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高 等 学 校 计 算 机 应 用 规 划 教 材 计 算 机 基 础 ( 第 三 版 ) 信 息 与 计 算 机 基 础 知 识 Windows 7 操 作 系 统 Word 2010 文 字 处 理 软 件 Excel 2010 表 格 处 理 软 件 PowerPoint 2010 演 示 文 稿 软 件 计 算 机 网 络 与 Internet 的 基 础 知 识 Access 2010 数 据 库 管 理 软 件 微 机 的 组 装 与 维 护 顾 沈 明 主 编 高 禹 宋 广 军 主 审 张 建 科 崔 振 东 毕 振 波 管 林 挺 谭 小 球 副 主 编

高 等 学 校 计 算 机 应 用 规 划 教 材 计 算 机 基 础 ( 第 三 版 ) 顾 沈 明 高 禹 宋 广 军 张 建 科 崔 振 东 毕 振 波 管 林 挺 谭 小 球 主 编 主 审 副 主 编 北 京

内 容 简 介 本 书 介 绍 了 信 息 与 计 算 机 的 基 础 知 识,Windows 7 操 作 系 统 的 基 本 操 作 和 使 用 知 识,Word 2010 文 字 处 理 软 件 的 基 本 知 识,Excel 2010 电 子 表 格 处 理 软 件 的 基 本 知 识,PowerPoint 2010 演 示 文 稿 软 件 的 基 本 知 识, 计 算 机 网 络 与 Internet 的 基 础 知 识, 数 据 库 技 术 及 Access 2010 数 据 库 管 理 软 件, 微 机 的 组 装 与 维 护 等 基 本 知 识 本 书 内 容 覆 盖 全 国 及 浙 江 省 计 算 机 一 级 考 试 大 纲 规 定 的 内 容 本 书 图 文 并 茂 重 点 突 出 通 俗 易 懂 实 用 性 强, 可 作 为 高 等 院 校 的 教 材, 也 可 以 作 为 各 类 计 算 机 培 训 机 构 或 自 学 者 的 教 材 为 了 使 读 者 更 好 地 掌 握 计 算 机 基 础 知 识, 清 华 大 学 出 版 社 还 出 版 了 与 本 教 材 配 套 的 题 解 与 上 机 实 验 辅 导 教 材 : 计 算 机 基 础 题 解 与 上 机 指 导 ( 第 三 版 ) 该 书 可 以 作 为 学 生 上 机 实 验 课 后 复 习 的 辅 导 书 本 书 对 应 的 电 子 教 案 可 以 到 http://www.tupwk.com.cn/downpage 网 站 下 载 本 书 封 面 贴 有 清 华 大 学 出 版 社 防 伪 标 签, 无 标 签 者 不 得 销 售 版 权 所 有, 侵 权 必 究 侵 权 举 报 电 话 :010-62782989 13701121933 图 书 在 版 编 目 (CIP) 数 据 计 算 机 基 础 / 顾 沈 明 主 编. 3 版. 北 京 : 清 华 大 学 出 版 社,2014 ( 高 等 学 校 计 算 机 应 用 规 划 教 材 ) ISBN 978-7-302-36873-1 Ⅰ. 1 计 Ⅱ. 1 顾 Ⅲ. 1 电 子 计 算 机 高 等 学 校 教 材 Ⅳ. TP3 中 国 版 本 图 书 馆 CIP 数 据 核 字 (2014) 第 126711 号 责 任 编 辑 : 胡 辰 浩 袁 建 华 装 帧 设 计 : 牛 艳 敏 责 任 校 对 : 成 凤 进 责 任 印 制 : 出 版 发 行 : 清 华 大 学 出 版 社 网 址 :http://www.tup.com.cn,http://www.wqbook.com 地 址 : 北 京 清 华 大 学 学 研 大 厦 A 座 邮 编 :100084 社 总 机 :010-62770175 邮 购 :010-62786544 投 稿 与 读 者 服 务 :010-62776969,c-service@tup.tsinghua.edu.cn 质 量 反 馈 :010-62772015,zhiliang@tup.tsinghua.edu.cn 课 件 下 载 :http://www.tup.com.cn,010-62796045 印 刷 者 : 装 订 者 : 经 销 : 全 国 新 华 书 店 开 本 :185mm 260mm 印 张 :22.75 字 数 :525 千 字 版 次 :2010 年 8 月 第 1 版 2014 年 7 月 第 3 版 印 次 :2014 年 7 月 第 1 次 印 刷 印 数 :1~4000 定 价 :38.00 元 产 品 编 号 :

前 言 当 今 世 界 计 算 机 技 术 和 网 络 技 术 在 飞 速 发 展, 计 算 机 的 应 用 日 益 广 泛 为 了 尽 快 实 现 教 育 部 提 出 的 21 世 纪 计 算 机 教 育 的 培 养 目 标, 我 们 组 织 多 年 来 一 直 从 事 计 算 机 基 础 课 程 教 学 的 教 师 编 写 了 这 本 书, 本 书 内 容 覆 盖 了 国 家 考 试 中 心 计 算 机 一 级 考 试 大 纲 和 浙 江 省 计 算 机 等 级 考 试 一 级 考 试 大 纲 的 全 部 内 容 本 书 内 容 共 由 8 章 组 成, 其 中 第 一 章 信 息 与 计 算 机 基 础 知 识, 介 绍 了 信 息 与 计 算 机 的 概 念 计 算 机 中 的 信 息, 计 算 机 的 硬 件 基 础 软 件 基 础 安 全 基 础 知 识 等 ; 第 二 章 操 作 系 统, 介 绍 了 操 作 系 统 的 概 念 常 用 操 作 系 统 的 特 点, 重 点 讲 述 了 中 文 版 Windows 7 操 作 系 统 的 基 本 操 作 和 使 用 方 法 ; 第 三 章 Word 2010 文 字 处 理 软 件, 介 绍 了 汉 字 信 息 基 础 知 识, 重 点 讲 述 了 文 字 处 理 软 件 Word 2010 的 基 本 知 识 ; 第 四 章 Excel 2010 表 格 处 理 软 件, 详 细 介 绍 了 电 子 表 格 处 理 软 件 Excel 2010 的 基 本 知 识 ; 第 五 章 PowerPoint 2010 演 示 文 稿 软 件, 详 细 介 绍 了 演 示 文 稿 软 件 PowerPoint 2010 的 基 本 知 识 ; 第 六 章 计 算 机 网 络 基 础 知 识, 介 绍 了 网 络 的 基 础 知 识 Internet 的 基 础 知 识 电 子 邮 件 与 网 页 制 作 软 件 的 基 础 知 识 ; 第 七 章 数 据 库 基 础 与 Access 2010, 详 细 介 绍 了 数 据 库 的 相 关 概 念 以 及 使 用 Access 2010 进 行 数 据 库 管 理 的 基 本 知 识 ; 第 八 章 微 机 的 组 装 与 维 护, 介 绍 了 微 机 的 硬 件 组 成 微 机 的 软 件 硬 件 的 安 装 及 维 护 等 知 识 本 书 图 文 并 茂 重 点 突 出 通 俗 易 懂 实 用 性 强, 可 作 为 高 等 院 校 本 专 科 学 生 学 习 计 算 机 基 础 知 识 的 教 材, 也 可 以 作 为 各 类 计 算 机 培 训 机 构 或 自 学 者 的 教 材 除 主 编 和 副 主 编 外, 参 加 本 书 编 写 的 还 有 亓 常 松 王 广 伟 叶 其 宏 乐 天 李 鑫 江 有 福 宋 广 军 陈 荣 品 吴 远 红 张 威 郑 芸 侯 志 凌 高 禹 黄 海 峰 潘 洪 军 等 人 由 于 编 者 水 平 有 限, 书 中 难 免 存 在 不 足 之 处, 敬 请 读 者 批 评 指 正 我 们 的 联 系 方 式 为 邮 箱 :huchenhao@263.net, 电 话 :010-62796045 编 者 2014 年 3 月

目 录 第 一 章 信 息 与 计 算 机 基 础 知 识... 1 第 一 节 信 息 与 信 息 技 术... 1 一 信 息... 1 二 信 息 技 术... 3 三 电 子 商 务 的 概 念... 4 第 二 节 计 算 机 概 论... 6 一 计 算 机 的 产 生... 6 二 计 算 机 的 发 展 历 程... 6 三 微 型 计 算 机 的 发 展 历 程... 7 四 计 算 机 的 发 展 趋 势... 8 五 计 算 机 的 特 点 与 分 类... 9 六 计 算 机 的 应 用... 10 七 计 算 机 的 主 要 技 术 指 标... 11 第 三 节 计 算 机 中 的 信 息... 12 一 信 息 的 表 示 形 式... 12 二 数 制 转 换... 13 三 信 息 的 计 量 单 位... 17 四 数 值 在 计 算 机 中 的 表 示... 17 五 文 字 字 符 的 编 码... 19 第 四 节 计 算 机 系 统... 21 一 硬 件 系 统... 21 二 软 件 系 统... 28 第 五 节 计 算 机 语 言... 30 一 低 级 语 言... 30 二 高 级 语 言... 30 三 程 序 设 计... 31 第 六 节 信 息 安 全 及 职 业 道 德... 35 一 信 息 安 全 的 基 本 概 念... 35 二 计 算 机 病 毒... 43 三 计 算 机 犯 罪... 46 四 计 算 机 职 业 道 德... 47 第 七 节 计 算 机 软 件 知 识 产 权 保 护... 48 第 八 节 多 媒 体 技 术 与 多 媒 体 计 算 机... 50 一 多 媒 体 的 基 本 概 念... 50 二 多 媒 体 技 术 的 特 点... 51 三 多 媒 体 计 算 机... 52 第 二 章 操 作 系 统... 55 第 一 节 操 作 系 统 简 介... 55 一 操 作 系 统 的 功 能... 55 二 操 作 系 统 的 分 类... 57 三 常 用 的 微 型 机 操 作 系 统... 58 第 二 节 Windows 7 的 基 本 操 作... 61 一 Windows 7 的 启 动... 62 二 Windows 7 的 界 面 组 成... 63 三 鼠 标 和 键 盘 操 作... 64 四 操 作 窗 口... 65 五 对 话 框 的 使 用... 67 六 菜 单 的 组 成 与 操 作... 68 七 工 具 栏 操 作... 69 八 帮 助 系 统... 69 九 Windows 7 的 退 出... 70 第 三 节 Windows 7 对 程 序 的 管 理... 70 一 启 动 应 用 程 序... 70 二 切 换 应 用 程 序 窗 口... 71 三 排 列 应 用 程 序 窗 口... 72

IV 计 算 机 基 础 ( 第 三 版 ) 四 使 用 滚 动 条 查 看 窗 口 中 的 内 容... 72 五 最 小 化 所 有 应 用 程 序 窗 口... 72 六 退 出 程 序... 72 七 使 用 Windows 任 务 管 理 器 强 制 结 束 任 务... 72 八 使 用 快 捷 菜 单 执 行 命 令... 73 九 创 建 应 用 程 序 的 快 捷 方 式... 73 十 剪 贴 板 及 其 使 用... 74 第 四 节 Windows 7 对 文 件 的 管 理... 75 一 Windows 7 的 资 源 管 理 器... 75 二 Windows 7 的 文 件 和 文 件 夹... 77 三 管 理 Windows 7 的 文 件 和 文 件 夹... 80 第 五 节 Windows 7 对 磁 盘 的 管 理... 86 一 查 看 磁 盘 空 间... 86 二 格 式 化 磁 盘... 87 三 磁 盘 碎 片 整 理 程 序... 87 第 六 节 Windows 7 的 控 制 面 板... 88 一 设 置 桌 面 显 示... 89 二 设 置 日 期 和 时 间... 91 三 设 置 输 入 法... 91 四 设 置 鼠 标 和 键 盘... 91 五 添 加 或 删 除 程 序... 92 六 账 户 管 理... 93 七 系 统 信 息 查 看... 95 八 网 络 信 息 的 查 看... 96 第 七 节 Windows 7 对 打 印 机 的 管 理... 97 一 安 装 和 删 除 打 印 机... 97 二 配 置 打 印 机... 99 三 指 定 默 认 打 印 机... 99 四 共 享 打 印 机... 99 五 管 理 和 使 用 打 印 机... 99 第 八 节 Windows 7 的 汉 字 输 入 法... 100 第 九 节 Windows 7 的 多 媒 体 功 能... 102 一 录 音 机... 102 二 媒 体 播 放 机... 102 三 音 量 控 制... 103 四 画 图... 104 第 三 章 Word 2010 文 字 处 理 软 件... 105 第 一 节 汉 字 编 码 与 汉 字 输 入... 105 一 汉 字 编 码 知 识... 105 二 汉 字 输 入 法 概 述... 108 第 二 节 Word 2010 简 介... 109 一 Word 2010 的 界 面 认 识... 109 二 Word 2010 的 新 功 能... 111 第 三 节 Word 2010 的 文 档 与 基 本 编 辑 操 作... 113 一 Word 2010 文 档 文 件 的 操 作... 113 二 基 本 编 辑 操 作... 114 第 四 节 Word 2010 文 档 格 式 与 排 版 操 作... 117 一 字 符 格 式 化... 118 二 段 落 格 式 化... 119 三 页 面 的 排 版... 121 第 五 节 Word 2010 的 表 格 操 作... 124 一 创 建 表 格... 124 二 修 改 表 格... 126 三 设 置 单 元 格 和 表 格 边 框... 128 四 跨 页 表 格 重 复 标 题... 128 第 六 节 Word 2010 的 图 形 功 能 及 图 文 混 排... 128 一 图 形 操 作... 129 二 插 入 图 片 艺 术 字 和 公 式... 131 三 图 文 混 排... 132 第 七 节 Word 2010 的 其 他 功 能... 133 一 题 注 注 释 和 书 签... 133 二 交 叉 引 用... 136 三 Word 2010 的 文 档 视 图... 136

