机 的 主 要 技 术 指 标 一 台 计 算 机 功 能 的 强 弱 或 性 能 的 好 坏, 不 是 由 某 项 指 标 来 决 定 的, 而 是 由 它 的 系 统 结 构 指 令 系 统 硬 件 组 成 软 件 配 置 等 多 方 面 的 因 素 综 合 决 定 的 对 于 大 多 数 普 通 用 户 来 说, 可 以 从 以 下 几 个 指 标 来 大 体 评 价 计 算 机 的 性 能 1. 字 长 字 长 就 是 计 算 机 运 算 器 进 行 一 次 运 算 所 能 处 理 的 数 据 的 位 数 例 如, 字 长 为 16 位 的 计 算 机, 运 算 一 次 便 可 处 理 16 位 的 二 进 制 信 息 字 长 不 仅 标 志 着 计 算 精 度, 也 反 映 计 算 机 处 理 信 息 的 能 力 一 般 情 况 下, 字 长 越 长, 计 算 精 度 越 高, 处 理 能 力 也 就 越 强 目 前, 微 型 机 以 16 位 32 位 为 主, 工 作 站 小 型 机 以 32 位 为 主, 大 中 型 机 都 在 32 位 以 上 字 长 有 时 也 用 字 节 为 单 位 表 示, 一 个 字 节 表 示 8 个 二 进 制 位 若 机 器 字 长 为 16 位, 也 可 以 说 字 长 为 2B 2. 存 储 容 量 存 储 容 量 分 为 主 存 ( 也 称 内 存 ) 容 量 和 外 存 容 量 主 存 容 量 多 以 千 字 节 (KB) 为 单 位, 如 6KB 256KB 等 对 于 主 存 容 量 一 般 应 指 明 装 机 ( 基 本 内 存 ) 是 多 少, 能 否 加 以 扩 充, 最 大 容 量 是 多 少 外 存 容 量 主 要 指 磁 盘 磁 鼓 磁 带 的 容 量 存 储 容 量 的 大 小 根 据 应 用 的 需

29 要 来 配 置 显 然, 主 存 容 量 越 大, 计 算 机 能 运 行 的 程 序 就 越 大, 处 理 能 力 就 越 强 现 代 计 算 机 应 用 多 涉 及 图 像 信 息 处 理, 要 求 的 存 储 器 容 量 越 来 越 大, 甚 至 没 有 足 够 大 的 内 存 就 无 法 运 行 某 些 软 件 目 前, 微 型 机 的 内 存 容 量 一 般 为 128~256MB 3. 运 算 速 度 运 算 速 度 主 要 用 以 衡 量 计 算 机 运 算 的 快 慢 程 度 运 算 速 度 与 许 多 因 素 有 关, 如 机 器 的 主 频 执 行 什 么 样 的 操 作 主 存 本 身 的 速 度 ( 主 存 速 度 快, 取 指 取 数 就 快 ) 等 计 算 机 的 运 算 速 度 普 遍 采 用 单 位 时 间 内 执 行 指 令 的 平 均 条 数 来 衡 量, 并 用 MIPS (Million Instruction Per Second) 作 为 计 量 单 位, 即 每 秒 执 行 百 万 条 指 令, 也 有 用 CPI( 即 执 行 一 条 指 令 所 需 的 时 钟 周 期 数 ) 或 用 MFLOPS(Million Floating Point Operations Per Second, 每 秒 浮 点 运 算 次 数 ) 来 衡 量 运 算 速 度 微 型 计 算 机 速 度 多 用 主 频 表 示 4. 主 频 主 频 是 指 CPU 的 时 钟 频 率 它 的 高 低 在 一 定 程 度 上 决 定 了 计 算 机 速 度 的 高 低 主 频 以 兆 赫 兹 (MHz) 为 单 位 一 般 来 说, 主 频 越 高, 计 算 机 速 度 越 快 随 着 技 术 的 发 展, 计 算 机 的 主 频 在 不 断 提 高, 目 前 奔 腾 (Pentium) 系 列 微 处 理 器 的 主 频 已 达 3.2GHz 5. 配 备 的 外 部 设 备 一 般 所 配 备 外 设 越 多, 系 统 功 能 就 越 强 6. 