第一单元 计算机基础知识 第一课资料

第一单元计算机基础知识

第一课计算机系统

一、概念

1.指令和程序的概念

指令是指计算机执行某种操作的指示和命令，一条指令使用一个二进制的数来表示，通常包括两方面内容：操作码和地址码。前面是操作码部分，后面是操作数部分，操作码指明该指令要完成的操作，如：加、减、乘、除等。操作数是指参加运算的数或者数所在的单元地址。一台计算机的所有指令的集合，称为该计算机的指令系统。指令系统反映了计算机的基本功能，不同型号的计算机其指令系统也不相同。指令系统一般都包括以下几大类指令。

（1）数据传送类指令。

（2）运算类指令包括算术运算指令和逻辑运算指令。

（3）程序控制类指令主要用于控制程序的流向。

（4）输入/输出类指令简称I/O指令，这类指令用于主机与外设备之间交换信息。

使用者根据解决某一问题的步骤，选用一条条指令进行有序的排列。计算机执行了这一指令序列，便可完成预定的任务。这一指令序列就称为程序。程序就是一系列按一定顺序排列的指令，执行程序的过程就是计算机的工作过程。

2.程序设计语言(Programming Language)

当我们要用计算机解决一个问题而又没有现成的软件时，我们就必须用一种计算机和我们自己都能明白的语言与计算机进行交流，这种语言就称为程序设计语言或计算机语言。与人类语言一样，计算机语言也是由一些满足特殊规则的符号组成，这些符号按照语法被依次联结成命令或语句，再由它们构成程序。一般来讲，若一个程序是由高级程序设计语言的语句构成，则称为高级语言程序。如：Visual Basic、C++源程序等。

3.程序设计(Programming)

将一个实际问题编写成计算机程序，并最终得到解决的活动称为程序设计。也就是说程序设计是指设计、编制、调试程序的方法和过程。编写程序的人叫做程序员。

4.数据库管理系统（DBMS）

数据库管理系统是用于数据库定义、数据查询、数据维护、数据库运行控制的一种管理软件。它是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件，任何对数据库的操作都是在数据库管理系统DBMS下进行的，应用程序只有通过DBMS才能和数据库进行交流。

二、课文

计算机系统及微型计算机硬件简介

一般来讲，构成计算机的那些看得见摸得着的部件称为计算机的硬件。这主要有主机、显示器、键盘、鼠标、音箱、打印机、扫描仪等。但是仅这些硬件，我们还不能够实现计算机的基本功能，还必须配有必要的软件计算机才能正常工作。这种由计算机硬件和软件两部分构成的一个整体称为计算机系统。

图1.1.1 Windows 操作系统 在计算机系统中，硬件的全体称为硬件系统，那些能够运行在计算机硬件之上的程序、数据以及文档资料的全体称为软件系统。硬件系统和软件系统是相辅相成的两个组成部份，没有软件的计算机只能做一件装饰品。同样没有硬件的支撑，软件又失去了运行和依附的环境，因此它们是谁也离不开谁的关系。

1、计算机的软件系统

如前所述，计算机是依靠硬件和软件协同工作来完成某项任务的。一个完整的计算机系统应包括硬件系统和软件系统两大部分。软件系统是指能够运行在计算机硬件系统之上的程序、数据以及文档资料的集合。计算机软件系统按功能划分，可分为系统软件和应用软件两大类。

系统软件是操作系统、管理、监控、维护程序，程序设计语言以及相关文档和资料的总称。这些软件的主要功能是让计算机能够方便正常高效地工作。常见的系统软件有：

（1）操作系统（OS Operating system ），是管理计

算机系统的软件与硬件资源，组织计算机的工作流

程，为用户提供计算机操作界面的系统软件，它是

由一组可执行的程序和有关文档组成。是计算机系

统中不可缺少的部分（如Windows ，UNIX ，DOS 等）。

（2）各种计算机程序设计语言（如BASIC 、C 、PASCAL

等）。

（3）各种系统调试、诊断、故障检查等工具软件

（QAPLUS ，WINTEST 等）。 （4）数据库管理系统软件（如Visual Foxpro, Sybase

等）。

（5）网络通讯软件等。

应用软件是为解决各种实际问题而编制的程序及相关资料的集合，如：文字处理软件WPS2007、WORD2007和永中Office2007；表格处理软件Excel ；辅助设计软件CAD ；实时控制软件FIX 等。应用软件是软件系统中一个庞大的家族。

