第10章

計算機發(fā)展展望與應(yīng)用熱點

知識點：計算機發(fā)展展望應(yīng)用層的熱點技術(shù)支持層核心技術(shù)層通過對本章的學習讀者將了解計算機未來發(fā)展的情況；了解常見的在計算機應(yīng)用層的應(yīng)用熱點；以及了解當前在技術(shù)支持層和核心技術(shù)層的主要研究方向；在完成本章的學習后能夠?qū)τ嬎銠C的發(fā)展和其應(yīng)用的熱點有更多的了解。10.1計算機發(fā)展展望10.1.1分子計算機

分子計算機的運行靠分子晶體可以吸收以電荷形式存在的信息，并以更有效的方式進行組織排列。憑借分子納米級的尺寸，將分子計算機的體積劇減。分子計算機耗電可大大減少，而且能更長期地存儲大量數(shù)據(jù)。10.1.2光子計算機光子計算機是利用光子取代電子進行數(shù)據(jù)運算、傳輸和存儲。在光子計算機中，不同波長的光代表不同的數(shù)據(jù)，這點遠強于電子計算機中通過電子“0”和“1”狀態(tài)變化進行的二進制運算，這種特性使它可以對復雜度高、計算量大的任務(wù)實現(xiàn)快速的并行處理。光子計算機將使運算速度不斷呈上升趨勢。10.1.3量子計算機量子計算機的原理是利用處于多現(xiàn)實態(tài)的原子作為數(shù)據(jù)進行運算。很多國家先后開展了有關(guān)量子計算機的基礎(chǔ)研究。量子棘輪（quantumratchet）是一門嶄新的科學。通過一個振蕩信號或隨機變化信號，科學家可以從看似混亂無序的狀態(tài)中得到可以控制方向的有用運動。借助于讓電子從一個電器元件跳躍到另一個電器元件，可以制造出不用電線連接的電子設(shè)備。10.2應(yīng)用層的熱點10.2.1數(shù)值計算

數(shù)值計算是計算機的重要應(yīng)用之一。它具有以下功能：（1）數(shù)字圖形圖像處理：數(shù)值計算功能一個重要的應(yīng)用是數(shù)字圖形圖像處理。圖像圖形科學是一門理論與現(xiàn)代高科技相結(jié)合來系統(tǒng)地研究各種視覺原理、技術(shù)和應(yīng)用的綜合性很強的交叉學科。圖像圖形科學具有涉及面廣，內(nèi)容豐富，跨行業(yè)、跨學科的特點。（2）計算機仿真技術(shù)：計算機仿真技術(shù)首先可以高效地處理科學數(shù)據(jù)和解釋科學數(shù)據(jù)。而且，計算機仿真技術(shù)豐富了信息交流手段，即科學家之間的信息交流不再局限于采用文字和語言，而足可以直接采用圖形、圖像、動畫等可視信息。10.2.2信息處理計算機的出現(xiàn)使得可以利用計算機對不同形式的數(shù)據(jù)進行處理，這些數(shù)據(jù)包括文字、數(shù)字、圖形、圖像、聲音等。目前，信息處理是計算機應(yīng)用中最為廣泛的領(lǐng)域，文字、圖形圖像和信號處理等信息處理技術(shù)，已在社會被普遍應(yīng)用于會計、統(tǒng)計、醫(yī)學和科學研究等諸多方面。

10.2.3自動控制所謂自動控制是指在無人干預的情況下，利用控制裝置（或控制器）使被控對象（如機器設(shè)備或生產(chǎn)過程）的一個或多個物理量（如電壓、速度、流量、液位等）在一定精度范圍內(nèi)自動地按照給定的規(guī)律變化。例如:人造衛(wèi)星按預定的軌道運行，并始終保持正確的姿態(tài)等。10.2.4人工智能廣義上講，用計算機來表示和執(zhí)行人類的智能活動，就為人工智能。智能機器是指能夠在各類環(huán)境中自主地或交互地執(zhí)行各種模擬人任務(wù)的機器稱為人工智能。人工智能的任務(wù)是指：凡是使機器能具有感知功能（如視、聽、嗅）、思維功能（如分析、綜合、計算、推理、聯(lián)想、判斷、規(guī)劃、決策）、表達行動功能（如說、寫、畫）及學習記憶等功能，都是人工智能研究的范疇。

10.2.5數(shù)字藝術(shù)

所謂“數(shù)字藝術(shù)”是指藝術(shù)與高科技結(jié)合，以數(shù)字化方式和概念所創(chuàng)作出的藝術(shù)。它可分為兩種類型：一種是運用計算機技術(shù)、軟硬件設(shè)備及科技概念進行設(shè)計創(chuàng)作，以表達屬于數(shù)字時代價值觀的藝術(shù)；另一種則是將傳統(tǒng)形式的藝術(shù)作品以數(shù)字化的手法或工具表現(xiàn)出來。經(jīng)過photoshop軟件處理過的圖片建筑物3D效果圖10.3技術(shù)支持層10.3.1硬件DIY

（1）電腦硬件的安裝：裝一臺電腦的操作過程，大體上可以分為3個階段。首先是做好準備工作，包括工具、設(shè)備、器件和資料（含驅(qū)動程序）等。其次是安裝固定主板等硬件設(shè)備，做好各類跳線的設(shè)置和各個插頭的連接。最后—步是試機，即初步檢驗設(shè)備安裝情況，只有確認器件正常，安裝正確，才能算是完成了電腦硬件的安裝工作。（2）解決死機現(xiàn)象：解決死機問題一般都是先從軟件入手，再到硬件，通常軟件問題更多一些，而從軟件入手，最先做的就是檢查病毒。從硬件入手時，先是查看機箱里CPU和環(huán)境的溫度是不是過高，電腦超頻過快會造成CPU發(fā)熱量加大．一定要注意電腦的散熱問題；接下來就是檢查內(nèi)存，對于內(nèi)存硬件的故障通常采用替換的方法；檢查完內(nèi)存后是檢查其他。10.3.2信息安全網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和普及，為信息安全提出新的難題。從網(wǎng)絡(luò)上能否保障信息的安全，其關(guān)鍵是首先要保障網(wǎng)絡(luò)的安全，實現(xiàn)安全通信即數(shù)據(jù)通過安全的網(wǎng)絡(luò)途徑進行傳輸。網(wǎng)絡(luò)信息安全的基本問題是眾所周知的：可用性、保密性、完整性、可控與可審查性等。10.3.3軟件的二次開發(fā)通常軟件的開發(fā)過程包括以下幾個步驟：（1）前期準備。（2）實施過程。（3）整體驗收。（4）后期培訓。（5）技術(shù)支持。10.3.4網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在傳統(tǒng)的有線網(wǎng)絡(luò)中常用雙絞線、同軸電纜、光導纖維電纜這些傳輸介質(zhì)來進行數(shù)據(jù)的傳輸，而無線網(wǎng)絡(luò)中使用的傳輸介質(zhì)是通過空氣進行信號的傳輸，也就是說在大部分通信設(shè)備間不使用任何連接設(shè)備。無線網(wǎng)絡(luò)中的無線技術(shù)大致包括無線電、微波、紅外線和衛(wèi)星等。無線路由器光纖雙絞線10.4核心技術(shù)層10.4.1微電子技術(shù)與芯片電子技術(shù)是信息社會的基石。實現(xiàn)信息化的網(wǎng)絡(luò)與關(guān)鍵的部件，無論是各種計算機還是通訊電子裝備，其基礎(chǔ)是集成電路。微電子學和微電子技術(shù)是以集成電路技術(shù)為代表，制造和使用微小型電子元件、器件和電路，以實現(xiàn)電子系統(tǒng)功能的新型技術(shù)學科，它也特指大規(guī)模集成電路的制造和運用技術(shù)。10.4.2操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)（OperatingSystem，簡稱OS）是負責對計算機硬件直接控制及管理的系統(tǒng)軟件。操作系統(tǒng)的功能一般包括處理器管理、存儲管理、文件管理、設(shè)備管理和作業(yè)管理等。當多個程序同時運行時，操作系統(tǒng)負責規(guī)劃以優(yōu)化每個程序的處理時間。操作系統(tǒng)是電腦必不可少的系統(tǒng)軟件，是電腦的靈魂所在。電腦通過操作系統(tǒng)來解釋人們的命令，從而達到控制電腦的目的。幾乎所有的應(yīng)用程序都是基于操作系統(tǒng)的。10.4.3嵌入式操作系統(tǒng)在嵌入式操作系統(tǒng)（RTOS）方面，與PC操作系統(tǒng)比較，嵌入式操作系統(tǒng)并未要求全能，但是要求必須能夠依據(jù)系統(tǒng)設(shè)計規(guī)格，有效率的發(fā)揮出硬件的運算能力，以便產(chǎn)品達到性價比的最佳化。大多數(shù)的系統(tǒng)都會要求全自動完成所設(shè)定的工作，例如銀行的系統(tǒng)10.4.4實時操作系統(tǒng)實時操作系統(tǒng)（RealTimeOperatingSystem,RTOS）是使得計算機系統(tǒng)的硬件成為可用的、由軟件或固件（FIRMWARE）所實現(xiàn)的程序集，是介于編程者與機器硬件之間的一個軟件層。實時操作系統(tǒng)在多媒體通信、在線事物處理、生產(chǎn)過程控制、交通控制、通信系統(tǒng)、武器制導等各個領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用10.4.5嵌入式應(yīng)用所謂嵌入式應(yīng)用，即指實時操作系統(tǒng)本身作為一個大系統(tǒng)的一個部件而內(nèi)置到該系統(tǒng)中的應(yīng)用形式。通常的實時系統(tǒng)都屬于這種嵌入式應(yīng)用，例如將計算機作為一種智能部件內(nèi)裝于專用設(shè)備中。內(nèi)置這種計算機的系統(tǒng)功能非常強大，具有反應(yīng)速度快、自動化程度高等特點。嵌入式計算機系統(tǒng)的典型應(yīng)用有：（1）自動控制（2）通信系統(tǒng)（3）智能設(shè)備（4）家用電器（5）計算機外設(shè)（6）軍事電子設(shè)備和現(xiàn)代武器10.4.6非嵌入式應(yīng)用這類設(shè)備具有標準的計算機外設(shè)，它的軟件具有通用的人機接口，其應(yīng)用程序可按用戶需要而改變，通常用于應(yīng)用開發(fā)，數(shù)據(jù)處理等。非嵌入式計算機系統(tǒng)的典型應(yīng)用如下：（1）測控計算機：在大型控制系統(tǒng)中，通常與幾個嵌入式計算機一起組成，作為它們的上位機，進行系統(tǒng)的總控、協(xié)調(diào)和數(shù)據(jù)存儲等工作。（2）交互式系統(tǒng)：實時信息查詢系統(tǒng)，如飛機定票系統(tǒng)、銀行交易和股票交易系統(tǒng)等。這些系統(tǒng)的響應(yīng)時間要求不高，只要是用戶可以忍受就行了。10.5本章小結(jié)