目 录 V 四 模 板 和 样 式... 139 第 八 节 创 建 索 引 与 目 录... 140 第 九 节 Word 2010 的 打 印 预 览 与 打 印... 143 一 打 印 预 览... 143 二 打 印 参 数 设 置... 143 第 四 章 Excel 2010 表 格 处 理 软 件... 145 第 一 节 初 识 Excel 2010... 145 一 启 动 和 退 出 Excel 2010... 145 二 Excel 2010 的 界 面... 146 第 二 节 工 作 簿 和 工 作 表 的 基 本 操 作... 148 一 工 作 簿 的 新 建 打 开 和 保 存... 148 二 工 作 表 的 基 本 操 作... 149 三 拆 分 和 冻 结 工 作 表... 151 第 三 节 编 辑 工 作 表... 152 一 选 定 操 作 区 域... 152 二 在 单 元 格 中 输 入 数 据... 152 三 合 并 和 拆 分 单 元 格... 155 四 修 改 插 入 和 删 除 操 作... 155 五 移 动 复 制 操 作... 156 六 查 找 和 替 换 操 作... 157 第 四 节 设 置 工 作 表 的 格 式... 157 一 设 置 字 体 格 式... 158 二 设 置 数 字 显 示 格 式... 158 三 设 置 对 齐 方 式... 158 四 设 置 边 框 和 填 充... 159 五 改 变 行 高 列 宽... 160 六 锁 定 隐 藏 和 保 护 工 作 表... 160 七 设 置 条 件 格 式... 161 八 自 动 套 用 格 式... 163 九 单 元 格 的 批 注 操 作... 163 十 添 加 对 象 修 饰 工 作 表... 163 第 五 节 使 用 公 式 和 函 数... 164 一 公 式... 164 二 函 数... 167 三 举 例... 168 四 出 错 信 息... 170 第 六 节 数 据 管 理 与 分 析... 171 一 设 置 数 据 有 效 性... 171 二 排 序... 171 三 数 据 筛 选... 173 四 分 类 汇 总... 174 五 使 用 图 表 分 析 数 据... 176 六 迷 你 图 的 使 用... 178 七 数 据 透 视 表 和 数 据 透 视 图... 179 第 七 节 打 印... 182 一 页 面 设 置... 182 二 页 眉 与 页 脚 设 置... 183 三 打 印 预 览 和 打 印 输 出... 184 第 五 章 PowerPoint 2010 演 示 文 稿 软 件... 185 第 一 节 PowerPoint 2010 简 介... 185 一 PowerPoint 2010 界 面... 185 二 PowerPoint 2010 新 增 功 能... 185 第 二 节 PowerPoint 2010 的 基 本 操 作... 189 一 启 动 PowerPoint 2010... 189 二 PowerPoint 2010 的 用 户 界 面... 189 三 创 建 新 演 示 文 稿... 190 四 保 存 和 关 闭 演 示 文 稿... 191 五 打 开 演 示 文 稿... 192 六 放 映 演 示 文 稿... 193 七 打 印 演 示 文 稿... 195 八 打 包 幻 灯 片... 197 第 三 节 编 辑 演 示 文 稿... 198 一 视 图 方 式... 198 二 输 入 和 编 辑 文 本... 200 三 插 入 图 像 和 艺 术 字... 203 四 插 入 自 选 图 形... 204 五 插 入 SmartArt 图 形 图 表 和 表 格... 204

VI 计 算 机 基 础 ( 第 三 版 ) 六 将 Word 的 大 纲 文 件 转 变 成 演 示 文 稿... 205 七 插 入 删 除 复 制 和 移 动 幻 灯 片... 206 第 四 节 特 殊 效 果... 206 一 动 画... 206 二 将 SmartArt 图 形 制 作 成 动 画... 209 三 幻 灯 片 切 换... 210 四 幻 灯 片 背 景... 211 五 插 入 影 片 和 声 音... 215 六 母 版... 216 第 五 节 超 级 链 接... 218 一 链 接 到 某 个 文 件 或 Web 页... 218 二 链 接 到 本 文 档 中 的 某 个 位 置... 219 三 链 接 到 新 建 文 档... 219 四 链 接 到 电 子 邮 件 地 址... 220 五 编 辑 和 删 除 超 链 接... 220 六 创 建 超 链 接 所 使 用 的 对 象... 220 第 六 章 计 算 机 网 络 基 础 知 识... 222 第 一 节 计 算 机 网 络 概 述... 222 一 计 算 机 网 络 的 概 念... 222 二 计 算 机 网 络 的 分 类... 222 三 计 算 机 网 络 的 拓 扑 结 构... 223 四 计 算 机 网 络 的 体 系 结 构... 224 第 二 节 计 算 机 网 络 的 组 成... 226 一 局 域 网 的 硬 件... 227 二 网 络 互 联 设 备... 230 三 网 络 操 作 系 统... 232 第 三 节 Internet 简 介... 233 一 Internet 的 概 念... 233 二 Internet 的 发 展... 234 三 我 国 Internet 的 发 展... 234 四 Internet 地 址... 235 五 Internet 提 供 的 服 务... 237 六 接 入 Internet 常 用 方 法... 238 七 代 理 服 务 器 上 网... 240 八 家 庭 网 络 的 安 装... 242 第 四 节 Internet Explorer... 243 一 Internet Explorer 工 作 界 面... 243 二 网 页 的 复 制... 244 三 保 存 网 页 中 的 图 像 或 动 画... 245 四 工 具 菜 单... 245 第 五 节 电 子 邮 件... 246 一 什 么 是 电 子 邮 件... 246 二 Outlook 简 介... 247 三 电 子 邮 件 的 设 置... 247 四 邮 件 的 接 收... 250 五 邮 件 的 发 送... 251 六 邮 件 与 事 务 日 程 管 理... 254 七 在 浏 览 器 中 的 邮 箱 管 理... 255 第 六 节 Internet 其 他 应 用... 258 一 产 品 及 服 务 社 交 网... 258 二 搜 索 引 擎... 259 三 电 子 商 务... 260 四 IP 电 话... 260 五 Internet 视 频 电 话... 260 第 七 节 HTML 语 言 简 介... 261 一 超 文 本 标 记 语 言 HTML... 261 二 HTML 的 标 记... 261 三 HTML 编 辑... 262 四 几 个 常 用 的 HTML 标 记... 263 第 八 节 网 页 制 作 软 件 简 介... 263 一 网 页 图 像 设 计 工 具 Photoshop... 264 二 使 用 Photoshop 设 计 网 页 标 志... 265 三 网 页 制 作 工 具 Dreamweaver 介 绍... 267 四 使 用 Dreamweaver 创 建 网 站... 268

目 录 VII 第 七 章 数 据 库 基 础 与 Access 2010... 272 第 一 节 数 据 库 技 术 概 述... 272 一 数 据 库 基 本 概 念... 272 二 数 据 库 技 术 的 产 生 与 发 展... 273 三 高 级 数 据 库 阶 段... 275 第 二 节 数 据 模 型... 275 一 数 据 模 型 的 组 成... 275 二 概 念 模 型... 276 三 数 据 模 型 的 种 类... 277 第 三 节 数 据 库 系 统... 278 一 数 据 库 系 统 的 组 成... 278 二 数 据 库 系 统 的 三 级 模 式 结 构... 279 三 数 据 库 系 统 的 外 部 体 系 结 构... 280 第 四 节 关 系 数 据 库 的 基 本 概 念... 281 一 关 系 模 型... 281 二 关 系 数 据 库 相 关 术 语... 282 第 五 节 常 见 的 关 系 数 据 库 产 品 简 介... 285 第 六 节 初 识 Access 2010... 287 一 Access 2010 的 新 特 点... 287 二 Access 2010 的 操 作 环 境... 289 三 Access 2010 的 数 据 库 对 象... 293 第 七 节 创 建 数 据 库... 294 一 通 过 模 板 快 速 创 建 数 据 库... 294 二 创 建 空 白 数 据 库... 295 第 八 节 创 建 和 自 定 义 数 据 表... 296 一 Access 2010 数 据 类 型... 296 二 在 数 据 库 中 添 加 表... 297 三 创 建 主 键 和 索 引... 301 四 编 辑 记 录... 302 五 记 录 排 序... 303 六 记 录 筛 选... 303 七 建 立 表 之 间 关 系... 303 第 九 节 创 建 查 询... 304 一 查 询 的 类 型... 304 二 使 用 向 导 创 建 查 询... 305 三 在 设 计 视 图 中 创 建 查 询... 306 四 编 辑 查 询... 307 五 查 询 的 选 择 条 件... 308 六 查 询 计 算... 308 第 十 节 创 建 窗 体 报 表... 309 一 创 建 易 于 使 用 的 窗 体... 309 二 创 建 方 便 查 阅 的 报 表... 310 第 八 章 微 机 的 组 装 与 维 护... 313 第 一 节 微 机 的 基 本 配 置... 313 一 微 机 系 统 的 组 成 结 构... 313 二 CPU... 313 三 主 板... 316 四 内 存 条... 319 五 显 示 接 口 卡... 320 六 显 示 器... 322 七 其 他 外 设 的 选 择... 323 第 二 节 微 机 硬 件 组 装... 324 一 准 备 工 作... 324 二 主 机 安 装... 325 三 主 机 与 外 部 设 备 的 连 接... 329 四 通 电 初 检... 330 五 拷 机... 330 第 三 节 主 机 配 置 和 运 行 环 境 的 设 置 (BIOS)... 331 一 主 机 启 动... 331 二 主 板 的 BIOS 设 置... 332 三 计 算 机 自 检 原 理 及 应 用... 337 第 四 节 微 机 的 软 件 安 装... 338 一 硬 盘 分 区... 339 二 格 式 化 硬 盘... 344 三 操 作 系 统 的 安 装... 344 四 常 用 硬 件 驱 动 程 序 的 安 装... 345 第 五 节 微 机 常 见 故 障 及 处 理... 346 一 微 机 的 日 常 保 养... 346 二 常 见 故 障 分 析 及 解 决... 348

第 一 章 信 息 与 计 算 机 基 础 知 识 信 息 是 现 代 生 活 中 不 可 缺 少 的 资 源, 计 算 机 的 诞 生, 为 信 息 的 采 集 存 储 处 理 等 工 作 提 供 了 有 效 的 途 径, 进 而 把 人 类 社 会 推 向 信 息 时 代 本 章 主 要 介 绍 信 息 技 术 与 计 算 机 的 基 础 知 识, 内 容 包 括 : 信 息 与 信 息 技 术 的 基 本 概 念, 计 算 机 的 产 生 发 展 及 应 用, 计 算 机 的 软 硬 件 基 础, 计 算 机 语 言 及 程 序 设 计 的 基 本 知 识, 信 息 安 全 和 软 件 知 识 产 权 保 护 以 及 多 媒 体 技 术 等 基 本 概 念 第 一 节 信 息 与 信 息 技 术 一 信 息 1. 信 息 的 概 念 和 特 点 随 着 计 算 机 的 普 及, 信 息 处 理 技 术 发 展 很 快, 人 们 对 信 息 概 念 的 认 识 也 在 不 断 加 深, 因 此 信 息 的 含 义 也 在 不 断 发 展 在 早 期, 信 息 是 指 音 信 或 消 息 现 在 人 们 一 般 认 为 信 息 是 客 观 事 物 的 特 征 和 变 化 的 一 种 反 映, 这 种 反 映 借 助 于 某 些 物 质 载 体 并 通 过 一 定 的 形 式 ( 如 : 文 字 符 号 色 彩 味 道 图 案 数 字 声 音 影 像 等 ) 表 现 和 传 播, 它 对 人 们 的 行 为 或 决 策 有 现 实 的 或 潜 在 的 价 值, 它 可 以 消 除 对 客 观 事 物 认 识 的 不 确 定 性 通 常 所 说 的 信 号 消 息 情 况 情 报 资 料 档 案 都 属 于 信 息 的 范 畴, 经 过 采 集 存 储 分 类 加 工 等 处 理 的 数 据 都 是 信 息, 它 们 从 不 同 的 侧 面 不 同 的 视 角 反 映 了 客 观 事 物 的 特 征 和 变 化 物 质 载 体 的 多 样 性, 导 致 信 息 的 表 现 和 传 播 形 式 具 有 多 样 性, 离 开 物 质 载 体, 信 息 无 法 表 现 和 传 播 人 们 在 做 出 某 种 行 为 或 决 策 之 前, 存 在 不 确 定 性, 随 着 相 关 信 息 的 收 集 和 分 析, 不 确 定 性 逐 渐 消 除 了 信 息 是 无 形 财 富, 是 战 略 资 源, 因 此, 正 确 有 效 地 利 用 信 息, 是 社 会 发 达 程 度 的 标 志 之 一 信 息 的 主 要 特 点 如 下 广 泛 性 : 信 息 普 遍 存 在 于 自 然 界 人 类 社 会 和 人 类 思 维 活 动 中 客 观 性 : 信 息 是 客 观 事 物 的 特 征 和 变 化 的 真 实 反 映 传 递 性 : 任 何 信 息 从 信 源 出 发, 只 有 经 过 信 息 载 体 才 能 被 信 宿 接 收 并 进 行 处 理 和 运 用 信 息 可 以 在 时 间 上 或 空 间 上 从 一 点 转 移 到 另 一 点, 可 以 通 过 语 言 动 作 文 献 通 信 电 子 计 算 机 等 各 种 媒 介 来 传 递, 而 且 信 息 的 传 递 不 受 时 间 或 空 间 限 制 信 息 在 空 间 中 的 传 递 称 为 通 信 ; 信 息 在 时 间 上 的 传 递 称 为 存 储 可 以 通 过 不

