計算機專業(yè)知識

1、計算機的特點

計算機問世之初，主要用于數(shù)值計算，“計算機”也因此得名。

但隨著計算機技術(shù)的迅猛發(fā)展，它的應(yīng)用范圍不斷擴大，不再局限于

數(shù)值計算而廣泛地應(yīng)用于自動控制、信息處理、智能模擬等各個領(lǐng)域。

計算機能處理各種各樣的信息，包括數(shù)字、文字、表格、圖形、圖象

等。

計算機之所以具有如此強大的功能，這是由它的特點所決定的。

概括地說，計算機主要具備以下兒方面的特點：

(1)運算速度快

計算機的運算部件采用的是電子器件，其運算速度遠非其他計算

工具所能比擬，而且，由電子管升級到晶體管，再升級到小規(guī)模集成

電路、中規(guī)模集成電路、大規(guī)模集成電路等，其運算速度還以每隔兒

年提高一個數(shù)量級的水平不斷提高。

(2)存儲容量大

計算機的存儲器可以把原始數(shù)據(jù)、中間結(jié)果、運算指令等存儲起

來，以備隨時調(diào)用。存儲器不但能夠存儲大量的信息，而且能夠快速

準確地存入或取出這些信息。計算機的應(yīng)用使得從浩如煙海的文獻、

資料、數(shù)據(jù)中查找信息并且處理這些信息成為容易的事情。

存儲器的容量是用字節(jié)數(shù)來度量的。由于一般存儲器的容量都非

常大，現(xiàn)在常用“K字節(jié)”和“M字節(jié)”來度量，1K字節(jié)=1024字節(jié),

1M字節(jié)=1024K字節(jié)=1024*1024字節(jié)，一臺普通的奔騰微機，主存儲

器32M字節(jié)，便可把1600多萬漢字全部放入內(nèi)存，而且能夠快速地

進行查找、排序、編輯等工作。

（3）具有邏輯判斷能力

計算機能夠根據(jù)各種條件來進行判斷和分析，從而決定以后的執(zhí)

行方法和步驟。還能夠?qū)ξ淖帧⒎?、?shù)字的大小、異同等進行判斷

和比較，從而決定怎樣處理這些信息。計算機被稱為“電腦”，便是

源于這一特點的。

（4）工作「動化

計算機內(nèi)部的操作運算是根據(jù)人們預先編制的程序自動控制執(zhí)行

的。只要把包含一連串指令的處理程序輸入計算機，計算機便會依次

取出指令，逐條執(zhí)行，完成各種規(guī)定的操作，直到得出結(jié)果為止。

另外，計算機還具有運算精度高、工作可靠等優(yōu)點。

2、計算機的分類

計算機可分為模擬計算機和數(shù)字計算機兩大類。

模擬計算機的主要特點是：參與運算的數(shù)值由不間斷的連續(xù)量表

示，其運算過程是連續(xù)的，模擬計算機由于受元器件質(zhì)量影響，其計

算精度較低，應(yīng)用范圍較窄，目前已很少生產(chǎn)。數(shù)字計算機的

主要特點是：參與運算的數(shù)值用斷續(xù)的數(shù)字量表示，其運算過程按數(shù)

字位進行計算，數(shù)字計算機由于具有邏輯判斷等功能，是以近似人類

大腦的〃思維〃方式進行工作，所以又被稱為“電腦”。

數(shù)字計算機按用途又可分為專用計算機和通用計算機。

專用與通用計算機在其效率、速度、配置、結(jié)構(gòu)復雜程度、造價

和適應(yīng)性等方面是有區(qū)別的。

專用計算機針對某類問題能顯示出最有效、最快速和最經(jīng)濟的特

性，但它的適應(yīng)性較差，不適于其它方面的應(yīng)用。我們在導彈和火箭

上使用的計算機很大部分就是專用計算機。這些東西就是再先進，你

也不能用它來玩游戲。

通用計算機適應(yīng)性很強，應(yīng)用面很廣，但其運行效率、速度和經(jīng)

濟性依據(jù)不同的應(yīng)用對象會受到不同程度的影響。

通用計算機按其規(guī)模、速度和功能等又可分為巨型機、大型機、

中型機、小型機、微型機及單片機。這些類型之間的基本區(qū)別通常在

于其體積大小、結(jié)構(gòu)復雜程度、功率消耗、性能指標、數(shù)據(jù)存儲容量、

指令系統(tǒng)和設(shè)備、軟件配置等的不同。

一般來說，巨型計算機的運算速度很高，可達每秒執(zhí)行幾億條指

令，數(shù)據(jù)存儲容量很大，規(guī)模大結(jié)構(gòu)復雜，價格昂貴，主要用于大型

科學計算。它也是衡量一國科學實力的重要標志之一。單片計算機

則只由一片集成電路制成，其體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)十分簡單，性能

介于巨型機和單片機之間的就是大型機、中型機、小型機和微型機。

它們的性能指標和結(jié)構(gòu)規(guī)模則相應(yīng)的依次遞減。

3、計算機的應(yīng)用

計算機的應(yīng)用領(lǐng)域已滲透到社會的各行各業(yè)，正在改變著傳統(tǒng)的

工作、學習和生活方式，推動著社會的發(fā)展。計算機的主要應(yīng)用領(lǐng)域

如下：

1.科學計算(或數(shù)值計算)

科學計算是指利用計算機來完成科學研究和工程技術(shù)中提出的

數(shù)學問題的計算。在現(xiàn)代科學技術(shù)工作中，科學計算問題是大量的和

復雜的。利用計算機的高速計算、大存儲容量和連續(xù)運算的能力，可

以實現(xiàn)人工無法解決的各種科學計算問題。

例如，建筑設(shè)計中為了確定構(gòu)件尺寸，通過彈性力學導出一系列復雜

方程，長期以來由于計算方法跟不上而一直無法求解。而計算機不但

能求解這類方程，并且引起彈性理論上的一次突破，出現(xiàn)了有限單元

法。

2.數(shù)據(jù)處理(或信息處理)

數(shù)據(jù)處理是指對各種數(shù)據(jù)進行收集、存儲\整理、分類、統(tǒng)計、

加工、利用、傳播等一系列活動的統(tǒng)稱。據(jù)統(tǒng)計，80%以上的計算機

主要用于數(shù)據(jù)處理，這類工作量大面寬，決定了計算機應(yīng)用的主導方

向。

數(shù)據(jù)處理從簡單到復雜已經(jīng)歷了三個發(fā)展階段，它們是：

①電子數(shù)據(jù)處理(ElectronicDataProcessing,簡稱EDP),它是以文

件系統(tǒng)為手段，實現(xiàn)一個部門內(nèi)的單項管理。

②管理信息系統(tǒng)(ManagementInformationSystem,簡稱MIS),它是以

數(shù)據(jù)庫技術(shù)為工具，實現(xiàn)一個部門的全面管理，以提高工作效率。

③決策支持系統(tǒng)(DecisionSupportSystem,簡稱DSS),它是以數(shù)據(jù)

庫、模型庫和方法庫為基礎(chǔ)，幫助管理決策者提高決策水平，改善運

營策略的正確性與有效性。

目前，數(shù)據(jù)處理已廣泛地應(yīng)用于辦公自動化、企事業(yè)計算機輔助管理

與決策、情報檢索、圖書管理、電影電視動畫設(shè)計、會計電算化等等

各行各業(yè)。信息正在形成獨立的產(chǎn)業(yè)，多媒體技術(shù)使信息展現(xiàn)在人們

面前的不僅是數(shù)字和文字，也有聲情并茂的聲音和圖像信息。

3.輔助技術(shù)(或計算機輔助設(shè)計與制造)

