山东专升本计算机第一章

第一章信息技术与计算机文化
1.1信息与信息技术
1.1.1 信息与数据
控制论创始人美国数学家维纳
维纳对信息的定义：信息是我们在适应外部世界，感知外部世界的过程中与外部世界交换的内容
香农对信息的定义：信息是能够用来消除不确定性的东西。

也就是说，信息的功能是消除事物的不确定性，把不确定性变成确定性。

信息是在自然界，人类社会和人类思维活动中普遍存在的一切物质和事物的属性。

所谓数据，是指存储在某种媒体上可以加以鉴别的符号资料。

符号包括文字、字母、数字、图形、图像、音频、视频。

数据的表现形式是符号。

同一个信息也可以用不同形式的数据表示。

数据是信息的具体表现形式，是信息的载体，而信息是对数据进行加工后得到的结果。

1.1.2信息技术
信息技术是指人们获取、存储、传递、处理、开发和利用信息资源的相关技术
在现代信息处理技术中，传感技术、计算机技术、通信技术和网络技术为主导技术。

其中计算机起到了关键的作用。

信息处理过程的每一个环节都是由计算机直接或间接参与完成的。

信息的符号化就是数据，所以数据是信息的具体表现形式。

1.1.3信息社会
人类社会信息的传播经历了（第一次）语言的形成、（第二次）造纸和印刷术的应用、（第三次）广播与电视的发明、（第四次）全球性电话网络的普及等几次信息革命。

信息成为物质和能源同等重要的第三资源。

1.1.4计算机文化的内涵
文化具有的基本属性
(1）广泛性：效应体现在两个方面:既涉及全社会的每一个人，每一个家庭，又涉及全社会的每一个行业和每一个应用领域
(2)传递性：这种事物应当具有传递信息和交流思想的功能。

(3)教育性：这种事物应能成为存储知识和获取知识的手段。

(4)深刻性：这种事物的普及应用给社会带来的影响极为深刻，既不是带来社会某一方面而是给整个社会带来全面、深刻的根本性变革。

1.2计算机技术描述
1.2.1计算机的起源与发展
20世纪80年代初，在瑞士洛桑召开的第三届世界计算机教育大会上，是世界上最早提出“计算机文化”的
所谓计算机文化，就是以计算机为核心，集网络文化、信息文化、多媒体文化于一体，
并对社会生活和人类行为产生广泛，深远影响的新型文化。

计算机文化是人类文化发展的四个里程碑，前三个分别为语言的产生、文字的使用与印刷术的发明。

计算机也称为“电脑”，是一种具有计算功能、记忆功能和逻辑判断功能的机器设备。

计算机的起源是我国的算盘，是十进制的。

1620年，欧洲学者发明了对数计算尺；1642年，布莱斯.帕斯卡发明了机械计算机；
1854年英国数学家布尔提出了符号逻辑的思想。

“计算机之父”查尔斯巴贝奇
电磁计算机代表机型;model-k、Z系列和mark系列。

第一台真正意义上的电子计算机ENIAC于1946年2月在美国的宾夕法尼亚大学正式投入运行，研制者是计算机学院的莫克莱和埃克特。

ENIAC中文名称：电子数字积分式的计算机。

采用十进制计算。

人们根据计算机采用的主要元器件的不同，将电子计算机的发展分为四代。

第一代1946-1956，电子管计算机，也叫真空管计算机，程序设计采用机器语言和汇编语言，这个时候的计算机主要用于科学计算，代表机型有EDSAC、UNIV AC、IBM701等
第二代1956-1964，晶体管计算机，其主要逻辑元件是晶体管，出现了ALGOL FORTRAN COBOL等高级程序设计语言，极大地简化了编程工作，应用领域也增至数据处理，代表机型有IBM7094、honeywell800等。