接 口 的 标 准 与 类 型 接 口 是 指 设 备 与 计 算 机 或 与 其 他 设 备 连 接 的 端 口 它 其 实 是 一 组 电 气 连 接 和 信 号 交 换 标 准 接 口 从 其 传 送 信 息 的 方 式 上 可 分 为 串 行 接 口 和 并 行 接 口 系 统 中 所 选 接 口 的 标 准 和 种 类, 直 接 影 响 着 系 统 连 接 外 设 的 能 力 和 与 外 设 间 信 息 交 换 的 速 度 目 前 常 用 的 串 行 接 口 主 要 包 括 USB 接 口 ( 如 USB 2.0 标 准, 传 输 速 度 达 到 480Mb/s) IEEE 1394 接 口 ( 如 IEEE 1394b 版, 速 度 从 800Mb/s 起 步, 最 高 可 达 3.2Gb/s) 及 传 统 的 RS232 接 口 等 常 用 的 串 行 接 口 主 要 是 SCSI 接 口 SCSI 标 准 的 全 名 是 小 型 设 备 通 用 接 口 标 准 扫 描 仪 上 常 用 的 是 SCSI II 标 准, 它 的 速 度 是 10MB 快 速 SCSI 标 准 (Ultra SCSI) 速 度 达 到 了 20MB, 而 宽 式 快 速 SCSI( 简 称 SCSI UW) 速 度 可 达 40MB 但 这 两 种 标 准 目 前 只 是 用 来 连 接 硬 盘 7. 系 统 的 软 件 配 置 系 统 的 软 件 配 置 应 考 虑 操 作 系 统 的 功 能 算 法 语 言 的 种 类 应 用 程 序 库 等 情 况 而 定 8. 可 靠 性 计 算 机 系 统 的 可 靠 性 指 标 通 常 用 平 均 无 故 障 时 间 和 平 均 维 修 时 间 来 衡 量 平 均 无 故 障 时 间 是 指 系 统 两 次 故 障 之 间 平 均 正 常 运 行 时 间 ; 平 均 维 修 时 间 是 指 从 故 障 出 现 到 排 除 故 障 恢 复 正 常 运 行 所 需 要 的 全 部 时 间 可 靠 性 评 价 方 法 是 通 过 建 立 可 靠 性 模 型 和 收 集 大 量 现 场 数 据, 利 用 概 率 统 计 集 合 论 矩 阵 代 数 等 数 学 分 析 方 法 获 得 系 统 故 障 的 概 率 分 布, 进 而 得 到 可 靠 性 指 标 的 平 均 值 和 标 准 偏 差 1.5 计 算 机 软 件 系 统

30 1.5.1 指 令 与 程 序 至 今 为 止, 计 算 机 的 工 作 原 理 仍 然 采 用 存 储 程 序 和 程 序 控 制 原 理, 计 算 机 能 够 完 成 一 系 列 的 工 作 是 根 据 指 令 功 能 控 制 程 序 执 行 来 实 现 的 1. 指 令 指 令 就 是 让 计 算 机 完 成 一 个 操 作 所 发 出 的 指 示 或 命 令, 通 过 输 入 设 备 进 入 计 算 机 系 统 指 令 是 由 操 作 码 和 地 址 码 组 成 的 一 串 二 进 制 数 码 操 作 码 指 明 计 算 机 应 该 执 行 的 某 个 操 作 的 性 质 和 功 能 ; 地 址 码 是 确 定 被 操 作 数 存 放 的 地 址, 有 的 指 令 中 的 地 址 码 部 分 可 以 是 一 个 实 际 操 作 数 一 台 计 算 机 所 拥 有 的 指 令 集 合 叫 做 计 算 机 的 指 令 系 统 计 算 机 执 行 指 令 一 般 分 为 两 个 阶 段 第 一 阶 段, 将 要 执 行 的 指 令 从 内 存 取 到 CPU 内 第 二 阶 段,CPU 对 取 入 的 该 条 指 令 进 行 分 析 译 码, 判 断 该 条 指 令 要 完 成 的 操 作, 然 后 向 各 部 件 发 出 完 成 该 操 作 的 控 制 信 号, 完 成 该 指 令 的 功 能 当 一 条 指 令 执 行 完 后 就 进 入 下 一 条 指 令 的 取 指 操 作 一 般 将 第 一 阶 段 取 指 令 的 操 作 称 为 取 指 周 期, 将 第 二 阶 段 称 为 执 行 周 期 2. 