1.1 認(rèn)識(shí)計(jì)算機(jī)

任務(wù)描述

本任務(wù)主要是認(rèn)識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成、特點(diǎn)及其相互之間的聯(lián)系，掌握計(jì)算機(jī)信息輸入的方法。

任務(wù)分析

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)主要是由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)組成的，它們之間相輔相成，缺一不可。熟悉計(jì)算機(jī)各大模塊的特點(diǎn)是認(rèn)識(shí)計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)。

任務(wù)分解

本任務(wù)可以分解為以下3個(gè)子任務(wù)。

子任務(wù)1：認(rèn)識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

子任務(wù)2：認(rèn)識(shí)計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)。

子任務(wù)3：認(rèn)識(shí)計(jì)算機(jī)的軟件系統(tǒng)。

任務(wù)實(shí)施

1.1.1 認(rèn)識(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

一般來(lái)說(shuō)，一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)主要由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩部分組成，不帶有軟件系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)稱為裸機(jī)，裸機(jī)是無(wú)法正常工作的。從整體上來(lái)看，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可以分為4個(gè)層次，如圖1.1所示，處在最底層的是計(jì)算機(jī)硬件；在硬件的外圍是系統(tǒng)軟件，其核心是操作系統(tǒng)；而所有的應(yīng)用軟件是依賴于系統(tǒng)軟件；在最外層的是廣大用戶。

計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)是指構(gòu)成計(jì)算機(jī)的電子線路和各種機(jī)電裝置的物理實(shí)體，是看得見、摸得著的實(shí)體。軟件系統(tǒng)是指為了運(yùn)行、管理和維護(hù)計(jì)算機(jī)所編制的各種程序和相關(guān)數(shù)據(jù)的集合。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成如圖1.2所示。

1.1.2 計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)

1．中央處理器（Central Processing Unit, CPU）

CPU也稱為微處理器，主要由運(yùn)算器和控制器兩大部件組成，其中還包括寄存器，寄存器是CPU內(nèi)部的臨時(shí)存儲(chǔ)單元。CPU是微型計(jì)算機(jī)的核心部件其主要任務(wù)就是取出指令，解釋指令并執(zhí)行指令。

● 運(yùn)算器：主要負(fù)責(zé)對(duì)信息的加工處理，含數(shù)字運(yùn)算和邏輯運(yùn)算。

● 控制器：使計(jì)算機(jī)能夠自動(dòng)地執(zhí)行命令和協(xié)調(diào)計(jì)算機(jī)各部件有條不紊地進(jìn)行工作。

2．內(nèi)存儲(chǔ)器

內(nèi)存儲(chǔ)器簡(jiǎn)稱內(nèi)存，又稱主存儲(chǔ)器。內(nèi)存的主要功能是直接與CPU進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，主要存放當(dāng)前運(yùn)行的程序、待處理的數(shù)據(jù)及運(yùn)算結(jié)果。內(nèi)存的存取速度和輔助存儲(chǔ)器相比要快得多。

（1）內(nèi)存的分類。內(nèi)存一般分為隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM）和只讀存儲(chǔ)器（ROM）。

① RAM（Random Access Memory）。RAM中信息既可以讀，又可以寫，主要用來(lái)存放用戶的數(shù)據(jù)和程序。在計(jì)算機(jī)斷電以后，RAM中存放的信息就會(huì)丟失。

RAM一般采用半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，半導(dǎo)體存儲(chǔ)器由于結(jié)構(gòu)上的不同，又分為靜態(tài)存儲(chǔ)器（SRAM）和動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器（DRAM）。靜態(tài)存儲(chǔ)器體積大，功耗高，交換速度更快，但價(jià)格貴；而動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器體積小，功耗低，交換速度相對(duì)較慢，價(jià)格便宜。

