计算机数据存储的基本概念

第一章计算机基础知识 一、计算机的基本概念 1.计算机的发展与分类 发展阶段：4代(按使用的电子器件或构成元件划分)

第一代：电子管(1946—1957) 第一台计算机：1946年、ENIAC 第二代：晶体管(1958—1964) 第三代：小规模集成电路(1965—1970) 第四代：大规模和超大规模集成电路(1971—至今)典型代表：微型计算机 分类： ①分为数字电子计算机数字电子计算机分类：用途：科学计算工程、工业控制、数据计算机大小：巨型、小型、微型 ②模拟电子计算机 2 .计算机的主要用途大型向量计算机 科学计算、数据处理、自动控制、计算机辅助系统、人工智能757

其中，科学计算是最早的应用领域，计算机早期主要用于军事 要点：理解每个应用领域的适用范围 3 .计算机的主要特点 自动控制能力、高速运算能力、记忆能力、计算精度高、逻辑判断能力、通用性强 其中自动控制能力的基础是存储程序另，计算机的可编程性 要点：重在理解 4 .信息的基本概念 信息和数据 信息是人们由客观事物得到的，使人们能够认知客观事物的各种消息、情报、数 字、信号、图形、图像、语音等所包括的内容。 数据是客观事物的属性的表示，可以是数值数据和各种非数值数据。对计算机而言，数据是指能够为其处理的经过数字化的信息。 二、计算机系统的组成 1 .计算机系统的基本组成 计算机系统由计算机硬件系统和计算机软件系统两大部分组成

ENIAC 图1-1计算机系统的组成 中央处理器（CPU）：运算器+控制器 主机：中央处理器+内存储器 外部设备：输入设备、输出设备、外存储器 注：CPU只能直接读写内存，不能直接读写外存，存储在外存上的数据和程序需先读到内存，才能进行处理 2 .硬件系统的组成及各个部件的主要功能

冯・诺依曼提出了存储程序原理，奠定了计算机的基本结构和工作原理，我们今天所使用的计算机都是属于冯・诺依曼结构计算机 冯・诺依曼结构计算机包括运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大部分： 运算器：算术运算和逻辑运算的主要部件 控制器：指挥中心 存储器：用来保存程序和数据 内部存储器（内存或主存储器） 外部存储器（外存或辅助存储器） 输入设备 键盘、鼠标、扫描仪、磁盘驱动器、触摸屏 输出设备 显示器、打印机、绘图仪、磁盘驱动器 冯・诺依曼结构的主要特点： 存储程序控制 程序由指令构成 指令由操作码和地址码构成 机器以CPU为中心

/硬件系统 计邕机系统，

一；中央处理器 ,51内存储器

「输强设备 （外设-！输出设备I外存储器

I软件系统■

系统软件

应用软件

鼠标 冯・诺依曼 图1-2冯.诺依曼结构计算机 3 .计算机数据存储的基本概念 存储器分为内存储器（内存）和外存储器（外存）。

内存速度快，但容量有限，CPU可直接访问。 外存存储容量大，存取速度比内存低，外存中存放的程序或数 据必须调入内存后，才能被计算机执行和处理。内存 存储单位： 位（历3比特）：计算机中最小存储单位，即一个二进制位（0或1）,通常用念器表示。 字节（Byte）：8位组成一个字节，常用B表示，计算机中用来表示内存储器容量大小的基本单位。 字（Word）：由若干个字节组成，通常把计算机一次所能处理的数据的最大位数称为该机器的字长。字长越长，一次所处理的信息越多，计算精度越高。 1B=8b 1KB（千字节）=1024B 1MB（兆字节）=1024KB 1GB（吉字节）=1024MB 4 .指令、程序、软件的概念以及软件的分类 指令：含有操作码和地址码的一串二进制代码 程序：为解决某一问题而设计的一系列有序的指令或语句集合 软件：程序、程序运行时所需的数据以及文档 裸机：仅有硬件系统，没有安装任何软件 软件的分类 系统软件 包括：操作系统、各种语言处理程序、系统支持和服务程序、数据库管理系统应用软件

程序或数据 舜设电 主机 程序或结果

运算器可 CPU

数据流 ..「■II.LLI”