本章概述了計算機在未來階段的發(fā)展前景，其中介紹了分子計算機、光子計算機、量子計算機等計算機。另外，還講解了硬件DIY、信息安全、軟件的二次開發(fā)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等關(guān)于計算機技術(shù)支持的內(nèi)容，以及嵌入式操作系統(tǒng)、實時操作系統(tǒng)等核心技術(shù)。本章所涉及計算機的覆蓋面較大，要求同學們?nèi)嬲莆沼嬎銠C知識。其重點是計算機的應(yīng)用熱點，包括：數(shù)值計算、信息處理、自動控制、人工智能、數(shù)字藝術(shù)等內(nèi)容。10.6實踐檢驗理論鞏固（1）計算機發(fā)展未來怎樣？（2）控制系統(tǒng)的概念以及計算機輔助分析與設(shè)計的主要內(nèi)容包括哪幾個方面？（3）數(shù)字藝術(shù)的概念以及涉獵的領(lǐng)域有哪些？（4）電腦硬件配置需要注意哪些？（5）怎樣解決電腦的死機現(xiàn)象？（6）人工智能的概念是什么？在大家的周圍有哪些是關(guān)于人工智能的產(chǎn)品？（7）軟件二次開發(fā)的概念和開發(fā)流程。（8）思考每種操作系統(tǒng)的發(fā)展歷程、特點以及適用的領(lǐng)域。上機實踐（1）上機體驗不同的操作系統(tǒng)有哪些不同之處？（2）了解本機的軟、硬件的配置以及系統(tǒng)的性能怎樣？第1章

計算機文化概述

21世紀高等院校計算機科學規(guī)劃教材大學計算機基礎(chǔ)中國水利水電出版社知識點：計算機的概念計算機的發(fā)展歷程計算機的分類計算機的應(yīng)用

通過對本章的學習掌握計算機的概念和功能；了解計算機發(fā)展歷程；掌握計算機的幾種分類以及當前計算機在哪些方面的應(yīng)用；在完成本章的學習后能夠?qū)τ嬎銠C的概念及應(yīng)用有初步的了解。1.1計算機的概念

電子計算機（ElectronicComputer）：是一種能夠自動、高速、精確地進行信息處理的現(xiàn)代化電子設(shè)備。電子計算機的分類：根據(jù)所處理的信息是數(shù)字量還是模擬量，可分為數(shù)字計算機、模擬計算機和二者功能皆有的混合計算機。對于計算機的定義，可以從以下三個方面來理解：（1）計算機是完成信息處理的工具。（2）計算機通過預先編好的存儲程序來自動完成數(shù)據(jù)的加工處理。（3）計算機給社會帶來了巨大的經(jīng)濟效益和社會效益計算機具有如下的特點：

1．運算速度快：現(xiàn)在高性能計算機每秒能進行超過10億次的加減運算。

2．計算精度高：在計算機內(nèi)部采用二進制數(shù)字進行運算，表示二進制數(shù)值的位數(shù)越多，精度就越高。

3．記憶能力強：計算機可以存儲大量的數(shù)據(jù)、資料，這是人腦所無法比擬的。

4．復雜的邏輯判斷能力：計算機具有邏輯判斷能力，可以根據(jù)判斷結(jié)果，自動決定以后執(zhí)行的命令。

5．具有執(zhí)行程序的能力：計算機是一個自動化程度極高的電子裝置，在工作過程中不需人工干預，能自動執(zhí)行存放在存儲器中的程序。1.2計算機與信息社會

人們的生活服務(wù)需要計算機，比如金融服務(wù)需要計算機完成，飛機由計算機控制，工業(yè)生產(chǎn)需要計算機控制，而科研和教學，也需要計算機做仿真和計算，人們的家庭娛樂和信息獲取，更需要計算機來完成計算機和網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)滲透到人類社會的方方面面，計算機無處不在，它構(gòu)成了信息社會的基石，已經(jīng)須臾不能離開計算機和網(wǎng)絡(luò)。辦公自動化是信息技術(shù)最好的體現(xiàn)方式，它對人力資源、電子計算機（含其他辦公設(shè)備）及信息處理進行綜合而科學地編排，構(gòu)成一個服務(wù)于辦公業(yè)務(wù)的人機信息處理系統(tǒng)。在這個系統(tǒng)中，人可以充分利用現(xiàn)代化辦公設(shè)備的先進性來提高辦公效率和質(zhì)量，使辦公業(yè)務(wù)從煩瑣的事務(wù)級水平跨入到計算機輔助決策的管理級水平，從而把辦公和管理提高到一個嶄新的高度。1.3計算機的發(fā)展歷程

第一代計算機：由1951年ENIAC小組推出vonNeumann式真空管計算器UNIVAC-1。特征：以真空管造成，并以磁蕊制造主存儲器，體積龐大，容易產(chǎn)生高熱。其輸出入速度很慢，需用機器語言編寫程序，昂貴且不可靠，程序和數(shù)據(jù)都記錄在打孔卡片上，在1957年之后引進磁帶作為存儲器。

第二代計算機：由Bell實驗室J.Bardeen、H.W.Brattain和W.Shockley在1959年發(fā)明了晶體管，隨即以晶體管制造計算機被推出。特征：體積比第一代小﹑較省電﹑速度快而且可靠。程序編寫工具由機器語言走向匯編語言，最后發(fā)展出高級語言。第三代計算機：由1965年在TaxasInstruments和FairchildSemiconductor兩公司相繼開發(fā)出集成電路（IntegratedCircuit,IC）技術(shù)之后誕生。特征：更小﹑更省電﹑更快和更可靠，軟件開始出現(xiàn)分時操作系統(tǒng)、交談式人機界面（終端機取代卡片）等。

