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1、第第1章章 信息技术与计算机信息技术与计算机1.1 计算机的发展过程计算机的发展过程 1946年第一台电子计算机ENIAC在美国宾州大学诞生（The Electronic Numerical Integrator and Calculator)炮弹弹道炮弹弹道 1.1.1 计算机技术发展趋势计算机技术发展趋势 n n微型化n n网络化n n巨型化n n智能化n n科学计算n n信息处理n n自动控制n n人工智能n n计算机辅助系统计算机的应用RoCo的机器人电脑美国麻省理工学院的科研人员造出了一台名为RoCo的机器人电脑。它的下部像人的脖颈，显示器则好似人的脑袋，屏幕是人的脸蛋，带有“血管”
2、的脖颈系统控制其脑袋的运动 机器狗比赛视频机器狗比赛视频http:/ 计算机在医药卫生领域计算机在医药卫生领域n n医院信息管理n n如电子病历、数字化医学影像、医生和护如电子病历、数字化医学影像、医生和护士工作站等士工作站等n n远程诊断n n对疑难病例进行会诊对疑难病例进行会诊n n流行病学数据处理:软件SAS、SPSS、EPIn n医学图像处理n n人工脏器n基因研究一个完整的计算机系统包括硬件一个完整的计算机系统包括硬件系统和软件系统系统和软件系统计算机系统计算机系统硬件硬件 系统系统软件软件 系统系统美籍匈牙利数学家冯美籍匈牙利数学家冯.诺依曼诺依曼（Jhon Von Neumann
3、）计算机所有数据和程序都采用二进制计算机由输入设备、输出设备、存储器、运算器和控制器五大部分组成。将程序和指令顺序存放在内存储器，将程序和指令顺序存放在内存储器，且能自动依次执行指令且能自动依次执行指令1.2 计算机硬件系统计算机硬件系统显示器主机:主板、硬盘、光驱、软驱、显示卡、电源等鼠标键盘光盘驱动器软盘驱动器微型计算机主机箱内部结构示意图微型计算机主机箱内部结构示意图软盘驱动器软盘驱动器电源电源主板主板硬盘驱动器硬盘驱动器CPU芯片芯片插插在在总总线线插插槽槽上上的的显显卡卡、声声卡卡、网网卡卡等等内存条内存条1.2.1 电子计算机的原理结构电子计算机的原理结构电子计算机由运算运算器、控
4、制控制器、存储存储器、输输入入设备和输出输出设备五大部分组成CPU存储器运算器控制器输入设备输出设备Central ProcessingUnit中央处理器中央处理器1.2.2 微型计算机的硬件组成微型计算机的硬件组成n n主板n n中央处理器n n存储器n n总线n n输入输出接口电路n输入输出设备（1）主板）主板n主板也称做母板或系统板，主板是计算机内最大的一块集成电路板，它包括微处理器CPU 插槽(Socket和Slot两种)、内存插槽、总线扩展槽、输入输出接口电路等。（2）中央处理器）中央处理器 CPU（Central Processing Unit)n nCPU芯片决定计算机的性能n
5、n通常对计算机的称呼是根据CPU的型号得来的：Intel 8086/8088、80286、80486、Pentium、Pentium MMX、Pentium Pro、Pentium II、Pentium III 700和Pentium。Celeron（赛扬）系列、AMD1.2.6 主要参数主要参数n n主频：CPU的工作频率。如 866MHz,2.5GHzCPU的工作频率。是衡量计算机速度的常用指标指标。n n外频：CPU必须与主板的总线相连，才能与其他设备传送数据，与CPU相连的总线的工作频率即CPU的外频。外频一般远远低于CPU的主频。n n字长：CPU在单位时间内能一次处理的二进制数的位
6、数。名词解释名词解释n n频率：计算机设备每秒钟工作的次数，单位是赫兹(Hz)。由于计算机的工作速度很快，一般以MHz表示频率。1MHz=1000000Hz，即1秒钟工作100万次。CPU芯片芯片推出时间推出时间芯片集成度芯片集成度（万（万/片）片）主频主频（MHz）字长字长(位位)Pentium1993.33106023332PentiumMMX1997.116623332PentiumPro1995.1155016623332Pentium1997.575023345032Celeron199830032Pentium1999910450100032Pentium2000100064微型计