第三代1964-1971，集成电路计算机，它的主要逻辑元件是中小规模集成电路，出现了操作系统和会话式语言。

代表机型有IBM360系列，DEC公司的PDP系列小型机等。

第四代1971-现在，超大规模集成电路计算机，它的主要逻辑元件是大规模或超大规模集成电路，并开始了计算机网络时代
新一代计算机，最基本的元件是芯片，世界各国的研究人员正在加紧开发量子计算机、分子计算机、生物计算机、超导计算机和光计算机等为代表的未来计算机。

我国从1956年开始研制计算机，1958年研制出第一台电子管计算机，1964年研制成功晶体管计算机，1971年研制成功集成电路计算机，1983年研制成功每秒运算1亿次的“银河I”巨型机
1.2.2计算机的特点及分类
计算机的特点：（1）运算速度快（2）运算精度高:取决于计算机的字长，而非取决于它所用的电子器件的精确程度。

计算机的计算精度在理论上不受限制，一般的计算机均能达到15位有效数字，经过技术处理可以满足任何精度要求（3）存储容量大，计算机的存储性是计算机区别于其他计算工具的重要特性（4）具有逻辑判断能力，借助于逻辑运算，可以让计算机做出逻辑判断，分析命题是否成立，并可根据命题成立与否采取相应的对策（5）工作自动化，计算机内部的操作运算是根据人们预先编制的程序自动控制执行的（6）通用性强
计算机的分类方法较多，根据处理的对象、用途和规模不同可有不同的分类方法
一根据处理的对象划分：可分为模拟计算机、数字计算机和混合计算机
(1)模拟计算机：指专用于处理连续的电压、温度、速度等模拟数据的计算机
(2)数字计算机：指用于处理数字数据的计算机，当前我们使用的计算机是数字计算机
数字计算机的特点是数据处理的输入和输出都是数字量，参与运算的数值用非连续的数
字量表示，具有逻辑判断等功能，非连续就是断开的量或者称离散量
(3)混合计算机：指模拟计算机与数字计算机结合在一起的电子计算机。

其输入和输出
既可以是数字数据，也可以是模拟数据
二根据计算机的用途不同可分为专用计算机和通用计算机
（1）通用计算机：适用于解决一般问题，其适应性强，应用面广，如科学计算，数据处理和过程控制等，但其运行效率，速度和经济性依据不同的应用对象会受到不同程度的影响。

(2)专用计算机：用于解决某一特定方面的问题，配有为解决某一特定问题而专门开发的软件和硬件，应用于如自动化控制化控制、工业仪表和军事等领域
三根据计算机的规模划分:目前，一般把计算机分为巨型机、大型机、小型机、微型机和工作站
(1)巨型机：又称超级计算机，是在一定时期内运算速度最快、存储容量大、体积最大、造价也最高的计算机，实际上是一个巨大的计算机系统。

巨型机长于数值计算，主要应用于国民经济和国家安全的尖端科技领域，特别是国防领域，如模拟核爆炸、密码破译、天气预报、核能探索、地震探测以及研究洲际导弹、宇宙飞船等
(2)大型机：配置高档、性能优越、可靠性好
用途：金融、证券、保险、通信
(3 )小型机：处理能力较强
用途：中小企业、医院、学校、政府
(4)微型机：简称微机，又叫个人计算机PC,是目前发展最快，应用最广泛的一种计算
机
(5)工作站：是一种主要面向专业应用领域，具备强大的数据运算与图形、图像处理能
力的高性能计算机
1.2.3计算机的应用六条
计算机的主要应用如下：
1科学计算生物基因工程属科学运算
2信息管理是非数值形式的数据处理
信息处理已广泛应用于办公自动化、事务处理、情报检索是计算机应用最广泛的领域
3过程控制又称实时控制，指用计算机及时采集检测数据，按最佳值迅速地对控制对象进行自动控制或自动调节。

