計算機基礎知識1.1信息技術與計算機信息（Information）的定義：⑴信息是不確定性的減少或消除⑵信息是控制系統(tǒng)進行調節(jié)活動時，與外界相互作用、相互交換的內容⑶信息是事物運動的狀態(tài)和狀態(tài)變化的方式信息技術（InformationTechnology），簡稱IT。信息技術的定義就是能夠提高或擴展人類信息能力的方法和手段的總稱。包括信息的產生、獲取、檢索、識別、變換、處理、控制、分析、顯示及利用的技術等等。信息技術三大核心技術：計算機技術微電子技術通信技術信息化社會的基本特征：⑴信息、知識、智力日益成為社會發(fā)展的決定力量。⑵信息技術、信息產業(yè)、信息經濟日益成為科技、經濟、社會發(fā)展的主導因素。⑶信息勞動者、腦力勞動者、知識分子的作用日益增大。⑷信息網絡成為社會發(fā)展的基礎設施。1946年2月，世界上第一臺計算機誕生于美國賓州大學，取名“電子數值積分計算機”（ElectronicNumericalIntegratorAndCalculator），簡稱ENIAC。這臺計算機使用了17468個真空電子管，耗電174千瓦，占地170平方米，重達30噸，價格40多萬美元，是一個昂貴耗電的“龐然大物”。由于ENIAC采用了電子線路來執(zhí)行算術運算、邏輯運算和存儲信息，從而大大提高了運算速度，每秒可進行5000次加法運算。ENIAC存在著不能存儲程序、使用的是十進制數且在機外用線路連接的方法來編排程序等明顯的弱點。美國電氣和電子工程師協會（InstituteofElectricalandElectronicsEngineers，IEEE）提出的，它根據計算機的規(guī)模和處理能力可以把計算機分為以下6類：巨型計算機小巨型計算機大型主機小型計算機工作站微型計算機計算機的主要特點：處理（運算）速度快計算精度高具有超強的“記憶”功能具有可靠的邏輯判斷能力高度的自動化及人-機交互功能計算機的應用已經滲透到人類社會生活的各個領域。計算機的應用可歸納為如下幾個主要的方面：科學計算信息處理過程控制計算機輔助系統(tǒng)人工智能網絡應用計算機的發(fā)展趨勢：巨型化微型化網絡化智能化多媒體化1.2計算機編碼基礎知識計算機中的數制：計算機科學中經常使用十進制、二進制、八進制和十六進制。但在計算機內部，不管什么樣的數都使用二進制編碼形式來表示。每種數制中數碼的個數稱為該數制的基數位權：在任何數制中，數碼所處的位置不同，代表的數值大小也不同。某一位數碼代表的數值的大小是該位數碼與位權的乘積。234.18=2×102+3×101+4×100+1×10-1+8×10-2BODH二進制數的常用單位 （一）位(bit) 位是二進制數中的一個數位，可以是“0”或“1”。它是計算機中數據的最小單位，稱為比特(bit)。 （二）字節(jié)(Byte) 通常將8位二進制數組成一組，稱作一個字節(jié)。字節(jié)是計算機中數據處理和存儲容量的基本單位，常將字節(jié)英文單詞Byte簡寫成B，這樣常用的單位還有KB(千字節(jié))、MB(兆字節(jié))、GB(千兆字節(jié))等，它們與字節(jié)的關系是：1B=8bit1KB=210B=1024B1MB=210KB=1024KB1GB=210MB=1024MB字 字是指計算機一次存取、加工、運算和傳輸的數據長度。它是衡量計算機性能的一個重要指標。計算機的字長越長，其運算速度越快、計算精度越高。目前計算機的字長有8位、16位、32位和64位等。計算機所處理的數據包括數值型數據和非數值型數據兩種。在計算機中表示一個數值型數據，要解決三個問題：數的位數數的符號小數點的表示在計算機中表示數值型數據，小數點的位置總是隱含的，位置可以是固定的，稱為定點數，也可以是可變的，稱為浮點數。定點數表示法——一般分為定點整數和定點小數兩種：定點整數小數點位置約定在最低數值位的后面，用于表示整數。定點小數小數點位置約定在最高數值位的前面，符號位的后面，用于表示小于1的純小數。將二進制數N用浮點形式表示，可表示為一個純小數與2的整數次冪的乘積形式。其中，N、S、C均為二進制數。S稱為N的尾數，即全部的有效數字（數值小于1）。S前面的正負號表示整個數值的正負，稱為尾符。C稱為N的階碼，是指數的數值（通常是整數），它指明了小數點的實際位置。