2 计 算 机 基 础 ( 第 三 版 ) 同 的 途 径 完 成 信 息 的 传 递, 而 互 联 网 则 为 信 息 的 传 递 提 供 了 便 捷 的 途 径 共 享 性 : 信 息 作 为 一 种 资 源, 不 同 个 体 或 群 体 均 可 共 同 享 有 时 效 性 : 信 息 能 够 反 映 事 物 最 新 的 变 化 状 态 在 一 定 的 时 间 里, 抓 住 信 息 利 用 信 息, 就 能 取 得 成 功 滞 后 性 : 有 些 信 息 虽 然 当 前 用 不 上, 但 它 的 价 值 却 仍 然 存 在, 以 后 还 会 有 用 再 生 性 : 人 类 可 利 用 的 资 源 可 归 结 为 3 类, 即 物 质 能 源 和 信 息 物 质 和 能 源 都 是 不 可 再 生 的, 属 于 一 次 性 资 源, 而 信 息 是 可 再 生 的 信 息 的 开 发 意 味 着 生 产, 信 息 的 利 用 又 意 味 着 再 生 产 不 灭 性 : 信 息 从 信 息 源 发 出 后, 其 自 身 的 信 息 量 没 有 减 少, 可 以 被 复 制 并 长 期 保 存 和 重 复 使 用 能 动 性 : 信 息 的 产 生 存 在 和 流 通, 依 赖 于 物 质 和 能 量 ; 反 过 来, 信 息 可 以 控 制 和 支 配 物 质 和 能 量 的 流 动, 并 对 其 改 变 价 值 产 生 影 响 2. 信 息 社 会 的 概 念 和 特 点 信 息 社 会 也 称 信 息 化 社 会, 是 信 息 起 主 要 作 用 的 社 会 在 信 息 社 会 中, 信 息 成 为 比 物 质 和 能 源 更 为 重 要 的 资 源, 以 开 发 和 利 用 信 息 资 源 为 目 的 的 信 息 经 济 活 动 迅 速 扩 大, 逐 渐 成 为 国 民 经 济 活 动 的 主 要 内 容, 信 息 产 业 将 成 为 整 个 社 会 最 重 要 的 支 柱 产 业, 信 息 经 济 在 国 民 经 济 中 占 据 主 导 地 位 以 计 算 机 微 电 子 和 通 信 技 术 为 主 的 信 息 技 术 革 命 将 推 进 智 能 工 具 的 广 泛 使 用, 进 一 步 提 高 整 个 社 会 的 劳 动 生 产 率 智 能 化 的 综 合 网 络 将 遍 布 社 会 的 各 个 角 落, 固 定 电 话 移 动 电 话 电 视 计 算 机 等 各 种 信 息 化 的 终 端 设 备 将 无 处 不 在, 人 们 无 论 何 时 何 地 都 可 以 获 得 文 字 声 音 图 像 等 信 息, 易 用 价 廉 随 身 的 数 字 产 品 及 各 种 基 于 网 络 的 家 电 产 品 将 被 广 泛 应 用, 人 们 将 被 各 种 信 息 终 端 所 包 围, 信 息 技 术 将 从 根 本 上 改 变 人 们 的 生 活 方 式 行 为 方 式 和 价 值 观 念 信 息 社 会 的 主 要 特 点 如 下 : 在 国 民 经 济 总 产 值 中, 信 息 经 济 所 创 产 值 与 其 他 行 业 所 创 产 值 相 比 占 绝 对 优 势 信 息 社 会 的 农 业 生 产 和 工 业 生 产 将 建 立 在 基 于 信 息 技 术 的 智 能 化 的 信 息 设 备 的 基 础 之 上 信 息 社 会 的 电 信 银 行 物 流 电 视 医 疗 商 业 保 险 等 服 务 将 依 赖 于 智 能 化 的 信 息 设 备 家 庭 生 活 也 将 建 立 在 智 能 化 的 信 息 设 备 之 上 信 息 技 术 的 发 展 催 生 了 一 大 批 新 的 就 业 形 态 和 就 业 方 式, 劳 动 力 结 构 出 现 根 本 性 的 变 化, 从 事 信 息 职 业 的 人 数 与 从 事 其 他 职 业 的 人 数 相 比 已 占 绝 对 优 势 全 日 制 工 作 方 式 朝 着 弹 性 工 作 方 式 转 变 信 息 技 术 的 发 展 所 带 来 的 现 代 化 运 输 工 具 和 信 息 通 信 工 具 使 人 们 冲 破 了 地 域 上 的 障 碍, 真 正 的 世 界 市 场 开 始 形 成 信 息 技 术 提 供 给 人 们 新 的 交 易 手 段, 电 子 商 务 成 为 实 现 交 易 的 基 本 形 态 生 活 模 式 文 化 模 式 的 多 样 化 和 个 性 化 得 到 加 强, 可 供 个 人 自 由 支 配 的 时 间 和 活 动 的 空 间 都 有 较 大 幅 度 的 增 加

第 一 章 信 息 与 计 算 机 基 础 知 识 3 尊 重 知 识 的 价 值 观 念 成 为 社 会 风 尚, 是 否 拥 有 知 识 成 为 对 劳 动 者 的 基 本 要 求 人 类 生 活 不 断 趋 向 和 谐, 社 会 可 持 续 发 展 二 信 息 技 术 1. 信 息 处 理 对 信 息 的 收 集 识 别 存 储 提 取 加 工 变 换 传 递 整 理 检 索 检 测 分 析 发 布 等 一 系 列 活 动 被 称 为 信 息 处 理 在 人 类 的 发 展 过 程 中, 信 息 处 理 大 致 经 历 了 如 下 4 个 阶 段 原 始 阶 段 : 本 阶 段 的 特 点 是 使 用 语 言 图 画 算 筹 以 及 其 他 标 记 物 ( 如 结 绳 记 事 ) 来 进 行 信 息 处 理 手 工 阶 段 : 本 阶 段 的 特 点 是 使 用 文 字 来 进 行 信 息 处 理, 造 纸 技 术 和 印 刷 技 术 的 出 现, 推 动 了 本 阶 段 信 息 处 理 能 力 的 提 高 机 电 阶 段 : 本 阶 段 的 特 点 是 使 用 机 电 手 段 来 进 行 信 息 处 理, 蒸 汽 机 无 线 电 报 有 线 电 话 和 雷 达 的 广 泛 使 用, 大 大 增 强 了 人 们 进 行 信 息 处 理 的 能 力 现 代 阶 段 : 本 阶 段 的 特 点 是 使 用 传 感 技 术 计 算 机 技 术 通 信 技 术 和 控 制 技 术, 在 计 算 机 网 络 广 播 电 视 等 各 种 设 备 支 持 下 进 行 信 息 处 理 与 过 去 相 比, 人 们 进 行 信 息 处 理 的 能 力 发 生 了 翻 天 覆 地 的 变 化 信 息 与 数 据 有 着 密 切 的 关 系, 任 何 一 种 信 息, 当 它 可 以 经 过 编 码 转 化 为 二 进 制 的 数 据 形 式 时, 那 么 就 可 以 通 过 计 算 机 和 互 联 网 进 行 存 储 加 工 变 换 检 索 传 递 和 发 布 2. 信 息 技 术 的 概 念 和 特 点 信 息 技 术 (Information Technology,IT) 主 要 包 括 计 算 机 技 术 通 信 技 术 传 感 技 术 和 控 制 技 术 信 息 技 术 因 使 用 的 目 的 范 围 层 次 不 同 而 有 不 同 的 表 述 广 义 而 言, 信 息 技 术 是 指 能 充 分 利 用 与 扩 展 人 类 信 息 器 官 功 能 的 各 种 方 法 工 具 与 技 能 的 总 和 狭 义 而 言, 信 息 技 术 是 指 利 用 计 算 机 网 络 广 播 电 视 等 各 种 硬 件 设 备 软 件 工 具 与 科 学 方 法, 进 行 信 息 处 理 的 技 术 之 和 信 息 技 术 的 主 要 特 点 如 下 高 速 化 : 计 算 机 和 通 信 的 发 展 追 求 的 均 是 高 速 度 大 容 量 网 络 化 : 信 息 网 络 分 为 电 信 网 广 电 网 和 计 算 机 网 三 网 有 各 自 的 形 成 过 程, 其 服 务 对 象 发 展 模 式 和 功 能 等 有 所 交 叉, 又 互 为 补 充 信 息 网 络 的 发 展 异 常 迅 速, 从 局 域 网 到 广 域 网, 再 到 国 际 互 联 网 及 有 信 息 高 速 公 路 之 称 的 高 速 信 息 传 输 网 络, 计 算 机 网 络 在 现 代 信 息 社 会 中 扮 演 了 重 要 的 角 色 数 字 化 : 数 字 化 就 是 将 信 息 用 电 磁 介 质 或 半 导 体 存 储 器 按 二 进 制 编 码 的 方 法 加 以 处 理 和 传 输, 在 信 息 处 理 和 传 输 领 域, 广 泛 采 用 的 是 只 用 0 和 1 两 个 基 本 符 号 组 成 的 二 进 制 编 码, 二 进 制 数 字 信 号 是 现 实 世 界 中 最 容 易 被 表 达 物 理 状 态 最 稳 定 的 信 号 个 性 化 : 信 息 技 术 将 实 现 以 个 人 为 目 标 的 通 信 方 式, 充 分 体 现 可 移 动 性 和 全 球 性,

4 计 算 机 基 础 ( 第 三 版 ) 实 现 个 人 通 信 全 球 性 大 规 模 的 网 络 容 量 和 智 能 化 的 功 能 智 能 化 : 智 能 化 的 应 用 体 现 在 利 用 计 算 机 模 拟 人 的 智 能, 如 机 器 人 医 疗 诊 断 专 家 系 统 及 推 理 证 明 智 能 化 的 各 种 辅 助 软 件 自 动 考 核 与 评 价 系 统 视 听 教 学 媒 体 及 仿 真 实 验 等 3. 信 息 技 术 的 应 用 和 发 展 趋 势 信 息 技 术 的 应 用 十 分 广 泛, 目 前 已 经 渗 透 到 人 类 活 动 的 所 有 领 域 在 工 业 领 域, 包 括 钢 铁 汽 车 电 力 化 工 和 纺 织 等 各 个 行 业, 在 生 产 过 程 管 理 财 务 和 人 员 管 理 办 公 自 动 化 市 场 销 售 和 新 产 品 研 发 等 各 个 方 面, 都 离 不 开 信 息 技 术 在 农 业 领 域, 借 助 信 息 技 术, 许 多 国 家 大 力 发 展 精 准 农 业 在 生 产 管 理 土 地 精 确 定 位 农 情 监 测 产 量 估 算 病 虫 害 预 报 和 农 药 评 价 等 方 面, 广 泛 应 用 信 息 技 术 在 军 事 领 域, 信 息 化 战 争 是 信 息 技 术 的 必 然 产 物, 许 多 国 家 组 建 了 信 息 化 部 队 信 息 网 络 将 卫 星 飞 机 军 舰 战 车 以 及 参 战 人 员 连 接 起 来, 信 息 化 武 器 ( 如 导 弹 ) 被 大 量 装 备 部 队 在 医 疗 领 域, 信 息 技 术 已 经 应 用 于 医 疗 信 息 的 管 理 随 着 信 息 技 术 的 发 展, 远 程 诊 断 和 治 疗 远 程 医 疗 跟 踪 机 器 人 手 术 和 生 物 成 像 将 逐 渐 实 现 并 普 及 在 教 育 领 域, 不 论 是 高 等 教 育 还 是 中 小 学 教 育, 都 在 运 用 信 息 技 术 在 课 堂 上, 通 过 计 算 机 和 音 像 设 备, 多 媒 体 教 学 形 式 被 广 泛 采 用 通 过 网 络, 任 何 偏 僻 地 方 的 学 生 都 可 以 享 受 优 秀 的 教 育 资 源, 都 能 接 触 到 先 进 的 教 学 内 容 信 息 技 术 存 在 如 下 一 些 发 展 趋 势 计 算 机 处 理 信 息 的 速 度 越 来 越 快, 存 储 信 息 的 容 量 越 来 越 大, 硬 件 的 体 积 越 来 越 小 目 前 人 们 正 在 研 究 半 导 体 新 技 术, 如 纳 米 技 术 以 电 子 束 取 代 光 刻 技 术, 以 及 分 子 芯 片 和 生 物 芯 片 技 术, 这 些 技 术 可 使 计 算 机 向 着 高 集 成 度 高 速 度 低 功 耗 低 成 本 的 方 向 发 展 下 一 代 互 联 网 传 输 信 息 的 速 度 应 该 更 快 信 息 应 该 更 安 全 可 靠 人 们 使 用 起 来 应 该 更 方 便 以 及 容 易 管 理 物 联 网 的 应 用 将 更 加 广 泛 下 一 代 网 络 的 规 模 应 具 有 巨 大 的 网 络 地 址 空 间, 几 十 年 也 用 不 完 目 前 人 们 正 在 研 究 将 网 络 地 址 扩 展 为 128 位 (bit) 计 算 机 向 着 小 型 化 人 性 化 和 智 能 化 等 多 个 方 向 发 展 随 着 笔 输 入 语 音 识 别 生 物 测 定 光 学 识 别 等 技 术 的 发 展, 人 与 计 算 机 的 交 流 将 更 加 便 捷 使 用 计 算 机 模 拟 人 的 感 觉 和 思 维 能 力, 人 们 将 开 发 出 更 先 进 的 智 能 机 器 人 以 及 专 家 系 统 人 们 将 更 加 重 视 信 息 技 术 与 其 他 科 学 技 术 的 交 叉 研 究, 将 更 加 重 视 信 息 技 术 对 环 境 和 生 态 的 影 响, 将 更 加 重 视 信 息 技 术 伦 理 道 德 与 法 制 环 境 建 设 方 面 的 研 究 三 电 子 商 务 的 概 念 电 子 商 务 的 产 生 有 着 深 刻 的 技 术 背 景 和 商 业 背 景, 它 依 赖 于 计 算 机 技 术 和 网 络 通 信 技 术 的 迅 速 发 展 和 广 泛 应 用, 它 顺 应 全 球 经 济 一 体 化 的 浪 潮 可 以 将 电 子 商 务 理 解 为 交 易 各

第 一 章 信 息 与 计 算 机 基 础 知 识 5 方 以 电 子 方 式 进 行 的 任 何 形 式 的 商 业 交 易 也 可 以 将 电 子 商 务 理 解 为 一 种 多 技 术 的 集 合 体, 包 括 交 换 数 据 ( 如 电 子 数 据 交 换 EDI 电 子 邮 件 E-mail) 获 得 数 据 ( 如 共 享 数 据 库 电 子 公 告 牌 ) 自 动 获 取 数 据 ( 如 条 形 码 ) 等 电 子 商 务 的 含 义 应 包 含 如 下 5 点 采 用 多 种 电 子 形 式, 特 别 是 通 过 互 联 网 实 现 商 品 交 易 和 服 务 交 易, 包 括 人 力 资 源 服 务 资 金 和 信 息 服 务 包 含 企 业 间 和 企 业 内 部 的 商 务 活 动, 如 生 产 经 营 管 理 财 务 等 活 动 涵 盖 交 易 的 各 个 环 节, 如 询 价 报 价 订 货 售 后 服 务 等 采 用 电 子 形 式 的 目 的 是 为 了 跨 越 时 空 限 制 提 高 效 率 电 子 商 务 的 基 本 目 标 是 : 扩 大 消 费 者 的 队 伍, 加 强 企 业 与 用 户 间 的 联 系, 扩 展 市 场, 增 加 企 业 收 入 ; 减 少 流 通 交 易 的 费 用, 降 低 企 业 的 成 本 ; 减 少 商 品 的 流 通 环 节 和 流 通 时 间 ; 加 快 对 消 费 者 需 求 的 响 应 速 度 ; 建 立 企 业 网 站, 树 立 企 业 形 象, 增 强 企 业 竞 争 力 电 子 商 务 一 般 可 分 为 如 下 5 种 类 型 (1) B2B (Business-to-Business, 即 企 业 对 企 业 的 电 子 商 务 ) 各 类 企 业 可 以 通 过 网 站 发 布 和 查 询 供 求 信 息, 与 潜 在 客 户 / 供 应 商 进 行 在 线 交 流 和 商 务 洽 谈 等 比 较 著 名 的 B2B 网 站 有 阿 里 巴 巴 网 慧 聪 网 等 (2) B2C (Business-to-Consumer, 即 企 业 对 消 费 者 的 电 子 商 务 ) 企 业 通 过 互 联 网 为 消 费 者 提 供 一 个 新 型 的 购 物 环 境 网 上 商 店 消 费 者 通 过 网 络 在 网 上 购 物 在 网 上 支 付 当 前 国 内 比 较 著 名 的 B2C 网 站 有 天 猫 京 东 和 易 迅 等 (3) C2C (Consumer-to-Consumer, 即 消 费 者 对 消 费 者 的 电 子 商 务 ) 比 如 一 个 消 费 者 有 一 台 旧 钢 琴, 通 过 网 络 把 它 出 售 给 另 外 一 个 消 费 者, 此 种 交 易 类 型 就 称 为 C2C 电 子 商 务 国 内 比 较 著 名 的 C2C 交 易 平 台 有 淘 宝 拍 拍 等 (4) C2A (Consumer-to-Administrations, 即 消 费 者 对 政 府 的 电 子 商 务 ) C2A 指 的 是 政 府 对 个 人 的 电 子 商 务 活 动 这 类 电 子 商 务 活 动 目 前 还 没 有 真 正 形 成 然 而, 在 个 别 发 达 国 家, 如 在 澳 大 利 亚, 政 府 的 税 务 机 构 已 经 通 过 指 定 私 营 税 务, 或 财 务 会 计 事 务 所 用 电 子 方 式 来 为 个 人 报 税 这 类 活 动 虽 然 还 没 有 达 到 真 正 的 报 税 电 子 化, 但 是, 它 已 经 具 备 了 消 费 者 对 政 府 电 子 商 务 的 雏 形 (5) B2A (Business-to-Administrations, 即 企 业 对 政 府 的 电 子 商 务 ) 例 如, 政 府 将 采 购 的 细 节 在 国 际 互 联 网 上 公 布, 通 过 网 上 竞 价 方 式 进 行 招 标, 企 业 也 要 通 过 电 子 的 方 式 进 行 投 标 这 种 方 式 可 能 会 发 展 很 快, 因 为 政 府 可 以 通 过 这 种 方 式 树 立 政 府 形 象, 通 过 示 范 作 用 促 进 电 子 商 务 的 发 展 政 府 还 可 以 通 过 这 类 电 子 商 务 实 施 对 企 业 的 行 政 事 务 管 理, 如 政 府 用 电 子 商 务 方 式 发 放 进 出 口 许 可 证 开 展 统 计 工 作, 企 业 可 以 通 过 网 上 办 理 交 税 和 退 税 等

