本書共有8章，基礎(chǔ)部分分別介紹了計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識、Windows 7操作系統(tǒng)的使用、文字處理軟件Word 2010、電子制表軟件Excel 2010、演示文稿軟件PowerPoint 2010、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)及安全維護(hù)、常用工具軟件的使用；項(xiàng)目實(shí)踐部分介紹了3個(gè)綜合實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，包括財(cái)務(wù)圖表的制作、學(xué)生檔案查詢系統(tǒng)、茶文化演示文稿，通過三個(gè)實(shí)例綜合練習(xí)可以輕松將前面基礎(chǔ)內(nèi)容融會貫通。本書內(nèi)容豐富、層次清晰、通俗易懂、圖文并茂、易教易學(xué)，注重知識性、基本原理和方法的介紹，更注重上機(jī)實(shí)踐環(huán)節(jié)。本書適合作為普通高校、大專院校和成人高等教育非計(jì)算機(jī)專業(yè)基礎(chǔ)課的教材使用，也可作為各類計(jì)算機(jī)培訓(xùn)班的教材和自學(xué)參考書。本書配有電子課件、習(xí)題答案，并提供素材下載，以方便教學(xué)和讀者使用。
本書共有8章，基礎(chǔ)部分分別介紹了計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識、Windows 7操作系統(tǒng)的使用、文字處理軟件Word 2010、電子制表軟件Excel 2010、演示文稿軟件PowerPoint2010、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)及安全維護(hù)、常用工具軟件的使用；項(xiàng)目實(shí)踐部分介紹了3個(gè)綜合實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，包括財(cái)務(wù)圖表的制作、學(xué)生檔案查詢系統(tǒng)、茶文化演示文稿，通過三個(gè)實(shí)例綜合練習(xí)可以輕松將前面基礎(chǔ)內(nèi)容融會貫通。本書內(nèi)容豐富、層次清晰、通俗易懂、圖文并茂、易教易學(xué)，注重知識性、基本原理和方法的介紹，更注重上機(jī)實(shí)踐環(huán)節(jié)。本書適合作為普通高校、大專院校和成人高等教育非計(jì)算機(jī)專業(yè)基礎(chǔ)課的教材使用，也可作為各類計(jì)算機(jī)培訓(xùn)班的教材和自學(xué)參考書。本書配有電子課件、習(xí)題答案，并提供素材下載，以方便教學(xué)和讀者使用。
目錄
第1章 計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識1
1.1 計(jì)算機(jī)概述2
1.1.1 計(jì)算機(jī)發(fā)展簡史2
1.1.2 計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)6
1.1.3 計(jì)算機(jī)的應(yīng)用6
1.1.4 計(jì)算機(jī)的分類8
1.2 數(shù)制與編碼10
1.2.1 數(shù)制的基本概念10
1.2.2 二進(jìn)制、八進(jìn)制、十進(jìn)制和
十六進(jìn)制數(shù)11
1.3 計(jì)算機(jī)中字符的編碼12
1.3.1 西文字符的編碼12
1.3.2 漢字的編碼12
1.4 指令和程序設(shè)計(jì)語言15
1.4.1 計(jì)算機(jī)指令15
1.4.2 程序設(shè)計(jì)語言15
1.5 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成17
1.5.1 “存儲程序控制”計(jì)算機(jī)
概念17
1.5.2 計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的組成17
1.5.3 計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)的組成18
1.6 微型計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)20
1.6.1 微型計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)20
1.6.2 微型計(jì)算機(jī)的性能指標(biāo)21
1.6.3 微型計(jì)算機(jī)的硬件及功能22
1.7 小型案例實(shí)訓(xùn)27
1.7.1 認(rèn)識計(jì)算機(jī)硬件27
1.7.2 動手組裝PC29
1.8 本章小結(jié)31
習(xí)題31
第2章 Windows 7操作系統(tǒng)的使用33
2.1 啟動和關(guān)閉Windows 7系統(tǒng)34
2.1.1 啟動Windows 7系統(tǒng)34
2.1.2 關(guān)閉Windows 7系統(tǒng)35
2.2 鼠標(biāo)和鍵盤的操作37
2.2.1 鼠標(biāo)操作38
2.2.2 鼠標(biāo)指針38
2.2.3 鍵盤的布局39
2.2.4 鍵盤的調(diào)整40
2.2.5 Windows鍵盤上的快捷鍵40
2.3 Windows 7桌面的基本操作41
2.3.1 桌面圖標(biāo)41
2.3.2 任務(wù)欄42
2.4 Windows 7窗口操作43
2.5 菜單及對話框的操作46
2.5.1 菜單的組成及操作46
2.5.2 對話框的組成及操作48
2.6 文件與文件夾操作51
2.6.1 文件與文件夾的基本概念51
2.6.2 瀏覽文件與文件夾52
2.6.3 選擇文件與文件夾52
2.6.4 移動、復(fù)制文件和文件夾53
2.6.5 刪除、還原文件和文件夾55
2.6.6 新建文件夾56
2.6.7 重新命名文件和文件夾56
2.6.8 尋找文件與文件夾57
2.6.9 創(chuàng)建快捷方式58
2.7 管理與設(shè)置58
2.7.1 磁盤管理58
2.7.2 設(shè)置顯示器60
2.7.3 【控制面板】的使用60
2.8 漢字輸入法介紹61
2.8.1 輸入法的切換61
2.8.2 智能ABC輸入法62
2.9 其他附件程序的使用63
2.9.1 記事本的使用63
2.9.2 寫字板的使用64
2.9.3 畫圖軟件的使用64
2.10 小型案例實(shí)訓(xùn)64
2.10.1 在記事本中輸入漢字64
2.10.2 文件夾的基本操作65
2.11 本章小結(jié)66
習(xí)題67
第3章 文字處理軟件Word 201069
3.1 初識Word 201070
3.1.1 啟動Word 201070
3.1.2 退出Word 201071
3.1.3 Word 2010的工作環(huán)境71
3.1.4 Word 2010的視圖方式73
3.2 文字編輯76
3.2.1 文檔的創(chuàng)建、保存76
3.2.2 文字的輸入77
3.2.3 文本的選定77
3.2.4 文本的復(fù)制78
3.2.5 文本的移動78
3.2.6 查找和替換78
3.2.7 自動更正79
3.2.8 多窗口編輯技術(shù)80
3.3 文字段落設(shè)置81
3.3.1 設(shè)置字符格式81
3.3.2 設(shè)置段落格式82
3.3.3 首字下沉83
3.3.4 邊框和底紋84
3.3.5 分欄87
3.3.6 格式刷89
3.4 頁面設(shè)置與打印89
3.4.1 添加頁眉、頁腳和頁碼89
3.4.2 頁面設(shè)置91
3.4.3 打印文檔92
3.5 高級排版93
3.5.1 模板93
3.5.2 繪制圖形93
3.5.3 藝術(shù)字94
3.5.4 文本框95
3.5.5 圖片96
3.5.6 SmartArt圖形99
3.6 表格處理103
3.6.1 創(chuàng)建表格103
3.6.2 編輯表格104
3.6.3 設(shè)置表格格式106
3.6.4 文本和表格之間的轉(zhuǎn)換108
3.6.5 數(shù)據(jù)的排序與計(jì)算110
3.7 小型案例實(shí)訓(xùn)112
3.7.1 制作個(gè)人簡歷112
3.7.2 制作合作協(xié)議書116
3.8 本章小結(jié)118
習(xí)題118
第4章 電子制表軟件Excel 2010121
4.1 Excel 2010基礎(chǔ)知識122
4.1.1 啟動Excel 2010122
4.1.2 Excel 2010的工作界面123
4.1.3 工作簿與工作表123
4.2 工作簿的管理124
4.2.1 創(chuàng)建工作簿124
4.2.2 工作表標(biāo)簽125
4.2.3 保存工作簿125
4.3 編輯單元格126
4.3.1 選擇單元格126
4.3.2 移動、復(fù)制單元格127
4.3.3 插入單元格127
4.3.4 清除單元格128
4.3.5 刪除單元格129
4.4 編輯工作表132
4.4.1 插入工作表132
4.4.2 重命名工作表133
4.4.3 移動、復(fù)制工作表134
4.4.4 刪除工作表134
4.4.5 顯示、隱藏工作表135
4.4.6 保護(hù)工作簿和工作表135
4.4.7 窗口的拆分和凍結(jié)137
4.5 工作表的格式化138
4.5.1 調(diào)整表格列寬與行高138
4.5.2 設(shè)置字體格式139
4.5.3 設(shè)置對齊方式139
4.5.4 自動套用系統(tǒng)默認(rèn)格式140
4.6 公式與函數(shù)141
4.6.1 公式141
4.6.2 自動填充公式143
4.6.3 函數(shù)143
4.6.4 插入函數(shù)144
4.7 圖表148
4.7.1 創(chuàng)建圖表148
4.7.2 編輯圖表149
4.8 數(shù)據(jù)管理與分析153
4.8.1 數(shù)據(jù)清單153
4.8.2 數(shù)據(jù)排序154
4.8.3 數(shù)據(jù)篩選155
4.8.4 分類匯總和數(shù)據(jù)透視表158
4.9 小型案例實(shí)訓(xùn)160
4.9.1 公司損益表160
4.9.2 企業(yè)資產(chǎn)結(jié)構(gòu)分析圖表165
4.10 本章小結(jié)166
習(xí)題167
第5章 演示文稿軟件
PowerPoint 2010169
5.1 PowerPoint 2010概述170
5.1.1 認(rèn)識PowerPoint 2010170
5.1.2 PowerPoint 2010的
啟動與退出170
5.1.3 主窗口的組成171
5.1.4 視圖方式172
5.2 制作演示文稿174
5.2.1 新建演示文稿174
5.2.2 保存演示文稿176
5.3 幻燈片的基本操作176
5.3.1 插入幻燈片176
5.3.2 刪除幻燈片176
5.3.3 復(fù)制、移動幻燈片177
5.4 編輯演示文稿177
5.4.1 添加文字177
5.4.2 設(shè)置字體格式178
5.4.3 插入圖片179
5.5 設(shè)置演示文稿的外觀184
5.5.1 設(shè)置母版184
5.5.2 設(shè)計(jì)模板185
5.5.3 背景設(shè)置186
5.6 完善演示文稿188
5.6.1 插入影片188
5.6.2 插入聲音189
5.6.3 錄制旁白190
5.6.4 添加動畫效果190
5.7 播放演示文稿196
5.7.1 設(shè)置放映時(shí)間196
5.7.2 設(shè)置放映方式197
5.7.3 啟動放映198
5.7.4 打包演示文稿199
5.8 小型案例實(shí)訓(xùn)199
5.8.1 制作電子相冊200
5.8.2 制作過光文字203
5.9 本章小結(jié)206
習(xí)題206
第6章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)及安全維護(hù)207
6.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述及組成208
6.2 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能和分類208
6.3 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議與主機(jī)地址209
6.3.1 主機(jī)地址209
6.3.2 IP地址210
6.3.3 子網(wǎng)的劃分210
6.4 域名和域名分析211
6.5 局域網(wǎng)及其連接設(shè)備211
6.5.1 局域網(wǎng)的定義212
6.5.2 局域網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)212
6.5.3 局域網(wǎng)連接設(shè)備214
6.6 全球最大的網(wǎng)絡(luò)——Internet214
6.6.1 Internet 概述214
6.6.2 Internet的接入方式215