程 序 程 序 是 由 一 系 列 指 令 组 成 的, 是 为 解 决 某 一 问 题 而 设 计 的 一 系 列 排 列 有 序 的 指 令 集 合 程 序 要 读 入 计 算 机 的 内 存 才 能 运 行, 计 算 机 执 行 程 序 的 过 程 是 按 照 程 序 设 计 时 的 流 程 依 次 执 行 其 中 的 指 令, 这 就 是 程 序 存 储 和 程 序 控 制 原 理 3. 计 算 机 工 作 原 理 计 算 机 的 工 作 过 程 就 是 执 行 程 序 的 过 程 怎 样 组 织 程 序, 涉 及 计 算 机 体 系 结 构 问 题 现 在 的 计 算 机 都 是 基 于 程 序 存 储 概 念 设 计 制 造 出 来 的 (1) 冯 诺 依 曼 (Von Neumann) 的 程 序 存 储 设 计 思 想 冯 诺 依 曼 是 美 籍 匈 牙 利 数 学 家, 他 在 1946 年 提 出 了 关 于 计 算 机 组 成 和 工 作 方 式 的 基 本 设 想 到 现 在 为 止, 尽 管 计 算 机 制 造 技 术 已 经 发 生 了 极 大 的 变 化, 但 是 就 其 体 系 结 构 而 言, 仍 然 是 根 据 他 的 设 计 思 想 制 造 的, 这 样 的 计 算 机 称 为 冯 诺 依 曼 结 构 计 算 机 冯 诺 依 曼 设 计 思 想 可 以 简 要 地 概 括 为 以 下 3 点 1) 计 算 机 应 包 括 运 算 器 存 储 器 控 制 器 输 入 设 备 和 输 出 设 备 5 大 基 本 部 件 2) 计 算 机 内 部 应 采 用 二 进 制 来 表 示 指 令 和 数 据 每 条 指 令 一 般 具 有 一 个 操 作 码 和 一 个 地 址 码 其 中 操 作 码 表 示 运 算 性 质, 地 址 码 指 出 操 作 数 在 存 储 器 中 的 地 址 3) 将 编 好 的 程 序 送 入 内 存 储 器 中, 然 后 启 动 计 算 机 工 作, 计 算 机 不 需 操 作 人 员 干 预, 能 自 动 逐 条 取 出 指 令 和 执 行 指 令 从 以 上 3 条 可 以 看 出, 以 前 所 有 的 讨 论 都 是 针 对 冯 诺 依 曼 设 计 思 想 论 述 的 冯 诺 依 曼 设 计 思 想 最 重 要 之 处 在 于 明 确 地 提 出 了 程 序 存 储 的 概 念, 他 的 全 部 设 计 思 想 实 际 上 是 对 程 序 存 储 概 念 的 具 体 化 (2) 计 算 机 的 工 作 过 程 了 解 程 序 存 储 后, 再 去 理 解 计 算 机 工 作 过 程 就 变 得 十 分 容 易 了 如 果 想 让 计 算 机 工 作, 就 得 先 把 程 序 编 出 来, 然 后 通 过 输 入 设 备 送 到 存 储 器 中 保 存 起 来, 即 程 序 存 储 接 下 来 就 是 执 行 程 序 的 问 题 了 根 据 冯 诺 依 曼 的 设 计, 计 算 机 应 自 动 执 行 程 序, 而 执 行 程 序 归 结 为 逐 条 执 行 指 令 1) 取 出 指 令 : 从 存 储 器 某 个 地 址 中 取 出 要 执 行 的 指 令 送 到 CPU 内 部 的 指 令 寄 存 器 暂 存 2) 分 析 指 令 : 把 保 存 在 指 令 寄 存 器 中 的 指 令 送 到 指 令 译 码 器, 译 出 该 指 令 对 应 的 微 操 作