計算機輔助技術(shù)包括CAD、CAM和CAI等。

⑴計算機輔助設(shè)計(ComputerAidedDesign,簡稱CAD)

計算機輔助設(shè)計是利用計算機系統(tǒng)輔助設(shè)計人員進行工程或產(chǎn)

品設(shè)計，以實現(xiàn)最佳設(shè)計效果的一種技術(shù)。它已廣泛地應(yīng)用于飛機、

汽車、機械、電子、建筑和輕工等領(lǐng)域。例如，在電子計算機的設(shè)計

過程中，利用CAD技術(shù)進行體系結(jié)構(gòu)模擬、邏輯模擬、插件劃分、自

動布線等，從而大大提高了設(shè)計工作的自動化程度。又如，在建筑設(shè)

計過程中，可以利用CAD技術(shù)進行力學計算、結(jié)構(gòu)計算、繪制建筑圖

紙等，這樣不但提高了設(shè)計速度，而且可以大大提高設(shè)計質(zhì)量。

⑵計算機輔助制造(ComputerAidedManufacturing,簡稱CAM)

計算機輔助制造是利用計算機系統(tǒng)進行生產(chǎn)設(shè)備的管理、控制和

操作的過程。例如，在產(chǎn)品的制造過程中，用計算機控制機器的運行,

處理生產(chǎn)過程中所需的數(shù)據(jù)，控制和處理材料的流動以及對產(chǎn)品進行

檢測等。使用CAM技術(shù)可以提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本，縮短生產(chǎn)周期,

提高生產(chǎn)率和改善勞動條件。

將CAD和CAM技術(shù)集成，實現(xiàn)設(shè)計生產(chǎn)自動化，這種技術(shù)被稱為計算機

集成制造系統(tǒng)(CIMS)。它的實現(xiàn)將真正做到無人化工廠(或車間)。

⑶計算機輔助教學(ComputerAidedInstruction,簡稱CAI)

計算機輔助教學是利用計算機系統(tǒng)使用課件來進行教學。課件可

以用著作工具或高級語言來開發(fā)制作，它能引導學生循環(huán)漸進地學

習，使學生輕松自如地從課件中學到所需要的知識。CAI的主要特色

是交互教育、個別指導和因人施教。

4.過程控制(或?qū)崟r控制)

過程控制是利用計算機及時采集檢測數(shù)據(jù)，按最優(yōu)值迅速地對控

制對象進行自動調(diào)節(jié)或自動控制。采用計算機進行過程控制，不僅可

以大大提高控制的自動化水平，而且可以提高控制的及時性和準確

性，從而改善勞動條件、提高產(chǎn)品質(zhì)量及合格率。因此，計算機過程

控制已在機械、冶金、石油、化工、紡織、水電、航天等部門得到廣

泛的應(yīng)用。

例如，在汽車工業(yè)方面，利用計算機控制機床、控制整個裝配流水線,

不僅可以實現(xiàn)精度要求高、形狀復雜的零件加工自動化，而且可以使

整個車間或工廠實現(xiàn)自動化。

5.人工智能(或智能模擬)

人工智能(ArtificialIntelligence)是計算機模擬人類的智能

活動，諸如感知、判斷、理解、學習、問題求解和圖像識別等?，F(xiàn)在

人工智能的研究已取得不少成果，有些已開始走向?qū)嵱秒A段。例如，

能模擬高水平醫(yī)學專家進行疾病診療的專家系統(tǒng)，具有一定思維能力

的智能機器人等等。

6.網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用

計算機技術(shù)與現(xiàn)代通信技術(shù)的結(jié)合構(gòu)成了計算機網(wǎng)絡(luò)。計算機網(wǎng)

絡(luò)的建立，不僅解決了一個單位、一個地區(qū)、一個國家中計算機與計

算機之間的通訊，各種軟、硬件資源的共享，也大大促進了國際間的

文字、圖像、視頻和聲音等各類數(shù)據(jù)的傳輸與處理。

4、信息編碼

二一十進制編碼

所謂二一十進制編碼(BCD碼BinaryCodedDecimal)就是將

十進制的每一位數(shù)用4位二進制數(shù)表示。下表列出了最常用的8421

編碼對照表：

十進制數(shù)BCD碼二進制數(shù)

000000000

100010001

200100010

300110011

401000100

501010101

601100110

701110111

810001000

910011001

字符編碼

目前，在計算機中普遍采用的一種字符編碼方式是“ASCH

碼”。

在ASCH碼中，每個字符用7位二進制代碼表示。例如，要

確定字符A的ASCH碼，可以從表中查到高位是"100",低位是“0001〃,

將高位和低位連起來就是字符A的ASCII碼1000001o一個字節(jié)有8

位，字符的ASCII碼可以存入字節(jié)的低7位，最高位用來放奇偶校驗

位。

奇偶校驗是指在代碼傳送過程中，用來檢驗是否出現(xiàn)錯誤的

一種方法。一般分奇校驗和偶校驗兩種。奇校驗規(guī)定，正確的代碼一

個字節(jié)中1的個數(shù)必須是奇數(shù)，若非奇數(shù)，則在最高位b7添1來滿

足；偶校驗規(guī)定，正確的代碼一個字節(jié)中1的個數(shù)必須是偶數(shù)，若非

偶數(shù)，則在最高位b7添1來滿足。

我華子彷代俯字畫優(yōu)華?字付，疆珈字符哂蜘字待

3252472H92112p

33!5357393J113q

345467494114r

3b55775K95libs

36$5687(5L96116t

37%57977M97a11711

38&58?78N98b118V

395979099c119w

4060<80P100d120X

4161=81Q101e121y

42*62>82R102f122z

43+6383S103g123

44264@84T104h124

45—65A85U105i125]

