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1、9第1章 计算机基础知识第1章 计算机基础知识随着社会的发展，计算机已经成为我们工作、生活、学习的一部分。使用计算机，不但可以提高工作效率，还可以画画、听音乐、玩游戏、看电影、上网等。很多人在刚开始接触计算机机时，都会觉得它很神秘，其实计算机只不过是一部机器而已。它的复杂性在于它的工作原理，而使用计算机的过程却是十分简单。本章就将从计算机的基础知识出发，介绍计算机的组成、用途，以及如何使用操作系统来管理我们的资源。1.1 认识计算机随着科学技术的发展，计算机已经成为我们日常工作、学习中不可缺少的一部分。因此认识和学习计算机已经成为适应当今社会的需要。1.1.1 计算机发展史人类所使用的计算工具
2、是随着生产的发展和社会的进步，从简单到复杂、从低级到高级而发展起来的，古代的计算工具主要有算盘、计算尺、手摇机械计算机、电动机械计算机等。直到1946年，世界上第一台电子数字计算机（ENIAC）才在美国诞生，如图1-1所示。计算机在后来短短50多年里经历了电子管、晶体管、集成电路（IC）和超大规模集成电路（VLSI）四个阶段的发展。计算机的体积越来越小，功能越来越强大，而价格也越来越低。目前计算机正朝智能化（第五代）的方向发展。下面我们就从电子计算机发展的5个时代来说明电子计算技术发展的特点。图1-1 世界上第一台电子数字计算机1第一代计算机第一代计算机于1945年12月诞生，于1946年2月
3、正式开始使用，它以电子管作为逻辑电路的主要器件。其计算速度一般为每秒数千至数万次，并且体积较大，重量较重，价格昂贵。第一代计算机使用机器语言（二进制指令）进行操作，主要应用在科学计算方面。因此，此时的计算机还只是掌握在计算机专家手中的工具。2第二代计算机第二代计算机诞生于1958年，它主要采用晶体管为主要逻辑元件；计算速度可达每秒数十万至数百万次。与第一代计算机相比，第二代计算机重量轻、体积小、耗电低，可靠性高。当时在软件方面也得到了较高地发展，此时出现了多种语言和编译程序，其中影响最大的是FORTRAN语言，操作系统的雏形在这个时期的后期开始形成。第二代计算机主要应用于科学计算、数据处理和事
4、务管理。3第三代计算机第三代计算机诞生于1965年，主要采用中、小规模集成电路作为逻辑元件；其计算速度可达数百万至数千万次，可靠性得到了进一步地提高，价格也明显有所下降。与此同时，小型机获得了迅速的发展，并逐步走向标准化。在程序设计方面，出现了会话式语言，形成了操作系统、编译系统和应用程序3个独立的系统，总称为软件系统。4第四代计算机第四代计算机诞生于1972年，主要采用大规模集成电路、超大规模集成电路作为逻辑元件。由于当时微型机不断占领小型机领域，因此当时的计算技术已进入微型机时代。随着微型机功能不断完善，它以其可靠性高、体积小、使用方便、价格低廉等优势得到了越来越广泛的应用，使微型机走向实
5、用化、网络化，微型机的应用深入到社会生活的各个方面，并步入千家万户，影响和改变着人们的生活、工作方式。5第五代计算机第五代计算机也被称做智能计算机，它已能够代替人的部分脑力劳动，因此也常被称为“电脑”。但是人们希望计算机具有更多的类似人的智能，比如能听懂人类的语言，能识别图形，会自行学习等。目前人们正在研制不使用集成电路的计算机，例如生物计算机、光子计算机、超导计算机等。当前计算机的发展特点主要是面向微型化、网络化、智能化等方面发展，目前一些国家已经大力开展具有学习功能，能自动进行逻辑判断的人工智能计算机的研究。1.1.2 计算机组成计算机系统由硬件和软件两部分组成。硬件是计算机系统的物质基础
