第一章 计算机基础知识 计算机的发展简史 1 计算机软件系统 6 计算机的定义和分类 2 微型计算机的组成 7 计算机的特点和用途 3 计算机的发展趋势 8 计算机的信息表示与存储 4 微型计算机的基本操作 9 计算机硬件系统 5 信息技术与计算机文化 10

第一章 计算机基础知识 计算机的发展简史 1 计算机软件系统 6 计算机的定义和分类 2 微型计算机的组成 7 计算机的特点和用途 3 计算机的发展趋势 8 计算机的信息表示与存储 4 微型计算机的基本操作 9 计算机硬件系统 5 信息技术与计算机文化 10

第一台电子计算机（ENIAC） 5000次加法/秒 体重30吨 占地170m2 18800只电子管 1500个继电器 功率150KW 计算机的发展简史 第一台电子计算机（ENIAC） 5000次加法/秒 体重30吨 占地170m2 18800只电子管 1500个继电器 功率150KW ENIAC的由来 　　世界上第一台数字式电子计算机是由美国宾夕法尼亚大学的物理学家约翰·莫克利（John Mauchly）和工程师普雷斯伯·埃克特（J – Presper Eckert）领导研制的取名为ENIAC（Electronic Numerical Integrator And Calculator）的计算机。 　　1942年在宾夕法尼亚大学任教的莫克利提出了用电子管组成计算机的设想，这一方案得到了美国陆军弹道研究所高尔斯特丹（Goldstine）的关注。当时正值第二次世界大战之际，新武器研制中的弹道问题涉及许多复杂的计算，单靠手工计算已远远满足不了要求，急需自动计算的机器。于是在美国陆军部的资助下，1943年开始了ENIAC的研制，并于1946年完成。当时它的功能确实出类拔萃，例如它可以在一秒钟内进行5000次加法运算，3毫秒便可进行一次乘法运算，与手工计算相比速度要大大加快，60秒钟射程的弹道计算时间由原来的20分钟缩短到30秒。但它也明显存在着缺点。它体积庞大，机器中约有18800只电子管，1500个继电器，70000只电阻及其他各类电气元件，运行时耗电量很大。另外，它的存储容量很小，只能存20个字长为10位的十进位数，而且是用线路连接的方法来编排程序，因此每次解题都要靠人工改接连线，准备时间大大超过实际计算时间。 　　尽管如此，ENIAC的研制成功还是为以后计算机科学的发展提供了契机，而每克服它的一个缺点，都对计算机的发展带来很大影响，其中影响最大的要算是“程序存储”方式的采用。将程序存储方式的设想确立为体系的是美国数学家冯·诺依曼（Von Neumann），其思想是：计算机中设置存储器，将符号化的计算步骤存放在存储器中，然后依次取出存储的内容进行译码，并按照译码结果进行计算，从而实现计算机工作的自动化。

当前最快的电子计算机（ Roadrunner ） 计算机的发展简史 当前最快的电子计算机（ Roadrunner ） 每秒能够完成1000多万亿次运算 7000个AMD的双内核处理器+ 13000个改进的Cell微处理器 80TB内存、57英里光纤、3456个Tri-Blade节点 ENIAC的由来 　　世界上第一台数字式电子计算机是由美国宾夕法尼亚大学的物理学家约翰·莫克利（John Mauchly）和工程师普雷斯伯·埃克特（J – Presper Eckert）领导研制的取名为ENIAC（Electronic Numerical Integrator And Calculator）的计算机。 　　1942年在宾夕法尼亚大学任教的莫克利提出了用电子管组成计算机的设想，这一方案得到了美国陆军弹道研究所高尔斯特丹（Goldstine）的关注。当时正值第二次世界大战之际，新武器研制中的弹道问题涉及许多复杂的计算，单靠手工计算已远远满足不了要求，急需自动计算的机器。于是在美国陆军部的资助下，1943年开始了ENIAC的研制，并于1946年完成。当时它的功能确实出类拔萃，例如它可以在一秒钟内进行5000次加法运算，3毫秒便可进行一次乘法运算，与手工计算相比速度要大大加快，60秒钟射程的弹道计算时间由原来的20分钟缩短到30秒。但它也明显存在着缺点。它体积庞大，机器中约有18800只电子管，1500个继电器，70000只电阻及其他各类电气元件，运行时耗电量很大。另外，它的存储容量很小，只能存20个字长为10位的十进位数，而且是用线路连接的方法来编排程序，因此每次解题都要靠人工改接连线，准备时间大大超过实际计算时间。 　　尽管如此，ENIAC的研制成功还是为以后计算机科学的发展提供了契机，而每克服它的一个缺点，都对计算机的发展带来很大影响，其中影响最大的要算是“程序存储”方式的采用。将程序存储方式的设想确立为体系的是美国数学家冯·诺依曼（Von Neumann），其思想是：计算机中设置存储器，将符号化的计算步骤存放在存储器中，然后依次取出存储的内容进行译码，并按照译码结果进行计算，从而实现计算机工作的自动化。 一天完成的工作量，即使全世界所有人每天24小时、每年365天利用手持计算机进行计算，也得46年时间才能完成。

中国目前最快的计算机

天河一号

天河一号使用的主要技术 “天河一号”采用7项关键技术，使得“一加一”的结果尽量接近“二”，从而发挥出机器最大的整体效能。 这7项技术包括： 多阵列可配置协同并行体系结构 高速率扩展互联通信技术 高效异构协同计算技术 基于隔离的安全控制技术 虚拟化的网络计算支撑技术 多层次的大规模系统容错技术和系统能耗综合控制技术