7、算机的发展微型计算机的发展1.2.7 CPU新技术新技术n n超线程技术n n超线程技术的原理是通过在硬件上的微超线程技术的原理是通过在硬件上的微小改变，使得单处理器在操作系统及应小改变，使得单处理器在操作系统及应用软件层面上表现为两个或更多的逻辑用软件层面上表现为两个或更多的逻辑CPUCPU。n n双核技术n n为了能够继续提高为了能够继续提高CPUCPU的速度，一些硬的速度，一些硬件厂商提出了在一个处理器上集成两个运算核心的方案，这就是所谓的双核技术。（3）存储器）存储器内存储器内存储器是计算机临时存放数据的地方，可以由CPU直接直接访问。内存储器分为只读存储器ROM(Read Only
8、Memory)和随机存储器RAM(Random Access Memory)两大类。4只读存储器的内容是出厂时固化了的,只能读出来使用，不能改写或删除，断电后不会消失。4随机存储器既可以读也可以写，断电后信息全部消失。随机存储器随机存储器RAM4RAM又分为静态存储器(SRAM)和动态存储器(DRAM)两种。静态RAM速度非常快，成本高，主要用于高速缓存（Cache)。动态RAM速度比静态RAM低，但成本低，适于作大容量存储器。4通常提到计算机的内存就是动态RAM。高速缓冲存储器（高速缓冲存储器（CacheCache）n缓存是计算机中的重要概念，许多设备都具有缓存。它是一种高速的数据临时存储器
9、，用来解决不同设备件速度不匹配造成的低效率问题。n用于CPU的缓存，CPU在读写时，首先访问Cache高速缓冲存储器外存储器内存储器存储器示意图存储器示意图00010010地址码一个字节 Byte1Byte=8bit字长一个二进制位 bit基本概念基本概念n位和字节n位(bit)是计算机中的最小单位，它是二进制的一位数。n字节(byte)是计算机中的最小存储单位。它由8位二进制数组成，即一个字节由8位。计算机中凡是与存储相关的度量都以字节为单位。n1KB=1024Byten1MB=1024KBn1GB=1024MBn1TB=1024GBn常用的外存有磁盘存储器和光盘存储器等，它们和内存一样，也
10、是以字节为单位。外部存储器外部存储器磁盘驱动器磁盘驱动器n软盘驱动器(Floppy Disk Drive)软盘：3.5英寸 1.44MB 软盘总容量=磁道数扇区数磁盘面数(2)512（每扇区512Byte)79道0道扇区扇区磁头n硬盘驱动器（Hard Disk Drive)它由若干磁性圆盘组成。(Winchester盘)硬盘尺寸：3.5英寸及2.5英寸。存储容量=磁头数柱面数扇区数512（每扇区512Byte）接口：数据线接口和电源接口IDE(Integrated Drive Electronics)SCSI(Small Computer System Interface)读写头硬盘的参数硬盘
11、的参数n n容量：硬盘容量的大小决定论它能存储的数据量。20GB,40GB,80GB 目前都在GB数量级以上n n转速：是指盘片每分钟所转的圈数，转速越快，在一定时间内通过磁头的数据就越多。典型的转速有5400,7200等n n缓存：为减少CPU等待时间。目前IDE硬盘一般为512KB或2MBn n还有数据传输率、平均寻道时间n n光盘存储器光盘驱动器：读取光盘信息的设备。是多媒体电脑不可缺少的硬件配置。光盘存储容量大，价格便宜，保存时间长，适宜保存大量的数据，如声音、图像、动画、视频信息、电影等多媒体信息。其他外存储设备其他外存储设备n nUSB闪存（Flash Memory）（U盘）n n
12、存储棒（Memory Stick）n nMD磁光盘（Magneto Optical）n nSD卡（Secure Digital Memory Card，安全数码卡）存储器总结存储器总结内存储器只读存储器（ROM）随机存储器（RAM）动态RAM静态RAM（SRAM）外存储器：硬盘、软盘、U盘、光盘存储器Cache速度速度快快（4）总线（）总线（Bus）n n总线是计算机硬件设备之间的高速公路，所有的数据和信息都通过总线在设备间高速传送。总线以位表示宽度。按功能功能分类：n地址总线(Address Bus)n数据总线(Data Bus)n控制总线(Control Bus)按总线的层次结构可分按总线
