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>> 第三章 中文Windows XP >> 第四章 中文文字处理系统Word 2003
21世纪高等学校公共课计算机教材 >> 第一章 概论 >> 第二章 计算机基础知识 >> 第三章 中文Windows XP >> 第四章 中文文字处理系统Word 2003 >> 第五章 中文电子表格处理系统Excel 2003 □ 第六章 中文幻灯片演示文稿PowerPoint 2003 □ 第七章 多媒体技术基础 □ 第八章 计算机网络基础 □ 第九章 网页制作初步 □ 第十章 计算机信息应用技术 计算机与信息技术基础
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>> 第二章 计算机基础知识 □ 2.1 计算机系统的组成 □ 2.2 微机硬件组成 □ 2.3 信息的数字化
21世纪高等学校公共课计算机教材 计算机与信息技术基础 >> 第二章 计算机基础知识 □ 2.1 计算机系统的组成 □ 2.2 微机硬件组成 □ 2.3 信息的数字化
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2.1 计算机系统的组成 硬件是组成计算机系统的各种物理器件的总称,是计算机系统的物质基础,包括CPU、存储器、输入和输出设备等。
软件是在硬件系统上运行的各类程序、数据及有关资料的总称。包括系统软件和应用软件两大部分。 硬件是软件建立和依托的基础,软件是计算机系统的灵魂,硬件和软件相互结合构成一个完整的计算机系统。
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计算机系统的组成 CPU 主机 硬件 计算机系统 外部设备 系统软件 软件 应用软件 内存 运算器 寄存器 控制器 随机存储器(RAM)
输入设备:键盘、鼠标、扫描仪 输出设备:显示器、打印机 外 存:软、硬盘、光盘、闪存 其它:网络设备、声卡、显示卡等 计算机系统 软件 外部设备 系统软件 应用软件 硬件 运算器 寄存器 控制器 主机 内存 CPU 随机存储器(RAM) 只读存储器(ROM) 高速缓冲存储器 操作系统:Windows、Unix、Linux 各种计算机语言:C、Pascal、VB等 数据库管理系统 系统服务程序:诊断程序、排错程序等 办公软件包、各种信息管理系统软件等、计算机辅助类软件 计算机系统的组成
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>> 2.1.1 概述 存储器 数据流 控制流 运算器 外存储器 输 出 设 备 内存储器 入 控制器
无论是巨型机、大型机、小型机,还是微型机,尽管它们在规模和性能方面存在着极大的差别,但其硬件系统都是由运算器、控制器(组成中央处理器)、存储器、输入设备、输出设备等五部分组成。
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处理器(在微机中,运算器和控制器是集成在一个芯片上,称为CPU)
控制器负责从存 储器中逐条取出 指令、分析指令、 并按指令要求发 出相应的控制信 号,指挥各执行 部件工作。 运算器部分 控制器部分 运算器的主要功能 是算术运算和逻辑 运算,通常由算术 逻辑运算单元(ALU) 及通用寄存器组成。
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关于存储器 通常所说的 存储器就是 指内存。 内存 存储器 外存 内存储器主要采 用半导体集成电 路制成,容量较 小,但存取速度
快。常与CPU一 起组成计算机的 主机。 通常所说的 存储器就是 指内存。 外存一般采用磁性 介质或光学材料制 成,容量大,但存 取速度较慢,外存 作为计算机的外部 设备来使用。 随机存储器(Random Access Memory,简称RAM 内存 存储器 只读存储器(Read only Memory,简称ROM) 磁盘 磁带 光盘等 外存
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关于储存器的常用术语 0/1 位 二进制数所表示的数据的最小单位, 就 是二进制的1位数,简称位(bit)。
位 二进制数所表示的数据的最小单位, 就 是二进制的1位数,简称位(bit)。 字节的位编号 B4 B5 B6 B7 B0 B1 B2 B3 最高有效位 最低有效位 字节 把8个bit称为1个字节(Byte),字节是计 算机中的最小存储单元。 字长 若干个字节组成一个字(Word),其位数称 为字长。字长是计算机能直接处理的二进制 数的数据位数,直接影响到计算机的功能、 用途及应用领域。常见的字长有8位、16位、 32位、64位等。 例如2个字节(16位) 组成的字的编号如下: B15B14 B13B12 B11B10 B9 B8 高位字节 B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0 低位字节
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关于储存器的常用术语 存储器 1KB=210B=1024B 1MB=1024KB=220B
一个字节做为一个存储单元 每个字 节可以 存放数 据或程 序,称 为存储 单元的 内容。 1 2 3 210 地址 编号 称为 存储 单元 的地 址。 为了便于表示存储器的大小或容量,统一以字节为单位表示。一般用KB(千字节)、MB(兆字节)、GB(吉字节)、TB(太字节)和PB(拍字节) ,它们之间的换算关系如下: 1KB=210B=1024B MB=1024KB=220B 1GB=1024MB=230B TB=1024GB=240B 1PB=1024TB=250B 地址 计算机的整个内存由很多个存储单元组成,以字节为单位进行编号,通过编号进行识别,该编号就称为存储单元的地址,对每个存储单元,该地址唯一。
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数据 存储器的访问过程 举例如下:向内存[0001]单元写数据10000000 11101101 11001101 10001101
0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111 数据 地址0001 Cpu发出 写控制命令
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输入和输出设备 常用输入设备:键盘、鼠标、扫描仪、光笔、数字化仪等。 常用输出设备:显示器、打印机、绘图仪等。
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>> 计算机的基本工作原理 上节介绍了组成计算机硬件的五个部分,但是仅有硬件,计算机只具有运算的可能性,如要计算机实现计算、控制等功能,计算机还必须配有必要的软件。工作时,计算机在控制器的控制下,把组成软件的指令一条一条地取出来,并翻译和执行,完成相应的操作。
