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第第1章章 计算机基础知识计算机基础知识（时间：（时间：1天）天）第第1章章 计算机基础知识计算机基础知识 教学提示：教学提示：计算机是一种能快速、自动完成信息处理的计算机是一种能快速、自动完成信息处理的电子设备。由于它能模拟人的大脑去处理各种信息，故电子设备。由于它能模拟人的大脑去处理各种信息，故俗称电脑。利用计算机，可以方便地管理个人资料，浏俗称电脑。利用计算机，可以方便地管理个人资料，浏览、存取和查找个人信息，绘制精美的图片，处理个人览、存取和查找个人信息，绘制精美的图片，处理个人照片，欣赏音乐，播放影片，通过照片，欣赏音乐，播放影片，通过InternetInternet可以畅游精彩可以畅游精彩的网上世界。本章主要介绍计算机的发展历史，数制的的网上世界。本章主要介绍计算机的发展历史，数制的概念，微型计算机系统的组成，常用计算机术语的解释概念，微型计算机系统的组成，常用计算机术语的解释等。等。教学目标：教学目标：通过本章的学习，要求了解了解计算机的产通过本章的学习，要求了解了解计算机的产生和发展，计算机的特点及应用，数据在计算机中的表生和发展，计算机的特点及应用，数据在计算机中的表示，计算机系统的组成，计算机软、硬件知识等内容。示，计算机系统的组成，计算机软、硬件知识等内容。为学习进一步的学习打下良好的基础。为学习进一步的学习打下良好的基础。第第1章章 计算机基础知识计算机基础知识 1.1 1.1 计算机的发展、分类、特点和用途计算机的发展、分类、特点和用途 1.2 1.2 计算机中的数制与各进制数之间的转换计算机中的数制与各进制数之间的转换 1.3 1.3 计算机系统的组成计算机系统的组成 1.4 1.4 计算机的硬件系统结构计算机的硬件系统结构 1.5 1.5 软件系统和计算机语言软件系统和计算机语言 1.6 1.6 计算机的主要性能指标计算机的主要性能指标 1.7 1.7 计算机的工作原理计算机的工作原理 1.8 1.8 个人计算机的硬件组成个人计算机的硬件组成 1.9 1.9 常用计算机术语常用计算机术语 1.10 1.10 上机实战上机实战UU盘的正确使用盘的正确使用 1.11 1.11 习习 题题1.1 计算机的发展、分类、特点和用途 u1.1.1 计算机的产生和发展3.3.2 插入特殊符号u1.1.2 计算机的发展趋势u1.1.3 计算机的分类u1.1.4 微型计算机的发展u1.1.5 计算机的特点u1.1.6 计算机的应用领域1.1 1.1 计算机的发展、分类、特点和用途计算机的发展、分类、特点和用途计计算算机机是是一一种种能能够够在在其其内内部部指指令令控控制制下下运运行行的的并并能能够够自自动动、高高速速而而准准确确地地对对信信息息进进行行处处理理的的现现代代化化电电子子设设备备，它它通通过过输输入入设设备备接接受受字字符符、数数字字、声声音音、图图片片和和动动画画等等数数据据；通通过过中中央央处处理理器器(CPU)(CPU)进进行行计计算算、统统计计、文文档档编编辑辑、逻逻辑辑判判断断、图图形形缩缩放放和和色色彩彩配配置置等等数数据据处处理理；通通过过输输出出设设备备以以文文档档、声声音音、图图片片或或各各种种控控制制信信号号的的形形式式输输出出处处理理结结果果；通通过过存存储储器器将将数据、处理结果和程序存储起来以备后用。数据、处理结果和程序存储起来以备后用。1.1.1 1.1.1 计算机的产生和发展计算机的产生和发展 计算机最初是为了计算弹道轨迹而研制的。世界上第一台计算机ENIAC(electronic numerical integrator and calculator)于1946年诞生于美国宾夕法尼亚大学。半个多世纪以来，计算机的发展突飞猛进。从逻辑器件的角度来看，计算机经历了四个发展阶段。第一代第一代(19461958年年)电子管计算机，其主要特征是电子管计算机，其主要特征是逻辑器件采用电子管。内存为磁鼓，外存为磁带，机逻辑器件采用电子管。内存为磁鼓，外存为磁带，机器的总体结构以运算器为中心，使用机器语言或汇编器的总体结构以运算器为中心，使用机器语言或汇编语言编程，运算速度为几千次每秒。这一时期的计算语言编程，运算速度为几千次每秒。这一时期的计算机，运算速度慢、体积较大、重量较重、价格较高、机，运算速度慢、体积较大、重量较重、价格较高、应用范围小，主要应用于科学和工程计算。