6.6.3 Internet的服務(wù)216
6.7 用IE瀏覽器瀏覽網(wǎng)頁216
6.7.1 IE瀏覽器概述217
6.7.2 利用IE瀏覽器瀏覽網(wǎng)頁217
6.7.3 使用搜索引擎查詢信息217
6.7.4 保存網(wǎng)頁信息218
6.7.5 將網(wǎng)頁添加到收藏夾219
6.8 網(wǎng)上信函——電子郵件219
6.8.1 申請電子郵箱219
6.8.2 登錄電子郵箱并發(fā)送
電子郵件220
6.9 Internet的其他應(yīng)用221
6.9.1 論壇221
6.9.2 博客和微博221
6.9.3 即時(shí)通信222
6.9.4 網(wǎng)上購物222
6.9.5 網(wǎng)盤與云盤222
6.10 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全概述223
6.10.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全的定義223
6.10.2 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)攻擊的
主要特點(diǎn)223
6.10.3 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)攻擊的
主要途徑224
6.10.4 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全維護(hù)的
簡要措施224
6.11 計(jì)算機(jī)病毒225
6.11.1 計(jì)算機(jī)病毒的相關(guān)概念225
6.11.2 計(jì)算機(jī)病毒的分類225
6.11.3 計(jì)算機(jī)病毒的防治226
6.12 防火墻技術(shù)226
6.12.1 防火墻概述227
6.12.2 防火墻的作用227
6.12.3 防火墻的關(guān)鍵技術(shù)227
6.12.4 防火墻的基本類型228
6.12.5 防火墻的局限性229
6.13 小型案例實(shí)訓(xùn)229
6.13.1 查詢火車票信息229
6.13.2 金山毒霸的安裝與使用230
6.14 本章小結(jié)231
習(xí)題231
第7章 常用工具軟件的使用233
7.1 多媒體播放軟件234
7.1.1 暴風(fēng)影音5的功能特點(diǎn)234
7.1.2 暴風(fēng)影音5的下載、
啟動及屏幕介紹234
7.1.3 暴風(fēng)影音5的操作技巧235
7.2 下載工具軟件236
7.2.1 迅雷7的主要特點(diǎn)236
7.2.2 迅雷7的安裝和啟動236
7.2.3 迅雷7的參數(shù)設(shè)置237
7.2.4 使用迅雷7下載文件237
7.2.5 管理下載文件238
7.3 圖片瀏覽軟件239
7.3.1 ACDSee的功能特點(diǎn)239
7.3.2 ACDSee 18的安裝和啟動239
7.3.3 ACDSee 18的基本功能240
7.4 QQ聊天241
7.4.1 注冊QQ號碼241
7.4.2 登錄QQ并設(shè)置個(gè)人信息242
7.4.3 添加親友的QQ號碼242
7.4.4 發(fā)送與接收文件243
7.5 PDF文件閱讀軟件243
7.5.1 Adobe Reader簡介243
7.5.2 PDF文件的特點(diǎn)244
7.5.3 創(chuàng)建PDF文件244
7.5.4 閱讀PDF文件245
7.5.5 編輯PDF文件245
7.6 壓縮與解壓軟件246
7.6.1 WinRAR軟件的特點(diǎn)246
7.6.2 WinRAR軟件的安裝246
7.6.3 使用WinRAR快速
壓縮和解壓縮246
7.6.4 使用WinRAR創(chuàng)建自解壓
可執(zhí)行文件247
7.7 小型案例實(shí)訓(xùn)247
7.7.1 使用Media Player看電影247
7.7.2 創(chuàng)建帶密碼的壓縮文件248
7.8 本章小結(jié)248
習(xí)題249
第8章 項(xiàng)目實(shí)踐251
8.1 財(cái)務(wù)圖表的制作252
8.1.1 制作表格252
8.1.2 添加文字254
8.1.3 計(jì)算表格數(shù)據(jù)255
8.1.4 建立圖表255
8.2 建立學(xué)生檔案查詢系統(tǒng)258
8.2.1 制作學(xué)生檔案查詢首頁258
8.2.2 制作學(xué)生檔案查詢頁260
8.2.3 制作學(xué)生檔案資料庫264
8.2.4 制作學(xué)生入學(xué)成績圖表266
8.2.5 創(chuàng)建鏈接268
8.3 制作茶文化演示文稿270
附錄 Office 2010常用快捷鍵276
習(xí)題答案280
參考文獻(xiàn)281
第1章
計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識
本章要點(diǎn)：
* 計(jì)算機(jī)的發(fā)展史、特點(diǎn)、應(yīng)用和分類。
* 計(jì)算機(jī)數(shù)制和編碼。
* 計(jì)算機(jī)指令和程序設(shè)計(jì)語言。
* 計(jì)算機(jī)硬件和軟件系統(tǒng)組成。
* 微型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)和性能指標(biāo)。
* 如何組裝計(jì)算機(jī)。
* 如何識別計(jì)算機(jī)硬件。
學(xué)習(xí)目標(biāo)：
* 掌握計(jì)算機(jī)相關(guān)基礎(chǔ)知識。
* 掌握數(shù)制和編碼的內(nèi)容。
* 掌握各種進(jìn)制數(shù)之間的相互轉(zhuǎn)換。
1.1 計(jì)算機(jī)概述
計(jì)算機(jī)俗稱電腦，其英文名是Computer。它是一種能高速運(yùn)算、具有內(nèi)部存儲能力、由程序控制其操作過程及自動進(jìn)行信息處理的電子設(shè)備。目前，計(jì)算機(jī)已成為我們學(xué)習(xí)、工作和生活中使用最廣泛的工具之一。
1.1.1 計(jì)算機(jī)發(fā)展簡史
計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)硬件和計(jì)算機(jī)軟件構(gòu)成。計(jì)算機(jī)硬件是指構(gòu)成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的所有物理器件(集成電路、電路板以及其他磁性元件和電子元件等)、部件和設(shè)備(控制器、運(yùn)算器、存儲器、輸入輸出設(shè)備等)的集合；計(jì)算機(jī)軟件是指用程序設(shè)計(jì)語言編寫的程序，以及運(yùn)行程序所需的文檔、數(shù)據(jù)的集合。自計(jì)算機(jī)誕生之日起，人們探索的重點(diǎn)不僅在于建造運(yùn)算速度更快、處理能力更強(qiáng)的計(jì)算機(jī)，而且在于開發(fā)能讓人們更有效地使用這種計(jì)算設(shè)備的各種軟件。
1946年，美國賓夕法尼亞大學(xué)研制成功了電子數(shù)字積分式計(jì)算機(jī)(Electronic Numerical Integrator And Calculator，ENIAC)，如圖1-1所示。此臺計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積龐大，但功能遠(yuǎn)不及現(xiàn)在的一臺普通微型計(jì)算機(jī)。
ENIAC長30.48米，寬1米，占地面積約170平方米，它有30個(gè)操作臺，約相當(dāng)于10間普通房間的大小，其重達(dá)30噸，耗電量150千瓦時(shí)，造價(jià)48萬美元。它包含17468個(gè)真空管、7200水晶二極管、1500個(gè)中轉(zhuǎn)、70000個(gè)電阻器、10000個(gè)電容器、1500個(gè)繼電器、6000多個(gè)開關(guān)，每秒執(zhí)行5000次加法或400次乘法運(yùn)算，計(jì)算速度是繼電器計(jì)算機(jī)的1000倍、手工計(jì)算的20萬倍。
ENIAC的誕生宣告了電子計(jì)算機(jī)時(shí)代的到來，其意義在于它奠定了計(jì)算機(jī)發(fā)展的基礎(chǔ)，開辟了計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的新紀(jì)元。
在ENIAC的研制過程中，美籍匈牙利數(shù)學(xué)家馮·諾依曼總結(jié)并歸納了以下3個(gè)特點(diǎn)。
(1)采用二進(jìn)制：在計(jì)算機(jī)內(nèi)部，程序和數(shù)據(jù)采用二進(jìn)制代碼表示。
(2)存儲程序控制：程序和數(shù)據(jù)存放在存儲器中，即程序存儲的概念。計(jì)算機(jī)執(zhí)行程序時(shí)無須人工干預(yù)，能自動、連續(xù)地執(zhí)行程序，并得到預(yù)期的結(jié)果。
(3)計(jì)算機(jī)的5個(gè)基本部件：計(jì)算機(jī)具有運(yùn)算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備。
從第一臺電子計(jì)算機(jī)誕生到現(xiàn)在，計(jì)算機(jī)技術(shù)以前所未有的速度迅猛發(fā)展，經(jīng)歷了大型機(jī)階段和微型機(jī)及網(wǎng)絡(luò)階段。
1. 大型計(jì)算機(jī)時(shí)代
人們通常根據(jù)計(jì)算機(jī)采用電子元件的不同將計(jì)算機(jī)的發(fā)展過程劃分為電子管、晶體管、集成電路，以及大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路4個(gè)階段，分別稱為第一代至第四代計(jì)算機(jī)。在這4個(gè)階段的發(fā)展過程中，計(jì)算機(jī)的體積越來越小，功能越來越強(qiáng)，價(jià)格越來越低，應(yīng)用越來越廣泛。
1)第一代計(jì)算機(jī)(1946—1958年)
(1)主要元件是電子管。
(2)內(nèi)存儲器采用水銀延遲線，外存儲器采用磁鼓、紙帶、卡片等。
(3)運(yùn)算速度為每秒幾千次到幾萬次，內(nèi)存容量僅為1000～4000字節(jié)。
(4)計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語言還處于最低階段，用一串0和1表示的機(jī)器語言進(jìn)行編程，直到20世紀(jì)50年代才出現(xiàn)了匯編語言。但尚無操作系統(tǒng)出現(xiàn)，操作機(jī)器困難。
(5)主要用于軍事和科學(xué)研究。
(6)體積龐大、造價(jià)昂貴、運(yùn)算速度慢、存儲容量小、可靠性差、不易掌握、維護(hù)困難。
(7)代表性的機(jī)型為UNIVAC-I。
2)第二代計(jì)算機(jī)(1958—1964年)
(1)主要元件是晶體管。
(2)大量采用磁芯作內(nèi)存儲器，采用磁盤、磁帶等做外存儲器。
(3)運(yùn)算速度提高到每秒幾十萬次，內(nèi)存容量擴(kuò)大到幾十萬字節(jié)。
(4)應(yīng)用已擴(kuò)展到數(shù)據(jù)處理和事務(wù)處理。
(5)體積小、重量輕、耗電量少、運(yùn)算速度快、可靠性高、工作穩(wěn)定。
(6)代表性的計(jì)算機(jī)是IBM公司生產(chǎn)的IBM-7094機(jī)和CDC公司的CDC-1604機(jī)。
3)第三代計(jì)算機(jī)(1964—1971年)
(1)主要元件采用小規(guī)模集成電路(SSI)和中規(guī)模集成電路(MSI)。
(2)開始采用性能優(yōu)良的半導(dǎo)體存儲器。
(3)運(yùn)算速度提高到每秒幾十萬到幾百萬次基本運(yùn)算。
(4)主要用于科學(xué)計(jì)算、數(shù)據(jù)處理以及過程控制。
(5)功耗、體積、價(jià)格等進(jìn)一步下降，而速度及可靠性相應(yīng)提高。
(6)代表性的機(jī)型為IBM-360計(jì)算機(jī)系列。
4)第四代計(jì)算機(jī)(1971年至今)
(1)主要元件采用大規(guī)模集成電路(LSI)和超大規(guī)模集成電路(VLSI)。
(2)主存儲器采用集成度很高的半導(dǎo)體存儲器。
(3)運(yùn)算速度可達(dá)每秒幾百萬次至上億次。
(4)應(yīng)用領(lǐng)域不斷向社會各個(gè)方面滲透。
(5)體積、重量、功耗進(jìn)一步減小。
2. 微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展
1971年，世界上第一片4位微處理器4004在Intel(英特爾)公司誕生，標(biāo)志著計(jì)算機(jī)進(jìn)入了微型計(jì)算機(jī)時(shí)代。
