第一章、计算机基础知识（全部内容阅读版）

考纲要求

• 掌握计算机诞生、发展阶段、特点、分类、应用及其发展趋势。
• 掌握计算机系统的组成及主要技术指标：掌握计算机系统的组成、计算机体系结构及工作原理、硬件系统的组成、软件系统的组成；了解微型计算机的分类、性能指标及常见硬件设备。
• 掌握计算机中数据的表示、存储与处理：二进制、八进制、十进制、十六进制及其相互转换；数值、字符（西文、汉字）、图像在计算机中的表示，数据的表示和存储单位（位、字节、字）。

一、计算机发展史

1. 第一台现代电子计算机

名称：ENIAC（埃尼阿克）
时间：1946年2月14日（美国宾夕法尼亚大学）
目的：科学计算（军事领域：弹道轨迹）
注意：十（非二）进制编码、非存储程序控制原理、无存储器
EDVAC——二进制编码、存储程序控制原理

2. 五大人物

1. 冯·诺依曼
   1）美籍匈牙利裔科学家、数学家
   2）现代电子计算机之父
   3）参与研制ENIAC、EDVAC
   4）冯·诺依曼设计思想
   • 存储程序控制原理——存储程序、程序控制
   • 二进制编码
   • 计算机由五个部分组成：运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备
2. 艾伦·图灵——英国数学家、逻辑学家
   1）图灵机——抽象的计算机，抽象的计算模型
   2）图灵测试——判定机器是否具有智能的试验方法
   3）图灵奖——“计算机界的诺贝尔奖”
   4）计算机科学之父（奠基人），人工智能之父
3. 查尔斯·巴贝奇——英国发明家、电脑先驱
   1）设计出世界上第一台计算机
   2）差分机——巴贝奇差分机于1822年研制成功，是巴贝奇研制出的第一台“会制表的机器”
   3）分析机——现代电子计算机前身
4. 克劳德·香农
   1）美国数学家、科学家
   2）现代信息论的创始人
   3）提出了“信息熵“的概念——比特(bit)
   4）香农奖——“信息领域的诺贝尔奖”
5. 阿塔纳索夫
   1）提出的计算机的三条原则:
   • 一是以二进制的逻辑基础来实现数字运算，以保证精度。
   • 二是利用电子技术来实现控制、逻辑运算和算术运算，以保证计算速度。
   • 三是采用把计算功能和二进制数更新存储功能相分离的结构。

3. 计算机的发展阶段

根据电子元器件（逻辑元件/电子元件）划分。（重点在按什么分类，四个阶段的名字）

1. 电子管（1946—1958年）
   逻辑元件采用的是真空电子管。主存储器采用电磁鼓，内存容量小、运行速度低、可靠性较差，体积庞大、耗电量大，主要用于国防及科学和工程计算，运算速度几千条指令/秒。
2. 晶体管（1958—1964年）
   主存储器采干磁芯，开始使用高级程序及操作系统，运算速度提高、体积减小，主要用于数据处理、事务管理、工业控制领域，运算速度几万至几十万指令/秒。
3. 中小规模集成电路（1964—1970年）
   主存诸器采半导体存储器，集成度高、功能增强、价格下降，主要用于文字处理、企业管理自动控制等方面，运算速度几十万至几百万条指令/秒。
4. (超)大规模集成电路（1970年至今）
   主存诸器采半导体存储器，计算机走向微型化，性能大幅度提高，主要用于工业、生活等各方面，网络时代，运算速度千万至千百亿条指令/秒。

4. 计算机的特点

1. 运算速度快，计算能力强
   微型计算机采用了高速的电子器件和线路，利用先进的计算技术，所以微型计算机具有很高的运算速度。
2. 计算精确度高，数据准确度高
   计算机是用数字方式来表示数据的，表示的精确度极高。
3. 具有超强的记忆和逻辑判断能力
   存储容量大。计算机中的存储器（内存储器和外存储器）能够存储大量信息。它能把数据和程序存入，进行数据处理和计算，并把结果保存起来，当需要时又能准确、无误地取出来。
   逻辑判断能力强。计算机能够进行各种基本的逻辑判断，并且根据判断的结果自动决定下一步该做什么。有了这种能力，计算机才能求解各种复杂的计算任务，进行各种过程控制和完成各类数据处理任务。
4. 自动化程度高
   自动化程度高。计算机从开始运算到输出计算结果，整个工作过程都是在程序控制下自动进行的，完全用不着人去参与。