应用范围小，主要应用于科学和工程计算。1.1.1 1.1.1 计算机的产生和发展计算机的产生和发展 第二代第二代(19591964年年)晶体管计算机，其主要特征是晶体管计算机，其主要特征是逻辑器件采用晶体管。内存为磁芯存储器，外存为磁逻辑器件采用晶体管。内存为磁芯存储器，外存为磁盘，运算速度为几万次每秒到几十万次每秒。使用高盘，运算速度为几万次每秒到几十万次每秒。使用高级语言级语言(如如FORTRAN、COBOL)编程。在软件方面还编程。在软件方面还出现了操作系统。这一时期计算机的运算速度大幅度出现了操作系统。这一时期计算机的运算速度大幅度提高，重量、体积也显著减小，功耗降低，提高了可提高，重量、体积也显著减小，功耗降低，提高了可靠性，应用也愈来愈广。其主要应用领域为数值运算靠性，应用也愈来愈广。其主要应用领域为数值运算和数据处理。和数据处理。1.1.1 计算机的产生和发展 第三代第三代(19651970年年)集成电路计算机，其主要特征集成电路计算机，其主要特征是逻辑器件采用集成电路。内存除了磁芯外，还出现是逻辑器件采用集成电路。内存除了磁芯外，还出现了半导体存储器，外存为磁盘，运算速度为几千万次了半导体存储器，外存为磁盘，运算速度为几千万次每秒，机器种类标准化、模块化、系列化已成为计算每秒，机器种类标准化、模块化、系列化已成为计算机的指导思想。采用积木式结构及标准输入机的指导思想。采用积木式结构及标准输入/输出接口，输出接口，使用高级语言编程。使用操作系统来管理硬件资源。使用高级语言编程。使用操作系统来管理硬件资源。这一时期的计算机，体积减小，功耗、价格等进一步这一时期的计算机，体积减小，功耗、价格等进一步降低，而速度及可靠性则有更大的提高。其主要应用降低，而速度及可靠性则有更大的提高。其主要应用领域为信息处理领域为信息处理(处理数据、文字、图像等处理数据、文字、图像等)。1.1.1 计算机的产生和发展第四代第四代(1971(1971年至今年至今)大规模和超大规模集成电路计算机，大规模和超大规模集成电路计算机，其主要特征是逻辑器件采用大规模和超大规模集成电路，其主要特征是逻辑器件采用大规模和超大规模集成电路，从而实现了电路器件的高度集成化。内存为半导体集成电从而实现了电路器件的高度集成化。内存为半导体集成电路，外存为磁盘、光盘，运算速度可达几亿次每秒，其应路，外存为磁盘、光盘，运算速度可达几亿次每秒，其应用领域扩展到各个领域。用领域扩展到各个领域。1.1.2 计算机的发展趋势 未来的计算机将以超大规模集成电路为基础，向未来的计算机将以超大规模集成电路为基础，向巨型化、微型化、网络化、智能化和多媒体的方巨型化、微型化、网络化、智能化和多媒体的方向发展向发展 1.1.巨型化巨型化2.2.微型化微型化 3.3.网络化网络化 4.4.智能化智能化 5.5.多媒体化多媒体化 1.1.3 计算机的分类数字计算机按其应用特点可分为两大类，即专用计数字计算机按其应用特点可分为两大类，即专用计算机和通用计算机。算机和通用计算机。通用数字计算机根据其性能、用途大体可以分为五通用数字计算机根据其性能、用途大体可以分为五类：巨型机、大型机、小型机、工作站、微型机。类：巨型机、大型机、小型机、工作站、微型机。1.1.巨型机巨型机巨型机巨型机 2.2.大型机大型机大型机大型机 3.3.小型机小型机小型机小型机 4.4.工作站工作站工作站工作站 5.5.微型计算机微型计算机微型计算机微型计算机 1.1.3 计算机的分类5.5.微型计算机微型计算机微型计算机微型计算机微型计算机也称个人计算机微型计算机也称个人计算机(PC(PC机机)或或“微电脑微电脑”，简称为，简称为“微型机微型机”或或“微机微机”。它是以微处理器。它是以微处理器(MPU)(MPU)为核心，为核心，加上存储片、输入加上存储片、输入/输出输出(I/O)(I/O)片系统总线片系统总线(BUS)(BUS)和时钟脉和时钟脉冲发生器等大规模集成电路冲发生器等大规模集成电路(LSIC.(LSIC.构成的一种超小型电构成的一种超小型电子计算机。子计算机。微型电子计算机的基本结构如图微型电子计算机的基本结构如图1.11.1所示，其中双箭头表所示，其中双箭头表示数据总线示数据总线DB,DB,实线表示地址总线实线表示地址总线AB,AB,虚线控制总线虚线控制总线CBCB。