【正文】 1 計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ) (第 4 版 )復(fù)習(xí)提綱 李 秀 等編著 清華大學(xué)出版社出版 第 1 章 計(jì)算機(jī)概述 一、概念 與原理 “存儲程序”工作原理： 由著名的數(shù)學(xué)家馮 .諾依曼提出的“存儲程序”原理是計(jì)算機(jī)自動邊疆工作的原理，其基本思想如下：采用二進(jìn)制編碼形式表示數(shù)據(jù)和指令；要執(zhí)行的程序存儲在內(nèi)存中，計(jì)算機(jī)能自動地依次從內(nèi)存中取出指令執(zhí)行；計(jì)算機(jī)由運(yùn)算器、存儲器、控制器、輸入和輸出五大基本部件組成。 “馮 .諾依曼型計(jì)算機(jī)”： 1945 年“電子離散變量自動計(jì)算機(jī)”開始建造，簡稱 EDVAC，著名的數(shù)學(xué)家馮 .諾依曼 在一個報(bào)告中對 EDVAC 計(jì)劃進(jìn)行了描述，并在歷史上首次定義了計(jì)算機(jī)的部件并描述其功能，提出了著名的“存儲程序”原理。這一原理確立了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的基本組成和工作方式。 ，基于馮。諾依曼論文中提出的概念而建造的計(jì)算機(jī)就被稱為“馮。諾依曼型計(jì)算機(jī)”。 計(jì)算機(jī)指令系統(tǒng)： 一臺計(jì)算機(jī)可以有許多指令，作用 各不相同，所有指令的集合稱為計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng)。 程序：就是完成既定任務(wù)的一組指令序列，計(jì)算機(jī)按照程序規(guī)定的流程依次執(zhí)行一條條的指令，最終完成程序所要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。 指令：計(jì)算機(jī)能識別并能執(zhí)行的每一條操作命 令稱為一條“機(jī)器指令”。 是對計(jì)算機(jī)進(jìn)行程序控制的最小單位。通常由操作碼和地址碼兩部分組成。 BIOS：是 Basic Input/Output System的縮寫 (全稱 ROMBIOS，意思是只讀存儲器基本輸入輸出系統(tǒng) )。它是一組被固化到計(jì)算機(jī)中，為計(jì)算機(jī)提供最低級最直接的硬件控制的一組程序。它是連通軟件程序和硬件設(shè)備之間的橋梁，負(fù)責(zé)解決硬件的即時(shí)要求，并按軟件對硬件的操作要求具體執(zhí)行。 ASCII 碼：是“美國信息交換標(biāo)準(zhǔn)代碼”的簡稱，是目前國際上最為流行的字符信息編碼方案。 屬于區(qū)位碼 。 它包括 09十個數(shù)字，大小寫英文字母及專用符號等 95種可打印字符，還有 33 種控制字符 (如回車、換行等 )。一個字符的 ASII 碼通常占一個字節(jié)，用七位二進(jìn)制編碼組成。所以它最多可表示 128 個不同的符號。 “ H”指明是 16 進(jìn)制形式。 Unicode 碼是由國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ ISO）于 20 世紀(jì) 90 年代初制定的一種 16 位字符編碼標(biāo)準(zhǔn)，它是以兩個字節(jié)表示一個字符，統(tǒng)一編碼允許世界上幾乎所有書面語言都能用單一的字符集表示，其中也包括中文。 在 Unicode碼的 65536 個可能的編碼中，有 39000 個字符編碼已經(jīng)作了規(guī)定，其中 21000 個編碼用于表示中國漢字，未定義的留待以后使用。 GB231280（漢字編碼字符集 .基本集）簡稱國標(biāo)碼，二字節(jié)符，用兩個七位二進(jìn)制數(shù)編碼表示一個漢字。目前國標(biāo)碼收入 6763個漢字，其中一級漢字（最常用） 3755 個，二級漢字 3008 個，另外還包括 682 個西文字符、圖符。（國標(biāo)碼通過將兩個字節(jié)的最高位都置成“ 1”，而 ASCII 碼所用字最高位保持“ 0”，這樣就可識別漢字編碼和西文編碼） EBCDIC 是美國 IBM在它的各類機(jī)器上廣泛使用的信息代碼，一 EBCDIC 碼占用一個字符，用 8位二進(jìn)制碼表示信息，最多可以 表示出 256 個不同代碼。 2 字符型數(shù)據(jù)由字母（包括漢字）、符號和不用于算術(shù)操作的數(shù)字組成，字符型數(shù)據(jù)的編碼方式很多，如常見的ASCII 碼 （ 8 位） GB231280（漢字編碼字符集 .