第1章 计算机基础知识
1.1 计算机的发展与应用
1.2 计算机系统的组成
1.3 数据在计算机中的表示
1.4 计算机维护与安全使用
1.5 多媒体计算机
1.1 计算机的发展与应用
1.1.1 计算机的发展
1.1.2 微型计算机的发展
1.1.3 计算机的特点
1.1.4 计算机的分类
1.1.5 计算机的应用
1.1.1 计算机的发展
1.计算机的诞生
19xx年，美国宾西法尼亚大学为计算弹道轨迹而研制成功了世界上第一台电子数字计算机ENIAC（Electronic Numerical Integrator And Calculator——电子数值积分和计算机）。
2.计算机的发展阶段
（1）第一代计算机
1946-20世纪50年代末，电子管时代计算机。
主要特点：
①采用电子管作为计算机的主要逻辑部件体积大，耗电量大，寿命短，可靠性差，成本高。 ②采用电子射线管、磁鼓存储信息，容量很小。
③输入输出装置落后，主要使用穿孔卡片，速度慢，容易出错，使用不方便。
④软件上，使用机器语言和汇编语言编程。
这一时期的典型机器：
国外的：ENIAC 、UNIVAC。
国内的：103、104等。
（2）第二代计算机
1958~19xx年，晶体管计算机时代
主要特点：
①采用晶体管作为计算机的主要逻辑部件，体积减小，重量减轻，成本下降，能耗降低，可靠性和运算速度得到了提高。
②采用磁芯作主存储器，磁盘、磁鼓作外存储器。、
③软件方面有了系统软件（监控程序），提出了操作系统的概念，出现了高级语言，如FORTRAN，ALG0L60等。
这一时期的典型机器：
国外的：IBM7090等
国内的：441B等。
（3）第三代计算机
1964~19xx年，集成电路计算机时代。
主要特点：
①采用中、小规模集成电路做主要逻辑部件，从而使计算机体积更小，重量更轻，耗电更省，寿命更长，成本更低，运算运算速度有了更大的提高。
②采用半导体存储器做主存储器，存储容量和存储速度有了大幅度的提高，增加了系统的处理能力。
③软件方面，系统软件有了很大的发展，出现了分时操作系统，多用户可以共享计算机资源。 ④在程序设计方法上，采用了结构化程序设计，为研制更加复杂的软件提供了技术上的保证。
这一时期的典型机器：
国外的：IBM-360等。
国内的：709等。
（4）第四代计算机
19xx年至今，大规模、超大规模集成电路计算机时代。
主要特点：
①采用大规模、超大规模集成电路作基本逻辑部件，使计算机体积、重量和成本大幅度的降低，运算速度和可靠性大幅度的提高。
②作为主存储器的半导体存储器，其集成度越来越高，容量越来越大；外存储器除了广泛地使用软、硬磁盘外，还引进了光盘。
③各种使用方便的输入输出设备相继出现。
④各种实用软件层出不穷，极大地方便了用户。
⑤多媒体技术崛走，计算机集图像、图形、声音与文字处理于一体，在信息处理领域掀起了一场革命。
这一时期典型机器：
国外：IBM-370等。
国内：银河等。
1.1.2 微型计算机的发展
第四代计算机时代也就是微型计算机的诞生时代。随着集成电路技术的发展，集成电路的集成度越来越高，计算机的体积也越来越微型化。微型计算机，简称微机，又称微电脑。 微电子技术可以把组成计算机的主要部件——中央处理器集成到一块小小的芯片上。这种芯片称为微处理器（mp）。人们通常以微处理器为依据来讨论微型计算机的发展历史。
1、第一代微型计算机（1971~19xx年）
主要特点：4位或低档8位微处理器。
代表产品：Intel公司的4004、Intel8008等。
2、第二代微型计算机（1973~19xx年）
主要特点：8位微处理器
代表产品：Intel8080，Motoroal6800，ZilogZ80
3、第三代微型计算机（1978~19xx年）
主要特点：16位微处理器
代表产品：Intel8086，Motorola M68000 ，ZilogZ8000
4、第四代微型计算机（19xx年~）
主要特点：32位微处理器
典型产品：Intel Pentium系列，AMD K6，Cyrix 6x86
1.1.3 计算机的特点
1、运算能力
计算机内部有个承担运算的部件，叫做运算器。它是由一些数学逻辑由路构成的，其中电子流动扮演主要条件。电子速度是很快的，高快性的计算机的每秒钟能进行几十亿次乃至数万亿次加减运算。
如：计算机控制导航，要求运算速度比飞机飞的还快，飞象预报要分析大量资料，运算速度必须跟上天气变化，否则就失去预报的意义。
2、计算精度
数字式电子计算机用离散的数字信号形式模拟自然界的连续物理量，无疑存在一个精度问题。一般的计算机均能达到15位有效数字，通过一定的手段可以实现任何精度要求。
如：历史上一位数学家花了15年时间计算圆周率，才算到7071而现在的计算机，几个小时就可计算到10万位。
3、记忆能力
在计算机中有一个承担记忆智能的部件，称为存储器。计算机存储器的容量可以做得很大，能存储大量数据，除了能记住能各种数据信息外，存储器还能记住加2这些数据的程序。
4、逻辑判断能力
逻辑判断能力就是因果关系分析能力分析命题是否成立以便作出相应对策计算机的逻辑判断能力是通过程序实现的，可以让它做各种复杂的推理。
如：数学中有个“四色问题”，说的是无论多么复杂的地图，要使相邻区域颜色不同，最多只需4种颜色就够了。
5、自动执行程序的能力
计算机是个自动化电子装置，在工作过程中不需人工干预，能自动执行存放在存储器中的程序。程序是人经过仔细规划事先安排好了的，一旦设计好并将程序输入计算机后，向计算机发出命令，随后，它便成为人的替身，不知疲倦地工作着。
如：机器人、自动化机床、无人驾驶飞机等。
1.1.4 计算机的分类
1.按处理方式分类
2.按功能分类
3.按规模分类
4.按照其工作模式分类
1.按处理方式分类