计算机过程控制已在冶金、石油、化工、纺织、水电、机械和航天等部门得到广泛应用。

4计算机辅助系统是指通过人机对话，使计算机辅助人们进行设计、加工、计划和学习等工作。

计算机辅助设计CAD
计算机辅助制造CAM
计算机辅助教育CBE 包括计算机辅助教育
计算机辅助测试CAT和计算机集成制造系统
DBS数据库系统包括DB(数据库)DBMS(数据库管理系统)
5人工智能开发了专家系统、自然语言理解、博弈和机器人等具有不同程度的人工智能的计算机系统
6计算机网络与通信体现“一线连五洲”Internet的建立和应用使世界变成了一个“地球村”
1.2.4 计算机的发展趋势
计算机的发展趋势巨型化、微型化、网格化、智能化的方向发展
若考试中没有网格化则选网络化
计算机的应用领域的计算机网络与通信是计算机发展趋势中的网格化
计算机的巨型化是标志一个国家的计算机发展水平
计算机的微型化是标志一个国家的计算机发展水平
网格技术可以更好地管理网上的资源，它把整个互联网虚拟成一台空前强大的一体化信息系统，犹如一台巨型机在这个动态变化的网络环境中，实现计算机资源、存储资源、数据资源、信息资源、知识资源、专家资源的全面共享。

从而让用户从中享受可灵活控制的、智能的、协作式的信息服务，并获得前所未有的使用方便性和超强能力
1.3计算机中信息的表示
1.3.1数制及其转化
在计算机内部用的数制只有二进制数
在计算机处理数据时，在内部工作中使用的二进制数据
在进位计数制中，数字的两要素是数码和基数
在R进制数中最大的数码是R－1
数码：一组用来表示某种数制的符号。

基数：数制中所使用的数码个数称为“基数”或“基”，常用R表示，称为R进制。

二进制的数码是0、1，基为2
位权：指数码在不同位置上的权值。

在进位计数制中，处于不同数位上的数码代表的数值不同。

如十进制数111，个位数上的1的权值为100十位数上的1的权值为101，百位数上的1的权值为102.
余下省略见绿皮笔记
1993年（20世纪90年代）美国首先（或最早）提出信息高速公路，又称国家信息基础9设施，简称，信息高速公路不是现代高速公路的信息化，而是以internet为主的，以光纤（缆）通讯进行传输，在internet上传输的是多媒体信息，而不是二进制信息。

1949年，世界上第一台二进制的计算机诞生，名称是EDSAC，是冯.诺依曼体系结构的计算机，按存储程序工作原理
十进制转换成不同进制
整数部分：除以基数，逆取余数
小数部分：乘以基数，正取整数
1.3.2信息的编码
字长是衡量计算机性能的唯一指标（错）
不同微处理器的字长是相同点（错）
一般来说，CPU的字长是字节的倍数（对）
例：CPU的字长是16位，那么该CPU寻址能力能达到64K字节
216=26×210=64K,210=1K
总结有多少位就是2的多少次方
计算机中的数分为定点数和浮点数
定点数：小数点在数的末尾，位置不发生改变，是固定的，如234
浮点数：小数点位置发生改变，但数的大小不变，如1344=1.344×103
一个浮点数由阶码和浮码两部分组成
在计算机中的机器数,使用二进制表示,但是机器数,分原码、反码、补码三种
正数的原码、反码和补码都与机器数相同
负数原码是符号位是1，其余的数是用二进制数码表示
负数反码是符号位是1，其余的数，各位变反，即0变1,1变0
负数的补码是在反码的基础上，末位加上1得到的
用n位二进制数表示数的取值范围是
ASCII中文名称，美国标准信息交换代码，是American Standard Code for Information Interchange的缩写
在ASCII中表示一个字符需要8位二进制
在ASCII中的所有字符都可以打印输出（错）
命令控制符不能打印输出
汉字交换码 GB2312-80,国标码6763个汉字，682个符号，一级常用汉字3755个，二级常用汉字3008个，共7445个
GBK18030编码共收录27484个汉字
GB2312-80, GBK18030他们都是汉字交换码
流水码：电报码、区位码
音码：搜狗拼音、智能ABC、谷歌拼音
形码：五笔字型
音形结合码：自然码
首先通过键盘用汉字输入码输入计算机的内存，由汉字交换码转换汉字机内码，计算机处理完毕后，可以输出用到汉字字形码
汉字的输入用到区位码
区位码转换成国标码转换成机内码
字节是存储信息的基本单位。