微處理器是大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路的產(chǎn)物。以微處理器為核心的微型計(jì)算機(jī)屬于第四代計(jì)算機(jī)。通常人們以微處理器為標(biāo)志來劃分微型計(jì)算機(jī)，如286機(jī)、386機(jī)、486機(jī)、Pentium(奔騰)機(jī)、PentiumⅡ機(jī)、Pentium?Ⅲ機(jī)和Pentium 4機(jī)等。微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展史實(shí)際上就是微處理器的發(fā)展史。微處理器一直遵循摩爾(Moore)定律，其性能以平均每18個(gè)月提高一倍的高速度發(fā)展著。Intel公司的芯片設(shè)計(jì)和制造工藝一直領(lǐng)導(dǎo)著芯片業(yè)界的潮流，在宏觀上可劃分為80x86時(shí)代和Pentium時(shí)代。
1)第一代微型計(jì)算機(jī)
1978年，Intel公司推出了16位微處理器Intel 8086，1979年又推出了Intel 8088，其集成度是29000個(gè)晶體管，時(shí)鐘頻率為4.77MHz。它的內(nèi)部數(shù)據(jù)總線是16位，外部數(shù)據(jù)總線是8位，屬于準(zhǔn)16位微處理器；地址總線為20位，尋址范圍為1MB 內(nèi)存。
1981年，IBM公司用Intel 8086芯片首次推出16位IBM PC(個(gè)人計(jì)算機(jī))。1983年又推出了IBM PC/XT 機(jī)，使微型計(jì)算機(jī)進(jìn)入一個(gè)迅速發(fā)展的實(shí)用時(shí)期。
2)第二代微型計(jì)算機(jī)
1982年，全16位微處理器Intel 80286 芯片問世，其集成度為13.4萬個(gè)晶體管，時(shí)鐘頻率達(dá)到了20 MHz，內(nèi)、外部數(shù)據(jù)總線均為16位，地址總線為24位，尋址范圍為16MB 內(nèi)存。1984年，IBM公司以Intel 80286芯片為CPU推出IBM-PC/AT機(jī)。
3)第三代微型計(jì)算機(jī)
1985年，Intel公司推出全32位微處理器芯片Intel 80386，其集成度為27.5萬個(gè)晶體管，時(shí)鐘頻率為125MHz/33MHz，內(nèi)部和外部數(shù)據(jù)總線都是32位，地址總線也是32位，尋址范圍為4GB內(nèi)存。
4)第四代微型計(jì)算機(jī)
1989年，Intel 公司又研制出新型的個(gè)人計(jì)算機(jī)芯片Intel 80486。它是將80386和數(shù)字協(xié)處理器80387以及一個(gè)8KB的高速緩存集成在一個(gè)芯片內(nèi)，其集成度為120萬個(gè)晶體管，時(shí)鐘頻率為25MHz/33MHz/50MHz。80486機(jī)的性能比帶有80387協(xié)處理器的80386機(jī)提高了4倍。
5)第五代微型計(jì)算機(jī)
1993年，Intel 公司推出Pentium芯片，這是一種速度更快的微處理器，被稱為586或P5。它的集成度為310萬個(gè)晶體管，時(shí)鐘頻率為60MHz/75MHz/90MHz/100MHz/120MHz/ 133MHz。1996年，Intel公司又相繼推出了Pentium Pro和Pentium MMX處理器。Pentium Pro 集成度為550萬個(gè)晶體管，時(shí)鐘頻率為150MHz/166MHz/180MHz/200MHz。
6)第六代微型計(jì)算機(jī)
1997年，Intel公司推出了PentiumⅡ CPU芯片。可以說，PentiumⅡ是集Pentium Pro之精華與MMX技術(shù)完美結(jié)合的產(chǎn)品。
7)第七代微型計(jì)算機(jī)
1999年，Intel公司推出新一代產(chǎn)品Pentium Ⅲ處理器，它的集成度達(dá)到800萬個(gè)晶體管，時(shí)鐘頻率為450MHz/500MHz，目前已推出時(shí)鐘頻率為1GHz的Pentium Ⅲ芯片。以Pentium Ⅲ為CPU的微型計(jì)算機(jī)是當(dāng)前的主流微機(jī)。但是時(shí)鐘頻率為1.5GHz的Pentium?4芯片已于2000年推出。因此，以Pentium 4為CPU的微機(jī)將替代Pentium Ⅲ機(jī)而成為第八代微型計(jì)算機(jī)。
3. 我國計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展概況
我國計(jì)算機(jī)技術(shù)研究起步晚、起點(diǎn)低，但隨著改革開放的深入和國家對高新技術(shù)的扶持、對創(chuàng)新能力的提倡，計(jì)算機(jī)技術(shù)的水平正在逐步地提高。我國計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展歷程如下所述。
(1)1956年，開始研制計(jì)算機(jī)。
(2)1958年，研制成功第一臺電子管計(jì)算機(jī)——103機(jī)。
(3)1959年，104機(jī)研制成功，這是我國第一臺大型通用電子數(shù)字計(jì)算機(jī)。
(4)1964年，研制成功晶體管計(jì)算機(jī)。
(5)1971年，研制成功以集成電路為主要器件的DJS系列機(jī)。這一時(shí)期，在微型計(jì)算機(jī)方面，我國研制開發(fā)了長城、紫金、聯(lián)想系列微機(jī)。
(6)1983年，我國第一臺億次巨型計(jì)算機(jī)——“銀河”誕生。
(7)1992年，10億次巨型計(jì)算機(jī)——“銀河Ⅱ”誕生。
(8)1995年，第一套大規(guī)模并行機(jī)系統(tǒng)——“曙光1000”研制成功。
(9)1997年，每秒130億浮點(diǎn)運(yùn)算、全系統(tǒng)內(nèi)存容量為9.15GB的巨型機(jī)——“銀河Ⅲ”研制成功。
(10)1998年，“曙光2000-Ⅰ”誕生，其峰值運(yùn)算速度為每秒200億次浮點(diǎn)運(yùn)算。
(11)1999年，“曙光2000-Ⅱ”超級服務(wù)器問世，峰值運(yùn)算速度達(dá)每秒1117億次，內(nèi)存高達(dá)50GB。
(12)1999年，“神威”并行計(jì)算機(jī)研制成功，其技術(shù)指標(biāo)位居世界第48位。
(13)2001年，中科院計(jì)算所成功研制我國第一款通用CPU——“龍芯”芯片。
(14)2002年，我國第一臺擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的“龍騰”服務(wù)器誕生。
(15)2005年，聯(lián)想并購IBM PC，一躍成為全球第三大PC制造商。
(16)2008年，我國自主研發(fā)制造的百萬億次超級計(jì)算機(jī)“曙光5000”獲得成功。
(17)2009年，國內(nèi)首臺百萬億次超級計(jì)算機(jī)“魔方”在上海正式啟用。
(18)2010年，中國曙光公司研制出世界排名第二的“星云”千萬億次超級計(jì)算機(jī)。同年，中國研制出“天河一號”超級計(jì)算機(jī)，位居世界第一。
近幾年來，我國的高性能計(jì)算機(jī)和微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展更為迅速。
1.1.2 計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)
我們通常所說的計(jì)算機(jī)，全稱應(yīng)叫電子計(jì)算機(jī)。它可以存儲各種信息，會按人們事先設(shè)計(jì)的程序自動完成計(jì)算、控制等許多工作。計(jì)算機(jī)又稱作電腦，這是因?yàn)橛?jì)算機(jī)不僅是一種計(jì)算工具，而且還可以模仿人腦的許多功能，代替人腦的某些思維活動。
實(shí)際上，電腦是人腦的延伸，是一種腦力勞動工具。計(jì)算機(jī)與人腦有許多相似之處，如人腦有記憶細(xì)胞，計(jì)算機(jī)有可以存儲數(shù)據(jù)和程序的存儲器；人腦有神經(jīng)中樞處理信息并控制人的動作，計(jì)算機(jī)有中央處理器，可以處理信息并發(fā)出控制指令；人靠眼、耳、鼻、四肢感受信息并傳遞至神經(jīng)中樞，計(jì)算機(jī)靠輸入設(shè)備接收數(shù)據(jù)；人靠五官、四肢做出反應(yīng)，計(jì)算機(jī)靠輸出設(shè)備處理結(jié)果。計(jì)算機(jī)能按照程序引導(dǎo)步驟，在數(shù)據(jù)中儲存、傳送和加工處理，以獲得輸出信息，利用這些信息提高社會生產(chǎn)率以及改善人們的生活質(zhì)量。計(jì)算機(jī)之所以具有如此強(qiáng)大的功能，能夠應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，這是由它的特點(diǎn)所決定的。
1)處理速度快
當(dāng)今計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)算速度已達(dá)到每秒萬億次，微機(jī)也可達(dá)每秒億次以上，使大量復(fù)雜的科學(xué)計(jì)算問題得以解決。
2)計(jì)算精確度高
科學(xué)技術(shù)的發(fā)展特別是尖端科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，需要高度精確的計(jì)算。一般計(jì)算機(jī)可以有十幾位(二進(jìn)制)甚至幾十位有效數(shù)字，計(jì)算精度可由千分之幾到百萬分之幾，是其他任何計(jì)算工具所望塵莫及的。
3)邏輯判斷能力強(qiáng)
計(jì)算機(jī)可以進(jìn)行邏輯處理，也就是說它能夠“思考”。計(jì)算機(jī)能把參加運(yùn)算的數(shù)據(jù)、程序以及中間結(jié)果和最后結(jié)果保存起來，并能根據(jù)判斷的結(jié)果自動執(zhí)行下一條指令以供用戶隨時(shí)調(diào)用。
4)存儲容量大
主存儲器(內(nèi)存)的容量越來越大；輔助存儲器(外存)隨著大容量的磁盤、光盤等外部存儲器的發(fā)展，存儲容量也達(dá)到海量。
5)全自動功能
人們根據(jù)應(yīng)用的需要，事先編制好程序。在編制好的程序控制下自動工作，不需要人工干預(yù)，工作完全自動化。
6)適用范圍廣，通用性強(qiáng)
計(jì)算機(jī)預(yù)先將數(shù)據(jù)編制成計(jì)算機(jī)識別的編碼，將問題分解成基本的算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算，再通過編制和運(yùn)用不同的軟件，就可以解決大部分復(fù)雜的問題。
1.1.3 計(jì)算機(jī)的應(yīng)用
計(jì)算機(jī)問世之初，主要用于數(shù)值計(jì)算，“計(jì)算機(jī)”因此而得名。計(jì)算機(jī)的應(yīng)用主要分為數(shù)值計(jì)算和非數(shù)值計(jì)算兩大類。信息處理、計(jì)算機(jī)輔助計(jì)算、計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)、過程控制等均屬于非數(shù)值計(jì)算，其應(yīng)用領(lǐng)域遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于數(shù)值計(jì)算。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前計(jì)算機(jī)有?5000?多種用途，并且以每年?300～500?種的速度增加。計(jì)算機(jī)的主要應(yīng)用領(lǐng)域可分為以下幾個(gè)方面。
1. 科學(xué)計(jì)算(數(shù)值計(jì)算)
科學(xué)計(jì)算也稱數(shù)值計(jì)算，是電腦最早的應(yīng)用領(lǐng)域，在科學(xué)研究和科學(xué)實(shí)踐中，以前無法用人工解決的大量復(fù)雜的數(shù)值計(jì)算等問題，現(xiàn)在用電腦可快速、準(zhǔn)確地解決。計(jì)算機(jī)計(jì)算能力的增加推進(jìn)了許多科學(xué)研究的進(jìn)展，如著名的人類基因序列分析計(jì)劃、人造衛(wèi)星的軌道測算等。
2. 信息處理(數(shù)據(jù)處理)
所謂信息處理，是指對大量數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理，如收集、存儲、傳送、分類、檢測、排序、統(tǒng)計(jì)和輸出，再篩選出有用的信息。信息處理是非數(shù)值計(jì)算，與科學(xué)計(jì)算不同，處理的數(shù)據(jù)雖然量大，但計(jì)算方法簡單。
3. 過程控制
過程控制又稱實(shí)時(shí)控制，是指用計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)采集控制對象的數(shù)據(jù)，加以分析處理后，按系統(tǒng)要求對控制對象進(jìn)行自動調(diào)節(jié)或自動控制。工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的過程控制是實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動化的重要手段。利用計(jì)算機(jī)代替人對生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)視和控制，可以大大提高勞動生產(chǎn)率。
