多樣的計算機臺式個人電腦筆記本智能手機，如iphone平板電腦，如ipadGPS導航儀機房服務器路由器………….計算機已成了生活的必需品21世紀是信息的世紀

1.1計算機的產生和組成

1.2計算機的特點、分類與作用

1.3計算機中數據的單位和主要性能指標

1.4計算機中的數據表示和信息編碼

1.5計算機的新技術

1.6計算機的發展趨勢

1.7計算機病毒與防治第1章計算機基礎知識

計算機的萌芽古代：商業活動中用來記錄和計算的設備古巴比倫的粘土板（公元前4000年）中國的算盤（公元前3000年）計算機的萌芽啟蒙時期：對鐘表機構的好奇心與實驗Pascaline（1642）：B.Pascal發明的一種用鐘表元件構成的、能夠做兩個十進制數加減法的機器Automata（大約18世紀）:J.Droz發明的一種計算器計算機的萌芽工業革命時期：紡織技術提花織機（1728）飛梭織機（1733）計算之父親與第一位程序員1821年，英國數學家C.Babbage（1791-1871）設計了差分機，這是第一臺可自動進行數學變換的機器，因此他被稱為“計算之父”。此后，他又設計了能夠處理數學公式的分析機。然而，這兩種機器都沒有真正實現。AdaLovelace（1815-1852）為Babbage的分析機設計了程序，被稱為“第一位程序員”。布爾代數自從公元17世紀，歐洲人發明了對數計算器，后來又發明了機械式的手搖計算機、電動機械計算機之后。20世紀初，英國人Boole創立了“布爾代數”，為電子計算機的誕生奠定了理論基礎。用兩個電子管等元件構成的雙穩態觸發器，來表示二進制數“0”和“1”，又為電子計算機的誕生奠定了物質基礎。

計算理論的奠基人AlanTuring（1912~1954）1936年上研究生時發表的一篇論文中提出了圖靈機（TuringMachine），奠定了計算機的理論基礎。第二次世界大戰中，Turing領導的小組制造出了破譯德軍Enigma密碼的計算機，并成功地完成了任務。Turing與Church合作給出了數學證明，斷言未來計算機能夠象人那樣具有思維能力（因而漢語中有了“電腦”）。計算機學科的最高榮譽是ACM（美國計算機學會）圖靈獎。第一臺電子數字計算機1945年，在賓夕法尼亞大學Moore學院，J.Eckert和J.Mauchly為實現彈道計算研制成功了ENIAC（“電子數字積分計算機”，ElectronicNumericalIntegratorandComputer），它用了19000個電子管，重13噸，耗電200千瓦。現在所謂的計算機就是電子數字計算機5000次加法/秒體重28噸占地170m218800只電子管1500個繼電器功率150KW計算機體系結構創始人1946年，JohnvonNeumann（1903~1957）發表了第一篇關于電子計算機程序存儲的論文，描述了如何用（可被存儲、讀出和執行的）數字來表示邏輯操作（程序）。至今，大多數計算機采用的都是vonNeumann體系結構（vonNeumann

architecture）。JohnvonNeumann

馮諾依曼1949EDSAC存儲程序的工作原理馮·諾依曼提出了三個重要的設計思想：(1)計算機由五個基本部分組成：運算器、控制器、存儲器、輸入設備和輸出設備。(2)采用二進制形式表示計算機的指令和數據。(3)將程序(由一系列指令組成)和數據存放在存儲器中，并讓計算機自動地執行程序，這就是“存儲程序和程序控制”思想的基本含義。EDVAC方案成了后來計算機設計的主要依據。第一代（1946~1957）電子管5千~4萬（次/秒）第二代（1957~1964）晶體管幾十萬~百萬（次/秒）第三代（1965~1970）集成電路百萬~幾百萬（次/秒）第四代（1971~至今）集成電路幾百萬~幾億（次/秒）