(1)模拟计算机
模拟计算机，主要用于处理模拟信息，如工业控制中的温度、压力等。模拟计算机的运算部件是一些电子电路，其运算速度极快，但精度不高，使用也不够方便。
(2)数字计算机
数字计算字采用二进制运算，其特点是解题精度高，便于存储信息，是通用性很强的计算工具，既能胜任科学计算和数字处理，也能进行过程控制和CAD/CAM等工作。
(3)数字模拟混合计算机
混合计算机是取数字、模拟计算机之长，既能高速运算，又便于存储信息。但这类计算机造价昂贵。现在人们所使用的大都属于数字计算机。
2.按功能分类
(1)专用计算机
专用计算机功能单一，可靠性高，结构简单，适应性差。但在特定用途下最有效、最经济、最快速，是其他计算机无法替代的。如军事系统、银行系统属专用计算机。
(2)通用计算机
通用计算机功能齐全，适应性强，目前人们所使用的大都是通用计算机。
3.按规模分类
（1）巨型机
巨型机运算速度快，存储量大，结构复杂，价格昂贵，主要用于尖端科学研究领域，如IBM390系列、银河机等。
（2）大型机
大型机规模次于巨型机，有比较完善的指令系统和丰富的外部设备，主要用于计算机网络和大型计算中心中，如IBM4300。
（3）小型机
小型机较之大型机成本较低，维护也较容易，小型机用途广泛，现可用于科学计算和数据处理，也可用于生产过程自动控制和数据采集及分析处理等。
（4）微型机
微型机采用微处理器、半导体存储器和输入输出接口等芯片组成，使得它较之小型机体积更小、价格更低、灵活性更好，可靠性更高，使用更加方便。目前许多微型机的性能已超过以前的大中型机。
4.按照其工作模式分类
（1）服务器
服务器是一种可供网络用户共享的，高性能和计算机、服务器一般具有大容量的存储设备和丰富的外部设备，其上运行网络操作系统，要求较高的运行速度，对此，很多服务器都配置了双CPU。
服务器上的资源可供网络用户共享。
（2）工作站
工作站是高档微机，它的独到之处，就是易于联网，配有大容量主存，大屏幕显示器，特别适合于CAD/CAM和办公自动化。
1.1.5 计算机的应用
1.科学计算
科学计算也称数值计算，这是计算机的重要应用领域之一。第一台计算的研制目的就是用于弹道计算的，计算机为科学计算机而诞生，为科学计算而发展。今天的航天飞机，人造卫星，原子反应堆，天气预报，高层建筑，大型桥梁，地震测极，地质勘探和机械设计等都离不开计算机的科学计算。如果没有计算机，如此巨大，繁多的计算工作量单靠人类自身的能力是绝对无法完成的。
科学计算的特点：计算量大和数值变化范围广。
对计算机的要求：要求计算机的高速度、高精度、大容量存储和高自动化性能。
2.数据处理
数据处理是计算机应用中最广泛的领域，是计算机应用的主流，据不完全统计，全球80%的计算机用于数据处理。数据处理是指用计算机对生产和经营活动、社会科学研究中的大量信息进行收集、转换、分类、统计、处理、存储传输和输出的处理。
数据处理是一切信息管理、辅助决策系统的基础，各类管理信息系统、决策支持系统，专家系统以及办公自动化系统都属于数据处理的范畴。
数据处理的特点：数据较入输出量大，而计算相对简单得多。
对计算机的要求：要求计算机方便灵活的输入输出设备和方法。
3.实时控制
微机控制系统把工业现场的模拟量、开关量以及脉冲量经由放大电路和A/D D/A转换电路送给微型机，由微型机进行数据采集，显示以及控制现场。
如大型化工企业中自动采集工艺参数，进行检验、比较，以便于控制工艺流程，大型冶金企业中的高炉炼铁控制，钢材轧制控制，数控机床控制，电炉温度控制，国防工业中的导道检测控制，飞机和舰艇的分布式控制系统等等。
实时控制的 特点：高实时性和高可靠性。
对计算机的要求：要求计算机实时性和可靠性要好，模/数、数/模转换功能要好。
4.计算机辅助设计/计算机辅助制造（CAD/CAM）
CAD/CAM是工程设计人员和工艺设计人员在计算机系统的辅助下，根据一定的设计和制造流程进行产品设计和产品加工工作的一项专门技术。
工程设计人员利用CAD系统，通过人机交互操作方式进行产品设计构思、产品总体设计、技术资料编制、零部件结构图绘制等工作；而工艺设计人员则可利用CAD提供的功能，进行零部件加工路径的控制和加工状况预显示，以及生成零部件加工信息或数控程序供数控机床加工零部件。
CAD/CAM的特点：需进行大量的交互式操作。
对计算机的要求：要有良好的图形功能和较高的响应速度。
5.计算机网络
计算机网络是利用通信设备和线路将地理位置不同，功能独立的多个计算机系统互连起来，在功能完善的网络软件控制下实现网络中资源共享和信息传递的系统。
处理信息的计算机与传输信息的互连计算机网络组成了信息社会的基础，作为信息高速公路
雏形的Internet已在各行各业等到普遍应用，人们可以通过网络传递信息、查询信息、发表信息以及通过计算机网络得到各种各样的帮助。
计算机网络应用的特点：具有较好的交互能力和较高的响应速度。
对计算机的要求：无论何种厂家、何种结构、使用何种操作系统的计算机，只要遵守网络协议都可连接到网上。
6.人工智能
人工智能（Artificial Intelligence，简称AI）是研究如何利用计算机模仿人的智能，并在计算机与控制论学科上发展起来的边缘学科。
围绕AI的应用主要表现在机器人研究、专家系统、模式识别、智能检索、自然语言处理、机器翻译、定理证明等方面。
1.2 计算机系统的组成
1.2.2 计算机硬件系统结构
计算机系统结构通常由五大部件组成(如图所示）。
1.运算器
运算器是计算机中进行算术运算和逻辑运算的部件，通常由算术逻辑运算部件（ALU）、累加器及通用寄存器组成。
2.控制器
控制器用以控制和协调计算机各部件自动、连续地执行各条指令，通常由指令部件、时序部件及操作控制部件组成。