4. 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和輔助制造
電腦輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于飛機(jī)、船舶、建筑、超大規(guī)模集成電路等工程設(shè)計(jì)及制造過程中，同時(shí)在電腦輔助教學(xué)等領(lǐng)域也得到了應(yīng)用。目前常見的電腦輔助功能主要有電腦輔助設(shè)計(jì)(CAD)、電腦輔助教學(xué)(CAI)、電腦輔助制造(CAM)、電腦輔助測試(CAT)等。
5. 網(wǎng)絡(luò)與通信
網(wǎng)絡(luò)通信是指通過電話交換網(wǎng)等方式將計(jì)算機(jī)連接起來，實(shí)現(xiàn)資源共享和信息交流。計(jì)算通信的應(yīng)用主要有以下幾個(gè)方面。
(1)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)。
(2)路由技術(shù)。
(3)數(shù)據(jù)通信技術(shù)。
(4)信息瀏覽技術(shù)。
(5)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。
6. 人工智能
人工智能是指通過設(shè)計(jì)具有智能的電腦系統(tǒng)，讓電腦具有通常只有人類才具有的智能特性，如識別圖形、聲音，具有學(xué)習(xí)、推理能力，能夠適應(yīng)環(huán)境等。機(jī)器人是電腦在人工智能領(lǐng)域的典型應(yīng)用。
7. 數(shù)字娛樂
運(yùn)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可以為計(jì)算機(jī)用戶帶來豐富多彩的娛樂活動，例如豐富的電影、電視資源、網(wǎng)絡(luò)游戲等。另外，數(shù)字電視的發(fā)展也使傳統(tǒng)的單向播放模式轉(zhuǎn)變?yōu)榻换ツＪ健?br />8. 平面、動畫設(shè)計(jì)及排版
現(xiàn)今大家看到的各種圖書、雜志基本都是用電腦來排版，其中的封面、插頁也是用電腦來設(shè)計(jì)的。同時(shí)，大家看到的各種電視廣告、節(jié)目片頭、某些電影的特技效果也是用電腦來制作的。
9. 現(xiàn)代教育
近些年來，隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，它對社會的影響已經(jīng)有了文化層次的含義。所以，在學(xué)校教學(xué)中，已把計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)本身作為文化基礎(chǔ)課程安排于教學(xué)計(jì)劃之中。
10. 家庭生活
越來越多的人已經(jīng)認(rèn)識到計(jì)算機(jī)是一個(gè)多才多藝的助手，對于家庭，計(jì)算機(jī)通過各種各樣的軟件可以從不同方面為家庭生活和事務(wù)提供服務(wù)，例如，家庭理財(cái)、家庭教育、家庭娛樂、家庭信息管理等。對于在職的各類人員，也可以通過運(yùn)行專用軟件或計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在家里辦公。
1.1.4 計(jì)算機(jī)的分類
依照不同的標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算機(jī)有多種分類方法，常見的分類有以下幾種。
1. 按處理數(shù)據(jù)的類型分類
按處理數(shù)據(jù)的類型不同，可將計(jì)算機(jī)分為數(shù)字計(jì)算機(jī)、模擬計(jì)算機(jī)和混合計(jì)算機(jī)。
1)數(shù)字計(jì)算機(jī)
數(shù)字計(jì)算機(jī)所處理的數(shù)據(jù)都是以0和1表示的二進(jìn)制數(shù)字，是不連續(xù)的數(shù)字量。處理結(jié)果以數(shù)字形式輸出。數(shù)字計(jì)算機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是精度高、存儲量大、通用性強(qiáng)。目前，常用的計(jì)算機(jī)大都是數(shù)字計(jì)算機(jī)。
2)模擬計(jì)算機(jī)
模擬計(jì)算機(jī)所處理的數(shù)據(jù)是連續(xù)的，稱為模擬量。模擬量以電信號的幅值來模擬數(shù)值或某物理量的大小，如電壓、電流、溫度等都是模擬量。所接收的模擬數(shù)據(jù)，經(jīng)過處理后，仍以連續(xù)的數(shù)據(jù)輸出，這種計(jì)算機(jī)稱為模擬計(jì)算機(jī)。一般來說，模擬計(jì)算機(jī)解題速度快，但不如數(shù)字計(jì)算機(jī)精確，且通用性差。模擬計(jì)算機(jī)常以繪圖或量表的形式輸出。
3)混合計(jì)算機(jī)
混合計(jì)算機(jī)則是集數(shù)字計(jì)算機(jī)和模擬計(jì)算機(jī)的優(yōu)點(diǎn)于一身。
2. 按使用范圍分類
按使用范圍的大小，計(jì)算機(jī)可分為專用計(jì)算機(jī)和通用計(jì)算機(jī)。
1)專用計(jì)算機(jī)
專用計(jì)算機(jī)是專門為某種需求而研制的，不能用作其他用途。專用計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)是效率高、精度高、速度快。
2)通用計(jì)算機(jī)
通用計(jì)算機(jī)廣泛適用于一般科學(xué)運(yùn)算、工程設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)處理等，具有功能多、配置全、用途廣、通用性強(qiáng)的特點(diǎn)，市場上銷售的計(jì)算機(jī)多屬于通用計(jì)算機(jī)。
3. 按性能分類
依據(jù)計(jì)算機(jī)的主要性能(如字長、存儲容量、運(yùn)算速度、外部設(shè)備、允許同時(shí)使用一臺計(jì)算機(jī)的用戶多少和價(jià)格高低)進(jìn)行分類，可分為超級計(jì)算機(jī)、大型計(jì)算機(jī)、小型計(jì)算機(jī)、微型計(jì)算機(jī)、工作站和服務(wù)器6類。這也是常用的分類方法。
1)超級計(jì)算機(jī)(巨型機(jī))
超級計(jì)算機(jī)又稱巨型機(jī)。它是目前功能最強(qiáng)、速度最快、價(jià)格最貴的計(jì)算機(jī)。一般用于氣象、太空、能源和醫(yī)藥等領(lǐng)域與戰(zhàn)略武器研制中的復(fù)雜計(jì)算，它們安裝在國家高級研究機(jī)關(guān)中，可供幾百個(gè)用戶同時(shí)使用。這種機(jī)器價(jià)格昂貴，號稱國家級資源。世界上只有少數(shù)幾個(gè)國家能生產(chǎn)這種機(jī)器，如美國克雷公司生產(chǎn)的Cray-1、Cray-2和Cray-3都是著名的巨型機(jī)。我國自主生產(chǎn)的銀河-Ⅲ型百億次機(jī)、曙光-2000型機(jī)和“神威”千億次機(jī)都屬于巨型機(jī)。巨型機(jī)的研制開發(fā)是一個(gè)國家綜合國力和國防實(shí)力的體現(xiàn)。
2)大型計(jì)算機(jī)
大型計(jì)算機(jī)通常使用多處理器結(jié)構(gòu)，大型機(jī)也具有較高的運(yùn)算速度，每秒鐘一般在數(shù)億次級水平，具有較大的存儲容量，較好的通用性，功能較完備，但價(jià)格也比較昂貴。此類計(jì)算機(jī)通常用作銀行、航空等大型應(yīng)用系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)主機(jī)。大型機(jī)支持大量用戶同時(shí)使用計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)和程序。過去對計(jì)算機(jī)的分類有過“中型計(jì)算機(jī)”這個(gè)級別，現(xiàn)在已經(jīng)很難區(qū)分大型機(jī)和中型機(jī)，所以在許多情況下往往不加區(qū)分，特別是在計(jì)算機(jī)性能價(jià)格比不斷變化的今天，對中型機(jī)的定義就更加模糊。
3)小型計(jì)算機(jī)
小型計(jì)算機(jī)價(jià)格低廉，適合中小型單位使用，如?DEC?公司的?VAX?系列、IBM?公司的AS/4000系列。
4)微型計(jì)算機(jī)
微型計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)是小巧、靈活、便宜。不過通常一次只能供一個(gè)用戶使用，所以微型計(jì)算機(jī)也叫個(gè)人計(jì)算機(jī)(Personal Computer)。后來又出現(xiàn)了體積更小的微機(jī)，如筆記本式、膝上型、掌上型微機(jī)等。
5)工作站
工作站是介于PC和小型機(jī)之間的高檔微型計(jì)算機(jī)，應(yīng)用于圖像處理、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)以及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域。
6)服務(wù)器
服務(wù)器通過網(wǎng)絡(luò)對外提供服務(wù)。相對于普通PC來說，其穩(wěn)定性、安全性、性能等方面的要求更高。
1.2 數(shù)制與編碼
數(shù)制也稱計(jì)數(shù)制，是用一組固定的符號和統(tǒng)一的規(guī)則來表示數(shù)值的方法。人們通常采用的數(shù)制有十進(jìn)制、二進(jìn)制、八進(jìn)制和十六進(jìn)制。編碼是信息從一種形式或格式轉(zhuǎn)換為另一種形式的過程，也稱為計(jì)算機(jī)編程語言的代碼，簡稱編碼。編碼在電子計(jì)算機(jī)、電視、遙控和通信等方面廣泛使用。
1.2.1 數(shù)制的基本概念
雖然計(jì)算機(jī)能極快地進(jìn)行運(yùn)算，但其內(nèi)部運(yùn)算并不像人類在實(shí)際生活中使用的十進(jìn)制，而是使用只包含0和1兩個(gè)數(shù)值的二進(jìn)制，其中還包括八進(jìn)制、十六進(jìn)制。
1. 數(shù)制的特點(diǎn)
按進(jìn)位的原則進(jìn)行計(jì)數(shù)，稱為進(jìn)位計(jì)數(shù)制，簡稱數(shù)制。不論是哪一種數(shù)制，其計(jì)數(shù)和運(yùn)算都有共同的規(guī)律和特點(diǎn)。
1)逢N進(jìn)一
N是指數(shù)制中所需要的數(shù)字字符的總個(gè)數(shù)，稱為基數(shù)。如：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9等10個(gè)不同的符號來表示數(shù)值，這個(gè)“10”就是數(shù)字字符的總個(gè)數(shù)，也是十進(jìn)制的基數(shù)，表示逢十進(jìn)一。
2)位權(quán)表示法
位權(quán)是指一個(gè)數(shù)字在某個(gè)固定位置上所代表的值，處在不同位置上的數(shù)字所代表的值不同，每個(gè)數(shù)字的位置決定了它的值或者位權(quán)。位權(quán)與基數(shù)的關(guān)系是：各進(jìn)位制中位權(quán)的值是基數(shù)的若干次冪。
例如，十進(jìn)制數(shù)803.77可以表示為：
(803.77)10 = 8×(10)2 + 0×(10)1 + 3×(10)0 + 7×(10)-1 + 7×(10)-2
位權(quán)表示法的方法：每一位數(shù)要乘以基數(shù)的冪次，冪次以小數(shù)點(diǎn)為界，整數(shù)自右向左0次方、1次方、2次方……，小數(shù)自左向右-1次方、-2次方、-3次方……。
2. 常用的數(shù)制
常用的數(shù)制有多種，在計(jì)算機(jī)中采用二進(jìn)制。為了表示方便，人們還經(jīng)常使用八進(jìn)制數(shù)或十六進(jìn)制數(shù)。
1)二進(jìn)制(Binary)
二進(jìn)制數(shù)用0、1兩個(gè)數(shù)碼表示，遵循“逢二進(jìn)一”的原則，二進(jìn)制的基數(shù)是2。
2)八進(jìn)制數(shù)(Octal)
八進(jìn)制數(shù)用0、1、2…7八個(gè)數(shù)碼表示，遵循“逢八進(jìn)一”的原則，八進(jìn)制的基數(shù)是8。
3)十進(jìn)制(Decimal)
十進(jìn)制數(shù)用0、1、2…9十個(gè)數(shù)碼表示，遵循“逢十進(jìn)一”的原則，十進(jìn)制的基數(shù)是10。
