九乡新闻网鱼鳞片怎么画教学:计算机基础入门
来源：百度文库 编辑：九乡新闻网 时间：2024/04/20 20:22:48
磁盘驱动器
磁盘驱动器是个人电脑必需的配置之一。因为磁盘驱动器不仅作为一个 信息存贮的设备，还起着引导操作系统的重要作用，这种作用称为自举
（BOOT）。操作系统一旦不能引导，将使主机瘫痪而无法使用。磁盘驱动器 包括软盘驱动器和硬盘驱动器。软盘驱动器和硬盘驱动器做同样的工作，它 们引导操作系统启动、保存工作结果，同时也保存电脑工作时所使用的程序。 但是在提供的存贮容量和存贮速度方面，硬盘和软盘有着相当大的差异。
1.容量 磁盘驱动器的容量是由该磁盘驱动器所能保存的信息的字符数来定义和
度量的。信息的字符可以是字母、数字或者各种符号，如 A，9 或！。每个这 样的符号需要一个字符的磁盘空间。
当在磁盘上存放标准的英文文本文件时，这种空间的度量是很方便的。 可是许多电脑的程序和数据并不是用标准英语编写和存放的。它们使用更为 隐秘的代码，电脑读取和执行它们比用英语编写的指令更快。例如汉字，一
个汉字通常用两个字符空间来存放由于术语“字符”不能真正地动用这些程 序所要求的空间数量，因此出现了一个可以说明任何文件——不管它包括英 文正文或汉字正文或程序的磁盘空间贮空间大小的更为普遍的术语，这就是 “字节”（Byte）。一个字节的磁盘空间和一个字符的磁盘空间相同。就拿 前面的例子来说。A，9 和！每一个字符都需要一个字节的磁盘空间。一个字 节的磁盘空间等于一个字符的空间。
为了搞清楚字节和字符与我们所熟悉的文本纸页之间的关系，请这样考 虑：如果你使用标准的字处理软件编写单独一页正文，则该页的存放可能需 要约 2500 字节（字符）的磁盘空间。1O 页的文件将需要 2500O 字节（字符）
的磁盘空间，而一百页的文件将需要 250000 字节。 在电脑的术语里面，除了字节以外，还有千字节（KilO－bytes）和兆字
节（Megabytes）。因为字节是一个相当小的量，如存放一页文本一般需要
2000 字节（字符），而 10 页文本则需要 20000 字节（字符），而这通常可 以简写为 2KB（Kilobytes）和 20KB。当你在电脑文章中看到数字后面跟着字
母 K 时，你也可以确定这表示千字节的磁盘空间，因为有时 2KB 也简写为 2K， 诸如此类。当磁盘的存贮空间是百万字节数量级大小时。通常都简写为 MB
（Megabytes）。20MB 的磁盘空间大约可以保存 2000 万字节的信息。 现在来看一些电脑信息的“真相”，1K 字节实际上是 1024 个字节，而
1M 字节实际包括 1048576 字节。这些文字翻译和实际字节数的轻微差异是由
于电脑是用二进制而不是用十进制来度量存贮空间的。用二进制来看，和一 千最接近的数是 1024（2 的 10 次方）。而 1MB= 1024KB，故为 1048576 字节。 在平常的使用中，这些差异通常都被认为不重要而被忽略掉。
个人电脑上的软盘驱动器有 5.25 英寸和 3.5 英寸两种，简称 5 英寸驱动
器和 3 英寸驱动器。5 英寸软盘驱动器可以提供 360KB 或 1.2MB 的 5 英寸软 盘驱动器和一个 360KB 的软盘驱动器，而现在的大部分流行的电脑都配有一 个可读写的 360KB 和 1.2MB 软盘片的 5 英寸软盘驱动器，一个可读写 720KB
和 1.44MB 软盘片的 3 英寸软盘驱动器。
软盘驱动器和硬盘驱动器的重要差异之一是它们各自所提供的磁盘存贮 空间有相当大的差异。硬盘的存贮容量的大小从 10MB 到 1000MB 的硬盘，而 IBMPC/AT 机则配有一个 20MB 的硬盘。现在流行的个人电脑的硬盘至少是
40MB，而 386 机的硬盘一般是 80MB 或 120MB，甚至更大。
使用每页 2KB 的参考信息作为比较，一个 40MB 的硬盘可以存放近 20000 页的正文，并且可以快速地存取。如果你选择一个 40MB 的硬盘保存包括公司 名、合同人、地址和电话号码的地址表，那么这个硬盘很容易保存 400000 个公司之多的信息。
当然，同硬盘相比，软盘也有好处，那就是软盘片可以移动，并且价格 低廉。所以，软盘片一般可以作信息的后备用，同时，软盘也可以实现电脑 和电脑之间的信息交换。
2.速度 软盘驱动器和硬盘驱动器的另一个差异是速度，软盘驱动器的平均存取
时间是 80ms，数据传输率是 250KB/s。而硬盘的平均存取时间从 40ms 到 10ms
