第1章信息技術(shù)與計(jì)算機(jī)1.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展過程

1946年第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)ENIAC在美國賓州高校誕生（TheElectronicNumericalIntegratorandCalculator)炮彈彈道

1.1.1計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展趨勢

微型化網(wǎng)絡(luò)化巨型化智能化科學(xué)計(jì)算信息處理自動(dòng)限制人工智能計(jì)算機(jī)幫助系統(tǒng)計(jì)算機(jī)的應(yīng)用RoCo的機(jī)器人電腦美國麻省理工學(xué)院的科研人員造出了一臺(tái)名為RoCo的機(jī)器人電腦。它的下部像人的脖頸，顯示器則似乎人的腦袋，屏幕是人的臉蛋，帶有“血管”的脖頸系統(tǒng)限制其腦袋的運(yùn)動(dòng)機(jī)器狗競賽視頻://56/u80/v_MjE0NzAxMzM.html1.1.2計(jì)算機(jī)在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域醫(yī)院信息管理如電子病歷、數(shù)字化醫(yī)學(xué)影像、醫(yī)生和護(hù)士工作站等遠(yuǎn)程診斷對疑難病例進(jìn)行會(huì)診流行病學(xué)數(shù)據(jù)處理:軟件SAS、SPSS、EPI醫(yī)學(xué)圖像處理人工臟器基因探討一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)硬件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)美籍匈牙利數(shù)學(xué)家馮.諾依曼（JhonVonNeumann）計(jì)算機(jī)全部數(shù)據(jù)和程序都接受二進(jìn)制計(jì)算機(jī)由輸入設(shè)備、輸出設(shè)備、存儲(chǔ)器、運(yùn)算器和限制器五大部分組成。將程序和指令依次存放在內(nèi)存儲(chǔ)器，且能自動(dòng)依次執(zhí)行指令1.2計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)顯示器主機(jī):主板、硬盤、光驅(qū)、軟驅(qū)、顯示卡、電源等鼠標(biāo)鍵盤光盤驅(qū)動(dòng)器軟盤驅(qū)動(dòng)器微型計(jì)算機(jī)主機(jī)箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖軟盤驅(qū)動(dòng)器電源主板硬盤驅(qū)動(dòng)器CPU芯片插在總線插槽上的顯卡、聲卡、網(wǎng)卡等內(nèi)存條1.2.1電子計(jì)算機(jī)的原理結(jié)構(gòu)電子計(jì)算機(jī)由運(yùn)算器、限制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五大部分組成CPU存儲(chǔ)器運(yùn)算器限制器輸入設(shè)備輸出設(shè)備CentralProcessingUnit中心處理器1.2.2微型計(jì)算機(jī)的硬件組成主板中心處理器存儲(chǔ)器總線輸入輸出接口電路輸入輸出設(shè)備（1）主板主板也稱做母板或系統(tǒng)板，主板是計(jì)算機(jī)內(nèi)最大的一塊集成電路板，它包括微處理器CPU插槽(Socket和Slot兩種)、內(nèi)存插槽、總線擴(kuò)展槽、輸入輸出接口電路等。（2）中心處理器CPU

（CentralProcessingUnit)CPU芯片確定計(jì)算機(jī)的性能通常對計(jì)算機(jī)的稱呼是依據(jù)CPU的型號(hào)得來的：Intel8086/8088、80286、80486、Pentium、PentiumMMX、PentiumPro、PentiumII、PentiumIII700和PentiumⅣ。Celeron（賽揚(yáng)）系列、AMD1.2.6主要參數(shù)主頻：CPU的工作頻率。如866MHz,2.5GHzCPU的工作頻率。是衡量計(jì)算機(jī)速度的常用指標(biāo)。外頻：CPU必需與主板的總線相連，才能與其他設(shè)備傳送數(shù)據(jù)，與CPU相連的總線的工作頻率即CPU的外頻。外頻一般遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于CPU的主頻。字長：CPU在單位時(shí)間內(nèi)能一次處理的二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)。名詞說明頻率：計(jì)算機(jī)設(shè)備每秒鐘工作的次數(shù)，單位是赫茲(Hz)。由于計(jì)算機(jī)的工作速度很快，一般以MHz表示頻率。1MHz=1000000Hz，即1秒鐘工作100萬次。CPU芯片推出時(shí)間芯片集成度（萬/片）主頻（MHz）字長(位)Pentium1993.331060~23332PentiumMMX1997.1166~23332PentiumPro1995.11550166~23332PentiumⅡ1997.5750233~45032Celeron1998

