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1、事业单位-计算机基础知识-讲义大全（上）第一讲 计算机的发展 本讲要点 计算机发展阶段、特点与应用领域 计算机语言的发展 常见数制 授课内容 一、 第一节 计算机的发展、特点和分类 计算机的诞生 世界上第一台计算机 ENIAC（Electronic Numerical Integrator And Calculator，称为电子数字积分计算机）1946 年 2 月诞生于美国。该机采用电子管作为计算机的基本部件，共用了 18800 个电子管、10000只电容和 7000 个电阻，重达 30 吨，占地 170 平方米，是一个名副其实的“庞然大物” 。ENIAC 是第一台正式投入运行的计算机，它的运

2、 算速度 可达每秒 5000 次（加减法） ，过去 100 名工程师花费一年时间才能解决的计算问题，利用 ENIAC 只需两小时即可解决，这使工程师们摆脱了繁重的计算工作。不过，ENIAC 计算机与现代计算机相比，存在较大差异，并且不具有“机内存储程序”功能，其计算过程需要在计算机外通过开关和接线来安排。不久，美籍匈牙利科学家冯诺依曼（Von Neumman ）提出了“存储程序式计算机”的模式，并主持研制了名为 EDVAC 的计算机，该机采用二进制代替十进制，并将指令存入计算机内部，这恰恰是现代计算机所采用的工作模式，人们称这种计算机为冯氏机。二、 计算机发展阶段 从 ENIAC 诞生到现在，

3、根据计算机所采用的物理器件不同，计算机的发展可划分为四个时代：电子管时代、晶体管时代、固体电路时代和大规模集成电路时代。1. 第一代计算机（1946 年） 继 ENIAC 之后，陆续出现了一批著名的计算机，它们的特征是采用电子管作为逻辑元件，用阴极射线管和水银延迟线作为主存储器，外存则依赖纸带、卡片等。这些计算机的计算速度每秒可达几千至几万次，程序设计则使用机器语言或汇编语言。这一代计算机的代表是UNIVAC-I，有一定批量生产的计算机是 IBM 公司的 IBM701（1952 年）及后续的 IBM703，IBM704 等。2. 第二代计算机（1958 年） 使用晶体管或半导体作为开关逻辑部件

4、，使其具有体积小、耗电少和寿命长等优点，且运算速度有所提高。第一台名为 UNIAC-的全晶体管计算机问世，较有代表性的则是 IBM 公司的 7090，7094 等大型计算机以及 CDC 公司的 CDC1604 计算机。 在这一时期，程序设计方面使用了高级语言，如 FORTRAN 语言、COBOL 语言等，使程序设计工作得到大幅度简化。 3. 第三代计算机（1964 年） 这一代计算机的特征是采用中、小规模集成电路（简称 IC）代替分立元件的晶体管。在几平方毫米的单晶体硅片上，可以集成几十个甚至几百个电子器件组成的逻辑电路。除具有体积小、重量轻、功耗低、稳定性好等方面的优点外，运算速度每秒可达几

5、十万至几百万次。在软件方面，操作系统日趋成熟，且软件的兼容性得到考虑。较有代表性的计算机则是 CDC 公司的 CYBER系列，DEC 公司的 PDP-11 和 VAX 系列等。 4. 第四代计算机（1971 年） 以大规模集成电路为计算机的主要功能部件，具有更高的集成度、运算速度和内存储器容量。1971 年，Intel 公司研制成功第一代 4 位的微处理器 4004 和 8 位的微处理器第2页 8088，这使微型计算机迅速地发展起来。在随后的 10 年间，微处理器也由第一代发展到了第四代。 事实上，计算机的发展在不同的时期并不是均衡的。例如，第四代计算机发展至今已 30 余年，前三代计算机所用

6、总和不过 25 年。 5. 第五代计算机 正在发展中的智能计算机。 三、 计算机语言的发展 第一代：机器语言，每条指令用二进制编码，效率很低，难读、难懂、难修改。 第二代：汇编语言，用字符、符号编程，与具体机器指令有关，执行效率较高。 第三代：高级语言，面向用户，每一种语言，都有自己规定的专用符号、语法规则和语句结构。 高级语言与自然语言更接近，而与硬件功能相分离，彻底脱离了具体的指令系统，便于掌握和使用。如FORTRAN、COBOL、BASIC、PASCAL、C 等都属于高级语言。 第四代：面向对象程序设计语言，新一代的程序开发语言，使程序的编写和重用更加容易。如 Visual Basic、