5. 计算机的分类

1. 按性能指标划分
   1）超级计算机
   性能最高、功能最强、速度极快、存储量巨大、结构复杂、价格昂贵。多用于高精尖科技研究领域，如战略武器开发、空间技术、天气预报等。
   2）大型计算机
   具有比较完善的指令系统和丰富的外部设备，很强的管理和处理数据的能力，一般用在大型企业、金融系统、高校、科研院所等。
   3）小型计算机
   结构简单、使用和维护方便，性能较好、价格便宜、应用领域非常广泛，备受中小企业欢迎，主要用于科学计算、数据处理和自动控制等。
   4）微型计算机
   体积小、价格便宜、灵活、性能好、应用领域最广泛、发展最快。广泛应用于办公自动化、信息检索、家庭教育和娱乐等。
2. 按功能划分
   1）专用计算机
   为适应某种特殊应用而设计的计算机，其运行的程序不变、效率和精度较高、速度较快。
   针对性强、特定服务、专门设计。控制轧钢过程的计算机、计算导弹弹道的计算机，都是专用计算机。
   专用计算机功能单一，可靠性高，结构简单，适应性差，在特定用途下最有效、最经济、最快速，这些优点是其他计算机无法替代的。
   2）通用计算机
   适用于一般科学计算、工程设计、数据处理、过程控制等的计算机，解决各类问题，即通常所说的计算机。
   通用计算机功能齐全, 适应性强，目前人们所使用的大都是通用计算机。

6. 计算机的应用

1. 科学计算
   利用计算机处理科学研究和工程技术中提出的数学问题的过程。
   是计算机最早的应用领域。
   如人造卫星轨迹的计算、水坝应力的计算及气象预报的计算等。应用计算机进行数值计算的优点是 速度快、精度高，可以大大缩短计算周期，节省人力和物力。
2. 信息处理
   数据处理，是对数据进行收集、存储、整理、分类、加工、利用和传播等活动的总称。
   事务数据处理也叫信息处理，是目前计算机应用得最广泛的领域。
   事务数据处理所采用的计算方法比较简单，但数据处理量大，输入/输出操作频繁。
3. 多媒体技术
   利用计算机对文本、图形、图像、声音、动画、视频等多种信息进行综合处理、建立逻辑关系，并实现人机交互的技术
4. 网络应用
   使人际交流跨越了时间和空间的障碍，已成为建立信息社会的基础。
   利用计算机网络，使不同地区的计算机之间实现资源共享，大大促进和发展了地区间及国际间的通信。
   现代计算机的应用已离不开计算机网络。
5. 人工智能
   研究和开发用于模拟、延伸和扩展人类智能的理论、方法、技术及应用系统的新兴学科。
   1）机器人。机器人主要分为“工业机器人”和“智能机器人"两类，前者通常用于代替人进行某些作业；后者具有感知和识别能力，能说话和回答问题。
   2）专家系统。专家系统使计算机具有某方面专家的专门知识，使用这些知识来处理这方面的问题。
   3）模式识别。模式识别重点研究图形识别和语音识别。如机器人的视觉器官和听觉器官、公安机关的指纹分析器，以及识别手写邮政编码的自动分信机等。
6. 计算机辅助系统
   利用计算机自动或半自动地完成一些相关的工作。

• 计算机辅助教学（CAI）: 利用计算机进行辅助教学的一门技术。它利用图、文、声、像等多媒体方式使教学过程形象化，并采用人机对话方式，对不同的学生采用不同的教学内容和教学进程，改变了教学的统一模式，同时也有利于因材施教。
• 计算机辅助设计（CAD）:工程设计人员借助计算机进行设计的一项专门技术，它不仅 可以缩短设计周期，而且还提高了设计质量和设计过程的自动化程度。目前，计算机辅助设计已被广泛应用于航空、机械、造船、化工、建筑及电子等几十个技术领域。
• 计算机辅助工程（CAE）
• 计算机辅助制造（CAM）
• 计算机辅助测试（CAT）
• 计算机辅助翻译（CAT）
• 计算机集成制造（CIMS）

7. 过程控制
   又称实时控制，利用计算机及时采集检测数据，按最优值迅速地对受控对象进行自动调节或控制。指计算机及时采集监测数据，按最佳方法迅速地对控制对象进行控制或调节。计算机广泛应用于石油化工、电力、冶金、机械加工、通信及轻工业各部门中的生产过程控制，如计算机数控车床、实时控制高炉炼铁过程及计算机控制汽车生产线 等。计算机控制技术对现代化国防和空间技术具有重大意义，导弹、人造卫星和宇宙飞船等都是用计算机控制的。