>30032PentiumⅢ1999>910450～100032PentiumⅣ20001000～64微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展1.2.7CPU新技術(shù)超線程技術(shù)超線程技術(shù)的原理是通過在硬件上的微小變更，使得單處理器在操作系統(tǒng)及應(yīng)用軟件層面上表現(xiàn)為兩個(gè)或更多的邏輯CPU。雙核技術(shù)為了能夠接著提高CPU的速度，一些硬件廠商提出了在一個(gè)處理器上集成兩個(gè)運(yùn)算核心的方案，這就是所謂的雙核技術(shù)。（3）存儲(chǔ)器①內(nèi)存儲(chǔ)器 內(nèi)存儲(chǔ)器是計(jì)算機(jī)臨時(shí)存放數(shù)據(jù)的地方，可以由CPU干脆訪問。內(nèi)存儲(chǔ)器分為只讀存儲(chǔ)器ROM(ReadOnlyMemory)和隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM(RandomAccessMemory)兩大類。只讀存儲(chǔ)器的內(nèi)容是出廠時(shí)固化了的,只能讀出來運(yùn)用，不能改寫或刪除，斷電后不會(huì)消逝。隨機(jī)存儲(chǔ)器既可以讀也可以寫，斷電后信息全部消逝。隨機(jī)存儲(chǔ)器RAMRAM又分為靜態(tài)存儲(chǔ)器(SRAM)和動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器(DRAM)兩種。靜態(tài)RAM速度特殊快，成本高，主要用于高速緩存（Cache)。動(dòng)態(tài)RAM速度比靜態(tài)RAM低，但成本低，適于作大容量存儲(chǔ)器。通常提到計(jì)算機(jī)的內(nèi)存就是動(dòng)態(tài)RAM。高速緩沖存儲(chǔ)器（Cache）緩存是計(jì)算機(jī)中的重要概念，很多設(shè)備都具有緩存。它是一種高速的數(shù)據(jù)臨時(shí)存儲(chǔ)器，用來解決不同設(shè)備件速度不匹配造成的低效率問題。用于CPU的緩存，CPU在讀寫時(shí)，首先訪問Cache高速緩沖存儲(chǔ)器外存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器示意圖00010010地址碼一個(gè)字節(jié)Byte1Byte=8bit字長一個(gè)二進(jìn)制位bit基本概念位和字節(jié)位(bit)是計(jì)算機(jī)中的最小單位，它是二進(jìn)制的一位數(shù)。字節(jié)(byte)是計(jì)算機(jī)中的最小存儲(chǔ)單位。它由8位二進(jìn)制數(shù)組成，即一個(gè)字節(jié)由8位。計(jì)算機(jī)中凡是與存儲(chǔ)相關(guān)的度量都以字節(jié)為單位。1KB=1024Byte1MB=1024KB1GB=1024MB1TB=1024GB常用的外存有磁盤存儲(chǔ)器和光盤存儲(chǔ)器等，它們和內(nèi)存一樣，也是以字節(jié)為單位。②外部存儲(chǔ)器磁盤驅(qū)動(dòng)器軟盤驅(qū)動(dòng)器(FloppyDiskDrive)軟盤：3.5英寸1.44MB