31 3) 执 行 指 令 : 根 据 指 令 译 码 器 向 各 个 部 件 发 出 相 应 控 制 信 号, 完 成 指 令 规 定 的 操 作 ; 为 执 行 下 一 条 指 令 做 好 准 备, 即 形 成 下 一 条 指 令 地 址 软 件 功 能 及 其 分 类 软 件 是 相 对 硬 件 而 言 的 软 件 包 括 了 使 计 算 机 运 行 所 需 的 各 种 程 序 数 据 及 相 关 的 文 档 资 料, 通 常 承 担 着 为 计 算 机 有 效 运 行 和 进 行 特 定 信 息 处 理 任 务 的 全 过 程 的 服 务 计 算 机 系 统 中, 软 件 与 硬 件 一 样 是 系 统 必 不 可 少 的 组 成 部 分 其 主 要 作 用 如 下 1) 管 理 与 维 护 计 算 机 硬 件 资 源, 在 硬 件 提 供 的 基 本 功 能 的 基 础 上, 扩 大 计 算 机 的 功 能, 提 高 计 算 机 资 源 的 使 用 效 率, 协 调 计 算 机 各 组 成 部 分 的 工 作 2) 为 专 业 人 员 提 供 计 算 机 软 件 的 开 发 工 具 和 环 境, 提 供 对 计 算 机 本 身 进 行 调 试 维 护 和 诊 断 所 需 要 的 工 具 3) 面 向 用 户 提 供 尽 可 能 方 便 灵 活 的 计 算 机 操 作 使 用 界 面 计 算 机 软 件 由 程 序 和 有 关 的 文 档 组 成 程 序 是 软 件 的 主 体, 一 般 保 存 在 存 储 介 质 中, 以 便 在 计 算 机 上 使 用 文 档 对 于 使 用 和 维 护 软 件 尤 其 重 要, 随 着 软 件 产 品 发 布 的 文 档 主 要 是 使 用 手 册, 其 中 包 含 了 该 软 件 产 品 的 功 能 介 绍 运 行 环 境 要 求 安 装 方 法 操 作 说 明 和 错 误 信 息 说 明 等 计 算 机 软 件 按 用 途 可 分 为 系 统 软 件 和 应 用 软 件 用 户 与 计 算 机 软 件 系 统 和 硬 件 系 统 的 关 系 如 图 1.21 所 示 图 1.21 用 户 软 件 和 硬 件 关 系 1. 系 统 软 件 系 统 软 件 是 管 理 监 控 和 维 护 计 算 机 资 源 的 软 件, 是 用 来 扩 大 计 算 机 的 功 能 提 高 计 算 机 的 工 作 效 率 方 便 用 户 使 用 计 算 机 的 软 件 任 何 用 户 都 要 用 到 系 统 软 件, 其 他 程 序 都 要 在 系 统 的 软 件 支 持 下 运 行 系 统 软 件 主 要 分 为 操 作 系 统 软 件 各 种 语 言 处 理 程 序 各 种 数 据 库 管 理 系 统 等 (1) 操 作 系 统 系 统 软 件 的 核 心 是 操 作 系 统 操 作 系 统 是 用 以 控 制 和 管 理 计 算 机 软 硬 件 资 源, 方 便 用 户 使 用 计 算 机 的 程 序 的 集 合 其 功 能 是 管 理 计 算 机 的 软 硬 件 资 源 和 数 据 资 源, 为 用 户 提 供 高 效 全 面 的 服 务 正 是 由 于 操 作 系 统 的 飞 速 发 展, 才 使 计 算 机 的 使 用 变 得 简 单 而 普 及 当 前 最 流 行 的 操 作 系 统 有 Linux Windows UNIX 等 操 作 系 统 (2) 语 言 处 理 程 序 和 程 序 设 计 语 言 1) 程 序 设 计 语 言 语 言 处 理 程 序 除 个 别 常 驻 在 ROM 中 可 以 独 立 运 行 外, 其 他 程 序 都 必 须 在 操 作 系 统 的 支 持 下 运 行 1 机 器 语 言 机 器 语 言 是 指 机 器 能 直 接 识 别 的 语 言, 它 是 由 1 和 0 组 成 的 一 组 代 码 指 令 例 如, , 作 为 机 器 语 言 指 令, 可 能 表 示 将 某 两 个 数 相 加 机 器 语 言 的 优 点 是 占 有 内 存 执 行 速 度 快 ; 缺 点 是 面 向 具 体 机 器, 通 用 性 差 而 且, 直 接 采 用 机 器 语 言 去 编 制 程 序, 不 但 效 率 低 也 容 易 发 生 差 错, 编 程 工 作 量 大, 难 以 维 护, 还 要 求 程 序 编 制 者 深 入 了 解 硬 件 的 结 构 因 此 在 计 算 机 的 发 展 过 程 中, 出 现 了 汇 编 语 言 和 各 种 各 样 的 高 级 语 言, 用 于