按硬件劃分計算機年代劃分計算機更新換代計算機更新換代第一代（1945~1957）：電子管計算機第二代（1958~1963）：晶體管計算機第三代（1964~1969）：小規模集成電路計算機第四代（1970~1990）：以微處理器（Microprocessors）為標志的大規模/超大規模集成電路（LSI/VLSI）計算機第五代（1991~目前）：以互聯網（Internet）為標志的信息系統第一代1946～1957年第二代1958～1964年第三代1965～1970年第四代1971～至今電子器件電子管晶體管中、小規模集成電路大規模和超大規模集成電路主存儲器陰極射線管或汞延遲磁芯、磁鼓磁芯、磁鼓、半導體存儲器半導體存儲器外部輔助存儲器紙帶、卡片磁帶、磁鼓磁帶、磁鼓、磁盤磁帶、磁盤、光盤、U盤處理方式機器語言、匯編語言監控程序、連續處理作業、高級語言編譯多道程序實時處理實時、分時處理、網絡操作系統運算速度幾千～幾萬次/秒幾十萬～百萬次/秒百萬～幾百萬次/秒幾百萬～萬億次/秒計算機各代的特點計算機的產生和發展公元前5世紀竹籌、算盤公元17世紀機械裝置20世紀50年代電子管計算機1958-1964晶體管計算機1971至今大規模、超大規模集成電路當代計算機公元19世紀機械分析機計算尺、機械計算機主要計算加減乘除、方根、對數1834年巴貝奇1854年“布爾代數”微機、筆記本、手持Ipad、智能手機等移動設備計算加減乘除1965-1970集成電路計算機ENIAC晶體管數單位時間執行的指令數百萬條/每秒每18個月芯片能力增長一倍摩爾定律晶體管數目4004奔騰4420,000,0002,300

將電腦濃縮在一顆芯片上0.18微米芯片10微米芯片第一代微機：CPU是8088，誕生于1981年。第二代微機：CPU是80286于1985年誕生。第三代微機：CPU是80386，1987年誕生。第四代微機：CPU是80486，1989年誕生。第五代微機：1993年推出的Pentium。第六代微機：1998年推出了的PentiumⅡ、PentiumⅢ、Pentium4等。第七代微機：2003年9月，AMD公司發布了面向臺式機的64位處理器微機的發展主機計算機系統硬件系統控制器運算器中央處理器CPU存儲器外存儲器軟盤硬盤U盤光盤等內存儲器只讀存儲器隨機存儲器輸入設備輸出設備I/O設備軟件系統系統軟件操作系統語言處理程序數據庫管理系統網絡及通信系統應用軟件應用軟件包用戶程序外部設備計算機的組成總框圖計算機人軟件硬件靈魂身軀物質基礎控制指揮計算機的組成硬件身軀CPU內存總線輸入設備輸出設備時鐘大腦記憶帳本神經中樞眼耳口等手腳脈搏思考、指揮帳本、存儲傳遞信號接受信號響應引擎、動力運算器控制器PCALU總線接口寄存器I/O橋主存儲器CPUUSB控制器圖形適配器磁盤控制器系統總線存儲總線I/O總線磁盤顯示器鼠標、鍵盤、U盤等擴展槽計算機結構圖軟件靈魂系統軟件性格感覺不到默默指揮應用軟件淡吐舉止與外界打交道調用體現使用語言計算機軟件非計算機語言德語編譯程序翻譯計算機語言中文筆畫、字、詞、句、文章位、字節、字、語句、程序計算機語言計算機軟件系統軟件系統(1)系統軟件

①操作系統

②程序設計語言

③語言處理程序

④數據庫管理系統

⑤網絡管理軟件

(2)應用軟件操作系統他各其種應用軟件軟件系統硬件圖1.3計算機硬件、軟件與用戶的關系用戶程序A程序B操作系統時間0.2ms0.2ms切換切換切換調用操作系統的功能判斷該執行哪個程序操作系統是大管家