7. 计算机的发展趋势

未来的计算机将朝着超高速、超小型、并行处理和智能化的方向发展，具有感知、思考、判断、学习能力以及一定的自然语言处理能力。

1. 巨型化
   为了适应尖端科学技术的需要，发展高速度、大存储容量和功能强大的超级计算机。
   天文、军事和仿真等领域需要进行大量的计算，要求计算机有更高的运算速度、更大的存储量，这就需要研制运算及存储功能更强的巨型计算机。
2. 微型化——体积将越来越小
   专用微型机已经大量应用于仪器、仪表和家用电器中。通用微型机也已经大量进入办公室和家庭，但人们需要体积更小、更轻便、易于携带的微型机，以便出门在外时也可使用。
3. 网络化——互联网
   将地理位置分散的计算机通过专用的电缆或通信线路互相连接，就组成了计算机网络。网络可以使分散的各种资源得到共享，使计算机的实际效用提高了很多。
4. 智能化
   计算机人工智能化是未来发展的必然趋势，人脑接口。
   目前的计算机已能够部分地代替人的脑力劳动，因此也常称为“电脑〃。但是人们希望计算机具有更多的类似人的智能，比如能听懂人类的语言、能识别图形或会自行学习等。
5. 多媒体化
   多媒体技术可以集图形、图像、音频、视频、文字为一体，使信息处理的对象和内容更加接近真实世界。

8. 未来计算机发展技术

1. 量子计算机
   利用原子所具有的量子特性进行信息处理。
2. 光子计算机
   由光信号进行数字运算、逻辑操作、信息存储和处理。
3. 分子计算机
   体积小、耗电少、运算快、存储量大，其运算过程是蛋白质分子与周围介质相互作用的过程。
4. 纳米计算机
   应用纳米技术研制的计算机内存芯片，新型高性能计算机，几乎不耗费任何能源。

9. 补充

1. MIPS（BIPS）
   每秒处理的百万（十亿）级的机器语言指令数。
2. 摩尔定律
   由英特尔(Intel)创始人之一戈登•摩尔(Gordon Moore)提出来的。其内容为：当价格不变时，集成电路上可容纳的晶体管数目约每隔18个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。换言之，每一美元所能买到的计算机性能，将每隔18个月翻一倍以上。这一定律揭示了信息技术进步的速度。

二、计算机系统的组成

一个完整的计算机系统包括硬件系统和软件系统。软件、硬件系统相辅相成，共同完成处理任务，二者缺一不可。

1. 硬件系统

组成计算机系统的各种物理设备的总称，是计算机系统的物质基础。

2. 软件系统

为了运行、管理和维护计算机而编写的各种程序、数据和相关文档的总称。将不装备任何软件的计算机称为“裸机”。

三、计算机体系结构及工作原理

1. “程序存储”设计思想

1. 五大部件
   计算机应包括运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备5大基本部件。
2. 二进制——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（操作数）。操作码表示运算性质，地址码定义操作数在存储器中的地址。
3. 存储程序控制原理
   将编写好的程序和原始数据存入内存储器中，然后启动计算机工作，计算机应在不需操作人员干预的情况下，自动逐条取出指令和执行任务。

2、计算机的工作过程

1. 取出指令
   根据程序计数器中的值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。
3. 执行指令
   根据指令译码，向各个部件发出相应控制信号，完成指令规定的各种操作。
4. 最后，计算机为执行下一条指令做好准备，即取出下一条指令地址，放入程序计数器。

四、硬件系统的组成

1、中央处理器（微处理器或CPU芯片）

——直接影响计算机的整体性能，被称为“计算机的心脏”

1. 控制器——计算机的指挥中心
   主要包括指令寄存器、译码器、程序计数器、时序节拍发生器和操作控制器
   从存储器中取出指令并译码，保证相关部件协调一致地工作。
2. 运算器
   主要由算术逻辑单元(ALU)、累加器、数据缓冲寄存器、标志寄存器和控制线路组成
   其主要功能是在控制器的控制下与内存储器交换信息，并进行算术和逻辑运算。

2、存储器

记忆装置，主要用于保存数据和程序，分为内存储器和外存储器两种。
计算机中的全部信息，包括原始的输入数据、经过初步加工的中间数据以及最后处理完成的有用信息都存放在存储器中。

1. 内部存储器
   1）随机存取存储器（RAM）
   RAM断电会丢失数据，计算机和手机中一般把其叫做（运行）内存，速度要比硬盘快得多，运行程序是用的数据在RAM中，而存放运行时不用的数据则在硬盘中。
   2）只读存储器（ROM）
   ROM断电不丢失数据，EPROM和EEPROM可擦写。
2. 外部存储器
   机械硬盘（即磁盘HDD）,固态硬盘（SSD）。
3. 存储器容量
   存储器中能够存放的最大信息数量，其基本单位是字节(Byte B)。存储器中存储的数据由0和1这两个二进制代码组成。
   1B=8bit、 1KB=1024B、 1MB=1024KB、 1GB=1024MB
   1TB=1024GB、 1PB=1024TB、 2^10=1024

3、输入设备

重要的人机接口，用于接受用户输入的命令、程序、像和视频等信息，负责将现实中的信息转换成计算机能识别的二进制代码并放入内存中。常见的输入设备有键盘、鼠标、扫描仪等。