2、微型计算机的硬件系统

微型计算机系统，简称微机。一般分为

便携式和台式两类。它们具有体积小、重量

轻、功耗小、可靠性高、使用方便、价格便

宜等特点。因此从80年代问世以来，一直

是计算机领域内发展最快，应用领域最广的

计算机系统。以下我们主要介绍微机计算机

的构成硬件和其主要性能指标。

微型计算机硬件系统一般由十多个主

要部件构成。但展现在我们面前的首先是以

下五大部件：

（1）主机箱：主机箱是安装、集成、

保护计算机主要部件的箱体。它分为立式和卧式两类，目前ATX 型机箱已经形成了主流产品，它与ATX 主机板相匹配，可支持键盘开机、自动唤醒等功能。

主机箱前面板上一般有光盘放置口，软盘插口，复位按钮（RESET ），主机电源开关和电源指示灯，硬盘读写指示灯等。

主机箱的背后，有交流电源输入接口，显示器电源接口，并行输出口（COM1，COM2，9针输出口）

，键盘、鼠标接口，以及显示器数据输出接口，声音输入输出接口等，这些接口

图1.1.2 计算机

图1.1.3 主机箱内部

图1.1.4 内存条

一般都按国际统一标准制作，所有微机上同一接口的规格都是一样的。

（2）显示器：显示器是微机的标准输出设备。目前主要有液晶、等离子和CRT 三种。显示器有两个重要技术指标。即对角线尺寸（有14寸、15寸、17寸、21寸等）和最高分辨率（640*480，1024*768，1280*1024等）。对角线尺寸愈大，有效的可视面积愈大，分辨率愈高，显示的图形、图像愈细腻。

（3）键盘：键盘是微机的标准输入设备，是人们向计算机发布指令和提供信息的重要工具之一。键盘通过一根5芯电线与主机相连。

（4）鼠标器：鼠标器（Mouse ）是一种“指点”设备（Pointing Device ），多用于Windows 环境下，快速移动光标定位于菜单或按钮处，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。、

（5）音箱：音箱是微型计算机的可选配置，音箱和声卡配合可播放音乐或其它音频数据文件。

打开主机箱，我们可以看到主机箱内部还有如下主要可插拔部件：

（1）主机板：主机板又称为系统板（或母板），是位于主机箱内的一块较大的印刷电路板，是微机中插接和集成其它的部件重要部件。主板上通常有中央处理器插槽（座），内存储器插槽，中断控制器、输入/输出扩展插槽（有EISA 、PCI 、AGP 插槽等），键盘鼠标接口、DMA 控制器以及连接其它部件的总线等。

（2）微处理器：微处理器也称为中央处理单元CPU （Central processing Unit ）。CPU 是微机的心脏，它由运算器、控制器和寄存器组成。

美国Intel 公司生产的CPU 现在为Pentium （奔腾）系列。数据总线的位数和主频是CPU 的两个主要技术指标。同一型号的CPU 又有不同的主频，如目前有PIV 3.2GHz 等。其中3.2GHz 为CPU 的主频，主频愈高，CPU 处理数据的速度愈快。目前使用的 PIV 系列CPU 其总线位数已达64位，总线位数愈宽，CPU 处理数据的能力愈强。

图1.1.5 显卡 （3）内存储器：前面我们已经讲过，内存储器是微机的记忆部件，由半导体器件构成，按功能来分，可分为只读存储器和随机存储器两部份，只读存储器（ROM ）中存放着系统的基本输入输出程序（BIOS ），是用特定的方法一次写入，可以反复读出，而且即使系统断电，其中的信息也不会丢失。随机存储器（RAM ）具有可读可写性，但一旦系统断电，RAM 中的信息会全部丢失，故RAM 是微机的临时记忆设备。