1.1.3 计算机的分类 图图图图1.1 1.1 微型电子计算机的基本结构微型电子计算机的基本结构微型电子计算机的基本结构微型电子计算机的基本结构1.1.4 微型计算机的发展 美国美国IntelIntel公司在公司在19711971年成功地在一块芯片上实现了中央处年成功地在一块芯片上实现了中央处理器理器(包括控制器和运算器包括控制器和运算器)的功能，制成了世界上第一片的功能，制成了世界上第一片微处理器微处理器(MPU)Intel4004(MPU)Intel4004，并由它组成了第一台微型机，并由它组成了第一台微型机MCS-4MCS-4，从此揭开了微型机发展的序幕。随后，许多公司，从此揭开了微型机发展的序幕。随后，许多公司竞相研制微处理器，相继推出了竞相研制微处理器，相继推出了8 8位、位、1616位、位、3232位和位和6464位位微处理器。芯片的主频和集成度不断提高，由它们构成的微处理器。芯片的主频和集成度不断提高，由它们构成的微型机在功能上也不断完善。微型机发展非常迅速，以微型机在功能上也不断完善。微型机发展非常迅速，以2 23 3年的速度更新换代。如今的微型机在某些方面已经可年的速度更新换代。如今的微型机在某些方面已经可以和以往的大型机相媲美。以和以往的大型机相媲美。微型机的核心是微处理器，因此微型机的发展历程，从根微型机的核心是微处理器，因此微型机的发展历程，从根本上说也就是微处理器的发展历程。表本上说也就是微处理器的发展历程。表1.11.1列出了不同时列出了不同时期几种微处理器。期几种微处理器。1.1.4 微型计算机的发展微处理器微处理器 推出时间推出时间 字长字长(位位)主频主频(MHz)(MHz)集成度集成度(晶体管数晶体管数/片片)4004 4004 19711971年年 4 4 0.70.72300 2300 802868028619821982年年 16 16 6 625 25 13.413.4万万80386 80386 19851985年年32321616404027.527.5万万 804868048619891989年年32322525100100120120万万Pentium Pentium 19931993年年 32 32 606606233 233 310310万万 Pentium II Pentium II 19971997年年 32 32 133133450 450 750750万万 Pentium III Pentium III 19991999年年 32 32 350350550 550 950950万万 Pentium 4 Pentium 4 20002000年年 32 32 14001400以上以上 42004200万万 Itanium(Itanium(安腾安腾)20012001年年 64 64 800 800 25002500万万(不包括不包括Cache)Cache)Itanium 2 Itanium 2 20022002年年 64 64 9009001000 1000 2.22.2亿亿 1.1.5 计算机的特点计算机具有运算速度快、计算精度高、自动化程度高、很强的记忆能力和很强的逻辑判断能力等特点。1.1.运算速度快运算速度快 2.2.计算精度高计算精度高 3.3.自动化程度高自动化程度高 4.4.具有很强的记忆能力具有很强的记忆能力 5.5.具有很强的逻辑判断能力具有很强的逻辑判断能力 1.1.6 计算机的应用领域 计算机的应用领域非常广泛，涉及到科学研究、军事技术、计算机的应用领域非常广泛，涉及到科学研究、军事技术、工农业生产、文化教育等各个方面。其应用范围可以归纳为工农业生产、文化教育等各个方面。其应用范围可以归纳为以下几类：以下几类：1.1.计算机在科学计计算机在科学计ssss算方面的应用算方面的应用科学计算也称为数值计算，指用于完成科学研究和工程技术科学计算也称为数值计算，指用于完成科学研究和工程技术中提出的数学问题的计算，它是计算机应用的一个十分重要中提出的数学问题的计算，它是计算机应用的一个十分重要的领域。的领域。科学计算主要应用在三个方面：科学计算主要应用在三个方面：(1)(1)人工难以完成的复杂的科学运算；人工难以完成的复杂的科学运算；(2)(2)对计算速度有要求的一些科学计算；对计算速度有要求的一些科学计算；(3)(3)用计算机进行实验用计算机进行实验(数值模拟数值模拟)，目前已有各种各样的科，目前已有各种各样的科学计算软件投入市场并被广泛使用。学计算软件投入市场并被广泛使用。1.1.6 计算机的应用领域2.2.