4、输出设备

将计算机处理后的二进制结果转换为人们能识别的形式，如数字、字符、图形、视频、声音等，并表现出来。常见的输出设备有显示器、打印机、绘图仪等。

五、微型计算机

1. 微型计算机的分类

1. 单片机
   把微处理器、一定容量的存储器以及输入输出接口电路等集成在一个芯片上。体积小、功耗低、使用方便，但存储容量较小。一般用做专用机或用来控制高级仪表、家用电器等。
2. 单板机
   把微处理器、存储器、输入输出接口电路安装在一块印刷电路板上。价格低廉且易于扩展。功能比单片机强，适于进行生产过程的控制。可以直接在实验板上操作，适用于教学。
3. 个人计算机
   供单个用户使用的微型机，是目前用得最多的一种微型计算机。PC配置有一个紧凑的机箱、显示器、键盘、打印机以及各种接口。可分为台式微机和便携式微机。
4. 工作站
   介于PC和小型机之间的高档微型计算机，它是为了单用户使用并提供比个人计算机更强大的性能，尤其是在图形处理能力，任务并行方面的能力。通常配备有大屏幕显示器和大容量存储器，具有较高的运算速度和较强的网络通信能力，并且具有极强的信息和高性能的图形、图像处理功能的计算机。
5. 服务器
   常用于存放各类资源，为网络用户提供丰富的资源共享服务。一般具有大容量的存储设备和丰富的外部接口，运行网络操作系统，要求较高的运行速度，为此很多服务器都配置双CPU。
   常见的资源服务器有DNS（域名解析）服务器、E-mail（电子邮件）服务器、Web（网页）服务器、BBS（电子公告板）服务器等。

2、微型计算机的性能指标（技术指标）

1. 字长（字的位数）
   计算机一次能直接处理的二进制位数，字的长度。其他指标相同时，字长越大，计算机处理数据的速度就越快。已经发展为32位和64位。
2. 主频
   指CPU的时钟频率，在很大程度上决定了计算机的运算速度， 其单位为GHz (1 GHz=1 000MHz)。一般而言，主频越高，速度越快。
3. 运算速度
   指用基准程序测试到的计算机每秒钟执行的指令条数，一般用MIPS或MFPOPS (百万条浮点指令/秒)来描述。
4. 存储容量
   存储容量包括主存容量和辅存容量，主要指内存储器的容量。内存容量越大，机器所能运行的程序就越大，处理能力就越强。
5. 存取周期
   主存储器两次启动操作之间需要的最小时间间隔（连续两次读(或写)所需的最短时间）。
   内存完成一次读或写操作所需的时间称为存储器的存取时间或访问时间，读操作：从启动取数操作到数据存放主存缓冲寄存器之间所需的时间；写操作：从主存缓冲寄存器取出将要写入主存的数据到启动存数操作之间所需的时间。
6. 微型计算机的技术指标还包括可靠性、可维护性、平均无故障时间和性能价格比等。

3、微型计算机的常见硬件设备

微型计算机设计的主要特点为采用微处理器及总线结构。

1. 微处理器
   CPU部件集成在一小块芯片上形成独立的部件。微处理器是微机的核心，决定了整个计算机的性能。包含运算器、控制器、寄存器、时钟发生器、内部总线和高速缓冲存储器等部件。常见有Intel公司的Core（酷睿）i系列和AMD公司的Athlon II和Phenom II系列产品。
   
2. 主板
   又叫主机板或系统板，是一块提供了各种插槽和系统总线及扩展总线的电路板。
   1. 芯片组
      用于控制和协调整个微机的运行和各部件的选型。
   2. CPU接口插座
      在主板上安装连接CPU的芯片。
      
   3. 内存插槽和内存条
      内存插槽用于在主板上安装内存条。内存又称主存，是与CPU进行沟通的桥梁，其作用是暂时存放CPU中的运算数据以及与硬盘等外部存储器交换的数据。
      内存的性能指标：传输类型、主频、存储容量、可靠性等。传输类型指内存所采用的内存类型，不同类型的内存传输类型各有差异，在传输率、工作频率、工作方式、工作电压等方面都有不同。
      
