全国计算机等级考试（一级）教程教 学 讲 义第一章 计算机基础知识1.1计算机的发展世界第一台计算机：美国宾夕法尼亚大学教授莫克利和他的学生埃克特于1946年研制成功的ENIAC，主要元件是电子管。冯诺依曼机的三个特点：采用二进制、存储程序控制、由五个基本部件组成【运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备】。中国计算机的发展：联想于2005年收购IBM PC成为全球第三大PC制造商；2008年8月成功自主研制百万亿次超级计算机“曙光5000”。计算机发展的四个阶段：年代部件第一阶段（19461958）第二阶段（19581964）第三阶段（19641970）第四阶段（1971至今）主机电子器件电子管晶体管中小规模集成电路大规模、超大规模集成电路内存汞延迟线磁芯存储器半导体存储器半导体存储器外存储器穿孔卡片、纸带磁带磁带、磁盘磁盘、磁带、光盘、U盘等大容量存储器计算机的特征： 1、高速、精确的运算能力； 2、准确的逻辑判断能力； 3、强大的存储能力； 4、自动功能； 5、网络与通信功能：改变了人类交流的方式和信息获取的途径。 计算机的用途：1、科学计算：人类基因序列分析、人造卫星轨道测算、气象卫星云图处理等。2、数据处理：处理文字、图像、声音等，是应用最多的一个领域。3、实时控制：主要是应用在现代工业生产的过程控制。4、计算机辅助：主要有CADCAICAMCAT等。5、网络与通信：万维网、QQ、EMAIL等。6、人工智能：智能机器人、机器翻译等。7、数字娱乐：电影、电视、游戏等。8、嵌入式系统：各类电子数码产品、工业制造系统等。 计算机的分类：1、按处理数据的型态分：数字计算机、模拟计算机、混合计算机2、按使用范围分：通用计算机、专用计算机3、按性能分：超级计算机、大型计算机、小型计算机、微型计算机、工作站、服务器。 计算机的新技术： 1、嵌入式技术：嵌入式系统由嵌入式处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统、特定的应用程序四个部分组成，集软件与硬件于一体，可独立工作。主要应用于各种智能家电、数码产品中。 2、网格计算：利用互联网把分散在不同地理位置的电脑组织成一个“虚拟的超级计算机”协同工作，是一种新型计算模式。 3、中间件技术：中间件是介于应用软件和操作系统之间的系统软件，如ASPJSPCGI等。中间件技术是企业应用的主流技术，并形成各种不同类别。 计算机的发展趋势：巨型化、微型化、网络化、智能化。 未来新一代计算机： 1、模糊计算机：建立在模糊数学基础上，用模糊的、不确切的判断进行工程处理的计算机，已被应用于地铁管理、洗衣机、吸尘器等方面。 2、生物计算机：还处于研制过程中，是利用蛋白质的开关特性，用蛋白质分子制成集成电路，形成蛋白质芯片等生物电子元件构建的计算机，如设想的DNA计算机。 3、光子计算机：是一种利用光信号进行数字运算、信息存储和处理的新型计算机，运用集成光路技术，把光开关、光存储器等集成在一块芯片上，再用光导纤维连接成计算机。1990年1月底，贝尔实验室研制成第一台光子计算机。 4、超导计算机：利用超导材料来替代半导体制造计算机，正在研制。 5、量子计算机：是一种遵循量子动力学规律而不是经典物理规律的计算机，也是一种信息处理的新模式，华裔科学家艾萨克庄领衔的科研小组已经研制了迄今最尖端的“5比特量子计算机”。数据与信息的联系与区别： 数据包括数值、文字、语言、图形、图像等不同形式，数据是信息的载体。而信息是对各种事物的变化和特征的反映，也是事物之间相互作用和联系的表征。数据处理之后产生的结果为信息，信息具有针对性和实效性，是有意义的，而数据没有。 信息技术：指一些与计算机等相关的技术，包含三个层次的内容：信息基础技术、信息系统技术和信息应用技术。现代信息技术发展的趋势可以概括为数字化、多媒体化、高速度、网络化、宽频带、智能化。1.2数据在计算机中的表示 计算机所表示和使用的数据可分两大类：数值数据和字符数据【非数值数据】，任何形式的数据进入计算机都必须进行二进制编码转换，计算机内部均用二进制数来表示各种信息。 计算机中常用的集中进位计数制的表示：（逢R进一）R进制基数R基本符号权符号表示二进制20,121B八进制80,1,2,3,4,5,6,781O十进制100,1,2,3,4,5,6,7,8,9101D十六进制160,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F161H R进制转换为十进制：将R进制数按权展开求和。（123.1）H=（116221613160116-1）D=（2563230.0625）D=（291.0625）D（123.1）O=（18228138018-1）D=（641630.125）D=（83.125）D（10110.1）B=（12402312212102012-1）D=（16420.5）D=（22.5）D十进制转换为R进制：用短除法把整数部分“除R取余”从下往上写用连乘法把小数部分“乘R取整”从上往下写。（225.8125）D=（11100001.1101）B（225.15）D（341.11463）O（225.15）D（E1.26666）H注意：小数部分“乘R取整”时每次的乘积要去掉整数部分，只用小数部分再乘R取整。八进制转换为十六进制：以二进制为中介。 