计算机在数据处理方面的应用计算机在数据处理方面的应用 数据处理又称为非数值计算，指对大量数据进行加工处理，它包括非科数据处理又称为非数值计算，指对大量数据进行加工处理，它包括非科学工程方面所有计算管理和操纵任何形式的数据。学工程方面所有计算管理和操纵任何形式的数据。3.3.计算机在自动控制方面的应用计算机在自动控制方面的应用 自动控制也称为过程控制或实时控制，指用计算机及时采集数据，将数自动控制也称为过程控制或实时控制，指用计算机及时采集数据，将数据处理后，按最佳值迅速地对控制对象进行控制。据处理后，按最佳值迅速地对控制对象进行控制。4.4.计算机在辅助工程方面的应用计算机在辅助工程方面的应用 计算机辅助工程是近年来迅速发展的一个新应用领域，辅助工程包括计算机辅助工程是近年来迅速发展的一个新应用领域，辅助工程包括CADCAD、CAMCAM、CBECBE等等为提高设计质量，缩短设计周期，提高设计自动等等为提高设计质量，缩短设计周期，提高设计自动化水平，人们借助于计算机帮助进行设计，称为计算机辅助设计化水平，人们借助于计算机帮助进行设计，称为计算机辅助设计(CAD(CADComputer Aided Computer Aided DeesignDeesign)。1.1.6 计算机的应用领域5.5.计算机在人工智能方面的应用计算机在人工智能方面的应用人工智能人工智能AI(ArtificialAI(Artificial Intelligence)Intelligence)又称为智能模拟，它是计又称为智能模拟，它是计算机理论科学的一个领域。算机理论科学的一个领域。6.6.计算机在通信和计算机在通信和InternetInternet等方面的应用等方面的应用计算机在通信和文字处理方面的应用越来越显示出器巨大的计算机在通信和文字处理方面的应用越来越显示出器巨大的潜力。依靠计算机网络存储和传送信息，多台信息计算机、潜力。依靠计算机网络存储和传送信息，多台信息计算机、通信工作站和终端组成网络，实现信息交换、信息共享、前通信工作站和终端组成网络，实现信息交换、信息共享、前端处理、文字处理、语音和影像输入、输出等。端处理、文字处理、语音和影像输入、输出等。7.7.计算机在家庭生活方面的应用计算机在家庭生活方面的应用现在，计算机已深入千家万户，延伸到人们的生活、工作学现在，计算机已深入千家万户，延伸到人们的生活、工作学习的各个方面，可以利用计算机实现家庭教育、家庭娱乐、习的各个方面，可以利用计算机实现家庭教育、家庭娱乐、家庭理财。家庭理财。1.2 计算机中的数制与各进制数之间的转换计算机中的数制与各进制数之间的转换u1.2.1 数制的基本概念u1.2.2 各进制数之间的转换 1.2 计算机中的数制与各进制数之间的转换 在日常生活中，人们习惯于用十进制计数。但是，在实际在日常生活中，人们习惯于用十进制计数。但是，在实际应用中，有时还使用其他的计数制，如二进制应用中，有时还使用其他的计数制，如二进制(两只鞋为两只鞋为一双一双)、十二进制、十二进制(十二个信封为一打十二个信封为一打)、二十四进制、二十四进制(一天一天2424小时小时)、六十进制、六十进制(60(60秒为一分，秒为一分，6060分为一小时分为一小时)等等。等等。这种逢几进一的计数法，称为进位计数法。也就是说，这种逢几进一的计数法，称为进位计数法。也就是说，X X进制是逢进制是逢X X进一。进一。由于计算机的各组成部分均是由仅具有两个稳定状态的物由于计算机的各组成部分均是由仅具有两个稳定状态的物理元件理元件电子开关线路组成，因此，计算机中的数据和电子开关线路组成，因此，计算机中的数据和指令都是用二进制代码表示的。要深入学习计算机的各部指令都是用二进制代码表示的。要深入学习计算机的各部分就必须掌握二进制代码的有关知识。分就必须掌握二进制代码的有关知识。1.2.1 数制的基本概念 数制即表示数的方法，按进位的原则进行计数的数制称为进位数制，简称数制即表示数的方法，按进位的原则进行计数的数制称为进位数制，简称“进制进制”。对于。对于任何进位数制，都有以下几个基本特点。任何进位数制，都有以下几个基本特点。每一进制都有固定数目的记数符号每一进制都有固定数目的记数符号(数码数码)。在进制中允许选用基本数码的个数称为基数。在进制中允许选用基本数码的个数称为基数。