軟盤總?cè)萘?磁道數(shù)×扇區(qū)數(shù)×磁盤面數(shù)(2)×512（每扇區(qū)512Byte)79道0道扇區(qū)磁頭硬盤驅(qū)動(dòng)器（HardDiskDrive)它由若干磁性圓盤組成。(Winchester盤)硬盤尺寸：3.5英寸及2.5英寸。存儲(chǔ)容量=磁頭數(shù)×柱面數(shù)×扇區(qū)數(shù)×512（每扇區(qū)512Byte）接口：數(shù)據(jù)線接口和電源接口IDE(IntegratedDriveElectronics)SCSI(SmallComputerSystemInterface)讀寫頭硬盤的參數(shù)容量：硬盤容量的大小確定論它能存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)量。20GB,40GB,80GB…目前都在GB數(shù)量級(jí)以上轉(zhuǎn)速：是指盤片每分鐘所轉(zhuǎn)的圈數(shù)，轉(zhuǎn)速越快，在確定時(shí)間內(nèi)通過磁頭的數(shù)據(jù)就越多。典型的轉(zhuǎn)速有5400,7200等緩存：為削減CPU等待時(shí)間。目前IDE硬盤一般為512KB或2MB還有數(shù)據(jù)傳輸率、平均尋道時(shí)間光盤存儲(chǔ)器 光盤驅(qū)動(dòng)器：讀取光盤信息的設(shè)備。是多媒體電腦不行缺少的硬件配置。光盤存儲(chǔ)容量大，價(jià)格便宜，保存時(shí)間長，適宜保存大量的數(shù)據(jù)，如聲音、圖像、動(dòng)畫、視頻信息、電影等多媒體信息。光盤驅(qū)動(dòng)器主要有：CD—ROM是只讀光盤驅(qū)動(dòng)器CD—R只能寫入一次，以后不能改寫CD—RW是可寫、可讀光盤驅(qū)動(dòng)器DVD-ROM目前一些高檔機(jī)型已配置DVD驅(qū)動(dòng)器。DVD盤片的容量為4.7GB，相當(dāng)于CD-ROM（容量為700MB）光盤的7倍。DVD盤片可分為：DVD—ROM、DVD—R（可一次寫入）、DVD—RAM（可多次寫入）和DVD—RW（讀和重寫）。其他外存儲(chǔ)設(shè)備USB閃存（FlashMemory）（U盤）存儲(chǔ)棒（MemoryStick）MD磁光盤（MagnetoOptical）SD卡（SecureDigitalMemoryCard，平安數(shù)碼卡）存儲(chǔ)器總結(jié)內(nèi)存儲(chǔ)器只讀存儲(chǔ)器（ROM）隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM）動(dòng)態(tài)RAM靜態(tài)RAM（SRAM）外存儲(chǔ)器：硬盤、軟盤、U盤、光盤存儲(chǔ)器Cache速度快（4）總線（Bus）總線是計(jì)算機(jī)硬件設(shè)備之間的高速馬路，全部的數(shù)據(jù)和信息都通過總線在設(shè)備間高速傳送。總線以位表示寬度。按功能分類：地址總線(AddressBus)數(shù)據(jù)總線(DataBus)限制總線(ControlBus)按總線的層次結(jié)構(gòu)可分CPU總線存儲(chǔ)總線I/O總線外部總線I/O系統(tǒng)總線標(biāo)準(zhǔn)ISA總線(IndustryStandardArchitecture)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu),16為總傳輸速率為8MB/SPCI總線(PeripheralComponentInterconnect)計(jì)算機(jī)中多運(yùn)用PCI總線標(biāo)準(zhǔn)，傳輸位數(shù)為32/64位，傳輸速率為132MB/S。AGP總線(AcceleratedGraphicsPort)加速圖形接口，是Intel公司推出的新一代圖形顯示卡專用總線。擴(kuò)展槽和總線接口PCI總線ISA總線（5）輸入輸出接口電路軟盤驅(qū)動(dòng)器接口電路硬盤驅(qū)動(dòng)器接口電路常見的硬盤驅(qū)動(dòng)器接口類型有IDE接口和SCSI接口并行打印機(jī)接口電路(LPT1,LPT2)串行通信接口電路(COM1,COM2)軟盤驅(qū)動(dòng)器A：B:34芯信號(hào)線硬盤、光盤驅(qū)動(dòng)器(C:D:E:…）