   4. BIOS 和 CMOS
   • BIOS（基本输入/输出系统）
     主板上的一块只读存储器（ROM），其中存放着与主板匹配的一组基本输入/输出系统程序。连通硬件和软件的枢纽，可以提供最低级、最直接的硬件控制和支持
     开机后，运行BIOS内的上电自检程序，就会对系统进行检测和初始化，然后通过BIOS中的自举程序将操作系统的引擎程序读入内存并运行，从而启动操作系统。系统运行过程中。
   • CMOS（互补金属氧化物半导体）
     一块可读写随机存取存储器（RAM）芯片，附近有一个电池给他持续供电。
     存储了系统运行所必需的配置信息，如系统的存储器、CPU、磁盘驱动器等设备的参数，系统的日期和时间等。
   5. 总线扩展插槽
      CPU通过系统总线与外部设备连接的通道，上面可以插入显卡、声卡、网卡等各种扩展接口卡。
   6. 高速缓存Cache
      相对于CPU主频率的提升速度，内存存取速度的提升较慢。于是，计算机生产厂商提出了在CPU内部或主板的特殊位置配置高速缓存（Cache）的技术，其存取速度高于普通的DDR内存，但价格较为昂贵。
      在CPU内部或主板的特殊位置配置：
      • 封装CPU内部的高速缓存称为内部高速缓存。
      • 安装在主板上的高速缓存被称为外部高速缓存。
3. 总线
   计算机各种功能部件之间传送信息的公共通信干线，通过它实现计算机各部件之间的数据、地址和控制信息的传送。总线是微型计算机中各硬件之间传递信息的公共通道，是连接各硬件模块的纽带，微型计算机的各组成部件是通过系统总线相互连接而成的。
   