第四代計算機：隨著IC技術(shù)的發(fā)展，新型的計算機在1971年問世。特征：除了更小﹑更省電﹑更快﹑更可靠之外，還有其他更重要的特點：（1）多樣化：從超級計算機﹑主架型計算機﹑迷你計算機到微電腦（工作站﹑PC），應(yīng)有盡有。（2）平民化：大型計算機雖仍然昂貴，但小型計算機（尤其是工作站和PC）則價格低廉，且能在辦公室或家庭環(huán)境下運作，使計算機得以深入社會各角落。（3）多用途：隨著計算機的多樣化與平民化，其用途日益廣泛。計算機已經(jīng)從以往的計算工作，推進到文書處理﹑數(shù)據(jù)庫管理﹑甚至家電﹑汽車功能控制等領(lǐng)域。

計算機的分類除了可以按照電子技術(shù)發(fā)展進行分類可以按規(guī)模和處理能力分為：巨型計算機、大型計算機、中型計算機、小型計算機和微型計算機。

1.4計算機的分類圖1-1計算機的分類1.4.1按信息的表示方式分類：（1）數(shù)?；旌嫌嬎銠C：數(shù)字模擬混合式電子計算機是綜合了數(shù)字和模擬兩種計算機的長處設(shè)計出來的。它既能處理數(shù)字量，又能處理模擬量。但是這種計算機結(jié)構(gòu)復雜，設(shè)計困難。（2）模擬計算機：模擬式電子計算機是用連續(xù)變化的模擬量即電壓來表示信息，其基本運算部件是由運算放大器構(gòu)成的微分器、積分器、通用函數(shù)運算器等運算電路組成。模擬式電子計算機解題速度極快，但精度不高、信息不易存儲、通用性差，它一般用于解微分方程或自動控制系統(tǒng)設(shè)計中的參數(shù)模擬。

（3）數(shù)字計算機：數(shù)字式電子計算機是用不連續(xù)的數(shù)字量即“0”和“1”來表示信息，其基本運算部件是數(shù)字邏輯電路。數(shù)字式電子計算機的精度高、存儲量大、通用性強，能勝任科學計算、信息處理、實時控制、智能模擬等方面的工作。1.4.2按應(yīng)用范圍分類（1）專用計算機：專用計算機是為解決一個或一類特定問題而設(shè)計的計算機。它的硬件和軟件的配置依據(jù)解決特定問題的需要而定，并不求全。（2）通用計算機：通用計算機是為能解決各種問題，具有較強的通用性而設(shè)計的計算機。它具有一定的運算速度，有一定的存儲容量，帶有通用的外部設(shè)備，配備各種系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件。1.4.3按規(guī)模和處理能力分類（1）巨型機（supercomputer）：巨型機通常是指最大、最快、最貴的計算機。（2）大型機（mainframe）：包括編者通常所說的大、中型計算機。這是在微型機出現(xiàn)之前最主要的計算模式，即把大型主機放在計算中心的玻璃機房中，用戶要上機就必須去計算中心的端上工作。大型主機經(jīng)歷了批處理階段、分時處理階段，進入了分散處理與集中管理的階段。

（3）小型機（minicomputer）：在集成電路推動下，所產(chǎn)生的計算機基本上為小型計算機，它們通常一般為中小型企事業(yè)單位或某一部門所用。（4）微型機（personalcomputer）：根據(jù)它所使用的微處理器芯片的不同而分為若干類型，PC機的特點是輕、小、價廉、易用。（5）工作站（workstation）：工作站是介于個人計算機--PC機和小型計算機之間的一種高檔微型機。主要用于圖像處理、計算機輔助設(shè)計（CAD）等領(lǐng)域。（6）服務(wù)器（Server）：一種可供網(wǎng)絡(luò)用戶共享的、具有商性能的計算機。服務(wù)器一般具有大容量的存儲設(shè)備和豐富的外部設(shè)備，其上運行網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，擁有較高的運行速度。1.5計算機的應(yīng)用1.5.1工業(yè)應(yīng)用

（1）過程控制：在現(xiàn)代化工廠里，計算機普遍用于生產(chǎn)過程的自動控制。在生產(chǎn)過程中，采用計算機進行自動控制，可以大大提高產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量，提高勞動生產(chǎn)率，改善人們工作條件，節(jié)省原材料的消耗，降低生產(chǎn)成本等。用于生產(chǎn)過程自動控制的計算機，一般都是實時控制。它們對計算機的速度要求不高，但可靠性要求很高，否則將生產(chǎn)出不合格的產(chǎn)品，甚至發(fā)生重大設(shè)備事故或人身事故。

（2）CAD/CAM：計算機輔助設(shè)計/計算機輔助制造（CAD/CAM）是借助計算機進行設(shè)計的一項實用技術(shù)，采用計算機輔助設(shè)計過程實現(xiàn)自動化或半自動化，不僅可以大大縮短設(shè)計周期，加速產(chǎn)品的更新?lián)Q代，降低生產(chǎn)成本，節(jié)省人力物力，而且對保證產(chǎn)品質(zhì)量有重要作用。

（3）企業(yè)管理：由于計算機強大的存儲能力和計算能力，現(xiàn)代化企業(yè)充分利用計算機的這種能力對生產(chǎn)要素的大量信息進行加工和處理，進而形成了基于計算機的現(xiàn)代化企業(yè)管理的概念。

（4）輔助決策：計算機輔助決策系統(tǒng)是計算機在人類預先建立的模型基礎(chǔ)上，根據(jù)對所采集的大量數(shù)據(jù)的科學計算而產(chǎn)生出可以幫助人類進行判斷的軟件系統(tǒng)。1.5.2科學計算

科學計算一直是電子計算機的重要應(yīng)用領(lǐng)域之一。在天文學、核物理學、量子化學等領(lǐng)域中，都需要依靠計算機進行復雜的運算。1.5.3商業(yè)應(yīng)用

（1）電子銀行：“自助銀行”是20世紀產(chǎn)生的電子銀行的代表，完全由計算機控制的“銀行自助營業(yè)所”可以為用戶提供24小時的不間斷服務(wù)。（2）電子交易：所謂“電子交易”，是指通過計算機和網(wǎng)絡(luò)進行商務(wù)活動。電子交易是在Internet的廣闊聯(lián)系與傳統(tǒng)信息技術(shù)系統(tǒng)的豐富資源相結(jié)合的背景下應(yīng)運而生的一種網(wǎng)上相互關(guān)聯(lián)的動態(tài)商務(wù)活動，是在Internet上展開的。1.5.4教育應(yīng)用

（1）遠程教學：用計算機的通信功能利用互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)的遠程教學是當今教育發(fā)展的重要技術(shù)手段之一。遠程教育可以解決教育資源的短缺和知識交流的問題。（2）模擬教學：對于代價很高的實驗教學和現(xiàn)場教學，可以用計算機的模擬能力在屏幕上展現(xiàn)教學環(huán)節(jié)，既達到教學目的又節(jié)約開支。（3）多媒體教學：多媒體技術(shù)的應(yīng)用使得計算機與人類的溝通變得親切許多。多媒體教學就是將原本呆板的文稿配上優(yōu)美的聲音、圖像等，使教學效果更加完美。（4）數(shù)字圖書館：數(shù)字圖書館是將傳統(tǒng)意義上的圖書“數(shù)字化”。經(jīng)過“數(shù)字化”的圖書存放在計算機中，通過計算機網(wǎng)絡(luò)可以同時為更多的讀者服務(wù)。