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⒈ 指令、指令系统和程序的概念 指令(Instruction)就是一组计算机能识别并能执行的各种基本操作命令。指令构成如图示:
操作数是指参加运算的数据或者数据所在的地址。 操作码 操作数 操作码指明该指令要完成的操作,如加、减、乘、除。 指令系统(Instruction System)是一台计算机的所有指令的集合。指令系统反映了计算机的基本功能,不同的计算机其指令系统不尽相同。 程序(Program)是为解决某一问题而选用的一条条有序指令的集合。程序具有目的性、分步性、有限性、有序性、分支性等特性。
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C P u 内存 ⒉ 计算机执行指令的过程 计算机执行指令的过程演示如下: ①将要执行的指令从内存调入CPU ② CPU对该指令进行分析译码
程序存放在内存中 内存送出所需指令 CPU发出命令 ③判断该指令所要完成的操作,然后向相应部件发出完成操作的控制信号,从而完成该指令的功能。 内存 系统总线
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⒊ 程序的执行过程 程序的执行过程由计算机协同操作完成。流程图如图示: 开始 CPU执行该指令 否 程序执行完? 是 结束
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软件系统由两大部分组成:系统软件和应用软件
>> 计算机软件 要使计算机解决各种实际问题,必须有软件的支持。广义地讲,软件是指系统中的程序以及开发、使用和维护程序所需要的所有文档的集合。计算机系统在“裸机”的基础上,通过一层层软件的改造后,向用户呈现出友好的使用界面和强大的功能。 软件系统由两大部分组成:系统软件和应用软件
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系统软件是为了使计算机 能够正常高效地工作所配 备的各种管理、监控和维 护系统的程序及有关的资 料。 主要包括:操作系统、各种计算机程序设计语言的编译程序、解释程序、连接程序、系统服务性程序、数据库管理系统、网络通讯软件等。 常用的应用软件包括:文字处理软件如Word、PageMaker等;电子表格软件如Excel等;绘图软件如AutoCAD、3DS等。 课件制作软件如PowerPoint、Author ware等。还有教育培训软件、娱乐软件、财务管理软件等也都属于应用软件的范畴。 计 算 机 软 件 系统软件 应用软件是为解决各种实 际问题而编制的应用程序 及有关资料的总称。应用 软件可以在市场上购买, 也可以自己开发。 应用软件
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操作系统 操作系统(Operating System)是一个管理计算机系统资源、控制程序运行的系统软件。它实际上就是一组程序的集合。
是计算机资源的组织者和管理者 是用户和计算机的接口 操作系统的任务就是合理有效地组织、管理计算机的软硬件资源,充分发挥资源效率,为方便用户使用计算机提供一个良好的工作环境。 裸机 操作系统 应用程序 用户 主要功能有: 作业管理 文件管理 处理器管理 存储管理 设备管理
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操作系统分类 操作系统 DOS 命令行界面操作系统 按用户界面 图形用户界面操作系统 单用户操作系统 按用户数 多用户操作系统
按任务数 图形用户界面操作系统 命令行界面操作系统 多用户操作系统 单用户操作系统 多任务操作系统 单任务操作系统 分时操作系统 批处理系统 实时操作系统 网络操作系统 DOS 按用户界面 APPLE 按用户数 IBM 按系统功能
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Windows XP Professional
常用操作系统 1. DOS Microsoft公司研制的配置在PC的16位操作系统。 单用户命令行界面操作系统 。 从4.0版开始成为支持多任务的操作系统。 2. Windows 图形用户界面 微软公司推出的Windows系统,以其友好的图形用户界面,直观、易 学、好用和对多任务的支持,确立了在微型机操作系统中的主导地位。 Windows XP Professional Windows XP Tablet PC Windows XP Home Windows 98 Windows NT Windows 2000 Windows XP
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Windows NT Workstation 1995年 Windows 95 (32位) 1998年 Windows 98 (32位)
Windows NT Server Windows NT Workstation 1995年 Windows 95 (32位) 1998年 Windows 98 (32位) 2000年 Windows 2000 (32位) 2001年 Windows XP (32位) Windows XP Professional Windows XP Home 2007年 Windows Vista 研制发展阶段 实用阶段 当前广泛使用
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DOS Windows 使用键盘 使用鼠标、键盘 命令行形式 图形操作界面 单任务单用户 多任务处理 基本内存640k以内
操作系统 DOS和Windows比较 DOS Windows 使用键盘 使用鼠标、键盘 命令行形式 图形操作界面 单任务单用户 多任务处理 基本内存640k以内 突破了640k基本内存的限制
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3. Unix和Xenix Unix是一种通用的、多用户交互式分时操作系统,是目前使用广泛、影响较大的主流操作系统之一。由于Unix结构简练、功能强大,开放性好(包括移植性好,伸缩性和交互操作性强),以及吸收新技术的能力强等特点,被公认为是操作系统的经典。 1980年,微软公司基于当时的Unix第7版,推出相对简洁的Unix微机版本,称为Xenix。 4. Linux Linux由UNIX发展而来, 不仅继承了历史悠久和技术成熟的Unix操作系统的优点,而且还进行了许多改进,使其成为了一个真正的多用户、多任务的通用操作系统,由于Linux的源代码免费向一般公众提供,因此,多年来Linux在教育界和学术界十分流行,成为广大从事计算机专业人员学习和研究的对象。中文版Linux已开发出来,并已在国内流行,为发展我国自主知识产权的操作系统提供了良好的条件。
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计算机语言 计算机语言,也称为程序设计语言,是人与计算机交流信息的一种语言。为了让计算机帮助人们解决实际问题,必须事先把处理问题的方法、步骤以计算机可以识别和执行的操作表示出来,也就是说要编写程序。这种用于编写计算机程序的语言称为程序设计语言。 计算机语言的发展过程是其功能不断完善、描述问题的方法愈加贴近人类思维方式的过程。