7、Visual C/C+、Delphi、Power Builder 等。四、 计算机工作的特点 计算机是一种能迅速而高效地自动完成信息处理的电子设备，它能按照程序对信息进行加工、处理、存储等。计算机有以下几个重要特点。1. 处理信息快 世界上第一台电子计算机的运算速度是 5000 次/秒（每秒执行 5000 个指令） 。目前，一般微型计算机的运算速度可达每秒几千万到几亿次，巨型计算机的运算速度已经达到每秒几百亿次。计算机有着如此高的运算速度，使得过去需要几年甚至几十年才能完成的任务，现在只要几天、几小时甚至更短时间就能完成。2. 存储容量大 计算机的存储器可以存储大量的数据。它不仅能够存储程序代

8、码、原始数据和计算结果，还能存储计算机在执行过程中的中间信息，并能根据计算的需要随时取用。随着计算机硬件技术的飞速发展，计算机存储容量也快速增长，从以前的几十 KB、几百 KB，到现在的几十 GB、几百 GB 甚至几千 GB。3. 可靠性高 由于采用了大规模和超大规模集成电路，计算机有着非常高的稳定性和可靠性。计算机不仅用于数值计算、数据处理、辅助设计和办公自动化等方面，还广泛地应用于工业控制、航空航天等可靠性要求高的领域。4. 准确性高（或称为精度高） 计算机一般可以有十几位有效数字，并可以达到更高的精度。随着计算机技术更深入的发展，获得更高的有效数字位数是必然的，有效数字位数越多，计算机计

9、算的范围越大，准确性就越高。例如，对圆周率的计算，数学家们经过长期艰苦的努力只算到小数点后 500 位，而使用计算机很快就可以算到小数点后 200 万位。五、 计算机的应用领域 1. 传统应用 科学计算 这是计算机的原始应用，也是计算机产生的直接原因。计算机用于科学计算，体现了两方面优势：首先是解决计算量巨大的问题。例如，为了计算某个环境的温度或压力分布，常需要将环境分离成上万或更多的“节点” ，求解上万或更高阶的方程组，用手工形成数据并进行方程求解是极其困难的。而用计算机运算和求解就相对容易得多。其次是满足实时性要求。例如，以天气预报为例，如果采用人工计算，预报一天需要计算几个星期，失去了时

10、效，借助计算机，取得 10 天的预报数据只要数分钟即可完第3页 成，这使中、长期天气预报成为可能。数据处理 直到今天，数据处理仍然是计算机应用的一个重要领域。以一个企业为例，从市场预测、信息检索，到经营决策、生产管理，都与数据处理有关。借助计算机，可以使这些数据更有条理，统计的数据更准确，反馈更及时，管理和决策更科学、更有效。 据统计，用于数据处理的计算机机时约占全部计算机应用的 2/3。自动控制 因为计算机不仅具有极高的运算速度，且具有逻辑判断能力，因此，在工业生产过程的自动控制中应用很广。该过程的实质是指计算机汇集现场有关数据信息，求出它们与设定值的偏差，产生相应的控制信号，对受控对象进行

11、控制和调整。计算机用于生产过程的自动控制，可以有效地提高劳动生产率，降低成本，提高产品质量。除此之外，计算机也广泛用于交通调度与管理、卫星通信和导弹飞行控制中。2. 现代应用 办公自动化 办公自动化简称 OA（Office Automation） ，其目的在于建立一个以先进的计算机和通信技术为基础的高效人机信息处理系统，使办公人员能够充分利用各种形式的信息资源，全面提高管理、决策和事务处理的效率。根据应用对象的不同，办公自动化系统又可以分成事务型 OA 系统、管理型 OA 系统和决策型 OA 系统。其中，事务型系统又称为电子数据处理系统（ EDP）或业务信息系统，主要供办公室秘书和业务人员处理

12、日常的办公事务，以减轻业务人员单调、重复性的劳动，如公文编辑、报表统计、文件检索和活动安排等；管理型 OA 系统即管理信息系统（ MIS） ，该系统是在事务型系统的基础上，支持单位的信息管理工作；决策型 OA 系统（DSS）也称为决策支持系统，它通过对大量历史和当今的数据统计分析，预测在不同对策下可能导致的结果，帮助领导人员选择适当的决策。数据库应用 在当今社会中，人们无时无刻不在使用“数据” ，如火车、飞机购票，银行存兑等。为了尽量消除重复数据，实现数据共享，人们提出了数据库的思想，并发展成层次、网状和关系型数据库模型，也产生了许多著名的数据库管理软件，如 FoxBASE，FoxPro， O