6 计 算 机 基 础 ( 第 三 版 ) 第 二 节 计 算 机 概 论 一 计 算 机 的 产 生 世 界 上 第 一 台 电 子 计 算 机 在 1946 年 诞 生, 它 的 名 字 是 ENIAC(Electronic Numerical Integrator And Computer), 即 电 子 数 值 积 分 计 算 机 1943 年, 为 研 究 武 器 中 复 杂 的 数 学 计 算 问 题, 美 国 陆 军 弹 道 研 究 室 把 研 制 任 务 交 给 了 美 国 宾 夕 法 尼 亚 州 立 大 学, 并 由 物 理 学 家 莫 奇 利 (John W.Mauchly) 博 士 和 埃 克 特 (J.Presper Eckert) 博 士 领 导 的 研 究 小 组 设 计 制 造 了 这 台 电 子 数 值 积 分 计 算 机 该 机 共 使 用 了 18000 多 个 电 子 管,1500 多 只 继 电 器,7000 多 只 电 阻, 重 量 超 过 30 吨, 占 地 170 平 方 米, 每 小 时 耗 电 150KW, 运 算 速 度 为 5000 次 / 秒 加 法 运 算 该 机 于 1946 年 正 式 通 过 验 收 并 投 入 运 行 ENIAC 计 算 机 最 主 要 的 缺 点 是 存 储 容 量 太 小, 基 本 上 不 能 存 储 程 序, 只 能 依 靠 线 路 连 接 的 方 法, 而 且 不 具 备 计 算 机 主 要 的 工 作 原 理 特 征 存 储 程 序 和 程 序 控 制 第 一 台 电 子 计 算 机 出 现 后, 美 籍 匈 牙 利 数 学 家 冯 诺 依 曼 (Von Neuman) 针 对 ENIAC 在 存 储 程 序 方 面 的 弱 点, 提 出 了 存 储 程 序 控 制 的 通 用 计 算 机 方 案, 该 方 案 在 两 个 方 面 进 行 了 突 出 和 关 键 性 的 改 进 采 用 二 进 制 和 存 储 器, 根 据 此 原 理 设 计 的 第 一 台 计 算 机 名 叫 EDVAC(Electronic Discrete Variable Automatic Computer) 从 计 算 机 的 诞 生 至 今 已 经 历 了 半 个 多 世 纪, 但 其 基 本 体 系 结 构 和 基 本 作 用 机 理 仍 然 沿 用 冯 诺 依 曼 的 最 初 构 想, 所 以 现 代 的 计 算 机 也 被 称 为 冯 诺 依 曼 型 计 算 机 世 界 上 第 一 台 投 入 运 行 的 存 储 程 序 式 电 子 计 算 机 是 EDSAC(Electronic Delay Storage Automatic Calculator), 它 是 由 英 国 剑 桥 大 学 的 维 尔 克 斯 教 授 在 接 受 了 冯 诺 依 曼 的 存 储 程 序 思 想 后 于 1947 年 开 始 领 导 设 计 的 该 机 于 1949 年 5 月 制 成 并 投 入 运 行 二 计 算 机 的 发 展 历 程 电 子 计 算 机 诞 生 之 前, 机 械 式 计 算 机 器 和 计 算 机 已 经 过 了 数 百 年 的 发 展, 为 现 代 电 子 计 算 机 的 产 生 奠 定 了 基 础 电 子 计 算 机 诞 生 后, 其 发 展 速 度 很 快 若 按 计 算 机 中 所 采 用 的 电 子 逻 辑 器 件 来 划 分, 可 以 分 为 4 个 阶 段, 又 称 为 四 代 第 一 代 计 算 机, 从 1946 1958 年 它 的 主 要 特 征 是 采 用 电 子 管 作 为 基 本 器 件, 用 光 屏 或 汞 延 时 电 路 作 存 储 器, 输 入 输 出 主 要 采 用 穿 孔 纸 带 或 卡 片 软 件 还 处 于 初 始 阶 段, 使 用 机 器 语 言 或 汇 编 语 言 编 写 程 序, 几 乎 没 有 系 统 软 件 这 类 机 器 运 算 速 度 比 较 低 ( 一 般 为 每 秒 数 千 次 至 数 万 次 ) 体 积 较 大 重 量 较 重 价 格 较 高 存 储 容 量 小 维 护 困 难 以 及 应 用 范 围 小, 主 要 应 用 于 科 学 计 算 第 二 代 计 算 机, 从 1958 1964 年 它 的 主 要 特 征 是 采 用 晶 体 管 作 逻 辑 元 件, 具 有 速 度 快 寿 命 长 体 积 小 重 量 轻 和 省 电 等 优 点 代 表 产 品 有 IBM 公 司 的 IBM7090 IBM7094 及 IBM7040 7044 等, 这 个 时 期 还 出 现 了 高 级 语 言 计 算 机 运 算 速 度 大 幅 提 高 ( 可 达 每 秒 数 十 万 次 至 数 百 万 次 ), 重 量 体 积 也 显 著 减 小, 使 用 越 来 越 方 便, 应 用 也 越 来 越 广 泛, 不

第 一 章 信 息 与 计 算 机 基 础 知 识 7 仅 应 用 于 科 学 计 算, 还 用 于 数 据 处 理 和 事 务 处 理, 并 逐 渐 用 于 工 业 控 制 第 三 代 计 算 机, 从 1964 1970 年 在 20 世 纪 60 年 代 中 期, 半 导 体 制 造 工 艺 的 发 展, 产 生 了 集 成 电 路, 计 算 机 开 始 采 用 中 小 规 模 集 成 电 路 作 为 构 成 计 算 机 的 主 要 元 件, 如 IBM 公 司 的 IBM360 370,DEC 公 司 的 PDP-11 系 列 小 型 机 等 这 一 时 期 的 计 算 机 除 采 用 集 成 电 路 外, 还 采 用 半 导 体 存 储 器 作 为 主 存 储 器, 外 存 储 器 有 磁 盘 和 磁 带 这 一 时 期 软 件 有 了 更 进 一 步 的 发 展, 有 了 标 准 化 的 程 序 设 计 语 言 和 人 机 会 话 式 的 Basic 语 言, 操 作 系 统 出 现 并 进 一 步 完 善, 使 计 算 机 的 功 能 越 来 越 强, 应 用 范 围 越 来 越 广 这 类 机 器 的 运 算 速 度 可 达 每 秒 数 百 万 次 至 数 千 万 次, 并 且, 可 靠 性 也 有 了 显 著 的 提 高, 价 格 明 显 下 降 此 外, 产 品 的 系 列 化, 机 器 的 兼 容 性 和 互 换 性, 以 及 逐 渐 形 成 计 算 机 网 络 等, 都 成 了 这 一 代 计 算 机 的 特 点 计 算 机 不 仅 应 用 于 科 学 计 算, 还 用 于 企 业 管 理 自 动 控 制 辅 助 设 计 和 辅 助 制 造 等 领 域 第 四 代 计 算 机, 自 1970 年 至 今 大 规 模 集 成 电 路 的 制 造 成 功, 使 计 算 机 进 入 了 一 个 新 的 时 代 大 规 模 及 超 大 规 模 集 成 电 路 计 算 机 时 代 计 算 机 的 体 积 进 一 步 缩 小, 性 能 进 一 步 提 高, 机 器 的 性 价 比 大 幅 度 跃 升, 发 展 了 并 行 处 理 技 术 和 多 机 系 统, 产 品 更 新 的 速 度 加 快 软 件 配 置 空 前 丰 富, 实 现 了 软 件 系 统 工 程 化 理 论 化, 程 序 设 计 自 动 化 微 型 计 算 机 的 产 生 发 展, 使 计 算 机 的 应 用 已 经 涉 及 人 类 生 活 和 国 民 经 济 的 各 个 领 域 第 四 代 计 算 机 的 容 量 之 大, 速 度 之 快, 都 是 前 几 代 机 器 无 法 比 拟 的 三 微 型 计 算 机 的 发 展 历 程 随 着 20 世 纪 70 年 代 大 规 模 集 成 电 路 的 发 展 及 微 处 理 器 Intel 4004 和 Intel 8008 的 出 现, 诞 生 了 微 型 计 算 机 微 型 计 算 机 是 以 微 处 理 器 为 核 心 的, 是 随 着 微 处 理 器 的 发 展 而 发 展 的, 从 第 一 代 个 人 微 型 计 算 机 问 世 到 现 在, 微 处 理 器 芯 片 已 经 发 展 到 第 六 代 产 品 第 一 代 微 处 理 器 (1971 1973 年 ), 以 4 位 微 处 理 器 Intel 4004 和 8 位 Intel 8008 为 代 表 Intel 4004 主 要 用 于 计 算 器 电 动 打 字 机 照 相 机 台 秤 电 视 机 等 家 用 电 器 上, 提 高 它 们 的 性 能 Intel 8008 是 世 界 上 第 一 种 8 位 微 处 理 器, 它 的 指 令 系 统 不 完 整, 存 储 器 容 量 只 有 几 百 字 节, 没 有 操 作 系 统, 只 有 汇 编 语 言, 主 要 用 于 工 业 仪 表 过 程 控 制 第 二 代 微 处 理 器 (1974 1977 年 ), 以 微 处 理 器 Intel 8080 Zilog 公 司 的 Z80 和 Motorola 公 司 的 M6800 为 代 表 与 第 一 代 微 处 理 器 相 比, 集 成 度 提 高 了 1~4 倍, 运 算 速 度 提 高 了 10~15 倍, 指 令 系 统 相 对 比 较 完 善, 已 具 备 典 型 的 计 算 机 体 系 结 构 及 中 断 直 接 存 储 器 存 取 等 功 能 第 三 代 微 处 理 器 (1978 1984 年 ), 以 16 位 微 处 理 器 Intel 8086 准 16 位 微 处 理 器 Intel 8088 Zilog 公 司 的 Z8000 Motorola 公 司 的 M68000 和 16 位 微 处 理 器 80286 M68020 Z80000 为 代 表 美 国 IBM 公 司 将 8088 芯 片 用 于 其 研 制 的 IBM-PC 机 中, 从 而 开 创 了 全 新 的 微 机 时 代, 个 人 计 算 机 真 正 走 进 了 人 们 的 工 作 和 生 活 之 中 第 四 代 微 处 理 器 (1985 1992 年 ),32 位 微 处 理 器 时 代 1985 年 英 特 尔 公 司 发 布 了 80386DX, 其 内 部 包 含 27.5 万 个 晶 体 管, 时 钟 频 率 为 12.5MHz, 后 逐 步 提 高 到 20MHz 25MHz 33MHz 40MH 1989 年 英 特 尔 公 司 推 出 80486 芯 片, 集 成 了 120 万 个 晶 体 管,