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机器语言 机器语言是一种用二进制代码表示机器指令的语言。它是计算机硬件唯一可以识别和直接执行的语言。
机器语言是一种面向机器的语言。对于不同型号的计算机,对同一个问题所编的机器语言程序是互不相同的。机器语言的特点是占用内存小、执行速度快。但是用机器语言编写程序是一项十分烦琐的工作,每条指令都是由0和1组成的代码串,难记、难读,检查和调试都比较困难。
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汇编语言 汇编语言是指用能反映指令功能的助记符来代替难懂、难记的机器指令的语言。用汇编语言编出的程序称为汇编语言源程序,这种程序计算机无法执行,必须提前翻译成机器语言目标程序,计算机才能执行,这个翻译过程称为汇编。 汇编语言在编写、阅读和调试等方面比机器语言有了很大的进步,但是,汇编语言仍然是一种面向机器的语言,它的助记符只是机器语言的符号化而已。因此,与机器语言相比,汇编语言便于识别记忆,但通用性不强,所以仍然属于低级语言。 MOV AX , 3 ADD AX , 2
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高级语言 高级语言是一种独立于机器的语言,出现于20世纪50年代中期。高级语言的表达式接近于人们日常使用的自然语言和数学表达式,并具有严格的语法规则。用高级语言编写的源程序在计算机中也不能直接执行,通常要翻译成机器语言的目标程序才能执行。 高级语言是一种面向过程的计算机语言。在编写程序时,用户不必了解计算机的内部结构,主要考虑解题算法和步骤,并把解题的算法和步骤通过规定的语言表述方式输入计算机,计算机就可以按要求完成相应的工作。高级语言具有标准化程度高、便于程序交换、计算速度高等优点。 void main() { printf(" HelloWorld!"); }
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非过程语言 使用这种语言,不必关心问题的解法和处理过程的描述,只要说明所要完成的工作目标和条件,指明数据输入以及输出形式,就能得到所要的结果,而其他工作都由系统来完成。因此它比高级语言具有更多的优越性。如果说高级语言要求人们告诉计算机怎么做,那么非过程语言只要求人们告诉计算机做什么。因此,人们称非过程语言是面向目标的语言,如SQL语言等。 但是非过程化语言目前只适用于部分领域(如数据库),其通用性及灵活性不如过程化语言。 SELECT [ALL|DISTINCT] 目标列 FROM 表(或查询) [WHERE 条件表达式] [GROUP BY 列名1 HAVING 过滤表达式] [ORDER BY 列名2 [ASC|DESC]]
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面向对象的程序设计语言 在结构化程序设计方法的基础上,人们提出了面向对象的程序设计方法,这是程序设计方法的一次革命。面向对象技术以更接近人类思维的方式建立问题域模型,以对象作为描述信息实体的统一概念,把数据和对数据的操作融为一体,通过数据抽象、消息、类、继承、封装和实例化等机制构造软件系统,构造出模块化的、可重用的、维护性好的程序,并能控制软件的复杂性和开发费用。 面向对象的程序设计思想已经主导程序设计语言的发展。面向对象的技术进一步缩小了人脑思维与电脑“思维”方式上的差异,并可以使人们在利用计算机解决问题时,不需要将主要精力花在编程上(如何描述解决问题的过程上),而是花在对要解决问题的分析上。 //HelloWorld.java import java.io.* class HelloWorld //public class HelloWorld { public static void main(String[] args) { System.out.println("HelloWorld!"); } }
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面向对象的可视化程序设计语言 面向对象的可视化程序设计语言是当前最流行的程序设计语言,准确地说,这类语言是基于某种面向对象语言的可视化的集成开发环境,例如,Delphi就是基于对象的Pascal语言。采用这类语言开发软件,程序的开发过程是可视化的,即很多编程工作可以通过可视化的操作实现,而对应的代码则由集成开发环境自动生成。该类语言特别适合于开发图形用户界面,而且能做到所见即所得。利用这样的语言开发程序可以大大降低编程的复杂度,提高编程效率。 当前流行的面向对象的可视化程序设计语言有:Visual Basic 、Visual Basic.Net、Visual C++、Visual C#.Net、Delphi等。
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智能性语言 具有非过程语言的基本特征,而且还具有一定的智能和许多新的功能的语言。如PROLOG语言(PROgramming in LOGic),它是智能性语言的代表,广泛应用于抽象问题求解、数据逻辑、公式处理、自然语言理解、专家系统和人工智能的许多领域。
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解释、编译和连接程序及转换为 可执行程序的过程
把目标程序以及所需的功能库等转换成一个可执行的装入程序,这个装入程序分配有地址,可以执行。完成此功能的程序叫连接程序。 解释、编译和连接程序及转换为 可执行程序的过程 源程序 目标程序 可执行程序 编辑 程序 汇编或 编译程序 连接 程序 编译方式是将高级语言编写的源程序整个地翻译成机器语言表示的目标程序的方式。完成此功能的程序叫编译程序。一般来说,编译方式执行速度快,但占用内存多。 用于编写高级语言程序
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解释、编译的不同特点 解释方式 编译方式 将高级语言编写的源程序逐句地翻译成机器语言表示的目标程序 将高级语言编写的源程序整个地翻译成机器语言表示的目标程序 译出一句执行一句即边解释边执行。 全部译完再执行 灵活,便于查找错误,占用内存少,但效率低,速度慢 不常用。 占用内存多,但效率高,速度快,常用。
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系统服务程序 数据库管理系统 系统服务程序主要是指一些工具软件或支撑软件。如系统诊断程序、测试程序、调试程序等。
数据库(Data Base)是长期储存在计算机内的、有组织的、可共享的数据集合。 对数据库中的数据进行组织和管理的软件称为数据库管理系统DBMS(Data Base Management System)。DBMS能够有效地对数据库中的数据进行维护和管理,并能保证数据的安全,实现数据的共享。数据库系统是由计算机硬件、数据库、数据库管理系统、操作系统和数据库应用程序组成的。 目前,常用的数据库管理系统有Microsoft Access、SQL Server、Oracle、 DB2、 SyBase、 Visual FoxPro 和MySQL等。