1.5.5生活領(lǐng)域應(yīng)用

（1）數(shù)字社區(qū)：特指現(xiàn)代化的居住社區(qū)。連接了高速網(wǎng)絡(luò)的社區(qū)為擁有計算機的住戶提供互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，真正實現(xiàn)了“足不出戶”就可以漫游網(wǎng)絡(luò)世界的美好現(xiàn)實。（2）信息服務(wù)：信息服務(wù)行業(yè)是21世紀的新興產(chǎn)業(yè)，遍布世界的信息服務(wù)企業(yè)為人們提供著住房、旅游、醫(yī)療等諸多方面的信息服務(wù)。這些服務(wù)都是依靠計算機的存儲、計算以及信息交換能力來實現(xiàn)的。1.5.6人工智能人工智能是將人腦中進行演繹推理的思維過程、規(guī)則和所采取的策略、技巧等變成計算機程序，在計算機中存儲一些公理和推理規(guī)則，然后讓機器去自動探索解題的方法，讓計算機具有一定的學習和推理功能，能夠自己積累知識，并且獨立地按照人類賦予的推理邏輯來解決問題。1.6本章小結(jié)

本章主要介紹了計算機的概念，計算機的發(fā)展歷程以及計算機的分類和應(yīng)用。隨著人類社會進入信息時代，計算機已經(jīng)滲透到日常生活的各個方面，現(xiàn)在每個人都需要了解計算機，掌握計算機，利用計算機為以后的工作，生活和學習提供方便。1.7實踐檢驗（1）談?wù)剬τ嬎銠C的認識。（2）計算機有哪些應(yīng)用？（3）談?wù)勑畔r代計算是如何滲透到日常生活的各個方面的。第2章

計算機組成原理和工作原理

知識點：軟、硬件的組成信息表示方法程序指令數(shù)據(jù)編碼

本章主要介紹了計算機的組成和工作原理，其中包括計算機的硬件軟件組成，信息表示方法的基本知識和指令系統(tǒng)等內(nèi)容。通過本章的學習，相信讀者可以對計算機的組成有個初步的認識，并了解計算機的工作原理。2.1計算機軟硬件的組成計算機系統(tǒng)是由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)組成的，如圖:2.1.1計算機硬件的概念2.1.2計算機硬件組成1．微型計算機的總線結(jié)構(gòu)根據(jù)所傳遞的信息的不同，總線分為三種：（1）數(shù)據(jù)總線DB（DataBus）（2）地址總線AB（AddressBus）（3）控制總線CB（ControlBus）2．外設(shè)接口（1）串行接口（2）并行接口（3）通用串行總線USB（UniversalSerialBus）3．PC機的硬件配置（1）主板（2）中央處理器（CPU-centralprocessingunit核心器件-微處理器）（3）內(nèi)存儲器（4）外存儲器

(5)輸入/輸出設(shè)備2.1.3計算機軟件的概念

計算機軟件系統(tǒng)指在計算機硬件設(shè)備上運行的程序及相關(guān)文檔和數(shù)據(jù)。軟件是微機的靈魂，用來擴大計算機系統(tǒng)的功能和提高計算機系統(tǒng)的效率，通常承擔著計算機運行服務(wù)的全部技術(shù)支持。沒有安裝軟件的微機稱為“裸機”，無法完成任何工作。

軟件系統(tǒng)由系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩大部分構(gòu)成:1．計算機系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件通常負責管理，控制和維護計算機的各種軟硬件資源，并為用戶提供一個友好的操作界面，以及服務(wù)于一般目的的上機環(huán)境。系統(tǒng)軟件指：操作系統(tǒng)、語言處理系統(tǒng)，以及數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等。1）操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)主要完成以下四個方面的工作：對存儲進行管理和調(diào)度對CPU進行管理和調(diào)度對輸入/輸出設(shè)備進行管理對文件系統(tǒng)及數(shù)據(jù)庫進行管理2）實用軟件2．計算機應(yīng)用軟件應(yīng)用程序軟件是用各種高級語言編寫出來的，一組有特定應(yīng)用目的的程序組，用來執(zhí)行各項特定的功能。3．操作系統(tǒng)平臺與實用軟件或應(yīng)用軟件之間的關(guān)系用戶使用電腦時可能會發(fā)現(xiàn)，某某軟件僅用于DOS平臺，某某軟件可通知于Windows9X或WindowsXP等，這是什么意思呢？操作系統(tǒng)是系統(tǒng)軟件中最基礎(chǔ)的部分，它是用戶和裸機之間的接口。因此，又稱操作系統(tǒng)為平臺軟件。2.2計算機內(nèi)的信息表示2.2.1數(shù)字化信息編碼1．數(shù)字化信息編碼的概念信息必須經(jīng)過數(shù)字化編碼才能被處理。所謂編碼，是指采用約定的基本符號，按照一定的組合規(guī)則，表示出復雜多樣的信息，從而建立起信息與編碼之間的對應(yīng)關(guān)系。信息送入計算機后以編碼的形式進行處理，從計算機輸出后又還原成原來的形式。2．計算機中的常用名詞1）位位是二進制數(shù)位（BinaryDigit）的縮寫，記為bit。例:（10101101）2占有8位。

2）字節(jié)（B）字節(jié)是在信息技術(shù)和數(shù)碼技術(shù)中用于表示信息的基本儲存單位或數(shù)量單位。對二進制數(shù)據(jù)進行儲存時，以八位二進制代碼作為一個單元存放在一起，稱為一個字節(jié)，記為byte。即1B=8bit。字節(jié)可以表示數(shù)字或字符。計算機存儲量的大小是由字節(jié)來衡量的。例:（10101101）2占有1個字節(jié)。3）字一條指令或一個數(shù)據(jù)信息稱為一個字（Word）。字是計算機存儲、傳輸、處理數(shù)據(jù)的信息單位。通常一組二進制數(shù)位叫做一個“字”。字是若干個字節(jié)的組合，1Word=nByte。4）字長

CPU中每個字所包含的二進制代碼位數(shù)的多少叫做一個“字長”。5）容量指存儲器所能存儲的字節(jié)數(shù)。容量是衡量計算機存儲能力常用的一個名詞。常用的容量單位有B、KB（千字節(jié)）、MB（兆字節(jié)）、GB（吉字節(jié)）、TB。1KB=210B=1024B1MB=220B=1024KB1GB=230B=1024MB1TB=240B=1024GB1K字節(jié)記為1KB，1M字節(jié)記為1MB，1G字節(jié)記為1GB，1T字節(jié)記為1TB。思考：962934272bit等于多少MB？1962934272bit=（1962934272÷8）B=245366784B=（245366784÷210）KB=239616KB

=（239616÷210）MB=234MB2.2.2計算機中信息的表示方法1．計算機中數(shù)據(jù)的表示方法沒有涉及符號的數(shù)據(jù)稱為無符號數(shù)，除此之外，還有帶符號的數(shù)，通常用“+”和“-”來表示，但計算機中只有“1”和“0”兩個數(shù)字，所以一般規(guī)定，“0”表示正數(shù)，“1”表示負數(shù)。像這樣連符號也數(shù)碼化了的二進制數(shù)，稱為“機器數(shù)”，原來帶有“＋”、“－”號的二進制數(shù)稱為“真值”。例：十進制數(shù)＋75－75二進制數(shù)（真值）機器數(shù)＋1001011－10010110100101111001011符號絕對值計算機中符號數(shù)的表示方法有三種：原碼、反碼和補碼。

原碼一個二進制數(shù)同時包含符號和數(shù)值兩部分，用最高位（左邊第一位）表示數(shù)值的符號位，其余位表示數(shù)值的絕對值，這種表示帶符號數(shù)的方法為原碼表示法。例1：十進制數(shù)+17其原碼為00010001

十進制數(shù)-17其原碼為10010001

反碼是另一種表示有符號數(shù)的方法。對于正數(shù)，其反碼與原碼相同；對于負數(shù)，在求反碼的時候，保持原碼的符號位不變，其余各位按位取反，即“1”都換成“0”，“0”都換成“1”。例2：十進制數(shù)+17的原碼為00010001，反碼為00010001。十進制數(shù)-17的原碼為10010001，反碼為11101110。

補碼表示帶符號數(shù)的最直接的方法。對于正數(shù)，其補碼與原碼相同；對于負數(shù)，其補碼為反碼最低位加1。例3：十進制數(shù)+17的原碼為00010001，反碼為00010001，補碼為00010001。十進制數(shù)-17的原碼為10010001，反碼為11101110。補碼為11101111。在補碼表示中，零有惟一的編碼：[+0]補=[-0]補＝000000002．計算機中字符的編碼通常把字母、標點符號、特殊符號以及數(shù)字符號，通稱為“字符”。字符首先要轉(zhuǎn)換成二進制編碼形式（如ASCII碼）后，計算機才能對其處理。1）ASCII碼

