《计算机应用基础》计算机基础知识.docx

一个完整的计算机系统是由硬件系统即计算机的物理设备实体,简称硬件和软件系统即计算机所使用的各种数据、程序的集合及有关的文档资料，简称软件两大局部组成的，如图 1-3-1 所示。图 1-3-1 计算机系统的组成一、计算机硬件的组成1946 年，美籍匈牙利数学家冯·诺依曼Von Neumann提出了“存储程序” 的概念，其主要观点可归结为：1计算机硬件应由运算器、掌握器、存储器、输入设备和输出设备等五大局部组成的体系构造，如图 1-3-2 所示。图 1-3-2 计算机的硬件构造2全部能被计算机处理的信息均承受二进制。3承受存储程序和程序掌握的思想，马上事先编制好的程序和原始数据存入计算机的存储器中，在不受人工干预的状况下，计算机自动地、高速地从存储器中取出并执行指冯·诺依曼的上述思想奠定了现代计算机体系构造的根底。虽然现代计算机系统从性能指标、运算速度、工作方式、应用领域等各方面都与当时的计算机差异很 大，但其根本构造并没有转变，所以，现代计算机又统称为冯·诺依曼计算机。各部件的主要功能是：运算器：进展算术运算和规律运算；掌握器：掌握指挥全部部件协调工作的部件； 存储器：依据存储单元地址进展各种信息读写； 输入设备：输入信息到计算机内部，转换信息；输出设备：将计算机内部的信息输出出来。二、计算机的工作原理1. 指令和程序依据冯·诺依曼机关于“存储程序”的概念，计算机的工作过程实际上就是执行指令和程序的过程。指令是指计算机完成某个根本操作的命令,由操作码和操作数两个局部组成。操作码表示计算机要完成的操作，如取数、加法等；操作数表示要操作对象的内容或所在单元的地址。如 ADD AX,BX，此处的 ADD 为操作码代表加法运算，后面的 AX 与 BX 为操作数。一台计算机所能执行的全部指令的集合，称为这台计算机的指令系统。不同种类的计算机，其指令系统的指令数目与格式也不同。指令系统越丰富完备，编制程序就越便利敏捷。依据各条指令功能的不同，一般指令系统可分为数据传送、数据处理、程序掌握、输入输出、状态治理五种类型。程序是指能完成特定功能的一组指令计算机高级语言称为语句的有序集合。计算机依据程序设定的指令依次执行，并完成对应的一系列操作，这就是程序执行的过程。2. 计算机的工作原理依据冯·诺依曼存储程序的原理，人们预先编好程序，利用输入设备把程序输入内存，计算机在掌握器掌握下，从内存中逐条取出程序指令给运算器执行。把结果送回内存，再由输出设备输出。一般地，一条指令的执行过程如下： 取指令：依据当前掌握器中程序计数器的指令起始地址值，从内存中取出指令送到掌握器的指令存放器存储起来。 分析指令：将指令存放器中存放的指令送往指令译码器，对操作码进展译码，马上指令的操作码转换成相应的掌握电位信号，由地址码确定操作数地址。 执行指令：由操作掌握部件发出完成该操作所需要的一系列掌握信息，驱动相应部件完成该指令所要求的操作。 程序计数器自动加 1：为执行下一条指令做好预备，即形成下一条指令地址。一般把计算机完成一条指令所花费的时间称为一个指令周期，指令周期越短，指令执行越快。通常人们所说的 CPU 主频或又叫工作频率，就反映了指令执行周期的长短。计算机的工作就是执行程序，即自动、连续地执行一系列指令，而程序开发人员的工作就是编制程序。计算机工作原理三、计算机的软件系统软件系统是指程序、程序运行所需要的数据以及开发、使用和维护这些程序所需要的文档的集合。计算机的软件相当丰富，通常将软件分为系统软件和应用软件两大类。实际上，系统软件和应用软件的界限并不格外明显，有些软件既可认为是系统软件，也可认为是应用软件，如数据库治理系统等。1. 系统软件系统软件是指治理、掌握、监视、维护计算机系统正常运行的各类程序集合，是用户与计算机间联系的桥梁。一般地，系统软件通常包括操作系统、程序设计语言、语言处理程序、各种效劳程序和数据库治理系统等。 操作系统操作系统是一组掌握和治理计算机软硬件资源、以便利用户使用计算机的程序的集合。其主要的功能是进展 CPU 治理、存储治理内存治理、文件治理、设备治理和作业治理即用户程序调度治理等。因此，操作系统为用户供给了使用计算机的接口，同时，使计算机系统的资源操作系统是最根本的软件系统，现代计算机系统不能没有操作系统，其功能在很大程度上直接打算了整个计算机系统的性能。目前，典型的操作系统有 DOS、Windows、UNIX、Linux、Mac OS、安卓等。也能得到有效的利用。 程序设计语言人与人之间沟通需要语言，人与计算机之间沟通同样需要语言，即为程序设计语言。依据计算机语言对硬件的依靠程度，通常把程序设计语言分为4 类：机器语言、汇编语言、高级语言和第四代程序设计语言。机器语言：是由二进制代码“0”和“1”组成的一组指令代码，是唯一能被计算机直接识别和执行的语言。它的优点是占用内存小、执行速度快。缺点是编写程序工作量大、程序可读性差。汇编语言：是一种面对机器的程序设计语言。用助词符Memonic代替操作码，用地址符号Symbol代替地址码。如用 ADD 表示加法Addition，用SUB 表示减法Subtraction，用 MOV 表示移动Move等。