运算器和控制器是计算机的核心部件，这两部分合称中央处理单元（Centre Process Unit，简称CPU），如果将CPU集成在一块芯片上作为一个独立的部件，该部件称为微处理器（Microprocessor，简称MP）。
CPU的性能指标直接决定了由它构成的微型计算机系统的性能指标。
3.存储器
存储器的主要功能是用来保存各类程序的数据信息。
存储器可分为主存储器和辅助存储器两类。
①主存储器（内存储器），属于主机的一部分。用于存放系统当前正在执行的数据和程序，属于临时存储器。
①辅助存储器（外存储器），它属于外部设备。用于存放暂不用的数据和程序，属于永久存储器。 存储器与CPU的关系可用图来表示。
（1）内存储器
位（bit）--构成存储器的最小单位。
字节（Byte）--每8位二进制位组成一个存储单位， 字节是数据存储的基本单位。 内存地址--为了能存取到指定位置的数据，给每个存储单元编上一个号码，该号码称为内存地址。
存储容量--是指存储可容纳的二进制信息量，描述存储容量的单位是字节。
1K=1024B； 1M=1024K； 1G=1024M
存取时间--是指存储器收到有效地址到在输出端出现有效数据的时间间隔。通常存取时间用纳秒 为单位。存取时间愈短，其性能愈好。
内存储器分类： （按其工作方式）
①随机存储器（Random Acess Memory ,RAM ）
RAM在计算机工作时，既可从中读出信息，也可随时写入信息，所以，RAM是一种在计算机正常工作时可读/写的存储器。随机存储器存储当前使用的程序和数据，一旦机器断电，就会丢失数据，而且无法恢复。因此，用户在操作计算机过程中应养成随时存盘的习惯，以免断电时丢失数据。
（2）外存储器
外存储器大都采用磁性和光学材料制成。与内存储器相比，外存储器的特点是存储容量大，
价格较低，,而且在断电的情况下也可以长期保存信息，所以称为永久性存储器。缺点是存取速度比内存储器慢。
? 磁盘
磁盘是微型计算机系统中最重要的外部存储器,同时定它又是重要的输入输出设备，它即可作为输入设备，又可作为输出设备。它一般包括软磁盘存储器和硬磁盘存储器。磁盘属于磁表面存储设备。它的信息存储是一种电磁转换过程，它是通过磁头与磁盘片的相对运动来实现。 软盘驱动器(软驱)
软驱是数据和程序进入微型计算机的门户。软驱所用的软盘直径通常有3.5英寸和5.25英寸两中.现在的微型计算机一般都配置3.5英寸驱动器一个，其容量为1.44MB，盘符为“A：”。 软盘
软盘存储信息是按磁道和扇区组织存储的，软盘在使用前必须进行格式化。格式化就是对软磁盘划分磁道和扇区。格式化时将磁盘面划分成若干个同心圆,每个同心圆称为一个磁道，
3.5英寸的软盘有80个磁道，磁道的编址是由外向内的编号的，最外层的一个同心圆为0号磁道，最内层的同心圆为第79磁道，每个磁道又被划分为若干区域，每个区域称为扇区，目前常用的软盘都划分为18个扇区，每个扇区可存放512个字节，每张盘片又可分为A、B两面。因此，可以得出 512*80*18*2=1474560(B)=1.44(MB)
硬盘
硬盘也称固定盘。硬盘的存储容量，读/写速度均比软盘高得多。
硬盘是按柱面、磁头号和扇区的格式组织存取信息的。柱面由一组盘片的同一磁道在纵向上所形成的同心圆柱面构成。柱面从外向内编号，同一柱面上的各个磁道和扇区的划分与软盘基本相同。
硬盘与硬盘驱动器固定在一起，硬盘格式化后，其使用方式与软盘一样，也是通过盘符标识符来确认。硬盘的盘符通常为“C：”，若系统配有多个硬盘或将一个物理硬盘划分为多个逻辑硬盘，则盘符可依次为“C：”、“D”、“E”、“F”等。
?光盘
光盘是用光学的方式制成的，光盘盘片上有一层可塑材料。写入数据时，永高能激光束照射光盘片，可在可塑层上灼出极小的坑，并以有无小坑表示数字“0”和“1”，当数据全部写入光盘后，再在可塑层上喷涂一层金属材料，这样光盘就不能再写入数据。再读出数据时，永低能激光束入射光盘，利用盘表面上的小坑和平面处的不同反射来区分“0”和“1”。
目前微型计算机中大都配有只读式光盘（COMPACT DISK READ ONLY MEMORY，简称CD-ROM），每张关盘容量可达650MB，可存放程序，文本，图象，音乐和电影等各种信息。 光盘需要语光盘驱动器配合使用。光盘驱动器（简称光驱）是多媒体电脑的重要输入设备。光驱的盘符一般为紧邻着硬盘盘符后的那一个英文字母来表示。
根据使用方式及性能的不同，可将光盘分为三类：
①只读式关盘（CD-ROM）：用户只能读取而无法修改其中的数据。
②一次性写入光盘（Write Once Read Many time,简称WORM）：用户可以写入一次，但可多次读取。
③可擦除光盘：用户可以像用软盘一样对其进行多次读/写操作。
光盘的特点:
1) 存储容量大,价格低;
2) 不怕电磁干扰,存储密度高,可靠性高;
3) 存取速度在不断增高。
4.输入设备
输入设备用于从外界将数据，命令输入到计算机的内存，供计算机处理。目前常用的设备有键盘，扫描仪，磁带输入机，光笔，cd-rom和视频摄像机。
（1） 键盘
键盘诗人机对话的最基本的输入设备，用户可以通过键盘输入的命令程序和数据。目前常
用的标准键盘有101键和104键两种。
（2） 鼠标器
鼠标器也是人机对话的基本输入设备。使用起来。鼠标器比键盘更加灵活方便。
鼠标器有机械式和光电式之分，前者可以直接在桌面上拖动，后者则必须在带有网格的专用板上拖动。
5.输出设备
输出设备用以将计算机处理后的结果信息，转换成外界能够识别的和使用的数字、字符、声音、图像、图形等信息形式。
常用的输出设备有显示器、、打印机、绘图仪、影响设备等。有些设备机可以作为输入设备, 也可以作为输出设备。如:软盘驱动器、硬盘、磁带机等。
（1） 显示器
显示器的分类：
按其工作方式分：图形方式和文字方式