ASCII碼（AmericanStandardCodeforInformation），也稱為美國標準信息交換碼，是一種用來表示字母，符號的七位二進制碼。ASCII碼是用七位二進制表示一個字符，由于從0000000到1111111共有128種編碼，可用來表示128個不同的字符。其中包括10個數(shù)字、26個小寫字母、26個大寫字母、運算符號、標點符號以及控制符號等。表2-2基本ASCII碼字符集2）BCD碼：（Binary-CodedDecimal）在日常生活中，人們習慣于十進制，而計算機只認識二進制，所以在計算機執(zhí)行輸入與輸出操作時，使用了一種稱之為BCD（BinaryCodedDecimal——二進制編碼的十進制數(shù))的編碼方法，將十進制數(shù)轉(zhuǎn)換成計算機能識別的二進制數(shù)，或?qū)⒍M制數(shù)轉(zhuǎn)換成人們習慣的十進制。例：01100101如果將其看成為一個二進制數(shù)，則對應(yīng)的十進制數(shù)為：（01100101）2

＝0×27＋1×26＋1×25＋0×24＋0×23＋1×22＋0×21＋1×20

＝0＋64＋32＋0＋0＋4＋0＋1＝（101）10但如果將其理解為一組BCD碼的二進制數(shù)，則對應(yīng)的十進制數(shù)為：（0110

0101）2

65＝(65)102.3數(shù)制及其特點

計算機中的數(shù)據(jù)、信息都是以二進制形式編碼表示的。而人們習慣于用十進制數(shù)來表示數(shù)據(jù)。所以，必須熟悉計算機中數(shù)據(jù)的表示方式，并掌握二進制、十進制、八進制、十六進制之間的相互轉(zhuǎn)換。2.3.1進位計數(shù)制的特點所謂進位計數(shù)制就是把一組特定的數(shù)字符號按先后順序排列起來，由低位向高位進位計數(shù)的方法。在進位計數(shù)制中包含兩個基本要素：“基數(shù)”和“權(quán)”。1）基數(shù)一個計數(shù)制系統(tǒng)允許使用的基本數(shù)字符號（數(shù)符）的個數(shù)。例：十進制的基數(shù)為10，數(shù)符分別為0、1、2、3、4、5、6、7、8、9，二進制的基數(shù)是2，數(shù)符分別是0，1。2）權(quán)權(quán)也稱“位權(quán)”，是以基數(shù)為底的冪，表示處于該位的數(shù)字所代表的值的大小。在一個數(shù)字當中，處在不同位置上的相同數(shù)字所表示的值也是不同的。一個數(shù)字在某個位置上的值等于該數(shù)字與這個位置上的因子的乘積，而該因子的值是由所在位置相對于小數(shù)點的距離來確定，這個因子就是位權(quán)。以十進數(shù)為例：個位“位權(quán)”為1（100），十位“位權(quán)”為10（101），百位“位權(quán)”為100（102），依此類推：n位“位權(quán)”為10n-1。小數(shù)以后的則為10-1

、10-2

、10-3

。（321）10=3×102+2×101+1×100

（101）2=1×22+0×21+1×20不論哪種進位計數(shù)制處于該位的數(shù)字所代表的值的大小，它們都有共同的計數(shù)規(guī)則和方法。其共同的規(guī)則和方法如下：1．計數(shù)規(guī)則——逢N進一N是指數(shù)制中所使用的數(shù)碼符號的總個數(shù)，稱為基數(shù)。例：十進制數(shù)使用0、1、2、3、4、5、6、7、8、9共十個數(shù)碼計數(shù)，基數(shù)N=10，故“逢十進一”；二進制數(shù)只使用0、1兩個數(shù)碼計數(shù)，基數(shù)N=2，故“逢二進一”；八進制數(shù)只使用0、1、2、3、4、5、6、7八個數(shù)碼計數(shù)，基數(shù)N=8，故“逢八進一”；十六進制數(shù)需使用0、1、2…9、A、B、C、D、E、F共16個數(shù)碼計數(shù)，基數(shù)N=16，因此應(yīng)采用“逢十六進一”。2．計數(shù)方法——位權(quán)表示法在進位計數(shù)制中，數(shù)碼所處的位置不同，它所代表的值也就不相等。對每一個數(shù)位賦予的位值，在數(shù)學上叫做“權(quán)”（即位權(quán)）。某一位數(shù)碼所代表的值等于該數(shù)碼與該位的“位權(quán)”值的乘積。位權(quán)的值等于基數(shù)的若干次冪。例4：(286)10中，2的位權(quán)是100；8的位權(quán)是10；6的位權(quán)是1(247)8中，2的位權(quán)是64；4的位權(quán)是8，7的位權(quán)是1任何一個數(shù)都可以按位權(quán)展開式表示。例5：（710）8=7*82+1*81+0*80位權(quán)展開式又稱“乘權(quán)求和”。2.3.2常用計數(shù)制的表示方法日常生活中常見的進位計數(shù)制有十進制、七進制、十二進制、六十進制；不常見的有二進制、八進制和十六進制。1．十進制日常生活中最常見的是十進制數(shù)，基數(shù)為10，數(shù)符為0~9的計數(shù)系統(tǒng)。計數(shù)規(guī)則：（1）由數(shù)符0、1、2、3、4、5、6、7、8、9構(gòu)成（2）逢十進一2．二進制二進制數(shù)只有兩個代碼“0”和“1”，所有的數(shù)據(jù)都由它們的組合來實現(xiàn)。二進制數(shù)據(jù)在進行運算時，遵守“逢二進一，借一當二”的原則。計數(shù)規(guī)則：（1）由數(shù)符0、1構(gòu)成（2）逢二進一3．八進制八進制數(shù)基數(shù)是8，數(shù)符為0~7的計數(shù)系統(tǒng)。計數(shù)規(guī)則：（1）由數(shù)符0、1、2、3、4、5、6、7構(gòu)成（2）逢八進一4．十六進制十六進制數(shù)采用0~9和A、B、C、D、E、F六個英文字母一起構(gòu)成十六個代碼。計數(shù)規(guī)則：（1）由數(shù)符0、1、2、3、4、5、6、7、8、9,A,B,C,D,E,F構(gòu)成（2）逢十六進一在數(shù)字后加字母B表示二進制數(shù)，加字母O表示八進制數(shù)，加字母D表示十進制數(shù)，加字母H表示十六進制數(shù)。例6：1011B為二進制數(shù)1011，也記為（1011）21357O為八進制數(shù)1357，也記為（1357）82049D為十進制數(shù)2049，也記為（2049）103FB9H為十六進制數(shù)3FB9，也記為（3FB9）16表2-4計算機中常用進制數(shù)的表示進位制二進制八進制十進制十六進制規(guī)則逢二進一逢八進一逢十進一逢十六進一基數(shù)r=2r=8r=10r=16數(shù)符0,10,1,…,70,1,…,90,1,…,9,A,B,C,D,E,F位權(quán)2i8i10i16i下標BODH結(jié)論：各種進位計數(shù)制中的“位權(quán)”的值恰好是基數(shù)的某次冪。例7：（101）D=1×102＋0×101＋1×100（101）B=1×22

＋0×21＋1×20=4+0+1=（5）D（101）O=1×82

＋0×81＋1×80=64+0+1=（65）D（101）H=1×162＋0×161+1×160=256+0+1=（257）D2.3.2計算機中內(nèi)部采用的是二進制的原因1．容易表示二進制在物理上最容易實現(xiàn)，可以使用任何具有兩個不同穩(wěn)定狀態(tài)的元件來表示。如:晶體管的導通與截止、電流的有無、電平的高低。2．運算簡單二進制的編碼及運算規(guī)則都比較簡單?！?”和“0”與“真”和“假”對應(yīng)，易于邏輯判斷。傳輸和處理時不容易出錯，可保障計算機的高可靠性。2.4不同數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換2.4.1數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換1．二、八、十六進制數(shù)→十進制數(shù)把二進制數(shù)、八進制數(shù)、十六進制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)，通常采用按權(quán)展開相加的方法，即把二進制數(shù)（或八進制數(shù)、十六進制數(shù)）寫成2（或8、16）的各次冪之和的形式，然后按十進制計算結(jié)果。例8：把二進制數(shù)（1011.101）2轉(zhuǎn)換成十進制數(shù)。解析：（1011.101）2