计算机发展的几个阶段 计算机的发展简史 第一代 （1946--1956） 电子管 5千--4万（次/秒） 第二代 （1957--1964） 晶体管 几万—几十万（次/秒） 第三代 （1965--1970） 集成电路 几十万--百万（次/秒） 第四代 （1971--至今） 超大规模集成电路 几百万--百亿（次/秒） 按照所采用的基本元件，计算机的发展经历了4个阶段： 　　“埃迪瓦克”（EDVAC）是典型的第一代电子计算机。第一代电子计算机的主要特点是使用电子管作为逻辑元件。它的五个基本部分为运算器，控制器，存储器，输入器和输出器。运算器和控制器采用电子管，控制器和运算器构成中央处理机，存储器采用电子管和延迟线，这一代计算机的一切操作，包括输入输出在内，都由中央处理机集中控制。这种计算机主要用于科学技术方面的计算。 　　第一代电子计算机使用的是“定点运算制”，参与运算的绝对值必须小于1；而第二代电子计算机则增加了浮点运算，使数据的绝对值可达到2的几十次方或几百次方，使电子计算机的计算能力实现了一次飞跃。同时，用晶体管取代了电子管使第二代电子计算机的体积大大减小，寿命延长，价格降低，为电子计算机的广泛应用创造了条件。 　　第二代电子计算机是用晶体管制造的计算机。在20世纪50年代之前，计算机都采用电子管作元件。电子管元件有许多明显的缺点。例如，在运行时产生的热量太多，可靠性较差，运算速度不快，价格昂贵，体积庞大，这些都使计算机发展受到限制。于是，晶体管开始被用来作计算机的元件。晶体管不仅能实现电子管的功能，又具有尺寸小，重量轻，寿命长，效率高，发热少，功耗低等优点。使用了晶体管以后，电子线路的结构大大改观，制造高速电子计算机的设想也就更容易实现了。 　　第三代电子计算机是使用了集成电路的计算机。集成电路所包含的元件数量以每1--2年翻一番的速度增长着。发展到70年代初期，大部分电路元件都已经以集成电路的形式出现。甚至，在像拇指指甲那样大的约1平方厘米的芯片上，就可以集成上百万个电子元件。 　　进入20世纪60年代后，微电子技术发展迅猛。在1967年和1977年，分别出现了大规模集成电路和超大规模集成电路，并立即在电子计算机上得到了应用。由大规模和超大规模集成电路组装成的计算机，就被称为第四代电子计算机。美国ILLIAC-IV计算机，是第一台全面使用大规模集成电路作为逻辑元件和存储器的计算机，它标志着计算机的发展已到了第四代。 第五代计算机 前四代计算机本质的区别在于基本元件的改变，即从电子管、晶体管、集成电路到超大规模集成电路，第五代计算机的创新也可能在基本元件上。有些专家推测有以下3种新概念的计算机可能成为第五代计算机的候选机。 （1）生物计算机。生物计算机使用生物芯片，生物芯片是用生物工程技术产生的蛋白质分子制成。生物芯片存储能力巨大，运算速度比当前的巨型计算机还要快10万倍，能量消耗则为其10亿分之一。由于蛋白质分子具有自组织、自调节、自修复和再生能力，使得生物计算机具有生物体的一些特点，如自动修复芯片发生的故障，还能模仿人脑的思考机制。 （2）光子计算机。光子计算机利用光子取代电子进行数据运算、传输和存储。在光子计算机中，不同波长的光表示不同的数据，可快速完成复杂的计算工作。 与电子计算机相比，光子计算机具有以下优点：超高速的运算速度、强大的并行处理能力、大存储量、非常强的抗干扰能力等。据推测，未来光子计算机的运算速度可能比今天的超级计算机快1000倍以上。 （3）超导计算机。由超导元件和电路组成的计算机，可依据超导元件的特殊性能而突破电子计算机的局限。使速度更快，消耗更小。 第五代计算机是正在研制中的新型电子计算机。用超大规模集成电路和其他新型物理元件组成，具有推论、联想、智能会话等功能，并能直接处理声音、文字、图像等信息。 第五代计算机是一种更接近人的人工智能计算机。它能理解人的语言，文字和图形，人无需编写程序，靠讲话就能对计算机下达命令，驱使它工作。它能将一种知识信息与有关的知识信息连贯起来，作为对某一知识领域具有渊博知识的专家系统，成为人们从事某方面工作的得力助手和参谋。第五代计算机还是能"思考"的计算机，能帮助人进行推理、判断，具有逻辑思维能力。 第五代计算机的工作原理与前四代计算机的工作原理有根本区别。它与近年来发展的"人工智能"密切相关。70年代以来，随着计算机技术的发展，人工智能的研究也有很大进展，在用计算机证明定理、进行景物分析、图形显示、理解自然语言等方面，取得明显成果。在这个基础上，提出了进一步的问题，如人的思维活动能不能形式化等，现在正努力探索解决。所有这些为第五代计算机的研制创造了条件。 第五代计算机的体系结构，从理论上和工艺技术上看与现在的计算机也有根本的不同，当它问世以后，提供的先进功能以及摆脱掉传统计算机的技术限制，必将为人类进入信息化的社会，提供一种强有力的工具。 第五代：具有人工智能的计算机——研制中

计算机第一定律——摩尔定律 摩尔定律是指IC（半导体元件）上可容纳的晶体管数目，约每隔18个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。 现在，摩尔定律主要有以下"版本"： 集成电路芯片上所集成的电路的数目，每隔18个月就翻一番。 微处理器的性能每隔18个月提高一倍，而价格下降一倍。 用一个美元所能买到的电脑性能，每隔18个月翻两番。

第一章 计算机基础知识 计算机的发展简史 1 计算机软件系统 6 计算机的定义和分类 2 微型计算机的组成 7 计算机的特点和用途 3 计算机的发展趋势 8 计算机的信息表示与存储 4 微型计算机的基本操作 9 计算机硬件系统 5 信息技术与计算机文化 10

计算机的概念 电子计算机是一种能根据程序要求快速而高效地自动完成信息处理并具有存储记忆功能的电子设备，俗称“电脑”。 输入设备 输出设备 计算机的定义和分类 计算机的概念 电子计算机是一种能根据程序要求快速而高效地自动完成信息处理并具有存储记忆功能的电子设备，俗称“电脑”。 输入设备 输出设备 自动化处理

计算机的分类 分类1——按信息表示与处理方式分 分类2——按用途分 分类3——按规模、速度分 计算机的定义和分类 电子数字计算机、电子模拟计算机、混合式电子计算机 分类2——按用途分 通用计算机、专用计算机 分类3——按规模、速度分 巨型机、大型机、中型机、小型机、工作站、IA服务器、微型机、单片机

课外阅读 IA服务器 通常将采用Intel（英特尔）处理器的服务器称之为IA（Intel Architecture）架构服务器，又称CISC（Complex Instruction Set Computer复杂指令集）架构服务器，由于IA架构的服务器是基于PC的体系结构，所以又把IA架构的服务器称为PC服务器。 由于该架构服务器采用了开放式体系，以“小、巧、稳”为特点,凭借可靠的性能、低廉的价格，并且实现了工业标准化技术和得到国内外大量软硬件供应商的支持，在大批量生产的基础上，以其极高的性能价格比而在全球范围内，尤其在我国得到广泛的应用。在互联网和局域网内更多的完成文件服务、打印服务、通讯服务、WEB服务、电子邮件服务、数据库服务、应用服务等主要应用。

课外阅读 IA服务器与PC机的差异 在CPU处理能力方面:大多数IA架构的服务器采用多CPU对称处理技术，多颗CPU共同进行数据运算，大大地提高了服务器的计算能力 在I/O（输入输出）性能方面:服务器上采用了SCSI卡、RAID卡、高速网卡、内存中继器等设备，大大提高了服务器I/O能力 在安全可靠性方面:采用专用的ECC内存、RAID技术、热插拔技术、冗余电源、冗余风扇等方法使服务器具备容错能力、安全保护能力 在扩展性方面:服务器具备较多的扩展插槽、较多的驱动器支架及较大的硬盘、内存扩展能力 在可管理性方面:多数服务器在主板上集成了各种传感器，用于检测服务器上的各种硬件设备，同时配合相应管理软件，可以远程监测服务器，

第一章 计算机基础知识 计算机的发展简史 1 计算机软件系统 6 计算机的定义和分类 2 微型计算机的组成 7 计算机的特点和用途 3 计算机的发展趋势 8 计算机的信息表示与存储 4 微型计算机的基本操作 9 计算机硬件系统 5 信息技术与计算机文化 10

第一章 计算机基础知识 课外阅读 计算机的特点和用途 3

第一章 计算机基础知识 计算机的发展简史 1 计算机软件系统 6 计算机的定义和分类 2 微型计算机的组成 7 计算机的特点和用途 3 计算机的发展趋势 8 计算机的信息表示与存储 4 微型计算机的基本操作 9 计算机硬件系统 5 信息技术与计算机文化 10

计算机的语言——二进制 在冯·诺依曼型计算机中，所有的信息都是采用二进制编码。 包括：数据、指令；图形、声音、视频等。 计算机的信息表示与存储 计算机的语言——二进制 在冯·诺依曼型计算机中，所有的信息都是采用二进制编码。 包括：数据、指令；图形、声音、视频等。 二进制系统仅有两个数——0和1 二进制表示信息的优点： 易于物理实现 二进制数运算简单 机器可靠性 高通用性强