8 计 算 机 基 础 ( 第 三 版 ) 使 用 1 微 米 的 制 造 工 艺 时 钟 频 率 从 25MHz 逐 步 提 高 到 33MHz 40MHz 50MHz 第 五 代 微 处 理 器 (1993 2005 年 ), 第 五 代 是 奔 腾 (Pentium) 系 列 微 处 理 器 时 代, 是 从 32 位 微 处 理 器 向 64 位 过 渡 的 时 代, 典 型 产 品 是 Intel 公 司 的 奔 腾 系 列 芯 片 及 与 之 兼 容 的 AMD 公 司 的 K6 系 列 微 处 理 器 芯 片, 如 Intel 公 司 1997 年 推 出 的 Pentium MMX 2000 年 开 始 推 出 的 Pentium 4 以 及 2005 年 开 始 推 出 的 双 核 心 的 Pentium D 和 Pentium EE 等 随 着 MMX(MultiMediaeXtended) 微 处 理 器 的 出 现, 使 微 机 的 发 展 在 网 络 化 多 媒 体 化 和 智 能 化 等 方 面 跨 上 了 更 高 的 台 阶 第 六 代 微 处 理 器 (2005 年 以 后 ), 是 酷 睿 (Core) 系 列 微 处 理 器 时 代 代 表 产 品 有 酷 睿 2(Core 2 Duo) 酷 睿 i7 酷 睿 i5 酷 睿 i3 等 64 位 微 处 理 器 成 为 主 导 产 品 酷 睿 i7 是 一 款 45nm 原 生 四 核 处 理 器, 处 理 器 拥 有 8MB 三 级 缓 存, 支 持 三 通 道 DDR3 内 存, 处 理 器 采 用 LGA 1366 针 脚 设 计, 处 理 器 能 以 八 线 程 运 行 酷 睿 i7 的 时 钟 频 率 达 到 3GHz 以 上 四 计 算 机 的 发 展 趋 势 由 于 计 算 机 技 术 发 展 十 分 迅 速, 产 品 不 断 更 新 换 代 未 来 的 计 算 机 将 向 巨 型 化 微 型 化 网 络 化 智 能 化 方 向 发 展, 将 更 加 广 泛 地 应 用 于 用 户 的 工 作 和 生 活 中 巨 型 化 : 巨 型 化 是 指 发 展 速 度 更 快 存 储 容 量 更 大 功 能 更 强 可 靠 性 更 高 的 巨 型 计 算 机 如 我 国 的 银 河 曙 光 天 河 星 云, 以 及 美 国 的 泰 坦 美 洲 虎 巨 型 机 的 发 展 集 中 体 现 了 计 算 机 科 学 的 水 平 微 型 化 : 微 型 化 是 指 发 展 体 积 更 小 功 能 更 强 集 成 度 和 可 靠 性 更 高 价 格 更 便 宜 适 用 范 围 更 广 的 计 算 机 网 络 化 : 网 络 化 是 指 利 用 现 代 通 信 技 术 把 分 布 在 不 同 地 理 位 置 的 计 算 机 互 联 起 来, 组 成 能 实 现 硬 件 软 件 资 源 共 享 和 相 互 交 流 的 计 算 机 网 络 智 能 化 : 智 能 化 是 指 使 计 算 机 模 拟 人 的 思 维 活 动, 利 用 计 算 机 的 记 忆 和 逻 辑 判 断 能 力, 识 别 文 字 图 像 和 翻 译 各 种 语 言, 使 其 具 有 思 考 推 理 联 想 和 证 明 等 功 能 除 了 以 上 几 个 发 展 方 向 之 外, 人 们 还 将 研 究 光 子 计 算 机 生 物 计 算 机 超 导 计 算 机 纳 米 计 算 机 量 子 计 算 机 研 究 的 目 标 是 打 破 现 有 计 算 机 的 基 于 集 成 电 路 的 体 系 结 构, 使 得 计 算 机 能 够 像 人 那 样 具 有 思 维 推 理 和 判 断 能 力 光 子 (Photon) 计 算 机 利 用 光 子 取 代 电 子 进 行 数 据 运 算 数 据 存 储 和 数 据 传 输, 用 不 同 的 波 长 表 示 不 同 的 数 据 光 子 计 算 机 的 运 算 速 度 可 能 比 现 在 的 计 算 机 的 速 度 快 一 千 倍, 具 有 超 强 的 抗 干 扰 能 力 和 并 行 处 理 能 力 生 物 (DNA) 计 算 机 使 用 生 物 芯 片, 它 的 存 储 能 力 巨 大, 它 的 运 算 速 度 将 比 现 在 的 计 算 机 速 度 快 十 万 倍, 而 能 耗 仅 为 现 有 计 算 机 的 十 亿 分 之 一 生 物 计 算 机 具 有 生 物 体 的 一 些 特 点, 如 自 动 修 复 芯 片 的 故 障 等 超 导 (Superconductor) 计 算 机 由 特 殊 性 能 的 超 导 开 关 器 件 超 导 存 储 器 件 和 电 路 制 成 目 前 的 超 导 开 关 器 件 的 开 关 速 度 比 集 成 电 路 要 快 几 百 倍, 而 能 耗 仅 为 现 有 的 大 规 模 集 成 电 路 的 千 分 之 一 纳 米 (Nanometer) 计 算 机 是 将 纳 米 技 术 应 用 于 计 算 机 领 域 所 研 究 的 新 型 计 算 机 纳

第 一 章 信 息 与 计 算 机 基 础 知 识 9 米 本 是 一 种 计 量 长 度 的 单 位,1nm=10-9m, 应 用 纳 米 技 术 研 制 的 计 算 机 内 存 芯 片 的 体 积 不 过 数 百 个 原 子 的 大 小, 仅 相 当 于 人 的 头 发 丝 直 径 的 千 分 之 一 纳 米 计 算 机 几 乎 不 耗 费 能 量, 它 的 运 算 速 度 是 使 用 硅 芯 片 计 算 机 的 一 万 五 千 倍 量 子 (Quantum) 计 算 机 以 处 于 量 子 状 态 的 原 子 作 为 中 央 处 理 器 和 内 存, 利 用 原 子 的 量 子 特 性 进 行 信 息 处 理 量 子 位 由 一 组 原 子 实 现, 它 们 协 同 工 作 起 到 计 算 机 内 存 和 处 理 器 的 作 用 由 于 原 子 具 有 在 同 一 时 间 处 于 两 个 不 同 位 置 的 奇 妙 特 性, 即 处 于 量 子 位 的 原 子 既 可 以 代 表 1 或 0, 也 可 以 同 时 代 表 1 和 0 及 其 之 间 的 某 个 值, 所 以 量 子 位 是 晶 体 管 电 子 位 的 两 倍 五 计 算 机 的 特 点 与 分 类 1. 计 算 机 的 特 点 电 子 计 算 机 是 能 够 高 速 精 确 自 动 地 进 行 科 学 计 算 及 信 息 处 理 的 现 代 电 子 设 备 它 与 过 去 的 计 算 工 具 相 比, 有 以 下 几 个 主 要 特 点 (1) 计 算 速 度 快 : 计 算 机 的 计 算 速 度 是 用 每 秒 执 行 指 令 数 来 衡 量 的 指 令 即 指 挥 计 算 机 工 作 的 一 串 命 令, 通 常 由 二 进 制 组 成 现 代 计 算 机 是 以 百 万 条 指 令 来 衡 量 的, 数 据 处 理 的 速 度 相 当 快 计 算 机 这 么 高 的 数 据 处 理 速 度 是 其 他 任 何 处 理 工 具 无 法 比 拟 的 (2) 计 算 精 度 高 : 在 计 算 机 内 部 采 用 二 进 制 数 编 码, 数 的 精 度 由 表 示 这 个 数 的 二 进 制 码 的 位 数 决 定 现 代 计 算 机 的 计 算 精 度 可 达 十 几 位, 甚 至 几 十 位 几 百 位 以 上 的 有 效 数 字 (3) 存 储 容 量 大 : 计 算 机 可 以 存 储 大 量 的 信 息, 存 放 在 存 储 器 中 目 前 微 机 系 统 的 内 存 可 达 4GB, 硬 盘 可 达 到 几 百 GB 或 达 到 几 个 TB (4) 工 作 自 动 化 : 用 户 只 需 把 程 序 输 入, 计 算 机 就 会 在 程 序 控 制 下 自 动 完 成 任 务 (5) 具 有 可 靠 的 逻 辑 判 断 能 力 : 冯 诺 依 曼 结 构 计 算 机 的 基 本 思 想, 就 是 先 将 程 序 输 入 并 存 储 在 计 算 机 内, 在 程 序 执 行 过 程 中, 计 算 机 会 根 据 上 一 步 的 执 行 结 果, 运 用 逻 辑 判 断 方 法 自 动 确 定 下 一 步 该 做 什 么 计 算 机 能 完 成 推 理 判 断 选 择 和 归 纳 等 操 作 (6) 可 靠 性 高 : 由 于 采 用 了 大 规 模 和 超 大 规 模 集 成 电 路, 计 算 机 具 有 非 常 高 的 可 靠 性, 可 以 连 续 无 故 障 运 行 几 万 几 十 万 小 时 以 上 2. 计 算 机 的 分 类 (1) 按 计 算 机 的 原 理 划 分 从 计 算 机 中 信 息 的 表 示 形 式 和 处 理 方 式 ( 原 理 ) 的 角 度 来 进 行 划 分, 计 算 机 可 分 为 数 字 电 子 计 算 机 模 拟 电 子 计 算 机 和 数 字 模 拟 混 合 式 计 算 机 三 大 类 在 数 字 电 子 计 算 机 中, 信 息 都 是 以 0 和 1 两 个 数 字 构 成 的 二 进 制 数 的 形 式, 即 不 连 续 的 数 字 量 来 表 示 在 模 拟 电 子 计 算 机 中, 信 息 主 要 用 连 续 变 化 的 模 拟 量 来 表 示 (2) 按 计 算 机 的 用 途 划 分 计 算 机 按 其 用 途 可 分 为 通 用 机 和 专 用 机 两 类 通 用 计 算 机 适 于 解 决 多 种 一 般 性 问 题, 该 类 计 算 机 使 用 领 域 广 泛, 通 用 性 较 强, 在 科 学 计 算 数 据 处 理 和 过 程 控 制 等 多 种 用 途 中 都 能 适 用 专 用 计 算 机 用 于 解 决 某 个 特 定 方 面

10 计 算 机 基 础 ( 第 三 版 ) 的 问 题, 配 有 为 解 决 某 问 题 的 软 件 和 硬 件 (3) 按 计 算 机 的 规 模 划 分 计 算 机 按 规 模 即 存 储 容 量 运 算 速 度 等 可 分 为 七 大 类 : 巨 型 机 大 型 机 中 型 机 小 型 机 微 型 机 工 作 站 和 服 务 器 巨 型 计 算 机 即 超 级 计 算 机, 它 是 计 算 机 中 功 能 最 强 运 算 速 度 最 快 存 储 容 量 最 大 的 一 类 计 算 机, 多 用 于 国 家 高 科 技 领 域 和 尖 端 技 术 研 究, 是 国 家 科 技 发 展 水 平 和 综 合 国 力 的 重 要 标 志 巨 型 计 算 机 的 运 算 速 度 现 在 已 经 超 过 了 每 秒 千 万 亿 次, 如 我 国 国 防 科 学 技 术 大 学 研 制 的 天 河 我 国 曙 光 公 司 研 制 的 星 云 美 国 能 源 部 下 属 橡 树 岭 国 家 实 验 室 的 泰 坦 美 国 劳 伦 斯 利 弗 莫 尔 国 家 实 验 室 的 红 杉 日 本 理 化 研 究 所 的 京 1983 年, 我 国 银 河 亿 次 巨 型 机 在 国 防 科 技 大 学 诞 生, 它 的 研 制 成 功 使 中 国 成 为 继 美 日 等 国 之 后 能 够 独 立 设 计 和 制 造 巨 型 机 的 国 家 我 国 后 来 又 成 功 研 制 了 曙 光 深 腾 深 超 神 威 天 河 星 云 等 巨 型 机 2010 年 11 月 16 日, 在 美 国 新 奥 尔 良 会 议 中 心 揭 晓 的 全 球 超 级 计 算 机 500 强 排 行 榜 ( 又 称 TOP500) 上, 由 我 国 国 防 科 学 技 术 大 学 研 制 的 天 河 一 号 超 级 计 算 机 排 名 第 一, 它 的 运 算 速 度 可 达 每 秒 2.57 千 万 亿 次, 美 国 橡 树 岭 国 家 实 验 室 的 美 洲 虎 排 名 第 二, 中 国 曙 光 公 司 研 制 的 星 云 位 居 第 三 2011 年 10 月 27 日, 国 家 超 级 计 算 济 南 中 心 正 式 揭 牌, 这 是 中 国 首 台 全 部 采 用 国 产 CPU 和 系 统 软 件 构 建 的 千 万 亿 次 计 算 机 系 统, 标 志 着 中 国 成 为 继 美 日 之 后 采 用 自 主 CPU 构 建 千 万 亿 次 计 算 机 的 国 家 2013 年 6 月 17 日, 国 际 TOP500 组 织 公 布 了 最 新 全 球 超 级 计 算 机 排 行 榜, 我 国 的 天 河 二 号 以 每 秒 33.86 千 万 亿 次 的 浮 点 运 算 速 度 成 为 全 球 最 快 的 超 级 计 算 机 2013 年 11 月 18 日, 国 际 TOP500 组 织 公 布 最 新 全 球 超 级 计 算 机 500 强 排 行 榜, 我 国 的 天 河 二 号 以 比 第 二 名 美 国 的 泰 坦 快 近 一 倍 的 速 度 再 度 登 上 榜 首 大 中 型 计 算 机 具 有 较 高 的 运 算 速 度, 每 秒 可 以 执 行 几 千 万 条 指 令, 而 且 有 较 大 的 存 储 空 间 小 型 计 算 机 主 要 应 用 在 工 业 自 动 控 制 测 量 仪 器 医 疗 设 备 中 的 数 据 采 集 等 方 面, 其 规 模 较 小 结 构 简 单 对 运 行 环 境 要 求 较 低 微 型 计 算 机 采 用 微 处 理 器 芯 片, 微 型 计 算 机 体 积 小 价 格 低 使 用 方 便 工 作 站 是 以 个 人 计 算 机 环 境 和 分 布 式 网 络 环 境 为 前 提 的 高 性 能 计 算 机, 工 作 站 不 仅 可 以 进 行 数 值 计 算 和 数 据 处 理, 而 且 支 持 人 工 智 能 作 业 和 作 业 机, 通 过 网 络 连 接 包 含 工 作 站 在 内 的 各 种 计 算 机 可 以 互 相 进 行 信 息 的 传 送, 资 源 信 息 的 共 享 和 负 载 的 分 配 服 务 器 是 在 网 络 环 境 下 为 多 个 用 户 提 供 服 务 的 共 享 设 备, 一 般 分 为 文 件 服 务 器 打 印 服 务 器 计 算 服 务 器 和 通 信 服 务 器 等 六 计 算 机 的 应 用 随 着 成 本 的 不 断 降 低 及 软 件 的 发 展, 计 算 机 已 应 用 于 社 会 的 各 个 领 域, 大 致 可 归 纳 为 以 下 几 个 方 面 (1) 科 学 计 算 科 学 计 算 是 计 算 机 最 早 的 应 用, 主 要 是 指 计 算 机 应 用 于 完 成 科 学 研 究 和 工 程 技 术 中 所