13、的层次结构可分n nCPU总线n n存储总线n nI/O总线n外部总线I/O系统总线标准系统总线标准n nISA总线n n(Industry Standard Architecture)(Industry Standard Architecture)工业标准体系工业标准体系结构结构,16,16为总为总传输速率为8MB/Sn nPCI总线n n(Peripheral Component Interconnect)(Peripheral Component Interconnect)计算机中多使用PCI总线标准，传输位数为32/64位，传输速率为132MB/S。n nAGP总线n n(Accele
14、rated Graphics Port)(Accelerated Graphics Port)加速图形接口，是加速图形接口，是IntelIntel公司推出的新一代图形显示卡专用总线。公司推出的新一代图形显示卡专用总线。扩展槽和总线接口扩展槽和总线接口PCI总线ISA总线（5）输入输出接口电路）输入输出接口电路软盘驱动器接口电路硬盘驱动器接口电路常见的硬盘驱动器接口类型有IDE接口和SCSI接口并行打印机接口电路(LPT1,LPT2)串行通信接口电路(COM1,COM2)软盘驱动器A：B:34芯信号线芯信号线硬盘、光盘驱动器(C:D:E:）40芯信号线芯信号线USB接口电路(Universal
15、Serial Bus通用串行总线)接口电路 是由是由CompaqCompaq、DigitalDigital、IBMIBM、IntelIntel、MicrosoftMicrosoft、NECNEC以及以及Northern TelecomNorthern Telecom七家公司共同开发七家公司共同开发的一种新的外设连接技术。这一技术最终解的一种新的外设连接技术。这一技术最终解决对串行设备和并行设备任何与计算机相连决对串行设备和并行设备任何与计算机相连的争论，从而大大地简化计算机与外设的连的争论，从而大大地简化计算机与外设的连接过程，传输率较低。接过程，传输率较低。微型计算机主机箱内部结构示意图微型
16、计算机主机箱内部结构示意图软盘驱动器软盘驱动器电源电源主板主板硬盘驱动器硬盘驱动器CPU芯片芯片插插在在总总线线插插槽槽上上的的显显卡卡、声声卡卡、网卡等网卡等内存条内存条（6）输入）输入/输出设备输出设备（I/O设备）设备）n n输入设备输入设备n键盘、鼠标n扫描仪扫描仪、手写输入板、语音输入的话筒、摄像机、数码像机、调制解调器等n n输出设备输出设备n显示器、打印机等n绘图仪、调制解调器等显示器显示器按显像管分类：n传统显示器CRT(Cathode-Ray-Tube阴极显示管)n液晶显示器LCD(Liquid Crystal Display)显示系统显示系统 总线扩展槽视频信号线主板显示器
17、显示卡显示卡显示卡n n显示卡的显示方式分为VGA、SVGA、AVGAn标准VGA显示方式的分辨率为640480，16色nSVGA显示方式的分辨率可达1024768 16001200，色深32位（即颜色数为232种）n n显存VRAM(Video RAM视频随机存储器)，其容量大小为2M、4M、8M、16M、32M等显示器的参数显示器的参数n像素和分辨率像素和分辨率：分辨率是指屏幕上象素的数目。例：800（行）600（列）。目前17英寸显示器分辨率达到 1280 1024,1600 1200n垂直扫描频率（刷新频率）：隔行扫描和逐行扫描n点距、带宽n显示面积显示面积：常见的有14、15、17、
18、20英寸等。打印机打印机n n打击式：n n针式打印机：通过打印针头撞击色带，把针式打印机：通过打印针头撞击色带，把色带上的墨印在纸上。现在的针式打印机色带上的墨印在纸上。现在的针式打印机通常为通常为2424针打印。针打印。180180180dpi180dpin n非打击式：n n喷墨打印机：通过墨盒喷墨打印喷墨打印机：通过墨盒喷墨打印n n激光打印机：耗材是硒鼓激光打印机：耗材是硒鼓一个完整的计算机系统包括硬件系一个完整的计算机系统包括硬件系统和软件系统统和软件系统1.3 计算机软件系统计算机软件系统n系统软件（面向机器）系统软件是管理、监控和维护计算机硬件资源和软件资源的软件，包括：各种语