46?66B86V106j126

47/67C87W107k

48068D88X108i

49169E89Y109m

50270F90Z110n

bl371G91L1110

目前使用最廣泛的西文字符集及其編碼是ASCH字符集和AS

CII碼(ASCII是AmericanStandardCodeforInformationIn

terchange的縮寫)，它同時也祓國標標準花組織(Internationa

1OrganizationforStandardization,ISO)批準為國際標準。

基本的ASCII字符集共有128個字符，其中有96個可打印字

符，包括常用的字母、數(shù)字、標點符號等，另外還有32個控制字符。

標準ASCII碼使用7個二進位對字符進行編碼，對應(yīng)的ISO標準

為IS0646標準。下表展示了基本ASCII字符集及其編碼：

字母和數(shù)字的ASCII碼的記憶是非常簡單的。我們只要記住了

一個字母或數(shù)字的ASCII碼(例如記住A為65,0的ASCII

碼為48),知道相應(yīng)的大小寫字母之間差32,就可以推算出其余

字母、數(shù)字的ASCII碼。

雖然標準ASCII碼是7位編碼，但由于計算機基本處理單位為

字節(jié)(Ibyte=8bit),所以一般仍以一個字節(jié)來存放一個ASCI

I字符。每一個字節(jié)中多余出來的一位(最高位)在計算機內(nèi)部通常

保持為0(在數(shù)據(jù)傳輸時可用作奇偶校驗位)。

由于標準ASCII字符集字符數(shù)目有限，在實際應(yīng)用中往往無法滿

足要求。為此，國際標準化組織又制定了ISO2022標準，它規(guī)定了

在保持與ISO646兼容的前提下將ASCII字符集擴充為8位代碼

的統(tǒng)一方法。ISO陸續(xù)制定了一批適用于不同地區(qū)的擴充ASCII

字符集，每種擴充ASCII字符集分別可以擴充128個字符，這些擴

充字符的編碼均為高位為1的8位代碼（即十進制數(shù)128?255）,

稱為擴展ASCII碼。下表展示的是最流行的一套擴展ASCII字符

集和編碼：

漢字編碼

對漢字進行編碼是為了使電腦能夠識別和處理漢字。

⑴國標碼（也稱交換碼）

國家標準漢字編碼簡稱國標碼，在國標碼表中，共收錄了一、

二級漢字和圖形符號7445個。其中圖形符號682個，一級漢字（常

用漢字）3755個，二級漢字（不常用漢字）3008個，每個漢字及特

殊字符以兩個字節(jié)的十六進制數(shù)值表示。

在2000年3月我國又推出了《信息技術(shù)?信息交換用漢字編

碼字符集?基本集的擴充》新國家標準，共收錄了27000多個漢字,

還包括藏、蒙、維吾爾等主要少數(shù)民族文字，基本上解決了計算機漢

字和少數(shù)民族文字的使用標準問題。

⑵機外碼（也稱輸入碼）

機外碼是指操作人員通過西文鍵盤上輸入的漢字信息編碼。

主要有以下四種：

數(shù)字編碼，如：電報碼、區(qū)位碼。

字音編碼，如：雙拼、全拼、智能ABC輸入法等。

字形編碼，如：五筆字型碼、表形碼。

音形編碼，根據(jù)語音和字型雙重因素確定的輸入碼。

⑶機內(nèi)碼(也稱內(nèi)碼)

機內(nèi)碼是指計算機內(nèi)部存儲、處理加工漢字時所用的代碼。

輸入碼通過鍵盤被接受后就由漢字操作系統(tǒng)的〃輸入碼轉(zhuǎn)換模塊〃轉(zhuǎn)

換為機內(nèi)碼，每個漢字的機內(nèi)碼用2個字節(jié)的二進制數(shù)表示。為了與

ASCII相區(qū)別，通常將其最高位置為1,大約可表示16,000多個漢字。

雖然某一個漢字在用不同的漢字輸入方法時其外碼各不相同，但其內(nèi)

碼基本是統(tǒng)一的。

(4)字形碼

字形碼是指文字信息的輸出編碼。用來將機內(nèi)碼還原為漢字

進行輸出。

字形碼采用點陣形式，不論一個字的筆劃多少，都可以用一

組點陣表示。每個點即二進制的一個位，由〃0〃和表示不同狀態(tài)，

如明、喑或不同顏色等特征表現(xiàn)字的型和體。所有字形碼的集合構(gòu)成

的字符集稱為字庫。根據(jù)輸出字符的要求不同，字符點的多少也不同。

點陣越大、點數(shù)越多，分辨率就越高，輸出的字形也就越清晰美觀。

漢字字型有16X16、24X24、32X32、48X48、128X128點陣等，

不同字體的漢字需要不同的字庫。點陣字庫存儲在文字發(fā)生器或字模

存儲器中。字模點陣的信息量是很大的，所占存儲空間也很大。以

16X16點陣為例，每個漢字就要占用32個字節(jié)。

多媒體信息表示

多媒體(Multimedia)是多種媒體的復合，多媒體信息是指

以文字、聲音、圖形、圖像為載體的信息。

⑴音頻信息的數(shù)字化

計算機中所處理的都是一些二進制信息，為了使計算機能處

理聲音信號，必須先將這種模擬信號轉(zhuǎn)換成二進制的數(shù)字信號，即對

聲波進行采樣，這個過程稱為模/數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換，反之，將數(shù)字信

號轉(zhuǎn)換成模擬信號的過程稱為數(shù)/模（D/A）轉(zhuǎn)換。每秒鐘的采樣數(shù)叫

做采樣頻率，目前通用的標準采樣頻率有3個：44.1kHz、22.05kHz

和11.025kHzo將采樣的聲音信號幅值轉(zhuǎn)換為二進制表示，則聲音

就被數(shù)字化了。采樣的頻率越高，聲音的保真度越高，質(zhì)量越好。

⑵視頻信息的數(shù)字化

動態(tài)圖像也稱視頻信息，人們所看到的視頻信息實際上是由

許多幅靜止的畫面所構(gòu)成的。每一幅畫面稱為一幀，幀是構(gòu)成視頻信

息的最小、最基本的單位。視頻信息的采樣和數(shù)字化視頻信號的原理

與音頻信息數(shù)字化相似，也用兩個指標來衡量，一是采樣頻率，二是

采樣深度。

采樣頻率是指在一定時間以一定的速度對單幀視頻信號的捕

獲量，即以每秒所捕獲的畫面幀數(shù)來衡量。例如，要捕獲一段連續(xù)畫

面時，可以用每秒25?30幀的采樣速度對該視頻信號加以采樣。采

樣深度是指經(jīng)采樣后每幀所包含的顏色位（色彩值）。如：采樣深度

為8位，則每幀可達到256級單色灰度。

5、數(shù)據(jù)表示

處理機硬件能夠辨認并進行存儲、傳送和處理的數(shù)據(jù)表示方法。

一臺處理機的數(shù)據(jù)表示方法是處理機設(shè)計人員規(guī)定的，盡管數(shù)據(jù)的來

源和形式有所不同，但輸入這臺處理機并經(jīng)它處理的全部數(shù)據(jù)都必須

符合規(guī)定。軟件設(shè)計人員還可以依此來規(guī)定各數(shù)據(jù)類型（如虛數(shù)、向

量等）和組織復雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（如記錄、文卷等）。

早期的機械式和繼電式計算機都用具有10個穩(wěn)定狀態(tài)的基本元

件來表示十進制數(shù)據(jù)位0,1,2,…,9o一個數(shù)據(jù)的各個數(shù)據(jù)位是按10

的指數(shù)順序排列的，如386.45=

3X102+8X101+6X100+4X10-1+5X10-2o但是,要求處理機的基本

電子元件具有10個穩(wěn)定狀態(tài)比較困難，十進制運算器邏輯線路也比

較復雜。多數(shù)元件具有兩個穩(wěn)定狀態(tài)，二進制運算也比較簡單，而且

能節(jié)省設(shè)備,二進制與處理機邏輯運算能協(xié)調(diào)一致，且便于用邏輯代

數(shù)簡化處理機邏輯設(shè)計。因此，二進制遂得到廣泛應(yīng)用。

定點表示法在二進制中，0和1分別由處理機電子元件的兩

個穩(wěn)定狀態(tài)表示，2為數(shù)的基底。二進制數(shù)

1

rnr?.r-r0r.fr.m=1…+門2+r02°+

m

r.mZ,其中加，r田…，門，入，j，…，1為0和1。例如，口001

表示十進制整數(shù)25；0.101表示十進制小數(shù)0.625。在處理機運算器

中，數(shù)據(jù)小數(shù)點的位置是隱含固定的。通常，小數(shù)點隱含固定在數(shù)據(jù)

最右端的，稱定點整數(shù)，如11001;小數(shù)點隱含固定在數(shù)據(jù)最左端的,

稱定點小數(shù)，如0.101。

浮點表示法把處理機處理的數(shù)據(jù)都化為定點整數(shù)或定點小數(shù)

會給用戶帶來很多麻煩和限制：①用戶的初始數(shù)據(jù)、中間結(jié)果，或最

后結(jié)果可能在很大的范圍里變化，程序員不得不在運算的各個階段預

先引入比例因子，把數(shù)據(jù)統(tǒng)一放大或縮??；②一定長度的定點數(shù)據(jù)所

能表示的數(shù)據(jù)范圍和精度是很有限的。例如，15位二進制定點整數(shù)