② ROM（Read Only Memory）。ROM中的信息只能讀，不能寫入，它一般是由制造廠家一次性寫入的。在計(jì)算機(jī)斷電后，ROM中存放的信息不會(huì)丟失。ROM中存放的是一段系統(tǒng)程序，稱為基本輸入/輸出系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱BIOS。它的主要功能是啟動(dòng)計(jì)算機(jī)，完成加電自檢并引導(dǎo)操作系統(tǒng)，提供許多設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序，如鍵盤、顯示器、軟硬盤、打印機(jī)、串口等。

（2）Cache。Cache稱為高速緩沖存儲(chǔ)器，簡(jiǎn)稱緩存，是一種交換速度更快的特殊內(nèi)存儲(chǔ)器。它一般采用半導(dǎo)體存儲(chǔ)器中存取速度更快的靜態(tài)存儲(chǔ)器（SRAM）。Cache的引入是為了協(xié)調(diào)高速的CPU與低速的RAM之間的速度差，以提高系統(tǒng)的整體性能。Cache一般分為兩級(jí)，即1級(jí)Cache和2級(jí)Cache。從Pentium Pro開始，Cache已全部集成在CPU芯片中，Cache的容量一般在512KB～8MB。

3．外存儲(chǔ)器

外存儲(chǔ)器簡(jiǎn)稱外存，又稱為輔助存儲(chǔ)器。輔助存儲(chǔ)器一般存儲(chǔ)容量較大，且關(guān)機(jī)斷電后存放在其中的數(shù)據(jù)不會(huì)丟失，但存取速度相對(duì)內(nèi)存儲(chǔ)器較慢，所以CPU并不直接與外存打交道。需要時(shí)先將外存中的信息調(diào)入內(nèi)存，然后再與內(nèi)存交換信息。

目前計(jì)算機(jī)中采用3級(jí)存儲(chǔ)體系，如圖1.3所示，它是為解決存儲(chǔ)器容量、速度與價(jià)格的矛盾提出來(lái)的。其中，Cache的讀寫速度最快，RAM次之，輔助存儲(chǔ)器再次之；從存儲(chǔ)容量來(lái)看，輔助存儲(chǔ)器容量最大，RAM次之，Cache再次之。

計(jì)算機(jī)常用的外存儲(chǔ)器有磁盤存儲(chǔ)器、光盤存儲(chǔ)器，以及一些可移動(dòng)存儲(chǔ)器。磁盤存儲(chǔ)器又分為軟盤存儲(chǔ)器和硬盤存儲(chǔ)器，但軟盤存儲(chǔ)器已被市場(chǎng)淘汰。

（1）硬盤驅(qū)動(dòng)器。硬盤也是一種磁記錄存儲(chǔ)器，其存儲(chǔ)原理與軟盤存儲(chǔ)器相似，只不過(guò)它是由多個(gè)金屬盤片和多個(gè)磁頭全部密封在一個(gè)容器內(nèi)組成的。

（2）光盤存儲(chǔ)器。光盤存儲(chǔ)器是一種新型存儲(chǔ)設(shè)備，具有容量大、壽命長(zhǎng)、價(jià)格低等特點(diǎn)。目前，一張CD光盤的容量約為650MB。光盤的讀寫是通過(guò)光盤驅(qū)動(dòng)器來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

光盤驅(qū)動(dòng)器（簡(jiǎn)稱光驅(qū)）的一個(gè)重要指標(biāo)是光驅(qū)的“倍速”，即數(shù)據(jù)傳輸率。單速光驅(qū)每秒能存取150KB數(shù)據(jù)。光驅(qū)倍速越大，存取速度越快。目前主流光驅(qū)具有40倍速、52倍速等。一般而言，光驅(qū)的讀寫速度比硬盤慢。

光盤一般分為只讀型光盤（CD-ROM、DVD-ROM）、一次寫入光盤（CD-R、DVD-R）和可擦寫光盤（CD-RW、DVD-RW）3種類型。

（3）可移動(dòng)存儲(chǔ)器。可移動(dòng)存儲(chǔ)器是指可方便攜帶的存儲(chǔ)器，常用的可移動(dòng)存儲(chǔ)器有移動(dòng)硬盤、閃存等。