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应用软件 应用软件是为解决各种实际问题而编制的应用程序及有关资料的总称。应用软件可以在市场上购买,也可以自己开发。 常用的应用软件包括:
文字处理软件,如WPS, Word, PageMaker等; 电子表格软件,如Excel等; 绘图软件,如AutoCAD、3DS、 PaintBrush等; 课件制作软件,如PowerPoint、Authorware、ToolBook等。 除了以上典型的应用软件外,还有教育培训软件、娱乐软件、财务管理软件等,也都属于应用软件的范畴。 应用软件
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2.2 微机硬件组成 随着电子技术的发展、集成电路技术的进步,微型计算机从最早的IBM PC发展到今天的Pentium IV。其各项性能指标得到大大提高。不管是最早的PC还是现在的酷睿2计算机,它们的基本构成都是由显示器、键盘和主机构成。 在主机箱内有主板、硬盘驱动器、CD ROM驱动器、软盘驱动器、电源、显示适配器(显示卡)等。
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>> 主板 主机板也叫系统主板,简称主板,是主机箱内一块大型多层印刷电路板,在主板上有中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、扩展槽等。通常系统板上集成了软驱接口、硬盘接口、并行接口、串行接口、USB(Universal Serial Bus,通用串行总线)接口、AGP(Accelerated Graphics Port,图形加速接口)总线和键盘接口等。
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这是支持双处理器 的主板 加速图形接口(AGP) -32bits 总线,用来连接其它设备及传输数据,是信息传输的公共通道。
这是支持双处理器 的主板 工业标准架构(ISA) 或者 16 bits 扩展工业标准架构(EISA) 或者 16 bits 周边组件互连(PCI) 或者64bits
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CPU称为中央处理器,又称微处理器。在微机中它是集成了运算器和控制器的一块半导体芯片。
•CPU时钟频率:主要以MHz(1×106Hz)或GHz (1×109Hz) 为单位来度量。通常时钟频率越高,其处理速度也就越快。 •生产工艺技术:通常用微米数字来描述。精度越高,则连接线越细,同样体积的规材料上集成的元件更多,CPU的主频也可更高。
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主(内)存储器 目前,微型机的内存储器由半导体器件构成。由只读存储器ROM(Read Only Memory)和随机存储器RAM(Random Access Memory )两部分构成。 RAM区, CPU对它们既可读出又可写入数据,在使用时信息从外存读入内存RAM中,使用完毕后在关机前再存回外存中,掉电将造成信息丢失。 随机存储区 内存结构示意图 只读存储器(ROM)在正常工作时,只能从ROM中读出数据,而不能写入。存放在ROM中的信息,就是在没有电源的情况下,也能保持。 只读存储区
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ROM-只读存储器 快擦型存储器具有EEPROM的特点,可在计算机内进行擦除和编程,它的读取时间同DRAM相似,而写的速度较慢。
用户可通过编程器将数据或程序写入EPROM,如需重新写入的话,可通过紫外线照射EPROM,将原来的信息擦除,然后再重新写入。 快擦型存储器具有EEPROM的特点,可在计算机内进行擦除和编程,它的读取时间同DRAM相似,而写的速度较慢。 常用的ROM有三类: 可擦除可编程的只 读存储器,称为 EPROM 需要一个擦除电压。同RAM一样,写入时擦除原有的信息,写入时的速度较慢。 电可擦除的只读存 储器,称为EEPROM 快擦型存储器(闪 存),称为Flash Memory
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ROM在主板上的应用 一般在系统板上都装有只读存储器ROM,在它里面固化了一个基本输入/输出系统,称为BIOS(基本输入输出系统)。其主要作用是完成对系统的加电自检、系统中各功能模块的初始化、系统的基本输入/输出的驱动程序及引导操作系统。 BIOS提供了许多低层次的服务,如软盘和硬盘驱动程序、显示器驱动程序、键盘驱动程序、打印机驱动程序以及串行通信接口驱动程序等,使程序员不必过多地关心这些具体的物理特性和逻辑结构细节就能方便地控制各种输入/输出操作。
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随机存储器RAM RAM从特性上可以分为三类: DRAM(Dynamic RAM); SRAM(Static RAM);
VRAM(Video RAM); 从外形上又可分为: DIP(Dual In-line Package,即:普通双列直插内存芯片); SIMM(Single In-line Memory Modules,即:单列直插式存储模块); DIMM(Dual In-line Memory Module,即:双列直插式存储模块,有SDRAM、DDR SDRAM和DDR2三种标准 );
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动态随机存取存储器(DRAM)是RAM家族中最大的成员,通常意义上的RAM即指DRAM内存。目前,动态存储器一般都由MOS型电路构成,动态存储器的最低刷新频率为每隔1~2ms刷新一次。
DRAM的特点:高密、低功耗、价廉、慢速,动态(需要定时刷新)。内存(在系统板上的RAM又称主存)一般都采用DRAM。 在系统板上将若干个RAM集成芯片安装在一块印刷电路板上形成内存条,目前常用的内存条的容量有128MB、256MB、512 MB和1GB等。内存条的引脚从30线、72线,到现在的168线、184线、240线。
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为了缓和CPU与主存储器之间速度的矛盾,在CPU和主存储器之间设置一个缓冲性的高速存储部件,其工作速度接近CPU的工作速度,但其存储容量比主存储器小得多。它存储的是CPU当时需要的一部分程序和数据。这个缓冲性的高速存储部件就是Cache。分为两种,一级Cache (L1 Cache)集成在CPU内部,容量较小;二级Cache(L2 Cache)是在系统板上的Cache(注:PentiumIII的L2Cache是和CPU封装在一起的),其容量较大。 静态随机存取存储器(SRAM)的特点:低密、高功耗、昂贵、快速、静态(如果不掉电,内容将永久保持),从器件的原理上分为双极型和MOS型。双极型静态存储器常作为系统的高速缓冲存储器Cache。