能表示的最大值是111111111111111（即215-1）,最小值是

000000000000001（即1）；同理，15位二進制定點小數(shù)能表示的最

大值是0.111111111111111（即1-2-15）,最小值是

0.000000000000001（即2-15）。為此,處理機常采用小數(shù)點位置可

以浮動的二進制浮點表示法。在浮點表示法中，一個數(shù)據(jù)分為階碼（或

指數(shù)）和尾數(shù)（或數(shù)值）兩部分，階碼用二進制定點整數(shù)表示，尾數(shù)

用二進制定點小數(shù)表示。例如，6.5=23X0.8表5=24X0.40625,表示

為二進制浮點形式是011；11010或100；01101。兩個表示式的左端

3位是定點整數(shù)表示的階碼，右端5位是定點小數(shù)表示的尾數(shù)。浮點

表示的小數(shù)點不固定并可隨小數(shù)點浮動并有多種表示式，其中尾數(shù)最

高位為有效數(shù)值的浮點數(shù)稱為規(guī)格化浮點數(shù)（如011；11010）。

數(shù)據(jù)符號表示數(shù)據(jù)的符號也用一個二進制數(shù)據(jù)位表示，一般

以0表示正號，1表示負號，習慣上常將符號位放在數(shù)據(jù)左端。于是

前例浮點數(shù)的完整表示是0,011；0,.11010或0,100；0,OllOlo

以一個16位的二進制浮點數(shù)據(jù)為例，如它的階碼為5位，尾數(shù)為9

位，階碼和尾數(shù)符號各1位，則它能表示的最大正數(shù)是0,11111；

0,.111-11（即2nx（1-2-9）,）最小正數(shù)是1,11111；0,.000-01

（即2-31X2-9）。它比15位數(shù)值、1位符號的16位二進制定點整

數(shù)和定點小數(shù)所能表示的數(shù)據(jù)范圍大得多。

數(shù)據(jù)的原碼、反碼和補碼給出的數(shù)據(jù)表示式與數(shù)據(jù)符號無關(guān),

稱為數(shù)據(jù)的原碼。在兩個數(shù)據(jù)進行加減運算時，需要判定它們的符號

和絕對值大小才能確定操作關(guān)系和操作類型。為了簡化處理機加減運

算，通常采用二進制反碼或二進制補碼表示數(shù)據(jù)。對于正數(shù)，反碼和

補碼的表示式和原碼相同；對于負數(shù)，如以n個二進制位表示，數(shù)據(jù)x

的反碼為（2-2-n）+x,補碼為2+x,即負數(shù)的二進制反碼表示式是將

二進制數(shù)值表示式中的0改為1,1改為0,再冠以負號1；負數(shù)的二

進制補碼表示式是將二進制反碼的最低位再加以1而得到。例如，

-0.375（即-0.011）的反碼是1,.100,補碼是l,.101o同一負數(shù)的原

碼、反碼和補碼的表示式是不同的，對應(yīng)的運算方法也不同。

二-十進制表示法把通常使用的十進制數(shù)據(jù)改為二進制形式

既不直觀又很麻煩，因而程序員的初始數(shù)據(jù)還可使用簡便直觀的二-

十進制編碼，即每個十進制數(shù)據(jù)位用若干二進制位表示。這種編碼表

示法很多，常用的是以四個二進制位的數(shù)值直接表示一個十進制位的

編碼,稱8421碼。它以0000表示“0”，0001表示“1”，…，1001

表示“9”。多數(shù)計算機都具有二-十進制編碼和二進制碼之間互相轉(zhuǎn)

換的指令或程序，商用計算機還可以直接執(zhí)行二-十進制編碼數(shù)據(jù)的

算術(shù)運算。

字符數(shù)據(jù)表示法用二進制位序列組成供輸入、處理和輸出用的

編碼稱為字符數(shù)據(jù)。字符數(shù)據(jù)包括各種運算符號、關(guān)系符號、貨幣符

號、字母和數(shù)字等。中國通用的是1980年頒布的國家標準GB1988-80

《信息處理交換用的七位編碼字符集》(見表)，它以7個二進制位表

示128個字符。它包括32個控制字符集、94個圖形字符集、一個間

隔字符和一■個抹掉字符。

6、數(shù)制及其轉(zhuǎn)換

一、進位計數(shù)制的基本概念

將數(shù)字符號按序排列成數(shù)位，并遵照某種由低位到高位的進位方式計

數(shù)表示數(shù)值的方法，稱作進位計數(shù)制。

1.十進制

十進制計數(shù)制由0、1、2、3、4、5、6、7、8、9共10

個數(shù)字符號組成。相同數(shù)字符號在不同的數(shù)位上表示不同的數(shù)值，每

個數(shù)位計滿十就向高位進一，即“逢十進一”。

如：555.5可以表示成

555.5=5X100+5X10+5X1+5X(1/10)

數(shù)學上把100,10,1和(1/10)稱為對應(yīng)數(shù)位上的權(quán)重(簡稱權(quán))，

分別表示了對應(yīng)位上的數(shù)字對整個數(shù)值的“貢獻”。對于10進制數(shù)

來說,各位權(quán)從小到大分別是……10-1、100、101、102……,都是

10的各次嘉。

其他進制數(shù)也存在同樣的問題，例如2進制數(shù)各位權(quán)重分別是2的各

次累，8進制數(shù)是8的各次幕等等。

需要說明的是，各種進制數(shù)都是人們?yōu)榱死斫鈹?shù)而進行的一種表述，

在計算機計算過程中，是不存在進制這種概念的，例如表示數(shù)的三種

形式：12（16進制）、18（10進制）和22（8進制），在內(nèi)存中都是

一樣的。

2.八進制

八進制計數(shù)制由0、1、2、3、4、5、6、7共8個數(shù)字

符號組成。相同數(shù)字符號在不同的數(shù)位上表示不同的數(shù)值，每個數(shù)位

計滿八就向高位進一，即“逢八進一”。

如：（555.5）8可以表示成

（555.5）8=5X82+5X81+5X80+5X8-1

3.二進制

二進制計數(shù)制由。和1共2個數(shù)字符號組成。相同數(shù)字符號在

不同的數(shù)位上表示不同的數(shù)值，每個數(shù)位計滿二就向高位進一，即

“逢二進一”。

如：（1011.1）2=1X23+0X22+1X21+1X20+1X2-1

4.其他進制

在日常生活和日常工作中還會使用其他進制數(shù)。如：十二進制數(shù)、

十六進制數(shù)、百進制數(shù)和千進制數(shù)等。無論哪種進制數(shù)，表示的方法

都是類似的。

如：十六進制數(shù)由0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、

A、B、C、D、E和F共十六個符號組成，“逢十六進一”。不

同的是用A、B、C、D、E和F分別表示10、11、12、13、14

和15六個數(shù)字符號。例如：（18A.B2）16=1X162+8X161+10X160

+11X16-1+2X16-2

為了表達方便起見，常在數(shù)字后加一縮寫字母后綴作為不同進制數(shù)的

標識。各種進制數(shù)的后綴字母分別為：

B：二進制數(shù)。

Q:八進制數(shù)。

D：十進制數(shù)。

H：十六進制數(shù)。

對于十進制數(shù)通常不加后綴，也即十進制數(shù)后的字母D可省略

二、數(shù)制的轉(zhuǎn)換

(1)＞將二進制數(shù)轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的十進制數(shù)

將二進制數(shù)轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的十進制數(shù)的方法是“按權(quán)展開求