＝1×23＋0×22＋1×21＋1×20＋1×2-1＋0×2-2＋1×2-3＝8＋0＋2＋1＋0.5＋0＋0.125＝（11.625）10

把八進制數(shù)（153.24）8轉(zhuǎn)換成十進制數(shù)。解析：（153.24）8

＝1×82＋5×81＋3×80＋2×8-1＋4×8-2

＝（107.3125）10把十六進制數(shù)（3AF.4）16轉(zhuǎn)換成十進制數(shù)。解析：（2AF.4）16

＝2×162＋10×161＋15×160＋4×16-1

＝（667.25）102．十進制數(shù)→二進制數(shù)為了將一個既有整數(shù)部分又有小數(shù)部分的十進制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)，可以將其整數(shù)部分和小數(shù)部分分別轉(zhuǎn)換，然后再組合起來。1）十進制整數(shù)→二進制整數(shù)例9將十進制數(shù)69轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)。解析：將十進制數(shù)69轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)的過程如下：

2|69

低位

2|34………余數(shù)為12|17………余數(shù)為02|8………余數(shù)為1 倒

2|4………余數(shù)為0 排

2|2………余數(shù)為02|1………余數(shù)為00………余數(shù)為1，商為0，結(jié)束 高位

因此，(69)10=(1000101)2。2）十進制小數(shù)→二進制小數(shù)例10將十進制小數(shù)0.6875轉(zhuǎn)換成二進制小數(shù)。解析：將十進制小數(shù)0.6875轉(zhuǎn)換成二進制小數(shù)的過程如下：（以下這樣排列對）。0.6875×21.3750 整數(shù)部分為1 高位0.3750 余下的小數(shù)部分×20.7500 整數(shù)部分為00.7500 余下的小數(shù)部分 順×2

排1.5000 整數(shù)部分為10.5000 余下的小數(shù)部分×21.0000 整數(shù)部分為1 低位因此，（0.6875）10=（0.1011）2所以，（69.6875）10=（1000101.1011）2

3．十進制數(shù)→八/十六進制數(shù)1）十進制整數(shù)→八/十六進制整數(shù)十進制整數(shù)轉(zhuǎn)換成八進制整數(shù)可采用“除8取余”法。十進制整數(shù)轉(zhuǎn)換成十六進制整數(shù)可采用“除16取余”法。2）十進制小數(shù)→八/十六進制小數(shù)十進制小數(shù)轉(zhuǎn)換成八進制小數(shù)可采用“乘8取整”法。十進制小數(shù)轉(zhuǎn)換成十六進制小數(shù)可采用“乘16取整”法。上述運算過程較復雜，不提倡使用；推薦使用下述方法：十進制→二進制→八進制/十六進制或八進制/十六進制→二進制→十進制4．二進制數(shù)與八/十六進制數(shù)的轉(zhuǎn)換1）二進制數(shù)→八/十六進制數(shù)方法：根據(jù)23=8，將二進制數(shù)從小數(shù)點分開，分別向左、向右每3位一組，不夠3位時前、后分別補0，然后每組用1位八進制數(shù)碼寫出即可。例11（011,101.010）2=（35.2）8同理：根據(jù)24=16，將二進制數(shù)從小數(shù)點分開，分別向左、向右每4位一組，不夠4位時前、后分別補0，然后每組用1位十六進制數(shù)碼寫出即可。

(0001,1101.0100)2=（1D.4）162）八/十六進制數(shù)→二進制數(shù)方法：根據(jù)23=8，按整數(shù)和小數(shù)，分別將每一位八進制數(shù)用3位二進制數(shù)碼寫出即可，前、后0可省略。例12（35.2）8=（11,101.01）2=（29.25）10同理：根據(jù)24=16，按整數(shù)和小數(shù)，分別將每一位十六進制數(shù)用4位二進制數(shù)碼寫出即可，前、后0可省略。（1D.4）16=（1,1101.01）2=（29.25）10表2-5常用計數(shù)制的表示方法十進制二進制八進制十六進制00000001000111200102230011334010044501015560110667011177810001089100111910101012A11101113B12110014C13110115D14111016E15111117F161000020102.4.2二進制數(shù)的基本運算1．算術(shù)運算

1）加法運算二進制加法運算法則（3條）：①0＋0＝0②0＋1＝1＋0＝1③1＋1＝10（逢二進一）例:求（1011011）2

＋（1010.11）2

1011011

＋

）

1010.11

1100101.11則（1011011）2

＋（1010.11）2＝（1100101.11）22）減法運算二進制減法運算法則（3條）：①

0－0＝1－1＝0②0－1＝1（借一當二）③1－0＝1例:求（1010110）2

－（1101.11）21010110

－)

1101.11

1001000.01則（1010110）2

－（1101.11）2＝（1001000.01）23）乘法運算二進制乘法運算法則（3條）：①

0×0＝0②

0×1＝1×0＝0③1×1＝1例:求（1011.01）2×（101）2

1011.01

×)

101

101101

000000

＋)101101

11100001則（1011.01）2×（101）2＝（111000.01）24）除法運算二進制除法運算法則（3條）：①

0÷0＝0②

0÷1＝0③1÷1＝1例：求（100100.01）2÷（101）2

111.01

101

-)

101

1000

-)

101

110

-)

101

0101

-)

101

0則（100100.01）2÷（101）2＝（111.01）22．邏輯運算邏輯是指條件與結(jié)論之間的關(guān)系。因此，邏輯運算是指對因果關(guān)系進行分析的一種運算，運算結(jié)果并不表示數(shù)值大小，而是表示邏輯概念，即成立還是不成立。計算機的邏輯關(guān)系是一種二值邏輯，二值邏輯可以用二進制的1或0來表示，例如：1表示“成立”、“是”或“真”，0表示“不成立”、“否”或“假”等。若干位二進制數(shù)組成邏輯數(shù)據(jù)，位與位之間沒有“權(quán)”的內(nèi)在聯(lián)系。在邏輯代數(shù)中有3種基本的邏輯關(guān)系：邏輯非、邏輯與、邏輯或。其他復雜的邏輯關(guān)系均可由這3種基本邏輯關(guān)系組合而成。1）與運算（邏輯乘法）當一個命題的結(jié)論取決于多種因素時，當且僅當所有因素都滿足時結(jié)論才為真，否則就為假，這種因果關(guān)系稱為與邏輯。用來表達和推演與邏輯關(guān)系的運算稱為與運算，與運算符常用×、∧、∩或AND表示。與運算法則(4條)：①0∧0＝0②0∧1＝0③1∧0＝0④1∧1＝1兩個二進制數(shù)進行與運算是按位進行的。例：求10111001∧11110011

10111001

∧)

11110011

10110001則10111001∧11110011＝101100012）或運算(邏輯加法)

當一個命題的結(jié)論取決于多種因素時，只要其中一個因素滿足時結(jié)論就為真，當且僅當所有都不滿足時才為假，這種因果關(guān)系稱為或邏輯。用來表達和推演或邏輯關(guān)系的運算稱為或運算，或運算符常用＋、∨、∪或OR表示?；蜻\算法則(4條)：①0∨0＝0②0∨1＝1③1∨0＝1④1∨1＝1兩個二進制數(shù)進行或運算是按位進行的。例：求10100001∨10011011

10100001

∨)

