计算机基础知识（一）

          陈思言

一、计算机的发展历史
 1.1946年美国宾夕法利亚大学第一台电子计算机诞生，叫：“ ENIAC ”（唉利亚克），由电子管制造，用了18800个电子管，占地170平米，消耗电力150千瓦，重达30吨，价值40万美圆，运算速度只有5000/秒，没有外存储器。
 2.第一代计算机（1946--1957）电子管时代
用电子管作基本逻辑部件，没有系统软件，只能用机器语言（0011100）和汇编语言。用穿孔卡片作输入输出。
 3.第二代计算机（1958--1964）晶体管时代
用晶体管作基本逻辑部件，用磁芯作为主存储器，采用了磁盘、磁鼓作为外存储器。开始有了系统软件，出现了高级语言，如FORTRAN。
 4.第三代计算机（1965--1969）集成电路时代
采用集成电路制作逻辑部件，开始采用半导体存储器作主存，系统软件有了很大发展，采用了结构化程序设计。
 5.第四代计算机（1970--至今）大规模、超大规模集成电路时代
基本逻辑部件采用大规模、超大规模集成电路，出现了微型计算机，半导体存储器作主存，用软盘和硬盘作外存，还用光盘。外部设备多样化。软件形成产业，网络技术成熟和多媒体技术成熟。

二、计算机的特点
 1.快速的运算能力
 2.足够高的计算精度
 3.超强的记忆能力
 4.具有复杂的逻辑判断能力
 5.具有自动执行程序的能力

三、计算机的应用
 1.科学计算
 2.信息处理
 3.计算机辅助设计和辅助制造
 4.过程控制
 5.人工智能

四、计算机的分类
 1.巨型机
 2.大型机
 3.中型机
 4.小型机
 5.微型机
 6.单片机

五、计算机中的数和信息
 1.计算机的核心是电子电路，电路只能认识有电没电，并不知道数据和信息。最基本的逻辑电路是电子开关，而一个开关只有两种状态，即开和关。于是，人们把电子开关的两种状态拿来当作记数器：“开”认为是1，“关”认为是0，这样我们就有了可以记下两个数字的电路了。计算机也只认识这两种数字：0 ， 1  。有了这个基本的逻辑电路，我们就可以让计算机记数和读数等等。一个电子开关只能记下0或者是1，两个电子开关要是排成一排让它们来记数就可以记下00或01或10或11，就是说它们可以有四种不同的表示状态，三个就能表示为2的3次方也就是8种状态，四个就是16种状态，八个就有（2的8次方是256）256种状态，要是我们把八个这种电子开关排成一排用来表示数字的话，就可以让它们能表示从0到255的数字。也就是：
00000000          0
00000001          1
00000010          2
00000011          3
00000100          4
00000101          5
00000110          6
00000111          7
00001000          8
00001001          9
00001010          10
......            ...
11111110          254
11111111          255
    只要我们有足够多的电子开关，我们能表示的数字也足够大了。
 2.从上面可以看出，计算机中的数是二进制的。当然了，我们习惯于十进制数，十进制数是有十个基数（0，1，2，3，4，5，6，7，8，9）逢十进一，而二进制数只有两个基数（0，1）逢二进一，计算机技术要求我们对二进制数和八进制数以及十六进制有所认识。
 3.码，数码，字符和文字的编码：我们知道计算机中要表示一个数要很多的电子开关。计算机中表示一个数码、文字等等信息也是用很多的二进制数来表示的。这就是编码问题。ASCII是国际通用的信息交换代码。
    我们可以参考网上的
（  http://www.yzcc.com/2004/9-21/163036.html     
    http://www.ddvip.net/program/c++/base/91.htm  
    http://www.sdai.edu.cn/wangluojiaoyu/wangshangtushu/htmlbooks/dnb/1998/04/98041201.htm
    http://www.openonline.com.cn/media_file/rm/dongnong2004/jisuanji_zsb/fl/A.doc
    http://www.cs.zsu.edu.cn/assember/appendix/App5-1.htm
    http://hqxnet.51.net/computer/pc/ascii.htm                                                      ）。
    图片是由彩色光点一个一个铺满显示器的，我们也可以将彩色光点编成代码来表示图片。当然了，声音也可以编码的啦。编码就是用很多的成组成组的二进制数字来表示各种信息。
 4.数据单位：
    位（bit)，音译为“比特”，是计算机存储数据的最小单位。一个电子开关用来表示数就只有一位，八个排成一排就是八位。
    字节（Byte)，字节来自英文Byte，简记为B，音译为“拜特”。规定一个字节等于8位，即1B=8bit。字节是数据的基本单位，我们存储数据和信息是按照字节为单位进行的。通常，一个字节可以存放一个ASCII码。
    字（Word)，计算机数据处理时，一次存取、加工的数据长度叫做字。一个字通常由一个或若干个字节组成，不同的计算机的字长是不相同的，常用的字长有8位、16位、32位、64位等等。现在我们用的计算机多半是64位的。
 5.存储器容量：计算机存储器容量大小以字节数来度量，有这样几个容量单位：B （字节），KB （千字节），MB （兆字节），GB （吉字节），TB （特字节）
           1KB=1024B
           1MB=1024KB
           1GB=1024MB
           1TB=1024GB
    有时，我们就简称为K，M，G，T（千，兆，吉，特）。
    例如：我们现在用的软盘是1.44MB的，一张标准的光盘是650MB的，现在我们有很大的硬盘如20GB的、40GB的、80GB的、120GB的、160GB的等等。