19、言的汇编程序、编译程序、解释程序；操作系统如：(DOS(DOS、LinuxLinux、WindowsWindows、UnixUnix等等)；数据库管理系统等。n应用软件（面向用户）应用软件是针对某一个专门目的而开发的软件，如：文字处理软件、表格处理软件、财务管理系统、辅助教学软件等。1.3.1 系统软件系统软件操作系统操作系统o操作系统是对计算机系统进行管理和控制的程操作系统是对计算机系统进行管理和控制的程序的集合。序的集合。o 操作系统的功能包括：处理器管理、存储器管操作系统的功能包括：处理器管理、存储器管理、设备管理、文件管理和作业管理。理、设备管理、文件管理和作业管理。o 操操作作系系统
20、统分分成成以以下下几几类类：单单用用户户操操作作系系统统、批批处处理理操操作作系系统统、实实时时操操作作系系统统、分分时时操操作作系系统统、网络操作系统、分布式操作系统等。网络操作系统、分布式操作系统等。1.3.2 应用软件应用软件n n公用软件n n商业软件n n共享软件n免费软件1.3.3 计算机语言计算机语言机器语言：机器语言：机器唯一可以识别的语言。机器唯一可以识别的语言。汇编语言：符号化了的机器语言。汇编语言：符号化了的机器语言。高级语言：高级语言：通过编译和链接，变成机器通过编译和链接，变成机器语言。例如：语言。例如：C、C+、C#、JAVA等。等。高级语言的翻译高级语言的翻译高级
21、语言的翻译有两种方式：编译方式和解释方式。源源程程序序源程序源程序目标代码可可执行程执行程序序代码优化连接翻译一条，执行一条翻译执执行行结结果果解释方式编译方式 编译程序与解释程序最大的区别之一在于前者生成目标代码，而后者不生成；此外，前者产生的目标代码的执行速度比解释程序的执行速度要快；后者人机交互好，适于初学者使用。为什么要采用二进制为什么要采用二进制?n n电路通常有两种稳态：开关的合上与断开、电灯的亮与灭、二极管的导通与截止、高电平与低电平等n n二进制运算简单n便于进行逻辑运算1.4 信息的表示及存储信息的表示及存储1.4.1 数制与数制转换十进制二进制（Binary)八进制(Oct
22、al)十六进制(Hex)00000001000111200102230011334010044501015560110667011177810001089100111910101012A11101113B12110014C13110115D14111016E15111117F十进制、二进制、八进制、十六进制对照表十进制、二进制、八进制、十六进制对照表二进制二进制 十进制十进制n n(1010)2=123+022+121+020 =(10)10n n(111000001)2=28+27+26+20 =256+128+64+1 =(449)10158=1102+5 101+8 1001.4.2 字
23、符表示法n nASCIIASCII码码（主要主要编码方式）编码方式）n8位二进制代码表示一个英文字符或者控制符，计算机中用8个二进制位表示一个字符字节。n最高位为0，作为校验位，后7位用于字符编码（见第7页）n如：小写字母a的ASCII编码为(1100001)2 十进制表示 97n nBCDBCD码（略）码（略）1 11 10 00 00 00 01 1表表1-2 英文字符英文字符ASCII表表 b6 b5 b4b3 b2 b1 b0000001010011100101110111000000010010001101000101011001111000100110101011110011011
24、1101111NULSOHSTXETXEOTENQACKBELBSHTLFVTFFCRSOSIDLE DC1DC2DC3DC4NAKSYNETB CANEMSUBESCFSGSRSUSSP!#%&()*+,-./0123456789:;?ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ_abcdefghijklmnopqrstuvwxyz|DEL1.4.3 汉字表示法汉字表示法n n国标码 根据国家标准根据国家标准GB2312GB2312信息交换汉字编码信息交换汉字编码字符集字符集-基本集基本集所编的汉字编码所编的汉字编码 又称为汉字交换码，共又称为汉字交换码，共74457445个汉字及字