4)十六進(jìn)制數(shù)(Hexadecimal)
十六進(jìn)制數(shù)用0、1、2…9、A、B、C、D、E、F十六個(gè)數(shù)碼表示，遵循“逢十六進(jìn)一”的原則，十六進(jìn)制的基數(shù)是16。
1.2.2 二進(jìn)制、八進(jìn)制、十進(jìn)制和十六進(jìn)制數(shù)
人們輸入計(jì)算機(jī)的十進(jìn)制被轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算后的結(jié)果又由二進(jìn)制轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制，這都由操作系統(tǒng)自動完成，并不需要人們手工去做。匯編語言，就必須了解二進(jìn)制、八進(jìn)制、十進(jìn)制、十六進(jìn)制，其規(guī)律如圖表1-1所示。
表1-1 進(jìn)制表特點(diǎn)
項(xiàng) 目
二 進(jìn) 制
八 進(jìn) 制
十 進(jìn) 制
十六進(jìn)制
基數(shù)
2
8
10
16
數(shù)碼
0～1
0～7
0～9
0～9、A～F
進(jìn)位原則
逢二進(jìn)一
逢八進(jìn)一
逢十進(jìn)一
逢十六進(jìn)一
位權(quán)
位權(quán)為2i
位權(quán)為8i
位權(quán)為10i
位權(quán)為16i
注：i=-m～n-1，m為自然數(shù)，n代表數(shù)的小數(shù)、整數(shù)部分的位數(shù)。
二進(jìn)制是計(jì)算機(jī)中采用的數(shù)制，二進(jìn)制有以下優(yōu)點(diǎn)。
(1)簡單可行，容易實(shí)線。二進(jìn)制僅有兩個(gè)數(shù)碼：0和1，可以用兩種不同的穩(wěn)定狀態(tài)來表示。
(2)運(yùn)算規(guī)則簡單。二進(jìn)制計(jì)算規(guī)則非常簡單。以加法為例，二進(jìn)制加法規(guī)則是逢二進(jìn)一。
(3)適合邏輯運(yùn)算。二進(jìn)制中的0和1正好分別表示邏輯代數(shù)中的假值(False)和真值(True)。二進(jìn)制數(shù)可用于代表邏輯值，容易實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算。
但是，二進(jìn)制也有明顯的缺點(diǎn)，即數(shù)字冗長、書寫麻煩且容易出錯(cuò)、不便閱讀。因此，在計(jì)算機(jī)計(jì)數(shù)文獻(xiàn)的書寫中，常用十六進(jìn)制表示。
二進(jìn)制、十進(jìn)制、十六進(jìn)制是學(xué)習(xí)“數(shù)值”最基本的內(nèi)容，要求讀者能做到在一定數(shù)值范圍內(nèi)直接寫出二進(jìn)制、十進(jìn)制和十六進(jìn)制的對應(yīng)關(guān)系。表1-2列出了十進(jìn)制數(shù)0～15與二進(jìn)制、十六進(jìn)制數(shù)的對應(yīng)關(guān)系。
表1-2 十進(jìn)制、二進(jìn)制、十六進(jìn)制的轉(zhuǎn)換
十 進(jìn) 制
二 進(jìn) 制
十六進(jìn)制
十 進(jìn) 制
二 進(jìn) 制
十六進(jìn)制
0
0000
0
8
1000
8
1
0001
1
9
1001
9
2
0010
2
10
1010
A
3
0011
3
11
1011
B
4
0100
4
12
1100
C
5
0101
5
13
1101
D
6
0110
6
14
1110
E
7
0111
7
15
1111
F1.3 計(jì)算機(jī)中字符的編碼
字符包括西文字符(字母、數(shù)字、各種符號)和中文字符，即所有不可做算術(shù)運(yùn)算的數(shù)據(jù)。
字符編碼的方法很簡單，首先確定需要編碼的字符總數(shù)，然后將每一個(gè)字符按順序確定序號，序號的大小無意義，僅作為識別與使用這些字符的依據(jù)，字符形式的多少涉及編碼的位數(shù)，對西文與中文字符，由于形式的不同，使用的編碼不同。
由于計(jì)算機(jī)是以二進(jìn)制的形式存儲和處理數(shù)據(jù)的，因此字符也必須按特定的規(guī)則進(jìn)行二進(jìn)制編碼才能進(jìn)入計(jì)算機(jī)。
1.3.1 西文字符的編碼
字符編碼是表示字符的二進(jìn)制編碼，因?yàn)橛?jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)都是用二進(jìn)制編碼表示的。計(jì)算機(jī)中常用的字符(西文字符)編碼有兩種：EBCDIC(Extended Binary Coded Decimal Interchange Code，廣義二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制交換碼)碼和?ASCII?碼。微型計(jì)算機(jī)是采用ASCII碼。
ASCII是美國信息交換標(biāo)準(zhǔn)代碼(American Standard Code for Information Interchange)的縮寫，被國際標(biāo)準(zhǔn)化組織指定為國際標(biāo)準(zhǔn)。ASCII碼包括7位碼和8位碼兩種版本，如表1-3所示。
表1-3 7位碼和8位碼的特點(diǎn)
版 本
特 點(diǎn)
7位碼
國際通用碼，稱為ISO-646標(biāo)準(zhǔn)
占用一個(gè)字節(jié)，最高位置0
編碼范圍從00000000B～01111111B
表示27=128個(gè)不同的字符
8位碼
占用一個(gè)字節(jié)，最高位置1，是擴(kuò)展了的ASCII碼，通常各個(gè)國家都將該擴(kuò)展的部分作為自己國家語言文字的代碼
編碼范圍從00000000B～11111111B
表示28=256個(gè)不同的字符
標(biāo)準(zhǔn)ASCII碼中包括通用控制字符34個(gè)，阿拉伯?dāng)?shù)字10個(gè)，大、小寫英文字母52個(gè)，各種標(biāo)點(diǎn)符號和運(yùn)算符號共32個(gè)。
比較字符的大小其實(shí)就是比較字符ASCII碼值的大小。一般來說，ASCII碼值的大小規(guī)律為可見控制符號<數(shù)字<大寫字母<小寫字母。
1.3.2 漢字的編碼
我國于1980年發(fā)布了國家漢字編碼標(biāo)準(zhǔn)GB 2312—1980，即《信息交換用漢字編碼字符集—基本集》(簡稱GB碼或國標(biāo)碼)，國家標(biāo)準(zhǔn)代號是GB 2312—80，簡稱交換碼或國標(biāo)碼。如表1-4所示是國標(biāo)碼的有關(guān)知識。
表1-4 國標(biāo)碼相關(guān)知識點(diǎn)
國標(biāo)碼的字符集
共收錄了7445個(gè)圖形符號和兩級常用漢字等
有682個(gè)非漢字圖形符和6763個(gè)漢字的代碼
漢字代碼中有一級常用漢字3755個(gè)，二級常用漢字3008個(gè)
國標(biāo)碼的存儲
國標(biāo)碼可以說是擴(kuò)展了的ASCII碼
兩個(gè)字節(jié)存儲一個(gè)國標(biāo)碼
國標(biāo)碼的編碼范圍為：212H～7E7E
區(qū)位碼
也稱為國標(biāo)區(qū)位碼，是國標(biāo)碼的一種變形。它把全部一級、二級漢字和圖形符號排列在一個(gè)94行×94列的矩陣中，構(gòu)成一個(gè)二維表格，類似于ASCII碼表。
區(qū)：矩陣中的每一行，用區(qū)號表示，區(qū)號范圍是1～94
位：矩陣中的每一列，用位號表示，位號范圍是1～94
區(qū)位碼：漢字的區(qū)號與位號的組合(高兩位是區(qū)號，低兩位是位號)
實(shí)際上，區(qū)位碼也是一種漢字輸入碼，其最大優(yōu)點(diǎn)是一字一碼，即無重碼；最大缺點(diǎn)是難以記憶
區(qū)位碼與國標(biāo)碼之間的關(guān)系
國標(biāo)碼=區(qū)位碼+(2020)16
使用漢字的地區(qū)有中國內(nèi)地、臺灣及港澳地區(qū)，還有日本和韓國，這些地區(qū)和國家使用了與中國內(nèi)地不同的漢字字符集，在中國臺灣、香港等地區(qū)使用的漢字是繁體字，即BIG5碼。
1. 漢字的處理過程
從漢字編碼的角度看，計(jì)算機(jī)對漢字信息的處理過程實(shí)際上是各種漢字編碼間的轉(zhuǎn)換過程，這些編碼主要包括：漢字輸入碼、漢字內(nèi)碼、漢字地址碼、漢字字形碼等，如圖1-2所示。
圖1-2 漢字信息處理系統(tǒng)的模型
1)漢字輸入碼
漢字輸入碼是為使用戶能夠使用西文鍵盤輸入漢字而編制的編碼，也叫外碼。漢字輸入碼是利用計(jì)算機(jī)標(biāo)準(zhǔn)鍵盤上按鍵的不同排列組合來對漢字的輸入進(jìn)行編碼。一個(gè)好的輸入編碼應(yīng)是：編碼短，可以減少擊鍵的次數(shù)；重碼少，可以實(shí)現(xiàn)盲打；好學(xué)好記，便于學(xué)習(xí)和掌握。但目前還沒有一種符合上述全部要求的漢字輸入編碼方法。
漢字輸入碼有許多種不同的編碼方案，大致分為以下幾類。
(1)音碼：以漢語拼音字母和數(shù)字為漢字編碼，例如全拼輸入法和雙拼輸入法。
(2)音形碼：以拼音為主，輔以字形字義進(jìn)行編碼，例如五筆字型輸入法。
(3)形碼：根據(jù)漢字的字形結(jié)構(gòu)對漢字進(jìn)行編碼，例如自然碼輸入法。
(4)數(shù)字碼：直接用固定位數(shù)的數(shù)字給漢字編碼，例如區(qū)位輸入法。
知識鏈接：同一個(gè)漢字在不同的輸入碼編碼方案中的編碼一般也不同，需根據(jù)漢字的字形結(jié)構(gòu)對漢字進(jìn)行編碼，例如，使用全拼輸入法輸入“愛”字，就要輸入編碼“ai”(然后選字)，而用五筆字型的輸入碼是“ep”。
2)漢字內(nèi)碼
漢字內(nèi)碼是在計(jì)算機(jī)內(nèi)部對漢字進(jìn)行處理、存儲和傳輸而編制的漢字編碼，應(yīng)能滿足存儲、處理和傳輸?shù)囊螅徽撚煤畏N輸入碼，輸入的漢字在機(jī)器內(nèi)部都要轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的漢字機(jī)內(nèi)碼，然后才能在機(jī)器內(nèi)傳輸、處理。
在計(jì)算機(jī)內(nèi)部為了能夠區(qū)分是漢字還是ASCII碼，將國標(biāo)碼每個(gè)字節(jié)的最高位由0變?yōu)?，變換后的國標(biāo)碼稱為漢字內(nèi)碼。
漢字的國標(biāo)碼與其內(nèi)碼之間的關(guān)系：內(nèi)碼=漢字的國標(biāo)碼+(8080)16。
3)漢字地址碼
漢字地址碼是指漢字庫(這里主要指漢字字形的點(diǎn)陣式字模庫)中存儲漢字字形信息的邏輯地址碼。在漢字庫中，字形信息都是按一定順序(大多數(shù)按照標(biāo)準(zhǔn)漢字國標(biāo)碼中漢字的排列順序)連續(xù)存放在存儲介質(zhì)中的，所以漢字地址碼也大多是連續(xù)有序的，而且與漢字機(jī)內(nèi)碼間有著簡單的對應(yīng)關(guān)系，從而簡化了漢字內(nèi)碼到漢字地址碼的轉(zhuǎn)換。
4)漢字字形碼
漢字字形碼是存放漢字字形信息的編碼，它與漢字內(nèi)碼一一對應(yīng)。每個(gè)漢字的字形碼是預(yù)先存放在計(jì)算機(jī)內(nèi)的，常稱為漢字庫。當(dāng)輸出漢字時(shí)，計(jì)算機(jī)根據(jù)內(nèi)碼在字庫中查到其字形碼，得知字形信息后就可以顯示或打印輸出了。
描述漢字字形的方法主要有點(diǎn)陣字形法和矢量表示法。
(1)點(diǎn)陣字形法：用一個(gè)排列成方陣的點(diǎn)的黑白來描述漢字。這種方法簡單，但放大后會出現(xiàn)鋸齒現(xiàn)象，點(diǎn)陣規(guī)模越大，字形越清晰美觀，所占存儲空間越大(兩級漢字大約占用256KB)。點(diǎn)陣字形法表示方式的缺點(diǎn)是字形放大后產(chǎn)生的效果差。
(2)矢量表示方式：描述漢字字形的輪廓特征，采用數(shù)學(xué)方法描述漢字的輪廓曲線。如在Windows下采用的TrueType技術(shù)就是漢字的矢量表示方式，它解決了漢字點(diǎn)陣字形放大后出現(xiàn)鋸齒現(xiàn)象的問題。矢量表示方式的特點(diǎn)是字形精度高，但輸出前要經(jīng)過復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算處理；當(dāng)要輸出漢字時(shí)，通過計(jì)算機(jī)的計(jì)算，由漢字字形描述生成所需大小和形狀的漢字點(diǎn)陣。
2. 各種漢字編碼之間的關(guān)系
漢字的輸入、輸出和處理的過程，實(shí)際上是漢字的各種代碼之間的轉(zhuǎn)換過程。漢字通過漢字輸入碼輸入到計(jì)算機(jī)內(nèi)，然后通過輸入字典轉(zhuǎn)換為內(nèi)碼，以內(nèi)碼的形式進(jìn)行存儲和處理。在漢字通信過程中，處理機(jī)將漢字內(nèi)碼轉(zhuǎn)換為適合于通信用的交換碼，以實(shí)現(xiàn)通信處理。