六、计算机系统的组成以及外设
 1.计算机是个系统，是由若干相互区别、相互联系和相互作用的要素组成的有机整体。计算机系统由硬件系统和软件系统两大部分组成，计算机执行程序，二者协同工作，缺一不可。
 2.硬件：是指构成计算机的物理装置，是看得见，摸得着的实实在在的有形物体。一个完整的硬件系统，从功能的角度而言，必须包括五大部件，它们是：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。
 3.软件：软件是指使计算机为某种特定的目的而运行所需要的程序以及该程序运行时所需要的数据和有关的技术文档资料。一般地，我们可以直接把程序认为是软件。软件是看不见摸不着的，是语言、思想，也是命令。软件必须用某种载体来放置，如光盘、软盘、硬盘、书本等。比如音乐是软件，磁带是放置音乐的载体。
    软件可以分为系统软件和应用软件两大类。
 4.中央处理器（CPU）：运算器和控制器合称为中央处理器。微型计算机一般把运算器和控制器做成超大规模集成电路芯片，做在一起就是CPU了，又叫微处理器。CPU是计算机的核心和关键，计算机的性能主要取决于CPU。如486、586、奔3、奔4的CPU等。
 5.外设：即外部设备，输入设备和输出设备统称为外设。如打印机、显示器、鼠标、键盘、摄像头、扫描仪、音箱等。外设是相对主机而言的。
 6.存储器：存放信息的。分内存和外存。
    内存叫内存储器简称内存又叫主存,是用线和CPU连接的，内存是CPU能直接访问的存储器。
    存储器分只读的和随机的两种。只读就是只能把里面的信息读出来，而不能改写里面的信息。就象是已经录好了的磁带不让我们再录音一样。计算机里把信息取出来叫读，就象是我们放磁带；把信息存到某个地方叫写，就好象是我们做录音。随机就是可以读也可以写。内存一般就是我们说的内存条，是用半导体芯片做的，一般是随机的，就是可以把信息放进去也可以取出来的。
    外存是CPU不能直接访问的存储器。如硬盘、软盘、光盘等等。所有的外存信息都要通过内存才能让CPU处理（读、写）。硬盘和软盘是以磁性物质为介质而工作的，如同磁带一样。用磁头进行读、写，盘面作高速旋转。软盘的盘基是软的，所以叫软盘；硬盘的盘基是硬材质的，所以叫硬盘，一般是铝或玻璃。早先有一种软盘是5.25英寸的，现在已经被淘汰掉了。所以，我们只看到有A盘符号而没看到B盘符号，有时是只有B盘符号而没有A盘符号。
    计算机中所有的外存储器的驱动器在“我的电脑”中以盘符按字母顺序排列。一般地：
      A：是3.5英寸软盘驱动器；
      B：是5.25英寸软盘驱动器；（已经淘汰而没有设置，故空缺。）
      C：是硬盘驱动器的第一个逻辑盘；
      D：是硬盘驱动器的第二个逻辑盘；
      E：是硬盘驱动器的第三个逻辑盘；
      F：是硬盘驱动器的第四个逻辑盘；
       ......
    然后是光盘驱动器的盘符，再往后就是其他的如U盘啦等等。

七、计算机的工作原理
    简单地说：计算机是一个自动机器。我们把预先写好的程序放到存储器中，CPU就按照程序的第一步、第二步、第三步......最后一步自动执行。计算机的工作过程，就是执行程序的过程。
 1.冯·诺依曼（Von  Neumann)设计思想
    冯·诺依曼是美籍匈牙利数学家，他早在1946年就提出了关于计算机组成和工作方式的基本设想。到现在为止，尽管计算机制造技术已经发生了极大的变化，但是就其体系结构而言，仍然是根据他的设计思想制造的，这样的计算机称为冯·诺依曼结构计算机。
    冯·诺依曼设计思想可以简要地概括为三点：
  （1）.计算机应包括运算器、存储器、控制器、输入和输出设备五大基本部件。各基本部件功能如下：
      A.存储器不仅能存放数据，而且也能存放指令，计算机应能区分出是数据还是指令；
      B.控制器能自动执行指令；
      C.运算器能进行加、减、乘、除等基本算术运算和基本逻辑运算；
      D.操作人员可以通过输入输出设备与主机交换信息。
  （2）.计算机内部应采用二进制来表示指令和数据。每条指令一般具有一个操作码和一个地址码。其中操作码表示运算性质，地址码指出操作数在存储器的位置。
  （3）.将编写好的程序和原始数据送入主存储器中，然后启动计算机工作，计算机应在不需要操作人员干预的情况下，自动逐条取出指令和执行任务。
    冯·诺依曼设计思想主要的就是“程序存储”。这也是现在所有计算机的工作原理。
 2.计算机的工作过程
    了解了“程序存储”，再去理解计算机工作过程就变得十分容易。如果想让计算机工作，就得先把程序编写出来。然后通过输入设备送到存储器中保存起来，即程序存储。下面就是执行程序的问题了。根据冯·诺依曼的设计，计算机应能自动执行程序，而执行程序又归结为逐条执行指令。
    执行一条指令又可分为以下四个基本操作：
      A.取出指令：从存储器某个地址中取出要执行的指令送到CPU内部的指令寄存器暂存；（这叫取指阶段）
      B.分析指令：把保存在指令寄存器中的指令送到指令译码器，译出该指令对应的微操作；（这叫译码阶段）
      C.执行指令：根据指令译码，向各个部件发出相应的控制信号，完成指令规定的各种操作；（执行阶段）
      D.为执行下一条指令作好准备，即形成下一条指令地址。

计算机基础知识（二）

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     http://bbs.iyaya.com/99/324803.htm 

计算机基础知识（三）

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    http://bbs.iyaya.com/99/818219.htm