高一信息技术

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信息基础技术

所谓计算机,是一种能接收、存储和处理数据,并能在存储指令程序控制下产生输出结果的快速、精确的符号加工系统,这一系统是在存储指令程序控制下工作的.计算机系统由硬件和软件构成.
硬件是计算机系统中的实际装置,是系统的基础和核心(称为硬核),一般由中央处理器（CPU）、存储器、输入/输出设备等组成,它以机器语言提供给程序员使用.
软件指的是操作系统、文本编辑程序、调试程序、汇编程序、编译程序、数据库管理系统、文字处理系统、视窗(Windows)软件、网络软件以及其它各种应用程序等,其中较低层次的程序（如操作系统、汇编程序）与硬件密切有关,而用户在使用高级语言或第四代语言编写程序时,基本上已与硬件的实现无关,但是硬件的结构和性能对程序处理的速度影响极大.
,也可以用硬件实现,因此软、硬件之间没有固定不变的分界面,而是受实际应用的需要以及系统性能价格比所支配.从使用人员来看,机器的速度、可靠性、可维护性是主要的硬件技术指标.具有相同功能的计算机系统,其软、硬件之间的功能分配可以有很大差异.
回顾计算机的发展历史可以看出,在早期,由于硬件昂贵,所以计算机的硬件比较简单,尽量让软件完成更多的工作.但是随着组成计算机的基本元器件的发展,其价格不断下降,性能不断提高,因而硬件成本不断下降.与此同时,随着应用的不断发展,软件成本在计算机系统中所占的比例不断上升,这就造成了软、硬件之间的分界面的推移,即将某些由软件完成的工作交给硬件去完成,同时还提高了计算机实际运行速度.


一、计算机的硬件组成
组成计算机的基本部件有中央处理器（CPU）、存储器和输入/输出（I/O）设备.图2-1是计算机硬件的基本组成.

图2-1 计算机硬件的基本组成
二、输入/输出设备
输入/输出设备一般由两部分组成,一部分是设备本身,另一部分是设备接口,用来控制并实现设备与主机之间的信息传送.有时也将输入/输出设备和辅助储存器称为外围设备,这是因为这些设备不属于CPU,但又位于CPU附近.
（一）输入设备
输入设备用来输入原始数据和处理这些数据的程序.
输入的信息有数字、字母和控制符等,人们常用8位二进制码来表示1个数字（0-9）、1个字母（A、B、C、..X、Y、Z）或1个控制符.当前通用的是ASCII码,它用7位二进制码来表示1个字符,最高的1位可用于奇偶校验或作为其它用处.在计算机中,一般把8位二进制码称为1个字节.在我国使用的计算机,一般都要求有汉字处理能力,在机内一般用2个字节来表示1个汉字.

存储器用来存放程序和数据,是计算机中各种信息的存储和交流中心.存储器可与CPU、输入/输出设备交换信息,起存储、缓冲、传递信息的作用.
对存储器的基本要求是能够按指定地址读出/写入信息.存储器由许多存储单元组成,所有单元按顺序依次编号,每个单元的编号称为此单元的地址,每个单元的地址是各不相同的,例如某存储器有1024个单元,则它的地址编码从0到1023.如果一个存储单元存放一个字节,称之为按字节编址.但一次读出/写入过程往往是读出/写入一个字,字长因机器而异,例如有的机器以32位二进制码(即4个字节)作为一个字,而有的机器以64位二进制码作为一个字.
存储器中包含的所有存储单元之总和称为存储容量,读出/写入一个字的时间称为读写时间（或存取时间）,两次读出/写入操作之间的时间间隔称为读写周期（或存取周期）.
存储器又有主存储器和辅助存储器之分,在计算机上运行的当前程序和数据存放在主存储器中,主存储器一般为半导体存储器,辅助存储器一般指的是磁盘存储器、磁带存储器和光盘存储器.

中央处理器（CPU）是计算机系统的核心.CPU由三部分组成：主存储器部分、算术-逻辑部分和控制部分.
运算器是对信息或数据进行处理和运算的部件,经常进行的是算术运算和逻辑运算,所以在其内部有一个算术和逻辑运算部件ALU.在计算机中,一些复杂的运算往往被分解成一系列算术运算和逻辑运算.
控制器主要用来实现计算机本身运行过程的自动化,即实现程序的自动执行.在控制器控制之下,从输入设备输入程序和数据,并自动存放在存储器中,然后执行在存储器中的程序,最后将结果打印输出.程序是由一系列指令组成的,执行程序的过程实际上是按一定顺序执行一串指令的过程.控制器产生一系列控制信号,控制从存储器中取出指令,分析指令功能,完成指令规定的操作,并确定下一条指令的地址,不断重复,直到程序执行完毕.

（一）通用和专用计算机
专用计算机是完成某一专门任务的计算机,其指令程序是固化或永久存储在该机器上的.虽然它缺乏通用性,但它执行其单一任务时很快,效率很高.比如用于监视家庭设施、控制燃料、点火以及汽车中的仪表系统等.
通用计算机是一种可存储不同的程序、应用范围无可估量的计算机.通用计算机的通用性只是受人们创造力的限制.大多数情况下所使用的计算机是通用计算机.
（二）微型、小型、大型计算机和超级计算机
规模最小的叫做微型计算机或小型计算机.微型计算机或个人计算机是最小的通用系统.小型计算机也是小型通用系统.尽管某些新的微型计算机的性能已超过某些旧的小型机,但一般来讲小型机比微型计算机功能更强,价格更贵.
随着规模的增大,就形成了大型计算机,它比一般的小型机有更快的处理速度和更大的存储容量.
最后是超级计算机,它用于处理更复杂的科学问题,这种计算机规模最大、速度最快.