微型机的存储器是由一个个存储单元构成的，每个存储单元的大小就是一个字节，所以存储器的容量大小也以字节数量来度量。

计算机处理数据时，CPU通过数据总数一次存取、加工和传递的数据称为字，计算机的运算部件能同时处理的二进制数据的位数称为字长
一个字通常由一个字节或若干个字节组成。

由于字长是一个计算机一次所能处理的实际位数长度。

所以字长是衡量计算机性能的一个重要指标。

字长越长，速度越快，精度越高。

不同微处理器的字长是不同的
在计算机中，所有数据都以二进制的形式表示。

数的正负号也用0和1表示。

通常规定一个数的最高位作为符号位，0表示正，1表示负数。

机器数对应的用正负符号加绝对值来表示的实际数值称为真值
数值数据和非数值数据在计算机内部都是以二进制形式表示和存储的
对于同一个字母的ASCII码值，小写字母比大写字母大32。

1980年，我国颁布了第一个汉字编码字符集标准，即«信息交换用汉字编码字符集基本集»GB2312-80
当某字节的最高位是1时，必须和下一个最高位同样为1的字节合起来代表一个汉字，而某字节的最高位是0时，就代表一个ASCII码字符
机内码是真正的计算机内部用来存储和处理汉字信息的代码
点阵码，汉字字形点阵构成，输出简单，但是信息量很大，占用的存储空间也非常大，而且点阵码缩放困难，且容易失真。

矢量码，这种字体很容易放大缩小且不会出现锯齿状边缘，可以任意地放大缩小甚至变形，屏幕上看到的字形和打印输出的效果完全一致，且节省存储空间。

计算机输入码有流水吗
区位码：四位十进制数组成，其中前两位是区码，后两位是位码
将区位码转换成国标码转换成机内码
将区码和位码分别由十进制数转换成十六进制数，再加上2020H，得到的结果是国标码，在国标码的基础上加上8080H，得到的是机内码。

例：区位码2436转换成国标码再转换成机内码
24D=18H 36D=24H
1824H+2020H=3844H国标码
3844H+8080H=B8C4H机内码
1.4计算机系统
一个完整的计算机系统由硬件系统和软件系统两大部分组成,并按照“存储程序”的方式工作
1.4.1指令
在指令中功能性描述语句是指（操作码）
地址码（操作对象或操作数）
在计算机内存中，（指令和数据）都是以（二进制）形式存储和表示
计算机采用二进制的原因是（系统简单稳定、运算速度快、电子物理器件容易实现）CISC复杂
RISC精简
中高档服务器使用是RISC
家用机和商用机使用CISC
存储程序工作原理是计算机能够自动完成运算或处理过程的基础
没有安装任何软件的计算机是（裸机）
已经安装了操作系统的计算机是裸机（错）
1.4.2计算机硬件系统
五个基本部分：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。

CPU是不能直接对（输入/输出）外设进行数据传输
例：CPU不能直接对硬盘进行数据传输（对）
例：CPU能直接对硬盘进行数据传输（错）
输入设备：键盘、鼠标、扫描仪、数码相机、A/D转换器
运算器由算术逻辑运算单元和寄存器组成
控制器
把（控制器）和（运算器）合称为中央处理器（CPU）是计算机的核心部件，其工作速度等性能对计算机的整体性能有决定性影响的是（控制器）
存储器:计算机中用于存放程序和数据的部件,并能在计算机运行过程中高速、自动地完成程序或数据的存取。

存储器由成千上万个存储单元构成，每个存储单元存放一定位数（微机上为8位）的二进制数，每个存储单元都有唯一的编号，称为存储单元的地址计算机采用按地址访问的方式到存储器中存数据和取数据。

计算机的控制器从内存中读取指令或数据就相当于取操作，而把运算器运算结果存入内存储器，就相当于写操作，这种从内存储器连续的两次读操作（写操作）之间的时间差值，称为存储周期，存储周期越小，运算速度越快；存储周期越大，运算速度越慢。