（4）软盘存储系统：软盘存储系统是计算机外存储器的一个组成部份，用于存放计算机暂时不用的程序、数据和其他信息。一个完整的软磁盘存储系统是由软盘、软盘驱动器和集成在主板上的控制部件组成。属于计算机的输入输出设备。

（5）硬盘存储系统：硬盘是计算机中一个非常重要的部件，具有速度快和方便可靠、存储容量大的优点。重要性在于它里面保存着大量的数据，一旦硬盘损坏，这些数据将全部丢失。因此使用硬盘时要注意保持良好的工作环境，如适宜的温度和湿度、防尘、无震动，不要频繁非正常关机，不要随意拆卸硬盘等。另外硬盘上的一些重要程序或需要长期保存的数据，要有光盘备份。

（6）光盘存储系统（CD-ROM/DVD ）：光盘系统近年来已成为大多家庭用微型计算机的标准配置。光盘系统由M 光盘与光盘驱动器两部份组成。光盘驱动器分为CD-ROM 、DVD 两大类。

（7）声音适配卡：声音适配卡也称为声卡，是计算机主机与音箱、话筒、数字乐器等相连接的接口部件。在驱动软件的支持下，可以实现声音/音乐的录制播放和各种处理。声卡也是目前多媒体微机的必备设备之一。声卡的基本技术指标有两项：采样率与采样位长。

（8）显示适配卡：显示适配卡也称为显卡，

是显示器与主机之间的连接部件，它与显卡驱动

程序、显示器一起构成计算机的显示系统。显示

器通过一个15针D 型接头与插在主板扩展槽上

的显示卡相连接。对于显示卡，其主要技术指标

有显示缓存容量、接口类型等，显示缓存是指显

示卡上的显示专用存储器的容量，目前一般配置

为128M 或更大，其值愈大，其显示性能愈好，

能够显现的分辨率和颜色数愈大。显卡与主机之

间进行数据交换的接口总线标准称为接口类型，

目前主要有EISA （扩展的工业标准体系结构）、PCI （周边元件扩展接口）、AGP （加速图形接口）、PCI-E 等接口标准。PCI-E 英文全称为：PCI-Express ，是一种用来替代现在的AGP8X 以及普通PCI 的新型接口技术。其中PCI-E 16X 就是用来替换现有的AGP8X 的显卡接口。

以上是微型计算机硬件的基本构成，如果要上网还需要网卡或调制解调器。若要将信息打印出来，还需配置一台打印机。

三、词汇

1. 中央处理器(zh ōng y āng ch ǔ l ǐ q ì): 即CPU （Central Processing Unit ），也称为中

央处理单元。它是计算机的核心部件,由控制器、运算器和寄存器等组成。

2. 运算器(yùn suàn qì)：是CPU 的组成部分，算术运算和逻辑运算都是由CPU 的运算器

来完成的。算术运算就是指加、减、乘、除，而逻辑运算就是指“与”、“或”、“非”、“比较”、“移位”等操作。

3. 控制器(kòng zhì qì)：也是CPU 的组成部分，一般由指令寄存器、指令译码器、时序

电路和控制电路组成，它的作用是控制计算机指令执行的顺序，并协调部件有条不紊（w ěn ）的工作，使计算机能够按照程序的要求自动完成各项任务。

4.存储器(cún chǔ qì):主要有ROM(只读存储器)和RAM(随机存储器)，ROM由一个集成电

路芯片构成，一般为512KB，里面固化了基本输入输出程序。RAM是计算机CPU和外存储器之间数据转存的装置，计算机运行的所有程序和数据必须首先存入内存中，才能被CPU执行或使用。内存一般由半导体器件构成，存储器容量的单位为字节（byte），一个字节定义为八个二进制的数位。比字节大的单位为千字节（KB），比千字节大的单位为兆（MB）比兆字节大的单位为千兆（GB）等，它们之间的关系如下：