和”：

利用二進制數(shù)按權(quán)展開的多項式之和的表達式，取基數(shù)為2,

逐項相加，其和就是對應(yīng)的十進制數(shù)。

例1：將二進制數(shù)1011.1轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的十進制

解：1011.1B

=1X23+0X22+1X21+1X20+1X2-1

=8+0+2+1+0.5

=11.5D

(2)將十進制數(shù)轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的二進制數(shù)

將十進制數(shù)轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的二進制數(shù)的方法是：

對于整數(shù)部分，用被除數(shù)反復除以2,除第一次外，每次除以

2均取前一次商的整數(shù)部分作被除數(shù)并依次記下每次的余數(shù)。另外，

所得到的商的最后一位余數(shù)是所求二進制數(shù)的最高位。

對于小數(shù)部分，采用連續(xù)乘以基數(shù)2，并依次取出的整數(shù)部分,

直至結(jié)果的小數(shù)部分為0為止。故該法稱“乘基取整法”。

例：將十進制117.625D轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)

解：整數(shù)部分：”除以2取余，逆序輸出”

小數(shù)部分：“乘以2取整，順序輸出”

0.625

X2

0：25取出1

X2

0：5取出。

X2

iTo—取出］

所以117.625D=1110101.101B

特別提示：將十進制數(shù)轉(zhuǎn)換成其他進制數(shù)方法與次上述方法類似。如:

十進制數(shù)轉(zhuǎn)八進制數(shù)，整數(shù)部分“除8取余，逆序輸出”，小數(shù)部分

“乘8取整，順序輸出”；十進制轉(zhuǎn)十六進制，整數(shù)部分“除16取

余，逆序輸出”，特別提示：余10則寫A,余11則寫B(tài)……，小數(shù)

部分“乘16取整，順序輸出”。

(3)將二進制數(shù)轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的八進制數(shù)

3.1在計算機中為什么使用二進制數(shù)

在計算機中，廣泛采用的是只有〃0〃和〃1〃兩個基本符號組成的二進制

數(shù)，而不使用人們習慣的十進制數(shù)，原因如下：

(1)二進制數(shù)在物理上最容易實現(xiàn)。例如，可以只用高、低兩個電

平表示〃1〃和〃0〃，也可以用脈沖的有無或者脈沖的正負極性表示它

們。

(2)二進制數(shù)用來表示的二進制數(shù)的編碼、計數(shù)、加減運算規(guī)則簡

單。

(3)二進制數(shù)的兩個符號〃1〃和〃0〃正好與邏輯命題的兩個值〃是〃和〃

否〃或稱〃真〃和〃假〃相對應(yīng)，為計算機實現(xiàn)邏輯運算和程序中的邏輯

判斷提供了便利的條件。

3.2為什么引入八進制數(shù)和十六進制數(shù)

二進制數(shù)書寫冗長、易錯、難記，而十進制數(shù)與二進制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換

過程復雜，所以一般用十六進制數(shù)或八進制數(shù)作為二進制數(shù)的縮寫。

表各種數(shù)制表示的相“關(guān)系

一進制數(shù)十進鈿數(shù)八進利數(shù)十六進制數(shù)

0000

1111

102

11廠

1004廠

101555

0666

Ui777

10008108

0019119

10101012廠

10111113B

1T001214C

110113151)

11101416E

nil1517F

10000162010

特別提示：要想實現(xiàn)二進制和八進制、十六進制的轉(zhuǎn)換，上

邊的表必須必須記?。。?！

由于1位八進制數(shù)對應(yīng)3位二進制數(shù)，所以二進制數(shù)轉(zhuǎn)換成

八進制數(shù)時，只要以小數(shù)點為界，整數(shù)部分向左，小數(shù)部分向右每3

位分成一組，各組用對應(yīng)的1位八進制數(shù)字表示，即可得到對應(yīng)的

八進制數(shù)值。最左最右端分組不足3位時，可用0補足。

例:將1101101.10101B轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的八進制數(shù)。

解：

所以，1101101.10101B=155.52Q。

同理，用相反的方法可以將八進制數(shù)轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的二進制數(shù)，

一位換成三位。

(4)將二進制數(shù)轉(zhuǎn)為對應(yīng)的十六進制數(shù)

由于1位十六進制數(shù)對應(yīng)4位二進制數(shù)，所以二進制數(shù)轉(zhuǎn)換

為十六進制時，只要以小數(shù)點為界，整數(shù)部分向左，小數(shù)部分向右每

4位分成一組，各組用對應(yīng)的1位十六進制數(shù)字表示，即可得到對

應(yīng)的十六進制數(shù)值。兩端的分組不足4位時，用0補足。

例：將1101101.10101B轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的十六進制數(shù)

解：

所以1101101.10101B=6D.A8H□

同理，用相反的方法可以將十六進制數(shù)轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的二進制數(shù),

一位換四位。

習題1：將十六進制數(shù)5DF.9轉(zhuǎn)換成二進制。

答案：10111011111.1001B

習題2：將二進制數(shù)1100001.111轉(zhuǎn)換成十六進制。

答案：61.EH

(5)至于其他的轉(zhuǎn)換方法，如八進制到十進制，十六進制到十進制

之間的轉(zhuǎn)換，同樣可用按權(quán)展開的多項式之和及整數(shù)部分用“除基

取整數(shù)”來實現(xiàn)的。只不過此時基數(shù)分別為8和16。當然，更

簡單實用的方法是借用二進制數(shù)做橋梁，用“八——二——

十”或“十六——二——八”的轉(zhuǎn)換方法來實現(xiàn)。

7、計算機硬件系統(tǒng)組成及基本工作原理

馮?諾依曼結(jié)構(gòu)

計算機系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成。美藉匈牙利科

學家馮?諾依曼結(jié)構(gòu)(JohnvonNeumann)奠定了現(xiàn)代計算機的基本

結(jié)構(gòu)，其特點是：

1)使用單一的處理部件來完成計算、存儲以及通信的工作。

2)存儲單元是定長的線性組織。

3)存儲空間的單元是直接尋址的。

4）使用低級機器語言，指令通過操作碼來完成簡單的操作。

5）對計算進行集中的順序控制。

6）計算機硬件系統(tǒng)由運算器、存儲器、控制器、輸入設(shè)備、輸

出設(shè)備五大部件組成并規(guī)定了它們的基本功能。

7）二進制形式表示數(shù)據(jù)和指令。

8）在執(zhí)行程序和處理數(shù)據(jù)時必須將程序和數(shù)據(jù)道德從外存儲器

裝入主存儲器中，然后才能使計算機在工作時能夠自動調(diào)整地從存儲

器中取出指令并加以執(zhí)行。

這就是存儲程序概念的基本原理。

計算機指令

計算機根據(jù)人們預定的安排，自動地進行數(shù)據(jù)的快速計算和加工

處理。人們預定的安排是通過一連串指令（操作者的命令）來表達的,

這個指令序列就稱為程序。一個指令規(guī)定計算機執(zhí)行一個基本操作。

一個程序規(guī)定計算機完成一個完整的任務(wù)。一種計算機所能識別的一

組不同指令的集合，管為該種計算機的指令集合或指令系統(tǒng)。在微機

的指令系統(tǒng)中，主要使用了單地址和二地址指令。其中，第1個字節(jié)

是操作碼，規(guī)定計算機要執(zhí)行的基本操作，第2個字節(jié)是操作數(shù)。計

算機指令包括以下類型：數(shù)據(jù)處理指令（加、減、乘、除等）、數(shù)據(jù)

