计算机应用基础一、信息技术概述1.1 信息与信息技术􀁺 信息：事物运动的状态及状态变化的方式 􀁺 信息技术（Information Technology，简称IT）指的是用来扩展人们信息器官功能、协助人们更有效地进行信息处理的一门技术􀁺 信息技术包括： 􀂄 扩展感觉器官功能的感测(获取)与识别技术􀂄 扩展神经系统功能的通信技术 􀂄 扩展大脑功能的计算(处理) 与存储技术􀂄 扩展效应器官功能的控制与显示技术 􀁺 现代信息技术3大特征： 􀁺 采用电子技术（包括激光技术） 􀁺 以数字技术（计算机）为基础 􀁺 以软件为核心 1.2 微电子技术简介􀁺 微电子技术的核心是集成电路技术 􀁺 集成电路：以半导体单晶片作为基片,采用平面工艺，将晶体管、电阻、电容等元器件及其连线所构成的电路制作在基片上所构成的一个微型化的电路或系统。特点：体积小、重量轻，功耗小、成本低，速度快、可靠性高􀁺小规模集成电路（SSI）：元器件数量100； 中规模集成电路（MSI）：元器件数量：1003000； 大规模集成电路（LSI）元器件数量：300010万；超大规模集成电路（VLSI）元器件数量：10万100万；极大规模集成电路（ULSI） 元器件数量100万􀁺 集成电路的工作速度主要取决于晶体管的尺寸。 􀁺 Moore定律：单块集成电路的集成度平均每18个月翻一番。 1.3 通信技术入门􀁺 现代通信使用电波或光波传递信息的技术，也称为电信􀁺 通信的三要素：信源，信道，信宿。信道带宽：（模拟电路-信号无失真频率变化范围/数字电路-允许最大传输速率，信道容量） 􀁺 载波：高频振荡的正弦波信号。 􀁺 频带传输：利用模拟信道传输信号。基带传输：直接利用数字信道传输信号。􀁺 计算机内部或近距离用“基带传输”，无线或远距离用“频带传输” 􀁺 多路复用技术：频分多路复用（FDM：Frequency）时分多路复用（TDM：time）波分多路复用（WDM：Wavelength）。􀁺 各种传输介质的优缺点： 双绞线：成本低，易受外部高频电磁波干扰，误码率较高；传输距离有限 同轴电缆：传输特性和屏蔽特性良好，可作为传输干线长距离传输载波信号，成本较高（基带同轴电缆-数字，宽带同轴电缆-模拟（有线电视电缆）或数字） 光缆：传输损耗小，通讯距离长，容量大，屏蔽特性非常好，不易被窃听，重量轻，便于运输和铺设。缺点是精确连接两根光纤很困难无线电波|微波|红外线|激光：建设费用低，抗灾能力强，容量大，无线接入使得通信更加方便.但易被窃听、易受干扰1.4 数字技术基础􀁺 比特是组成数字信息的最小单位 􀁺 比特的运算： 􀂄 1 二进制的逻辑运算􀂄 2 二进制的移位运算􀂄 3 不同数制的大小比较(或求最值) 􀂄 不同进制的后缀：二进制B，八进制Q，十六进制H􀂄 4 进制的转换：2，8，16进制转换为10进制：按权展开相加 10进制转换为2，8，16进制：整除取余 8进制转换为2进制：一位8进制转换为三位2进制 二进制转换为16进制：四位2进制位抵一位16进制􀂄 5 原码、反码与补码原码：正数最高位为0，负数最高位为1正整数原，反，补码相同􀁺 浮点数：在计算机内部，用“指数”（阶码）和“尾数”（纯小数）来表示的一个实数。如：-345.6=-0.3456，其中，0.3456称为尾数，+3称为阶码，+号称为阶符。