RAM Random Access Memory 随机存储器，一般来说，常说的主存（即内存条）就是RAM 内存是CPU可直接访问的存储器
主机是由（内存储器）和（CPU）两部分组成
ROM只读存储器
ROM BIOS（基本输入/输出系统）
BIOS全名Base Input Output System
RAM随机存储器，能读能写，断电信息丢失，容量大
Cache是介于内存和CPU之间
的高速小容量存储器
介于CPU和外部设备之间的高速小容量存储器是Cache(错)
外存与CPU可以间接交换数据（对）
外存与CPU可以直接交换数据（错）
输出设备：显示器、打印机、音箱、D/A转换器
注意：1）D：数字信号 A：模拟信号
2）声卡输出声音时是将模拟信号转换成数字信号，是输出设备
3）Modem调制解调器调制是数字信号转换成模拟信号，解调是模拟信号转换
成数字信号。

4）磁盘驱动器和磁带机、优盘、声卡、Modem既可以看作输入设备，又可以看
作输出设备。

1.4.3计算机软件系统
软件
程序：为解决某一具体问题按照计算机语言的规则，一系列排列有序的指令
文件：指存放在外存储器上一组相关信息的集合
文档：是与程序的研制、维护和使用有关的资料
数据：是程序的处理对象
软件＞程序＞指令
系统软件
最靠近硬件的一层是计算机系统软件
操作系统是软件与硬件之间的桥梁（错）
操作系统是源程序与目标程序之间的桥梁（错）
操作系统是用户与计算机（硬件）之间的接口（对）
操作系统提供良好的界面有两种：
图形化的界面（如windows系列），字符型的界面（DOS）
操作系统软件的名称：windows系列、DOS、Linux、Unix OS/2、Netware、 Macintosh、 IOS 安卓
计算机程序设计语言：Masm
数据库管理系统
程序=数据结构+算法
算法四个性质
有穷形、确定性、可行性、输入/输出性
典型的数据结构
程序设计语言经历了机器语言、汇编语言和高级语言三个阶段
机器语言是计算机可以直接识别并且可以直接执行不需要翻译的，执行速度最快的语言
编写程序难度大、直观性较差、容易出错、修改调试不方便的语言是（机器语言）
接近人类逻辑思维习惯，容易读写，修改、调试方便的语言是（高级语言）
（机器语言和汇编语言）都是低级语言
用汇编语言所编写的源程序翻译成与之等价的目标程序的过程是（汇编）
1.5微型计算机系统
1.5.1微型计算机分类
单片机体积小、功耗低，一般用于专用机器或控制仪表、家用电器等
单板机价格低廉且易于扩展，广泛应用于工业控制、微机教学和实验
PC Personal Computer个人计算机
便携式微机包括笔记本电脑、PDA、平板电脑、智能手机
1.5.2微机的主要性能指标
主频：即时钟频率，指计算机CPU在单位时间内发出的脉冲数，单位Hz MHz GHz
字长：字长决定了指令直接寻址的能力
例：如果CPU寻址能力达到4GB,那么CPU的字长是32位
内存容量指内存储器中能够存储信息的总字节数
运算速度
1MIPS=10 IPS
1BIPS=10 IPS
1BIPS=1000MIPS
四个兼容：数据和文件的兼容、程序兼容、系统兼容和设备兼容
性能价格比也是一项综合性的评价计算机性能的指标
1.5.2常见微型计算机的硬件设备
微处理器的集成电路芯片上所集成的电路的数目每隔18个月就翻一番，这就是著名的摩尔定律
ARM处理器
SDRAM中文名称同步动态随机存储器
DDR SDRAM简称DDR Dual Date Rate 中文名称（双倍数据传输速率同步动态随机存储器）
内存的特点：存储容量小、可靠性较低、在断电后信息全部丢失、价格高
外存的特点：存储容量大、可靠性较高、价格低、在断电后可以永久的保存信息
软盘写保护口打开时，只能读取信息，不能删除磁盘信息，不能格式化磁盘，病毒也不能入侵；软盘写保护关闭时，可读可写，可以执行任意操作
3.5英寸磁盘写保护状态：
写保护口打开时，光线是可以通过写保护口的；写保护口关闭时，光线是不能通过的
软磁盘容量=盘面数×磁道数×扇区数×每扇区字节数
软盘磁道共有80个 0-79，最外侧的磁道是0磁道，磁盘存储数据是存放在扇区上的，不是存放在磁道上
硬磁盘最需要防止的是剧烈的震动
硬磁盘磁头并没有接触磁盘，悬浮读写，最不影响硬盘工作的是（噪声）
SSD固态硬盘的传输数据速率是温氏硬盘传输速度的10倍
优盘容量较大，数据读取速度快，重量轻，存取时可靠性高
只读光盘CD-ROM,Compact Disc-Read Only Memory
Digit数字 Data数据
DVD全称Digit Video Disc
追记型光盘：一次读，多次写
可改写型光盘：可以多次擦写光盘
总线
数据总线（Data Bus）只能传输数据信息
地址总线（Address Bus）既可传输地址信息，也可以传输数据信息
控制总线（Control Bus）只能传输控制信息
微机总线的标准：ISA VESA EISA
现代计算机总线标准PCI AGP USB IEEE1394
USB全称Universal Serial Bus通用串行总线
USB3.0传输速率可达5Gb/S
PCI总线与CPU之间没有直接相连
AGP总线与CPU之间直接相连
计算机系统与外界进行信息交流的工具是(输入/输出设备)I/O设备
在计算机中的不同的应用程序进行信息交流的工具是（剪贴板）
用户与应用程序之间进行信息交流的工具是（对话框）
鼠标
分辨率是数码相机最重要的性能指标
外部设备与总线和微处理器连接的接口电路称为适配器
显示系统包括显示器和显示适配器
CRT不偏色、寿命长、颜色靓丽、刷新速度快
LCD:液晶显示器，低功耗、体积小、无辐射、美观
缺点:寿命短、偏色
独立显卡、集成显卡
显示系统的主要性能指标有显示分辨率、颜色质量和刷新速度
像素是显示器显示图像的最小单位
通常所看到的分辨率是以乘法形式表现的
分辨率受屏幕尺寸大小、点距、视频带宽、电路特性等因素影响
点距：显示器上两个像素之间的距离
点距越小图像越清晰 0.24mm 0.31mm
例：一幅图片的分辨率是800×600，颜色是65536种，那么此图片占用
（）字节
216=65536
（800×600×16bit）/（8×1024）= KB
打印机分类
点阵打印机，又称针式打印机，是击打式的打印机特点：打印成本低，对纸张质量的要求低，可以利用压感纸一次打印多份。