   1. 分类
      ① 按功能和规范划分：片总线、内总线和片外总线。
      ② 按传输信息的类型划分：
      - 数据总线：传输数据信息，决定每次传输数据的大小，决定了计算机的字长。数据总线数据总线是CPU与存储器、CPU与I/O接口设备之间传送数据信息(各种指令数据信息)的总线，这些信号通过数据总线往返于CPU与存储器、CPU与I/O接口设备之间，数据总线上的信息是双向传输的。
      - 地址总线：传输数据地址，决定CPU所能访问的最大内存空间的大小。地址总线地址总线上传送的是CPU向存储器、I/O接口设备发出的地址信息，寻址能力是CPU特有的功能，地址总线上传送的地址信息仅由CPU发出，地址总线上的信息是单向传输的。
      - 控制总线：传输控制信号，反映了数据的状态和传输方式。控制总线控制总线传送的是各种控制信号，有CPU至存储器、I/O接口设备的控制信号，有I/O接口送向CPU的应答信号、请求信号，因此，控制总线是上的信息是双向传输的。控制信号包括时序信号、状态信号和命令信号（如读写信号、忙信号、中断信号）等。
      ③ 按传送方式划分：并行总线、串行总线和USB总线。
      ④ 按连接部件的不同划分：内部总线和系统总线。
      ⑤ 在微型计算机中，总线分为内部总线和外部总线。内部总线指的是CPU内部的寄存器之间和算术逻辑部件与控制部件之间传输数据的通路；外部总线指的是CPU和内存、输入/输出设备之间进行通信的通路。
   2. 主要技术指标
      决定总线性能的主要技术指标包括：
      总线带宽：单位时间内总线上的数据传送量，单是MB/s；（1 MB/s = 1000 KB/s）
      总线位宽：总线能同时传送的二进制的位数，单位b(bit)；
      总线工作频率：单位MHz，工作频率越高，总线工作速度越快，带宽越宽。
      上述三者之间的关系为：总线带宽 = 总线工作频率 X 总线位宽 / 8。
4. 外存储器
   简称外存或辅存，属于外部设备，是对内存的扩充。
   外存具有存储容量大、可以长期保存暂时不用的程序和数据、信息存储性价比高等特点。
   1. 软盘存储器
      软盘存储器由软盘驱动器和软磁盘组成。常用的软盘为3.5英寸，容量为1.44MB。如今软盘的使用越来越少，常见的用途是当系统崩溃时用来引导计算机、修复系统。
   2. 硬盘存储器
      硬盘片、硬盘驱动器和适配卡组成硬盘存储器。硬盘片和硬盘驱动器简称硬盘，由盘片、磁头、盘片主轴、控制电机、磁头控制器、数据转换器、接口、缓存等组成。读取以盘片为单位。
      存储容量是硬盘最主要的参数，一般以千兆字节（GB）为单位。操作系统中显示的硬盘容量和标称容量会存在差异。
      硬盘的另一个重要参数是转速，指硬盘盘片在一分钟内完成的最大转数，用RPM（转/分钟）表示。
      基本参数还包括平均访问时间、传输速率和缓存等。
   3. 移动存储器——常用有移动硬盘和闪存
      移动硬盘将驱动装置和盘片一体化，采用类似硬盘的结构，用于计算机之间交换大容量数据，其容量大、传输速度高、使用方便、可靠性较高。移动硬盘多采用USB、IEEE 1394等接口，从而实现以较高的速度与系统进行数据传输。
      USB （通用串行总线）是规范计算机与外部设备的连接和通信的外部总线标准，已成为个人计算机和智能设备的必备接口之一。USB接口支持设备的即插即用和热插拔功能。
      - 即插即用是一种使可以快速简易安装某硬件设备而无需安装设备驱动程序或重新配置系统的标准。即插即用需要硬件和软件两方面支持。
      - 热插拔功能就是允许用户在不关闭系统，不切断电源的情况下取出和更换损坏的硬盘、电源或板卡等部件，从而提高了系统对灾难的及时恢复能力、扩展性和灵活性。
      - 两者不存在包含关系。即插即用是要重启机器才能认出来的。热插拔立刻就能认出来。
      IEEE 1394接口是苹果公司开发的串行标准，中文译名为火线接口。IEEE 1394 也支持外设热插拔。
      闪存（Flash Memory）是一种长寿命的非易失性（在断电情况下仍能保持所存储的数据信息）存储器。闪存卡是利用闪存技术存储电子信息的存储器，一般应用于数码相机、掌上电脑、MP3等小型数码产品中。
   4. 光盘存储器
      光盘存储器由光盘驱动器（简称光驱）和光盘组成。光驱的核心部件是由半导体激光器和光路系统组成的光学头，主要负责数据的读取工作。光驱最重要的技术指标是数据传输速率，光驱的技术指标还包括CPU占用时间、高速缓存容量、平均访问时间、容错性、稳定性等。
5. 输入设备
   键盘、鼠标、摄像头、触摸屏、光学标记阅读机、手写输入板、语音输入装置等。
   输入设备是将外部信息发送给计算机的设备。
   1. 鼠标
      指向：把鼠标移到某一对象上，一般用于激活对象或显示提示信息。
      单击：将鼠标左键按下、释放，用于选定某个对象或某个选项、按钮等。
      右击：将鼠标右键按下、释放，会弹出对象的快捷菜单或帮助提示。
      双击：快速连续按下并释放鼠标左键两次，用于启动程序或窗口。
      拖动：单击对象，按住鼠标左键不放，然后移动指针至指定位置后再释放按键。
   2. 键盘
      单击指示器中的全角/半角切换按钮（或按〈Shift +Space Bar）组合键），可以实现半角和全角的切换。当按钮似月牙状时，表明当前是“半角”输入，字母和数字均占1个字符的位置；按钮似圆盘状时，表明当前是“全角”输入，字母和数字均占两个字符的位置。
   3. 扫描仪
      扫描仪是利用光电技术和数字处理技术，以扫描方式将图形或 图像信息转换为数字信号的装置。
      扫描仪的主要性能指标有光学分辨率、灰度级、色彩位数、扫描速度和扫描幅面等。
6. 输出设备
   输出设备则是将计算机所处理的结果返回给外部世界的设备。绘图仪、声音输出设备(音箱或耳机)和视频投影仪等。
   1. 显示器
   查看输入计算机的程序、数据和图形信息以及经过计算机处理后的结果。显示器必须配置正确的显示适配卡(俗称显卡)才能构成完整的显示系统。
   根据工作原理不同分类：阴极射线管显示器(CRT)、液晶显示器(LCD)
   主要性能指标有可视面积、可视角度、点距、色彩度、亮度和对比度、 响应时间。
   显示模式：
   - RGB：由红(R )、绿(G)、蓝(B)三种基本色混合而成，适用于在计算机屏幕这种发光媒介上显示。
   - CMYK：由青(C )、品红(M)、黄(Y)、黑(K)四种颜色混合而成，印刷中使用的四种颜色，适用于需要印刷的图像制作。
   2. 打印机
   打印机可以把文字或图形在纸上输出，供人们阅读和保存
   按打印类型分类：
   - 击打式——针式打印机
   - 非击打式——喷墨打印机和激光打印机
   按打印工作方式分类：串行打印机，行式打印机。
   主要技术指标包括打印速度、首页打印时间、分辨率、缓存容量、墨盒数量、硒鼓寿命、月打印负荷等。