10011011

10111011則10100001∨10011011＝101110113）非運算（邏輯否定）非運算實現(xiàn)邏輯否定，即進行求反運算。非運算符常用NOT表示，在邏輯表達式中有時也會使用在邏輯變量上面加一條橫線來表示。非運算法則（2條）：①＝1②對某個二進制數(shù)進行非運算，就是對它的各位按位求反。例：求10111001＝01000110＝0若用0來表示假，用1表示真，則3種邏輯運算的運算規(guī)則，如表2-6所示。ABNOTAAANDBAORB001000110110001110113．關(guān)系運算關(guān)系運算即比較運算（邏輯判斷）。包括：<、<=、>、>=、=、=(或<>不等于)6種。表2-63種邏輯運算的運算規(guī)則2.5計算機中字符的表示方法在計算機中，用來表示字母、符號的二進制碼，稱為編碼。2.5.1西文字符的編碼2.5.2漢字編碼在計算機內(nèi)，漢字也是用二進制編碼表示的，而且存在著多種漢字編碼字符集。2.6計算機的程序指令2.6.1計算機指令的含義2.6.2計算機指令的格式2.6.3指令系統(tǒng)計算機的指令系統(tǒng)包括以下幾種類型：數(shù)據(jù)處理指令：該指令用于對數(shù)據(jù)進行算術(shù)運算、邏輯運算和移位比較等操作。數(shù)據(jù)傳送指令：該指令用于在存儲器、寄存器和微處理器等設(shè)備之間進行數(shù)據(jù)傳送。程序控制指令：該指令用于控制程序進行條件轉(zhuǎn)移、無條件轉(zhuǎn)移、轉(zhuǎn)子程序、暫停等操作狀態(tài)管理指令：該指令用于中斷響應(yīng)、中斷屏蔽等操作。2.7計算機程序語言2.7.1機器語言（MachineLanguage）2.7.2匯編語言（AssembleLanguage）2.7.3高級語言2.7.4基于Web語言2.8本章小結(jié)通過本章學習，要求了解計算機組成原理和工作原理，內(nèi)容包括計算機硬件組成和軟件組成，計算機程序指令和和程序語言，計算機內(nèi)的信息表示和數(shù)制之間的相互轉(zhuǎn)換。其中計算機硬件軟件的組成、計算機內(nèi)信息的表示和數(shù)制是本章的重點。理論鞏固（1）計算機由哪幾部分組成?分別說明各部件的作用。（2）存儲器為什么要分內(nèi)、外存兩種?二者有什么區(qū)別?（3）什么是存儲器?內(nèi)存儲器與外存儲器的主要特點是什么?（4）將下列十進制數(shù)轉(zhuǎn)換成八進制和十六進制數(shù)：1612731132164（5）什么是ASCII碼?寫與“A”、“a”、“I”和空格的ASCII碼值。（6）簡述漢字內(nèi)碼與外碼有何不同。（7）什么是指令？指令中的操作碼操作數(shù)有何作用？（8）高級語言與機器語言的主要區(qū)別是什么？上機實踐（1）熟練運用正確指法，練習打字速度。（2）選擇適合自己的漢字輸入法，練習中文輸入。2.9實踐檢驗第3章

WindowsXP操作系統(tǒng)知識點：

Windowsxp的特點

Windowsxp的基本操作操作系統(tǒng)的設(shè)置常用附件的使用

本章主要介紹了WindowsXP的特點、WindowsXP的基本操作和操作系統(tǒng)的設(shè)置等內(nèi)容。通過對本章的學習，讀者將了解WindowsXP的啟動和退出；掌握WindowsXP的桌面、窗口、菜單和對話框的構(gòu)成和基本操作；掌握資源管理器、文件和文件夾的基本概念和操作；了解WindowsXP自帶附件基本功能及常用應(yīng)用程序的使用方法；能夠熟練的使用“控制面板”等對系統(tǒng)進行設(shè)置。

3.1操作系統(tǒng)概述

3.1.1 操作系統(tǒng)引述算機由硬件和軟件兩部分組成，操作系統(tǒng)（OS,OperatingSystem）是配置在計算機硬件上的第一層軟件，是對硬件系統(tǒng)的第一次擴充。操作系統(tǒng)是管理和控制計算機軟、硬件資源，充分而有效地發(fā)揮計算機效能的一系列程序的集合，是計算機最基本的系統(tǒng)軟件，是用戶和計算機交互的接口，用戶通過操作系統(tǒng)來使用計算機。常見的微機操作系統(tǒng)主要有MS-DOS操作系統(tǒng)和Windows系列操作系統(tǒng)兩大類。3.1.2 WindowsXP概述

WindowsXP是在Windows2000內(nèi)核基礎(chǔ)上開發(fā)的32位操作系統(tǒng)WindowsXP是Windows95操作系統(tǒng)推出以來，改進幅度最大的微機操作系統(tǒng)。與以往的操作系統(tǒng)相比，WindowsXP具有以下幾個特點：新穎的可視化界面系統(tǒng)兼容性更好系統(tǒng)性能更強豐富多彩的多媒體功能安全快捷的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境3.1.3 WindowsXP安裝和啟動1.

WindowsXP運行環(huán)境2.

WindowsXP的安裝

WindowsXP的安裝可以分為三種：升級安裝、多系統(tǒng)共存安裝和全新安裝。當希望保留現(xiàn)有操作系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)文件、應(yīng)用程序和計算機設(shè)置時，可以選擇升級安裝；當希望完全保留現(xiàn)有操作系統(tǒng)時，可以選擇多系統(tǒng)共存安裝，而使用WindowsXP引導計算機進入原有操作系統(tǒng)；當計算機沒有操作系統(tǒng)，或者希望對現(xiàn)有操作系統(tǒng)進行徹底清理時，可以選擇全新安裝。3.

WindowsXP的啟動和退出WindowsXP的啟動打開顯示器和計算機電源：選擇希望啟動的操作系統(tǒng)后單擊回車鍵，即可啟動該操作系統(tǒng)。單擊一個用戶圖標，輸入預先設(shè)置好的登錄密碼，按回車鍵，即可進入操作系統(tǒng)。WindowsXP的退出通常，當用戶要結(jié)束使用計算機時，必須先退出使用的操作系統(tǒng)，如WindowsXP系統(tǒng)，然后再關(guān)閉顯示器，否則可能會造成數(shù)據(jù)丟失或破壞。如果用戶在沒有退出Windows系統(tǒng)的情況下既關(guān)閉計算機，系統(tǒng)將視為非法關(guān)機，在下次開機時會自動執(zhí)行自檢程序，以確認數(shù)據(jù)是否被破壞。注銷WindowsXP

為了便于各用戶之間快速的切換登錄來使用計算機，WindowsXP還提供了注銷的功能，應(yīng)用注銷功能，使得用戶不必重新啟動計算機就可以實現(xiàn)多用戶登錄當用戶需要注銷或切換用戶時，在“開始”菜單中單擊“注銷”按鈕，即可彈出如圖3-1的對話框。

圖3-1注銷Windows關(guān)閉計算機關(guān)閉計算機的具體步驟如下：（1）單擊WindowsXP桌面左下角的“開始”按鈕，將打開“開始”菜單。（2）在“開始”菜單中，單擊右下角的“關(guān)閉計算機”按鈕，這時屏幕上會出現(xiàn)“關(guān)閉計算機”對話框，如圖3-2所示。

圖3-2關(guān)閉計算機（3）如需要重新啟動計算機，則單擊“重新啟動”按鈕；如要關(guān)閉計算機，則單擊對話框中的“關(guān)閉”按鈕，即可安全地退出操作系統(tǒng)，關(guān)閉計算機。3.2 操作系統(tǒng)的用戶界面3.2.1 WindowsXP桌面

啟動WindowsXP后，用戶屏幕上首先出現(xiàn)的是系統(tǒng)桌面。圖3-3

WindowsXP桌面1.桌面圖標圖標是在WindowsXP桌面上一些圖形，并且附有文字說明的組合，用來表示程序、文檔和文件。桌面圖標是位于工作桌面上的應(yīng)用軟件、文件、文件夾和其他計算機信息等內(nèi)容的圖形表示。在WindowsXP的經(jīng)典樣式下，桌面會有以下五個常用圖標：