基本集）和 Unicode 碼（國際統(tǒng)一編碼 ， 16 位 ） EBCDIC 碼（ 8 位） 采用二進(jìn)制碼表示信息的原因 1）易于物理實(shí)現(xiàn) 2）二進(jìn)制數(shù)運(yùn)算簡單 3）機(jī)器可靠性高 4）通用性強(qiáng) 信息的單位常采用： 1） 位（ BIT） 是度量數(shù)據(jù)的最小單位，表示一位二進(jìn)制信息； 2） 字節(jié)（ BYTE）一個字節(jié)由八位二進(jìn)制數(shù)字組成（ 1BYTE＝ 8BIT）。字節(jié)是信息存儲 中最常用的基本單位，一個漢字等于兩個字節(jié)。 3）字（ WORD）又稱為計(jì)算機(jī)字，常用的固定字長有 8 位、 16 位、 32 位、 64 位 4） 機(jī)器字長，代表機(jī)器精度。 二進(jìn)制基本符號： 0， 1 八進(jìn)制基本符號： 0,1， 2,3， 4,5， 6,7 十進(jìn)制基本符號： 0,1， 2,3， 4,5， 6,7， 8， 9 十六進(jìn)制基本符號： 0,1， 2,3， 4,5， 6,7， 8,9， A（ 10）， B， C， D， E， F（ 15） 計(jì)數(shù)制的書寫規(guī)則（ 1）在數(shù)字后面加寫相應(yīng)的英文字母作為標(biāo)識。 如：二進(jìn)制數(shù)的 100可寫成 100B 十六進(jìn)制數(shù) 100可寫成 100H （ 2）在括號外面加數(shù)字下標(biāo)。 如：（ 1011） 2 表示二進(jìn)制數(shù)的 1011 （ 2DF2） 16 表示十六進(jìn)制數(shù)的 2DF2 2． 數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換（ 1）十進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制整數(shù) 采用基數(shù) 2連續(xù)去除該十進(jìn)制整數(shù)，直至商等于 “0” 為止，然后逆序排列余數(shù)。 （ 2）十進(jìn)制小數(shù)轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制小數(shù) 連續(xù)用基數(shù) 2去乘以該十進(jìn)制小數(shù)，直至乘積的小數(shù)部分等于 “0” ，然后順序排列每次乘積的整數(shù)部分。 例：將 ： ＝ ＝ ＝ ＝ 因此： ＝ 又如：將 ＝ ＝ ＝ ＝ ＝ ＝ 因此： ＝ 若將十進(jìn)制數(shù) ，可分別進(jìn)行整數(shù)部分和小數(shù)部分的轉(zhuǎn)換，然后拼在一起： ＝ 111001. 01012 （ 3）十進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)換為八進(jìn)制整數(shù)或十六進(jìn)制整數(shù) 采用基數(shù) 8或基數(shù) 16連續(xù)去除該十進(jìn)制整數(shù)，直至商等于 “0” 為止，然后逆序排列所得到的余數(shù)。 （ 4）十進(jìn)制小數(shù)轉(zhuǎn)換為八進(jìn)制小數(shù)或十六進(jìn)制小數(shù) 連續(xù)用基數(shù) 8或基數(shù) 16去乘以該十進(jìn)制小數(shù)，直至乘積的小數(shù)部分等于 “0” ，然后順序排列每次乘積的整數(shù)部分。 （ 5）二、八、十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù) 用其各位所對應(yīng)的系數(shù)，按 “ 位權(quán)展開求和 ” 的方法就可以得到。其基數(shù)分別為 16。 （ 6）二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為八進(jìn)制數(shù) 從小數(shù)點(diǎn)開始分別向左 或向右，將每 3位二進(jìn)制數(shù)分成 1組，不足 3位數(shù)的補(bǔ) 0，然后將每組用 1位八進(jìn)制數(shù)表示即可。 例：將 001 011 010. 100 0101 1010. 1000 因此， ＝ 1 3 2 4 5 A 8 ＝ （ 7）八進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù) 將每位八進(jìn)制數(shù)用 3位二進(jìn)制數(shù)表示即可。 例將八進(jìn)制數(shù) ： 2 5. 