6、，软件是发挥计算机功能的关键，二者缺一不可。计算机系统组成，如图1-2所示。图1-2 计算机系统结构图1计算机硬件由图1-2可以看出，一个完整的计算机系统主要由硬件和软件两部分组成，而硬件是由输入设备、输出设备、中央处理器（Central Praessing Unit，CPU）、存储器组成。 输入设备输入设备可以让我们将外部信息（如文字、数字、声音、图像、程序、指令等）转变为数据输入到计算机中，以便加工、处理。输入设备是人们和计算机系统之间进行信息交换的主要装置之一。键盘、鼠标、扫描仪、光笔、手写输入板、游戏杆、语音输入装置等都属于输入设备，如图1-3所示。 输出设备输出设备的作用是把计算机对
7、信息加工的结果送给用户。所以，输出设备是计算机实用价值的生动体现。它使系统能与外部世界沟通，能直接帮助用户大幅度地提高工作效率。输出设备分为显示输出、打印输出、绘图输出、影像输出以及语音输出等5大类，如图1-4所示。 键盘鼠标与摄像头扫描仪图1-3 常见输入设备 打印机显示器音箱图1-4 常见输出设备 CPUCPU是计算机内部完成指令读出、解释和执行的重要部件，如图1-5所示。它是由运算器和控制器组成的关键部件，它是现代电子计算机的心脏。运算器包括算术逻辑部件（Arithmetic and Logic Unit，ALU）、累加器、标志寄存器、寄存器组等组成部分。 存储器存储器是计算机中存放所有
8、数据和程序的记忆部件，它的基本功能是按指定的地址存（写）入或者取（读）出信息，如图1-6所示。计算机中的存储器可分成两大类：一类是内存储器，简称内存或主存；另一类是外存储器（辅助存储器），简称外存或辅存。 图1-5 CPU图1-6 硬盘与移动硬盘2计算机软件计算机的硬件系统建立了计算机应用的物质基础，但要使计算机正确地运行以解决各种问题，还必须配备计算机的软件系统。软件是各种程序的总称，它可以使计算机按照事先编好的程序进行工作。计算机软件主要为： 系统软件系统软件一般是由计算机设计者提供的计算机程序，用于计算机的管理、控制、维护、运行，这可以方便用户对计算机的使用。系统软件包括操作系统、语言处
9、理程序、数据库管理程序、网络通信管理程序等软件。 应用软件应用软件是用户利用计算机及其提供的系统软件为解决各类实际问题而编制的计算机程序。包括文字处理软件、电子表格处理软件、游戏软件等。常见的应用软件如表1-1所示。表1-1 常见的应用软件分 类 名 称应 用 软 件文字处理软件写字板、记事本、Word电子表格处理软件Excel、Lotus123绘图软件AutoCAD、Photoshop、CorelDraw网络通信软件Outlook Express、Mail、CC-Mail统计软件SPSS、SAS、BMDP1.1.3 计算机用途随着计算机技术的飞速发展，计算机的应用领域也越来越宽广。从工业、农
10、业、商业、军事、银行到各类学校，从国家政府机关到每个家庭的日常生活，计算机几乎无处不在。概括起来，计算机的用途大致可分为如下几个方面。1文字处理从DOS时代的WordStar、WPS，到Windows操作系统下的WPS和Word。文字处理一直都是计算机信息处理的一个重要方面。通过计算机的文字处理软件可以方便地对文字进行录入、修改、排版和打印，这一功能为我们的工作、学习提供了方便。文字处理的特点：提高了办公人员进行文案编辑的工作效率。对计算机的要求：要求计算机以最简单的命令进行文字的输入、编辑以及输出工作。2科学计算科学计算也称数值计算，这是计算机的重要应用领域之一，第一台计算机的研制目的就是用
11、于弹道计算。现如今的航天飞机、人造卫星、原子反应堆、天气预报、高层建筑、大型桥梁、地震测级、地质勘探和机械设计等都离不开计算机的科学计算。如果没有计算机，如此巨大、繁多的计算工作量，单靠人类自身的能力是绝对无法完成的。科学计算的特点：计算量大和数值变化范围广。对计算机的要求：要求计算机的高速度、高精度、大容量存储和高自动化性能。3数据处理数据处理是计算机应用中最广泛的领域，是计算机应用的主流。目前全球80%的计算机用于数据处理。所谓数据处理是用计算机对生产和经营活动、社会科学研究中的大量信息进行收集、转换、分类、统计、处理、存储传输和输出的处理。数据处理是一切信息管理、辅助决策系统的基础，各类