目前應(yīng)用最廣的可移動(dòng)存儲(chǔ)器要數(shù)USB閃存盤（通過(guò)USB接口接入）。它是一種新型的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，具有體積小，重量輕，容量較大，使用方便等特點(diǎn)，其存儲(chǔ)容量一般在1～64GB。

4．輸入設(shè)備（Input Device）

在計(jì)算機(jī)中，最常用的輸入設(shè)備是鍵盤和鼠標(biāo)。

（1）鍵盤。鍵盤按鍵的分類主要有功能鍵區(qū)、主鍵盤區(qū)、編輯鍵區(qū)、數(shù)字小鍵盤4個(gè)部分，如圖1.4所示。常用鍵的功能與使用方法如下。

① 空格鍵：鍵盤下方最大的長(zhǎng)條鍵，按該鍵會(huì)在屏幕上留下一個(gè)空格。中文的習(xí)慣是在每段文章開頭空兩個(gè)字位置，這時(shí)就可以利用空格鍵。

② 回車鍵：鍵上寫有“Enter”。如寫一段文章，按回車鍵就可以另起一段。

③ 退格鍵：回車鍵上面的鍵，有些鍵盤的此鍵上寫有“BackSpace”，有些鍵盤上只標(biāo)有一個(gè)“←”。如果寫錯(cuò)了一個(gè)字，按此鍵，即可刪除此字。

④ 大小寫鎖定鍵：鍵上寫有“CapsLock”。按下此鍵，指示燈亮，此時(shí)輸入的字母為大寫；再按一次，指示燈滅，此時(shí)輸入的字母為小寫。

⑤ 上檔鍵：共有兩個(gè)，鍵上寫有“Shift”或“↑”符號(hào)。按住此鍵，再按數(shù)字鍵或字母鍵，則會(huì)輸入上排字符或大寫字母。

⑥ 數(shù)字鎖定鍵：鍵上寫有“NumLock”。按下此鍵，指示燈亮，小鍵盤即可以用于輸入數(shù)字；再按一次，指示燈滅，小鍵盤即和左側(cè)編輯鍵功能相同。

（2）鼠標(biāo)。在Windows操作系統(tǒng)等圖形界面環(huán)境下，鼠標(biāo)已成為計(jì)算機(jī)的另一必備的輸入設(shè)備，它通過(guò)在屏幕上的坐標(biāo)定位來(lái)完成輸入操作。

常用的鼠標(biāo)有機(jī)械式和光電式兩種，它們的定位原理不同，但在使用操作上是一樣的。通常鼠標(biāo)上有左、右兩個(gè)按鍵和中間的滾輪，鼠標(biāo)的基本操作有移動(dòng)、單擊（左擊、右擊）、雙擊（左鍵）、拖動(dòng)、滾動(dòng)滾輪等。

5．輸出設(shè)備（Output Device）

計(jì)算機(jī)中常用的輸出設(shè)備有顯示器和打印機(jī)。

（1）顯示器。常用的顯示器有陰極射線管（CRT）顯示器和液晶（LCD）顯示器。顯示器的尺寸以屏幕對(duì)角線的長(zhǎng)度來(lái)表示，常用的有17英寸、19英寸和22英寸等。

① CRT顯示器。CRT顯示器通過(guò)顯示適配器（顯卡）與計(jì)算機(jī)相連。顯卡由字符庫(kù)、刷新存儲(chǔ)器、控制電路和接口組成，其功能是將計(jì)算機(jī)中的信息轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)并在顯示器上顯示。常見的顯卡有VGA（視頻陳列）顯卡和增強(qiáng)型VGA卡。