第 一 章 信 息 与 计 算 机 基 础 知 识 11 提 出 的 数 学 问 题, 如 大 型 水 坝 的 工 程 设 计 和 计 算 气 象 预 报 的 数 据 处 理 等 (2) 数 据 处 理 数 据 处 理 已 成 为 计 算 机 应 用 的 一 个 重 要 领 域, 泛 指 非 科 技 工 程 方 面 的 所 有 计 算 管 理 和 任 何 形 式 数 据 资 料 的 处 理, 包 括 办 公 自 动 化 管 理 信 息 系 统 和 专 家 系 统 等 利 用 数 据 库 系 统 软 件, 如 工 资 管 理 系 统 人 事 档 案 系 统 等 可 以 进 行 大 量 的 数 据 处 理 计 算 机 应 用 于 数 据 处 理 的 比 重 正 在 逐 年 上 升 (3) 实 时 控 制 实 时 控 制 是 计 算 机 在 过 程 控 制 方 面 的 重 要 应 用 计 算 机 对 工 业 生 产 的 实 时 控 制, 不 仅 可 以 节 省 劳 动 力, 减 轻 劳 动 强 度, 提 高 生 产 效 率, 而 且 实 现 了 工 业 生 产 自 动 化 (4) 计 算 机 辅 助 系 统 计 算 机 辅 助 系 统 有 计 算 机 辅 助 教 学 (CAI) 计 算 机 辅 助 设 计 (CAD) 计 算 机 辅 助 制 造 (CAM) 计 算 机 辅 助 测 试 (CAT) 计 算 机 集 成 制 造 (CIMS) 等 系 统 (5) 通 信 和 文 字 处 理 计 算 机 在 通 信 和 文 字 处 理 方 面 的 应 用, 越 来 越 显 示 其 巨 大 的 潜 力 依 靠 计 算 机 网 络 存 储 和 传 送 信 息, 多 台 计 算 机 通 信 工 作 站 和 终 端 组 成 网 络, 实 现 信 息 交 换 信 息 共 享 前 端 处 理 文 字 处 理 语 言 和 影 像 输 入 输 出 等, 是 实 现 办 公 自 动 化 电 子 邮 政 计 算 机 出 版 等 新 技 术 的 必 要 手 段 (6) 人 工 智 能 人 工 智 能 是 指 计 算 机 模 拟 人 类 的 智 能 活 动 判 断 理 解 学 习 图 像 识 别 问 题 求 解 等 其 主 要 任 务 是 建 立 智 能 信 息 处 理 理 论, 进 而 设 计 可 以 展 现 某 些 近 似 人 类 智 能 行 为 的 计 算 系 统 人 工 智 能 学 科 包 括 知 识 工 程 机 器 学 习 模 式 识 别 自 然 语 言 处 理 智 能 机 器 人 和 神 经 计 算 等 多 方 面 的 研 究 七 计 算 机 的 主 要 技 术 指 标 一 台 计 算 机 的 性 能 是 由 多 方 面 的 指 标 决 定 的, 不 同 的 计 算 机 其 侧 重 面 不 同 主 要 性 能 指 标 包 括 以 下 8 个 (1) 字 长 计 算 机 中 的 信 息 是 用 二 进 制 数 来 表 示 的, 最 小 的 信 息 单 位 是 二 进 制 的 位 1 字 的 概 念 : 在 计 算 机 中, 一 串 数 码 作 为 一 个 整 体 来 处 理 或 运 算 的, 称 为 一 个 计 算 机 字, 简 称 字 (Word) 字 的 长 度 用 二 进 制 位 数 来 表 示, 通 常 将 一 个 字 分 为 若 干 个 字 节 ( 每 个 字 节 是 二 进 制 数 据 的 8 位 ) 例 如,16 位 微 机 的 一 个 字 由 2 个 字 节 组 成,32 位 微 机 的 一 个 字 由 4 个 字 节 组 成 在 计 算 机 的 存 储 器 中, 通 常 每 个 单 元 存 储 一 个 字 在 计 算 机 的 运 算 器 控 制 器 中, 通 常 都 是 以 字 为 单 位 进 行 信 息 传 送 的 2 字 长 的 概 念 : 计 算 机 的 每 个 字 所 包 含 的 二 进 制 位 数 称 为 字 长, 即 它 是 指 计 算 机 的 运 算 部 件 能 同 时 处 理 的 二 进 制 数 据 的 位 数 根 据 计 算 机 的 不 同, 字 长 有 固 定 的 和 可 变 的 两 种 一 种 是 固 定 字 长, 即 字 的 长 度 不 论 什 么 情 况 都 是 固 定 不 变 的 ; 另 一 种 是 可 变 字 长, 即 在 一 定 范 围 内, 其 长 度 是 可 变 的 计 算 机 处 理 数 据 的 速 率, 自 然 与 它 一 次 能 加 工 的 二 进 制

12 计 算 机 基 础 ( 第 三 版 ) 位 数 以 及 进 行 运 算 的 快 慢 有 关 如 果 一 台 计 算 机 的 字 长 是 另 一 台 计 算 机 的 两 倍, 即 使 两 台 计 算 机 的 速 度 相 同, 在 相 同 的 时 间 内, 前 者 能 做 的 工 作 是 后 者 的 两 倍 字 长 是 衡 量 计 算 机 性 能 的 一 个 重 要 因 素, 计 算 机 的 字 长 越 长, 则 运 算 速 度 越 快 计 算 精 度 越 高 (2) 主 频 主 频 指 计 算 机 的 时 钟 频 率, 即 CPU 每 秒 内 的 平 均 操 作 次 数, 单 位 是 兆 赫 兹 (MHz), 在 很 大 程 度 上 决 定 了 计 算 机 的 运 算 速 度 (3) 内 存 容 量 内 存 容 量 即 内 存 储 器 ( 一 般 指 RAM) 能 够 存 储 信 息 的 总 字 节 数 它 直 接 影 响 计 算 机 的 工 作 能 力, 内 存 容 量 越 大, 则 机 器 的 信 息 处 理 能 力 越 强 (4) 存 取 周 期 把 信 息 代 码 存 入 存 储 器, 称 为 写 把 信 息 代 码 从 存 储 器 中 取 出, 称 为 读 存 储 器 完 成 一 次 数 据 的 读 ( 取 ) 或 写 ( 存 ) 操 作 所 需 要 的 时 间 称 为 存 储 器 的 访 问 时 间, 连 续 两 次 读 或 写 所 需 的 最 短 时 间 称 为 存 取 周 期 存 取 周 期 越 短, 则 存 取 速 度 越 快 (5) 硬 盘 性 能 硬 盘 的 主 要 性 能 指 标 是 硬 盘 的 存 储 容 量 和 存 取 速 度 (6) 外 设 配 置 外 设 种 类 繁 多, 要 根 据 实 际 需 要 合 理 配 置, 如 声 卡 显 示 适 配 器 等 (7) 软 件 配 置 通 常 是 根 据 工 作 需 要 配 置 相 应 的 软 件 例 如, 操 作 系 统 各 种 程 序 设 计 语 言 处 理 程 序 数 据 库 管 理 系 统 网 络 通 信 软 件 和 字 处 理 软 件 等 (8) 运 算 速 度 运 算 速 度 是 一 项 综 合 性 的 性 能 指 标, 其 单 位 是 MIPS( 百 万 条 指 令 / 秒 ) 因 为 各 种 指 令 的 类 型 不 同, 所 以 执 行 不 同 指 令 所 需 的 时 间 也 不 一 样 影 响 机 器 运 算 速 度 的 因 素 很 多, 主 要 是 CPU 的 主 频 和 存 储 器 的 存 取 周 期 第 三 节 计 算 机 中 的 信 息 一 信 息 的 表 示 形 式 在 计 算 机 中, 信 息 以 数 据 的 形 式 来 表 示 从 表 面 上 看, 信 息 一 般 可 以 使 用 符 号 数 字 文 字 图 形 图 像 声 音 等 形 式 来 表 示, 但 在 计 算 机 中 最 终 都 要 使 用 二 进 制 数 来 表 示 计 算 机 使 用 二 进 制 数 来 存 储 处 理 各 种 形 式 和 各 种 媒 体 的 信 息 由 于 二 进 制 使 用 起 来 不 方 便, 所 以 人 们 经 常 使 用 十 进 制 八 进 制 和 十 六 进 制 通 常 将 计 算 机 中 的 信 息 分 为 两 大 类 : 一 类 是 计 算 机 处 理 的 对 象, 泛 称 为 数 据 ; 另 一 类 是 计 算 机 执 行 的 指 令, 即 程 序 计 算 机 内 部 的 电 子 部 件 通 常 只 有 导 通 和 截 止 两 种 状 态, 所 以 计 算 机 中 信 息 的 表 示 只 要 有 0 和 1 两 种 状 态 即 可 由 于 二 进 制 数 有 0

第 一 章 信 息 与 计 算 机 基 础 知 识 13 和 1 两 个 数 码, 所 以 人 们 在 计 算 机 中 使 用 二 进 制 数 由 于 人 们 习 惯 于 使 用 十 进 制 数, 对 二 进 制 不 熟 悉, 同 时 在 一 些 程 序 设 计 中, 为 了 方 便 地 表 示 数, 又 要 使 用 八 进 制 和 十 六 进 制 数, 所 以 存 在 着 它 们 之 间 的 转 换 问 题 所 谓 进 位 计 数 制 ( 简 称 数 制 ) 就 是 按 进 位 的 方 法 来 计 数 在 不 同 的 数 制 中, 把 某 一 进 位 计 数 制 中 涉 及 的 数 字 符 号 的 个 数 称 为 基 数, 基 数 为 十 则 为 十 进 制, 基 数 为 二 则 为 二 进 制, 基 数 为 八 则 为 八 进 制, 基 数 为 十 六 则 为 十 六 进 制 十 进 制 数 有 0~9 十 个 数 码, 逢 十 进 位 二 进 制 数 只 有 0 和 1 两 个 数 码, 逢 二 进 位 八 进 制 数 只 有 0~7 八 个 数 码, 逢 八 进 位 十 六 进 制 有 0~9 和 A B C D E F( 或 小 写 的 a~f)16 个 数 码, 其 中 A~F( 或 a~f) 分 别 代 表 十 进 制 中 的 数 10~15 在 计 算 机 中, 为 了 区 分 不 同 的 进 位 计 数 制, 有 两 种 方 式 表 示 第 一 种 方 式 是 在 数 字 后 面 加 英 文 字 母 作 为 标 识, 标 识 如 下 : B (Binary) 表 示 二 进 制 数, 如 1011B; O (Octonary) 表 示 八 进 制 数, 如 237O; D (Decimal) 表 示 十 进 制 数, 如 318D; H (Hexadecimal) 表 示 十 六 进 制 数, 如 6B1E7H 第 二 种 方 式 是 将 数 字 放 括 号 中, 在 括 号 后 面 加 下 标, 如 下 所 示 : (1011) 2 2 表 示 二 进 制 数 (4612) 8 8 表 示 八 进 制 数 (8519) 10 10 表 示 十 进 制 数 (3A1D) 16 16 表 示 十 六 进 制 数 二 数 制 转 换 1. 其 他 进 制 转 换 成 十 进 制 在 十 进 制 中, 一 个 十 进 制 数 198.06 可 表 示 成 下 面 的 展 开 形 式 : (198.06) 2 1 0 1 2 10 1 10 9 10 8 10 0 10 6 10 这 里,10 称 为 十 进 制 的 基 数,10 0 10 1 10 2 叫 做 十 进 制 各 位 的 权 数 1 9 8 0 6 叫 做 基 为 10 的 系 数 这 种 展 开 方 法 称 为 按 权 相 加 一 般 地, 可 将 任 何 一 种 数 制 的 展 开 式 表 示 成 下 面 的 形 式 : N=d n r n-1 +d n-1 r n-2 + +d 1 r 0 +d -1 r -1 + +d -m r -m 其 中 d 为 系 数,r 为 基 数 n m 为 正 整 数, 分 别 代 表 整 数 位 和 小 数 位 的 位 数 只 要 采 用 按 权 相 加 法 就 可 将 其 他 进 制 数 转 换 成 十 进 制 数 例 如, 二 进 制 数 1011.101 八 进 制 数 476.667 十 六 制 数 B5A.E3 的 按 权 展 开 式 为 : (1011.101) (476.667) 3 2 1 0 1 2 3 2 1 2 0 2 1 2 1 2 1 2 0 2 1 2 2 1 0 1 2 3 8 4 8 7 8 6 8 6 8 6 8 7 8

14 计 算 机 基 础 ( 第 三 版 ) ( B5A. E3) 2 1 0 1 2 16 11 16 5 16 10 16 14 16 3 16 例 1: 将 ( 11001.1001) 转 换 为 十 进 制 数 2 (11001.1001) 1 2 4 16 8 1 0.5 0.0625 (25.5625) 10 2 1 2 3 0 2 2 1 0 0 2 1 2 例 2: 将 ( 123) 转 换 为 十 进 制 数 8 ( 123) 2 1 0 8 1 8 2 8 3 8 (83) 10 例 3: 将 (1A2D) 16 转 换 为 十 进 制 数 1 2 1 0 2 (1A2D) 16 = 1 16 3 +10 16 2 + 2 16 1 + 13 16 0 = (6701) 10 2. 十 进 制 转 换 为 二 进 制 八 进 制 或 十 六 进 制 2 0 2 3 1 2 任 何 两 个 有 理 数 如 果 相 等, 那 这 两 个 数 的 整 数 部 分 和 小 数 部 分 一 定 会 分 别 相 等 因 此, 在 进 行 各 种 数 制 之 间 的 转 换 时, 可 以 把 整 数 部 分 和 小 数 部 分 分 别 进 行 转 换 十 进 制 数 转 换 成 二 进 制 数 八 进 制 数 和 十 六 进 制 数 的 原 理 均 相 同, 转 换 时, 整 数 部 分 和 小 数 部 分 分 别 进 行 转 换 十 进 制 整 数 转 换 成 其 他 进 制 整 数, 通 常 采 用 除 基 取 余 法 所 谓 除 基 取 余 法, 就 是 将 已 知 十 进 制 数 反 复 除 以 转 换 进 制 的 基 数 r, 第 一 次 除 后 的 商 作 为 下 次 的 被 除 数, 余 数 作 为 转 换 后 相 应 进 制 数 的 一 个 数 码 第 一 次 相 除 得 到 的 余 数 是 该 进 制 数 的 低 位 (K 0 ), 最 后 一 次 余 数 是 该 进 制 数 的 高 位 (K n-1 ) 从 低 位 到 高 位 逐 次 进 行, 直 到 商 是 0 为 止, 则 K n-1 K n-2 K 1 K 0 即 为 所 求 转 换 后 的 进 制 数 十 进 制 小 数 转 换 成 其 他 进 制 小 数, 通 常 采 用 乘 基 取 整 法 所 谓 乘 基 取 整 法, 就 是 将 已 知 十 进 制 小 数 反 复 乘 以 转 换 进 制 的 基 数 r, 每 次 乘 r 后, 所 得 乘 积 有 整 数 部 分 和 小 数 部 分, 整 数 部 分 作 为 转 换 后 相 应 进 制 数 的 一 个 数 码, 小 数 部 分 继 续 乘 r 从 高 位 向 低 位 依 次 进 行, 直 到 其 满 足 精 度 要 求 或 乘 r 后 小 数 部 分 为 0 时 停 止 第 一 次 乘 r 所 得 的 整 数 部 分 为 K -1, 最 后 一 次 乘 r 所 得 的 整 数 部 分 为 K -m 所 得 的 小 数 为 0.K -1 K -2 K -m 例 4: 将 (26) 10 转 换 成 二 进 制 数 因 为 : 4 所 以,(26) 10 = (11010) 2

第 一 章 信 息 与 计 算 机 基 础 知 识 15 例 5: 将 (0.78125) 10 转 换 成 二 进 制 因 为 : 纯 小 数 乘 二 乘 积 后 的 纯 小 数 部 分 乘 积 后 的 整 数 部 分 0.78125 2 0.56250 1 0.5625 2 0.125 1 0.125 2 0.25 0 0.25 2 0.5 0 0.5 2 0.0 1 则 (0.78125) 10 =(0.K -1 K -2 K -3 K -4 K -5 ) 2=(0.11001) 2 如 果 十 进 制 小 数 在 转 换 时, 乘 积 取 整 不 为 0 或 产 生 循 环, 那 么 只 要 保 留 所 要 求 的 精 度 即 可 例 6: 将 (26.78125) 10 转 换 为 二 进 制 数 因 为 :(26) 10 =(11010) 2,(0.78125) 10 =(0.11001) 2 所 以 :(26.78125) 10 =(11010.11001) 2 例 7: 将 (139) 10 转 换 成 八 进 制 数 所 以 :(139) 10 = (213) 8 例 8: 将 (0.425) 10 转 换 成 八 进 制 纯 小 数 乘 八 乘 积 后 的 纯 小 数 部 分 乘 积 后 的 整 数 部 分 0.425 8 0.400 3 0.400 8 0.200 3 0.200 8 0.600 1 0.600 8 0.800 4 0.800 8 0.400 6 如 果 取 5 位 小 数 能 满 足 精 度 要 求, 则 得 (0.425) 10 (0.33146) 8 可 见, 十 进 制 小 数 不 一 定 能 转 换 成 完 全 等 值 的 其 他 进 制 小 数 遇 到 这 种 情 况 时, 根 据 精 度 要 求, 取 近 似 值 即 可 3. 二 进 制 数 转 换 为 八 进 制 或 十 六 进 制 数 二 进 制 数 转 换 成 八 进 制 数 的 依 据 是 2 3 =8, 根 据 表 1-3-1 进 行 转 换 将 二 进 制 数 整 数 部 分 从 低 位 到 高 位, 每 3 位 对 应 1 位 八 进 制 数 ( 表 1-3-1), 不 足 3 位 时 在 前 面 补 0; 小 数 部 分 则 从 小 数 的 最 高 位 开 始, 每 3 位 对 应 1 位 八 进 制 数, 不 足 3 位 时 在 后 面 补 0