12、管理信息系统、决策支持系统、专家系统以及办公自动化系统都属于数据处理的范畴。数据处理的特点：数据输入输出量大，而计算相对简单得多。对计算机的要求：要求计算机方便灵活的输入输出设备和方法。4实时监控过去工业控制主要采用模拟电路，响应速度慢、精度低。现在逐步已经被微型机控制所代替，微机控制系统把工业现场的模拟量、开关量以及脉冲量经放大电路和A/D、D/A转换电路送给微型机，由微型机进行数据采集、显示以及控制现场。例如现在的大型化工企业中自动采集工艺参数，进行检验、比较，以便于控制工艺流程；大型冶金企业中的高炉炼铁控制、钢材轧制控制、数控机床控制、电炉温度控制、国防工业中的导道检测控制、飞机和舰艇的
13、分布式控制系统等。实时监控特点：高实时性和高可靠性。对计算机的要求：要求计算机实时性和可靠性要好，模/数、数/模转换功能要好。5计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）CAD/CAM是工程设计人员和工艺设计人员在计算机系统的辅助下，根据一定的设计和制造流程进行产品设计和产品加工工作的一项专门技术。CAD/CAM技术取代了传统的从图纸设计到加工流程编制和调试的手工设计及操作过程，使设计效率、加工精度，产品质量大大提高。工程设计人员利用CAD系统，通过人机交互操作方式进行产品设计构思、产品总体设计、技术资料编制、零部件结构图绘制等工作；而工艺设计人员则可利用CAD提供的功能，进行零部件加工路径的控制
14、和加工状况预显示，以及生成零部件加工信息或数控程序供数控机床加工零部件。CAD/CAM的特点：需进行大量的交互式操作。对计算机的要求：要有良好的图形功能和较高的响应速度。6计算机网络计算机网络是现代计算机技术与通信技术高度发展密切结合的产物。它是利用通信设备和线路将地理位置不同、功能独立的多个计算机系统互连起来，在功能完善的网络软件控制下实现网络中资源共享和信息传递的系统。处理信息的计算机与传输信息的互连计算机网络组成了信息社会的基础，作为信息高速公路雏形的Internet已在各行各业得到普遍应用，人们可以通过网络传递信息、查询信息、发表信息以及通过计算机网络得到各种各样的帮助。计算机网络应用
15、的特点：具有较好的交互能力和较高的响应速度。对计算机的要求：无论何种厂家、何种结构、使用何种操作系统的计算机，只要遵守网络协议都可连接到网上。7学习与娱乐计算机辅助教学（Computer-Aided Instruction，CAI）是利用计算机对学员进行教学。计算机辅助教学的第一个大型系统是在20世纪60年代由美国伊里诺大学开发的PLATO。现在世界上发展的各种教学软件已无法准确统计。CAI的专用软件称为“课件”，是CAD的一大分支，它可按不同教学方式方法以及不同领域内容进行分类。我们不但可以借助计算机进行学习，还可以在多媒体计算机上实现看电视、看VCD和DVD听音乐、玩游戏、在网上和朋友聊天等娱乐功能。1.2 Windows XP基本操作我们都知道，计算机由硬件和软件两部分组成。其中硬件是计算机正常运转的物质条件，而软件则是一台计算机的灵魂，是用户与计算机硬件之间的接口。而操作系统就是这个软件中功能最强大的一种类型，我们借助它就可以更加方便的使用计算机。本节就以Windows XP为基准，详细介绍操作系统的基本应用。1.2.1 认识Windows工作界面启动Windows XP，首先要启动计算机。启动计算机的方法为接通电源，打开显示器，当显示器的指示灯变