1.1計算機的產生和組成

1.2計算機的特點、分類與作用

1.3計算機中數據的單位和主要性能指標

1.4計算機中的數據表示和信息編碼

1.5計算機的新技術

1.6計算機的發展趨勢

1.7計算機病毒與防治第1章計算機基礎知識

運算速度快計算精度高存儲能力強邏輯判斷能力自動運行程序

計算機的特點類

別特

點用

途個人(微型)計算機體積小、功耗低、結構簡單、使用方便家庭、辦公室工作站配有高分辨率的大屏幕顯示器、繪圖儀、掃描器和數字化儀等計算機輔助設計(CAD)技術及專用小型計算機規模較小，價格相對較便宜早期用于科研院所中型計算機規模和價格介于小型機和大型機之間小型機和大型機之間大型計算機規模較大，價格昂貴，一臺主機可帶上百臺用戶金融業、大型商業、科研機構巨型計算機速度快、性能高、體積大、耗資多國防與科技高性能計算機超級計算機超級服務器科學工程計算及專門的設計；數值計算、事務處理、數據庫應用、網絡應用與服務；氣象觀測、石油勘探、航空航天、信息安全和生命科學計算機的分類計算機的應用科學與工程計算信息處理和管理過程控制計算機輔助系統電子商務人工智能多媒體技術應用計算機網絡應用

1.1計算機的產生和組成

1.2計算機的特點、分類與作用

1.3計算機中數據的單位和主要性能指標

1.4計算機中的數據表示和信息編碼

1.5計算機的新技術

1.6計算機的發展趨勢

1.7計算機病毒與防治第1章計算機基礎知識

計算機中數據的單位和主要性能指標位——稱為比特，記為bit（BinaryDigit）或小寫b。位是計算機中最小的信息單位，是用0或1來表示一個二進制數位。字節——稱為拜特，記為Byte或大寫B。字節是數據存儲中最常用的基本單位，計算機中八個二進制位構成一個字節，即1Byte=8bit。位是計算機中最小數據單位，字節是計算機中基本信息單位。字——字也稱為計算機字，記為Word或W，是位的組合。字是信息交換、加工、存儲的基本單元（獨立的信息單位）。用二進制代碼表示，一個字由一個字節或若干字節構成（通常取字節的整數倍）。位、字節、字演示用UltraEdit打開文件說明計算機中的文件都是位序列、字節序列或字的序列，計算機才能讀明白，文本文件、Word文件或PPT文件也不例外。位的序列的意義要根據當前環境才能知道，一個文本文件只有用記事本或者能識別字符的軟件打開才能正確顯示，文本文件也可以重命名為EXE文件，沒有本質的區別，但雙擊不能正常運行，因為計算機雖然將字符編碼的位識別成執行代碼，但執行過程中發現錯誤；同樣，一個EXE文件也可以重命名為.txt文件，用記事本打開，但因為里面的位序列并沒有按字符編碼排列，所以顯示成沒有意義的亂碼。位的編碼規則下一小節詳細介紹。計算機的性能指標字長——一個字中包含的二進制位數；CPU一次能夠處理的二進制位數內存容量——通常指隨機存儲器（RAM）的容量，表示存儲數據的能力

運算速度——根據一些典型題目，讓計算機計算各種指令的頻度以及每種指令執行的時間折算出來，用MIPS（每秒百萬條指令數）衡量主頻、外頻和倍頻主頻——CPU的時鐘頻率，CPU運算時的工作頻率。單位MHz或GHz。外頻——系統總線的工作頻率，主板為CPU提供的基準時鐘頻率。倍頻——主頻=外頻×倍頻計算機的性能指標字長——一個字中包含的二進制位數；CPU一次能夠處理的二進制位數內存容量——通常指隨機存儲器（RAM）的容量，表示存儲數據的能力

運算速度——根據一些典型題目，讓計算機計算各種指令的頻度以及每種指令執行的時間折算出來，用MIPS（每秒百萬條指令數）衡量主頻、外頻和倍頻主頻——CPU的時鐘頻率，CPU運算時的工作頻率。單位MHz或GHz。外頻——系統總線的工作頻率，主板為CPU提供的基準時鐘頻率。倍頻——主頻=外頻×倍頻超頻——人為地提高外頻或倍頻，使CPU超出額定主頻，以提高性能鎖頻——廠家鎖定CPU倍頻，無法調整，目前大部分CPU被鎖頻前端總線頻率——（FSB）是指CPU與內存之間的數據交換速度。目前CPU的FSB有533MHz、800MHz、1066MHz和1333MHz，FSB是CPU性能的一個重要指標計算機的性能指標字長——一個字中包含的二進制位數；CPU一次能夠處理的二進制位數內存容量——通常指隨機存儲器（RAM）的容量，表示存儲數據的能力