1KB=1024B

1MB=1024KB=1024*1024B

1GB=1024MB=1024*1024*1024B

5.输入设备(shūrùshèbèi)：用来向计算机输入信息的电子设备称为输入设备。常用的

输入设备有键盘、鼠标、扫描仪、光笔、数字化仪等。

6.输出设备：取出计算机中的信息，并转变成文字、图形、图像或其它形式展现出来的设

备。常用的输出设备有：显示器、打印机、绘图仪等。

7.分辨率(fēn biàn lǜ)：分辨率（resolution）就是屏幕图像的精密度，是指显示器所

能显示的点数的多少。由于屏幕上的点、线和面都是由点组成的，显示器可显示的点数越多，画面就越精细，同样的屏幕区域内能显示的信息也越多，例如某显示器最大分辨率为1024×768，则说明这个显示器的画面最多由1024×768个点组成。分辨率是显示器非常重要的性能指标之一。

8.调制解调器(tiáo zhìjiětiáo)：是计算机与电话线之间进行信号转换的装置，调制

是把计算机的数字信号（如文件等）转换成模拟信号，以便在电话线上传输。解调是把模拟信号转换成数字信号，从而能够被计算机接收和处理的。

9.实时控制(shíshíkòng zhì)：实时控制又称过程控制。是指计算机对被控制对象及时

地采集、检测数据，并进行处理和判定，按最佳状态自动控制或调节被控制对象的一种方式。像卫星或导弹的发射中随时精确地控制其飞行的方向、速度和姿态等的控制。

10.便携式(biàn xiéshì)：便于携带的形式。

四、活动

【朗读】

朗读下列句子，注意加点字在课文中的用法并模仿造句

1.将．一个实际问题编写成计算机程序，并最终得到解决的活动称为

．．程序设计。

2.计算机系统一般由．硬件和软件两部分构成

．．，并且能够完成计算机主要应用功能。

3.计算机除了

．．主机、显示器、键盘、鼠标、音箱以外，还．包括组成计算机的其它元器件或装置，如打印机、扫描仪等。

4.计算机软件系统按．功能划分

．．．．

．．，可分为

．．．系统软件和应用软件两大类。

【问答】

根据括号中的词语，参考课文中内容回答下列问题

1.什么是应用软件？（为......而......）

2.为什么在使用硬盘时要注意保持良好的工作环境？（一旦）

【阅读】

计算机发展简史

图 1.1.6 第一代计算随着人类社会的不断发展，用于计算的工具也随着发展，相继出现过算盘、计算尺、机械式加法器、机电式计算机等运算工具。这些运算工具虽然使计算速度有所提高，一定程度上减轻了计算的劳动强度，但都没有摆脱人工干预计算过程的模式。因此，在计算能力上并没有得到根本的解决。第二次世界大战期间，美国陆军为了编制弹道特性表，向该项目投入了大量资金。美国宾夕法尼亚大学的物理学家约翰·莫克利（John Mauchly ）参与了该项工作。尽管动用了一台微分分析机和百余名年轻助手进行计算，但仍然速度太慢，错误百出。形势促使莫克利和工程师普雷斯伯·埃克特（J.Presper Eckert ）加快研究新的计算工具的步伐。1946年2月他们的研究小组成功研究出了世界上第一台电子数字计算机ENIAC （Electronic Numerical Integrator And Calculator 电子数字积分计算机）。ENIAC 真可谓“宠然大物”。它的体积为90立方米，重达30吨，占地170平方米，耗电140千瓦，用了约 18000只电子管，70000个电阻，1000个电容器，6000

个开关。它每秒能做5000次加法，或500次乘

法，或50次除法运算。能在30秒内计算出从发

射到击中目标飞行一分钟的弹道轨迹，使世界轰

动一时。

ENAIC 从1946年2月问世到1955年10月

最后停止使用，服役9年多。它的出现具有划时

代的伟大意义，奠定了计算机发展的基础，标志

着电子计算机时代的到来，开辟了计算机科学技

术的新纪元。

自从ENIAC 问世以后，短短的50年来，计

算机的发展突飞猛进，根据电子计算机采用物理

器件的发展，一般将电子计算机的发展分成四个

阶段。

（1）第一代电子计算机（1946～1958年）

第一代电子计算机的主要特征是使用电子管组成基本逻辑电路，主要用于军事科学和科学研究工作。其特点是速度低、体积大、耗电多、发热量大、可靠性差、存储容量小、价格贵、维修复杂。其代表机型有IBM 650(小型机)、IBM 709(大型机)。