傳送指令、程序控制指令、狀態(tài)管理指令。整個內(nèi)存被分成若干個存

儲單元，每個存儲單元一般可存放8位二進制數(shù)（字節(jié)編址）。每個

在位單元可以存放數(shù)據(jù)或程序代碼。為了能有效地存取該單元內(nèi)存儲

的內(nèi)容，每個單元都給出了一個唯一的編號來標識，即地址。

計算機的工作原理

按照馮?諾依曼存儲程序的原理，計算機在執(zhí)行程序時須先將要

執(zhí)行的相關(guān)程序和數(shù)據(jù)放入內(nèi)存儲器中，在執(zhí)行程序時CPU根據(jù)當前

程序指針寄存器的內(nèi)容取出指令并執(zhí)行指令，然后再取出下一條指令

并執(zhí)行，如此循環(huán)下去直到程序結(jié)束指令時才停止執(zhí)行。其工作過程

就是不斷地取指令和執(zhí)行指令的過程，最后將計算的結(jié)果放入指令指

定的存儲器地址中。計算機工作過程中所要涉及的計算機硬件部件有

內(nèi)存儲器、指令寄存器、指令譯碼器、計算器、控制器、運算器和輸

入/輸出設(shè)備等，在以后的內(nèi)容中將會著重介紹。

(一)計算機硬件系統(tǒng)

硬件通常是指構(gòu)成計算機的設(shè)備實體。一臺計算機的硬件系統(tǒng)應(yīng)

由五個基本部分組成：運算器、控制器、存儲器、輸入和輸出設(shè)備。

這五大部分通過系統(tǒng)總線完成指令所傳達的操作，當計算機在接受指

令后，由控制器指揮，將數(shù)據(jù)眾輸入設(shè)備傳送到存儲器存放，再由控

制器將需要參加運算的數(shù)據(jù)傳送到運算器，由運算器進行處理，處理

后的結(jié)果由輸出設(shè)備輸出。

中央處理器

CPU(centralprocessingunit)意為中央處理單元，又稱中央

處理器。CPU由控制器、運算器和寄存器組成，通常集中在一塊芯片

上，是計算機系統(tǒng)的核心設(shè)備。計算機以CPU為中心，輸入和輸出設(shè)

備與存儲器之間的數(shù)據(jù)傳輸和處理都通過CPU來控制執(zhí)行。微型計算

機的中央處理器又稱為微處理器。

控制器

控制器是對輸入的指令進行分析，并統(tǒng)一控制計算機的各個部件

完成一定任務(wù)的部件。它一般由指令寄存器、狀態(tài)寄存器、指令譯碼

器、時序電路和控制電路組成。計算機的工作方式是執(zhí)行程序，程序

就是為完成某一任務(wù)所編制的特定指令序列，各種指令操作按一定的

時間關(guān)系有序安排，控制器產(chǎn)生各種最基本的不可再分的微操作的命

令信號，即微命令，以指揮整個計算機有條不紊地工作。當計算機執(zhí)

行程序時，控制器首先從指令指針寄存器中取得指令的地址，并將下

一條指令的地址存入指令寄存器中，然后從存儲器中取出指令，由指

令譯碼器對指令進行譯碼后產(chǎn)生控制信號，用以驅(qū)動相應(yīng)的硬件完成

指紋操作。簡言之，控制器就是協(xié)調(diào)指揮計算機各部件工作的元件，

它的基本任務(wù)就是根據(jù)種類指紋的需要綜合有關(guān)的邏輯條件與時間

條件產(chǎn)生相應(yīng)的微命令。

運算器

運算器又稱積極態(tài)度邏輯單元ALU(ArithmeticLogicUnit)o

運算器的主要任務(wù)是執(zhí)行各種算術(shù)運算和邏輯運算。算術(shù)運算是指各

種數(shù)值運算，比如：力口、減、乘、除等。邏輯運算是進行邏輯判斷的

非數(shù)值運算，比如：與、或、非、比較、移位等。計算機所完成的全

部運算都是在運算器中進行的，根據(jù)指令規(guī)定的尋址方式，運算器從

存儲或寄存器中取得操作數(shù)，進行計算后，送回到指令所指定的寄存

器中。運算器的核心部件是加法器和若干個寄存器，加法器用于運算,

寄存器用于存儲參加運算的各種數(shù)據(jù)以及運算后的結(jié)果。

(二)存儲器

存儲器分為內(nèi)存儲器(簡稱內(nèi)存或主存)、外存儲器(簡稱外存

或輔存)。外存儲器一般也可作為輸入/輸出設(shè)備。計算機把要執(zhí)行

的程序和數(shù)據(jù)存入內(nèi)存中，內(nèi)存一般由半導體器構(gòu)成。半導體存儲器

可分為三大類：隨機存儲器、只讀存儲器、特殊存儲器。

RAM

RAM是隨機存取存儲器(RandomAccessMemory),其特點是可

以讀寫，存取任一單元所需的時間相同，通電是存儲器內(nèi)的內(nèi)容可以

保持，斷電后，存儲的內(nèi)容立即消失。RAM可分為動態(tài)(DynamicRAM)

和靜態(tài)(StaticRAM)兩大類。所謂動態(tài)隨機存儲器DRAM是用MOS

電路和電容來作存儲元件的。由于電容會放電，所以需要定時充電以

維持存儲內(nèi)容的正確，例如互隔2ms刷新一次，因此稱這為動態(tài)存儲

器。所謂靜態(tài)隨機存儲器SRAM是用雙極型電路或MOS電路的觸發(fā)器

來作存儲元件的，它沒有電容放電造成的刷新問題。只要有電源正常

供電，觸發(fā)器就能穩(wěn)定地存儲數(shù)據(jù)。DRAM的特點是集成密度高，主

要用于大容量存儲器。SRAM的特點是存取速度快，主要用于調(diào)整緩

沖存儲器。

ROM

ROM是只讀存儲器(ReadOnlyMemory)，它只能讀出原有的內(nèi)

容，不能由用戶再寫入新內(nèi)容。原來存儲的內(nèi)容是由廠家一次性寫放

的，并永久保存下來。ROM可分為可編程(Programmable)ROM、可

擦除可編程(ErasableProgrammable)ROM、電擦除可編程

（ElectricallyErasableProgrammable）ROM。如，EPROM存儲的

內(nèi)容可以通過紫外光照射來擦除，這使它的內(nèi)可以反復更改。

特殊固態(tài)存儲器

包括電荷耦合存儲器、磁泡存儲器、電子束存儲器等，它們多用

于特殊領(lǐng)域內(nèi)的信息存儲飛

止匕外，描述內(nèi)、外存儲容量的常用單位有：

①位/比特（bit）：這是內(nèi)存中最小的單位，二進制數(shù)序列中的

一個0或一個1就是一比比特，在電腦中，一個比特對應(yīng)著一個晶體

管。

②字節(jié)（B、Byte）：是計算機中最常用、最基本的存在單位。

一個字節(jié)等于8個比特，即1Byte=8bito

③千字節(jié)（KB、KiloByte）：電腦的內(nèi)存容量都很大，一般都

是以千字節(jié)作單位來表示。lKB=1024Byte。

④兆字節(jié)（MBMegaByte）：90年代流行微機的硬盤和內(nèi)存等

一般都是以兆字節(jié)（MB）為單位。1MB=1024KBo

⑤吉字節(jié)（GB、GigaByte）：目前市場流行的微機的硬盤已經(jīng)