13、racle 等。借助网络，还可以实现计算机的分布处理，如银行储户可以到就近的储蓄所取款；外出旅行时，可以使用磁卡在当地支取现金；订购车票可以到银行而不一定是火车站的售票处等。数据库管理系统实现了数据输入、检索、统计和报表等一系列功能。计算机辅助系统 计算机辅助系统。计算机在辅助设计与制造及辅助教学方面发挥着日益重要的作用，也使生产技术和教学方式产生了革命性的变化。 1) 计算机辅助设计（CAD，Computer-Aided Design ） 。早期的 CAD 主要是利用计算机代替人工绘图，以提高绘图质量和效率，其后的三维图形显示使设计人员可以从各种角度观察物体的动态立体图，并可进行修改。借助计

14、算机的快速计算优点，可以随意改变产品的参数，以选择最佳设计方案，加上分析、模拟手段，可以利用计算机生成产品模型代替实物样品，既降低了试制成本，也缩短了研制周期。此类方法也称为计算机辅助工程（CAE） 。2) 计算机辅助制造（CAM ，Computer-Aided Manufacturing） 。这方面的典型应用是数控加工，使计算机按已经编制好的程序控制刀具的启、停、运动轨迹和刀具速度及切削深度等进行零件加工。 3) 计算机集成制造系统（CIMS，Computer Integrated Manufacturing System） 。CIMS 是美国学者Harrington 首先提出的概念，其中心

15、思想是将企业的各个生产环节紧密结合，形成集设计、制造和管理为一体的现代化企业生产系统。此生产模式具有生产率高、生产周期短等优点，一些专家甚至认为，CIMS有可能成为 21 世纪制造工业的主要生产模式。 4) 计算机辅助教学（CAI，Computer-Aided Instruction ） 。随着计算机技术的进步，传统的 “黑板+粉笔”的教学手段已经难以完全适应新的教学需要，借助新的支持环境，如多媒体授课中心等设施和计算第4页 机辅助教学软件（称为课件） ，可以获得更好的教学效果。通过 CAI，既可以加深感性认识，又可以增加信息量，还可以增强学生的动手能力。教师很容易进行对学生的个别指导。人工智

16、能 人工智能研究的主要目的是用计算机模拟人的智能，其发展主要有以下几个方面。 1) 机器人。实现类似于人的机器人是人类长期以来的梦想，这是指让机器具有感知和识别能力，能说话和回答问题，称为“智能机器人” 。目前，应用比较广泛的是“工业机器人” ，它由已经编制好的程序进行控制，完成固定的动作，通常可将其应用在某些重复、危险或人类难以胜任的工作中。2) 专家系统。专家系统是指用来模拟专家智能的软件系统。该类系统依据事先收集的某些专家的丰富知识和经验，经总结后存入计算机，再构造出相应的推理机制，使该软件可以通过自己的推理和判断，对用户的问题做出回答。目前，专家系统最典型的应用是医疗方面。 3) 模式

17、识别。这部分应用的研究重点是图形和语言识别，可以应用在机器人感觉和听觉、公安部门的指纹分辨、签字辨认等方面。 此外，数据库智能检索、机器翻译、定理的机器证明等也都属于人工智能范畴。计算机仿真 计算机仿真的目的是用计算机模拟实际事物。例如，利用计算机可以生成产品（如汽车、飞机等）的模型，降低产品的研制成本，且大幅度缩短研制周期；利用计算机可以进行危险的实验，如武器系统的杀伤力、宇宙飞船在空中的对接等；利用计算机模拟自然景物，可以达到十分逼真的效果，现代电影、电视中广泛采用了这些技术。 此外，在 20 世纪 80 年代末，出现了综合使用上述技术的所谓“虚拟现实”技术，它可模拟人在真实环境中的视、听

18、、动作等一切（或部分）行为，借助此类技术，飞行员只要在训练座仓中戴上一个头盔，即可看到一个高度逼真的空中环境，产生身临其境的感觉。计算机网络 网络是指将单一使用的计算机通过通讯线路连接在一起，以便达到资源共享的目的。计算机网络的建立，不仅解决了一个地区、一个国家中计算机与计算机之间的通信和网络内各种资源的共享，也极大地促进和发展了国际间的通信和数据的传输处理。事实上，计算机技术、通信技术和网络技术构成了当今信息化社会的三大支柱。六、 计算机的分类 1）按设计目的划分可分为通用计算机和专用计算机 通用计算机：用于解决各类问题而设计的计算机。通用计算机及可以进行科学计算、工程计算，由可用于数据处理