在漢字的顯示和打印輸出過程中，處理機(jī)根據(jù)漢字機(jī)內(nèi)碼計(jì)算出地址碼，按地址碼從字庫中取出漢字輸出碼，實(shí)現(xiàn)漢字的顯示或打印輸出，如圖?1-3?所示表示了這些代碼在漢字信息處理系統(tǒng)中的地位及它們之間的關(guān)系。
圖1-3 各種漢字編碼之間的關(guān)系
1.4 指令和程序設(shè)計(jì)語言
前面我們講到，計(jì)算機(jī)能夠按照要求自動完成工作是因?yàn)椴捎昧舜鎯Τ绦蚩刂疲竟?jié)將對指令和程序設(shè)計(jì)語言進(jìn)行講解。
1.4.1 計(jì)算機(jī)指令
指令就是給計(jì)算機(jī)下達(dá)命令，告訴計(jì)算機(jī)要干什么，所要用到的數(shù)據(jù)出自哪里，操作結(jié)果又將送往何處。所以，指令包括操作碼和地址碼。
(1)操作碼：指出指令完成操作的類型，如加、減、乘、除、傳送等。
(2)地址碼：指出參與操作的數(shù)據(jù)和操作結(jié)果存放的位置。
一條指令只能完成一個(gè)簡單的操作，而一個(gè)比較復(fù)雜的操作則需要由許多簡單操作組合而成，這就形成了程序。簡單地說，程序就是一組計(jì)算機(jī)指令序列。一臺計(jì)算機(jī)可能有多種多樣的指令，這些指令的集合稱之為該計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng)。
1.4.2 程序設(shè)計(jì)語言
程序設(shè)計(jì)語言是軟件的基礎(chǔ)和組成，是用來定義計(jì)算機(jī)程序的語法規(guī)則，是由單詞、語句、函數(shù)和程序文件等組成。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)所使用的語言也快速地發(fā)展成為一種體系。
程序設(shè)計(jì)語言的基本成分有以下四種。
(1)運(yùn)算成分：用于描述程序中所包含的運(yùn)算。
(2)控制成分：用于描述程序中所包含的控制。
(3)數(shù)據(jù)成分：用于描述程序所涉及的數(shù)據(jù)。
(4)傳輸成分：用于表達(dá)程序中數(shù)據(jù)的傳輸。
程序設(shè)計(jì)語言也稱為計(jì)算機(jī)語言，計(jì)算機(jī)語言主要分為以下3種。
1)機(jī)器語言
機(jī)器語言是表示成數(shù)碼形式的機(jī)器基本指令集，或者是操作碼經(jīng)過符號化的基本指令集，所有的指令集合稱為指令系統(tǒng)。指令系統(tǒng)就是計(jì)算機(jī)硬件的語言系統(tǒng)，也叫機(jī)器語言。
機(jī)器語言具有以下特征：
(1)它是計(jì)算機(jī)唯一能識別并且直接執(zhí)行的語言；
(2)每條指令是由0、1組成的一串二進(jìn)制代碼，可讀性差，不易記憶；
(3)用它編寫的程序執(zhí)行速度快，占用內(nèi)存空間少；
(4)編寫程序難且繁，易出錯(cuò)，難調(diào)試修改；
(5)直接依賴于機(jī)器；
(6)由于不同型號計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng)不完全相同，故可移植性差。
2)匯編語言
匯編語言是機(jī)器語言中地址部分符號化的結(jié)果，或進(jìn)一步包括宏構(gòu)造。匯編語言由于采用了助記符號來編寫程序，比用機(jī)器語言的二進(jìn)制代碼編程要方便些，在一定程度上簡化了編程過程。
使用匯編語言編寫的程序，機(jī)器不能直接識別，要由一種程序?qū)R編語言翻譯成機(jī)器語言(目標(biāo)程序)，這種起翻譯作用的程序叫匯編程序。翻譯的機(jī)器語言再鏈接成可執(zhí)行程序在計(jì)算機(jī)中執(zhí)行，如圖1-4所示。
圖1-4 匯編語言的翻譯過程
3)高級語言
高級語言是接近于生活語言的計(jì)算機(jī)語言。常見的高級語言有Basic語言、Fortran語言、C語言和Pascal語言等。高級語言與匯編語言程序一樣，它不能直接被計(jì)算機(jī)識別和執(zhí)行，必須由翻譯程序把它翻譯成機(jī)器語言后才能被執(zhí)行。翻譯程序按翻譯的方式分為解釋方式和編譯方式兩種。
(1)解釋方式：解釋方式是在程序的運(yùn)行中，將高級語言逐句解釋為機(jī)器語言，解釋一句，執(zhí)行一句，所以運(yùn)行速度較慢。如Basic源程序的執(zhí)行就是采用這種方式。
(2)編譯方式：編譯方式是用相應(yīng)的編譯程序先把源程序編譯成機(jī)器語言的目標(biāo)程序，再把目標(biāo)程序和各種標(biāo)準(zhǔn)庫函數(shù)連接裝配成一個(gè)完整的可執(zhí)行機(jī)器語言程序。簡單而言，一個(gè)高級語言源程序必須經(jīng)過編譯和連接裝配兩步后才能成為可執(zhí)行的機(jī)器語言程序。
1.5 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成
計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成。硬件系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)的“軀干”，是物質(zhì)基礎(chǔ)。而軟件系統(tǒng)則是建立在這個(gè)“軀干”上的“靈魂”。
下面將詳細(xì)介紹“存儲程序控制”概念，計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的組成以及計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)的組成。
1.5.1 “存儲程序控制”計(jì)算機(jī)概念
“存儲程序控制”原理，是將根據(jù)特定問題編寫的程序存放在計(jì)算機(jī)存儲器中，然后按存儲器中存儲程序的首地址執(zhí)行程序的第一條指令，以后就按照該程序的規(guī)定順序執(zhí)行其他指令，直至程序結(jié)束執(zhí)行。1945年，美籍匈牙利科學(xué)家馮·諾依曼(J.Von Neumann)提出了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的理論基礎(chǔ)。現(xiàn)代計(jì)算機(jī)已經(jīng)發(fā)展到第四代，但仍遵循著這個(gè)原理。
“存儲程序控制”原理的特點(diǎn)如下：
(1)使用單一的處理部件來完成計(jì)算、存儲以及通信的工作；
(2)存儲單元是定長的線性組織；
(3)存儲空間的單元是直接尋址的；
(4)使用低級機(jī)器語言，指令通過操作碼來完成簡單的操作；
(5)對計(jì)算進(jìn)行集中的順序控制；
(6)計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)由運(yùn)算器、存儲器、控制器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備五大部件組成并規(guī)定了它們的基本功能；
(7)采用二進(jìn)制形式表示數(shù)據(jù)和指令；
(8)在執(zhí)行程序和處理數(shù)據(jù)時(shí)必須將程序和數(shù)據(jù)從外存儲器裝入主存儲器中，然后才能使計(jì)算機(jī)在工作時(shí)能夠自動地調(diào)整從存儲器中取出指令并加以執(zhí)行。
1.5.2 計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的組成
現(xiàn)代計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)主要由運(yùn)算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五大基本部件組成，以存儲器為中心，其基本框架如圖1-5所示。
計(jì)算機(jī)的基本工作原理是應(yīng)用了馮·若依曼原理，該原理是將程序和數(shù)據(jù)都事先存放在計(jì)算機(jī)的存儲器中，然后在計(jì)算機(jī)程序的控制下自動完成算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算。計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)各部分的功能如下。
1)運(yùn)算器
運(yùn)算器也稱為算術(shù)邏輯部件(Arithmetical and Logical Unit，ALU)，是執(zhí)行各種運(yùn)算的裝置。主要功能是對二進(jìn)制數(shù)碼進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算或邏輯運(yùn)算。運(yùn)算器由一個(gè)加法器、若干個(gè)寄存器和一些控制線路組成。
圖1-5 計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的組成
2)控制器
控制器(Control Unit，CU)是計(jì)算機(jī)的神經(jīng)中樞，指揮計(jì)算機(jī)各個(gè)部件自動、協(xié)調(diào)地工作。主要功能是按預(yù)定的順序不斷取出指令進(jìn)行分析，然后根據(jù)指令要求向運(yùn)算器、存儲器等各部件發(fā)出控制信號，讓其完成指令所規(guī)定的操作。
3)存儲器
存儲器(Memory)是計(jì)算機(jī)中用來存放程序和數(shù)據(jù)的，具備存儲數(shù)據(jù)和取出數(shù)據(jù)的功能。存儲器可分為兩大類：一類是內(nèi)部存儲器，另一類是外部存儲器。
4)輸入設(shè)備
輸入設(shè)備(Input Device)的主要作用是把準(zhǔn)備好的數(shù)據(jù)、程序、命令及各種信號信息轉(zhuǎn)變?yōu)橛?jì)算機(jī)能接收的電信號送入計(jì)算機(jī)。
5)輸出設(shè)備
輸出設(shè)備(Output Device)的主要功能是將計(jì)算機(jī)處理的結(jié)果或工作過程按人們要求的方法輸出。
注意：存儲數(shù)據(jù)是指向存儲器里“寫入”數(shù)據(jù)，取出數(shù)據(jù)是指從存儲器里“讀取”數(shù)據(jù)。讀寫操作統(tǒng)稱為對存儲器的訪問。
1.5.3 計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)的組成
計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)主要包括系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。
1. 系統(tǒng)軟件
系統(tǒng)軟件是指控制和協(xié)調(diào)計(jì)算機(jī)外部設(shè)備、支持應(yīng)用軟件開發(fā)和運(yùn)行的軟件。其主要功能是負(fù)責(zé)管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中各種獨(dú)立的硬件，使之可以協(xié)調(diào)工作。系統(tǒng)軟件使計(jì)算機(jī)使用者和其他軟件將計(jì)算機(jī)當(dāng)作一個(gè)整體而不需要顧及到底層每個(gè)硬件是如何工作的。
系統(tǒng)軟件主要包括操作系統(tǒng)、語言處理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理程序和系統(tǒng)輔助處理程序等。
1)操作系統(tǒng)
在系統(tǒng)軟件中最主要的是操作系統(tǒng)，它提供了一個(gè)軟件運(yùn)行的環(huán)境，用來控制所有計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的程序并管理整個(gè)計(jì)算機(jī)的軟硬件資源。
操作系統(tǒng)是系統(tǒng)軟件的重要組成部分，通常包括5大功能模塊：處理器管理、內(nèi)存管理、信息管理、設(shè)備管理和用戶接口。
操作系統(tǒng)的發(fā)展過程如下：
(1)單用戶操作系統(tǒng)；
(2)批處理操作系統(tǒng)；
(3)分時(shí)操作系統(tǒng)；
(4)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)；
(5)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)；
(6)微機(jī)操作系統(tǒng)。
2)語言處理系統(tǒng)
語言處理系統(tǒng)是對軟件語言進(jìn)行處理的程序子系統(tǒng)，是系統(tǒng)軟件的另一大類型，早期的第一代和第二代計(jì)算機(jī)所使用的編程語言一般是由計(jì)算機(jī)硬件廠家隨機(jī)器配置的。
語言處理系統(tǒng)的主要功能是各種軟件語言的處理程序，它把用戶用軟件語言書寫的各種源程序轉(zhuǎn)換成可為計(jì)算機(jī)識別和運(yùn)行的目標(biāo)程序，從而獲得預(yù)期結(jié)果。