運算速度——根據一些典型題目，讓計算機計算各種指令的頻度以及每種指令執行的時間折算出來，用MIPS（每秒百萬條指令數）衡量主頻、外頻和倍頻主頻——CPU的時鐘頻率，CPU運算時的工作頻率。單位MHz或GHz。外頻——系統總線的工作頻率，主板為CPU提供的基準時鐘頻率。倍頻——主頻=外頻×倍頻內存總線速度——CPU的二級高速緩存和內存之間的通信速度存取速度——存儲器完成一次讀/寫操作所需時間稱為存取時間磁盤容量——硬盤、光盤或U盤存儲量的大小計算機的性能指標字長——一個字中包含的二進制位數；CPU一次能夠處理的二進制位數內存容量——通常指隨機存儲器（RAM）的容量，表示存儲數據的能力

運算速度——根據一些典型題目，讓計算機計算各種指令的頻度以及每種指令執行的時間折算出來，用MIPS（每秒百萬條指令數）衡量主頻、外頻和倍頻主頻——CPU的時鐘頻率，CPU運算時的工作頻率。單位MHz或GHz。外頻——系統總線的工作頻率，主板為CPU提供的基準時鐘頻率。倍頻——主頻=外頻×倍頻內存總線速度——CPU的二級高速緩存和內存之間的通信速度存取速度——存儲器完成一次讀/寫操作所需時間稱為存取時間磁盤容量——硬盤、光盤或U盤存儲量的大小 1B=8bit 1KB=1024B=210B 1MB=1024KB=210KB=220B 1GB=1024MB=210MB=230B 1TB=1024GB=210GB=240B 1PB=1024TB=210TB=250B注意：硬盤廠商在標識硬盤容量時，采用的計量方法是1KB=1000Byte，而不是1KB=1024BytePCALU總線接口寄存器I/O橋主存儲器CPUUSB控制器圖形適配器磁盤控制器磁盤顯示器鼠標、鍵盤、U盤等擴展槽計算機結構圖主頻：CPU內部前端總線頻率基準頻率倍頻內存總線頻率寄存器L1高速緩存L2高速緩存L3高速緩存主存磁盤、光盤、U盤Web、FTP、P2P等更小更快更貴更大更慢更便宜CPU寄存器保存來自L1的字L1保存來自L2的行L2保存來自L3的行L3保存來自主存的行主存保存來自本地磁盤的磁盤塊本地磁盤保存來自遠程網絡的文件存儲器層次根據環境的不同，位的解釋也不同

控制碼——程序員關心的事

文本——字符編碼

數字——如何表示、如何轉換下一節信息=位+環境

1.1計算機的產生和組成

1.2計算機的特點、分類與作用

1.3計算機中數據的單位和主要性能指標

1.4計算機中的數據表示和信息編碼

1.5計算機的新技術

1.6計算機的發展趨勢

1.7計算機病毒與防治第1章計算機基礎知識

數制的概念

基數:是指該進制中允許選用的基本數碼的個數。位權:的大小是以基數為底、數碼所在位置的序號為指數的整數次冪（整數部分的個位位置序號為0）。計算機的數制

對任何一種用進位計數制表示的數據都可以寫出按其權展開的多項式之和。如任意r進制數可表示為：其中：ai為數字符號；ri為位權；n、m為整數。權的展開式十進制 R=10，可使用0,1,2,3,4,5,6,7,8,9二進制 R=2，可使用0,1八進制 R=8，可使用0,1,2,3,4,5,6,7十六進制 R=16，可使用0,……,9,A,B,C,D,E,F“逢R進一，借一當R”數制的運算規則進制二進制八進制十進制十六進制規則逢二進一逢八進一逢十進一逢十六進一基數281016基本符號0,10,1,…,70,1,…,90,1,…,9,A,B,…,F權(n為整數)2n8n10n16n形式表示BOD或省略H計算機中常用的數制十進制二進制八進制十六進制十進制二進制八進制十六進制000091001119111110101012A2102211101113B3113312110014C41004413110115D51015514111016E61106615111117F711177161000020108100010817100012111各數制之間的對應關系任意r進制數化成十進制數的方法是：按權展開各項，按十進制運算法則相加求和。