19、和工业控制等。它是一种用途广泛、结构复杂的计算机。 专用计算机：为某种特定目的而设计的计算机。例如用于数控机床、轧钢控制、银行存款等的计算机。专用计算机针对性强、效率高、结构比通用计算机简单。 2）按大小划分 (1)巨型计算机(Super Computer) 人们通常把最快、最大、最昂贵的计算机称为巨型机（超级计算机） 。巨型机一般用在国防和尖端科学领域。目前，巨型机主要用于战略武器（如核武器和反导弹武器）的设计、空间技术、石油勘探、长期天气预报以及社会模似等领域。世界上只有少数几个国家能生产巨型机，著名巨型机如：美国的克雷系列(Cray-1,Cray-2，Cray-3、Cray-4 等)，我

20、国自行研制的银河-I （每秒运算 1 亿次以上） 、银河-II （每秒运算了 10 亿次以上）和银河-III（每秒运算 100 亿次以上）也都是巨型机。现在世界上运行速度最快的巨型机已达到每秒万亿次浮点运算。(2)大中型主机(Mainframe)大型主机包括大型机和中型机，价格比较贵，运算速度没有巨型机那样快，一般只有大中型企事业单位才有必要配置和管理它。以大型主机和其他外部设备为主，并且配备众多的终端，组成一个计算机第5页 中心，才能充分发挥大型主机的作用。美国 IBM 公司生产的 IBM360、IBM370、IBM9000 系列，就是国际上有代表性的大型主机。(3)小型计算机(Minico

21、mputer)小型计算机一般为中小型企事业单位或某一部门所用，例如高等院校的计算机中心都以一台小型机机为主机，配以几十台甚至上百台终端机，以满足大量学生学习程序设计课程的需要。当然其运算速度和存储容量都比不上大型主机。美国 DEC 公司生产的 VAX 系列机、IBM 公司生产的 AS/400 机，以及我国生产的太极系列机都是小型计算机的代表。 （4）微型计算机，即个人计算机(Personal Computer)个人计算机又称为 PC 机(Personal Computer)，第四代计算机时期出现的一个新机种。它虽然问世较晚，却发展迅猛，初学者接触和认识计算机，多数是从 PC 机开始的。 PC

22、机的特点是轻、小、价廉、易用。在过去 20 多年中，PC 机使用的 CPU 芯片平均每两年集成度增加一倍，处理速度提高一倍，价格却降低一半。随着芯片性能的提高，PC 机的功能越来越强大。今天， PC 机的应用已遍及的各个领域：从工厂的生产控制到政府的办公自动化，从商店的数据处理到个人的学习娱乐，几乎无处不在，无所不用。目前，PC 机占整个计算机装机量的 95%以上。 第二节 数制概述 人类日常生活中，使用最多的是十进制数，但计算机中还广泛使用二进制数、八进制数和十六进制数等，它们的特点很相似，都是按进位的方式进行计数，不同位上的数字表示不同的值（即使数字相同） 。常见数制： 十进制（D）： (

23、258)10 、 258(D)、 258D 、258 二进制（B）： (1010)2 、 1011(B) 、 1011B 八进制（Q）： (257)8 、 257(Q)、 257Q 十六进制（H）：(2A8)16 、 2A8(H)、 2A8H、0A58H十进制数的主要特点是： 有十个数码 09； 进位方式为逢十进一，或者说其基数是 10。 二进制数的主要特点为： 有两个数码 0 和 1； 进位方式为逢二进一，基数是 2，数位 k 上的权是 2k。事实上，其他进位制数与上述表示方法类似，只是使用的数码、基数及权不同。 本讲知识延伸 一般地说，若用正整数 J 表示进位制基数，则任意一个 J 进制数

24、 N 可以表示为：第6页 其中 ak 是一个值为 0，1，2，J-1 的数码。当 J=10 时，此为一个十进制数；当 J=2，4，8，16时，分别为二进制数、四进制数、八进制数和十六进制数。八进制采用的数码是 07，十六进制采用的数码是 09 和 AF ，其中 AF 的值为十进制的 1015，A F 也可以写成小写字母。根据上述讨论可知，各种进位制数有三个共同特点： 每个进制数都有一个固定的基数 J，每一个数位取自 J 个不同数码中的一个，采取“逢 J 进一”的原则向前进位。 进位制数可以按上述公式展开，且每位上的数码 ak 对应一个固定的权 Jk。 对 J 进制小数而言，若小数点向左移动一位