按显示的颜色分：黑白显示器和彩色显示器
按显示设备所用的显示器件分：阴极射线管显示器，液晶显示器和等离子显示器等。 按其扫描方式分：光栅扫描和随机扫描两种
按分辨率来分：高分辨率、低分辨率，中分辨率三种。
显示器的性能指标：
分辨率——是指显示器能表示的像素个数，分辨率越高，显示的图像和文字就越清晰、细腻。目前计算机上普遍使用的像素间距为0.28mm。常见的分辨率为300*200、600*350、640*480、600*800、1024*768、1280*1024等。
显示器的尺寸——一般是指对角线的长度。目前计算机上普遍使用的显示器的尺寸为14、15、17、19、或更大。通常每行显示80个字符，每屏显示25行。
灰度级——也是衡量显示器性能的重要指标。所谓灰度级指的是所显示象素的亮暗程度。在彩色显示器中。则表示颜色的不同。灰度级越多，图像层次越清晰逼真。目前，计算机常用的颜色等级有16色，256色，65536色或更多。
刷新率——电子束扫描过后，其发光亮度只能维持及其短暂的时间，为了让人的眼睛能看到稳定的图像，就必须在图像消失之前使是电子束不断的反复的扫描整个屏幕，这个过程称为刷新。每秒刷新的的次数称为刷新率。目前，微型机算计上主流的显示器刷新频率一般为75mhz。其他常见的还有56mhz，60mhz，72mhz，85mhz或更多。
显示器与显示卡
显示卡可连接并驱动显示器。一般情况下，显示卡必须与连接的显示器相匹配，通常显示卡有以下几种：CGA彩色图形适配器。适用于低分辨率的图形显示器，EGA增强图形适配器。适用于中分辨率的图形显示器，VGA视频图形矩阵，适用于高分辨率的彩色图形显示器。
（2） 打印机
打印机也是计算机系统的重要输出设备之一，它的作用是把计算机中的信息打印在纸张或其他介质上。
①针式打印机
针式打印机主要有打印头、运载打印头的小车装置、色带机构、输纸机构和控制电路几部分组成。打印头是针式打印机的核心部件，它包括打印针、电磁铁、衔铁和复位弹簧。打印头通常有24针组成。这些针组成了针的点阵，当在线圈中通一脉冲电流时，衔铁被电磁铁吸合，使打印针通过色带打击在转筒上的打印纸而实现由点阵组成的字符或汉字。当线圈中的电流消失时，钢针在复位弹簧的推动作用下，回复到打印前的位置，等候下一次脉冲电流。 一般针式打印机价格便宜，对纸张要求低，噪声大，字迹质量不高，针头易耗损。 ②喷墨打印机
喷墨打印机属于非打击式打印机，和针式打印机最大的优点是噪音低。它是用极细的喷墨
管将墨水喷射到打印介质上，在打印介质上形成图形和文字。
喷墨打印机体积小、重量轻、打印质量高、颜色鲜艳逼真、无噪声。
③激光打印机
激光打印机的原理比较复杂，它综合了计算机、复印机和激光技术与一体。激光打印机也是一种击打式打印机，具有无击打噪声、分辨率高、速度快等许多优点，每分钟可打印几十页，是未来打印机的主流方向。
6.总线
计算机总线是一组连接各个部件的公共通信线。计算机中的各个部件是通过总线相连的，因此各个部件间的通信关系变成面向总线的单一关系。但是任一瞬间总线上只能出现一个部件发往另一个部件的信息，这意味着总线只能分时使用，而这是需要加以控制的。总线使用权的控制是设计计算机系统时要认真考虑的重要问题。
总线是一组物理导线，并非一根。根据总线上传送的信息不同，分为地址总线、数据总线和控制总线。
①地址总线
地址总线传送地址信息。地址是识别信息存放位置的编号，主存储器的每个存储单元及I/O接口中不同的设备都有各自不同的地址。地址总线是CPU向主存储器和I/O接口传送地址信息的通道，它是自CPU向外传输的单向总线。
②数据总线
数据总线传送系统中的数据或指令。数据总线是双向总线，一方面作为CPU向主存储器和I/O接口传送数据的通道。另一方面，是主存储器和I/O接口向CPU传送数据的通道，数据总线的宽度与CPU的字长有关。
③控制总线
控制总线传送控制信号。控制总线是CPU向主存储器和I/O接口发出命令信号的通道，又是外界向CPU传送状态信息的通道。
总线的特征：
?总线宽度为一次能并行传输的二进制位数，即32位总线一次能传送32位数据，64位一次能传送64位数据。
?总线频率则用来表示总线的速度，目前常见的总线频率为66MHZ，100MHZ，133MHZ或更高。 总线的标准：
?ISA（Industry Standard Archiitecture，工业标准） 总线是一种16位的总线结构，适用范围广，因为很多的接口卡都是根据 ISA标准生产的。
?PCI（Peripheral Component Interconnection，外部设备互连）总线是一种32位的高性能总线，可扩展到64位，与ISA 总线兼容。目前，高性能微型机主板上都设有PCI总线。该总线标准性能先进，成本较低，可扩充性好，特别是对于微软提出的“即插即用”方案的很好支持，现已成为奔腾级以上普遍采用的外设接插总线。
?AGP（Accelerated Graphics port，图形加速接口）总线是随着三维图形的应用而发展起来的一种总线标准。三维图形对计算机速度提出了很高的要求，使得PIC总线传送速度变得很紧张，AGP在图形与内存之间提供了一条直接的访问途径。
?EISA（Extended Industry Standard Architecture，扩展工业标准结构）总线是对ISA总线的扩展。
1.2.3 计算机软件系统结构
计算机软件系统通常可分为系统软件和应用软件两大类。
1.系统软件
系统软件是计算机必备的，用以实现计算机系统的管理、控制、运行、维护，并完成应用程序的装入、编译等任务的程序。系统软件与具体应用无关，是在系统一级上提供的服务。 常用的系统软件：操作系统、编译程序、语言处理程序和数据库管理系统等。
（1）操作系统