例如，十进制的基数为例如，十进制的基数为1010，有，有1010个数码个数码0 09 9；二进制的基数为；二进制的基数为2 2，有，有2 2个数码个数码0 0和和1 1；八进；八进制的基数是制的基数是8 8，有，有8 8个数码个数码0 07 7；十六进制的基数为；十六进制的基数为1616，有，有1616个数码个数码0 09 9及及A AF F。逢逢N N进一。例如，十进制中逢进一。例如，十进制中逢1010进进1 1；二进制中逢；二进制中逢2 2进进1 1；八进制中逢；八进制中逢8 8进一；十六进制中逢进一；十六进制中逢1616进进1 1。采用位权表示法。一个数码和其在不同位置上所代表的值不同，如数码采用位权表示法。一个数码和其在不同位置上所代表的值不同，如数码3 3，在个位数上表，在个位数上表示示3 3，在十位数上表示，在十位数上表示3030，而在百位数上则表示，而在百位数上则表示300300。这里的个。这里的个(100)(100)、十、十(101)(101)、百、百(102)(102)，称为位权。位权的大小以基数为底，数码所在位置的序号为指数的整数次幂。，称为位权。位权的大小以基数为底，数码所在位置的序号为指数的整数次幂。一个进制数可按位权展开成一个多项式，例如：一个进制数可按位权展开成一个多项式，例如：2345.78=2103+3102+4101+5100+710-1+810-22345.78=2103+3102+4101+5100+710-1+810-2 为了区分这几种进制数，规定在数字的后面加字母为了区分这几种进制数，规定在数字的后面加字母D D表示十进制数，加字母表示十进制数，加字母B B表示二进制数，表示二进制数，加字母加字母O O表示八进制数，加字母表示八进制数，加字母H H表示十六进制数，十进制数可以省略不加。例如：表示十六进制数，十进制数可以省略不加。例如：11D11D或或1111都表示是十进制数，都表示是十进制数，11B11B表示二进制数，表示二进制数，11O11O表示八进制数，表示八进制数，11H11H表示十六进制数。也可表示十六进制数。也可以用基数作下标表示，如以用基数作下标表示，如(10)10(10)10或或1010表示十进制数，表示十进制数，(10)2(10)2表示二进制数，表示二进制数，(10)8(10)8表示八进表示八进制数，制数，(10)16(10)16表示十六进制数。表示十六进制数。1.2.2 各进制数之间的转换 对各进制数之间的转换，只需掌握转换的方法和规则，不要对各进制数之间的转换，只需掌握转换的方法和规则，不要求掌握数制之间的转换原理。求掌握数制之间的转换原理。1.1.十进制数转换成二进制数十进制数转换成二进制数十进制数转换成二进制数，分两种情况进行：整数部分和小十进制数转换成二进制数，分两种情况进行：整数部分和小数部分。具体规则如下：数部分。具体规则如下：整数部分：除整数部分：除2 2取余，直到商为取余，直到商为0 0；先取的余数在低位，后取；先取的余数在低位，后取的余数在高位。的余数在高位。小数部分：乘小数部分：乘2 2取整，直到值为取整，直到值为0 0或达到精度要求。先取的整或达到精度要求。先取的整数在高位，后取的整数在低位数在高位，后取的整数在低位。1.2.2 各进制数之间的转换例例1.1 1.1 将十进数将十进数43.62543.625转换成二进制数。转换成二进制数。将将43.62543.625的整数部分和小数部分分开处理：的整数部分和小数部分分开处理：因此，因此，43.625=101011.101B43.625=101011.101B或表示为或表示为 。1.2.2 各进制数之间的转换 因此，因此，43.625=101011.101B43.625=101011.101B或表示为。或表示为。例例1.2 1.2 将十进制数将十进制数0.68720.6872转换成二进制数，小数位数精确到转换成二进制数，小数位数精确到6 6位。位。整数部分为整数部分为0 0，不需转换，小数部分转换如下：，不需转换，小数部分转换如下：因此，因此，或表示为或表示为 。1.2.2 各进制数之间的转换 2.2.二进制数转换成十进制数二进制数转换成十进制数 二进制数转换成十进制数，只需以二进制数转换成十进制数，只需以2 2为基数，按权展开求和即可。用公式表示如为基数，按权展开求和即可。用公式表示如下。下。整数部分：整数部分：其中，其中，0 0或或1 1，n n为为0 0或或1 1所在二进制数中的位数。所在二进制数中的位数。小数部分：小数部分：其中，其中，0 0或或1 1，mm为为0 0或或1 1所在二进制数中的位数。