達到4.3GB、6.4GB、8.1GB、12G、13GB等規(guī)格。1GB=1O24MB。

⑥太字節(jié)（TB、Terabyte）：lTB=1024GBo

（三）輸入/輸出設(shè)備

輸入設(shè)備是用來接受用戶輸入的原始數(shù)據(jù)和程序，并將它們變?yōu)?/p>

計算機能識別的二進制存入到內(nèi)存中。常用的輸入設(shè)備有鍵盤、鼠標、

掃描儀、光筆等。

輸出設(shè)備用于將存入在內(nèi)存中的由計算機處理的結(jié)果轉(zhuǎn)變?yōu)槿?/p>

們能接受的形式輸出。常用的輸出設(shè)備有顯示器、打印機、繪圖儀等。

（四）總線

總線是一組為系統(tǒng)部件之間數(shù)據(jù)傳送的公用信號線。具有匯集與

分配數(shù)據(jù)信號、選擇發(fā)送信號的部件與接收信號的部件、總線控制權(quán)

的建立與轉(zhuǎn)移等功能。典型的微機計算機系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖2-3所示，

通常多采用單總線結(jié)構(gòu)，一般按信號類型將總線分為三組，其中AB

（AddressBus）為地址總線;DB（DataBus）為數(shù)據(jù)總線;CB（Control

Bus）控制總線。

（五）微型計算機主要技術(shù)指標

①CPU類型：是指微機系統(tǒng)所采用的CPU芯片型號，它決定了微

機系統(tǒng)的檔次。

②字長：是指CPU一次最多可同時傳送和處理的二進制位數(shù)，安

長直接影響到計算機的功能、用途和應(yīng)用范圍。如Pentium是64位

字長的微處理器，即數(shù)據(jù)位數(shù)是64位，而它的尋址位數(shù)是32位。

③時鐘頻率和機器周期：時鐘頻率又稱主頻，它是指CPU內(nèi)部晶

振的頻率，常用單位為兆（MHz）,它反映了CPU的基本工作節(jié)拍。

一個機器周期由若干個時鐘周期組成，在機器語言中，使用執(zhí)行一條

指令所需要的機器周期數(shù)來說明指令執(zhí)行的速度。一般使用CPU類型

和時鐘頻率來說明計算機的檔次。如PentiumIII500等。

④運算速度：是指計算機每秒能執(zhí)行的指令數(shù)。單位有MIPS（每

秒百萬條指令）、MFL0PS（秒百萬條浮點指令）

⑤存取速度：是指存儲器完成一次讀取或?qū)懘娌僮魉璧臅r間，

稱為存儲器的存取時間或訪問時間。而邊連續(xù)兩次或?qū)懰枰淖疃?/p>

時間，稱為存儲周期。對于半導體存儲器來說，存取周期大約為兒十

到兒百毫秒之間。它的快慢會影響到計算機的速度。

⑥內(nèi)、外存儲器容量：是指內(nèi)存存儲容量，即內(nèi)容儲存器能夠存

儲信息的字節(jié)數(shù)。外儲器是可將程序和數(shù)據(jù)永久保存的存儲介質(zhì)，可

以說其容量是無限的。如硬盤、軟盤已是微機系統(tǒng)中不可缺少的外部

設(shè)備。迄今為止，所有的計算機系統(tǒng)都是基于馮?諾依曼存儲程序的

原理。內(nèi)、外存容量越大，所能運行的軟件功能就越豐富。CPU的高

速度和外存儲器的低速度是微機系統(tǒng)工作過程中的主要瓶頸現(xiàn)象，不

過由于硬盤的存取速度不斷提高，目前這種現(xiàn)象已有所改善。

8、計算機軟件系統(tǒng)組成、系統(tǒng)軟件與應(yīng)用軟件的基本概念、功能

和分類。

計算機軟件由程序和有關(guān)的文檔組成。程序是指令序列的符號表

示，文檔是軟件開發(fā)過程中建立的技術(shù)資料。程序是軟件的主體，一

般保存在存儲介質(zhì)（如軟盤、硬盤和光盤）中，以便在計算機上使用。

文檔對于使用和維護軟件尤其重要，隨著軟件產(chǎn)品發(fā)布的文檔主要是

使用手冊，其中包含了該軟件產(chǎn)品的功能介紹、運行環(huán)境要求、安裝

方法、操作說明和錯誤信息說明等。某個軟件要求的運行環(huán)境是指運

行它至少應(yīng)有的硬件和其他軟件的配置，也就是說，在計算機系統(tǒng)層

次結(jié)構(gòu)中，它是該軟件的下層（內(nèi)層）至少應(yīng)有的配置（包括對硬件的

設(shè)備和指標要求、軟件的版本要求等）。計算機軟件按用途可分為系

統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。

1.3.1系統(tǒng)軟件

系統(tǒng)軟件是管理、監(jiān)控和維護計算機資源的軟件，是用來擴大計

算機的功能、提高計算機的工作效率、方便用戶使用計算機的軟件，

人們借助于軟件來使用計算機。系統(tǒng)軟件是計算機正常運轉(zhuǎn)不可缺少

的，一般由計算機生產(chǎn)廠家或?qū)ｉT的軟件開發(fā)公司研制，出廠時寫入

ROM芯片或存入磁盤（供用戶選購）。任何用戶都要用到系統(tǒng)軟件，其

他程序都要在系統(tǒng)的軟件支持下運行。

系統(tǒng)軟件主要分為操作系統(tǒng)軟件（軟件的核心）、各種語言處理程

序和各種數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)3類。

1.操作系統(tǒng)

系統(tǒng)軟件的核心是操作系統(tǒng)。操作系統(tǒng)是由指揮與管理計算機系

統(tǒng)運行的程序模板和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)組成的一種大型軟件系統(tǒng)，其功能是管

理計算機的軟硬件資源和數(shù)據(jù)資源，為用戶提供高效、全面的服務(wù)。

正是由于操作系統(tǒng)的飛速發(fā)展，才使計算機的使用變得簡單而普及。

操作系統(tǒng)是管理計算機軟硬件資源的一個平臺，沒有它，任何計算機

都無法正常運行。在個人計算機發(fā)展史上曾出現(xiàn)過許多不同的操作系

統(tǒng),其中最為常用的有5種:DOS,Windows,Linux,Unix和OS/2,

如圖1-31所示為DOS操作系統(tǒng)和Windows操作系統(tǒng)的主界面。

圖1-31DOS操作系統(tǒng)和Windows操作系統(tǒng)主界面

2.語言處理系統(tǒng)

語言處理系統(tǒng)包括機器語言、匯編語言和高級語言。這些語言處

理程序除個別常駐在ROM中可以獨立運行外，都必須在操作系統(tǒng)的支

持下運行。

?機器語言

機器語言是指機器能直接識別的語言，它是由“1”和“0”組成

的一組代碼指令。例如，01001001,作為機器語言指令，可能表示將

某兩個數(shù)相加。由于機器語言比較難記，所以基本上不能用來編寫程

序。

?匯編語言

匯編語言是由一組與機器語言指令一一對應(yīng)的符號指令和簡單

語法組成的。例如，“ADDA,B”可能表示將A與B相加后存入B中，

它可能與上例機器語言指令01001001直接對應(yīng)。匯編語言程序要由

一種“翻譯”程序來將它翻譯為機器語言程序，這種翻譯程序稱為匯

編程序。任何一種計算機都配有只適用于自己的匯編程序。匯編語言

適用于編寫直接控制機器操作的低層程序，它與機器密切相關(guān)，一般

人也很難使用。

?高級語言

高級語言比較接近日常用語，對機器依賴性低，是適用于各種機

器的計算機語言。目前，高級語言已發(fā)明出數(shù)十種，下面介紹常用的

兒種，如表1-2所示。

表1-2常用的兒種高級語言

名稱功能

一種最簡單易學的計算機高級語言，許多人學習基

本的程序設(shè)計就是從它開始的。新開發(fā)的Visual

BASIC語言

Basic具有很強的可視化設(shè)計功能，是重要的多媒

體編程工具語言

一種非常適合于工程設(shè)計計算的語言，它已經(jīng)具有

FORTRAN語言

相當完善的工程設(shè)計計算程序庫和工程應(yīng)用軟件

一種具有很高靈活性的高級語言，它適合于各種應(yīng)