计算机中的信息单位 位（bit） 字节（Byte） [bit] 比特 度量数据的最小单位，表示1位二进制数字。 计算机的信息表示与存储 计算机中的信息单位 位（bit） 度量数据的最小单位，表示1位二进制数字。 字节（Byte） 信息组织和存储的基本单位，也是计算机体系结构的基本单位。简写为B。 1 B = 8 bit [bit] 比特 b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0 [bait] K（千）字节 1KB =1024B M（兆）字节 1MB = 1024 KB G（吉）字节 1GB = 1024 MB T（太）字节 1TB = 1024 GB

进位计数制的概念 思考十进制数的特点： 一个十进制数的每一位可以出现哪些符号？ 两个十进制数进行加法运算的时候如何进位，那减法运算呢？ 计算机的信息表示与存储 进位计数制的概念 思考十进制数的特点： 一个十进制数的每一位可以出现哪些符号？ 两个十进制数进行加法运算的时候如何进位，那减法运算呢？ R进制：采用R个基本符号；遵循“逢R进一，退一当R”。 基数：一种计数制允许选用基本数字符号的个数。如：十进制基数为10。

计算机科学中常用的数制 十进制 基数10，可使用0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 二进制 基数2，可使用0,1 计算机的信息表示与存储 计算机科学中常用的数制 十进制 基数10，可使用0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 二进制 基数2，可使用0,1 八进制 基数8，可使用0,1,2,3,4,5,6,7 十六进制 基数16，可使用0,……,9,A,B,C,D,E,F 思考：计算机能不能直接读懂十、八、十六进制数？

数制的书写规则 采用括号外面加下标。如： 采用字母后缀： (1011)2 ：表示二进制数1011。 计算机的信息表示与存储 数制的书写规则 采用括号外面加下标。如： (1011)2 ：表示二进制数1011。 (9981)10 ：表示十进制数9981。 采用字母后缀： B(Binary)：表示二进制数，如：101B。 O(Octal)：表示八进制数，如：101O。 D(Denary)：表示十进制数，可省略，如：101D或101。 H(Hexadecimal)：表示十六进制数，如：101H。

计算机的信息表示与存储 各数制中数的对照表 十进制 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 二进制 八进制 十六进制 A B C D E F 思考：十进制数15，是个两位数。那么将它表示成二、八、十六进制，值为多少，分别是几位数？

计算机的信息表示与存储 进制的加减运算——逢R进1，借1当R 二进制 运算法则：“逢2进1，借1当2”。 例如：

计算机的信息表示与存储 进制的加减运算——逢R进1，借1当R 八进制 “逢8进1，借1当8”。 十六进制 “逢16进1，借1当16”

不同进制数之间的转换 思考： (10010101)2 = (？)10 = (？)8 = (？)16 计算机的信息表示与存储 八进制 二进制 十进制 十六进制

位权 数制中每一固定位置对应的单位值称为“权”。 十进制数153.29的按权展开式，如下： 1 5 3 . 2 9 b2 b1 b0 ． b-1 b-2 10:基数；10-1是b-1位的位权 十进制数153.29的按权展开式，如下： =1×102 + 5×101+ 3×100+ 2×10-1 + 9×10-2 R进制按权展开式的一般形式为： N=dn-1bn-1+dn-2bn-2+…+d1b1+d0b0+d-1b-1+…+d-mb-m 式中：n —— 整数部分的总位数；m —— 小数部分的总位数；d下标 —— 该位的数码；b —— 基数。b上标 —— 位权。

“二”“八”“十六” 转“十”进制 方法：按权展开，再求和。 写出按权展开式 =1×20 + 0×21+ 1×22+ 0×23 + 计算机的信息表示与存储 “二”“八”“十六” 转“十”进制 方法：按权展开，再求和。 2:进制的基数； 23=8是b3位的权值 1 0 0 1 0 1 0 1 b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0 写出按权展开式 =1×20 + 0×21+ 1×22+ 0×23 + 1×24 +0×25 + 0×26 + 1×27 =20 + 22+ 24 + 27 按十进制规则计算求和 =1 + 4+ 16 + 128 =149

“二”“八”“十六”转 “十”进制 例1：将(101.1)2转换成十进制数。 计算机的信息表示与存储 “二”“八”“十六”转 “十”进制 例1：将(101.1)2转换成十进制数。 (101.1)2＝1×22 + 0×21 + 1×20 + 1×2-1 ＝4+0+1+1/2 ＝(5.5) 10 例2：将(113.6)8转换成十进制数。 (113.6)8＝ 1×82 + 1×81 + 3×80 + 6×8-1 ＝64+8+3+6/8 ＝(75.75) 10 例3：将(2B.C)16转换成十进制数。 (2B.C)16＝ 2×161 + 11×160 + 12×16-1 ＝32+11+12/16 ＝(43.75) 10

“十”转“二”“八”“十六”进制 方法：整数部分和小数部分分别转换，两部分再求和。 整数部分：除以基数，取余数；当商为零时，余数倒排序。 计算机的信息表示与存储 “十”转“二”“八”“十六”进制 方法：整数部分和小数部分分别转换，两部分再求和。 整数部分：除以基数，取余数；当商为零时，余数倒排序。 小数部分：乘以基数，取整数；当小数部分为零时，整数顺排序。

“十”转“二”“八”“十六”进制 例1：将 (48.375)10转换成二进制数。 解：整数部分、小数部分 分别进行。 整数部分转换过程如下： 计算机的信息表示与存储 “十”转“二”“八”“十六”进制 例1：将 (48.375)10转换成二进制数。 解：整数部分、小数部分 分别进行。 整数部分转换过程如下： 先计算出的数靠近小数点。 2 48 24 12 6 3 1 b =0 4 =1 5 整数部分结果： (48)10= (110000)2

“十”转“二”“八”“十六”进制 小数部分转换过程如下： 小数部分结果： (0.375)10= (0.011)2 计算机的信息表示与存储 “十”转“二”“八”“十六”进制 小数部分转换过程如下： 0.375×2=0.75 b-1=0 0.75×2=1.5 b-2=1 0.5×2=1.0 b-3=1 小数部分结果： (0.375)10= (0.011)2 整数部分结果： (48)10= (110000)2 小数部分结果： (0.375)10= (0.011)2 整数部分 + 小数部分： (48.375)10= (110000.011)2

“十”转“二”“八”“十六”进制 例2：将 (47.39)10转换成二进制数。 解：整数部分、小数部分 分别进行。 整数部分转换过程如下： 计算机的信息表示与存储 “十”转“二”“八”“十六”进制 例2：将 (47.39)10转换成二进制数。 解：整数部分、小数部分 分别进行。 整数部分转换过程如下： 整数部分结果： (47)10= (101111)2

“十”转“二”“八”“十六”进制 小数部分转换过程如下： 计算机的信息表示与存储 “十”转“二”“八”“十六”进制 小数部分转换过程如下： 0.39×2=0.78 b-1=0 0.78×2=1.56 b-2=1 0.56×2=1.12 b-3=1 小数部分转换时，乘2的过程一直继续下去，直到达到小数部分为零或者达到所需要的位数（例如本例中取了3位）。 小数部分结果： (0.39)10≈ (0.011)2 小数部分不一定精确