3)數(shù)據(jù)庫管理程序
數(shù)據(jù)庫管理程序是應(yīng)用最廣泛的軟件，是有關(guān)建立、存儲、修改和存取數(shù)據(jù)庫中信息的技術(shù)。它把各種不同性質(zhì)的數(shù)據(jù)進(jìn)行組織，以便能夠有效地進(jìn)行查詢、檢索、管理這些數(shù)據(jù)，是運(yùn)用數(shù)據(jù)庫的主要目的。
數(shù)據(jù)庫管理的主要內(nèi)容包括數(shù)據(jù)庫的調(diào)優(yōu)、數(shù)據(jù)庫的重組、數(shù)據(jù)庫的重構(gòu)、數(shù)據(jù)庫的安全管控、報(bào)錯(cuò)問題的分析匯總和處理、數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的日常備份。
4)系統(tǒng)輔助處理程序
系統(tǒng)輔助處理程序主要是指一些為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)提供服務(wù)的工具軟件和支撐軟件，如編輯程序、調(diào)試程序、系統(tǒng)診斷程序等。這些程序主要是為了維護(hù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，方便用戶在軟件開發(fā)和實(shí)施過程中的應(yīng)用，如Windows中的磁盤整理工具程序等。實(shí)際上Windows?和其他操作系統(tǒng)，都有附加的使用工具程序。因而隨著操作系統(tǒng)功能的延伸，已很難嚴(yán)格劃分系統(tǒng)軟件和系統(tǒng)服務(wù)軟件。
2. 應(yīng)用軟件
在計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)中，應(yīng)用軟件的使用最多，應(yīng)用軟件是為滿足用戶不同問題、不同領(lǐng)域的應(yīng)用需求而提供的那部分軟件。它可以拓寬計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域，擴(kuò)大硬件的功能。根據(jù)服務(wù)對象不同，應(yīng)用軟件可以分為通用軟件和專用軟件。
1)通用軟件
為了解決某一類問題所涉及的軟件稱為通用軟件。
(1)針對文字處理、表格處理、電子演示、電子郵件收發(fā)等辦公軟件，例如Microsoft Office、WPS等。
(2)用于財(cái)務(wù)會計(jì)業(yè)務(wù)的財(cái)務(wù)軟件。
(3)用于機(jī)械設(shè)計(jì)制圖的繪圖軟件，例如AutoCAD等。
(4)用于圖像處理的軟件，例如Photoshop、Adobe Illustrator。
2)專用軟件
專門適應(yīng)特殊需求的軟件稱為專用軟件。例如，用戶自己組織人力開發(fā)的能自動控制車床，并能將各種事務(wù)性工作集成起來的軟件等。
1.6 微型計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)
微型計(jì)算機(jī)作為日常生活中常用的計(jì)算機(jī)，你可知道其硬件系統(tǒng)？本節(jié)將對微型計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)進(jìn)行詳解。
1.6.1 微型計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)
前面已經(jīng)講到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成，微型計(jì)算機(jī)的基本組成結(jié)構(gòu)，如圖1-6所示。計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)是指那些由電子元器件和機(jī)械裝置組成的“硬”設(shè)備，如鍵盤、顯示器、主板等，它們是計(jì)算機(jī)能夠工作的物質(zhì)基礎(chǔ)。計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)是指那些能在硬件設(shè)備上運(yùn)行的各種程序、數(shù)據(jù)和有關(guān)的技術(shù)資料，如Windows系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等。
圖1-6 微型計(jì)算機(jī)的基本組成結(jié)構(gòu)
幾乎所有的微型計(jì)算機(jī)都把主機(jī)部分、軟盤驅(qū)動器、硬盤驅(qū)動器及電源等封裝在主機(jī)箱內(nèi)。從外觀上看，有臥式、立式和筆記本等幾種機(jī)型。典型的微型計(jì)算機(jī)如圖1-7所示。
計(jì)算機(jī)硬件的基本功能是接受計(jì)算機(jī)程序的控制，并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)輸入、運(yùn)算、輸出等一系列根本性的操作。雖然計(jì)算機(jī)的制造技術(shù)從計(jì)算機(jī)出現(xiàn)到今天已經(jīng)發(fā)生了很大的變化，但在基本的硬件結(jié)構(gòu)方面，卻一直沿襲著馮·諾伊曼的傳統(tǒng)框架，即計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)由運(yùn)算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備五大基本部件構(gòu)成。輸入設(shè)備負(fù)責(zé)把用戶的信息(包括程序和數(shù)據(jù))輸入到計(jì)算機(jī)中；輸出設(shè)備負(fù)責(zé)將計(jì)算機(jī)中的信息(包括程序和數(shù)據(jù))傳送到外部媒介，供用戶查看或保存；存儲器負(fù)責(zé)存儲數(shù)據(jù)和程序，并根據(jù)控制命令提供這些數(shù)據(jù)和程序，它包括內(nèi)存(內(nèi)存儲器)和外存(外存儲器)；運(yùn)算器負(fù)責(zé)對數(shù)據(jù)進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算(即對數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理)；控制器負(fù)責(zé)對程序所規(guī)定的指令進(jìn)行分析，控制并協(xié)調(diào)輸入、輸出操作或?qū)?nèi)存的訪問。
1.6.2 微型計(jì)算機(jī)的性能指標(biāo)
衡量微型計(jì)算機(jī)性能的好壞，通常有下列幾項(xiàng)主要技術(shù)性能指標(biāo)。
1. 字長
字長是指微機(jī)能直接處理的二進(jìn)制信息的位數(shù)。字長越長，微機(jī)的運(yùn)算速度就越快，運(yùn)算精度就越高，內(nèi)存容量就越大，微機(jī)的功能就越強(qiáng)。所以字長是微機(jī)的一個(gè)重要性能指標(biāo)。按微機(jī)的字長可分為8位機(jī)(如早期的Apple E機(jī))、16位機(jī)(如286微機(jī))、32位機(jī)(如386、486奔騰機(jī))和64位機(jī)(高檔微機(jī))等。
2. 存儲容量
存儲容量分為內(nèi)存容量和外存容量，這里主要講的是內(nèi)存容量。內(nèi)存容量越大，處理數(shù)據(jù)的范圍就越廣，運(yùn)算速度一般也越快，處理能力就越強(qiáng)。目前微型計(jì)算機(jī)的內(nèi)存容量已達(dá)到數(shù)GB。
3. 存取周期
存取周期是指對存儲器進(jìn)行一次完整的存取(即讀/寫)操作所需的時(shí)間，即存儲器進(jìn)行連續(xù)存取操作所允許的最短時(shí)間間隔。存取周期越短，則存取速度越快。存取周期的大小影響微機(jī)運(yùn)算速度的快慢。所以存取周期是微機(jī)的一個(gè)重要性能指標(biāo)。微機(jī)中使用的是大規(guī)模或超大規(guī)模集成電路存儲器，其存取周期在幾十到幾百毫微秒。
4. 主頻
主頻是指微機(jī)CPU的時(shí)鐘頻率。主頻的單位是MHz(兆赫茲)。主頻的大小在很大程度上決定了微機(jī)運(yùn)算速度的快慢，主頻越高，微機(jī)的運(yùn)算速度就越快。所以主頻是微機(jī)的一個(gè)重要性能指標(biāo)。目前Pentium處理器的主頻已達(dá)到1G～3GHz。
5. 運(yùn)算速度
運(yùn)算速度是指微機(jī)每秒鐘能執(zhí)行多少條指令。運(yùn)算速度的單位用MIPS(百萬條指令/秒)。由于執(zhí)行不同的指令所需的時(shí)間不同，因此，運(yùn)算速度有不同的計(jì)算方法。現(xiàn)在多用各種指令的平均執(zhí)行時(shí)間及相應(yīng)指令的運(yùn)行比例來綜合計(jì)算運(yùn)算速度，即用加權(quán)平均法求出等效速度，作為衡量微機(jī)運(yùn)算速度的標(biāo)準(zhǔn)。目前微機(jī)的運(yùn)算速度在200～300MIPS。
除了上述5個(gè)主要技術(shù)指標(biāo)外，還有其他一些因素，也對微機(jī)的性能起到了重要作用。
(1)可靠性：是指微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)平均無故障工作時(shí)間。無故障工作時(shí)間越長，系統(tǒng)就越可靠。
(2)可維護(hù)性：是指微機(jī)的維修效率，通常用故障平均排除時(shí)間來表示。
(3)可用性：是指微機(jī)系統(tǒng)的使用效率，可以用系統(tǒng)在執(zhí)行任務(wù)的任意時(shí)刻所能正常工作的概率來表示。
(4)兼容性：兼容性強(qiáng)的微機(jī)，有利于推廣應(yīng)用。
(5)性能價(jià)格比：這是一項(xiàng)綜合評估微機(jī)系統(tǒng)性能的指標(biāo)，包括硬件性能和軟件性能。價(jià)格是整個(gè)微機(jī)系統(tǒng)的價(jià)格，與系統(tǒng)的配置有關(guān)。
1.6.3 微型計(jì)算機(jī)的硬件及功能
微機(jī)與其他類型計(jì)算機(jī)的工作原理和組成并無本質(zhì)的區(qū)別，如圖1-8所示的是微機(jī)總線結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)總線把CPU、存儲器、輸入輸出設(shè)備連接起來，使微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)機(jī)構(gòu)簡潔、靈活、規(guī)范。
圖1-8 微機(jī)總線結(jié)構(gòu)示意圖
其中CPU和內(nèi)存儲器構(gòu)成了計(jì)算機(jī)的主機(jī)，是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的主體；輸入/輸出設(shè)備和輔助存儲器(外存)統(tǒng)稱為外部設(shè)備(簡稱外設(shè))，它們是人與主機(jī)溝通的橋梁。
1. 主板
主機(jī)芯片都安裝在一塊電路板上，這塊電路板稱為主機(jī)板(主板)。為了與外圍設(shè)備連接，在主機(jī)板上還安裝有若干個(gè)接口插槽，可以在這些插槽上插入與不同外圍設(shè)備連接的接口卡。主板上有控制芯片組、CPU插座、BIOS芯片、內(nèi)存條插槽，主板上也集成了軟驅(qū)接口、硬盤接口、并行接口、串行接口、USB接口、AGP總線擴(kuò)展槽、PCI局部總線擴(kuò)展槽、ISA總線擴(kuò)展槽、鍵盤和鼠標(biāo)接口以及一些連接其他部件的接口等。主板是微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的主體和控制中心，它幾乎集合了全部系統(tǒng)的功能，控制著各部分之間的指令流和數(shù)據(jù)流。隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展，不同型號的微型計(jì)算機(jī)的主板結(jié)構(gòu)是不一樣的。圖1-9所示為主板外觀示意圖。
2. 中央處理器
中央處理器(Central Processing Unit，CPU)是計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的核心，如圖1-10所示。CPU?主要由運(yùn)算器(ALU)和控制器(CU)兩大部件組成，還包括若干個(gè)寄存器和高端緩沖存儲器，它們通過內(nèi)部總線連接。高速緩沖存儲器是為了解決CPU與內(nèi)存RAM速度不匹配而設(shè)計(jì)的，一般在幾十KB到幾百KB之間，存取速度為15～35ns。
圖1-9 主板 圖1-10 CPU