操作系统是现代计算机必不可少的最基本的最重要的系统软件。
操作系统是为了对计算机系统的硬件资源和软件资源进行控制和有效管理，合理地组织计算机的工作流程，以充分发挥计算机系统的工作效率和方便用户使用计算机而配置的一种系统软件。
在操作系统中，通常都设有处理器管理、存储器管理、设备管理、文件管理和作业管理等功能模块，它们相互配合，共同完成操作系统既定的全部功能。
根据处理方式、运行环境、服务对象和功能的不同，操作系统通常可分为单用户操作系统、批处理操作系统、实时操作系统、分时操作系统、网络操作系统和分布式操作系统等几类。
1）DOS操作系统
DOS是磁盘操作系统（disk operating system）的简称，它是一种面向磁盘操作的单用户、单任务的操作系统。DOS操作系统由命令处理器（COMMAND.COM）、文件管理系统（IBMDOS.COM或称MSDOS.SYS）和输入输出系统（IBMBIO.COM或称IO.SYS）三个模块和一个引导程序（BOOT）组成。它的主要功能是文件管理和设备管理。
2）WINDOWS操作系统
WINDOWS操作系统是一个单用户多任务的新一代的操作系统。它以图形化的用户界面、一致性的操作方法、多任务的操作环境等优点深受用户喜爱，特别是在最新版本中将多媒体技术、网络技术和Internet技术融为一体，更是受到普遍的赞誉。
3）UNIX
UNIX操作系统是一个相对复杂的多用户、多任务的操作系统。UNIX操作系统在大型机、小型机以及工作站上形成了一种工业标准操作系统。在微型机领域中，也正以多用户分时、多任务处理等特点及强大的文字处理与网络支持性能，逐步得到广泛的应用。
4 ）LINUX操作系统
LINUX操作系统起源于19xx年芬兰一个大学生的思想。目前应用面还不广，但它正以其良好的稳健的性能、丰富的功能，以及代码公开和完全免费得以迅速发展。
（2）翻译系统
翻译系统本身是一组程序，它是人们为了方便使用计算机而开发的人与计算机交互要使用能相互理解的语言，以便人把自己的意图告诉计算机，而计算机又要把它的工作结果告诉人。人与计算机交互所使用的语言称为程序设计语言。
①机器语言
每台计算机都配有自己能执行的一组指令，叫作指令系统。其中每条指令都对应一串二进制代码，这些二进制代码指令称为机器语言。机器语言是计算机唯一能够识别并能直接执行的语言。用机器语言编写程序是十分繁琐的，且写出的程序可度性很差。
②汇编语言
汇编语言不再使用二进制代码，而是使用比较容易识别和记忆的符号，所以，人们又称汇编语言为助记符语言。 汇编语言和机器语言都属于低级语言，或称面向机器的程序设计语言。 用汇编语言编写的程序称为汇编语言源程序，用汇编语言编写的源程序是不能被执行的。必须将其翻译成机器语言程序。翻译过程是由事先存放在机器里的 “翻译程序”完成的。这个翻译程序称为 “汇编程序”。翻译过来的机器语言程序叫 “目标程序”，也称 “目标代码程序”。 ③高级语言
50年代中期，人们又创造了高级语言。高级语言接近于自然语言，它不依赖于机器，通用性好。但是用高级语言编写的源程序也要用翻译的方法把高级语言源程序翻译成目标程序才可以被执行。
解释程序用于对高级语言源程序语句逐句进行解释，解释一句，执行一句，它不保留目标程序代码，不产生可执行文件.这种方式速度较慢，每次运行都要解释一次，边解释边执行。早期的BASIC语言，PROLOG语言就是这样，现在已很少使用这种方式了。
编译程序是将高级语言源程序翻译成以.OBJ为扩展名的目标程序，然后再用连接程序把目标程序与库文件相连接形成扩展名为.EXE的可执行文件（也称运行程序）。编译过程稍微复杂了些，但它形成的可执行文件可反复利用，且速度较快。运行时只要输入可执行程序的文件名
即可。编译过程(如图3所示）。
目前，普遍使用大部分高级语言，如C，PASCAL，PROLOG等都需要相应的编译程序。
（3）数据库管理系统（Data Base Management System，简称DBMS）
数据库管理系统是用于管理数据库的软件系统。DBMS为各类用户或有关的应用程序提供了访问与使用数据库的方法，其中包括建库、存储、查询、检索、恢复、权限控制、增加、修改、删除、统计、汇总和排序分类等各种手段。
DBMS大都包含数据库的定义功能、数据库的操作功能、数据库的运行控制功能，数据库的建立与维护功能以及数据字典等。
目前比较流行的DBMS有Foxpro，Access，Orale，Sybase，DB2和Informix等。
2.应用软件
应用软件是为了解决计算机应用中的实际问题而编制的程序。它包括商品化的通用软件和实用软件，也包括用户自己编制的各种应用程序。
① 定制软件
定制软件是针对某些具体应用问题而研制的软件。这类软件完全按照用户自己的特定需求而专门进行开发的，应用面相对较窄，运行效率较高。如:股票分析软件、工资管理软件、学籍管理软件和企业经营管理软件等。
② 应用软件包
在某个应用领域中有一定通用性的软件，通常称为应用软件。应用软件包可能不能满足该领域内的所有用户的需要，通常用户购买这类软件后，需要经过二次开发后才能投入实际使用。如财务管理软件包、统计软件包和生物医用软件包等。
③流行应用软件
在一些相对广泛使用的领域中有着相当多用户的流行应用软件，这些软件不断推出新的版本，不断改进其功能，效率和使用的方便性。如：文字处理软件、电子表格软件和绘图软件等。
1.2.4 计算机的基本工作原理
冯·诺依曼提出“程序存储”的计算机工作原理思想，计算机的每一条指令的执行过程又可划分为如下四个基本操作：
①取出指令:从存储器的某个地址中取出要执行的指令。
②分析指令:把取出的指令送到指令译码器中，译出指令对应的操作。
③执行指令:向各个部件发出控制信号，完成指令要求。
④为下一条指令做好准备。
1.2.5 计算机的主要性能指标