汇编语言在编写、阅读和调试方面比机器语言有很大进步，而且运行速度快。但编程简单，可移植性差。这种程序必需经过翻译称为汇编，变成机器语言程序才能被计算机识别和执行。汇编语言虽然比机器语言直观，但它与机器语言是一一对应的，仍旧只能在一种计算机上运行，互不通用。高级语言：是一种独立于机器的算法语言，不依靠于具体计算机指令系统，它是直接使用人们习惯的、易于理解的英文字母、数字、符号来表达的计算机编程语言。因此，用高级语言编写的程序，简洁、易修改，编程效率高、具有很好的通用性和可移植性。常用的高级语言有面对过程的，如 BASIC、PASICAL、FORTRAN、C 语言等，有面对对象的，如 Delphi、C+、Visual Basic、JAVA一种型的跨平台的面对对象程序设计语言，适用于网络应用开发等。承受这些面对对象的高级语言能更便利地编制程序处理问题。第四代程序设计语言：简称 4GL，是面对问题的、非过程化的程序设计语言。使用这种语言设计程序时，用户不必给出解题过程的描述，只需要向计算机提出所要解决的问题，至于如何完成、承受什么算法和代码等则由计算机软件来解决。 语言处理程序无论是其次代的汇编语言、第三代的高级语言还是第四代的面对问题的语言，用它们编制的源程序都不能在计算机上直接运行，而需要借助于语言处理程序“翻译” 成目标代码后，才能够被机器执行。因此，程序又有源程序和目标程序之分。源程序：用汇编语言或高级语言编制的程序叫源程序。其中，用汇编语言编制的程序叫汇编语言源程序，用高级语言编制的程序叫高级语言源程序。计算机不能直接识别和执行这些源程序，只有将源程序“翻译”成目标代码后，计算机才能识别和执行。目标程序：目标程序是指源程序经过翻译加工后得到的机器语言程序，可由计算机直接执行。目标程序也被称为目标代码、目的程序或结果程序。高级语言源程序计算机无法识别，必需通过“翻译程序”翻译成机器语言形式的目标程序，计算机才能识别和执行。这种“翻译”通常有两种方式，即编译方式和解释方式。编译方式：翻译工作由编译程序完成。如同笔译在纸上记录翻译后的结果。编译程序对整个源程序经过编译处理，产生一个与源程序等价的目标程序；目标程序还可能要调用一些其他语言编写的程序和程序库中的标准子程序，通过连接程序将目标程序和有关的程序库组合成一个完整的可执行程序，如图 1-3-4 所示。该种方式执行速度快，修改源程序后都必需重编译。一般高级语言C/C+、PASCAL、FORTRAN、COBOL 等都是承受编译方式。解释方式：翻译工作由解释程序来完成。解释程序对源程序进展逐句分析，假设没有错误，将该语句翻译成一个或多个机器语言指令，然后马上执行这些指令；假设解释时觉察错误，会马上停顿，报错并提示用户更正代码。解释方式不生成目标程序，如图 1-3-5 所示。图 1-3-4 编译过程图 1-3-5 解释过程 效劳程序效劳程序是特地为系统维护及使用进展效劳的一些专用程序。常用的效劳程序有：系统设置程序如 Windows 优化大师、超级兔子、Windows 超级、诊断程序、纠错程序、编辑程序、文件压缩程序如 WinRAR、WinZip、防病毒程序如瑞星杀毒、江民杀毒、金山毒霸、卡巴斯基等。 数据库系统DBS数据库系统是 20 世纪 60 年月末产生并进展起来的，主要是解决数据处理的非数值计算问题，广泛应用于档案治理、财务治理、图书资料治理、成绩治理及仓库治理等各类数据处理。数据库系统由数据库DB、数据库治理系统DBMS、数据库应用软件、数据库治理员和硬件等组成。目前，常用的数据库治理系统有 Access、Visual FoxPro、SQL Server、Oracle、Sybase 等。利用数据库治理系统的功能，设计、开发符合自己需求的数据库应用软件，是目前计算机应用最为广泛并且进展最快的领域之一。2. 应用软件应用软件是指用户在各自的业务领域中开发和使用的解决各种实际问题的程序集合。因此，应用软件是面对应用领域、面对用户的软件。随着微机性能的提高、Internet 网络的快速进展，应用软件越来越丰富。目前，应用软件可分为专用应用软件和通用应用软件两种。随着计算机应用领域的扩大，应用程序越来越多。使用部门已研制出很多通用性好的应用软件，渐渐商品化，并形成系统软件，供给用户使用。因此，通用软件和专用软件之间一般没有较严格的界限。计算机的用途格外广泛，各式各样的应用软件不胜枚举。计算机最广泛的应用领域是在社会生活中的各种事务治理、数据和图形处理。目前，广为流行的有以下几类软件：办公自动化软件 如 Microsoft Office包括 Word、Excel、PowerPoint、Access 等、金山 WPS2000 等。动画制作软件 如 3D Max、Adobe Flash 等。图形图像处理软件 如 AutoCAD、Adobe PhotoShop、CorelDraw 等。网页制作软件 如 Front、Dreamweaver 等。多媒体制作软件 如 Authorware、Director 等。Internet 效劳软件 WWW 扫瞄器、电子邮件、文件传输等。此外，还有为财务治理、工资治理、人事治理、学籍档案治理、关心教学、消遣活动等开发的各种软件。