25、，等于原数缩小了 J 倍；若小数点向右移动一位，等于原数增大了 J 倍。第7页 第二讲 数制转换 本讲要 点各种进制 不同数制之间的转换 授课内 容1. 各种数制 十进制 第一节 各种数制 十个符号（0、1、2、3、4、5、6、7、8、9） 逢十进一 二进制 两个符号（0、1） 逢二进一 八进制 八个符号（ 0、1、2、3、4、5、6、7） 逢八进一 十六进制 0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A 、B、C、D、E、F，十六个符号 逢十六进一 第二节 计算机中使用的数制 与生活中常用的十进制数不同，计算机内使用二进制数，这主要是基于下述原因： 设计可行性。如果将一个数码视做一种状态，则十

26、进制数共有 10 种状态，对应 09 的数码，因为二进制数只有 0 和 1 两个数码，只有两种状态。从实现上看，设计具有 10 个状态的电子器件是极其困难的，而具有两个状态的器件则容易实现，如开关的闭合、晶体管的截止和导通、电位电平的低和高等都可以表示数码 0 和 1。可以说，使用二进制才使电子器件的设计更具有可行性。 运算简易性。二进制数具有比十进制数简单得多的运算规则。例如，二进制数的求和法则为：相比之下，十进制中的每两个数码都要定义运算法则，远比二进制复杂。正因为使用较少的运算规则，才使计算机运算器的硬件结构得到极大简化。 系统可靠性。因为使用二进制数表示数码的电信号较少，控制过程简单，

27、数据的处理和传输不易出错，所以提高了计算机系统的可靠性。第8页 各进制转十进制 第三节 数制转换 十进制转二进制 除以 2 倒取余数 例如：（15） =（1111） 10 2例：与十进制数 100 等值的数是： (ACD) A （64）16 B （1100010）2 C （1100100）2 D （144）8 本讲知 识延伸1. 十进制数转换成非十进制数的方法概述 当一个十进制数 m 转换成 J 进制数时，可以将整数部分和小数部分分开考虑，规则是： 整数部分。将 m 的整数部分除 J 取余，再重复地用相除后的整数部分除 J 取余，直到整数部分为 0 时止。按先后次序，将所得到的余数由右到左（即

28、由低到高）排列，即得到 J 进制数的整数部分。 小数部分。将 m 的小数部分乘 J 取整，再重复地用相乘后的小数部分乘 J 取整，直到小数部分为0 或达到要求精度时为止。按先后次序将所得到的整数由左到右（即由高到低）排列，即得到 J 进制数的小数部分。 2. 二进制数、八进制、十六进制数之间的转换。 二进制数与八进制数之间的转换。由于 2 =8，即 1 位八进制数相当于 3 位二进制数，可见，两者之间有如下对应关系：第9页 3上述关系说明，从二进制数转换成十六进制数时，应该从小数点开始，分别向左右分组，每位为一组，不足 4 位的用 0 补足，然后将每组二进制数用相应的十六进制数表示。4将十六进

29、制数转换为二进制数是上述过程的逆过程，即将每一个十六进制数码转换为 4 位的二进制数即可。例， 将(1101001011111.100011) 2 转换成十六进制数。将原数补 0 并按 4 位分组进行转换：第三讲 计算机的编码与组成 本讲要 点计算机所使用的编码 计算机系统构成 计算机工作原理概述 授课内 容一、 第一节 计算机中的编码 ASC 码（美国信息交换标准代码）7 位二进制数表示一个字符，最高位为 0. 可以表示常用字符 128 个，编码从 0 到 127。 普通字符： 09 4857 AZ 6590 az 97122 控制字符：031 及 127如 CR（回车） 、LF（换行） 、

30、FF（换页） 、DEL（删除） 、BS（退格)等 第10页 二、 输入码 汉字编码 音码类：全拼、双拼、微软拼音、自然码和智能 ABC 等； 形码类：五笔字型法、郑码输入法等 ； 混合码： 自然码。 汉字编码：机内码 国家标准:信息交换用汉字编码字符集 基本集(GB2312_80) 一级汉字(常用字，按拼音排序 )：3755 个； 二级汉字(非常用字) ：3008 个。 第二节 计算机系统组成与工作原理 一、 系统组成 一个完整的计算机系统包括硬件和软件。 硬件是组成计算机系统的各种物理器件的总称，是计算机系统的物质基础，包括 CPU、存储器、输入和输出设备等。 软件是在硬件系统上运行的各类程

31、序、数据及有关资料的总称。包括系统软件和应用软件两大部分。 硬件系统 一台微机的硬件系统必须由 5 个部分组成，即运算器、控制器、存储器、输人设备和输出设备。运算器负责指令的执行； 控制 器的作用是协调并控制计算机的各个部件按程序中排好的指令序 列执行指令的操作；存储器是具有记忆 功能 的器件，用于存放程序、需要用到的数据及运算结果；而输入输 出设备则是负责从外部设备输入程序和数据，并将运算的结果送出 软件系统 计算机软件系统是计算机系统的灵魂，计算机众多的功能正是由于丰富的软件实现的。计算机软件分为系统软件和应用软件。系统软件是计算机系统的核心，它管理系统所有的硬件资源和软件资源，人们只能够