“十”转“二”“八”“十六”进制 整数部分结果： (47)10 = (101111)2 小数部分结果： 计算机的信息表示与存储 “十”转“二”“八”“十六”进制 整数部分结果： (47)10 = (101111)2 小数部分结果： (0.39)10 ≈ (0.011)2 整数部分 + 小数部分： (47.39)10 = (101111.011)2

计算机的信息表示与存储 “二” 转 “八” 进制 方法：“三位合一”。 先分组：以小数点为界，整数部分从右向左，每三位为一组，最后不足三位时，用零从左边补齐三位；小数部分从左向右，每三位为一组，最后不足三位时，用零从右边补齐三位。 再转换：每一组二进制数转换成相应的一位八进制数。

“二” 转 “八” 进制 二进制和八进制对照表 例：将二进制数(1110111.11)2转化成八进制数。 计算机的信息表示与存储 二进制 “二” 转 “八” 进制 二进制和八进制对照表 二进制 000 001 010 011 100 101 110 111 八进制 1 2 3 4 5 6 7 例：将二进制数(1110111.11)2转化成八进制数。

“八” 转 “二” 进制 方法：“一位分三”。将八进制数的每一位数码转换成三位二进制数即可。 例：将八进制数(34.57)8转化成二进制数。 计算机的信息表示与存储 “八” 转 “二” 进制 方法：“一位分三”。将八进制数的每一位数码转换成三位二进制数即可。 例：将八进制数(34.57)8转化成二进制数。

“二” 转 “十六” 进制 方法： “四位合一”。 计算机的信息表示与存储 “二” 转 “十六” 进制 方法： “四位合一”。 先分组：以小数点为界，整数部分从右向左，每四位为一组，最后不足四位时，用零从左边补齐四位；小数部分从左向右，每四位为一组，最后不足四位时，用零从右边补齐四位。 再转换：每一组二进制数转换成相应的一位十六进制数。

“二” 转 “十六” 进制 二进制和十六进制对照表 例：将(1110111.11)2转化成十六进制数。 计算机的信息表示与存储 1 2 3 “二” 转 “十六” 进制 二进制和十六进制对照表 二进制 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111 十六进制 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C E D F 例：将(1110111.11)2转化成十六进制数。

“十六” 转 “二” 进制 方法： “一位分四”。将十六进制数的每一位数码转换成四位二进制数即可。 例：将 (AB.C)16转化成二进制数。 计算机的信息表示与存储 “十六” 转 “二” 进制 方法： “一位分四”。将十六进制数的每一位数码转换成四位二进制数即可。 例：将 (AB.C)16转化成二进制数。

逻辑运算概述 √ × × 2008年8月8日是星期五 2008年8月9日是星期五 2008年8月8日是星期五并且2008年8月9日是星期五 计算机的信息表示与存储 逻辑运算概述 2008年8月8日是星期五 2008年8月9日是星期五 2008年8月8日是星期五并且2008年8月9日是星期五 √ × × 以上判读的结果只能是“真”或“假”其一 逻辑数据：只有两个值——真、假。 二进制数也只有2个数值：0、1。因此可以用1来表示真，用0 来表示假。

计算机的信息表示与存储 二进制的逻辑运算 条件a 条件b 非运算结果 与运算 结果 或运算 真1 假0

二进制的逻辑运算规则 逻辑运算的符号： 与：AND，或： OR，非：NOT 逻辑运算规则： 计算机的信息表示与存储 二进制的逻辑运算规则 逻辑运算的符号： 与：AND，或： OR，非：NOT 逻辑运算规则： 与运算： 0 AND 0=0， 0 AND 1=0， 1 AND 0=0， 1 AND 1=1 或运算： 0 OR 0=0， 0 OR 1=1， 1 OR 0=1， 1 OR 1=1， 非运算： NOT 0=1，NOT 1=0

二进制的逻辑运算 按位进行逻辑运算 and(∧) or(∨) 78and123=74 97or211=243 计算机的信息表示与存储 1 and 97or211=243 1 or

数据在计算机中的表示 数值有大小及符号（正数，负数）。 数在计算机的表示统称为机器数。 计算机中数的符号怎么表示呢？——将符号数值化 计算机的信息表示与存储 数据在计算机中的表示 数值有大小及符号（正数，负数）。 数在计算机的表示统称为机器数。 计算机中数的符号怎么表示呢？——将符号数值化 正数 数符 1 负数 有符号数：最高位为数符。 无符号数：无数符，每位都表示数值。

数的表示范围 28-1 溢出：运算结果超出表示数的范围。溢出时，机器产生错误结果。 1个字节可表示无符号数的范围：0—255 计算机的信息表示与存储 数的表示范围 1个字节可表示无符号数的范围：0—255 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 28-1 溢出：运算结果超出表示数的范围。溢出时，机器产生错误结果。 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 + 1个字节能表示256吗？ 思考： 1个字节可表示有符号数的范围是多少？

编码的作用 计算机只“认识”两个字——“0”和“1”。 计算机的信息表示与存储 编码的作用 计算机只“认识”两个字——“0”和“1”。 计算机在进行数字计算、处理字母符号、汉字、图形、图像、声音都必须按一定的规则将其转换成二进制。这个规则就是编码。 需要计算机处理的数据（数值或字符）转换成二进制数字串，以便在机器中存储和处理。 字符输入时由机器将数据转换成二进制编码；输出时由机器自动转换成对应符号。计算机需要处理的数据不仅包括数值数据，而且还有处理大量非数值的符号数据。这些非数值的符号数据必须通过某种偏码形式用二进制位0和1来表示，才能让计算机对其进行处理（这些文字信息的符号包括了西文字符（字母、数字、各种符号）和中文字符。 　在机算机内部，计算机仅“认识”两个字——“0”和“1”，无论是处理数据、发出控制指令、数据存放的地址、还是通信时传输的数据都是二进制数。同时计算机在进行数字计算、处理字母符号、汉字、图形、图像、声音都必须按一定的规则将其转换成二进制。这个规则就是编码。 字符输入时由机器将数据转换成二进制编码；输出时由机器自动转换成对应符号。

信息内部表示与外部显示的关系 外部信息先转换成二进制编码后才能被计算机处理。信息表示方式的转换由计算机的输入输出设备来完成。 计算机的信息表示与存储 信息内部表示与外部显示的关系 外部信息先转换成二进制编码后才能被计算机处理。信息表示方式的转换由计算机的输入输出设备来完成。

十进制数的二进制编码——BCD码 用4位二进制数码来表示1位十进制数。 8421码是常用的一种BCD编码。 计算机的信息表示与存储 0 1 1 1 8 4 2 1 十进制数 8421编码 1 2 3 4 5 6 7 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 8 9 10 11 12 13 14 15 1000 1001 0001 0000 0001 0001 0001 0010 0001 0011 0001 0100 0001 0101

西文字符的编码——ASCII码 每一个字符有一个唯一的编码。 计算机的信息表示与存储 西文字符的编码——ASCII码 每一个字符有一个唯一的编码。 American Standard Code For Information Interchange（美国标准信息交换码） 每个字符占1B，用7位，最高位不用，一般为0。 字符 ASCII码值 空格 32 48 A 65 a 97 ASCII码中，常用字符128个，编码从0到127，包含控制字符和普通字符。