二、 计算机组成原理2.1 计算机的组成与分类􀁺 世界上第一台计算机：1946年ENIAC 􀂄 第一代（约1946-1957）电子管计算机􀂄 第二代（约1957-1964） 晶体管计算机 􀂄 第三代（约1965-1973）中小规模集成电路(SSI,MSI)计算机􀂄 第四代（1974年起）大规模(LSI)和VLSI计算机􀁺 计算机的应用：计算科学；数据处理；生产过程的控制，又称实时控制；计算机辅助系统：计算机辅助设计（Computer Aided Design，CAD）；计算机辅助制造（Computer Aided Manufacturing ，CAM），用计算机进行生产设备的管理、控制和操作技术；计算机集成制造系统(Computer Integrated Manufacturing System,CIMS),计算机辅助教育（Computer based education ，CBE）；计算机模拟，仿真；电子商务（Electronic Commerce,EC）;多媒体技术；人工智能（Artificial Intelligence,AI）。􀁺 计算机是一个复杂系统：包括计算机软件和计算机硬件两大部分，计算机硬件是计算机系统中所有实际物理装置的总称；计算机软件是指在计算机中运行的各种程序及其处理的数据和相关的文档。􀁺 CPU、内存储器，总线构成计算机的“主机”，输入/输出设备和外存储器等通常称为计算机的外围设备，简称“外设”。􀁺总线：用于连接CPU、内存、外存和各种I/O设备并在它们之间传输信息的一组共享的传输线及其控制电路。􀁺单片计算机|嵌入式计算机：把运算器、控制器、存储器、输入/输出控制、接口电路全都集成在一块芯片上，这样的超大规模集成电路称为“单片计算机”或“嵌入式计算机” 。􀁺 容量计算： 􀂄 千字节(kilobyte，简写为KB)， 1KB = 210字节 = 1024 B（大写K表示1024） 􀂄 兆字节(megabyte，简写为MB) 1MB = 220字节 = 1024 KB 􀂄 吉字节(gigabyte，简写为GB) （千兆字节）1GB = 230字节 = 1024 MB 􀂄 太字节(terabyte，简写为TB) （兆兆字节）1TB = 240字节 = 1 024 GB 􀁺 在通信或厂商计算时： 􀁺 1kB = 103字节 = 1000 B（小写k 表示1000） 或1MB = 106字节 = 1000 kB 或1GB = 109字节 = 1000 MB 或1TB = 1012字节 = 1000 GB 2.2 CPU的结构与原理 冯诺依曼计算机的结构与原理 -“存储程序控制” 原理：将问题的解算步骤编制成为程序，程序连同它所处理的数据都用二进位表示并预先存放在存储器中；程序运行时，CPU从内存中一条一条地取出指令和相应的数据，按指令操作码的规定，对数据进行运算处理，直到程序执行完毕为止。􀁺 指令就是命令，它用来规定CPU执行什么操作。指令是构成程序的基本单位，程序是由一连串指令组成的。大多数情况下，指令由两个部分组成：操作码和操作数地址，其中操作码指出计算机执行何种操作，操作数地址指出该该指令所操作的数据或者数据所在的地址。 􀁺 CPU主要由运算器、控制器和寄存器组3个部分组成。􀁺 控制器由指令计数器，指令寄存器；运算器由寄存器和算术运算逻辑部件（ALU）构成，指令的执行过程非为四个步骤：取指令分析指令执行指令一条指令完成，程序计数器加1。根据CPU中指令设计风格的不同，把计算机分为复杂指令集计算机(CISC)和精简指令集计算机(RISC)。计算机执行一条指令的时间称为指令周期。使用多个CPU实现超高速计算机技术称为“并行处理”，采用这种计算机技术的系统称为“多处理器系统”􀁺 CPU性能高低的主要指标：计算每秒钟可执行的指令数目（单位：MIPS、MFLOPS）。􀁺 影响CPU性能的主要因素：CPU的字长、主频（CPU时钟频率）、CPU总线（前端总线）的速度、高速缓存（cache）。