二、计算机基础知识
（一）计算机的基本概念
1.计算机的发展与分类
计算机的发展阶段：4 代（按使用的电子器件或构成元件划分）
第一代：电子管，第一台计算机：1946 年、ENIAC
第二代：晶体管
第三代：小规模集成电路SSI和中规模集成电路MSI
第四代：大规模和超大规模集成电路，典型代表：微型计算机
计算机的分类按照处理数据的方式进行分类
①电子数字计算机：用途：科学计算工程、工业控制、数据计算机；大小：巨型、大型、小型、微型、工作站。
②电子模拟计算机
③数模混合计算机
2．计算机的主要用途
科学计算（是最早的应用领域）、数据处理(信息处理)、自动控制、计算机辅助系统、人工智能、计算机网络、多媒体计算机系统。计算机早期主要用于军事。
3．计算机的主要特点
自动控制能力（自动控制能力的基础是存储程序）、高速运算能力、很强的记忆能力、计算精度高、逻辑判断能力、通用性强，可编程性。
4．信息的基本概念
信息是人们由客观事物得到的，使人们能够认知客观事物的各种消息、情报、数字、信号、图形、图像、语音等所包括的内容。
信息是数据经过处理后所得到的。
信息具有可传递性、共享性和可处理性等特性。
计算机语言种类数据是客观事物的属性的表示，可以是数值数据和各种非数值数据。对计算机而言，数据是指能够为其处理的经过数字化的信息。
（二）计算机系统的组成
1．计算机系统的基本组成
计算机系统由计算机硬件系统和计算机软件系统两大部分组成
图2.1 计算机系统的组成
中央处理器（CPU）：运算器＋控制器组成，只能直接读写内存，不能直接读写外存。
主机：中央处理器＋内存储器。
外部设备：输入设备、输出设备、外存储器。
操作系统是系统软件。
2．硬件系统的组成及各个部件的主要功能
冯·诺依曼提出了存储程序原理，奠定了计算机的基本结构和工作原理，我们今天所使用的计算机都是属于冯·诺依曼结构计算机。
冯·诺依曼结构计算机包括运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大部分：
运算器：算术运算和逻辑运算的主要部件；
控制器：指挥控制中心；
存储器：用来保存程序、数据、运算的中间结果及最后结果的记忆装置；
内部存储器（内存或主存储器）；
外部存储器（外存或辅助存储器）。
输入设备：键盘、鼠标、扫描仪、磁盘驱动器、触摸屏。
输出设备：显示器、打印机、绘图仪、磁盘驱动器。
注：牢记常见的输入设备和输出设备
冯·诺依曼结构的主要特点：存储程序控制；程序由指令构成；指令由操作码和地址码构成；机器以运算器和控制器（或CPU）为中心
3．计算机数据存储的基本概念
存储器分为内存储器（内存）和外存储器（外存）。
内存速度快，但容量有限，CPU 可直接访问。
外存存储容量大，存取速度比内存低，外存中存放的程序或数据必须调入内存后，才能被计算机执行和处理。
存储单位：
位（bit，比特）：二进制数的最小单位，通常用英文小写字母“b”表示。
字节（Byte）：8位二进制数组成一个字节，通常用英文大写字母B表示。
字（Word）：由若干个字节组成一个字。
字长：计算机一次所能处理的数据的最大位数称为该机器的字长。字长越长，一次所处理数据的有效位数就越多，计算精度就越高。
1B=8b
1KB（千字节）＝1024B
1MB（兆字节）＝1024KB=1024×1024B
1GB（吉字节）＝1024MB=1024×1024KB=1024×1024×1024B
4．指令、程序、软件的概念以及软件的分类
指令：包含操作码和地址码。
程序：为解决某一问题而设计的一系列有序的指令或语句集合。
软件：程序、程序运行时所需的数据以及文档、文字说明和图表资料等。
裸机：仅有硬件系统，没有安装任何软件。
程序设计语言的种类：
机器语言：二进制语言，能直接执行。
汇编语言：采用助记符。
高级语言：面向过程，使用高级语言编写的程序称为“源程序”。源程序需翻译成机器语言。
软件的分类：
系统软件：操作系统、各种语言处理程序、系统支持和服务程序、数据库管理系统。
应用软件：用户程序、应用软件包。
（三）信息编码
1．数值在计算机中的表示形式
数值在计算机中以二进制表示，这是由计算机所使用的逻辑器件所决定，其好处是：运算简单、实现方便、成本低。
十进制：“逢十进一”，使用 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9共10个数字。
二进制：“逢二进一”，使用 0,1 共 2 个数字。
八进制：“逢八进一”，使用 0,1,2,3,4,5,6,7 共 8个数字。
十六进制：“逢十六进一”，使用 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F 共 16个数字。
二进制与十进制之间的转换：
注：掌握1字节内二进制到十进制的换算
表2.1 二进制位数对应的十进制
1 位 8 进制数可以转换成 3 位二进制数,从最低位开始向高位进行，不足3位最高位用0补齐。
1 位 16 进制数可以转换成 4 位二进制数,从最低位开始向高位进行，不足4位最高位用0补齐。
注：在没有小数的进制转换中，可以通过系统附件中的计算器进行转换，单击计算器的“查看”菜单下的“科学型”，进行进制的转换。
2．字符编码
计算机除了能处理数字数据外，还能处理非数值的各种字符数据：如英文字母、汉字、运算符等。
1) 字符编码
ASCII（美国信息交换标准码），是常用的字符编码。采用 7 位二进制编码，可以表示 128 个字符（2的7次方为128），最高位为 0。
0～9 对应 ASCII 码为 48～57，A～Z 为 65～90，a～z 为 97～122 。
注：小写字母的ASCII比大写字母的ASCII大32。
2) 汉字编码
针对汉字的计算机输入及机内表示内码，用连续的两个字节表示，每字节最高位为“1”。
（四）微型计算机的硬件组成
1．CPU、内存、接口和总线的概念
主板：主板是固定在主机箱箱体上的一块电路板，是计算机各种部件相互连接的纽带和桥梁。
CPU（中央处理器）：是计算机的核心，主要包括运算器、控制器、寄存器等。所有的算术和逻辑运算都是由它完成的，是决定计算速度、处理能力、档次的关键部件。
存储器：分内存和外存。
内存：是计算机的主要工作存储器，内存速度快，但容量有限。
内存又分RAM和ROM。
ROM（只读存储器），只读而不能写入信息，常固化在芯片上，不会因断电而消失。
RAM（随机存取存储器），可以进行任意的计或写操作，断电内容消失，不能永久保存。
外存：软盘、硬盘、光盘、磁带以及目前极为流行的U盘等都属于外存，是外部设备。外存的容量大，价格低廉，但存取速度慢，用于存放暂时不用的程序和数据。
还有一种特殊的存储器是高速缓冲存储器（Cache）。
接口：串行接口（COM1、COM2）、并行接口（打印机接口LPT1）、键盘接口、硬盘驱动器接口
总线（Bus）：按照位置分芯片总线、系统总线（ISA、EISA、PCI（高性能的局部总线，构成CPU与外部设备之间的高速通道））、外总线（SCSI、IDE、USB）。
按照传送的信息可分为数据总线、地址总线和控制总线。在总线中，一次传输信息的位数称为总线的宽度。
2．微处理器、微型计算机和微型计算机系统的概念
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