C語言

用場合，所以應(yīng)用非常廣泛

這是近幾年才發(fā)展起來的一種新的高級語言。它適

應(yīng)了當前高速發(fā)展的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，非常適合用作交互

Java語言

式多媒體應(yīng)用的編程。它簡單、性能高、安全性好、

可移植性強

有兩種翻譯程序可以將高級語言所寫的程序翻譯為機器語言程

序，一種叫“編譯程序”，一種叫“解釋程序”。

編譯程序把高級語言所寫的程序作為一個整體進行處理，編譯后

與子程序庫鏈接，形成一個完整的可執(zhí)行程序。這種方法的缺點是編

譯、鏈接較費時、但可執(zhí)行程序運行速度很快。FORTRAN,C語言等

都采用這種編譯方法。

解釋程序則對高級語言程序逐句解釋執(zhí)行。這種方法的特點是程

序設(shè)計的靈活性大，但程序的運行效率較低。BASIC語言本來屬于解

釋型語言，但現(xiàn)在已發(fā)展為也可以編譯成高效的可執(zhí)行程序，兼有兩

種方法的優(yōu)點。Java語言則先編譯為Java字節(jié)碼，在網(wǎng)絡(luò)上傳送到

任何一種機器上之后，再用該機所配置的Java解釋器對Java字節(jié)碼

進行解釋執(zhí)行。

3.數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)

數(shù)據(jù)庫是以一定的組織方式存儲起來的、具有相關(guān)性的數(shù)據(jù)的集

合。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)就是在具體計算機上實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫技術(shù)的系統(tǒng)軟

件，由它來實現(xiàn)用戶對數(shù)據(jù)庫的建立、管理、維護和使用等功能。目

前在計算機上流行的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)軟件有Oracle8i和SQLServer

2000等。

1.3.2應(yīng)用軟件

為解決計算機各類問題而編寫的程序稱為應(yīng)用軟件。它又可分為

應(yīng)用軟件包與用戶程序。應(yīng)用軟件隨著計算機應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴展而

與日俱增。

1.用戶程序

用戶程序是用戶為了解決特定的具體問題而開發(fā)的軟件。編制用

戶程序應(yīng)充分利用計算機系統(tǒng)的種種現(xiàn)成軟件，在系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟

件包的支持下可以更加方便、有效地研制用戶專用程序。例如：火車

站或汽車站的票務(wù)管理系統(tǒng)、人事管理部門的人事管理系統(tǒng)和財務(wù)部

門的財務(wù)管理系統(tǒng)等。

2.應(yīng)用軟件包

應(yīng)用軟件包是為實現(xiàn)某種特殊功能而經(jīng)過精心設(shè)計的、結(jié)構(gòu)嚴密

的獨立系統(tǒng)，是一套滿足同類應(yīng)用的許多用戶所需要的軟件。例如：

Microsoft公司發(fā)布的OfficeXP應(yīng)用軟件包，包含Word2002（字處

理）、Excel2002（電子表格）、PowerPoint2002（幻燈片）、Access

2002（數(shù)據(jù)庫管理）等應(yīng)用軟件，是實現(xiàn)辦公自動化的很好的應(yīng)用軟件

包，還有日常使用的殺毒軟件（KV3000、瑞星、金山毒霸等），以及各

種游戲軟件等。如圖1-32所示為金山毒霸軟件和Excel軟件的主界

面。

圖1-32金山毒霸和Excel軟件

9、軟件基礎(chǔ)知識

“軟件(software)”一詞，用于描述計算機中的非硬件成分，

出現(xiàn)于50年代，1960年前后才廣為流傳，國內(nèi)由中科院軟件所最早

定名。目前軟件指計算機系統(tǒng)中的程序及其文檔。

10、程序設(shè)計語言的基本概念

程序設(shè)計語言(ProgrammingLanguage)是用于編寫計算機程序

的語言。語言的基礎(chǔ)是一組記號和一組規(guī)則。根據(jù)規(guī)則由記號構(gòu)成的

記號串的總體就是語言。在程序設(shè)計語言中，這些記號串就是程序。

程序設(shè)計語言包含三個方面，即語法、語義和語用。語法表示程序的

結(jié)構(gòu)或形式，亦即表示構(gòu)成程序的各個記號之間的組合規(guī)則，但不涉

及這些記號的特定含義，也不涉及使用者。語義表示程序的含義，亦

即表示按照各種方法所表示的各個記號的特定含義，但也不涉及使用

著，語用表示程序與使用的關(guān)系。

程序設(shè)計語言的基本成分有：①數(shù)據(jù)成分，用于描述程序所涉及

的數(shù)據(jù)；②運算成分，用以描述程序中所包含的運算；③控制成分，

用以描述程序中所包含的控制；④傳輸成分，用以表達程序中數(shù)據(jù)的

傳輸。

程序設(shè)計語言按照語言級別可以分為低級語言和高級語言。低級

語言有機器語言和匯編語言。低級語言與特定的機器有關(guān)、功效高，

但使用復雜、繁瑣、費時、易出差錯。機器語言是表示成數(shù)碼形式的

機器基本指令集，或者是操作碼經(jīng)過符號化的基本指令集。匯編語言

是機器語言中地址部分符號化的結(jié)果，或進一步包括宏構(gòu)造。高級語

言的表示方法要比低級語言更接近于待解問題的表示方法，其特點是

在一定程度上與具體機器無關(guān)，易學、易用、易維護。

程序設(shè)計語言按照用戶的要求有過程式語言和非過程式語言之

分。過程式語言的主要特征是，用戶可以指明一列可順序執(zhí)行的運算,

以表示相應(yīng)的計算過程，如FORTRAN、COBOL.PASCAL等。

按照應(yīng)用范圍,有通用語言與專用語言之分o如FORTRAN、COLBAL、

PASCAL,C等都是通用語言。目標單一的語言稱為專用語言，如APT

等。

按照使用方式，有交互式語言和非交互式語言之分。具有反映人

機交互作用的語言成分的語言成為交互式語言，如BASIC等。不反映

人機交互作用的語言稱為非交互式語言，如F0RTRAN、C0B0L、ALG0L69、

PASCAL,C等都是非交互式語言。

按照成分性質(zhì)，有順序語言、并發(fā)語言和分布語言之分。只含順

序成分的語言稱為順序語言，如FORTRAN、C等。含有并發(fā)成分的語

言稱為并發(fā)語言，如PASCAL、Modu為和Ada等。

11、多媒體的基本概念及關(guān)鍵技術(shù)

多媒體是數(shù)字、文字、聲音、圖形、圖像和動畫等各種媒體的有

機組合，并與先進的計算機、通信和廣播電視技術(shù)相結(jié)合，形成一個

可組織、存儲、操縱和控制多媒體信息的集成環(huán)境和交互系統(tǒng)。下面

介紹一些關(guān)于多媒體的基本概念及相關(guān)的特性。

媒體

媒體(Medium)又稱媒介、媒質(zhì)，是承載信息的載體。

多媒體技術(shù)

多媒體技術(shù)是指能對多種載體（媒介）上的信息和多種存儲體（媒

質(zhì)）上的信