2.3 PC机的主机􀁺 关于芯片组：芯片组与CPU芯片同步发展，有什么样功能和速度的CPU，就有什么样的芯片组与之配套􀁺 什么是BIOS （Basic Input/Output System） ：中文名为“基本输入/输出系统”，它是存放在主板上只读存储器（ROM）芯片中的一组机器语言程序。BIOS包括POST（PowerOnSelf test，加电自检）程序，系统装入程序、CMOS设置程序、基本外围设备的驱动程序四个部分。􀁺 PC机的启动工作过程：接通电源时CPU自动执行BIOS中的POST程序CPU自动执行自举程序从外存储器读出引导程序，然后由引导程序读出操作系统并装入内存将控制权交给操作系统，整个计算机由操作系统所控制。􀁺 关于CMOS 芯片：这是一个容量很小的RAM存储器，由电池供电，即使计算机关机后也不会丢失所存储的信息。􀁺 内存储器类型： 􀁺 随机存取存储器(RAM)：静态随机存取存储器SRAM（用作Cache存储器）；动态随机存取存储器DRAM （用作主存储器）； 􀁺 只读存储器(ROM)： 􀁺 什么是cache(高速缓存)：cache是一种小容量高速缓冲存储器，它由SRAM组成，速度几乎与CPU一样快。􀁺 I/O：输入/输出系统：将外存储器的内容传输到内存，或将内存中的内容传输到外存储器。􀁺 总线：用于在CPU、内存、外存和各种输入输出设备之间传输信息的一个共享的信息传输通路及其控制部件。􀁺 总线带宽（MB/S）=（总线位宽/8）总线工作频率（MHz）每个总线周期数据传输次数􀁺 USB（Universal Serial Bus ）：USB的1.1版：1.5 Mb/s和12 Mb/s；USB2.0版：高达480Mb/s（60MB/s）；使用“USB集线器” 扩展机器的USB接口，最多连接127个设备；可通过USB接口由主机向外设提供电源（5V，100500 mA）。Firewire端口（火线端口），苹果公司，也称IEEE1394，最多连接63个设备。2.4 常用输入设备􀁺 键盘，鼠标、笔输入设备鼠标最主要的技术指标是分辨率，用dpi表示，它指鼠标每移动一英寸距离，光标在屏幕上通过的像素个数。 􀁺 扫描仪：扫描仪输入到计算机中的是原稿的“图像”，其性能指标􀂄 分辨率（dpi）：反映了扫描仪扫描图像的清晰程度，用每英寸生成的像素数目（dpi）来表示，例如：6001200 dpi，12002400 dpi 􀂄 色彩位数（色彩深度）：反映了扫描仪对图像色彩的辨析能力，位数越多，扫描仪所能反映的色彩就越丰富，扫描的图像效果也越真实，例如：24 bit，32 bit，36 bit，42 bit， 48 bit 􀂄 扫描幅面：指容许原稿的最大尺寸。例如： A4幅面, A3幅面， A0幅面􀂄 与主机的接口类型：SCSI， USB，1394接口等数码相机原理：通过光学系统将影像聚焦成像在光敏原件即电荷耦合器CCD上，通过光电转换产生电流输出，通过A/D转换器将每个像素的光信号转换成数字信号，再经DSP处理成数字图像，经压缩存储于存储器中。􀁺 数码相机的主要性能指标 􀁺 CCD 像素数目：决定数字图像能够达到的最高分辨率。CCD像素的数目就是数码相机的分辨率。例如，分辨率最高达 16001200 时，共有 192000 个像素 (200万像素) 􀁺 存储器容量：SM卡（Smart Media卡），CF卡（Compact Flash卡），Memory Stick (记忆棒)，SD(mini SD)卡􀂄 需要注意的是，区分两个分辨率的概念，一个是CCD的像素数，另一个是所能拍摄图像的分辨率（一般厂家所标明