1.字长
字长是计算机运算部件一次能处理的二进制数据的位数。字长愈长，计算机的处理能力就愈强。
早期的微型计算机的字长为16位，如：80286等。 现在的微型计算机的字长为32位，如80386，80486，PIV等。
对于数据，字长愈长，运算精度愈高；对于指令，字长愈长，则功能愈强，而寻址的存储空间也愈大。
2.速度
微型计算机的速度指标可以用主频和运算速度来评价。
主频也称时钟频率，是指CPU工作时的频率。主频是衡量微型机运行速度的主要参数，主频越高，执行一条指令的时间就越短，因而速度就愈快。主频一般以兆赫兹（MHz）为单位。目前的微机的主频在500MHz左右，高的可达1000MHz左右，甚至更高。
运算速度是以每秒百万指令数（MIPS）为单位。这个指标较主频更能直观的反映微型计算机的运算速度。
速度是一个综合指标，影响微型计算机速度的因素还有许多，如存储器的存取时间系统总线的时钟频率等。
3.存储系统容量
存储系统主要包括主存储器（也称内存）和辅助存储器（也称外存）。内存储器容量是指为计算机系统所配置的内存总字节数，CPU可直接访问的大部分存储空间。
存储容量以字节（B）为单位，一个字节由8位二进制位组成。大部分都用KB，MB，GB，TB等表示，具体换算公式为：
4. 系统可靠性
计算机的可靠性以平均无故障时间（MTBF）表示，MTBF愈大，系统性能愈好。
5.系统可维护性
计算机的可维护性以平均修复时间（MTTR）表示，MTTR愈大，系统性能愈好。
6.性价比
性价比是用来衡量计算机产品优劣的概括性指标。
性：指性能，代表计算机的使用价值，它包括计算机的运算速度、存储器容量、存取周期。通道信息流量速率、输入输出设备的配置和计算机的可靠性。
价：指价格，代表计算机的售价。
性价比愈大，表明计算机系统愈好。
1.3 数据在计算机中的表示
1.3.1 进位计数制的基本概念
1.3.2 数制之间的转换
1.3.3 数据的编码表示
1.3.1 进位计数制的基本概念
2.八进制
八进制计数制由0、1、2、3、4、5、6、7共8个数字符号组成。相同数字符号在不同的数位上表示不同的数值，每个数位计满八就向高位进一，即“逢八进一”。
如：（555.5）8可以表示成
（555.5）8＝5×16+5×8+5×1+5×（1/8）
一个任意的十进制数都可以表示成：
3.二进制
二进制计数制由0和1共2个数字符号组成。相同数字符号在不同的数位上表示不同的数值，每个数位计满二就向高位进一，即“逢二进一”。
如：（1011.1）2 ＝1×8+0×4+1×2+1×1+1×（1/2）
一个任意的二进制数都可以表示成：
4.十六进制
十六进制数由0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E和F共十六个符号组成，“逢十六进一”。不同的是用A、B、C、D、E和F分别表示10、11、12、13、14和15六个数字符号。
1.3.2 数制之间的转换
1．为什么要采用二进制
1） 容易实现
计算机是由逻辑电路组成，逻辑电路通常只有两种状态。例如：开关的接通与断开，电压电平的高与低等。这两种状态正好用来表示二进制数的两个数码0和1。
2） 工作可靠
两个状态代表的两个数码在数字传输和处理中不容易出错，因而电路更加稳定可靠。
3） 简化运算
二进制运算法则简单。两个一位二进制数的求和、求积运算组合仅有三种，即0＋0＝0，0＋1＝1，1＋0＝1，1＋1＝0（向高位进一）及0*0＝0，0*1＝1，1*0＝0，1*1＝1。而求两个一位十进制的和与积的运算组合则各有55种之多，让计算机去实现就困难的多。
4） 逻辑性强
计算机的工作是建立在逻辑运算基础上的，逻辑代数是逻辑运算的理论依据。二进制只有两个数码，正好代表逻辑代数中的“真”与“假”。
5） 易于转换
二进制数与十进制数之间可以互相转换。这样，既有利于充分发挥计算机的特点，又不影响人们使用十进制数的习惯。
2．数值间的转换
为了表达方便起见，常在数字后加一缩写字母后缀作为不同进制数的标识。各种进制数的后缀字母分别为：
B：二进制数。
Q：八进制数。
D：十进制数。
H：十六进制数。
对于十进制数通常不加后缀，也即十进制数后的字母D可省略
（1）将二进制数转换成对应的十进制数
将二进制数转换成对应的十进制数的方法是：
利用二进制数按权展开的多项式之和的表达式，取基数为2，逐项相加，其和就是对应的十进制数。
例1：将二进制数1011.1转换成对应的十进制
解：1011.1B=1×23+0×22+1×21+1×20+1×2-1
=8+0+2+1+0.5
=11.5D
（2）将十进制数转换成对应的二进制数
将十进制数转换为对应的二进制数的方法是：
对于整数部分，用被除数反复除以2，除第一次外，每次除以2均取前一次商的整数部分作被除数并依次记下每次的余数。另外，所得到的商的最后一位余数是所求二进制数的最高位。 对于小数部分，采用连续乘以基数2，并依次取出的整数部分，直至结果的小数部分为0为止。故该法称“乘基取整法”。
例：将十进制117.625D转换成二进制数
解：整数部分：
（3）将二进制数转换为对应的八进制数
由于1位八进制数对应3位二进制数，所以二进制数转换成八进制数时，只要以小数点为界，整数部分向左，小数部分向右每3位分成一组，各组用对应的1位八进制数字表示，即可得到对应的八进制数值。最左最右端分组不足3位时，可用0补足。
例：将1101101.10101B转换成对应的八进制数。
解：
所以，1101101.10101B＝155.52Q。
同理，用相反的方法可以将八进制数转换成对应的二进制数。
（4）将二进制数转为对应的十六进制数