運(yùn)算器是對數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理的部件。它不僅可以實(shí)現(xiàn)基本的算術(shù)運(yùn)算，還可以進(jìn)行基本的邏輯運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)邏輯判斷的比較及數(shù)據(jù)傳遞、移位等操作。控制器是負(fù)責(zé)從存儲器中取出指令，確定指令類型，并譯碼，按時(shí)間的先后順序，向其他部件發(fā)出控制信號，統(tǒng)一指揮和協(xié)調(diào)計(jì)算機(jī)各器件進(jìn)行工作的部件。它是計(jì)算機(jī)的“神經(jīng)中樞”。
中央處理器是計(jì)算機(jī)的心臟，CPU品質(zhì)的高低直接決定了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的檔次。能夠處理的數(shù)據(jù)位數(shù)是CPU的一個(gè)最重要的品質(zhì)標(biāo)志。人們通常所說的16位機(jī)、32位機(jī)、64位機(jī)即指CPU可同時(shí)處理16位、32位和64位的二進(jìn)制數(shù)據(jù)。IBM PC/AT及286機(jī)均是16位機(jī)，386、486及現(xiàn)在的奔騰系列機(jī)器均是32位機(jī)。其中，IBM PC/AT的CPU芯片為Intel 80286，而386機(jī)、486機(jī)、奔騰系列機(jī)器的CPU芯片分別以Intel 80386、80486、Pentium系列為代表。
3. 存儲器
存儲器的主要功能是存放程序和數(shù)據(jù)。使用時(shí)，可以從存儲器中取出信息來查看、運(yùn)行程序，稱其為存儲器的讀操作；也可以把信息寫入存儲器、修改原有信息、刪除原有信息，稱其為存儲器的寫操作。存儲器通常分為內(nèi)存儲器和外存儲器。
1)內(nèi)存儲器(內(nèi)存)
內(nèi)存又稱為主存，它和CPU一起構(gòu)成了計(jì)算機(jī)的主機(jī)部分，如圖1-11所示為內(nèi)存條示意圖，它存儲的信息可以被CPU直接訪問。內(nèi)存由半導(dǎo)體存儲器組成，存取速度較快，但一般容量較小。內(nèi)存中含有很多的存儲單元，每個(gè)單元可以存放1個(gè)8位的二進(jìn)制數(shù)，即1個(gè)字節(jié)(Byte，簡稱“B”)。通常1個(gè)字節(jié)可以存放0～255之間的1個(gè)無符號整數(shù)或1個(gè)字符的代碼，而對于其他部分?jǐn)?shù)據(jù)可以用若干個(gè)連續(xù)字節(jié)按一定規(guī)則進(jìn)行存放。內(nèi)存中的每個(gè)字節(jié)各有一個(gè)固定的編號，這個(gè)編號稱為地址。CPU在存取存儲器中的數(shù)據(jù)時(shí)是按地址進(jìn)行的。存儲器容量即指存儲器中所包含的字節(jié)數(shù)，通常用MB作為存儲器容量單位。內(nèi)存儲器通常可以分為隨機(jī)存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)和高速緩沖存儲器(Cache)三種。其中特點(diǎn)、用途、分類如表1-5所示。
圖1-11 內(nèi)存條
表1-5 ROM和RAM的特點(diǎn)、用途和分類比較
只讀存儲器(ROM)
特 點(diǎn)
用 途
分 類
其中的信息只能讀出不能寫入；且只能被CPU隨機(jī)讀取；
內(nèi)容永久性，斷電后信息不會丟失，可靠性高
主要用來存放固定不變的控制計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)程序和數(shù)據(jù)，如常駐內(nèi)存的監(jiān)控程序、基本I/O系統(tǒng)、各種專用設(shè)備的控制程序和有關(guān)計(jì)算機(jī)硬件的參數(shù)表等
可編程的只讀存儲器PROM；
可擦除、可編程的只讀存儲器EPROM；
按模型只讀存儲器MROM
隨機(jī)存儲器(RAM)
CPU可以隨時(shí)直接對其讀寫；當(dāng)寫入時(shí)，原來存儲的數(shù)據(jù)被沖掉；
有電時(shí)信息完好，但斷電后數(shù)據(jù)會消失，且無法恢復(fù)
存儲當(dāng)前使用的程序、數(shù)據(jù)、中間結(jié)果與外存交換的數(shù)據(jù)
靜態(tài)RAM(SRAM)全集成度低、價(jià)格高、存儲速度快、不需要刷新；
動態(tài)RAM(DRAM)全集成度高、價(jià)格低、存儲速度慢、需要刷新
2)外存儲器(外存)
外存儲器又稱為輔助存儲器，它的容量一般都比較大，而且大部分可以移動，便于在不同計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行信息交流。在微型計(jì)算機(jī)中，常用的外存有硬盤、閃存和光盤3種。
(1) 硬盤存儲器
目前的硬盤有兩種：一種為固定式，如圖1-12所示；另一種為移動式，如圖1-13所示。所謂固定式就是固定在主機(jī)箱內(nèi)，容量比較大，當(dāng)容量不足時(shí)，可再擴(kuò)充另一個(gè)硬盤。而移動式硬盤如同軟盤一樣，只是它的速度與容量都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過軟盤。它可以輕松傳輸、攜帶、分享和存儲資料，可以在筆記本和臺式機(jī)之間，辦公室、學(xué)校、網(wǎng)吧和家庭之間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸，是私人資料保存的最佳工具。同時(shí)它還具有寫保護(hù)、無驅(qū)動、無須外接電源、高速度讀寫、支持80GB或更大容量硬盤等特點(diǎn)。
圖1-12 硬盤 圖1-13 移動硬盤
硬盤(Hard Disk)是微型機(jī)上主要的外部存儲設(shè)備。它是由磁盤片、讀寫控制電路和驅(qū)動機(jī)構(gòu)組成。
①硬盤的結(jié)構(gòu)。
* 磁頭：磁頭是硬盤中最昂貴的部件，也是硬盤技術(shù)中最重要和最關(guān)鍵的一環(huán)。
* 磁道：當(dāng)磁盤旋轉(zhuǎn)時(shí)，磁頭若保持在一個(gè)位置上，則每個(gè)磁頭都會在磁盤表面劃出一個(gè)圓形軌跡，這些圓形軌跡就叫作磁道。
* 扇區(qū)：磁盤上的每個(gè)磁道被等分為若干個(gè)弧段，這些弧段便是磁盤的扇區(qū)。
* 柱面：硬盤通常由重疊的一組盤片構(gòu)成，每個(gè)盤面都被劃分為數(shù)目相等的磁道，并從外緣的“0”開始編號，具有相同編號的磁道形成一個(gè)圓柱，稱之為磁盤的柱面。
②硬盤的容量。
作為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲器，容量是硬盤最主要的參數(shù)。硬盤的容量以兆字節(jié)(MB/MiB)或千兆字節(jié)(GB/GiB)為單位，1GB=1024MB，而1GiB=1024MiB。但硬盤廠商通常使用的是GB，也就是1GB=1000MB，而Windows系統(tǒng)，就依舊以“GB”字樣來表示“GiB”單位(1024換算的)，因此我們在BIOS中或在格式化硬盤時(shí)看到的容量會比廠家的標(biāo)稱值要小。硬盤的容量指標(biāo)還包括硬盤的單碟容量。所謂單碟容量是指硬盤單片盤片的容量，單碟容量越大，單位成本越低，平均訪問時(shí)間也越短。
③硬盤的轉(zhuǎn)速。
轉(zhuǎn)速(Rotational Speed 或Spindle Speed)是硬盤內(nèi)電機(jī)主軸的旋轉(zhuǎn)速度，也就是硬盤盤片在1分鐘內(nèi)所能完成的最大轉(zhuǎn)數(shù)。轉(zhuǎn)速的快慢是標(biāo)示硬盤檔次的重要參數(shù)之一，它是決定硬盤內(nèi)部傳輸率的關(guān)鍵因素之一，在很大程度上直接影響到硬盤的速度。硬盤的轉(zhuǎn)速越快，硬盤尋找文件的速度也就越快，相對的硬盤的傳輸速度也就得到了提高。硬盤轉(zhuǎn)速以每分鐘多少轉(zhuǎn)來表示，單位表示為RPM，RPM是Revolutions Per Minute的縮寫，是轉(zhuǎn)/每分鐘。RPM值越大，內(nèi)部傳輸率就越快，訪問時(shí)間就越短，硬盤的整體性能也就越好。
(2)閃存。
閃存又名優(yōu)盤、U盤，如圖1-14所示，是在存儲速度與容量上介于軟盤與硬盤之間的一種外部存儲器。它具有如下特點(diǎn)：兼顧了USB 2.0、USB 1.1、USB 3.0接口的使用；具有寫保護(hù)開關(guān)，用來防止誤刪除重要數(shù)據(jù)；無須安裝設(shè)備驅(qū)動，即插即用。優(yōu)盤有基本型、增強(qiáng)型和加密型3種。
USB接口的傳輸率：USB?1.1為12Mb/s，USB?2.0為480Mb/s，USB 3.0為5.0Gb/s。
(3)光盤。
光盤(Optical Disc)是以光信息作為存儲物的載體來存儲數(shù)據(jù)的一種物品。光盤根據(jù)其制造材料和記錄信息方式的不同一般分為三類：只讀光盤、一次寫入型光盤和可擦寫光盤。
只讀光盤(CD-ROM)是生產(chǎn)廠家在制造時(shí)根據(jù)用戶要求將信息寫到盤上，用戶不能抹除，也不能寫入，只能通過光盤驅(qū)動器讀出盤中的信息。只讀光盤以一種凹坑的形式記錄信息。光盤驅(qū)動器內(nèi)裝有激光光源，光盤表面以凹坑的形式記錄的信息，可以反射出強(qiáng)弱不同的光線，從而使記錄的信息被讀出。只讀光盤的存儲容量約為650 MB。
一次寫入型光盤(CD-R)可以由用戶寫入信息，但只能寫一次，不能抹除和改寫(像Prom芯片一樣)。信息的寫入通過特制的光盤刻錄機(jī)進(jìn)行，它是用激光使記錄介質(zhì)熔融蒸發(fā)穿出微孔或使非晶膜結(jié)晶化，改變原材料特性來記錄信息。這種光盤的信息可多次讀出，讀出信息時(shí)使用只讀光盤用的驅(qū)動器即可。一次寫入型光盤的存儲容量一般為幾百兆。
可擦寫型光盤(CD-RW)片上鍍有銀、銦、硒或碲材質(zhì)，這種材質(zhì)能夠呈現(xiàn)出結(jié)晶和非結(jié)晶兩種狀態(tài)，用來表示數(shù)字信息0和1。CD-RW的刻錄原理與CD-R大致相同，通過激光束的照射，材質(zhì)可以在結(jié)晶和非結(jié)晶兩種狀態(tài)之間相互轉(zhuǎn)換，這種晶體材料的互換，形成了信息的寫入和擦除，從而達(dá)到可重復(fù)擦除的目的。
4. 輸入/輸出設(shè)備
1)輸入設(shè)備
輸入設(shè)備是外界向計(jì)算機(jī)傳送信息的裝置。其主要作用是把人們可讀的信息，包括命令、程序、數(shù)據(jù)、文本、圖形、圖像、音頻和視頻等，將其轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)能識別的二進(jìn)制代碼輸入計(jì)算機(jī)，供計(jì)算機(jī)處理。輸入設(shè)備是人與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之間進(jìn)行信息交換的主要裝置之一。例如，使用鍵盤輸入信息時(shí)，敲擊它的每個(gè)鍵位都能產(chǎn)生相應(yīng)的電信號，再有電路板轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的二進(jìn)制代碼送入計(jì)算機(jī)。
目前常用的輸入設(shè)備有鍵盤、鼠標(biāo)、觸摸屏、攝像頭、掃描儀、光筆、手寫板、游戲桿、語音輸入裝置等。
2)輸出設(shè)備
輸出設(shè)備的作用是將計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)信息傳送到外部媒介，并轉(zhuǎn)化成某種為人們所認(rèn)識的表示形式。在微型計(jì)算機(jī)中，最常用的輸出設(shè)備有顯示器和打印機(jī)。此外，還有繪圖儀等，也可以通過磁盤和磁帶輸出。
3)其他輸入/輸出設(shè)備
目前，不少設(shè)備同時(shí)集成了輸入和輸出兩種功能，例如，調(diào)制解調(diào)器(Modem)，它是數(shù)字信號和模擬信號之間的橋梁。一臺調(diào)制解調(diào)器能將計(jì)算機(jī)的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號，通過電話線傳送到另一臺調(diào)制解調(diào)器上，經(jīng)過解調(diào)，再將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號送入計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)兩臺計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)通信。另外還有光盤刻錄機(jī)可作為輸入設(shè)備，將光盤上的數(shù)據(jù)讀入到計(jì)算機(jī)內(nèi)存，也可作為輸出設(shè)備將數(shù)據(jù)刻錄到CD-R或CD-RW光盤。
5. 總線和接口
1)總線
計(jì)算機(jī)中傳輸信息的公共通路稱為總線(BUS)。一次能夠在總線上同時(shí)傳輸信息的二進(jìn)制位
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