计算机的信息表示与存储 ASCII码表

计算机的信息表示与存储 汉字的编码 计算机处理汉字信息的前提条件是对每个汉字进行编码，称汉字编码。归纳起来可分为以下四类：汉字输入码、汉字交换码、汉字内码和汉字字形码。 通过汉字输入码将汉字信息输入到计算机内部，再用汉字交换码和汉字内码对汉字信息进行加工、转换、处理，最后使用汉字字形码将汉字从显示器上显示出来或用打印机打印出来。 汉字编码 计算机处理汉字信息的前提条件是对每个汉字进行编码，称汉字编码。归纳起来可分为以下四类：汉字输入码、汉字交换码、汉字内码和汉字字形码。 四种编码之间的逻辑关系，通过汉字输入码将汉字信息输入到计算机内部，再用汉字交换码和汉字内码对汉字信息进行加工、转换、处理，最后使用汉字字形码将汉字从显示器上显示出来或用打印机打印出来。

汉字的编码 内部处理 汉字 汉字 汉字字库 输入字典 地址码 字形码 国标码 字形码 输出 设备 输入 设备 输入码 输入管 理模块 机内码 内存 通信

汉字输入码 是为从计算机外部输入汉字而编制的汉字编码，也称汉字外部码，简称外码。 计算机的信息表示与存储 汉字输入码 是为从计算机外部输入汉字而编制的汉字编码，也称汉字外部码，简称外码。 编码方法有百种之多，可归并为下列几种：顺序码，如区位码；音码，如微软拼音和智能ABC输入法；形码，如五笔字型； 音形码。 为提高输入速度，输入方法逐步智能化是目前的发展趋势。例如，基于模式识别的语音识别输入、手写板输入或扫描输入等。 1) 汉字输入码 汉字输入码是为从计算机外部输入汉字而编制的汉字编码，也称汉字外部码，简称外码。到目前为止，国内外提出的编码方法有百种之多，每种方法都有自己的特点，可归并为下列几种： (1) 顺序码。这是一种使用历史较长的编码方法，是用4位十六进制数或4位十进制数编成一组代码，每组代码表示一个汉字。编码可以按照汉字出现的概率的大小顺序进行编码，也可根据汉字的读音顺序进行编码。这种代码不易记忆，不易操作。例如区位码和邮电码等。 (2) 音码。这种编码方法根据汉字的读音进行编码。输入时可在通用键盘上像输入西文一样进行，但同音异字、发音不准或不知道发音的字难以处理。例如微软拼音输入法和智能ABC输入法等。 (3) 形码。这种编码方法是根据汉字的字形进行编码，将汉字分解成若干基本元素(即字元)，然后给每个字元确定一个代码，并按字元位置(左右、上下、内外)顺序将其代码排列，就可以构成汉字的代码。例如五笔字型、表形码和郑码等。 (4) 音形码。这种编码方法是综合了字形和字音两方面的信息而设计的。例如全息码和五十字元等。 为提高输入速度，输入方法逐步智能化是目前的发展趋势。例如，基于模式识别的语音识别输入、手写板输入或扫描输入等。

计算机的信息表示与存储 汉字交换码和汉字内码 汉字交换码是指在不同汉字信息系统之间进行汉字交换时所使用的编码。我国1981年制定的“中华人民共和国国家标准信息交换汉字编码”(代号GB 2312－80)中规定的汉字交换码为标准汉字编码，简称GB2312－80编码或国标码。 汉字内码是汉字在信息处理系统内部最基本的表现形式，是信息处理系统内部存储、处理、传输汉字而使用的编码，简称内码。 2) 汉字交换码 汉字交换码是指在不同汉字信息系统之间进行汉字交换时所使用的编码。我国1981年制定的“中华人民共和国国家标准信息交换汉字编码”(代号GB 2312－80)中规定的汉字交换码为标准汉字编码，简称GB2312－80编码或国标码。 国标码中共收录了7445个汉字和字符符号。其中一级常用汉字3755个，二级非常用汉字和偏旁部首3008个，字符符号682个。在这个汉字字符集中，汉字是按使用频度进行选择的，其中包含的6763个汉字使用覆盖率达到了99%。 一个国标码由两个七位二进制编码表示，占两个字节，每个字节最高位补0。例如，汉字“大”的国标码为3473H，即00110100 01110011。 为了方便编码，将国标码中的汉字和字符符号分成94个区，每个区又分成94个位，这样，汉字和字符符号就排列在这94×94个编码位置组成的代码表中。每个字符用两个字节表示，第一个字节代表区码，第二个字节代表位码，由区码和位码构成了区位码。因此，国标码和区位码是一一对应的：区位码是十进制表示的国标码，国标码是十六进制表示的区位码。 3) 汉字内码 汉字内码是汉字在信息处理系统内部最基本的表现形式，是信息处理系统内部存储、处理、传输汉字而使用的编码，简称内码。 前面讲过，一个国标码占两个字节，每个字节最高位补0，而ASCII码的机内码也是在最高位补一个“0”，以便用一个字节表示一个字符。因此，为了在计算机内部能够区分是汉字编码还是ASCII码，可将国标码的每个字节的最高位由“0”变为“1”，变换后的国标码称汉字机内码。例如，汉字“大”的机内码为10110100 11110011。也由此可知，汉字机内码的每个字节都大于128，而每个西文字符的ASCII码值均小于128。

汉字字形码 点阵方式 矢量方式 汉字字形码是表示汉字字形信息的编码，在显示或打印时使用。 点阵：汉字字形点阵的代码 计算机的信息表示与存储 汉字字形码 点阵方式 矢量方式 汉字字形码是表示汉字字形信息的编码，在显示或打印时使用。 点阵：汉字字形点阵的代码 16×16 , 24×24,32×32,48×48 思考:存储右边的这个汉字需要多少字节？ 4) 汉字字形码 汉字字形码是表示汉字字形信息的编码，在显示或打印时使用。目前，汉字字形码通常有两种表示方式：点阵方式和矢量方式。 (1) 点阵方式。此方式是将汉字字形码用汉字字形点阵的代码表示，所有汉字字形码的集合就构成了汉字库。经常使用的汉字库有16×16点阵、24×24点阵、32×32点阵和48×48点阵，一般16×16点阵汉字库用于显示，而其他点阵汉字库则多在打印输出时使用。如图1.20所示的点阵及代码是以“大”字为例，点阵中的每一个点都由“0”或“1”组成，一般用1代表“黑色”，用0代表“白色”。 在汉字库中，每个汉字所占用的存储空间与汉字书写简单或复杂无关，每个点阵块分割的粗细决定了每个汉字占用空间的大小。点阵越大，占用的磁盘空间就越大，输出的字形越清晰美观，如16×16点阵的一个汉字约占256/8 KB。对于不同的字体应使用不同的字库。 (2) 矢量方式。在汉字字形码中，打印输出时也经常使用矢量方式。它存储的是汉字字形的轮廓特征，它通过计算机的计算，由汉字字形描述生成所需大小和形状的汉字点阵。Windows中使用的TrueType技术就是汉字矢量方式。 点阵和矢量方式的区别是：前者编码和存储方式简单，无需转换直接输出；后者正好相反，字形放大时效果也很好，且同一字体不同的点阵不需要不同的字库。 = 16×16 bit = 256 bit = 32 B 矢量：存储的是描述汉字字形的轮廓特征。

第一章 计算机基础知识 计算机的发展简史 1 计算机软件系统 6 计算机的定义和分类 2 微型计算机的组成 7 计算机的特点和用途 3 计算机的发展趋势 8 计算机的信息表示与存储 4 微型计算机的基本操作 9 计算机硬件系统 5 信息技术与计算机文化 10