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视频随机存取存储器(VRAM)是一种专为视频图像处理设计的RAM。 通常安装在显示卡或图形加速卡上。与DRAM内存不同,VRAM内存采用双端口设计,允许同时从处理器向视频存储器和数字-模拟存储器传送信息。
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微机各功能部件相互传输数据时,需要有连接它们的通道,这些公共通道就称为总线(Bus)。一次传输信息的位数则称为总线宽度。
地址总线(AB)用来传送地址信息,CPU通过地址总线把需要访问的内存单元地址或外部设备的地址传送出去。通常地址总线是单方向的。地址总线的宽度与寻址的范围有关,即:它决定了寻址的范围,例如寻址1MB的地址空间,需要有20条地址线。 内存模块 数据总线(DB)用来传输数据信息,它是CPU同各部件交换信息的通道。数据总线都是双向的,而具体传送信息的方向,则由CPU来控制。 输出设备 CPU AB DB CB 控制总线用来传输控制信号,以协调各部件的操作,它包括CPU对内存储器和接口电路的读写信息、中断响应信号等。 输入设备 输入/输出设备
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是一种不依附于处理器的局部总线 (可达64位)
将扩充总线在主板上的接口称为扩展槽 ISA (早期产品,16位) PCI 是一种不依附于处理器的局部总线 (可达64位) AGP 又称加速图形端口 ,专门用来安装AGP 显示卡 扩展槽
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输入输出接口 输入输出接口(也称I/O接口)是微机主机与外部设备之间交换信息的接口电路。目前很多接口电路采用大规模集成电路,并且已经系列化、标准化,很多接口芯片具有可编程能力。设置接口的目的除了用来使外设与主机相连外,还有一个重要的功能,那就是用来解决主机与外设之间的匹配问题。 常见的接口有: 串行接口与并行接口 USB与IEEE 1394接口 连接鼠标的PS/2接口 用于拨号上网Modem接口(内置Modem) 用于连入局域网的以太网(卡)接口
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PS2键盘、 鼠标接口 并行接口 串行接口 四个 USB接口 RJ45LAN 接口 USB(Universal Serial Bus) 通用串行总线,USB接口支持功能传递。其次,USB接口本身就可以提供电力来源,因此外设可以没有外接电源线。此外,该接口支持即插即用功能,用户可以完全摆脱添加或去除外设时总要重新开机的麻烦。它既支持设备热插拔,也支持多数据流、多个设备并行操作和自动处理错误并进行恢复。USB 1.1接口传输速度最大只有12Mbps,而USB 2.0接口传输速度已经提高到了480Mbps。
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>> 外存储器 在计算机系统中,除了有主存储器外,一般还有外存储器,用于存储暂时不用的程序和数据。常用的有软盘、硬盘、光盘和磁带存储器。它们和内存一样,存储容量也是以字节为基本单位。外存储器与内存储器之间频繁交换信息,不能被计算机系统的其它部件直接访问。 软盘和硬盘是微机的外部存储器,它们兼备输入、输出两种功能,实现了对盘片上记录信息的读、写操作。
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⒈ 软盘存储器 一个完整的软盘存储系统是由软盘、软盘驱动器组成。软盘记录的信息是通过软盘驱动器进行读写的。 软磁盘正面 软磁盘反面
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软盘只有经过格式化后才可以使用。格式化是为存储数据做准备,在此过程中,软盘被划分为若干个磁道,磁道又被划分为若干个扇区。
磁道是由外向内的 一组同心圆。磁道 号从外向内编号; 每个磁道上又等分 成若干个扇区,扇 区数由系统的格式 化程序来定。每个 扇区可以存储若干 个字节,字节数也 是由格式化程序来 确定。
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软盘的容量=记录面数×磁道数×扇区数×每扇区的字节数
软磁盘上一般都标有以下信息表示该软盘的容量、规格。 DS DD(Double Side Double density) 双面双密度 DS HD(Double Side High density) 双面高密度 软盘容量可以用下列公式计算 软盘的容量=记录面数×磁道数×扇区数×每扇区的字节数 例如:3.5英寸双面高密盘的存储容量是512×2×80×18≈1.44MB。 磁盘类型 面数 磁道数/面 扇区数/磁道 字节数/扇区 容量 3.5英寸低密 2 80 9 512 720KB 3.5英寸高密 18 1.44MB
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! 将软盘放入驱动器时动作要轻 防止使软盘受到重压和弯折 注意备份以防信息丢失 重要信息要贴好写保护
驱动器指示灯亮时表明磁头正在进行读写操作,不要插盘取盘 使用 软磁盘 时注意 ! 避免灰尘、潮湿、磁场和阳光直射
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2. 硬磁盘存储器 硬盘是计算机系统中用来存储数据的设备,可以把它看做是计算机系统的仓库,其存储信息量大,安全系数也比较高,是长期保存数据的首选设备。
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硬盘的结构和存储原理 硬盘工作时,固 定在同一个转轴 上的数张盘片以 每分钟数7200转 甚至更高的速度 旋转,磁头在驱 动马达的带动下
在磁盘上做径向 移动,寻找定位 点,完成写入或 读出数据工作。 每个盘片 正反面都 有相对应 的磁头 每个磁盘片以转轴中心 为圆点,被均匀地划分 为若干个半径不等的同 心圆,称为磁道。 不同盘面上相同半径的 磁道在垂直方向构成同 心圆柱,称为柱面。 柱面数等于磁道数。
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硬盘经过低级格式化、分区及高级格式化后即可使用。硬盘的低级格式化出厂前已完成。
硬盘容量的计算公式为: 硬盘容量=记录面数×柱面数×扇区数×每扇区的 字节数 从磁盘直径分有5.25英寸、3.5英寸、2.5英寸和1.8英寸等; 从接口分有IDE、EIDE、ATA2、SCSI接口,其中SCSI接口硬盘主要用在服务器上,EIDE、ATA2是在IDE上作了改进的接口,其传输速度有了大幅度的提高。
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! 不得随意拆卸硬盘 硬盘上的一些重要程序、数据或需要长期保存的程序、数据,要注意备份并妥善保存
保持良好的工作环境,如适宜的温度和湿度、防尘、无震动等 不要频繁开机关机 使用 硬盘 时注意 !