25、符，个汉字及字符，其中汉字其中汉字67636763个，分为一级字库（个，分为一级字库（37553755个汉个汉字），二级字库（字），二级字库（30083008个汉字）个汉字）例：汉字“大”的编码为3473H0 011001 00 111100 1ASCII码 4 ASCII码 s 汉字编码汉字编码n n机内码（简称内码）n n用两个字节表示一个汉字，为了与用两个字节表示一个汉字，为了与ASCIIASCII区区别，每个字节的最高位置为别，每个字节的最高位置为1 1。0 011001 00 111100 11 000000 01 000000 0 3 4 7 3 H1 011001 01 1111
26、00 1 8 0 8 0 H B 4 F 3 H+国标码机内码汉字编码汉字编码n n输入码（简称外码）编码汉字输入：为使用户能够在西文键盘输编码汉字输入：为使用户能够在西文键盘输入汉字而设计的编码。输入码有许多种不同入汉字而设计的编码。输入码有许多种不同的编码方案：的编码方案：音码（如拼音编码）音码（如拼音编码）形码（如五笔）形码（如五笔）数字码（如区位码）数字码（如区位码）非编码汉字输入非编码汉字输入 手写板手写板 语音输入语音输入输出码（点阵字库）输出码（点阵字库）000000011000000000000001100000000000000110000000000000011000000
27、00011111111111100001111111111110000110001100011000011000110001100001100011000110000110001100011000011111111111100001111111111110000000001100000000000000110000000000000011000000000000001100000001616一个汉字占一个汉字占16*2=32个字节个字节其他系统代码机内码输出码输入码交换码各种汉字编码之间的关系1.4.4 图形数字化编码图形数字化编码n n图形和图像在计算机中的存储和处理同样要用二进制数字编码n
28、 n点阵表示法点阵表示法n矢量表示法1.5 计算机病毒与安全计算机病毒与安全1.5.1 计算机病毒的概念计算机病毒的概念 在1994年我国正式颁布实施的中华人民共和国计算机信息系统安全保护条例中，明确给出了计算机病毒的定义：“计计算算机机病病毒毒，是是指指编编制制或或者者在在计计算算机机程程序序中中插插入入的的破破坏坏计计算算机机功功能能或或者者破破坏坏数数据据，影影响响计计算算机机使使用用，并并能能自自我我复复制制的的一一组组计计算机指令或者程序代码。算机指令或者程序代码。”1.5.2 1.5.2 计算机病毒的特点计算机病毒的特点n破坏性：计算机病毒产生的后果，有良性和恶性之分。良性病毒只占
29、用系统资源或干扰系统工作，并不破坏系统数据；而恶性病毒一旦发作则会破坏系统数据，甚至造成系统瘫痪。n寄生性：计算机病毒不以文件形式存在，而是寄生在其它程序或文档文件中。n潜伏性：大部分病毒感染系统之后不会马上发作，只有在满足其特定条件时才启动。n传染性：计算机病毒通过数据交换进行传染。n繁殖性：计算机病毒程序一般都很小，但它能够自我复制，常常是以几何级数增长。1.5.3 1.5.3 计算机病毒的分类计算机病毒的分类n n引导区型病毒：自身占据了引导扇区，系统的一次初始化，病毒就被激活n n文件型病毒：寄生在扩展名为COM、EXE、DRV、SYS、BIN、OVL等文件n n宏病毒：寄存在Microsoft Office文档上的宏代码。n混合型病毒1.5.4计算机病毒的传播方式计算机病毒的传播方式通过软盘、光盘通过网络1.5.5计算机病毒的预防计算机病毒的预防n要经常对硬盘上的重要文件和数据进行备份。n不使用来历不明或不是正当途径复制的磁盘和光盘。n安装正版的带有病毒防火墙的、实时监控功能的反病毒软件。防病毒软件的使用防病毒软件的使用n n计算机病毒以及反病毒技术都是以软件编程技术为基础，总是滞后于病毒的发现。任何清病毒软件都只能发现病毒和清除部分病毒。