计算机系统的构成 运算器 控制器 中央处理器（CPU） 内存储器 主机 RAM ROM 硬件系统 外部设备 输入设备 计算机系统 输出设备 计算机硬件系统 计算机系统的构成 运算器 控制器 中央处理器（CPU） 内存储器 主机 外部设备 RAM ROM 硬件系统 输入设备 输出设备 计算机系统 硬件系统：是指构成计算机系统的电子、电磁设备等物理实体。 系统软件 应用软件 软件系统

指令和程序 +1 PC 指令是能被计算机识别并执行的二进制代码，它规定了计算机能完成的某一种操作。是对计算机进行程序控制的最小单位。 计算机硬件系统 指令和程序 PC +1 指令是能被计算机识别并执行的二进制代码，它规定了计算机能完成的某一种操作。是对计算机进行程序控制的最小单位。 机器指令格式 操作码 操作数 机器执行什么操作 执行对象（具体数、存放位置） 　　指令、指令系统和7类指令， RISC和CISC，指令的数据化，指令流和数据流、程序。 指令系统是一台计算机的所有指令的集合。 程序是为完成一项特定任务而用某种语言编写的一组指令序列。

计算机硬件系统 计算机硬件基本组成 总线 　　CPU要正常工作就要与外部进行数据交换，任何一个微处理器都要与一定数量的部件和外围设备连接，如果将各部件和每一种外围设备都分别用一组线路与CPU直接连接，那么连接将会错综复杂，甚至难以实现。为了简化硬件电路设计、简化系统结构，常用一组线路，配置以适当的接口电路，与各部件和外围设备连接，这组共用的连接线路被称为总线。总线技术成为微型计算机系统结构的一个重要方面。 　　如果按总线内所传输的信息种类，可将总线分类为：数据总线（Data Bus，DB）、地址总线（Address Bus，AB）、控制总线（Control Bus，CB）。 ①数据总线：数据总线在CPU与内存或输入输出接口之间传递数据。数据总线位数的多少反映了CPU一次可按收数据的能力。它的条数取决于CPU的字长，例如8位CPU芯片，数据总线也是8位，数据信息是双向的。 　　②地址总线：地址总线用来传递存储单元或输入输出接口的地址信息，信息传送是单向的，它的条数决定了计算机内存空间的范围大小，即CPU能管辖的内存数量。不同的CPU芯片，地址总线的位数是不同的。例如8位芯片，地址总线一般为16位，可寻216=65536个地址，即内存容量最大不可能超过64KB，又如8088CPU芯片为220=1048576，由它组装的计算机，其内存最大不能超过1MB。 　　③控制总线：控制总线用来传递各种控制与应答信号。它传递的信号基本上分两类；一类是由CPU、内存、外设发送的控制信号。另一类是由外设或有关接口电路向CPU送回的信号。包含内存的应答信号。 　　微型计算机采用开放体系结构，由多个模块构成一个系统。一个模块往往就是一块电路板。为了方便总线与电路板的连接，总线在主板上提供了多个扩展槽与插座，任何插入扩展槽的电路板（显示卡、声卡）就可通过总线与CPU连接，这为用户自己组合可选设备提供了方便。

计算机之父 冯·诺依曼 John Von Nouma

冯·诺依曼体系计算机——5大基本部件 运算器：对数据进行算术运算和逻辑运算的部件。 控制器：电子计算机的指挥部，负责协调指挥各部件的工作。 计算机硬件系统 冯·诺依曼体系计算机——5大基本部件 运算器：对数据进行算术运算和逻辑运算的部件。 控制器：电子计算机的指挥部，负责协调指挥各部件的工作。 存储器： 计算机记忆或暂存数据的部件。 输入设备：输入是指利用某种设备将数据转换成计算机可以接收的编码的过程，所使用的设备称为输入设备。 输出设备：用来输出处理结果的设备。

计算机的工作原理 计算机的两个基本能力： 存储程序 自动执行程序 运算（处理） 存储（记录） 控制（协调） 计算机硬件系统 “存储程序”工作原理 事先编制好程序，存储程序和自动连续执行程序。 由冯·诺依曼于1946年提出。 1）采用二进制编码形式表示数据和指令； 2）要执行的程序和被处理的数据预先放入内存中，计算机能够自动地从内存中取出指令执行； 3）计算机由运算器、控制器、存储器、输入和输出五大基本部件组成。 计算机的工作过程就是执行指令的过程。指令通过计算机的输入设备并在操作系统的统一控制下送入计算机的内存储器，然后有CPU按照其在内存中的存放地址，依此取出并执行。执行的结果再有输出设备输出。 　　计算机只认识“机器语言”，所有通过输入设备输入的指令都首先有计算机“翻译”成计算机能够识别的机器指令，再根据指令的顺序逐条执行。指令的执行过程分为取指令、分析与取数、执行三个过程。 运算（处理） 存储（记录） 控制（协调）

计算2+3=？ 执行步骤： 第一步：输入指令（将数据和程序输入到存储器中） 第二步：取数指令（从存储器取数2） 计算机硬件系统 计算2+3=？ 执行步骤： 第一步：输入指令（将数据和程序输入到存储器中） 第二步：取数指令（从存储器取数2） 第三步：取数指令（从存储器取数3） 第四步：加法指令（执行2+3的运算） 第五步：存数指令（将计算结果5送到存储器保存） 第六步：输出指令（输出计算结果）

计算机硬件系统 指令执行过程简图 从存储器取出指令 解释指令 Y 停机指令 停止执行 N 执行指令

中央处理器（CPU） 运算器 控制器 运算器的任务是对信息进行加工处理。 功能：主要完成各种算术运算和逻辑运算。 课外阅读 计算机硬件系统 运算器 中央处理器（CPU） 控制器 运算器的任务是对信息进行加工处理。 功能：主要完成各种算术运算和逻辑运算。 控制器是计算机的指挥控制中心。 功能：读取指令，分析指令，并作出相应的控制。 控制器按照计算机的工作节拍（主频）产生各种控制信号，以指挥整个计算机有条不紊地自动执行程序。

存储器 存储器是计算机的记忆装置。 内部存储器（主存） 外部存储器（辅存） 课外阅读 计算机硬件系统 访问速度快 *暂时性 价高 容量小 外存储器 访问速度慢 永久性 价低 容量大 内存储器 我记住了！ 存储器系统由主存储器（内存）、高速缓冲存储器（cache)、辅助存储器（外存）及管理这些存储器的软件组成。内存用于存放执行程序和待处理的数据，它直接（或通过缓存）与CPU交换信息；而外存是长期保存程序和数据的地方。 目前，内存采用”随机存取存储器（RAM）“，它是可读写的易失性存储器，它允许以任何顺序访问其存储单元。而ROM是只读存储器的英文缩写。各种类型的只读存储器也具有随机访问的能力，只是不能写入数据。 存储器 　　为实现程序与数据的存储，计算机必须设置具有记忆功能的部件，这种部件就是“存储器”，存储的作用就是将计算机所需要记忆的数据信息保存起来，提供原始信息而又不破坏它，还可以把原始信息抹去，从新记录保存新的信息，存储器的主要功能就是存放程序与数据，其中包括原始数据、中间值、最终后果等数据。 　　“存储器”有“内存”(主存)和“外存”(辅存)之分，“外存”是存放程序和数据的“仓库”，可以长时间地保存大量信息。内存是计算机运行时的主体，内存位于系统主机板上，直接与CPU交换信息。凡是要运行的数据与程序只有调入内存后方可执行。