40芯信號(hào)線USB接口電路(UniversalSerialBus通用串行總線)接口電路是由Compaq、Digital、IBM、Intel、Microsoft、NEC以及NorthernTelecom七家公司共同開發(fā)的一種新的外設(shè)連接技術(shù)。這一技術(shù)最終解決對串行設(shè)備和并行設(shè)備任何與計(jì)算機(jī)相連的爭論，從而大大地簡化計(jì)算機(jī)與外設(shè)的連接過程，傳輸率較低。微型計(jì)算機(jī)主機(jī)箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖軟盤驅(qū)動(dòng)器電源主板硬盤驅(qū)動(dòng)器CPU芯片插在總線插槽上的顯卡、聲卡、網(wǎng)卡等內(nèi)存條（6）輸入/輸出設(shè)備（I/O設(shè)備）輸入設(shè)備鍵盤、鼠標(biāo)掃描儀掃描儀、手寫輸入板、語音輸入的話筒、攝像機(jī)、數(shù)碼像機(jī)、調(diào)制解調(diào)器等輸出設(shè)備顯示器、打印機(jī)等繪圖儀、調(diào)制解調(diào)器等顯示器按顯像管分類：傳統(tǒng)顯示器CRT(Cathode-Ray-Tube陰極顯示管)液晶顯示器LCD(LiquidCrystalDisplay)顯示系統(tǒng)

總線擴(kuò)展槽視頻信號(hào)線主板顯示器顯示卡顯示卡顯示卡的顯示方式分為VGA、SVGA、AVGA標(biāo)準(zhǔn)VGA顯示方式的辨別率為640×480，16色SVGA顯示方式的辨別率可達(dá)1024×768~1600×1200，色深32位（即顏色數(shù)為232種）顯存VRAM(VideoRAM視頻隨機(jī)存儲(chǔ)器)，其容量大小為2M、4M、8M、16M、32M等顯示器的參數(shù)像素和辨別率：辨別率是指屏幕上象素的數(shù)目。例：800（行）×600（列）。目前17英寸顯示器辨別率達(dá)到1280×1024,1600×1200垂直掃描頻率（刷新頻率）：隔行掃描和逐行掃描點(diǎn)距、帶寬顯示面積：常見的有14、15、17、20英寸等。打印機(jī)打擊式：針式打印機(jī)：通過打印針頭撞擊色帶，把色帶上的墨印在紙上。現(xiàn)在的針式打印機(jī)通常為24針打印。180ⅹ180dpi非打擊式：噴墨打印機(jī)：通過墨盒噴墨打印激光打印機(jī)：耗材是硒鼓一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)1.3計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)系統(tǒng)軟件（面對機(jī)器） 系統(tǒng)軟件是管理、監(jiān)控和維護(hù)計(jì)算機(jī)硬件資源和軟件資源的軟件，包括：各種語言的匯編程序、編譯程序、說明程序；操作系統(tǒng)如：(DOS、Linux、Windows、Unix等)；數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等。應(yīng)用軟件（面對用戶） 應(yīng)用軟件是針對某一個(gè)特地目的而開發(fā)的軟件，如：文字處理軟件、表格處理軟件、財(cái)務(wù)管理系統(tǒng)、幫助教學(xué)軟件等。1.3.1系統(tǒng)軟件操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)是對計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行管理和限制的程序的集合。操作系統(tǒng)的功能包括：處理器管理、存儲(chǔ)器管理、設(shè)備管理、文件管理和作業(yè)管理。操作系統(tǒng)分成以下幾類：單用戶操作系統(tǒng)、批處理操作系統(tǒng)、實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)、分時(shí)操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、分布式操作系統(tǒng)等。1.3.2應(yīng)用軟件公用軟件商業(yè)軟件共享軟件免費(fèi)軟件1.3.3計(jì)算機(jī)語言機(jī)器語言：機(jī)器唯一可以識(shí)別的語言。匯編語言：符號(hào)化了的機(jī)器語言。高級(jí)語言：通過編譯和鏈接，變成機(jī)器語言。例如：C、C++、C#、JAVA等。高級(jí)語言的翻譯高級(jí)語言的翻譯有兩種方式：編譯方式和說明方式。源程序源程序目標(biāo)代碼可執(zhí)行程序代碼優(yōu)化連接翻譯一條，執(zhí)行一條翻譯執(zhí)行結(jié)果解釋方式編譯方式編譯程序與說明程序最大的區(qū)分之一在于前者生成目標(biāo)代碼，而后者不生成；此外，前者產(chǎn)生的目標(biāo)代碼的執(zhí)行速度比說明程序的執(zhí)行速度要快；后者人機(jī)交互好，適于初學(xué)者運(yùn)用。為什么要接受二進(jìn)制?電路通常有兩種穩(wěn)態(tài)：開關(guān)的合上與斷開、電燈的亮與滅、二極管的導(dǎo)通與截止、高電平與低電同等二進(jìn)制運(yùn)算簡潔便于進(jìn)行邏輯運(yùn)算1.4信息的表示及存儲(chǔ)1.4.1數(shù)制與數(shù)制轉(zhuǎn)換十進(jìn)制二進(jìn)制（Binary)八進(jìn)制(Octal)十六進(jìn)制(Hex)00000001000111200102230011334010044501015560110667011177810001089100111910101012A11101113B12110014C13110115D14111016E15111117F十進(jìn)制、二進(jìn)制、八進(jìn)制、十六進(jìn)制比照表二進(jìn)制十進(jìn)制(1010)2=1×23+0×22+1×21+0×20