32、使用它，而不能改变或者修改。应用软件是为了满足人们某方面需要而开发的软件，类型多样，数量众多。 二、 工作原理 冯诺伊曼提出了计算机的 体系结构， 其要 点是：数字计算机的数制采用二进制；计算机应该按照程序顺序执行。人们把这个理论称为冯诺伊曼体系结构。从第一台计算机 ENIAC 到当今最先进的计算机都采用了冯诺伊曼体系结构，所以冯诺伊曼是当之无愧的数字计算机之父。 根据冯诺伊曼的体系结构，计算机必须具有如下功能：第11页 把需要的程序和数据送至计算机中。必须具有长期记忆程序、数据、中间结果及最终运算结果的能力。能够完成各种算术运算、逻辑运算和数据传送等数据加工处理。能够根据需要控制程序走向，并

33、能根据指令控制机器的各部件协调操作。能够按照要求将处理结果输出给用户。 为了完成上述 功能 ，计算机应当由以下 5 部分构成：中央处理器（ CPU） 、输入 / 输出（ I/O ）设备、主存储器（内存储器） 、辅助存储器（外存储器） 1. 中央处理器（Central Processing Unit, CPU ） 中央处理器主要由控制器和 累加器组成 ，是 任何计算机系统必需的核心部件。控制器是用来实现计算机各部分的协调动作 、使 计算过程自动进行的装置，是计算机的指挥中心。累加器是计算 机进行信息加工的场所，所有算术运算、逻辑运算等都在这里进行。 CPU 的工作原理和一个工厂对产品的加工过程类

34、似。首先输入工厂的原料（指令和数据输入到主存储器） ，经过物资分配部门 的调 度分配（控制器的控制） ，被送往生产线（累加器的计算处理） ， 生产出成品（处理结果）后，再存储在仓库（主存储器）中，最后拿到市场上去卖（结果输出） 。2. 输入/输出（I/O）设备 输入/输出设备是计算机系统与外界联系和沟通的桥梁，例如，用户将程序和数据输入到计算机的存储器，或将计算结果反馈给用户等。 输入设备是把信息送入计算机系统的设备，它将原始信息转化为计算机能识别的二进制数。输入设备的种类很多，常用的有键盘、鼠标和扫描仪等。 输出设备是把计算机系统中的信息送出的设备，它把计算机内部的二进制数据转换成便于人们阅

35、读和利用的形式。常用的输出设备有显示器、打印机、绘图仪和音箱等。3. 内存储器 主存储器也称为内存储器，简称内存，它能被 CPU 直接访问。主存储器用来存放计算机的系统程序、即将处理的用户程序、数据和计算结果等。主存储器由电子器件构成，CPU 对它的存取速度非常快，但是其容量较小。 主存储器主要有随机访问存储器（ Random Access Memory, RAM）和只读存储器（Read Only Memory, ROM）两种。RAM 允许我们随机地存取内存中的数据，如果计算机断电，保存在 RAM 中的数据将全部丢失，所以 RAM 是计算机的临时存储区，而不是永久性存储区。 ROM 中的信息一

36、旦写入（写入的过程称为固化） ，就不能被擦除，所以，存储在 ROM 中的数据理论上是永久的。ROM 只能读、不能写，基于这个原因，ROM常用于存储重要的系统程序和数据，如主板的 BIOS（基本输入输出系统）等，即使关机后，保存在 ROM中的数据也不会丢失。4. 外存储器 辅助存储器也称为外部存储器，简称外存，属于海量的、永久性的存储介质，用于存放计算机系统的几乎所有的资料。外存主要有磁带、光盘、磁盘（软盘和硬盘）等形式。当运行存储在外部存储器中的某个应用程序时，计算机将在 CPU（控制器）的控制下，将外部存储器中的程序和数据装载到主存储器中，然后再运行。CPU 不能直接访问外部存储器。与内存相