由于1位十六进制数对应4位二进制数，所以二进制数转换为十六进制时，只要以小数点为界，整数部分向左，小数部分向右每4位分成一组，各组用对应的1位十六进制数字表示，即可得到对应的十六进制数值。两端的分组不足4位时，用0补足。
例：将1101101.10101B转换成对应的十六进制数
解：
所以 1101101.10101B＝6D.8AH。
同理，用相反的方法可以将十六进制数转换成对应的二进制数。
1.3.3 数据的编码表示
1．基本概念
（1）编码
计算机要处理的数据除了数值数据以外，还有各类符号、图形、图像和声音等非数值数据。而计算机只能识别两个数字。要使计算机能处理这些信息，首先必须将各类信息转换成“0”和“1”表示的代码，这一过程成为编码。
（2）数据
能被计算机接受和处理的符号的集合都称为数据。数据是计算机处理的对象，是信息的载体，或称编码了的信息；
信息是数据经过加工处理以后的结果，是有意义的数据的内容。
（3）比特
比特（Bit：Binary Digit ——二进制数位）是指1位二进制的数码（即0或1）。比特是计算机中表示信息的数据编码中的最小单位。
（4）字节
字节表示被处理的一组连续的二进制数字。通常用8位二进制数字表示一个字节，即一个字节由8个比特组成。
字节是存储器系统的最小存取单位。
2．数值数据的表示
在计算机中，用两个字节表示一个整数，用四个字节表示一个实数。在二进制数的最前面规定一个符号位：“0”表示正数，“1”表示负数。
（1）定点数的表示数符
①定点整数：小数点的位置在最低数值位的后面，用于表示整数
②定点小数：小数点的位置约定在最高数值位的前面，用于表示小于1的纯小数
（2）浮点数的表示
①尾数：尾数为小于1的小数。尾数的长度影响数据的精度。
②阶码：阶码相当于数学中的指数。阶码的大小影响浮点数可以表示的数据的大小范围。
3．字符的表示
字符是人与计算机交互过程中不可缺少的重要信息。要使计算机能处理、存储字符信息，首先也必须用二进制“0”和“1”代码对字符进行编码。
（1）ASCII编码
ASCII编码是由美国国家标准委员会制定的一种包括数字、字母、通用符号和控制符号在内的字符编码集，全称叫美国国家信息交换标准代码（American Standard Code for Information Interchange）。ASCII码是一种7位二进制编码，能表示27＝128种国际上最通用的西文字符，是目前计算机中，特别是微型计算机中使用最普遍的字符编码集。
ASCII编码包括4类最常用的字符。
①数字“0”～“9”。ASCII编码的值分别为0110000B～0111001B，对应十六进制数为30H～39H。 ②26个英文字母。大写字母“A”～“Z”的ASCII编码值为41H～5AH，小写字母“a”～“z”的ASCII编码值为61H～7AH。
③用字符。如“＋”、“－”、“＝”、“*”和“/”等共32个。
④制符号。如空格符和车符等共34个。
ASCII码是一种7位编码，它存时必须占全一个字节，也即占用8位：b7b6b5b4b3b2b1b0，其中b7恒为0，其余几位为ASCII码值。
（2）汉字编码
国家标准汉字编码集（GB2312-80）共收集和定义了7445个基本汉字。其中，使用频度较高的3755个汉字定义为一级汉字。使用频率较低的3008个汉字定义为二级汉字，共有6763个汉字。另外还定义了拉丁字母、俄文字母、汉语拼音字母、数字和常用符号等682个。
GB2312－80规定每个汉字用2个字节的二进制编码，每个字节最高位为0，其余7位用于表示汉字信息。
另外，计算机内部使用的汉字机内码的标准方案是将汉字国标码的2个字节二进制代码的最高位置为1，从而得到对应的汉字机内码。
计算机处理字符数据时，当遇到最高位为1的字节，便可将该字节连同其后续最高位也为1的另一个字节看作1个汉字机内码；当遇到最高位为0的字节，则可看作一个ASCII码西文字符，这样就实现了汉字、西文字符的共存与区分。
20xx年3月17日，国家信息产业部和国家质量技术监督局联合颁布了GB18030－2000《信息技术 信息交换用汉字编码字符集基本集的扩充》。在新标准中采用了单、双、四字节混合编码，收录了27000多个汉字和藏、蒙、维吾尔等主要的少数民族文字，总的编辑空间超过了150万个码位。新标准适用于图形字符信息的处理、交换、存储、传输、显示、输入和输出，并直接与GB2312－80信息处理交换码所对应的事实上的内码标准相兼容。所以，新标准与现有的绝大多数操作系统、中文平台兼容，能支持现有的各种应用系统。
（3）汉字输入码
汉字输入方法很多，如区位、拼音、五笔字型等。不同输入法有自己的编码方案，所采用的编码方案统称为输入码。输入码进入机器后必须转换为机内码进行存储和处理。
这个工作由汉字代码转换程序依靠事先编制好的输入码对照表完成转换。
（4）汉字字形码
汉字字形码是一种用点阵表示字形的码，是汉字的输出形式。它把汉字排成点阵。常用的点阵由16×16、24×24、32×32或更高。
一个16×16点阵的汉字字形要占32个字节，24×24点阵要占72个字节。……
所有不同的汉字字体的字形构成汉字库，一般存储在硬盘上，当要显示输出时，才调入内存，检索到要输出的字形送到显示器输出。
（5）图像的表示
一幅图像可认为是由一个个像点构成的，这些像点称为像素。每个像素必须用若干二进制位进行编码，才能表示出现实世界中的五彩缤纷的图像。
当将图像分解成一系列像点、每个点用若干bit表示时，我们就把这幅图象数字化了。
数字图像数据量特别巨大，假定画面上有150000个点，每个点用24个bit来表示，则这幅画面要占用450000个字节。如果想在显示器上播放视频信息，一秒钟需传送25幅画面，相当与11250000个字节的信息量。因此，用计算机进行图像处理，对机器的性能要求是很高的。
（6）声音的表示