C前面的正負號是階碼的符號，稱為階符。三、字符編碼 （一）ASCII碼 ASCII碼，即美國標準信息交換碼(AmericanStandardCodeforInformationInterchange)。ASCII包括32個通用控制字符、10個十進制數碼、52個英文大小寫字母和34個專用符號，共128個元素，故需要用7位二進制數進行編碼。BCD碼二—十進制編碼“BinaryCodedDecimals”，簡寫為BCD。BCD編碼種類很多，其中8421碼是最常用的一種BCD編碼。8421碼是將每1位十進制數用4位二進制代碼表達的一種編碼方式，即一個十進制數采用一組4位二進制代碼表達。選用0000～1001來一、計算機系統(tǒng)組成 1945年，ENIAC誕生后，美籍匈牙利科學家馮?諾依曼(VonNeumann)對ENICA提出了重大的改進理論，提出了一個“存儲程序”的計算機方案。這個方案包含三個要點：采用二進制數的形式表示數據和指令。將指令和數據同時存放在存儲器中。由控制器、運算器、存儲器、輸入設備、輸出設備五大部分組成計算機。表示0～9十個數字。GB2312-80，簡稱國標碼，也叫漢字交換碼。漢字機內碼是漢字在計算機內部存儲、處理和傳輸用的信息代碼。漢字輸入碼也叫外碼，是一種為了將漢字通過鍵盤輸入到計算機中而設計的代碼，有數字編碼、音碼、形碼、音形碼等。漢字字形碼是一種使用點陣方法構造的漢字字形的字模數據，在顯示或打印漢字時需要使用漢字字形碼，也稱為漢字字庫。漢字字形點陣有16×16、24×24、32×32、64×64、96×96、128×128、256×256點陣等。1.3計算機系統(tǒng)的組成（一）運算器 運算器是對數據進行處理的部件。運算器的主要部件是算術邏輯單元，即ALU(ArithmeticLogicalUnit)，另外還包括一些寄存器和其它部件。它的基本操作是進行算術運算和邏輯運算。算術運算是按算術規(guī)則進行的運算，如加、減、乘、除等。邏輯運算一般指非算術性質的運算，如比較大小、移位、邏輯“與”、邏輯“或”、邏輯“非”等。（二）控制器 控制器的主要作用是指揮計算機各部件協調地工作。它是計算機的指揮中心，在控制器的控制之下，將輸入設備輸入的程序和數據，存入存儲器，并按照程序的要求指揮運算器進行運算和處理，然后把運算和處理的結果再存入存儲器中，最后將處理結果傳送到輸出設備上。 通常把運算器和控制器合稱為中央處理器CPU(CenterProcessingUnit)。（三）存儲器 存儲器是用來存儲程序和數據的部件。存儲器又分為內存儲器(主存儲器)和外存儲器(輔助存儲器)兩類。內存儲器簡稱內存，用來存儲當前要執(zhí)行的程序和數據以及中間結果和最終結果。內存儲器由許多存儲單元組成，每個存儲單元都有自己的地址。根據地址就可以找到所需的數據和程序。外存儲器簡稱外存，用來存儲大量暫時不參與運算的數據和程序，以及運算結果。（四）輸入設備 輸入設備是將用戶的程序、數據和命令輸入到計算機的內存器的設備。最常用的輸入設備是鍵盤，常用的輸入設備還有鼠標器、掃描儀、手寫板等。 （五）輸出設備 輸出設備是顯示或硬拷貝計算機運算和處理結果的設備。最常用的輸出設備是顯示器和打印機，常用的輸出設備還有繪圖儀等。一個完整的計算機系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成。硬件系統(tǒng)指由電子部件和機電裝置組成的實體。軟件系統(tǒng)指裝在硬件中的各種程序以及全部的應用技術資料。硬件和軟件是不可分割的整體：沒有計算機硬件，軟件的功能就無處實現；沒有軟件的計算機，就是沒有靈魂的“裸機”，不會做任何工作。軟件要根據已有的硬件來安裝，才能發(fā)揮作用。硬件要根據新軟件設計的需要而加以改進，才具有發(fā)展?jié)摿ΑＤ壳暗陌l(fā)展趨勢是硬件集成度越來越高，軟件應用的范圍越來越寬，功能越來越強。1.4計算機硬件系統(tǒng)一、總線的概念總線（Bus）是連接多個設備的信息通道，實際上是一組信號線。每根信號線都可以傳輸二進制的信號。它是一種共享的傳輸通道，它所傳輸的信號可以被所有接入該總線的設備接收，但同一時刻只能有一個設備發(fā)送數據到總線上。