37、比，计算机访问外部存储器的速度要慢得多，但外部存储器的容量要大得多。5. 总线 第12页 总线（ bus）是 CPU 与外围设备之间传送信息的一组信号线，也是计算机的核心部件之一。所示，总线是计算机数据交换的通道，其性能直接决定了计算机的性能。 本讲知识延伸 计算机主要性能指标CPU 主频：CPU 的时钟频率，是 CPU 的主要性能指标。计算机硬件在控制器的控制下， 按照时钟脉冲的节奏，一个节拍一个节拍地工作，时钟频率高意味着工作节拍快，所以，主频越高，CPU 的计算速度越快，性能就越好。主板带宽：主板总线的数据传输速率。总线是所有数据交换的必经之路，带宽越大，数据传输速度越快，计算机的性能就

38、越好。内存容量：主存储器的容量大小。在运行程序时，内存和外存将不断地交换数据，而 CPU 访问外存（如硬盘）的效率比访问内存要低得多，如果提高内存容量，就可以减少 CPU 访问外存的次数，同时可以更好地支持计算机多线程操作，所以，内存容量越大，计算机的整体性能就越好。硬盘容量：辅助存储器的容量大小。硬盘是档，硬盘越大，可以存储的资料就越多。PC 机必备的主要辅助存储器，用于存放各种程序和文控制字符各进制对照表 二进制 0000 0000 0000 0001 0000 0010 0000 0011 0000 0100 0000 0101 0000 0110 0000 0111 0000 1000

39、 0000 1001 0000 1010 0000 1011 0000 1100 0000 1101 0000 1110 0000 1111 十进制 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 十六进制 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 0A 0B 0C 0D 0E 0F 缩写 NUL SOH STX ETX EOT ENQ ACK BEL BS HT LF VT FF CR SO SI 名称/意义 空字符（Null ） 标题开始 本文开始 本文结束 传输结束 请求 确认回应 响铃 退格 水平定位符号 换行键 垂直定位符号 换页键 归位

40、键 取消变换（Shift out） 启用变换（Shift in） 第13页 二进制 0001 0000 0001 0001 0001 0010 0001 0011 0001 0100 0001 0101 0001 0110 0001 0111 0001 1000 0001 1001 0001 1010 0001 1011 0001 1100 0001 1101 0001 1110 0001 1111 0111 1111 十进制 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 127 十六进制 10 11 12 13 14 15 16 17 18

41、19 1A 1B 1C 1D 1E 1F 7F 缩写 DLE DC1 DC2 DC3 DC4 NAK SYN ETB CAN EM SUB ESC FS GS RS US DEL 名称/意义 跳出数据通讯 设备控制一（XON 启用软件速度控制） 设备控制二 设备控制三（XOFF 停用软件速度控制）设备控制四 确认失败回应 同步用暂停 区块传输结束 取消 连接介质中断 替换 跳出 文件分割符 组群分隔符 记录分隔符 单元分隔符 删除 第四讲 存储器 本讲要 点内存储器的特点和分类 外存储器的特点和分类 存储容量的换算 授课内 容第一节 内存储器 内存储器也称为主存或内存，是微型机的一个重要组成部

42、分。计算机执行的所的程序和操作的数据都要先放入内存，因此其工作速度和存储容量对系统的整体性能、系统所能解决问题的规模和效率都有很大的影响。是直接与 CPU 相联系的存储设备，是微型计算机工作的基础，位于主板上。通常，内存储器分为只读存储器、随机读写存储器和高速缓冲存储器 3 类。一、 只读存储器(ROM，Read Only Memory)ROM 是指只能读数据而不能往里写数据的存储器。ROM 中的数据是由设计者和制造商事先编制好固第14页 化在里面的一些程序，使用者不能随意更改。ROM 主要用于检查计算机系统的配置情况并提供最基本的输入输出控制程序，如存储 BIOS 参数的 CMOS 芯片。其

43、特点是计算机断电后存储器中的数据仍然存在。二、 随机读写存储器(RAM，Random Access Memory)RAM 是计算机工作的存储区，一切要执行的程序和数据都要先装入该存储器内。随机读写的含义是指既能读数据，也可以往里写数据。通常所说的 128MB 内存就是指 RAM。该设备主要有两个特点：一是存储器中的数据可以反复使用，只有向存储器写入新数据时存储器中的内容才被更新；二是存储器中的信息会随着计算机的断电自然消失，所以说 RAM 是计算机处理数据的临时存储区。要想使数据长期保存起来，必须将数据保存在外存中。目前微机中的 RAM 大多采用半导体存储器，基本上是以内存条的形式进行组织，其