（2）第二代电子计算机（1958～1964年）

第二代电子计算机的特征是采用晶体管组成基本逻辑电路，与第一代计算机相比，其体积、成本有了较大降低，功能、可靠性等有了较大的提高。应用除了科学计算之外，在数据处理和事务处理方面得到了广泛的应用，并且开始应用于工业控制。其代表机型有IBM 7094、IBM 7600。

（3）第三代电子计算机（1964～1970年）

第三代电子计算机是随固体物理技术的发展，集成电路的出现而诞生的。其主要特征是逻辑元件采用中、小规模集成电路。运算速度每秒可达几十万次到几百万次，存储器进一步发展，体积更小、成本更低。同时，计算机开始向标准化、多样化、通用化和系列化发展。软件逐渐完善，操作系统开始使用。其代表机型有IBM 360。

图1.1.8 CPU 芯片

图1.1.7 第四代计算机

（4）第四代计算机（1971年以后）

第四代计算机的主要特征是逻辑元件和主存储器都采用大规模集成电路和超大规模集成电路。其特点是微型化、耗电极少、运算速度更快、可靠性更高、成本更低。在这一时期，由于微电子学理论和制作工艺方面的发展，为大幅度提高集成电路的集成度创造了条件。从而出现了微处理器，产生了微型计算机，使人类社会进入了计算机普及的新纪元。

此外，软件行业迅速发展，编译系统、操作系统、数据库管理系统以及应用软件的研究更加深入，日趋完美，软件业已成为一个重要的产业。

从80年代开始，日、美等国家开展了新一代称为“智能计算机”的计算机系统的研究，并声称将成为第五代计算机。经过日本科学家10年的努力研究，发现要研制达到商品化的第五代计算机，比预计的难度要大得多。目前，关于第五代计算机尚未见有突破性发展。

上述划分年代的方法是按计算机的主要部件采用的元器件来划分的，有学者把它称为传统的年代划分方法。另一种划分方法是按计算机应用发展年代来划分：1946年至1980年为小型机、大型机、中型机、大型机、超大型机发展阶段；1981年至1991年为微型机发展阶段；1991年开始为网络化计算机发展阶段。

【讲述】

1. 请根据课文内容，说一说微型计算机硬件的组成。

2. 请你说一说什么是计算机系统。

3. 如果你的朋友要买一台微型计算机，请你告诉他那些是主要部件，并与小组成员交流。

【操作】

在老师指导下打开一台计算机的机箱， 请你辨认它的组成部件，并记录它们的名称和型号。

【讨论】

朋友希望配一台上网和学习用的微型计算机，请给写一份配置单，并进行讨论配置的合理性。

小辞典 386、486微型计算机

以微处理器为核心部件组装起来的计算机称为微型计算机，是目前

应用最普遍的一种计算机。它开发的先驱是美国Intel 公司年轻的工程师

马西安.霍夫（M.E.Hoff ）。1969年他接受日本一家公司的委托，设计台

式计算器系统的整套电路。他提出了一个设想，把计算机的全部电路做在四个芯片上，即中

央处理器芯片，随机存取存储器芯片，只读存储器芯片和寄存器电路芯片。这就是一片4

位微处理器Intel 4004，一片320位（40字节）的随机存取存储器，一片256字节的只读存

储器和一片10位的寄存器，它们通过总线和外围组件连接起来，于是就组成了世界上第一

台4位微型电子计算机—MCS-4。1971年诞生的这台微型计算机揭开了世界微型机发展的

序幕。经过三十多年的发展，Intel 公司相继推出了Intel8008、8085、8086/8088、80286、80386、

80486、奔腾系列的CPU ，特别地，上世纪80至90年代，用Intel80286、386、486为核心

组装的计算机被称为286、386、486计算机。目前市场上主流的微型计算机是以奔腾4系列

CPU 为核心组装起来的。