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3. 移动存储器 ⑴ USB闪存盘(U盘) U盘(USB Flash Disk)是一种新型的移动存储交换产品,可用于存储任何数据文件并可以在计算机间方便地交换文件。它使用快闪内存(Flash Memory)作为存储媒介,使用通用串行总线(USB)接口。 U盘工作时不需要外接电源,支持热插拔,真正符合即插即用,只要将其与计算机的USB接口相连,就会在“我的电脑”下出现一个新的“可移动磁盘”盘符,可以像使用软(硬)盘一样在U盘上读写、复制文件。该产品可擦写100万次以上,数据甚至可保存10年,存储速度至少较软驱快15倍以上。 目前常用U盘容量多为64MB~2GB。 ;U盘轻巧精致,抗震防潮,携带使用简便,已基本取代软盘而广泛应用。
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移动硬盘具有:体积小、重量轻、容量大、速度快、兼容性好、能即插即用、安全可靠性好等优点。
⑵ 移动硬盘 所谓移动硬盘,是指采用计算机标准接口(USB/IEEE1394)的硬盘,其容量比U盘更大。实际上,移动硬盘就是用小巧的笔记本硬盘加上特制的配套硬盘盒构成的一个便携的大容量存储系统。 移动硬盘具有:体积小、重量轻、容量大、速度快、兼容性好、能即插即用、安全可靠性好等优点。 常见移动硬盘的存储容量在20GB~120GB之间。 图2.12 移动硬盘
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4. 光盘存储器 光盘存储器主要由光盘、光盘驱动器(简称光驱)和光盘控制器组成。
光盘驱动器是多媒体计算机配置中重要的外围设备,是一种以光记录形式代替磁记录形式的读/写设备。 光盘驱动器的分类: 按外型来分,可分为外置式光驱和内置式光驱。 按读取(或写入)光盘的类型可分为CD-ROM(Compact Disc Read Only Memory,压缩只读存储器)、DVD-ROM(DVD:Digital Video Disc,数字视盘)和刻录机。 按速度可分为1倍速、2倍速、……、40倍速和50倍速等,其中,1倍速的数据传输速率为150kbit/s。 按接口形式可分为SCSI接口、IDE接口和USB接口等。目前使用较多的仍为IDE接口的CD-ROM驱动器,可与系统主板的IDE或多功能IDE接口卡相连。
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光电存储介质俗称光盘,在CD-ROM盘面上用凹槽反映信息。当光驱中的激光束投到凹槽的边沿时,根据凹槽的深浅不同,反射的光束也不同,这样可表示不同的数据。
目前,微机上广泛使用的光盘从读/写方式上可分为:只读光盘、一次性刻录光盘(CD-R)、可擦写的光盘(CD-RW)和DVD-ROM光盘等。 光盘与硬盘和软盘相比,具有以下优点: ① 存储容量大。一张直径12cm的光盘的标准容量为650MB,而DVD ROM盘的容量则高达17GB。 ② 成本低。 ③ 数据传输的速度高。光盘的数据传输速率可达每秒几兆到几十兆字节。 ④ 采用无接触式记录方式。提高记录激光头和光盘的寿命。 ⑤ 光盘记录介质封在两层保护膜中,激光存取数据的过程为非接触式、无磨损、抗污染,因此寿命很长。数据保存时间也相当长。
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>> 输入设备 输入设备是将数据、程序等转换成计算机能接受 的二进制码,并将它们送入内存。微型机上常见的输入设备有键盘(Keyboard)、鼠标器(Mouse)、扫描仪(Scanner) 、触摸屏(Touch Screen)、条形码阅读器(Barcode Reader)、 图形数字化仪(Digitizer)与光学符号阅读器(OCR)等。
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键盘 键盘上键位的排列有一定的规律。键位的排列与键位的用途有关,其排列按用途可分为主键盘区、功能键盘区、全屏幕编辑键盘区和小键盘区。
键盘是微机必备的输入设备,用来向微机输入命令、程序和数据。键盘由一组按阵列方式装配在一起的按键开关组成。不同开关键上标有不同的字符,每按一个键就相当于接通了相应的开关电路,随即将该键所对应的字符代码通过接口电路送入微机。 键盘接口有PC/AT(大口)、PS/2(小口)、USB、红外和无线几种,目前使用最多的是PS/2接口,连接键盘PS/2接口的颜色为紫色。 键盘上键位的排列有一定的规律。键位的排列与键位的用途有关,其排列按用途可分为主键盘区、功能键盘区、全屏幕编辑键盘区和小键盘区。 控制键 主键盘区 功能键区 全屏幕编辑键区 状态显示灯 小键盘区
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鼠标器(Mouse) 鼠标器(Mouse)是一种“指点”设备(Pointing Device),现在多用于Windows操作系统环境下,可以取代键盘上的光标移动键移动光标,定位光标于菜单处或按钮处,完成菜单系统特定的命令操作或按钮的功能操作。鼠标器操作简便、高效。 鼠标的主要性能指标是其分辨率(指每移动1英寸所能检出的点数,单位是ppi),目前机械鼠标的分辨率多为200~400ppi,而光电鼠标的分辨率则为400~800ppi。传送速率一般为1200bps,最高可达9600bps。
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三键式 两键式 滚轮式 机械式 光电式 无线 有线 串行 鼠标的分类 无线接口 USB接口 右键 左键 滚轮 从 工作 原理 通信 按键 由
数目 三键式 两键式 滚轮式 左键 右键 滚轮 从 工作 原理 机械式 光电式 通信 方式 无线 有线 鼠标的分类 鼠标 的接 口 串行 PS/2 (鼠标专用接口) USB接口 无线接口
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输出设备主要有显示器和打印机 >> 2.2.4 输出设备
输出设备是将计算机处理转换成人们能够识别的数字、字符、图像、声音等形式显示、打印或播放出来。 输出设备主要有显示器和打印机
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CRT显示器按显示效果可分 为单色显示器和彩色显示器 由于显示卡的不同,导致了 显示色彩的不同,但显示原 理相同,都采用光栅扫描方 式 光 栅 CRT显示器 (阴极射线管)显示器 显示器 的分类 液晶显示器(LCD) 技术发展速度 快,效果好, 常用于便携机 平板显示器 气体等离子 显示器 尺寸可达42英寸,显示质量高,但价格昂贵 体积小、质量 轻、低压供电、耗电少
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显示器的主要技术指标 像素、点距、分辨率和扫描方式 显示器所显示的图形和文字是由许许多多的“点”组成的,这些点称为像素
点距是屏幕上相邻两个像素之间的距离,点距越小,图像越清晰,细节越清楚。常见的点距有0.21、0.25、0.28等。0.21mm点距通常用于高档的显示器。目前市场上常用的是0.28mm点距的显示器。 分辨率是指显示器屏幕在水平和垂直方向上最多可 以显示的“点”数(像素数),分辨率越高,屏幕可以 显示的内容越丰富,图像也越清晰。目前的显示器一 般都能支持800×600、1024×768、1280×1024等 规格的分辨率。
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扫描方式 有隔行扫描和逐行扫描之分 隔行扫描是把扫描线分为奇数线和偶数线,先扫描偶数线,再扫描奇数线,交替进行,隔行扫描方式会产生显示图像的闪烁。 逐行扫描就是从屏幕上开始一行一行地扫描,一直到底,反复进行。国际VESA组织认为,用逐行扫描方式的垂直扫描频率达到75Hz时才能达到无闪烁,这比电影的每秒24帧和电视的每秒25帧要好得多。 目前,无闪烁标准是逐行扫描,扫描频率为85Hz。