课外阅读 计算机硬件系统 内存储器 ROM (Read Only Memory)：只能读出信息，不能写入新的信息；存放在ROM中的信息能长期保存而不受停电的影响，关机后再开机，又可从中读出信息。其中常存放一些不能改写的管理机器本身的监控程序和其他服务程序。 RAM (Random Access Memory)：可读可写，关机后RAM中的信息自动消失。一般用来存储计算机运行的程序、数据以及支持用户程序运行的系统程序。 注意：计算机内存容量是指RAM的大小。

外存储器 存储容量大，便于计算机之间的数据交换。断电后，数据不丢失。 常见的外存储器有： 硬盘：固定在机箱内，容量大。 课外阅读 计算机硬件系统 外存储器 存储容量大，便于计算机之间的数据交换。断电后，数据不丢失。 常见的外存储器有： 硬盘：固定在机箱内，容量大。 优盘：USB接口，体积小，携带方便。 光盘：方便存储永久性数据。 软盘：基本被淘汰，容量小，1.44MB，易损坏。

磁盘存储器常用的几个术语 磁道：每个盘片的每一面要划分成若干形如同心圆的磁道，这些磁道就是磁头读写数据的路径。 课外阅读 计算机硬件系统 磁盘存储器常用的几个术语 磁道：每个盘片的每一面要划分成若干形如同心圆的磁道，这些磁道就是磁头读写数据的路径。 柱面：一个硬盘由几个盘片组成，所有盘片上相同半径的磁道组合在一起，叫一个柱面。 扇区：每一个磁道又分为许多称之为扇区的小区段，每个磁道上的扇区数是一样的。

硬盘的结构 硬盘片由涂有磁性材料的铝合金构成。 读写硬盘时，磁性圆盘高速旋转产生的托力使磁头悬浮在盘面上而不接触盘面。 课外阅读 计算机硬件系统 硬盘的结构 硬盘片 读写磁头 硬盘片由涂有磁性材料的铝合金构成。 读写硬盘时，磁性圆盘高速旋转产生的托力使磁头悬浮在盘面上而不接触盘面。 硬盘容量视具体类型而定。 磁道 柱面 扇区 硬盘历史： 世界上第一个硬盘，造价超过100万美元，它是由50张直径为24英寸的磁粉碟片合在一起，构成总容量达500万个字节的超级存储器，在使用时，一个小型的机械臂像电唱机的磁头一样，在磁盘表面来回移动，读取数据资料。1973年，IBM又推出一种新的磁性装置，磁盘高速旋转时，在磁盘表面形成一层极其稀薄的“气泡”，厚度只有一英寸的百万分之十八，磁头能在100微秒内读取数据。当磁盘停止旋转时， “气泡”消失，磁头就停在没有数据信息的“陆地”上。这就是著名的温彻斯特（Wenchester）技术，也是我们今天各种电脑上使用的温氏盘。 软盘是由一个单磁片构成，而硬盘则由多个坚硬的磁片，围绕同一个轴旋转而成的。当安装了新的硬盘时，要使用FDISK命令对其进行分区，在硬盘上生成分区表。 硬盘相关概念： 磁道、扇区和柱面（为了存取数据的方便，每个磁道又分为许多称之为扇区的小区段。每个磁道上的扇区数是一样的，每个磁道记录的数据也是一样多。所以内圈磁道上的记录密度要大于外圈磁道上的记录密度）。 教材参考1.3节内容。

课外阅读 计算机硬件系统 磁盘阵列 增加磁盘存取速度？防止数据因磁盘的故障而丢失？ 磁盘阵列（Disk Array）是由一个硬盘控制器来控制多个硬盘的相互连接，使多个硬盘的读写同步，减少错误，增加效率和可靠度的技术。 磁盘阵列(Disk array)原理为什么需要磁盘阵列? 如何增加磁盘的存取(acces)速度，如何防止数据因磁盘的故障而失落及如 何有效的利用磁盘空间，一直是电脑专业人员和用户的困忧；而大容量磁盘的价 格非常昂贵，对用户形成很大的负担。磁盘阵列技术的产生一举解决了这些问题。 过去十年来，CPU的处理速度几乎是几何级数的跃升，内存(memory)的 存取速度亦大幅增加，而数据储存装置——它要是磁盘(hard disk)——的存取 速度相较之下。较为缓慢。整个I／0吞吐量不能和系统匹配，形成电脑系统的瓶 颈，降低了电脑系统的整体性能(throughout)若不能有效的提升磁盘的存取速 度，CPU、内存及磁盘间的不平衡将使CPU及内存的改进形成浪费。 目前改进磁盘存取速度的方式主要有两种。一是磁盘快取控制(disk cache controller)，它将从磁盘读取的数据存在快取内存(cache memory)中以减少磁 盘存取的次数。数据的读写都在cache内存中进行，大幅增加存取的速度，如要读 取的数据不在cache内存中，或要写数据到磁盘时，才做磁盘的存取动作。这种方 式在单工期环境(Single—tasking envioronment)如DOS之下。对大量数据的 存取有很好的性能(量小且频繁的存取则不然)。但在多工(multi—tasking)环 境之下(因为要不停的作数据交换(swapping)的动作)或数据库(database) 的存取(因每一记录都很小)就不能显示其性能。这种方式没有任何安全保障。 其一是使用磁盘阵列的技术。磁盘阵列是把多个磁盘组成一个阵列，当作单 一磁盘使用，它将数据以分段(striping)的方式储存在不同的磁盘中，存取数据 时，阵列中的相关磁盘一起动作：大幅减低数据的存取时间，同时有更佳的空间 利用率。磁盘阵列所利用的不同的技术，称为RAID level，不同的level针对不 同的系统及应用，以解决数据安全的问题。 一般高性能的磁盘阵列都足以硬件的形式来达成、进—步的把磁盘cache控制 及磁盘阵列结合在—个控制器(RAID controler)或控制卡个，针对个同的用户 解决人们对磁盘输出／入系统的四大要求： (1)增加存取速度。 (2)容错(fault tolerance)，即安全性。 (3)有效的利用磁盘空间。 (4)尽量的平衡CPU，内存及磁盘的性能并异，提高电脑的整体工作性能 RAID技术是一种工业标准。目前广泛认同的有4种，RAID 0、RAID 1、RAID 0＋1和RAID 5。

课外阅读 磁盘阵列外观

课外阅读 磁盘阵列工作原理图

课外阅读 RAID 3

课外阅读 RAID 5

课外阅读 RAID 6

第一章 计算机基础知识 计算机的发展简史 1 计算机软件系统 6 计算机的定义和分类 2 微型计算机的组成 7 计算机的特点和用途 3 计算机的发展趋势 8 计算机的信息表示与存储 4 微型计算机的基本操作 9 计算机硬件系统 5 信息技术与计算机文化 10

软件 软件 = 程序 + 数据+文档 存储程序工作原理的计算机决定了它的使用方式：编写程序和运行程序。 硬件 软件史上的重要人物 阿黛·拜伦 计算机软件系统 软件 存储程序工作原理的计算机决定了它的使用方式：编写程序和运行程序。 软件 = 程序 + 数据+文档 硬件 “吃软不吃硬”的EDSAC 软件是指计算机所使用的各种程序的集合及程序运行时所需要的数据，是些触摸不到的代码信息。 软件史上的重要人物 阿黛·拜伦 格雷斯·霍普 威尔克斯 戴维·韦勒 软件