② 液晶顯示器。LCD（Liquid Crystal Display）顯示器由液晶顯示屏及相關(guān)控制電路組成，其核心部件就是液晶顯示屏，簡(jiǎn)稱液晶屏。液晶屏的基本結(jié)構(gòu)是由兩片玻璃基板與中間的液晶體組成的薄形盒，因此，它具有超薄、體積小、功耗低、無(wú)電磁輻射、顯示質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn)。

（2）打印機(jī)。打印機(jī)是以紙為介質(zhì)的一種輸出設(shè)備，它的輸出結(jié)果稱為硬拷貝。目前應(yīng)用最多的打印機(jī)有噴墨打印機(jī)和激光打印機(jī)。

① 噴墨打印機(jī)。噴墨打印機(jī)是用噴墨代替針打，即通過(guò)精細(xì)的噴頭將特制墨水噴在紙上來(lái)產(chǎn)生字符或圖形。噴墨打印機(jī)價(jià)格便宜，噪聲低、打印質(zhì)量高，具有彩色打印功能，但耗材太貴。

② 激光打印機(jī)。激光打印機(jī)是激光技術(shù)和電子照相技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它具有高速、高精度、低噪聲等特點(diǎn)，但價(jià)格較貴。激光打印機(jī)的打印質(zhì)量一般以其分辨率（dpi）來(lái)表示（每英寸點(diǎn)數(shù)）。目前激光打印機(jī)的分辨率一般為600dpi。

1.1.3 計(jì)算機(jī)的軟件系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)中的軟件系統(tǒng)是整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的重要組成部分，沒有配備任何軟件的計(jì)算機(jī)是無(wú)法正常工作的。軟件分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩大類。

系統(tǒng)軟件是管理、監(jiān)控和維護(hù)計(jì)算機(jī)軟、硬件資源的軟件。常見的系統(tǒng)軟件有操作系統(tǒng)、程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言處理程序、系統(tǒng)實(shí)用程序和工具軟件等。應(yīng)用軟件是為解決各種具體的應(yīng)用問題而編制的程序，如文字處理軟件、財(cái)務(wù)處理軟件等。

1．操作系統(tǒng)

操作系統(tǒng)是最基本、最重要的系統(tǒng)軟件，它是用戶和計(jì)算機(jī)的接口，換句話說(shuō)，用戶通過(guò)操作系統(tǒng)來(lái)使用計(jì)算機(jī)。操作系統(tǒng)是對(duì)計(jì)算機(jī)軟、硬件資源進(jìn)行全面管理的一種系統(tǒng)軟件，它一般具有五大功能：CPU管理、存儲(chǔ)管理、外部設(shè)備管理、文件管理和作業(yè)管理。

操作系統(tǒng)的分類方法很多。若按用戶數(shù)分，可分為單用戶操作系統(tǒng)和多用戶操作系統(tǒng)；若按任務(wù)數(shù)分，可分為單任務(wù)操作系統(tǒng)和和多任務(wù)操作系統(tǒng)；若按使用功能分，可分為批處理操作系統(tǒng)、分時(shí)操作系統(tǒng)、實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)和分布式操作系統(tǒng)。

常見的計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)有MS-DOS（單任務(wù)單用戶操作系統(tǒng)）、Windows XP /Windows 7（單用戶多任務(wù)操作系統(tǒng)）、Windows 2008 Server（網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)）、Xenis（多用戶分時(shí)操作系統(tǒng)）、Linux、UNIX等。

2．程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言

利用計(jì)算機(jī)解決問題的基本手段是編制程序和運(yùn)行程序。編制程序的過(guò)程稱為程序設(shè)計(jì)。要進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，必須使用一定的語(yǔ)言，稱為計(jì)算機(jī)語(yǔ)言或者程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。

從計(jì)算機(jī)語(yǔ)言的發(fā)展來(lái)看，計(jì)算機(jī)語(yǔ)言一般分為3類：機(jī)器語(yǔ)言、匯編語(yǔ)言和高級(jí)語(yǔ)言。