所在二进制数中的位数。例例1.3 1.3 将将(101101.101)(101101.101)2 2转换成十进制数。转换成十进制数。1.2.2 各进制数之间的转换 3.3.十进制数转换成八进制数和十六进制数十进制数转换成八进制数和十六进制数 例例1.4 1.4 将将547547分别转换成八进制数和十六进制数。分别转换成八进制数和十六进制数。因此，因此，。1.2.2 各进制数之间的转换4.4.八进制数和十六进制数转换成十进制数八进制数和十六进制数转换成十进制数 例例1.5 1.5 将八进制数将八进制数312312和十六进制数和十六进制数312312分别转换成十进制数。分别转换成十进制数。5.5.二进制数转换成八进制数和十六进制数二进制数转换成八进制数和十六进制数 例例1.6 1.6 将转换成八进制数。将转换成八进制数。因此，因此，(11001101.1101)2=(315.64)8(11001101.1101)2=(315.64)8。1.2.2 各进制数之间的转换 二进制数转换成十六进制数的方法是。二进制数转换成十六进制数的方法是。例例1.7 1.7 将将(101001101.101)2(101001101.101)2转换成十六进制数。转换成十六进制数。因此，因此，(101001101.101)2=(14D.A)16(101001101.101)2=(14D.A)16。6.6.八进制数和十六进制数转换成二进制数八进制数和十六进制数转换成二进制数 例例1.8 1.8 将十六进制数将十六进制数(2BD)16(2BD)16转换成二进制数。转换成二进制数。因此，因此，(2BD)16=(1010111101)2(2BD)16=(1010111101)2。1.3 计算机系统的组成 计算机系统由硬件计算机系统由硬件(Hardware)(Hardware)系统和软件系统和软件(Software)(Software)系统两大部分组成。计算机系统的组系统两大部分组成。计算机系统的组成示意图如图所示成示意图如图所示。1.4 计算机的硬件系统结构 现在我们所使用的计算机硬件系统的结构一直沿用了美国著现在我们所使用的计算机硬件系统的结构一直沿用了美国著名数学家冯名数学家冯 诺依曼提出的模型，它由运算器、控制器、存诺依曼提出的模型，它由运算器、控制器、存储器、输入设备及输出设备五大功能部件组成。储器、输入设备及输出设备五大功能部件组成。1.1.运算器运算器2.2.控制器控制器3.3.存储器存储器4.4.输入设备输入设备5.5.输出设备输出设备1.5 软件系统和计算机语言u1.5.1 计算机系统的层次关系 u1.5.2 系统软件u1.5.3 应用软件u1.5.4 计算机语言1.5 软件系统和计算机语言 所谓软件是指能指挥计算机工作的程序和程序运行时所需要的数据，以及与这些程序与数据有关的文字说明和图表资料。其中文字说明和图表资料又称为文档。1.5.1 计算机系统的层次关系 从总体上俯瞰计算机系统，对了解它的组织机构和工作原理是有好处的。从总体上俯瞰计算机系统，对了解它的组织机构和工作原理是有好处的。由计算机的软件系统和硬件系统构成的计算机系统，其层次结构如图由计算机的软件系统和硬件系统构成的计算机系统，其层次结构如图1.41.4所示。所示。1.5.2 系统软件 系统软件是指管理、控制和维护计算机硬件和软件资源的软系统软件是指管理、控制和维护计算机硬件和软件资源的软件，并使其充分发挥作用，以提高工效、方便用户的各种程件，并使其充分发挥作用，以提高工效、方便用户的各种程序集合。系统软件又分为操作系统、语言处理程序数据库管序集合。系统软件又分为操作系统、语言处理程序数据库管理系统和报务性程序。理系统和报务性程序。操作系统是最基本、最重要的系统软件。它负责管理计算机操作系统是最基本、最重要的系统软件。它负责管理计算机系统的全部软件资源和硬件资源，合理地组织计算机各部分系统的全部软件资源和硬件资源，合理地组织计算机各部分协调工作，为用户提供操作和编程界面。协调工作，为用户提供操作和编程界面。操作系统是直接控制和管理计算机系统的硬件和软件资源，操作系统是直接控制和管理计算机系统的硬件和软件资源，以便用户充分、有效地利用计算机资源的程序集合。其基本以便用户充分、有效地利用计算机资源的程序集合。