44、优点是扩展方便，用户可根据需要随时增加内存；常见的内存条根据主板上的内存插槽类型有 SDRAM(168 线)、DDR(184 线)和 Rambus 内存 3 种类型，它的存取速度用 ns（纳秒）来计算，在内存条上标有-6、-7、-8 等字样，该读数越小，说明内存速度越快。存储容量有 64 MB、128 和 256MB等几种。使用时只要将内存条插在主板的内存插槽上即可。三、 高速缓冲存储器(Cache)Cache 是指在 CPU 与内存之间设置一级或两极高速小容量存储器，称之为高速缓冲存储器。在计算机工作时，系统先将数据由外存读入 RAM 中，再由 RAM 读入 Cache 中，然后 CPU 直

45、接从 Cache 中取数据进行操作。设置高缓就是为了解决 CPU 速度与 RAM 的速度不匹配问题。通常，Cache 的容量在 32 KB256 KB 之间，存取速度在 1535 ns 之间，而 RAM 存取速度一般要大于 80ns。第二节 外存储器 外部存储器即外存，也称辅存，是内存的延伸，其主要作用是长期存放计算机工作所需要的系统文件、应用程序、用户程序、文档和数据等。当 CPU 需要执行某部分程序和数据时，由外存调入内存以供CPU 访问，可见外存的作用是扩大存储系统容量的。目前最常用的外存有硬盘(可移动硬盘)、软盘、光盘和磁带、移动存储器(U 盘)等。通常一台微型计算机至少安装一个硬盘存

46、储器和一个光盘存储器。硬盘存储器的特点是存储容量大、读写速度快、密封性好、可靠性高、使用方便，有些软件只需在硬盘上安装一次便能长期使用运行。软盘存储器的特点是成本低、重量轻、价格便宜、盘片易携带易保存，但运行软盘上的软件需要在每次运行时都要插入软盘，且有些大的软件如果没有硬盘存储器则根本无法运行。一、 硬盘 1.硬盘的工作原理 硬盘的存储容量较大，目前流行的硬盘容量一般在 40GB200GB 之间，存取速度比早期的硬盘有了很大的提高，是目前微机系统配置中必不可少的外存储器。硬盘是利用特定的磁粒子的极性来记录数据的。磁头在读取数据时，将磁头粒子的不同极性转换成不同的电脉冲信号，再利用数据转换器将

47、这些原始信号变成计算机可以识别、使用的数据，写操作正好与此相反。硬盘是在合金材料表面涂上一层很薄的磁性材料，通过磁层的磁化来存储信息。硬盘主要由磁头、盘片和控制电路组成。信息存储在盘片上，由磁头负责读写。当硬盘收到指令时，磁头根据收到的地址，通过磁盘的转动找到正确的位置，读取出需要的信息并将其保存在硬盘的缓冲区中，缓冲区中的数据通过硬盘接口与外界进行数据交换，从而完成读取、写入、修改、删除数据的操作。第15页 2硬盘的结构 硬盘主要包括盘片、磁头、盘片主轴电机、控制电机、磁头控制器、数据转换器、接口、缓存等几个部分。 所有的盘片都固定在主轴上，而且全部都是平行的。通常每个盘片有两个存储面，每个

48、存储面有一个磁头负责读写操作。磁头由磁头控制器控制，可沿盘片的径向移动。盘片以每分钟数千转的速率高速旋转，这样磁头就能在盘片的指定位置进行数据的读写。工作时磁头浮在盘片的上方，并不与盘片直接接触。（1）磁头磁头由读写磁头、传动臂、传动轴三部分组成。磁头的移动是硬盘技术中最重要、最关键的一环。磁头采用了非接触结构，加电后，磁头在高速旋转的磁盘表面移动。（2）磁头驱动机构硬盘的寻道是靠移动磁头来完成的，而移动磁头则需要机构驱动才能实现。磁头驱动机构由电磁线圈电机、磁头驱动小车、防震动装置构成。（3）盘片盘片是硬盘存储数据的载体，大多采用金属盘片为基片，在基片上均匀地覆有磁介质，形成一个磁介质薄膜。另外，IBM 还用一种被称为“玻璃盘片”的材料作为盘片基质，玻璃盘片比普通盘片在运行时更加平滑也更加坚固，在高转速时也具有更高的稳定性。（4）主轴组件主轴组件包括轴承和驱动电机等。随着硬盘容量的扩大和速率的提高，主轴电机的速率也不断提高，硬盘厂家已经开始采用精密机械工业中的液态轴承电机技术。（5）控制电路硬盘控制电路主要负责硬盘读写控制等工作。（6）接口部分接口包括电源接口插座和数据接口插座两部分。电源接口插座与主机电源相连，为硬盘正常工作提供电力保证。数据接口插座则是硬盘数据与主板控制芯片之间进行数据传输的通道，使用时是用一根数据电缆将其与主板 IDE 接口或与其他控制适配器的接口相连接。