计算机数据存储的基本概念

计算机数据存储的基本

概念

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第一章 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

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 （ 1946－1957 ） 第一台计算机：1946 年、ENIAC 第二代：晶体管 （ 1958－1964 ）

第三代：小规模集成电路 （ 1965－1970 ）

第四代：大规模和超大规模集成电路 （ 1971－ 至今 ） 典型代表：微型计算机

分类： ① 分为数字电子计算机 数字电子计算机分类： 用途：科学计算工程、工业控制、数据计算机 大小：巨型、小型、微型 ② 模拟电子计算机 2．计算机的主要用途

科学计算、数据处理、自动控制、计算机辅助系统、人工智能 其中，科学计算是最早的应用领域，计算机早期主要用于军事 要点：理解每个应用领域的适用范围 3．计算机的主要特点

自动控制能力、高速运算能力、记忆能力、计算精度高、逻辑判断能力、通用性强

其中自动控制能力的基础是存储程序 另，计算机的可编程性 要点：重在理解 4．信息的基本概念 信息和数据

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。

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 1-1 计算机系统的组成

中央处理器（ CPU ）：运算器＋控制器 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

注：CPU 只能直接读写内存，不能直接读写外存，存储在外存上的数据和程序需先读到内存，才能进行处理

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

ENIAC 大型向量计算机757

分：

运算器：算术运算和逻辑运算的主要部件 控制器：指挥中心

存储器：用来保存程序和数据 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 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 CPU 为中心

图 1-2 冯·诺依曼结构计算机

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）：计算机中最小存储单位，即一个二进制位（0或1），通常用“b ”表示。

字节（Byte ）：8位组成一个字节，常用 B 表示，计算机中用来表示内存储器容量大小的基本单位。

字（Word ）：由若干个字节组成，通常把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，一次所处理的信息越多，计算精度越高。

1B ＝ 8b

1KB （千字节）＝ 1024B 1MB （兆字节）＝ 1024KB 1GB （吉字节）＝ 1024MB

4．指令、程序、软件的概念以及软件的分类

指令：含有操作码和地址码的一串二进制代码

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 裸机：仅有硬件系统，没有安装任何软件 软件的分类 系统软件

包括：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

冯·诺依曼

鼠标

内存

Windows2000操作

包括：用户程序、应用软件包 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 源程序需翻译成机器语言 高级语言：面向程序 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（尤其需要掌握 1 字节内二进制到十进制的换算）：

表 1-1 二进制与十进制的对应关系

1 位 8 进制可以转换成3位二进制, 1 位 16 进制可以转换成4位二进制 2．理解字符编码

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。但在计算机中数据是用二进制表示的，所以那些数据在输入计算机之前必须进行编码。编码有很多种方法，但采用相同的编码方式，才能使全国乃至全世界的计算机用户在信息的表示、交换、处理、传输和存储等基本问题上达成一致。

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（27 =128），最高位为 0。

表 1-2 ASCII 代码表

0～9 对应 ASCII 码为 48～57 ， A ～Z 为 65～90 ， a ～z 为 97～122 。 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，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，内储速度快，但容量有限。内存又分RAM 和ROM 。

系统 CPU