其基本目的有两个：一是要方便用户使用计算机，为用户提供一个目的有两个：一是要方便用户使用计算机，为用户提供一个清晰、整洁、易于使用的友好界面；二是应尽可能地使计算清晰、整洁、易于使用的友好界面；二是应尽可能地使计算机系统中的各种资源得到合理而充分的利用。机系统中的各种资源得到合理而充分的利用。1.5.2 系统软件操作系统的主要部分在主存储器中，通常把这部分称为系统操作系统的主要部分在主存储器中，通常把这部分称为系统的内核或者核心。从资源管理的角度来看，操作系统的功能的内核或者核心。从资源管理的角度来看，操作系统的功能分为处理机管理、存储管理、设备管理、文件管理和作业管分为处理机管理、存储管理、设备管理、文件管理和作业管理五大部分。理五大部分。根据操作系统的功能和使用环境，大致可分为以下几类。根据操作系统的功能和使用环境，大致可分为以下几类。1.1.单用户操作系统单用户操作系统 2.2.批处理操作系统批处理操作系统3.3.分时操作系统分时操作系统4.4.实时操作系统实时操作系统5.5.网络操作系统网络操作系统 6.6.分布式操作系统分布式操作系统 1.5.3 应用软件 应用软件是用户利用计算机及其提供的系统软件为解决各种应用软件是用户利用计算机及其提供的系统软件为解决各种实际问题而编制的计算机程序，是指除了系统软件以外的所实际问题而编制的计算机程序，是指除了系统软件以外的所有软件，由各种应用软件包和面向问题的各种应用程序组成。有软件，由各种应用软件包和面向问题的各种应用程序组成。由于计算机已渗透到了各个领域，因此，应用软件是多种多由于计算机已渗透到了各个领域，因此，应用软件是多种多样的。样的。应用软件主要是为用户提供在各个具体领域中的辅助功能，应用软件主要是为用户提供在各个具体领域中的辅助功能，它也是绝大多数用户学习、使用计算机时最感兴趣的内容。它也是绝大多数用户学习、使用计算机时最感兴趣的内容。如计算机辅助绘图软件如计算机辅助绘图软件AutoCADAutoCAD、办公软件、办公软件Microsoft OfficeMicrosoft Office、图形图像处理软件图形图像处理软件PhotoshopPhotoshop、网络下载软件、网络下载软件NetAntsNetAnts等。等。1.5.4 计算机语言计算机的一个显著特点，就是只能执行预先由程序计算机的一个显著特点，就是只能执行预先由程序安排的事情。因此，人们要利用计算机来解决问题，安排的事情。因此，人们要利用计算机来解决问题，就必须采用计算机语言来编制程序。编制程序的过就必须采用计算机语言来编制程序。编制程序的过程称为程序设计。计算机语言又称为程序设计语言。程称为程序设计。计算机语言又称为程序设计语言。计算机语言通常分为机器语言、汇编语言和高级语计算机语言通常分为机器语言、汇编语言和高级语言三类。其中机器语言和汇编语言又称为低级语言。言三类。其中机器语言和汇编语言又称为低级语言。1.1.机器语言机器语言2.2.汇编语言汇编语言3.3.高级语言高级语言4.4.其他高级语言其他高级语言 1.6 计算机的主要性能指标u1.6.1 CPU的主要性能指标u1.6.2 内存的主要性能指标u1.6.3 总线的主要性能指标u1.6.4 磁盘的主要性能指标u1.6.5 整机的主要性能指标u1.6.6 常用外部设备主要性能指标简介1.6 计算机的主要性能指标 计算机的技术性能指标标志着计算机的性能优劣及应用范围的宽窄。实际上计算机的主要性能评价指标是由以下几个部分组成的。1.6.1 CPU的主要性能指标 CPU的性能指标主要有：字长和速度。1.字长2.速度1.6.2 内存的主要性能指标 内存的性能指标主要有存储容量、存取速度、错误校验和性能内存的性能指标主要有存储容量、存取速度、错误校验和性能/价格比等。价格比等。(1)(1)存储容量：计算机的处理能力不仅与字长、速度有关，而且很大程存储容量：计算机的处理能力不仅与字长、速度有关，而且很大程度上还取决于存储容量，存储容量分为主存容量又称为内存容量和辅存度上还取决于存储容量，存储容量分为主存容量又称为内存容量和辅存容量又称为外存容量。容量又称为外存容量。(2)(2)存取速度：存取速度是指请求写入存取速度：存取速度是指请求写入(或读出或读出)到完成写入到完成写入(或读出或读出)所所需要的时间，其单位为纳秒需要的时间，其单位为纳秒(ns)(ns)。它包括查到存储地址和传送数据的时。它包括查到存储地址和传送数据的时间。在配置内存时，还要考虑与间。在配置内存时，还要考虑与CPUCPU时钟周期的匹配，这有利于最大限时钟周期的匹配，这有利于最大限度地发挥内存的效率。