16 计 算 机 基 础 ( 第 三 版 ) 表 1-3-1 十 进 制 二 进 制 八 进 制 十 六 进 制 对 照 表 十 进 制 二 进 制 八 进 制 十 六 进 制 十 进 制 二 进 制 八 进 制 十 六 进 制 0 0000 0 0 8 1000 10 8 1 0001 1 1 9 1001 11 9 2 0010 2 2 10 1010 12 A 3 0011 3 3 11 1011 13 B 4 0100 4 4 12 1100 14 C 5 0101 5 5 13 1101 15 D 6 0110 6 6 14 1110 16 E 7 0111 7 7 15 1111 17 F 二 进 制 数 转 换 成 十 六 进 制 数 的 依 据 是 2 4 =16, 根 据 表 1-3-1 进 行 转 换 将 二 进 制 数 整 数 部 分 从 低 位 到 高 位, 每 4 位 对 应 1 位 十 六 进 制 数, 不 足 4 位 时 在 前 面 补 0; 小 数 部 分 则 从 小 数 的 最 高 位 开 始, 每 4 位 对 应 1 位 十 六 进 制 数, 不 足 4 位 时 在 后 面 补 0 例 9: 把 (1101001) 2 转 换 成 八 进 制 数 因 为 : (001 101 001) 2 ( 1 5 1 ) 8 所 以 :(1101001) 2 =(151) 8 例 10: 把 二 进 制 小 数 (0.0100111) 2 转 换 成 八 进 制 小 数 因 为 :(0. 010 011 100) 2 (0. 2 3 4 ) 8 所 以 :(0.0100111) 2 =(0.234) 8 例 11: 把 (101101101.0100101) 2 转 换 成 十 六 进 制 数 因 为 :(0001 0110 1101.0100 1010) 2 ( 1 6 D. 4 A) 16 所 以 :(101101101.0100101) 2 =(16D.4A) 16 4. 八 进 制 十 六 进 制 转 换 成 二 进 制 八 进 制 或 十 六 进 制 数 转 换 成 二 进 制 数, 也 是 根 据 表 1-3-1 进 行 转 换 只 需 将 八 进 制 数 的 每 1 位 展 开 成 对 应 的 3 位 二 进 制 数 将 十 六 进 制 数 的 每 1 位 展 开 成 对 应 的 4 位 二 进 制 数 即 可 例 12: 把 八 进 制 数 (643.503) 8 转 换 成 二 进 制 数 因 为 :( 6 4 3. 5 0 3) 8 (110 100 011. 101 000 011) 2

第 一 章 信 息 与 计 算 机 基 础 知 识 17 所 以 :(643.503) 8 =(110100011.101000011) 2 例 13: 将 (1863.5B) 16 转 换 成 二 进 制 数 因 为 :( 1 8 6 3. 5 B ) 16 ( 0001 1000 0110 0011. 0101 1011 ) 2 所 以 :(1863.5B) 16 =(1100001100011.01011011) 2 5. 二 进 制 数 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 二 进 制 数 的 算 术 运 算 规 则 类 似 于 十 进 制 数 的 运 算 加 法 规 则 :0+0=0, 0+1=1, 1+0=1, 1+1=10 减 法 规 则 :0-0=0, 0-1=1( 向 高 位 借 位 ), 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 三 信 息 的 计 量 单 位 1. 几 个 基 本 概 念 (1) 位 (Bit) 计 算 机 存 储 信 息 的 最 小 单 位 是 位 位 是 指 二 进 制 数 中 的 一 个 数 位, 一 般 称 之 为 比 特 (Bit), 其 中 的 值 为 0 或 1 (2) 字 节 (Byte) 字 节 在 计 算 机 中 作 为 计 量 单 位, 一 个 字 节 由 8 个 二 进 制 位 组 成, 其 最 小 值 为 0, 最 大 值 为 (11111111) 2 =(FF) 16 =255 一 个 字 节 对 应 计 算 机 的 一 个 存 储 单 元, 它 可 存 储 一 定 的 内 容, 例 如 存 储 一 个 英 文 字 母 A 的 编 码, 其 对 应 的 内 容 为 01000001 2. 扩 展 存 储 单 位 计 算 机 存 储 容 量 的 基 本 单 位 是 字 节, 用 B 表 示 还 有 KB 或 MB 或 GB 或 TB 作 为 存 储 容 量 的 计 算 单 位, 它 们 之 间 的 关 系 为 : KB: 千 字 节 1KB=1024B=2 10 B MB: 兆 字 节 1MB=1024KB=2 20 B GB: 吉 字 节 1GB=1024MB=2 30 B TB: 太 字 节 1TB=1024GB=2 40 B 四 数 值 在 计 算 机 中 的 表 示 数 值 在 计 算 机 中 是 以 二 进 制 形 式 表 示 的, 除 了 要 表 示 一 个 数 的 值 外, 还 要 考 虑 符 号 小 数 点 的 表 示 小 数 点 的 表 示 隐 含 在 某 一 位 置 上 ( 定 点 数 ) 或 浮 动 ( 浮 点 数 )

18 计 算 机 基 础 ( 第 三 版 ) 1. 二 进 制 数 整 数 的 原 码 反 码 和 补 码 在 计 算 机 中 所 有 数 和 指 令 都 是 用 二 进 制 代 码 表 示 的 一 个 数 在 计 算 机 中 的 表 示 形 式 称 为 机 器 数, 机 器 数 所 对 应 的 原 来 数 值 称 为 真 值 由 于 采 用 二 进 制, 计 算 机 也 只 能 用 0 1 来 表 示 数 的 正 负, 即 把 符 号 数 字 化, 0 表 示 正 数, 1 表 示 负 数 原 码 反 码 和 补 码 是 把 符 号 位 和 数 值 位 一 起 编 码 的 表 示 方 法 (1) 原 码 规 定 : 符 号 位 为 0 时 表 示 正 数, 符 号 位 为 1 时 表 示 负 数, 数 值 部 分 用 二 进 制 数 的 绝 对 值 表 示, 称 为 原 码 表 示 方 法 例 如, 假 设 机 器 数 的 位 数 是 8 位, 最 高 位 是 符 号 位, 其 余 7 位 是 数 值 位 [+9] 的 原 码 表 示 为 00001001,[-9] 的 原 码 表 示 为 10001001 注 意 : 数 0 的 原 码 有 两 个 值, 有 正 零 和 负 零 之 分, 机 器 遇 到 这 两 种 情 况 都 当 作 0 处 理 [+0] 的 原 码 =00000000,[-0] 的 原 码 =10000000 (2) 反 码 反 码 是 另 一 种 表 示 有 符 号 数 的 方 法 对 于 正 数, 其 反 码 与 原 码 相 同 对 于 负 数, 在 求 反 码 时, 是 将 其 原 码 除 符 号 位 之 外 的 其 余 各 位 按 位 取 反 即 除 符 号 位 之 外, 将 原 码 中 的 1 都 换 成 0 0 都 换 成 1 例 如 [+9] 的 反 码 是 00001001,[-9] 的 反 码 是 11110110 数 0 的 反 码 也 有 两 种 形 式,[+0] 的 反 码 是 00000000,[-0] 的 反 码 是 11111111 (3) 补 码 正 数 的 补 码 与 其 原 码 相 同 负 数 的 补 码 是 先 求 其 反 码, 然 后 在 最 低 位 加 1 例 如 :[+9] 的 补 码 是 00001001,[-9] 的 补 码 是 11110111 数 0 的 补 码 只 有 一 种 表 示 形 式, 即 [+0] 的 补 码 =[-0] 的 补 码 =00000000 2. 数 的 小 数 点 表 示 法 (1) 定 点 数 表 示 法 定 点 数 表 示 法 通 常 把 小 数 点 固 定 在 数 值 部 分 的 最 高 位 之 前, 或 把 小 数 点 固 定 在 数 值 部 分 的 最 后 面 前 者 将 数 表 示 成 纯 小 数, 后 者 把 数 表 示 成 整 数 (2) 浮 点 数 表 示 法 浮 点 数 表 示 法 是 指 在 数 的 表 示 中, 其 小 数 点 的 位 置 是 浮 动 的 任 意 一 个 二 进 制 数 N 可 以 表 示 成 : N=2 E M, 式 中 M 数 的 尾 数 或 数 码,E 指 数 ( 是 数 N 的 阶 码, 是 一 个 二 进 制 数 ) 将 一 个 浮 点 数 表 示 为 阶 码 和 尾 数 两 部 分, 尾 数 是 纯 小 数, 其 形 式 为 : 阶 符, 阶 码 ; 尾 符, 尾 数 例 如,N=(2.5) 10 =(10.10) 2 =0.1010 2 10 的 浮 点 表 示 为 : 0, 10; 0, 1010 阶 符 阶 码 尾 符 尾 数

第 一 章 信 息 与 计 算 机 基 础 知 识 19 上 面 的 阶 码 和 尾 数 都 是 用 原 码 表 示, 实 际 上 往 往 用 补 码 表 示 浮 点 数 的 表 示 方 法 比 定 点 数 表 示 数 的 范 围 大, 数 的 精 度 也 高 综 上 所 述, 计 算 机 中 使 用 二 进 制 数, 引 入 补 码 把 减 法 转 化 为 加 法, 简 化 了 运 算 ; 使 用 浮 点 数 扩 大 了 数 的 表 示 范 围, 提 高 了 数 的 精 度 3. 二 进 制 编 码 的 十 进 制 数 在 计 算 机 输 入 输 出 时, 通 常 采 用 十 进 制 数 要 使 计 算 机 能 够 理 解 十 进 制 数, 就 必 须 进 行 二 进 制 编 码 常 用 的 有 BCD 码 即 8421 码, 是 指 用 二 进 制 数 的 4 位 来 表 示 十 进 制 数 的 1 位 例 如, 用 8421 码 表 示 十 进 制 数 876, 则 8 用 1000 表 示,7 用 0111 表 示,6 用 0110 表 示, 得 到 (876) 10 (1000 0111 0110) 8421 五 文 字 字 符 的 编 码 由 于 计 算 机 内 部 存 储 传 送 及 处 理 的 信 息 只 有 二 进 制 信 息, 因 此 各 种 文 字 符 号 也 就 必 须 用 二 进 制 编 码 表 示 在 计 算 机 内 部 处 理 字 符 信 息 的 编 码 统 称 为 机 内 码, 机 内 码 有 内 部 码 地 址 码 字 形 码 等 其 中 内 部 码 是 字 符 在 计 算 机 内 部 最 基 本 的 表 达 形 式, 是 在 计 算 机 中 存 储 处 理 和 传 送 字 符 用 的 编 码 字 形 码 是 表 示 字 符 形 态 的 字 模 数 据, 是 为 输 出 字 符 给 人 看 而 准 备 的 编 码 考 虑 到 处 理 汉 字 的 计 算 机 系 统 要 中 西 文 兼 容 和 其 他 原 因, 汉 字 的 内 部 码 与 其 交 换 码 不 完 全 相 同 1. ASCII 码 美 国 信 息 交 换 标 准 代 码 (American Standard Code for Information Interchange,ASCII), 已 为 世 界 所 公 认 这 种 字 符 标 准 编 码 是 由 7 位 二 进 制 数 码 0 和 1 组 成, 共 2 7 =128 种, 包 括 10 个 十 进 制 数 码 52 个 英 文 大 小 写 字 母 32 个 通 用 控 制 字 符 34 个 专 用 符 号, 见 表 1-3-2 所 示 在 计 算 机 中 常 用 1 个 字 节 (8 位 二 进 制 数 ) 来 表 示 1 个 字 符, 而 ASCII 码 由 7 位 二 进 制 数 组 成, 多 出 的 1 位 ( 最 高 位 ) 常 用 作 奇 偶 校 验 位, 主 要 用 来 验 证 计 算 机 在 进 行 信 息 传 输 时 的 正 确 性, 在 字 符 编 码 中 一 般 置 为 0 字 符 通 过 输 入 设 备 转 换 为 用 ASCII 码 表 示 的 字 符 数 据, 送 入 计 算 机 ; 再 由 输 出 设 备 把 要 输 出 的 ASCII 码 转 换 为 字 符 传 送 给 用 户 表 1-3-2 ASCII 字 符 编 码 表 低 四 位 代 码 0000 0001 0010 0011 0100 0101 高 三 位 代 码 000 001 010 011 100 101 110 111 NUL DLE SP 0 @ P ` p SOH DC1! 1 A Q a q STX DC2 2 B R b r ETX DC3 # 3 C S c s EOT DC4 $ 4 D T d t END NAK % 5 E U e u