我的文檔我的電腦

網(wǎng)絡(luò)鄰居InternetExplorer

回收站2.任務(wù)欄

在桌面的底部設(shè)有“任務(wù)欄”，它是桌面上最重要的對象，包括“開始”按鈕、“快速啟動欄”、“最小化窗口區(qū)域”、“通知區(qū)域”，如圖3-4所示。圖3-4任務(wù)欄“開始”按鈕單擊“開始”按鈕，即可打開“開始”菜單快速啟動欄默認狀態(tài)有“MicrosoftMediaPlayer”、“InternetExplorer瀏覽器”、“顯示桌面”三個快速啟動圖標，單擊快速啟動圖標即可啟動與其相對應(yīng)的程序。最小化窗口區(qū)域“最小化窗口區(qū)域”放置了正在運行的應(yīng)用程序或者打開的文件夾的最小化圖標。處于激活狀態(tài)的應(yīng)用程序圖標為深藍色，未激活狀態(tài)的圖標則顏色較淺。用戶可以通過單擊這些圖標來切換激活運行中的應(yīng)用程序，令一程序前臺運行而其他程序后臺運行。通知區(qū)域“通知區(qū)域”放置了“輸入法選擇欄”、“音量控制”、“系統(tǒng)時間”和“本地連接”等按鈕。除了系統(tǒng)默認的按鈕，一些應(yīng)用程序在安裝運行以后也會在區(qū)域內(nèi)添加控制按鈕。3.2.2 WindowsXP基本操作1.鼠標操作

鼠標是WindowsXP中最常用的輸入設(shè)備，用于控制屏幕上光標運動的設(shè)備。在計算機上可以使用鼠標執(zhí)行各種任務(wù)。在Windows圖形化用戶環(huán)境中，幾乎所有的操作都可以通過一個小小的鼠標來實現(xiàn)。鼠標指針在WindowsXP中，鼠標在屏幕上的顯示形式稱為鼠標指針，根據(jù)當前鼠標所指向的對象和操作不同，鼠標指針的形狀也不同。鼠標操作常用的鼠標操作有指向、單擊、雙擊、右擊和拖動2.鍵盤操作在WindowsXP中，一般能用鼠標控制完成的操作都能用鍵盤的功能鍵、組合鍵來實現(xiàn)。3.桌面操作通常在用戶桌面有兩類圖標：一類是WindowsXP安裝時，系統(tǒng)設(shè)置的;另一類則是用戶自定義的快捷方式圖標。對于已在WindowsXP桌面上建立其快捷方式圖標的應(yīng)用程序，只要雙擊他的快捷圖標就可以運行該程序。排列圖標：在桌面空白區(qū)域右擊鼠標，在彈出的菜單中選擇“排列圖標”選項，再在其次級關(guān)聯(lián)菜單中選擇排列方式，移動圖標：在沒有選中“自動排列”選項時，鼠標選中需要移動的桌面圖標，將其拖動到適當?shù)奈恢煤蠓砰_鼠標，該圖標即被重新設(shè)置位置。3.2.3 WindowsXP的窗口1.窗口的概念

窗口是WindowsXP最基本的用戶界面，它是屏幕上一個矩形工作區(qū)域。WindowsXP的所有操作幾乎都是在窗口進行。每當啟動一個應(yīng)用程序，系統(tǒng)就會打開一個相應(yīng)的窗口，而關(guān)閉一個窗口通常也意味著其相應(yīng)程序運行的結(jié)束。

2.窗口的結(jié)構(gòu)和組成“我的電腦”窗口為例，窗口主要由標題欄、菜單欄、工具欄、狀態(tài)欄、工作區(qū)域和水平及垂直滾動條組成。圖3-5“我的電腦”窗口3.窗口的基本操作窗口作為Windows操作系統(tǒng)界面的基本組成部分，其操作也是Windows中最基本的操作之一。用戶可以通過窗口與程序會話、交流數(shù)據(jù)或其他信息。對窗口的基本操作有：移動窗口和改變窗口大小最小化、最大化、還原和關(guān)閉窗口最小化、最大化和關(guān)閉按鈕最小化、還原和關(guān)閉按鈕圖3-6窗口控制按鈕切換窗口排列窗口3.2.4 WindowsXP的菜單菜單是一組相關(guān)命令的集合，也是Windows應(yīng)用程序接受用戶命令的主要途徑之一。在WindowsXP環(huán)境下，幾乎每個應(yīng)用程序窗口都有菜單，不同的窗口有不同的菜單。

1.菜單的分類

WindowsXP的菜單通?？煞譃樗念悾洪_始菜單、窗口菜單、控制菜單、快捷菜單。2.菜單命令的選擇選擇菜單命令通常有以下幾種方法：使用鼠標選擇菜單命令使用鍵盤命令使用組合鍵使用快捷鍵3.菜單命令選項的特殊標記從打開的菜單可以看到，有些菜單命令選項帶有特殊的標記，標記的含義如下：灰色字體的選擇項：表示該命令項當前暫時不可用。命令項前帶·：表示該項已經(jīng)被選用。命令項后帶√：表示該項命令當前有效。命令項后帶：表示該項菜單還有下一級子菜單。命令項后帶…：表示選擇命令后將出現(xiàn)一個對話框，要求用戶輸入信息。3.2.5 WindowsXP的對話框在WindowsXP中，用戶可以通過對話框?qū)崿F(xiàn)人機對話。通過對話框，可以進行參數(shù)設(shè)置，完成相應(yīng)的操作功能。圖3-13所示的是“Internet屬性”對話框。圖3-13“Internet屬性”對話框1.常用的對話框元素對話框的形式也多種多樣的，常用的對話框元素有：輸入文本框列表框下拉列表框單選標志復選標志命令按鈕選項卡2.對話框與窗口的區(qū)別對話框與窗口之間的區(qū)別如下：窗口有“最小化”、“最大化”和“還原”按鈕，而對話框沒有。對話框有“幫助”按鈕，而窗口沒有。窗口可以改變大小，而對話框不可以。3.3 操作系統(tǒng)的設(shè)置3.3.1WindowsXP個性化工作環(huán)境設(shè)置

WindowsXP擁有多種設(shè)置功能，使用戶能夠?qū)⒐ぷ鳝h(huán)境變得更加豐富多彩，這不僅僅會體現(xiàn)不同用戶的個性特點，更能使工作環(huán)境符合個人習慣和審美情趣，從而提高工作效率。1.設(shè)置桌面背景

WindowsXP允許用戶選擇單一顏色作為桌面的背景，更可以選擇類型為BMP，JPG，HTML等的位圖文件作為桌面的背景圖片。圖3-14“桌面”選項卡2.設(shè)置屏幕保護在計算機的使用過程中，如果顯示器的彩色圖像一直固定不變，間隔時間較長后就可能會造成屏幕的局部老化或損壞，因此若在一段時間內(nèi)不用計算機，可設(shè)置屏幕保護程序自動啟動，以動態(tài)的畫面顯示屏幕，以保護屏幕不受損壞。圖3-16“屏幕保護程序”選項卡3.設(shè)置顯示外觀更改顯示外觀就是更改桌面、消息框、活動窗口和非活動窗口等的顏色、大小、字體等。在默認狀態(tài)下，系統(tǒng)使用的是“WindowsXP樣式”的顏色、大小、字體等設(shè)置。用戶也可以根據(jù)自己的喜好設(shè)計自己關(guān)于這些項目的顏色、大小和字體等顯示方案。

圖3-17“外觀”選項卡圖3-18“高級外觀”對話框4.控制音量及錄音控制控制音量及錄音控制的具體步驟如下：（1）雙擊任務(wù)欄通知區(qū)域中的“音量”圖標。（2）打開“主輸出”對話框，如圖3-20所示。圖3-20“主輸出”對話框（3）在該對話框中的“主輸出”選項組中可調(diào)整主輸出的平衡、音量；在“波形”、“數(shù)字”、“迷笛”、“CD音頻”、“路線輸入”等選項組中可分別調(diào)整其平衡及音量。3.3.2控制面板中的常用設(shè)置

控制面板是用來對WindowsXP本身或系統(tǒng)本身進行設(shè)置的一個工具集。使用控制面板下的相應(yīng)選項，可以更改鼠標、鍵盤、打印機或調(diào)制解調(diào)器等應(yīng)該設(shè)置，也可以對日期、時鐘、聲音、多媒體及網(wǎng)絡(luò)進行設(shè)置，下面主要介紹一些控制面板中的常用設(shè)置項。1.更改系統(tǒng)日期和時間在任務(wù)欄的右端顯示有系統(tǒng)提供的時間和星期，將鼠標指向時間欄稍有停頓即會顯示系統(tǒng)日期。