度地发挥内存的效率。(3)(3)错误校验：内存采用的校验方法主要有奇偶校验和错误校验：内存采用的校验方法主要有奇偶校验和ECCECC校验两种。校验两种。奇偶校验只能发现错误，不能纠正错误，一般用在普通微机中；奇偶校验只能发现错误，不能纠正错误，一般用在普通微机中；ECCECC校校验可以发现错误，也能纠正错误，一般只用于高档计算机中。验可以发现错误，也能纠正错误，一般只用于高档计算机中。(4)(4)性能性能/价格比：以上三项指标为性能指标。性能指标与价格的比值价格比：以上三项指标为性能指标。性能指标与价格的比值称为性能称为性能/价格比，它是一项综合指标。这一比值越高，则表示用较少的价格比，它是一项综合指标。这一比值越高，则表示用较少的钱就能买到性能较高的内存。钱就能买到性能较高的内存。1.6.3 总线的主要性能指标 总线的性能指标主要有：总线的带宽、总线的位宽和总线的总线的性能指标主要有：总线的带宽、总线的位宽和总线的工作频率。工作频率。(1)(1)总线的带宽：总线的带宽是指单位时间内可传送的数据，总线的带宽：总线的带宽是指单位时间内可传送的数据，即每秒钟可传送多少字节。即每秒钟可传送多少字节。(2)(2)总线的位宽：总线的位宽是指总线同时传送的数据位数，总线的位宽：总线的位宽是指总线同时传送的数据位数，即通常所说的即通常所说的1616位、位、3232位和位和6464位等总线宽度的概念。若工作位等总线宽度的概念。若工作频率一定，则总线的带宽与总线的位宽成正比。频率一定，则总线的带宽与总线的位宽成正比。(3)(3)总线的工作频率：总线的工作频率也称为总线的时钟频总线的工作频率：总线的工作频率也称为总线的时钟频率，是指用于协调总线上的各种操作的时钟信号的频率，以率，是指用于协调总线上的各种操作的时钟信号的频率，以MHzMHz为单位。工作频率越高则总线工作素越快，也即总线带为单位。工作频率越高则总线工作素越快，也即总线带宽越宽。宽越宽。1.6.4 磁盘的主要性能指标 磁盘的性能指标主要有：记录密度、存储容量、寻址时间和数据传送速磁盘的性能指标主要有：记录密度、存储容量、寻址时间和数据传送速率。率。(1)(1)记录密度：记录密度也称存储密度。是指单位盘片面积的磁层表面记录密度：记录密度也称存储密度。是指单位盘片面积的磁层表面上存储二进制信息的量。上存储二进制信息的量。(2)(2)存储容量：存储容量是指磁盘格式化以后能够存储的信息量，和内存储容量：存储容量是指磁盘格式化以后能够存储的信息量，和内存容量实用的单位相同。存储容量存容量实用的单位相同。存储容量(C.(C.与总盘面数与总盘面数(n)(n)、每个盘面的磁道、每个盘面的磁道数数(k)(k)、每个磁道的扇区数、每个磁道的扇区数(s)(s)和每个扇区可记录的二进制字节数和每个扇区可记录的二进制字节数(B.(B.有有关。存储容量可用关。存储容量可用C=C=n n k k s s B B表示。表示。(3)(3)寻址时间：寻址时间是指驱动器磁头从起始位置到达所要求的读写寻址时间：寻址时间是指驱动器磁头从起始位置到达所要求的读写位置所经历的时间总和。寻址时间由查找时间和等待时间构成。其中查位置所经历的时间总和。寻址时间由查找时间和等待时间构成。其中查找时间也教寻道时间，是指找到磁道的时间。等待时间是指读写扇区旋找时间也教寻道时间，是指找到磁道的时间。等待时间是指读写扇区旋至磁头下方所用的时间，它是由磁盘转速决定的。同一磁道不同扇区离至磁头下方所用的时间，它是由磁盘转速决定的。同一磁道不同扇区离磁头距离不同。取其平均值，所以称为平均等待时间。磁头距离不同。取其平均值，所以称为平均等待时间。(4)(4)数据传送速率：数据传送速率是指磁头找到地址后，单位时间内读数据传送速率：数据传送速率是指磁头找到地址后，单位时间内读出或写入磁盘的数据量。出或写入磁盘的数据量。1.6.5 整机的主要性能指标 整机的性能指标主要有：机器的可靠性、机器的可整机的性能指标主要有：机器的可靠性、机器的可维护性、配备的外部设备、接口的标准与类型和系维护性、配备的外部设备、接口的标准与类型和系统的软件配置。统的软件配置。1.1.机器的可靠性机器的可靠性2.2.机器的可维护性机器的可维护性 3.3.配备的外部设备配备的外部设备4.4.接口的标准与类型接口的标准与类型5.5.系统的软件配置系统的软件配置1.6.6 1.6.6 常用外部设备主要性能指标简介常用外部设备主要性能指标简介常用外