=(10)10(111000001)2=28+27+26+20 =256+128+64+1 =(449)10158=1×102+5×101+8×1001.4.2字符表示法ASCII碼（主要編碼方式）8位二進(jìn)制代碼表示一個(gè)英文字符或者限制符，計(jì)算機(jī)中用8個(gè)二進(jìn)制位表示一個(gè)字符——字節(jié)。最高位為0，作為校驗(yàn)位，后7位用于字符編碼（見第7頁）如：小寫字母a的ASCII編碼為(1100001)2十進(jìn)制表示97BCD碼（略）1100001表1-2英文字符ASCII表b6b5b4b3b2b1b00000010100111001011101110000000100100011010001010110011110001001101010111100110111101111NULSOHSTXETXEOTENQACKBELBSHTLFVTFFCRSOSIDLEDC1DC2DC3DC4NAKSYNETBCANEMSUBESCFSGSRSUSSP!〃#＄%&‘()*+,-./0123456789:;<=>?@ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[\]↑_`abcdefghijklmnopqrstuvwxyz{|}~DEL1.4.3漢字表示法國標(biāo)碼依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB2312《信息交換漢字編碼字符集-基本集》所編的漢字編碼又稱為漢字交換碼，共7445個(gè)漢字及字符，其中漢字6763個(gè)，分為一級(jí)字庫（3755個(gè)漢字），二級(jí)字庫（3008個(gè)漢字）例：漢字“大”的編碼為3473H0011001001111001ASCII碼4ASCII碼s漢字編碼機(jī)內(nèi)碼（簡稱內(nèi)碼）用兩個(gè)字節(jié)表示一個(gè)漢字，為了與ASCII區(qū)分，每個(gè)字節(jié)的最高位置為1。001100100111100110000000100000003473H10110010111110018080HB4F3H+國標(biāo)碼機(jī)內(nèi)碼漢字編碼輸入碼（簡稱外碼）編碼漢字輸入：為運(yùn)用戶能夠在西文鍵盤輸入漢字而設(shè)計(jì)的編碼。輸入碼有很多種不同的編碼方案：音碼（如拼音編碼）形碼（如五筆）數(shù)字碼（如區(qū)位碼）非編碼漢字輸入手寫板語音輸入輸出碼（點(diǎn)陣字庫）0000000110000000000000011000000000000001100000000000000110000000001111111111110000111111111111000011000110001100001100011000110000110001100011000011000110001100001111111111110000111111111111000000000110000000000000011000000000000001100