（1）機(jī)器語(yǔ)言。機(jī)器語(yǔ)言是由二進(jìn)制序列組成的、CPU能直接識(shí)別的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。機(jī)器語(yǔ)言的每一條語(yǔ)句都是二進(jìn)制形式的指令代碼，因此，機(jī)器語(yǔ)言是從屬于硬件的，隨CPU的不同而不同。

因?yàn)闄C(jī)器語(yǔ)言的語(yǔ)句都是二進(jìn)制指令碼，所以，計(jì)算機(jī)能直接識(shí)別，運(yùn)行速度快，但是使用機(jī)器語(yǔ)言編程難度很大，不好記憶，容易出錯(cuò)，可讀性差。目前幾乎沒有人使用機(jī)器語(yǔ)言直接編碼。

（2）匯編語(yǔ)言。匯編語(yǔ)言是對(duì)機(jī)器語(yǔ)言的改進(jìn)，采用助記符來(lái)代替機(jī)器語(yǔ)言的二進(jìn)制指令代碼，大大方便了記憶，增強(qiáng)了可讀性。

顯然，計(jì)算機(jī)不能直接識(shí)別和執(zhí)行匯編語(yǔ)言編寫的程序（稱為匯編語(yǔ)言源程序），需要將匯編語(yǔ)言源程序“翻譯”成機(jī)器語(yǔ)言程序，計(jì)算機(jī)才能識(shí)別和執(zhí)行。我們把這一“翻譯”過(guò)程稱為“匯編”。當(dāng)然，完成“匯編”的任務(wù)也是由程序自動(dòng)進(jìn)行的，完成匯編的程序稱為匯編程序。

匯編語(yǔ)言和機(jī)器語(yǔ)言相比，盡管有了改進(jìn)，但仍然離不開具體的機(jī)器，編程效率不高，也很少人使用。

（3）高級(jí)語(yǔ)言。高級(jí)語(yǔ)言與人類自然語(yǔ)言接近，通用性、易用性好，而且不依賴于具體的機(jī)器。

顯然，用高級(jí)語(yǔ)言編寫的程序（稱為高級(jí)語(yǔ)言源程序），計(jì)算機(jī)也不能直接識(shí)別并執(zhí)行，必須經(jīng)過(guò)“翻譯”。翻譯的方式有兩種：一是編譯方式，二是解釋方式。它們所采用的翻譯程序分別稱為編譯程序和解釋程序。

編譯方式是將整個(gè)高級(jí)語(yǔ)言源程序全部轉(zhuǎn)換成機(jī)器指令，并生成目標(biāo)程序，再將目標(biāo)程序和所需的功能庫(kù)等連接成一個(gè)可執(zhí)行程序。這個(gè)可執(zhí)行程序可以獨(dú)立于源程序和編譯程序而直接運(yùn)行。

解釋方式是將高級(jí)語(yǔ)言源程序逐句地翻譯、解釋，逐條執(zhí)行，執(zhí)行后不保存解釋后的機(jī)器代碼，下次運(yùn)行此源程序時(shí)還要重新解釋。

高級(jí)語(yǔ)言種類很多，目前常用的多是面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言，如Visual Basic、C++、Java等，常用于編寫應(yīng)用軟件。另外，C語(yǔ)言因其編程效率高，常用于系統(tǒng)軟件的編寫。

3．應(yīng)用軟件

應(yīng)用軟件是指為解決各種實(shí)際問題而設(shè)計(jì)的應(yīng)用程序。應(yīng)用軟件可分為通用應(yīng)用軟件和專用應(yīng)用軟件，如WPS、Office可稱為通用應(yīng)用軟件，而某單位的財(cái)務(wù)管理軟件則是專用軟件。正是由于應(yīng)用軟件的功能繁多、品種豐富，才使得計(jì)算機(jī)的應(yīng)用日益廣泛。