如將二進制數(10101.1)2化為十進制數。(10101.1)2=1×24+0×23+1×22+0×21+1×20+1×2-1=1×16+1×4+1×1+1×0.5=(21.5)10

任意進制轉十進制數十進制數化成任意r進制數分為兩部分，整數部分和小數部分分別化，然后再將其連成一個整體。其中整數部分的化法是：除以基數(r)，取其余數，倒排序；小數部分的化法是：乘以基數(r)，取其整數，順排序。說明：在整數部分的轉換時，每次除基取余時，直到商為0時為止；小數的轉化過程中，每次乘基取整時，直到小數部分為0時為止，但由于一個十進制小數不一定能完全準確地轉換成二進制小數，如果小數部分永不為0，這時應根據精度要求轉換到一定的位數為止。十進制數轉任意進制數將十制數98.345轉換成二進制數。例1.19849241123622222220a30a20a41a51a10a001a6取余數(98.345)10(1100010.01011)20.34520.69021.38020.76021.52021.040取整數0a-11a-20a-31a-41a-5二進制數轉換成八進制數的方法是：整數部分：從低位向高位每3位一組，高位不足3位用0補足3位，然后每3位二進制數用1位八進制數代替即可。小數部分：從高位向低位每3位一組，低位不足3位用0補足3位，然后每3位二進制數用1位八進制數代替即可。二進制轉八進制二進制數轉換成十六進制數的方法是：整數部分：從低位向高位每四位一組，高位不足四位用0補足四位，然后每4位二進制數用1位十六進制數代替即可。小數部分：從高位向低位每四位一組，低位不足四位用0補足四位，然后每4位二進制數用1位十六進制數代替即可。二進制轉十六進制(1101101110.110101)2=(36E.D4)1636ED4(1101101110.110101)2=(1556.65)8155665

后面補兩個0，變成0100前面補兩個0，變成001例如：

八進制轉換成二進制,用“一位變三位”法十六進制轉換成二進制,用“一位變四位”法八或十六進制轉二進制例如：（142）8=(001100010)2

=(1100010)2

142（62）16=(01100010)2

=(1100010)2

62（2C1.A5）16=(001011000001.10100101)2

2C1A5八進制數與十六進制數之間的相互轉換，可以通過二進制作為橋梁進行互化。即八進制數先化成二進制數，再將該二進制數化成十六進制數，反之亦然。

八進制與十六進制轉換

字符是由英文字母、數字、標點符號及一些特殊符號組成。目前計算機中使用最廣泛的字符編碼為ASCII碼（美國標準信息交換碼）。

這種編碼規定：八個二進制位進行編碼，但最高位為零，用余下的七位進行編碼。因此，可表示128個字符。其中，95個編碼對應著計算機終端能敲入并可顯示的95個字符，另外的33個編碼對應著控制字符，它們不可顯示。注意：數值3與字符“3”的區別。信息在計算機中的表示與編碼轉換ASCII碼表美國信息交換標準碼ASCII碼ASCII碼的十進制表示:SP:320-9:48-57A-Z:65-90a-z:97-122NULDLESOHDC1STXDC2ETXDC3EOTDC4ENQNAKACKSYNBELETBBSCANHTEMLFSUBBTESCFFFSCRGSSORSSIUS