20 计 算 机 基 础 ( 第 三 版 ) 低 四 位 代 码 0110 0111 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111 2. 汉 字 编 码 高 三 位 代 码 000 000 000 000 ACK BEL BS HT LF VT FF CR SO SI SYN ETB CAN EM SUB ESC FS GS RS US & ( ) * +, -. / 6 7 8 9 : ; < = >? F G H I J K L M N O V W X Y Z [ \ ] ^ _ f g h i j k l m n o ( 续 表 ) v w x y z { } ~ DEL 计 算 机 通 过 包 含 汉 字 在 内 的 字 符 集 与 用 户 进 行 信 息 交 换, 这 些 信 息 由 计 算 机 处 理 时, 首 先 要 把 它 变 成 计 算 机 能 接 受 的 代 码 形 式, 最 终 计 算 机 处 理 的 信 息 又 必 须 将 内 部 代 码 形 式 转 换 成 汉 字 的 字 形, 才 能 被 用 户 所 理 解 3. Unicode Unicode(Universal Multiple-octet Coded Character Set) 是 一 种 由 国 际 组 织 设 计 的 编 码 方 法, 可 以 容 纳 全 世 界 所 有 文 字 的 字 符 编 码 方 案 计 算 机 只 能 处 理 数 字, 在 处 理 字 母 或 其 他 字 符 时, 需 指 定 一 个 数 字 来 表 示 在 Unicode 之 前, 有 数 百 种 指 定 这 些 数 字 的 编 码 系 统, 这 些 编 码 系 统 会 相 互 冲 突, 也 就 是 说, 两 种 编 码 可 能 使 用 相 同 的 数 字 代 表 两 个 不 同 的 字 符, 或 使 用 不 同 的 数 字 代 表 相 同 的 字 符 例 如, 在 简 体 中 文 (GB) 繁 体 中 文 (BIG5) 和 日 文 中, 同 一 字 文 的 编 码 各 不 相 同, 在 不 同 的 编 码 或 平 台 之 间 会 产 生 乱 码 Unicode 解 决 了 这 个 问 题, 由 于 采 用 统 一 的 编 码, 每 个 字 符 的 编 码 各 不 相 同 且 是 唯 一 的, 不 必 管 它 在 哪 种 文 字 里 Unicode 给 每 个 字 符 提 供 了 一 个 唯 一 的 数 字, 不 论 是 什 么 平 台 什 么 程 序, 还 是 什 么 语 言 它 将 世 界 上 使 用 的 所 有 字 符 都 列 出 来, 并 给 每 个 字 符 一 个 唯 一 的 特 定 数 值 Unicode 标 准 已 经 被 业 界 主 要 厂 商 Apple HP IBM JustSystem Microsoft Oracle SAP Sun Sybase Unisys 和 其 他 许 多 公 司 所 采 用, 许 多 操 作 系 统, 所 有 最 新 的 浏 览 器 和 许 多 其 他 产 品 都 支 持 Unicode Unicode 标 准 的 出 现 和 支 持 它 的 工 具 的 存 在, 是 近 年 来 全 球 软 件 技 术 最 重 要 的 发 展 趋 势 Unicode 中 采 用 两 个 字 节 的 编 码 方 案, 可 以 表 示 2 16 1=65535 个 字 符, 前 128 个 字 符 是 标 准 ASCII 字 符, 接 下 来 是 128 个 扩 展 ASCII 字 符, 其 余 字 符 供 不 同 语 言 的 文 字 和 符 号 使 用 在 2000 年 公 布 的 版 本 V3.0 内 包 括 10236 个 字 母 和 符 号 27786 个 汉 字 11172 个 韩 文 拼 音

第 一 章 信 息 与 计 算 机 基 础 知 识 21 6400 个 造 字 区 20249 个 保 留 区 和 65 个 控 制 符 Unicode 只 与 ASCII 兼 容, 与 GB 不 兼 容 目 前 Windows 的 内 核 已 经 采 用 Unicode 编 码, 以 便 支 持 全 世 界 所 有 的 语 言 文 字 第 四 节 计 算 机 系 统 一 个 完 整 的 计 算 机 系 统 由 硬 件 系 统 和 软 件 系 统 两 部 分 组 成, 如 图 1-4-1 所 示 硬 件 系 统 是 计 算 机 系 统 的 物 质 基 础, 软 件 系 统 是 计 算 机 发 挥 功 能 的 必 要 保 证 计 算 机 系 统 硬 件 系 统 软 件 系 统 主 机 外 部 设 备 系 统 软 件 应 用 软 件 CPU 内 存 储 器 输 入 设 备 输 出 设 备 外 存 储 备 图 1-4-1 计 算 机 系 统 的 组 成 一 硬 件 系 统 通 俗 地 说, 硬 件 就 是 看 得 见 摸 得 着 的 物 理 实 体, 也 指 组 成 计 算 机 的 电 子 线 路 和 电 子 元 件 等 各 种 机 电 物 理 装 置, 将 这 些 设 备 按 需 要 进 行 设 计 组 装, 完 成 各 自 的 操 作, 就 构 成 了 计 算 机 的 硬 件 系 统 1. 计 算 机 系 统 的 硬 件 结 构 (1) 冯 诺 依 曼 计 算 机 模 型 以 美 国 著 名 的 数 学 家 冯 诺 依 曼 为 代 表 的 研 究 组 提 出 的 计 算 机 设 计 方 案, 为 现 代 计 算 机 的 基 本 结 构 奠 定 了 基 础 迄 今 为 止, 绝 大 多 数 实 际 应 用 的 计 算 机 都 属 于 冯 诺 依 曼 计 算 机 模 型 它 的 基 本 要 点 包 括 : 采 用 二 进 制 形 式 表 示 数 据 和 指 令 ; 采 用 存 储 程 序 工 作 方 式 ; 计 算 机 硬 件 部 分 由 5 大 部 件 组 成, 即 运 算 器 控 制 器 存 储 器 输 入 设 备 及 输 出 设 备, 如 图 1-4-2 所 示 图 1-4-2 计 算 机 的 基 本 结 构

22 计 算 机 基 础 ( 第 三 版 ) (2) 三 总 线 为 了 节 省 计 算 机 硬 件 连 接 的 信 号 线, 简 化 电 路 结 构, 计 算 机 各 部 件 之 间 采 用 公 共 通 道 进 行 信 息 传 送 和 控 制 计 算 机 部 件 之 间 分 时 占 用 着 这 些 公 共 通 道 进 行 数 据 的 控 制 和 传 送, 这 样 的 通 道 简 称 为 总 线, 共 分 成 以 下 3 类 数 据 总 线 : 用 来 传 输 数 据, 是 双 向 传 输 的 总 线,CPU 既 可 通 过 数 据 总 线 从 内 存 或 输 入 设 备 读 入 数 据, 又 可 通 过 数 据 总 线 将 内 部 数 据 送 至 内 存 或 输 出 设 备 地 址 总 线 : 用 于 传 送 CPU 发 出 的 地 址 信 号, 是 一 条 单 向 传 输 线, 目 的 是 指 明 与 CPU 交 换 信 息 的 内 存 单 元 或 I/O 设 备 的 地 址 控 制 总 线 : 用 来 传 送 控 制 信 号 时 序 信 号 和 状 态 信 息 等 其 中 有 的 是 CPU 向 内 存 和 外 设 发 出 的 控 制 信 号, 有 的 则 是 内 存 或 外 设 向 CPU 传 递 的 状 态 信 息 (3) 计 算 机 硬 件 系 统 的 组 成 硬 件 是 软 件 工 作 的 基 础, 只 有 硬 件 的 计 算 机 被 称 为 裸 机, 必 须 配 置 相 应 的 软 件 才 能 成 为 一 个 完 整 的 计 算 机 系 统, 才 能 应 用 于 各 个 领 域 1 运 算 器 : 运 算 器 在 控 制 器 的 控 制 下 完 成 各 种 算 术 运 算 ( 如 加 减 乘 除 ) 逻 辑 运 算 ( 如 逻 辑 与 逻 辑 或 逻 辑 非 等 ), 以 及 其 他 操 作 ( 如 取 数 存 数 移 位 等 ) 运 算 器 主 要 由 两 部 分 组 成, 即 算 术 逻 辑 运 算 单 元 (Arithmetic and Logic Unit,ALU) 和 寄 存 器 组 2 控 制 器 : 控 制 器 是 控 制 计 算 机 各 个 部 件 协 调 一 致 有 条 不 紊 工 作 的 电 子 装 置, 也 是 计 算 机 硬 件 系 统 的 指 挥 中 心 运 算 器 和 控 制 器 集 成 在 一 起 被 称 为 中 央 处 理 器 (Central Processing Unit,CPU), 在 微 型 计 算 机 中 又 称 为 微 处 理 器, 它 是 计 算 机 硬 件 的 核 心 部 件 CPU 与 内 部 存 储 器 主 机 板 等 构 成 计 算 机 的 主 机 3 存 储 器 : 存 储 器 是 用 来 存 储 数 据 和 程 序 信 息 的 部 件, 可 分 为 内 部 存 储 器 ( 简 称 内 存 ) 和 外 部 存 储 器 ( 简 称 外 存 ) 两 大 类 内 部 存 储 器 一 般 包 括 ROM(Read Only Memory, 即 只 读 存 储 器 ), 以 及 RAM(Random Access Memory, 即 随 机 存 储 器 ) ROM 是 只 读 存 储 器, 也 就 是 说 计 算 机 只 能 从 其 中 读 出 数 据, 而 不 能 写 入 数 据, 它 的 内 容 是 由 厂 家 在 出 厂 时 就 已 写 入 进 去 的, 而 且 一 旦 写 好 就 不 能 改 变 了 RAM 是 随 机 存 储 器, 也 称 可 读 写 存 储 器, 它 是 暂 时 存 储 信 息 的 地 方, 在 计 算 机 加 电 运 行 时 存 储 信 息, 当 电 源 切 断 后,RAM 中 所 存 放 的 信 息 将 全 部 消 失 为 了 提 高 CPU 与 内 存 之 间 的 传 输 速 度, 在 CPU 和 内 部 存 储 器 之 间 增 加 了 一 层 用 SRAM 构 成 的 高 速 缓 冲 存 储 器, 简 称 Cache 它 所 采 用 的 存 储 器 比 内 部 存 储 器 的 速 度 快, 但 容 量 小, 工 作 原 理 是 将 当 前 CPU 要 使 用 的 一 小 部 分 程 序 和 数 据 放 到 Cache 中, 可 大 大 提 高 CPU 从 内 部 存 储 器 存 取 数 据 的 速 度 与 外 部 存 储 器 相 比, 内 部 存 储 器 的 存 储 容 量 较 小, 但 内 部 存 储 器 的 存 储 速 度 快 外 存 又 叫 辅 助 存 储 器, 具 有 相 当 大 的 存 储 容 量, 是 永 久 存 储 信 息 的 地 方 不 管 计 算 机 接 通 或 切 断 电 源, 在 外 存 中 所 存 放 的 信 息 是 不 丢 失 的 但 外 存 的 速 度 较 慢, 而 且 不 能 直 接 和 CPU 交 换 信 息, 必 须 通 过 内 部 存 储 器 过 渡 才 能 和 CPU 交 换 信 息 常 见 的 外 存 有 软 盘

第 一 章 信 息 与 计 算 机 基 础 知 识 23 硬 盘 和 光 盘 等 无 论 内 存 还 是 外 存, 其 存 储 量 都 是 由 字 节 来 度 量 的, 存 储 器 中 所 能 存 储 的 字 节 数 即 为 存 储 容 量 存 储 器 容 量 的 度 量 单 位 除 字 节 (Byte) 外, 还 有 千 字 节 KB(1KB=1024Byte) 兆 字 节 MB(1MB=1024KB) 千 兆 字 节 GB(1GB=1024MB) 兆 兆 字 节 TB(1TB=1024GB) 4 输 入 设 备 输 入 设 备 的 功 能 是 把 计 算 机 程 序 和 数 据 输 入 计 算 机 常 见 的 输 入 设 备 有 键 盘 鼠 标 图 像 输 入 设 备 ( 摄 像 机 数 码 相 机 扫 描 仪 和 传 真 机 等 ) 及 声 音 输 入 设 备 等 5 输 出 设 备 输 出 设 备 的 功 能 是 把 计 算 机 程 序 和 数 据 从 计 算 机 输 出 常 见 的 输 出 设 备 有 显 示 器 打 印 机 绘 图 机 和 声 音 输 出 设 备 等 2. 微 型 计 算 机 的 外 存 储 设 备 微 型 计 算 机 常 用 的 外 存 储 设 备 有 硬 盘 存 储 器 光 盘 存 储 器 和 移 动 存 储 设 备 等 (1) 硬 盘 硬 盘 是 由 一 组 圆 盘 形 状 的 铝 合 金 ( 或 玻 璃 ) 盘 片 组 成, 它 的 上 下 两 面 都 涂 满 磁 性 介 质 它 的 组 织 结 构 与 软 盘 差 不 多, 是 由 磁 道 扇 区 和 柱 面 所 组 成 硬 盘 分 为 固 定 硬 盘 和 可 移 动 硬 盘 两 种 固 定 硬 盘 一 般 安 装 在 主 机 箱 中 早 期 硬 盘 的 存 储 容 量 有 几 百 MB 几 十 GB 的, 而 现 在 的 硬 盘 存 储 容 量 一 般 是 几 百 GB 硬 盘 是 由 操 作 系 统 管 理 的 设 备, 操 作 系 统 按 一 定 的 方 法 对 硬 盘 进 行 分 区, 合 理 地 组 织 文 件 和 数 据 存 储 在 硬 盘 的 信 息 可 以 长 期 永 久 地 保 存, 不 会 因 断 电 而 丢 失 (2) 光 盘 光 盘 是 用 盘 面 上 的 凹 槽 来 反 映 信 息 的, 当 激 光 读 取 设 备 中 的 激 光 束 投 到 凹 槽 的 边 沿 上 时, 根 据 凹 槽 的 深 浅 不 同, 所 反 射 的 光 束 也 不 同, 这 样 可 以 表 示 不 同 的 数 据 一 张 光 盘 的 容 量 一 般 为 650MB 光 盘 可 分 为 3 种 : 只 读 光 盘 一 次 性 写 入 光 盘 和 可 擦 写 光 盘 只 读 光 盘 或 CD-ROM(Compact Disk Read Only Memory) 是 指 生 产 厂 家 在 制 造 时 把 内 容 写 入 光 盘, 用 户 只 能 读 出 光 盘 的 内 容, 而 不 能 写 入 信 息 一 次 性 写 入 光 盘 是 指 用 光 盘 刻 录 机 只 能 一 次 刻 录 内 容 到 光 盘 上 而 不 能 再 次 刻 录 的 光 盘, 但 它 可 以 被 多 次 读 可 擦 写 光 盘 是 指 可 以 多 次 刻 录 的 光 盘 新 一 代 光 盘 DVD 光 盘, 是 数 字 多 功 能 光 盘, 是 Digital Versatile Disc 的 简 写, 它 的 外 形 大 小 与 现 在 的 CD-ROM 光 盘 的 大 小 相 同, 这 种 光 盘 容 量 大, 单 面 单 层 的 DVD 光 盘 可 存 储 4.7GB 的 信 息, 双 面 双 层 的 DVD 最 高 能 够 存 储 17.8GB 的 信 息 DVD 是 多 功 能 的 光 盘, 有 3 种 格 式, 即 只 读 数 字 光 盘 一 次 写 入 光 盘 和 可 重 复 写 入 的 光 盘 光 盘 存 储 器 的 优 点 是 : 记 录 密 度 高 存 储 容 量 大, 可 长 期 保 存 信 息, 又 是 无 接 触 式 记 录 光 盘 存 储 器 逐 步 替 代 磁 盘 存 储 器, 是 计 算 机 技 术 发 展 的 必 然 趋 势 光 盘 的 读 写 是 依 靠 光 盘 驱 动 器 光 盘 驱 动 器 的 主 要 性 能 指 标 如 下 1 传 输 速 度 光 驱 开 始 是 按 数 据 的 传 输 速 度 来 分 类 的 世 界 上 第 一 种 光 驱 的 传 输 速 度 为 150KB/s,