缺点：噪声大、速度慢、精度低
喷墨打印机：优点：打印质量较高、打印速度比点阵打印机快、使用起来噪声小。

缺点：耗材费用较高、对纸张的要求较高、喷墨口不容易保养等。

激光打印机：优点：高速度、高精度、低噪声，具有最高的打印质量和最快的打印速度，可输出直接用于印制版的透明胶片缺点:购置费用和耗材费用都较高
在专业图片打印领域，一般使用热升华打印机
音频信号是连续的模拟信号
对声音信号采集的过程：采样、量化、编码
第二章windowsXP操作系统操作系统是计算机中最重要的系统软件，是用户和计算机硬件之间的桥梁
操作系统是一组控制和管理计算机系统的硬件和软件资源，控制程序执行、改善人机界面、合理地组织计算机工作流程并为用户使用计算机提供良好的运行环境的一种系统软件。

处理机即CPU
处理机管理方式主要有批处理方式、分时处理方式、实时处理方式
存储管理的主要功能包括存储分配、存储共享、存储保护和存储扩充
注意:存储器管理主要指的是内存的管理，不是外存，外存是设备管理。

存储器管理主要指的是外存的管理（错）
当我们运行程序时，如果计算机出现提示内存不足时，要（扩充内存），增加的就是内存条（RAM）随机存储器。