六、软件系统

1. 系统软件

1. 操作系统（OperatingSystem, OS）
   最重要的系统软件，用于控制其他程序的运行，管理系统资源并为用户提供操作界面。
   目前微机上常见的操作系统有DOS、 OS/2、Linux、UNIX 和 Windows 等。
   操作系统是管理计算机硬件与软件资源的程序，它的主要功能是资源管理、程序控制和人机交互，操作系统是计算机系统的内核与基石。操作系统负责诸如管理与配置内存、决定系统资源供需的优先次序、控制输入与输出设备、操作网络与管理文件系统等基本事务。它能使计算机系统所有资源最大限度地发挥作用，为用户提供方便、有效、友善的服务界面。
2. 语言处理程序
   为用户设计的编程服务软件，用于将高级语言的源程序翻译成计算机能识别的目标程序。
   按照语言处理程序对硬件的依赖程度划分：
   1. 机器语言（低级语言）
      唯一可以被计算机硬件识别和执行的语言。执行效率高，运行速度快。
      由二进制数字“0”和 “1”组成。
   2. 汇编语言（低级语言）
      由一组与机器语言指令相对应的符号指令和简单语法组成的符号语言。
   3. 高级语言
      独立于机器的算法语言，接近于自然语言和数学表达式，有一定的语法规则。编程简单易学、可移植性好、可读性强、更加容易调试。常见的高级语言有Java、C#、 Visual Basic、C、C++、PHP 等。
   4. 源程序→目标程序：
      1. 编译程序——C语言
         把高级语言所写的程序作为一个整体进行处理，编译后与子程序库链接，形成完整的可执行程序生成独立的目标程序。
         优点：可执行程序运行速度快
         缺点：编译和连接比较费时
      2. 解释程序——BASIC语言
         对高级语言程序逐句解释执行，不生成独立的目标程序。
         优点：程序设计的灵活性大
         缺点：运行效率较低
      3. 汇编程序
         把汇编语言书写的程序翻译成与之等价的机器语言程序的翻译程序。
3. 数据库管理系统
   1. 数据库
      长期存储在计算机内、具有组织性和可共享性的数据集合。
   2. 数据库管理系统（DBMS）
      位于用户和操作系统之间的数据管理软件，能够科学地组织和存储数据、高效地获取和维护数据。
      常见的数据库管理系统有SQL Server、MySQL、Oracle和Access等。
   3. 数据库系统
      计算机系统中引入数据库后的系统。
      包括： 数据库、数据库管理系统、应用系统、数据库管理员、用户等。
4. 网络管理系统
   网络管理系统能够对网络状态进行调整，使网络能够正常、高效地运行，使各种资源得到更加有效的利用，并能及时报告和处理网络故障。网络管理系统软件基本由支持网络管理协议的网络管理软件、网络管理支持软件和网络管理工作平台组成。
   网络管理系统软件的功能可以分为体系结构、核心服务和应用程序服务三部分。网络软件还有网络协议软件和网络通信系统软件等。

2. 中间件

独立的系统软件服务程序，管理计算机资源和网络通信。

3. 应用软件

各种程序设计语言以及用程序设计语言编制的应用程序。
主流软件举例：
（1）办公应用——Microsoft Office、WPS
（2）平面设计——Photoshop 、 illustrator、CorelDraw
（3）视频编辑与后期制作——Adobe Premiere 、After Effects 、 Ulead
（4）网站开发——Dreamweaver 、FrontPage
（5）辅助设计——AutoCAD、Rhino、Pro/E
（6）三维制作——3ds Max、 Maya
（7）多媒体开发——Flash、Director、Authorware
（8）程序设计——Visual Studio.Net、Eclipse、Visual C++
（9）通信工具—— QQ、飞信、飞秋、MSN

七、计算机中数据的表示、存储与处理

1. 进制

计算机中处理的数据可分为数值数据和非数值数据两大类。非数值数据包括西文字母、标点符号、汉字、图形、声音和视频等。
无论什么类型的数据，在计算机内都使用二进制表示和处理。数值型数据可以转换为二进制；对于非数值型数据，则采用二进制编码的形式。

1. 十进制（D）
   逢十进一，基数是10,采用10个数码0-9
2. 二进制（B）
   逢二进一，基数是2,采用2个数码0-1
   优点：
   ① 简单可行。二进制只有“0”和“1”两个数码，可以用两种不同的稳定状态来表示
   ② 运算规则简单。例如：加法只有四种情况
   缺点：数字冗长、书写量过大、不便阅读（使用八进制和十六进制解决）
3. 八进制（O）
   逢八进一，基数是8,采用8个数码0-7
4. 十六进制（H）
   逢十六（F）进一，基数是16,采用16个数码0-9、A、B、C、D、E、F
5. 表示方法：
   括号的右下角写上基数：（1010）2(下标)、（FFFF）16(下标)
   10D、 2B、 8O、 16H

2. 二进制、八进制、十进制、十六进制及其相互转换

1. 十转二
   整数部分：“除2取余倒读”，直到商位是0为止。
   小数部分：“乘2取整正读”，直到小数部分为0或达到所要求的精度为止。
2. 二、八、十六转十
   用该数制的各位数乘以各自位权数，然后将乘积相加。
3. 二、八、十六互相转换
   1）二→八：三合为一，不足3位的，整数部分左补0,小数部分右补0。
   2）二→十六：四合为一，不足4位的，整数部分左补0,小数部分右补0。
   3）八→二：一分为三。
   4）十六→二：一分为四。