软件的分类 操作系统 语言处理程序 诊断程序 系统程序库 数据库管理系统 系统软件 软件 办公软件 浏览器 图形图像处理软件 应用软件 计算机软件系统 软件的分类 裸机 操作系统 其他系统软件 应用软件 用户 操作系统 语言处理程序 诊断程序 系统程序库 数据库管理系统 系统软件 软件 操作系统 操作系统统管计算机的所有资源，如处理器、存储器、输入/输出设备等硬件设施，以及其他系统软件和应用软件，它确保整个计算机系统有效地运转，并为用户提供良好的使用环境。日前应用得比较广泛的有Windows、Windows Nt、Unix、Linux等。 · 语言处理程序 　　语言处理程序用来对各种语言源程序进行翻译，生成计算机可识别的二进制可执行程序，即目标程序，常见的语言处理程序有汇编程序，翻译程序和解释程序。 汇编程序又称汇编系统，其功能是将用汇编语言编写的源程序翻译成为与之等价的机器语言程序。 编译程序又称编译系统，其功能是将高级语言写的源程序翻译成目标程序。目标程序可以是机器语言程序或汇编语言程序，若为汇编语言程序，则需再经汇编程序处理。 解释程序又称解释系统，其功能是将用高级语言编写的原程序逐句分析并立即执行取得结果。 解释方式和编译方式运行的不同在于：解释方式是将原程序的语句逐句执行。不产生目标程序且运行时间长。编译方式是将原程序全部翻译成目标程序后，再执行这个目标程序。它产生目标程序，且运行时间短。 服务程序 服务程序的种类很多，通常包括机器的监控管理程序，调试程序，故障检查和诊断程序、连接编译程序等。 ●数据库管理程序 数据库管理系统用语管理数据库中数据的软件。它对数据库运行描述，管理，查询，操作及原理维护等。 主要是面向解决数据处理的非数值计算问题。目前主要用于档案管理、财务管理、图书资料管理以及仓库管理等的数据处理，这类数据的特点是数据量比较大，数据处理主要内容为数据的存储、查询、修改、排序、分类等。数据库技术就是针对这类的数据处理而产生发展起来的。 数据库管理系统的作用是管理数据库，一般具有建立数据库，编辑、修改、增、删数据库内容等。及时对库中数据的维护功能、友好的交互式输入输出能力、使用方便、高效的数据库编程语言;允许多用户同时访问数据库，提高数据的独立性、完整性、安全性等。 ●网络通信管理程序 网络通信管理程序主要用于计算机网络系统中信息的传递和接受。 办公软件 浏览器 图形图像处理软件 其他应用软件 应用软件

系统软件和应用软件 应用软件是专业人员为各种应用目的而开发的程序，这些程序通常是利用高级语言编程或使用应用程序的生成工具生成的。 计算机软件系统 系统软件和应用软件 系统软件通常是负责管理、控制和维护计算机的各种软硬件资源，并为用户提供一个友好的操作界面。 应用软件是专业人员为各种应用目的而开发的程序，这些程序通常是利用高级语言编程或使用应用程序的生成工具生成的。 系统软件指为管理、控制和维护计算机系统的软件，它为计算机系统与用户之间提供良好界面，并支持应用软件的开发和运行，系统软件包括操作系统，语言处理程序和编译程序、服务程序，数据库管理程序以及网络通信管理程序。 应用软件是专业人员为各种应用目的而开发的软件，是为解决各类实际问题而设计的程序，这些程序是利用高级语言编制或使用应用程序的生成工具来生成的。应用软件可以由用户自己来开发，也可在市场上购买。市售应用软件一般是较为成熟的应用软件。

操作系统 操作系统是最底层、最核心的系统软件，是其他系统软件和应用软件能够在计算机上运行的基础。 计算机软件系统 操作系统 操作系统是最底层、最核心的系统软件，是其他系统软件和应用软件能够在计算机上运行的基础。 操作系统是用于统一管理和控制计算机系统硬件和软件资源，合理地组织计算机的工作流程，协调计算机系统的各部分之间、系统与用户之间关系的一种 系统软件。它是由许多功能模块组成的一组程序。

操作系统 基本功能： 有效地管理计算机系统，实现计算机自己管理自己。如内存管理、设备管理、文件管理等。 计算机软件系统 操作系统 基本功能： 有效地管理计算机系统，实现计算机自己管理自己。如内存管理、设备管理、文件管理等。 为用户创造良好的工作环境和使用条件，使之能方便灵活、安全可靠地在计算机上解决用户的问题。 类型： DOS、 LINUX 、UNIX、Windows等。

操作系统分类 计算机软件系统 实时操作系统 分时操作系统 C 单用户操作系统 B D 多道批处理系统 多用户操作系统 A E 操作系统 G 网络操作系统 H 分布式操作系统 单用户操作系统 C 嵌入式操作系统 D 多用户操作系统 F 分时操作系统 E

计算机软件系统 程序设计语言 程序设计语言是指用来编制和设计程序所使用的计算机语言，是人和计算机之间交换信息所用的一种工具，通常分为机器语言、汇编语言和高级语言。 高级语言：BASIC、FORTRAN、PASCAL、C、VB、VC、Java等。

几种计算机语言的比较列表 计算机软件系统 类别 定 义 特 点 示 例 用“1”、“0”表示，能被计算机直接识别和执行的语言。 定 义 特 点 示 例 机 器 语 言 用“1”、“0”表示，能被计算机直接识别和执行的语言。 面向机器，程序不通用 不直观，编写调试困难 用一串二进制代码“1011011000000000”表示加法运算。 汇 编 用助记符来表示计算机的操作命令。 程序需汇编后才能执行 较容易记忆、检查 MOV AX，40H 表示将十六进制操作数40存入AX寄存器中 高 级 用类似自然语言的表示方法来进行程序设计。 独立于机器，程序可通 用 程序需经过“解释”或“编译”成目标程序后才能运行 printf(“hello!”); 表示输出字符串hello!

计算“2+3=？”，并将结果输出到屏幕 计算机软件系统 机器语言编写的程序： 10110000 00000010 10110000 00000010 00000100 00000011 00001100 00110000 10001010 11010000 10110100 00000010 11001101 00100001 10110100 01001100 汇编语言编写的程序： CODE SEGMENT ASSUME CS：CODE START：MOV AL，2 ADD AL，3 OR AL，30H MOV DL，AL MOV AH，02H INT 21H MOV AH，4CH INT 21H CODE ENDS END START

计算“2+3=？”，并将结果输出到屏幕 高级语言 C 语言编写的程序： void main( ) { int a,b,c; a=2; 计算机软件系统 计算“2+3=？”，并将结果输出到屏幕 高级语言 C 语言编写的程序： void main( ) { int a,b,c; a=2; b=3; c=a+b; printf(“c=%d”,c); }

第一章 计算机基础知识 计算机的发展简史 1 计算机软件系统 6 计算机的定义和分类 2 微型计算机的组成 7 计算机的特点和用途 3 计算机的发展趋势 8 计算机的信息表示与存储 4 微型计算机的基本操作 9 计算机硬件系统 5 信息技术与计算机文化 10

微型计算机的组成 微型计算机的硬件 主机箱 显示器 键盘 鼠标

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计算机的发展趋势 计算机发展 巨型化 ENIAC 微型化 网络化 智能化 多媒体化 虚拟化

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第一章 计算机基础知识 课外阅读 微型计算机的基本操作 9

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第一章 计算机基础知识 课外阅读 信息技术与计算机文化 10