等出设第

fe^wS^wtSSP?Tj 包括：用户程序、应用软件包 程序设计语言的种类 机器语言：二进制语言 能直接执行 汇编语言：采用助记符 源程序需翻译成机器语言 高级语言：面向程序Windows2000操作系 三信息编码统 1 .数值在计算机中的表示形式数值在计算机中以二进制表示，这是由计算机所使用的逻辑器件所决定，其好处是：运算简单、实现方便、成本低。十进制： 逢十进一，使用0,1,2,3,4,5,6,7,8,9共10个数字 二进制： 逢二进一，使用0,1共2个数字 八进制： 逢八进一，使用0,1,2,3,4,5,6,7共8个数字 十六进制： 逢十六进一，使用0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F共16个数字

二进制与十进制之间的转换（尤其需要掌握1字节内二进制到十进制的换算）： （1010.（1） =1X23+0X22+1X231+0X2°+1X2」

表1-1二进制与十进制的对应关系

1位8进制可以转换成3位二进制， 1位16进制可以转换成4位二进制 2.理解字符编码 计算机除了能处理数字数据外，还能处理非数值的各种字符数据：如英文字母、汉字、运算符等。但在计算机中数据是用二进制表示的，所以那些数据在输入计算机之前必须进行编码。编码有很多种方法，但采用相同的编码方式，才能使全国乃至全世界的计算机用户在信息的表示、交换、处理、传输和存储等基本问题上达成一致。 1）字符编码 ASCII（美国信息交换标准码），是常用的字符编码。采用7位二进制编码，可以表示128个字符（27=128）,最高位为0。 表1-2ASCII代码表

y位低£\ 000 001 oia □11 100 101 110 111 0000 HUL DLE SP 0 @ P -■ p □001 SOH DC1 I 1 A Q a q □010 STX DC2 2 B R b

r

□011 ETX DC3 爵 3 C S c E

0100 EOT DC4 $ 4 D T d t 0101 ENQ NAK / 5 E U E u

□110 ACK SYN & 6 F V f V

□111 BEL ETB -- 7 G w g w

1000 BS CAN 8 H X h 1001 HT EM ) 9 I Y 1 y 0〜9对应ASCII码为48〜57,A〜Z为65〜90,a〜z为97〜122。 2）汉字编码 针对汉字的计算机输入及机内表示内码，用连续的两个字节表示，每字节最高位为表。示 四、微型计算机的硬件组成 1 .CPU、内存、接口和总线的概念

主板 主板是固定在主机箱箱体上的一块电路板，是计算机各种部件相互连接的纽带和桥梁。 CPU（中央处理器），是计算机的核心，所有的算术和逻辑运算都是由它完成的，是决定计算速度、处理能力、档次的关键部件。 存储器：分内存和外存。CPU

内存：是计算机的主要工作存储器，内储速度快，但容量有限。 内存又分RAM和ROM。 ROM（只读存储器），只读而不能写入信息，常固化在芯片上，不会因断电而消失。 RAM（随机存储器），可以进行任意的计或写操作，断电内容消失，不能永久保存。

外存：软盘、硬盘、光盘、磁带以及目前极为流行的U盘等都属于外存，是外部设备。外存的容量大，价格低廉，但存取速度慢，用于存放暂时不用的程序和数据。 还有一种特殊的存储器是高速缓冲存储器（Cache）。 接口：串行接口（COM1、COM2）、并行接口（打印机接口LPT1）、键盘接口、硬盘驱动器接口 总线：分芯片总线、系统总线（ISA、EISA、PCI）、外总线（SCSI、IDE、USB） 2 .微处理器、微型计算机和微型计算机系统的概念 微处理器：CPU 微型计算机：CPU+存储器+输入输出接口电路+系统总线 微型计算机系统：微型计算机+外围设备+电源+辅助电路+系统软件 3 .常用外部设备的性能指标

键盘：101键、103键、105键。鱼 鼠标：机械式和光电式，左、中、右三键或左、右二键。 显示器： 分辨率：800x600、1024x768、1028x1024 适配器（显示卡）：CGA、EGA、VGA、SVGA、TVGA等显示器 打印机：点阵、喷墨、激光 4 .微型计算机的主要性能指标及配置 运算速度：是衡量CPU工作快慢的指标，一般以每秒完成多少次完成多少次运算来度量，常用主频来表示，如1GHz。 字长：CPU一次可处理二进制位数。字长主要影响计算机的精度和速度。字长有8、16、32和64位。字长越长，表示一次读写和处理的数的范围越大，处理数据的速度越快、计算精度越高。 主存容量：64M、128M