3. 二进制的算术运算和基本逻辑运算

1. 算术运算
   （1）加法运算：逢二进一
   （2）减法运算：减法实质上是加上一个负数，主要应用于补码运算。
2. 基本逻辑运算
   （1）“与"运算：有一个数为0，则运算结果为0；若都为1，结果为1。记作p∧q。逻辑乘"×”。
   （2）“或"运算：有一个数为1，则运算结果为1；若都为0，结果为0。记作p∨q。逻辑加"＋”。
   （3）"非"运算：0→1、1→0。记作┐p。
   （4）"异或"运算：运算符号用 xor 或 ㊉ 表示。两个参与运算的数不同时，则运算结果为1，否则为0。

4. 数值、字符、图像在计算机中的表示

1. 数值编码
   1. 原码
      将一个二进制数的最高位定义为符号位，用0 表示正号，1表示负号。
      例如，+19的二进制表示为010011, -19的原码表示为110011,其反码表示为 101100,补码表示为101101。
      在计算机中表示小数点的位置有两种方法，一种是定点表示法，另一种是浮点表示法。
   2. 反码
      正数——与原码相同。
      负数——符号位为“1”，其余各数字位按位取反。
   3. 补码——直接参与运算
      正数——与原码相同
      负数——反码加1
      零唯一：00000000，10000000为-128。
      范围：-（2^n） ~（2^n）-1
2. 字符编码
   1. 西文编码
      1）ASCⅡ码：低4位用作行编码，而高3位用作列编码。
      0：011 0000
      A：100 0001
      a：110 0001
      标准ASCII码采用7位二进制数来表示所有的大写和小写字母、数字0到9、标点符号，以及在美式英语中使用的特殊控制字符等128个字符。扩展的ASCII码采用8位。
      在8个二进制位中，ASCII采用了 7位(bo〜b6)编码，空闲最高位b7常用作奇偶校验位。
      英文字母占一个字节，中文汉字占两个字节。
      2）Unicode编码
      国际组织制定的可以容纳世界上所有文字和符号的字符编码方案。
      为每种语言中的每个字符设定了统一并且唯一的二进制编码。
      一种编码规范，包括UTF-8，UTF-16，UTF-32。
   2. 汉字编码
      1. 汉字字符集
         1）GB2312—1980编码
         交换码或国标码，是由国家标准总局发布的简体中文字符集的中国国家标准。
         2）GBK编码
         全称是“汉字内码扩展规范”，由全国信息技术标准化技术委员会制定。
         3）CJK编码
         中日韩统一表意文字，CJK编码是GB2312—1980 编码等字符集的超集。
         4）GB18030编码
         信息交换用汉字编码字符集基本集的扩充，支持全部CJK编码统一汉字字符。
      2. 汉字的编码
         1）区位码
         将GB2312字符集放置在一个94行、94列的方阵中，行为"区"（1〜94）,列为"位”(1〜94)
         区位码用4位数字编码， 前两位是区号，后两位是位号。
         2）国标码
         用两个字节对汉字进行编码。
         区位码十进制→十六进制，加上2020H
         3）汉字机内码
         简称内码，是供计算机系统进行存储、加工处理和传输所使用的代码。
         国标码+8080H
         4）汉字字形码
         汉字的字形码供显示和打印汉字时使用。字形码和输入码都称为外码。
         描述汉字字形的方法主要有点阵字形和轮廓字形。
         点阵字形：一个汉字方块中行数、列数划分得越多，描绘的汉字就越细致，其占用的存储空间也相应增加。汉字字形点阵中每个点的信息用一位二进制码表示。
3. 图像编码
   1. 二值图像
      图像上的每一个像素只有两种可能的取值或灰度等级状态，人们经常用黑白、B&W、单色图像表示二值图像。
   2. 灰度图像
      每个像素只有一个采样颜色的图像，这类图像通常显示为从最暗黑色到最亮的白色的灰度。
   3. 彩色图像
      每个像素通常是由红（R）、绿（G）、蓝（B）三个分量来表示的，分量介于（0，255）。
      RGB：由红®、绿(G)、蓝(B)三种基本色混合而成，适用于在计算机屏幕这种发光媒介上显示。
      CMYK：由青©、品红(M)、黄(Y)、黑(K)四种颜色混合而成，印刷中使用的四种颜色，适用于需要印刷的图像制作。

5、数据的表示和存储单位

1. 数据的表示——二进制
2. 存储单位
   1. 位（bit）
      计算机中最基本（处理数据最小）的单位。
   2. 字节（Byte）
      计算机处理数据的基本单位。由八个位组成的一个单元，也就是8个bit组成1个Byte。（算寻址能力按字节分配地址）
   3. 字
      计算机处理指令或数据的二进制数位数，是计算机进行数据存储和数据处理的运算的单位。
      32位计算机：1字=32位=4字节，64位计算机：1字=64位=8字节。
      字长：字的位数。