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显示卡的种类和性能 显示适配器简称显示卡(Adapter )一般被插在主板的扩展槽内,通过总线与CPU相连。当CPU有运算结果或图形要显示的时,首先将信号送显示卡,由显示卡的图形处理芯片把它们翻译成显示器能够识别的数据格式,并通过显示卡后面的一根15芯VGA接口和显示电缆传给显示器。
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显示卡从系统总线类型上可分为ISA、EISA、
VESA、PCI和AGP。 显示器的显示方式是由显示卡来控制的。显示卡必须有显示存储器(VRAM),显存越大,显示卡所能显示的色彩越丰富,分辨率就越高。例如显示存储器用8bit可以显示256种颜色;用24bit则可以显示l6.7兆种颜色。显卡的颜色设置有四类:16色、256色、增强色(16位)和真彩色(24位)。 目前较为常见的彩色图形显示适配卡是视频图形阵列VGA(Video Graphics Array)显示卡。
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打印机 打印机的发展方向: 高速、低嗓声、高印刷质量和彩色输出 点阵式打印机 击打式 字模式打印机 打印机 激光打印机 非击打式 喷墨打印机
热敏打印机
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2.3 信息的数字化 计算机最主要的功能是信息处理。要使计算机能处理信息,首先必须将各类信息转换成由二进制数0和1的组合表示的代码。计算机要处理的数据除了数值数据之外,更多的是字符、图像、图形、声音等非数值信息所对应的非数值数据。在计算机内部,各种信息都必须经过二进制编码后才能被传送、存储和处理。 1
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例如:用26个英文字母表示英文词汇,用10个阿拉伯数码表示数字
>> 数字化编码的概念 所谓编码,就是采用少量的基本符号,按照一定的组合原则,表示大量复杂多样的信息。基本符号的种类和这些符号的组合规则是一切信息编码的两大要素。 在计算机中,广泛采用的是只用“0”和“1”两个基本符号组成的二进制码。 例如:用26个英文字母表示英文词汇,用10个阿拉伯数码表示数字
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权=(基)i,其中i为数码所在位的编号,从小数点向左依次为0,1,2,3,…;自小数点向右依次为-1,-2,-3, …。
>> 二进制数 数制 即进位计数制,是指用统一的符号规则 来表示数值的方法。如十进制、二进制等。 一个r进制数N可表示 如下:(其中r为基数,ai为数码,ri为权。) N=an-1×rn-1+an-2×rn-2+…+a0×r0+a-1×r-1+…+a-m×r-m 权=(基)i,其中i为数码所在位的编号,从小数点向左依次为0,1,2,3,…;自小数点向右依次为-1,-2,-3, …。 数码:用来表示数值的数字符号。 基数:数制所允许使用的数字符号。
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十进制数有十个基本数码0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9,进位原则是逢10进1,基数为10。
二进制数有两个基本数码0 , 1, 进位原则是逢2进1,基数为2。 在计算机中,广泛采用的是只用“0”和“1”两个基本符号组成的二进制码。 十进制和二进制的对应关系表 十进制 1 2 3 4 5 6 7 8 9 二进制 10 11 100 101 110 111 1000 1001
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二进制 ? 计算机中为什么要使用二进制数 如开关的闭合/断开 二极管的导通/截止 电压的正/负 脉冲的有无等 实现容易
加法运算法则 0+0= 0+1=1+0= 1+1=0 乘法运算法则 0×0=0 0×1=1×0=0 1×1=1 减法运算法则 0-0=1-1= 1-0= 0-1=1 可用1表示真,0表示假;进行逻辑运算 运算规则简单 能方便使用逻辑代数 记忆和传输可靠
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进制表示符号 B 二进制 O八进制 D十进制(可不写) H十六进制 >> 2.3.3 数制之间的转换
计算机领域中更多的是使用二进制、八进制和十六进制等数制 。 八进制有八个基本数码0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7,进位原则是逢8进1,基数为8。 十六进制有十六个基本数码0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9,A, B, C, D, E , F, 进位原则是逢16进1,基数为16。 二进制数 1 10 11 100 101 110 111 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111 八进制数 2 3 4 5 6 7 12 13 14 15 16 17 十六进制数 8 9 A B C D E F
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1、非十进制数转换为十进制数 ▲ 方法:按权展开求和 例(1100.11)2 = ( )10
▲ 方法:按权展开求和 例( )2 = ( )10 解( )2= 1×23+1×22+0×21+0×20+1×2-1+1×2-2 = =(12.75)10 12.75 例(163.24)8 = ( )10 解(163.24)8= 1×82+6×81+3×80+2×8-1+4×8-2 = =( )10
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2、十进制数转换为非十进制数 ▲ 方法:整数部分采用除基数取余法; 小数部分采用乘基数取整法。
也可以使用竖式除法 (最低位) (最高位) 2、十进制数转换为非十进制数 ▲ 方法:整数部分采用除基数取余法; 小数部分采用乘基数取整法。 举例说明: ( )10=( ? )2 解:对于整数部分:采用除2取余法。 ∴(286)10 = ( )2
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对于小数部分: 乘2取整 ×2= 取出整数1 (最高位) 0. 625×2= 取出整数1 0.25×2= 取出整数0 0. 5×2= 取出整数1 (最低位) ∴ (0.8125)10 = (0.1101)2 则( )10 = ( )2 在许多情况下小数部分不为0,转换次数为无限,这时可根据要求的精度,选取适当的位数后,停止转换。
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3、二进制、八进制、十六进制之间转换 例如:(10110.1001)2= ( ? )8 解: (10110.1001)2 =(26.44)8
二进制数、八进制数、十六进制数的基数有着整幂关系,23=8,24=16,即2n=R;因此,每三位二进制数对应一位八进制数,每四位二进制数对应一位十六进制数,所以可以分别对应进行转换。 二进制→八(十六)进制的转换方法如下: 是以小数点为中心,分别向前、后每三(四)位一组,不足三(四)位则以“0”补足,再把每组二进制数转换为相应的八(十六)进制数即可。 例如:( )2= ( ? )8 解: ( )2 = ( )2 =(26.44)8
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八(十六)进制→二进制只要把每个八(十六)进制数码对应的二进制数码写出来,再去掉首尾的“0”即可。