3位二进制相当于1位八进制；4位二进制相当于1位十六进制。二进制数转换成八进制数时，以小数点为中心向左右两边分组，每3位一组，两头不足3位的补0即可；二进制转换成十六进制数只要以4位为一组进行分组，不足补0即可。八（十六）进制数转换成二进制数，只要将一位化为3（4）位即可。例如八进制转十六进制（2 5 3.6 5）O=（010 101 011.110 101）B=（1010 1011.1101 0100）B=（A B.D 4）H重新分组计算机中的信息单位： 度量数据最小的单位：位（bit），但是信息组织和存储及计算机体系结构的基本单位是字节（Byte，B），1 Byte=8 bit ，计算机信息单位统一为字节（B，Byte）： K 字节（千字节） 1 KB=1024 B （Byte） M 字节（兆字节） 1 MB=1024 KB（KiloByte） G 字节（吉字节） 1 GB=1024 MB（MegaByte） T 字节（太字节） 1 TB=1024 GB（GigaByte）说明：B（Byte，字节）；K（Kilo,千）；M（Mega,百万,兆）；G（Giga，十亿）；T（Tril,万亿）。 字符：西文字符和中文字符 1、ASCII编码：西文字符中最常用的编码是ASCII码（美国信息交换标准码），分7位码和8位码两种版本，国际通用的是7位ASCII码，用7位二进制数表示一个字符的编码，共有27=128不同的编码值表示的128个字符编码。其中有34个非图形字符（控制字符）和94个图形字符（可打印字符）。计算机的内部用一个字节（8个二进制位）存放一个7位ASCII码，最高位置为0，预留用于以后的字符集扩充。2、Unicode编码：Apple公司发起制定的通用多文字集，后被Unicode协会开发为能表示几乎世界上所有书写语言的字符编码标准。中文版Windows使用的是支持汉字系统的Unicode-16等。 3、GB2312-80编码：1980年我国发布的汉字编码字符集。由于GB2312-80编码中有很多汉字没有包括在内，1995年又发布了扩展汉字编码GBK编码，2001年发布了GB 18030编码，是GBK编码的升级版。汉字信息处理系统的模型汉字输出汉字输入输入码字形码地址码机内码国标码输入码用1616、2424等点阵或描述汉字字形轮廓特征的矢量方式表示有2个字节，国标码每个字节加80H，并且将国际标码每个字节最高位由0变为1就转为汉字内码，能与ASCII码兼容。汉字内码=国标码8080 H汉字库中存储汉字字形信息的逻辑地址码音码形码语音手写扫描1.3计算机硬件组成：计算机硬件主要有中央处理器CPU（运算器、控制器）、存储器、输入设备、输出设备 1、运算器：由加法器、若干寄存器和一些控制线路组成，核心是加法器。是计算机处理数据形成信息的加工厂，主要功能是对二进制数码进行算术运算或逻辑运算，所以也称算术逻辑部件（ALU），其性能是衡量整个计算机性能的重要因素之一。 2、控制器：由指令寄存器、译码器、时序节拍发生器、操作控制部件和指令计数器组成，是计算机的神经中枢。基本功能是根据指令计数器中指定的地址从内存取出一条指令，对其操作码进行译码，再由操作控制部件有序地控制各部件完成操作码规定的功能。真正作用在于机器指令执行过程的控制。 机器指令：是一个按照一定的格式构成的二进制代码串。指令的基本格式如下：操作码源操作数（或地址）目的操作数地址操作性质部分操作对象部分 指令执行过程：读取指令分析指令（译码）执行指令数据处理和结果保存。 3、主存储器：分内存储器（内存）和外存储器（外存）两类，是计算机的记忆装置，用来存储当前要执行的程序、数据以及结果。CPU只能直接访问内存中的数据，外存中的数据只有先调入内容才能被CPU访问和处理。 4、输入/输出设备（I/O设备）：输入设备有键盘、鼠标、扫描仪等；输出设备有显示器、打印机、绘图仪、音箱等。输入输出系统包含输入输出设备和输入输出接口两部分。计算机的结构：直线连接和总线结构 1、直线连接：运算器、控制器、存储器、外部设备四个组成部件之中任意两个都有单独的连接线路。这种结构可以获得最高的连接速度，但不易扩展。冯诺依曼机等早期的计算机都采用这种结构。 2、总线结构：总线是一组连接各个部件的公共通信线，分数据总线、地址总线和控制总线。现代计算机普遍采用总线结构。1.4微型计算机的组成微型计算机主要由微处理器、存储器、总线和主板、输入设备、输出设备组成 1、微处理器：包括运算器和控制器，是计算机的核心部件，其性能指标（字长和时钟频率）直接决定了由它构成的微型计算机系统性能指标。 2、存储器：分内部存储器和外部存储器（性能指标：容量和速度） 内部存储器：分随机存取存储器RAM和只读存储器ROM。RAM即计算机的内存或称主存，有两个特点：一是可读/写性；二是易失性，断电内容立即丢失。RAM有SRAM（静态）和DRAM（动态，升级版位SDRAM），现在普遍使用的DDRRAM是双倍速率的SDRAM。 ROM只取不存，断电后信息也不丢失。 另外还有高速缓冲存储器Cache。 外部存储器：常用的有硬盘（硬盘接口分为IDE、SATA两种规格）、移动存储产品（USB移动硬盘和USB优盘）、光盘、DVD光盘，特点是存储量大、价格较低、断电永久保存信息。 3、总线和主板：总线是系统部件之间传送信息的公共通道，各部件由总线连接并通过它传递数据和控制信号。常见的总线标准有ISA总线、PCI总线、EISA