而且，只有CPU和主存儲器是與總線相連，輸入設備、輸出設備、外存儲取等外部設備則是通過接口電路與總線相連微型計算機采用總線結構將CPU、主存儲器和輸入、輸出接口電路連接起來總線的分類：內部總線——芯片內部連接各元件的總線；系統(tǒng)總線——指連接CPU、存儲器和各種輸入/輸出接口（I/O接口）的總線；外部總線——是微機和外部設備之間的總線。系統(tǒng)總線數據總線DB（DataBus）——用于CPU與主存儲器、CPU與I/O接口之間傳送數據信息。數據總線的寬度（根數）決定每次能同時傳輸信息的位數，因此它是決定計算機性能的主要指標。地址總線AB（AddressBus）——用于給出源數據或目標數據所在的主存單元或I/O端口的地址。地址總線的寬度決定了CPU的尋址能力?？刂瓶偩€CB（ControlBus）——用來控制對數據總線和地址總線的訪問和使用?？偩€的帶寬總線的帶寬指的是單位時間內總線上可傳送的數據量，即通常所說的每秒鐘傳送的字節(jié)數，它與總線的位寬和總線的工作頻率有關?？偩€的位寬總線的位寬指總線能同時傳送的數據位數，即數據總線的位數?？偩€的工作頻率 總線的工作頻率也稱總線的時鐘頻率，以MHz為單位。工作頻率越高，總線工作速度越快，總線帶寬越寬。總線帶寬=總線位寬÷8×總線工作頻率（單位MB/s）。1.5計算機軟件系統(tǒng)軟件是指用來指揮計算機運行的各種程序的總和以及開發(fā)、使用和維護這些程序所需的技術資料。軟件系統(tǒng)的主要任務：提高機器的使用效率發(fā)揮和擴大機器的功能和用途為用戶使用計算機系統(tǒng)提供方便計算機軟件系統(tǒng)分兩大類：系統(tǒng)軟件應用軟件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件是指為其它軟件服務的軟件。系統(tǒng)軟件主要功能是簡化計算機操作，充分發(fā)揮硬件功能，支持應用軟件的運行并提供服務。系統(tǒng)軟件在為應用軟件提供上述基本功能的同時，也進行著對硬件的管理，使在一臺計算機上同時或先后運行的不同應用軟件有條不紊地共同使用同一套硬件設備。系統(tǒng)軟件的兩個主要特點：通用性基礎性操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)是系統(tǒng)軟件的核心，是計算機硬件的第一級擴充。操作系統(tǒng)是一種對計算機的全部軟件資源和硬件資源進行控制和管理，合理組織計算機工作流程以充分發(fā)揮計算機的工作效率，方便用戶使用而配置的系統(tǒng)軟件。操作系統(tǒng)是計算機和用戶之間的接口和橋梁。操作系統(tǒng)的主要作用：提高系統(tǒng)資源的利用，通過對計算機軟、硬件資源進行合理的調度與分配，改善資源的共享和利用狀況。提供方便友好的用戶界面。提供軟件開發(fā)的運行環(huán)境，在開發(fā)軟件時，需要使用操作系統(tǒng)管理下的計算機系統(tǒng)，調用有關的工具軟件及其它軟件資源。指令——在計算機中，指揮計算機完成某個基本操作的命令稱為指令。指令系統(tǒng)——所有指令的集合稱為指令系統(tǒng)。計算機語言——表示指令系統(tǒng)的語言稱為計算機語言，又稱為程序設計語言，是人機交流信息的一種工具。程序設計語言可分為三類：機器語言匯編語言高級語言對程序設計語言進行翻譯處理的軟件統(tǒng)稱為語言處理系統(tǒng)軟件。語言處理系統(tǒng)軟件包括：用于翻譯匯編語言程序的匯編程序；用于翻譯各種高級語言程序的解釋程序；用于翻譯各種高級語言程序的編譯程序。通常把語言處理系統(tǒng)軟件歸入系統(tǒng)軟件。目前已有數百種高級語言，這些語言各有特點，分別適用于編寫某一類型的程序，它們都有各自的語言處理系統(tǒng)。數據庫管理系統(tǒng)（DatabaseManagementSystem，DBMS）是為數據庫的建立、使用和維護而配置的系統(tǒng)軟件。DBMS建立在操作系統(tǒng)的基礎上，對數據庫進行統(tǒng)一的管理和控制，是可用來管理數據庫并與數據庫相互作用的工具。與數據庫管理系統(tǒng)相關的幾個概念：數據庫數據庫系統(tǒng)據模型關系模型數據庫（Database，DB）是指存儲在計算機系統(tǒng)內有結構的數據的集合數據庫系統(tǒng)（DatabaseSystem，DBS）是指引入數據