例如: (3DB.4A)16 =( ? )2 解: ( D B A )16 1101 1011 0100 1010 0011 =( )2 小结:二进制数在计算机内使用是适宜的,但书写、阅读不方便,记忆困难。由于十进制数符合人的日常使用习惯,在使用计算机时,仍然使用十进制数,由计算机自动转换为二进制数。八进制数、十六进制数常表示常数或地址。
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>> 计算机中的常用编码 在计算机中只能识别二进制数码信息,因此任何形式的数据如数字、字母、汉字等信息进入计算机都要用二进制数的特定编码表示。当然编码可以有多种方法, 但为了便于交换、处理,必须采用统一的编码方法。
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数字编码 BCD(Binary Coded Decimal)编码 (二~十进制编码/ 8421BCD码),用四位二进制数的形式直接表示一位十进制数。 8421BCD码与十进制数的关系表 十进制 BCD码 0000 8 1000 1 0001 9 1001 2 0010 10 3 0011 11 4 0100 12 5 0101 13 6 0110 14 7 0111 15 例如(62.38)10 =( ? )BCD 解: ( )10 =( )BCD
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字符编码 表示文字信息和控制信息的基础是各种字符,各种字符必须按一定规则用二进制编码表示,才能为计算机所识别。常用的字符编码有ASCII码、EBCDIC码和Unicode码等。 ⑴ ASCII码 ASCII码是由美国国家标准委员会制定的一种包括数字、字母、通用符号、控制符号在内的字符编码集,全称叫美国国家信息交换标准代码。ASCII码是一种7位二进制编码,能表示27=128种国际上最通用的西文字符。其中包括四类最常用的字符 :数字“0”~“9” ;字母,包括26个大、小写的英文字母;通用字符和控制符号。
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b6b5b4 000 001 010 011 100 101 110 111 b3b2b1b0 (H) 1 2 3 4 5 6 7 0000 NUL DLE SP @ P ` 0001 SOH DC1 ! A Q a 0010 STX DC2 “ B R b 0011 ETX DC3 # C S c 0100 EOT DC4 $ D T d 0101 ENQ NAK % E U e 0110 ACK SYN & F V f v 0111 BEL ETB ‘ G W g 1000 8 BS CAN ( H X h 1001 9 HT EM ) I Y i 1010 LF SUB * : J Z j 1011 VT ESC + ; K [ k { 1100 FF FS , < L \ l | 1101 CR GS - = M ] m } 1110 SO RS . > N ^ n ~ 1111 SI US / ? O _ o DEL ASCII码是目前计算机中,特别是微型计算机中使用最普遍的字符编码集。常用于输入/输出设备,如键盘的输入、显示器输出和打印机输出等。从键盘输入字符信息时,编码电路将字符转换成对应的ASCII码输入计算机内,经处理后,再将ASCII码表示的数据转换成对应的字符后在显示器和打印机上输出。
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⑵ EBCDIC代码。即所谓的扩展二—十进制交换码(Extended Binary-Coded Decimal Interchange Code)。这种字符编码主要用在IBM公司的计算机中,采用8位二进制表示,有256个编码状态,但实际运用时只选用其中一部分。 ⑶ Unicode码。Unicode是一种16位的编码,能够表示65000个字符或符号。而目前世界上的各种语言一般都只用到34000多个符号,所以Unicode可以用于大多数的语言。 Unicode与ASCII码完全兼容。目前,Unicode已经在Windows NT、OS/2、Office2000等软件中广泛使用。
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汉字编码 为了适应计算机处理中文信息的需要,从输入、处理、保存、输出等方面对汉字进行编码。有:输入码、国标码、机内码、字形码等。 字形码
汉字输出 输入码 国标码 机内码 汉字输入 ⑴国家标准总局制定的“中华人民共和国国家标准信息交换汉字编码”,代号为“GB2312—80”。这种编码称为国标码。统计出最常用的6763个汉字,其中一级汉字3755个,按汉语拼音排列;二级汉字3008个,按便旁部首排列,图形符号682个。每个汉字占两个字节。 在GB2312—80中,将全部国标汉字及符号组成一个94×94的矩阵。在此方阵中,每一行称为一个“区”,每一列称为一个“位”。这样就组成了一个有94个区(01~94),每个区有94个位(01~94)的汉字字符集。将区号和位号组合在一起就形成了“区位码”。区位码可以唯一确定某一个汉字或符号,反之也一样。
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国标码前两位=区码+20H 国标码后两位=位码+20H 机内码=国标码+8080H 机内码的第一字节=区码+A0H
⑵在计算机内部,汉字作为字符(不涉及字形)进行存储、加工等处理时所用编码称为汉字机内码,简称机内码或内码。 目前使用的汉字机内码是国标码的变形,即把国标码的二字节表示中的每个字节的最高位改为1,即得到机内码。 例如:汉字“啊”的区位码是1601(1001H),它的国标码是3021H,机内码是B0A1H。 机内码=国标码+8080H 机内码的第一字节=区码+A0H 机内码的第二字节=位码+A0H 国标码前两位=区码+20H 国标码后两位=位码+20H 三者之间的换算关系
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⑶汉字字形码即汉字字形的编码,亦称字模。用于汉字在屏幕或打印机的输出。一般把一个汉字看成一个特定的图形,用点阵进行描述,还有矢量和曲线逼近等描述方式。
目前,我国已颁布了16×16、24×24、32×32和48×48点阵的字模标准。通常点阵越大,字符的笔画就越光滑,但相应字模的存储量也随之加大。 矢量字形技术是用一种称为形(shape)的图形实体来定义字符的,定义中使用直线和圆弧作为汉字的基本笔画。矢量字形的优点是存储信息量少,缺点是字形不够优美。 目前采用的轮廓字形可以兼有字形信息量少,而字形又美观的双重优点。目前,国际上流行的True Type字形技术,就是字形轮廓一类的字符生成技术,Windows中文版中的汉字字库就是用这项技术来生成的。
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汉字输入码 标准的计算机键盘不具备直接输入汉字的功能,只能依靠另行设计的汉字输入码来实现 现行的汉字输入方案众多,每种方案对同一汉字的输入编码固然并不相同,但经转换后存入计算机内的机内码均相同,这个工作由汉字代码转换程序依靠事先编制好的输入码对照表完成转换。 常用的有全拼拼音输入法、智能ABC输入法、微软拼音输入法、五笔字型输入法等。
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本章小结 本章的特点是需要读者在学习的时候先进行浏览,做到在脑海中先形成一个计算机系统,对于存在的问题可在今后的学习、实践过程中加强领会。
本章介绍了计算机系统的组成,使读者能够从计算机系统的硬件、软件的角度对计算机系统有一个比较全面的了解。 本章的特点是需要读者在学习的时候先进行浏览,做到在脑海中先形成一个计算机系统,对于存在的问题可在今后的学习、实践过程中加强领会。
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