1．西文字符編碼利用鍵盤輸入漢字時對漢字的編碼，也稱之為漢字的外碼。漢字的輸入碼一般用鍵盤上的字母和數字描述。漢字輸入碼可分為以下四類：數字碼（如電報碼，區位碼等）音碼（如全拼碼，簡拼碼，雙拼碼等）形碼（如五筆字型，大眾碼，鄭碼等）混合碼（如自然碼，首尾碼等）漢字編碼——輸入碼漢字編碼——國標碼為了便于各計算機系統之間能夠準確無誤地交換漢字信息，必須規定一種專門用于漢字信息交換的統一編碼，這種編碼稱為漢字的交換碼。我國制定了“中華人民共和國標準信息交換漢字編碼”代號為“GB2312-80”，稱為交換碼。漢字內碼是為在計算機內部對漢字進行存儲、處理和傳輸而編制的漢字代碼，也叫內部碼，簡稱內碼。目前對應于國標碼一個漢字的內碼也用2個字節存儲，并把每個字節的最高位置“1”作為漢字內碼的標識，以免與單字節的ASCII碼產生歧義。如果用十六進制來表示，就是把漢字國標碼的每個字節上加一個80H(即二進制數10000000)，所以漢字國標碼與其內碼有下列關系：漢字的內碼=漢字的國標碼+8080H。漢字編碼——內碼輸出碼也稱為字形碼或字模，是指字形的點陣信息的數字代碼。存放在漢字庫中。字形碼有顯示字形碼和打印字形碼兩種。根據輸出的去向將漢字輸出在顯示器上或打印機上。字庫是一個漢字信息系統具有的所有漢字字形碼的集合。漢字編碼——輸出碼漢字字形碼舉例64*64點陣，共占512字節00行63行輸入碼漢字外碼國標碼漢字內碼字形碼漢字輸入輸入設備管理模塊漢字標識字模庫輸出設備漢字輸出圖1.5漢字編碼流程圖漢字編碼——編碼流程圖形、圖像、聲音和視頻等多媒體信息要在計算機中處理和存儲，一樣需要經過數字化，以某種二進制編碼形式來表示，不過其形式要復雜得多。多媒體信息的表示

1.1計算機的產生和組成

1.2計算機的特點、分類與作用

1.3計算機中數據的單位和主要性能指標

1.4計算機中的數據表示和信息編碼

1.5計算機的新技術

1.6計算機的發展趨勢

1.7計算機病毒與防治第1章計算機基礎知識

計算機的新技術（1）嵌入式計算機區別：系統的應用軟件與硬件一體化組成：嵌入式處理器、外圍硬件設備、嵌入式操作系統以及特定的應用程序特點：要求高可靠性、實時處理能力、嵌入式系統中的軟件代碼要求高質量、高可靠性，一般都固化在只讀存儲器或閃存中

在各種類型的計算機中，嵌入式計算機應用最廣泛，數量超過PC。目前廣泛用于各種家用電器之中，如電冰箱、自動洗衣機、數字電視機、數碼照相機等。計算機的新技術（2）中間件技術1、中間件（Middleware）是介于操作系統和應用軟件之間的系統軟件，它是一種獨立的系統軟件或服務程序。2、中間件是在客戶機和服務器之間增加一組服務，這些服務具有標準的程序接口和協議。這組服務(應用服務器)就是中間件。3、通過中間件，應用程序可以工作于多平臺或操作系統環境。中間件是一類軟件，而非一種軟件，中間件不僅僅實現互連，還要實現應用之間的互操作。4、目前，中間件技術已經發展成為企業應用的主流技術，并形成各種不同類別，如交易中間件、消息中間件、專有系統中間件、面向對象中間件、數據存取中間件、遠程調用中間件等。計算機的新技術（3）云計算1、云計算是并行計算(ParallelComputing)、分布式

計算(DistributedComputing)和網格計算(GridComputing)

的發展。2、云計算最基本的概念是透過網絡將龐大的計算處理程序自動分拆成無數個較小的子程序，再交由多部服務器所組成的龐大系統經搜尋、計算分析之后將處理結果回傳給用戶。3、網絡服務提供者可以在數秒之內，達成處理數以千萬計甚至億計的信息，達到和“超級計算機”同樣強大效能的網絡服務。4、搜尋引擎、網絡信箱等，使用者只要輸入簡單指令即能得到大量信息。5、在“云計算”時代，“云”會替我們做存儲和計算的工作。因為“云”就是計算機群，而每一群包括了幾十萬臺、甚至上百萬臺計算機。所以“云”的好處還在于，其中的計算機可以隨時更新，保證“云”長生不老。計算機的新技術（4）物聯網1、過去：人——互聯網——人

人與人之間的相互交換信息和通信

今后：人或物——互聯網——人或物2、物聯網