声音是一种连续变化的模拟量，我们可以通过“模/数”转换器对声音信号按固定的时间进行采样，把它变成数字量。一旦转变成数字形式，便可把声音储存在计算机中并进行处理了。
1.4 计算机维护与安全使用
1.4.1 计算机的维护与安全使用常识
1.4.2 计算机病毒的预防与消除
1.4.3 计算机病毒的分类
1.4.4 如何识别计算机病毒
1.4.5 计算机病毒的消除
1.4.6 计算机病毒的防范
1.4.1 计算机的维护与安全使用常识
1.电源
要求有稳定的50/60Hz，220V的交流电源。
2.温度
微型计算机的工作环境温度一般为5℃~45℃，这是极限温度，最好工作在恒温环境中。
3.湿度
微型计算机的工作环境相对湿度为20%~85%。如有条件，最好为计算机单独配置工作台及防尘罩。
4.开关机
目前微型计算机，除了USB设备支持热插并即插即用外，其他外设都应遵循先开外设，后开主机的顺序；关机时则顺序相反，即先关主机再关外设。
5.搬运
在搬动主机前，应先关闭计算机。当软盘驱动器正在读写软盘时，切不可从驱动器中强行取出软盘。
6.检修
购买计算机后，一定要先认真阅读随机所附的使用说明书，严格按操作说明正确使用计算机。若遇到故障，最好请具有专业技能的维护人员处理，自己千万不可冒失开箱检修，特别是不能带电开箱检修，以免造成不必要的器件损坏，甚至危及人身生命安全。
1.4.2 计算机病毒的预防与消除
1.什么是计算机病毒
计算机病毒是指编制成或在计算机程序中插入的破坏计算机功能或破坏数据影响计算机使用，并能自我复制的一组计算机指令或程序。
2.计算机病毒特点
（1）破坏性
计算机病毒的破坏性表现为：侵占系统资源，降低运行效率，使系统无法正常运行。
（2）传染性
传染性是计算机病毒的一个重要标识，也是确定一个程序是否为计算机病毒的首要条件。 病毒程序一旦进入系统，就会与系统中的程序连接在一起，运行被传染的程序之后，又会传染其他程序，于是很快波及整个计算机系统乃至计算机网络。
（3）潜伏性
病毒程序具有依附于其他程序的寄生能力，它能隐蔽在合法文件中几个月甚至几年，存在时间越长，传染范围越大。
（4）寄生性
病毒程序一般不独立存在，而是寄生在文件中。
（5）隐蔽性
病毒程序可以潜伏在合法文件中并不立即发作。只是悄悄地进行传播、繁殖，使更多的正常程序成为病毒的携带者，一旦满足条件便表现其破坏作用。
（6）针对性
目前大部分计算机病毒都是针对IBMPC及其兼容机的。
（7）衍生性
病毒程序往往是由几部分组成，修改其中的某个模块能衍生出新的不同于原病毒的计算机病毒。
1.4.3 计算机病毒的分类(按传染渠道分)
1.引导型
这类病毒侵入磁盘系统的引导区，使磁盘无法启动。如大麻病毒、2708病毒等。
2.文件型
有些病毒寄生于文件中，感染和破坏可执行文件（如.EXE .COM和.BAT为扩展名的文件），使文件无法启动运行。如黑色星期五病毒等。
3.混合型
这类病毒寄生在可执行文件中又侵占系统引导区，这类病毒更具有杀伤力。如幽灵病毒.FLIP病毒等。
1.4.4 如何识别计算机病毒
· 计算机运行速度变慢或文件装入时间变长。
· 磁盘文件变长、文件属性、日期、时间等发生改变。
· 磁盘文件数目无故增多或文件莫名其妙地丢失。 。
· 平时能运行的文件无法正常运行。
· 经常出现死机现象。
· 显示器出现一些莫名其妙的信息和异常现象。
· 蜂鸣器发出异常声响。
· 系统自动生成一些特殊文件。
· 正常的外部设备无法使用。
· 运行较大程序时，出现：“programs too long to load”等信息。
· 执行C盘文件时，出现：Not ready error driver A About，Retry，Fail?
1.4.5 计算机病毒的消除
1、软件方法
软件方法是目前较为流行的方法，也是比较好的方法，既方便，又安全。
目前较实用的杀毒软件很多。如中国金辰公司推出的杀毒软件KILL系列，北京江民公司推出的杀毒软件KV3000都可以查出并消除多种病毒。
2、硬件方法
硬件方法则是利用防病毒卡消除和检测病毒。
常用的防毒卡有“瑞星卡”、“求真卡”等。
1.4.6 计算机病毒的防范
1、经常作文件备份，重要的文件甚至要多做几份。
2、尽量使用硬盘启动系统，若必须用软盘或光盘启动，建议使用带有写保护的原版启动盘。
3、不使用盗版软件，不使用来历不明的程序盘或不正当途径复制的程序盘。
4、不要将软盘随便借给他人使用。
5、对所有的.EXE文件和.COM文件赋予只读属性。
6、把COMMAND.COM文件隐藏到子目录里，并把它从根目录中删去。重新编辑CONFIG.SYS文件，在该文件中增加一行。
7、对执行重要工作的计算机，要专人专用，专机专用。
8、安装微型计算机的病毒防范卡，或防火墙。
1.5 多媒体计算机
1．什么是媒体和媒体的分类
媒体：指信息表示和传播的载体。
媒体的分类：感觉媒体、表示媒体、表现媒体、存储媒体和传输媒体。
2．什么是多媒体和多媒体技术
多媒体：是多种媒体的综合，而现在所指的多媒体即指多媒体技术。
多媒体技术：是把数字、文字、声音、图形、图像和动画等多种媒体有机组合起来，利用计算机、通信和广播电视技术，使它们建立起逻辑联系，并能进行加工处理（包括对这些媒体的录入、压缩和解压缩、存储、显示和传输等）的技术。
3. 多媒体技术的特点
信息载体的多样性
多种信息的综合和集成处理
多媒体系统是一个交互式系统
4. 多媒体计算机的基本配置
按照MPC联盟的标准，多媒体计算机包含5个基本单元：个人计算机、CD-?ROM驱动器、音频卡、Microsoft Windows3.X以上操作系统及一组音响或耳机。
现代MPC的主要硬件配置必须包括CD-ROM、?音频卡和视频卡,?这三方面既是构成现代MPC的重要组成部分，也是衡量一台MPC功能强弱的基本标志。