6 3 ＝ 010 101. 110 011 （ 8）二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù) 從小數(shù)點(diǎn)開始分別向左或向右，將每 4位二進(jìn)制數(shù)分成 1組，不足 4位的補(bǔ) 0，然后將每組用一位十六進(jìn)制數(shù)表示即可。 （ 9）十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù) 將每位十六進(jìn)制數(shù)用 4位二進(jìn)制數(shù)表示即可。 例：將 F 7. 2 8 因此 ＝ 1111 1000 【例 】將十進(jìn)制整數(shù)（ 2347） 10 轉(zhuǎn)換為 十六進(jìn)制整數(shù)，采用 “ 除 16 倒取余 ” 的方法，過程如下： 3 16 ︳ 2347 16 ︳ 146 余數(shù)為 11（十六進(jìn)制數(shù)為 B） 16 ︳ 9 余數(shù)為 2 0 余數(shù)為 9 所以，（ 2347） 10＝（ 92B） 16 1） 輸入設(shè)備：鍵盤、鼠標(biāo)、掃描儀、數(shù)據(jù)相機(jī) 2） 輸出設(shè)備：打印機(jī)、繪圖儀、音箱 3）既是輸入也是輸出設(shè)備： USB 盤、磁盤 存儲器系統(tǒng)： 1）內(nèi)存：（按用途和使用的技術(shù)分類） 隨機(jī) 存取 存儲器 RAM（一般說的內(nèi)存，它是可讀寫的易失性存儲器，斷電后信息不能保存，允許以任意順序訪問其存 儲單元。一般用 MB 來衡量其存儲容量） 虛擬存儲器 （實(shí)際是以時(shí)間換空間 ，通過軟件方法，將一部分外存空間構(gòu)成一個整體，為用戶提供一個比實(shí)際物理存儲器大得多的存儲器，這稱之為“虛擬存儲器” ，它如同物理存儲器的作用，但比物理存儲器慢 ） CMOS（ 小內(nèi)存，它保護(hù)著當(dāng)前的配置信息，如日期和時(shí)間、硬盤的格式和容量、內(nèi)存容量等，這些信息也是在計(jì)算機(jī)調(diào)入操作系統(tǒng)之前必須知道的信息 。如計(jì)算機(jī)必須知道磁盤上的磁道數(shù)和扇區(qū)數(shù)以及扇區(qū)的大小，否則就找不到操作系統(tǒng)文件。因這些信息保存在 ROM 中，這些信息就不能被修改，因而你就不能將硬盤 等級或是修改日期等信息，所以計(jì)算機(jī)必須用一種靈活的方式來保存這些引導(dǎo)數(shù)據(jù)，它保存的時(shí)間要比 RAM 長，但又不像ROM 那樣不能修改，這就是 CMOS 的存儲器的功能） 只讀存儲器（ ROM） （它具有隨機(jī)訪問的能力，只是不能寫入數(shù)據(jù)。包括一個稱之為 BIOS 小型指令集合，告訴系統(tǒng)如何訪問磁盤驅(qū)動器 ，幫助計(jì)算機(jī)執(zhí)行 BIOS命令，搜索并加載磁盤上的操作系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)正式開始運(yùn)行 ） 緩存：為了解決 CPU 每執(zhí)行一條指令都要訪問內(nèi)存乃至幾次，制約 CPU 執(zhí)行指令的效率問題，計(jì)算機(jī)引入了介于內(nèi)存和 CPU之間的高速緩存技術(shù)，它存取速度比內(nèi) 存快，但容量不大，主要是用來存放當(dāng)前內(nèi)存中使用最多的程序塊和數(shù)據(jù)塊，并以接近 CPU 的速度向 CPU 提供程序指令和數(shù)據(jù) ，從而加快 CPU 訪問內(nèi)存的速度 ） 簡述 BIOS 和 CMOS的關(guān)系。 ① .ROM BIOS 是固化在 ROM 中的 BIOS（基本輸入輸出系統(tǒng)） ,控制系統(tǒng)硬件的運(yùn)行，又為高層軟件提供低層調(diào)用。 BIOS 芯片是主板上的長方形芯片，比較常見的有： AMI BIOS 和 Award BIOS。 BIOS 中主要存放：（ 1）自診斷程序：通過讀取 CMOS RAM 中的內(nèi)容識別硬件配置，并對其進(jìn)行自檢和初始化；（ 2） CMOS 設(shè)置程序：引導(dǎo)過程中，用特殊熱鍵啟動，進(jìn)行設(shè)置后，存入 CMOS RAM 中；（ 3）系統(tǒng)自舉裝載程序：在自檢成功后將磁盤相對 0 道 0扇區(qū)上的引導(dǎo)程序裝入內(nèi)存，讓其運(yùn)行以裝入 DOS 系統(tǒng)；（ 4）主要 I／ O 設(shè)備的驅(qū)動程序和中斷服務(wù)。 ② .CMOS RAM 是一種互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體隨機(jī)存儲器。存放系統(tǒng)設(shè)置參數(shù)。 CMOS 原本是集成電路的一種制造規(guī)格 ,起源于286 上出現(xiàn)的一種編號為 MC 146818 的集成電路 ,它是 CMOS 制成的一部分存儲器，簡稱為 CMOS。因斷電后數(shù)據(jù)會丟失，現(xiàn)在主板上通常加上一塊電池來保持?jǐn)嚯姾蟛?丟失數(shù)據(jù)。 ③ .二者關(guān)系： ROM BIOS 中存放的是機(jī)器語言程序， CMOS RAM 中存放數(shù)據(jù)， BIOS 在開機(jī)運(yùn)行過程中調(diào)用 CMOS 數(shù)據(jù)并可設(shè)置 CMOS 數(shù)據(jù)。 2）外存 ：磁盤、磁帶和光盤被稱為 DAS（ Direct Access Storage,直接訪問存儲） 三劍客 磁盤存儲器：是一個電子機(jī)械設(shè)備，它的主要部件包括：一個安裝磁盤片的轉(zhuǎn)軸，以及控制讀寫操作并與主機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)目刂齐娐贰? 常見的磁盤驅(qū)動器：硬盤驅(qū)動器和軟盤驅(qū)動器。軟盤驅(qū)動器能接收可移動式軟盤，目前最常用的就是容量為 的 英寸軟盤，軟盤存取速度慢、容量也小，但可裝可卸，攜帶方便。 硬盤驅(qū)動器： 以其容量大、存取速度快而成為各種機(jī)型的主要外存設(shè)備，一臺計(jì)算機(jī)可配置不同數(shù)量的硬盤。其指標(biāo)主要體現(xiàn)在容量和轉(zhuǎn)速上。轉(zhuǎn)速越快，存取速度也就越快，但對磁盤讀寫性能要求也就越高。 磁盤存儲器的組成： 1）磁道：每個盤片的每一面都要劃分成若干個條形如同心圓的磁道，是磁頭讀寫數(shù)據(jù)的路徑，磁盤的最外層是第 0層，最內(nèi)層是第 N 層。 2）柱面：一個硬盤由幾個盤片組成，每個盤片又有兩個盤面，每個盤面都有相同數(shù)量的磁道，所有盤面上的相同半徑的磁道組合在一起， 叫做一個柱面。 3）扇區(qū)：為了存取數(shù)據(jù)的方便，每個磁道又分為許多移之為扇區(qū)的小區(qū)段，每個磁道上的扇區(qū)數(shù)是一樣的，每個磁道記錄的數(shù)據(jù)也是一樣多，所以內(nèi)圈磁道上的記錄密度要大于外圈磁道上的記錄密度。 如 英寸軟盤有 80 條磁道，每道劃分為 18 個扇區(qū)，每個扇區(qū)可存儲 512 個字節(jié)的數(shù)據(jù)，且磁盤正反面都可以存儲數(shù)據(jù)。故軟盤的容量是： 512BX18X80X2≈ 為了存取磁盤上的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)最終要給出如下地址格式： 驅(qū)動器號 .盤面號 .柱面號 .扇區(qū)號 磁帶存儲器：由磁帶機(jī)和磁帶兩部分組成，分為開盤式和盒式磁帶，前 者多用于大中型機(jī)，后者多用于微型機(jī)。與磁盤設(shè)備相比，磁帶存儲器更多地應(yīng)用在 備份領(lǐng) 域中，是 線性存 儲產(chǎn)品， 不利于高速存取，因其單位存儲成本低，容量擴(kuò)展靈活方便、介質(zhì)尺寸小、可靠性高且宜于保存的 等優(yōu)點(diǎn)，吸引了大量對數(shù)據(jù)備份有迫切要求的 4 用戶。 （目前發(fā)展到線性和螺旋掃描兩大陣營） 光盤的存取速度要慢于硬盤，分為只讀型、追記只讀型和可擦寫型 。 CD 的數(shù)據(jù)存放方式：中心是 導(dǎo)入?yún)^(qū) ，顯示數(shù)據(jù)開始記錄的位置；接下來是 目錄表 ，記載了文檔目錄以及結(jié)構(gòu)的信息； CD 的主體 數(shù)據(jù)區(qū) 緊接著目錄以及結(jié)構(gòu)的信心向外以螺旋狀方式放置；一旦數(shù)據(jù)記錄 完畢， CD 壓制器就會在其數(shù)據(jù)圈外加上一個 導(dǎo)出區(qū) 數(shù)據(jù)軌，結(jié)束數(shù)據(jù)的讀寫動作。 CD－ ROM 驅(qū)動器讀取 CD 數(shù)據(jù)的過程：激光讀取頭從中心往外移動 → 目錄表找文檔位置 → 搜 尋 文檔數(shù)據(jù) CD 反光表面有許多凹凸不平不平的信號點(diǎn)，當(dāng)激光束打到圓滑凸起的部分時(shí)，激光會散開來，以至于不會傳回激光讀取頭，激光會反射回到激光讀取頭上面，光感測器便會記下一個 ON 信號， CD－ ROM 不斷把 ON、OFF 信號傳給解碼電路，