不等，数据传输速率是 5MB/S。 软盘驱动器和硬盘驱动器速度上的差异主要是两个方面：主轴马达的旋
转速度是 3600 转/分钟。在存贮密度上，硬盘片是软盘片的几十倍到几百倍。
软盘驱动器和硬盘驱动器一般直接安装在电脑的主机箱内，它们的电源 由电脑主机直接供应。
打印机
打印机是个人电脑必备的输出设备。个人电脑可以连接许多种不同型号 的打印机。根据打印机的打印方式不同，打印机可以分为点阵式打印机和非 点阵式打印机两种。非点阵式打印机有激光打印机、喷墨打印机等。一般国 内的用户使用的多数是点阵式打印机。点阵式打印机根据点阵的分辨率可以 分为 9 针对 24 针；针点阵式打印机等。而根据打印机的宽度不同又可分为
80 列和 132 列的打印机等。根据打印机和电脑的联结方式的不同，又可以分 为并行接口打印机和串行接口打印叽，如图 2—3 所示。
目前国内用户使用最多的打印机是 24 点阵 132 列的并行接口打印机。常 见的有 LQ—1600K， LQ—1800K，M1724，M2024，TH3070，NEC—P7，AR—
3240，CR—
3240，NEC—6300 等。这些打印机有些内部有汉字点阵，打印机汉字必 须通过电脑主机发送汉字的点阵字库把汉字“画”出来，如 M1724，因此， 这一类打印机打印汉字的速度较慢。
一般来说，所有的打印机都有一个电源插头，它直接连接市电。打印机
的接口通过打印机电缆线和电脑主机相连接。 电脑的可选设备
图 2—4 所示的可供选择的个人电脑系统的组成情况。目前在个人电脑上
几乎可以连接任何电子设备，用户可以根据自己的实际需要，加以选择以组 成自己的个人电脑系统。
图 2—4 可供选择的个人电脑系统组成示意图
电脑基础知识 数制
电脑与数据
用计算机做任何工作，首先要将有关信息以计算机能够识别的方式存储 起来。现在使用计算机时，不会感觉到这是一个问题。但事实上，计算机内 部的信息不是以我们熟悉的十进制，而是以二进制编码的形式表示和存储 的。
计算机处理的信息通常称为数据。它不仅指数字，还包括文字、符号、
声音、图象等。 数据是信息的具体表示形式，是信息的载体；信息是数据有意义的表现，
是数据的内涵。数据是物理性的，信息是观念性的。它们是一个密不可分的
有机的整体，在有些场合难以严格区分它们，在计算机领域，信息和数据这 两个名词常常可以通用。比如，信息存储，也可以称为数据存储。本章将向 大家介绍计算机中为何要使用二进制以及怎样用二进制编码表示和存储信 息。
什么是数制
数制就是记数法、进位制。目前人们通用的数制是十进制，但使用十进 制并非是天经地义的，它只不过是来源于远古时代用十指记数的一种约定俗 成的习惯。事实上，在我们的生活中也有使用非十进制的实例，比如日期、 时间的表示和进位以及英制度量衡等。
不同数制之间的区别主要是基数不同，它们的书写规则和运算规律是一 致的。为区别非十进制数与十进制数，非十进制数应使用进位注脚。下面我
们通过二进制（Binary System）与十进制（Decimal system）的对比来初步 了解二进制的概念。
1.数字的个数等于基数
十进制有 0～9 共十个数字。以此类推，二进制应当只有两个数字，记为
0、1。基数不是一个独立的数字。
2.逢基数进一
凡某位运算结果为基数就要进位，本数位的值记为 0，进位值为 1。在十 进制中，逢十进一。在二进制中，逢二进一。
3.每一位的权（数位值）是基数的方幂，指数自右至左递增 1 十进制：?104 103 102 101 100 10-1 10-2 10-3?? 二进制：?24 23 22 21 20 2-1 2-2 2-3??
需要特别指出的是，为说明方便，此处二进制数是用十进制数的数字表 达的。
4.每一位的数值等于该位上的权与数字的乘积 例如：
1995＝1000×1+100×9+100×9+1×5
1001.101B=23×1+20×1+2-1×1+2-3×1
同样，为说明方便，此处等号右边的二进制数是用十进制数字表达的。
电脑为何采用二进进制
1.二进制只需用两种状态表示数字，容易实现 计算机是由电子元、器件构成的，二进制在电气、电子元器件中最易实
现。它只有两个数字，用两种稳定的物理状态即可表达，而且稳定可靠。比
如磁化与未磁化，晶体管的载止与导通（表现为电平的高与低）等。而若采 用十进制，则需用十种稳定的物理状态分别表示十个数字，不易找到具有这 种性能的元器件。即使有，其运算与控制的实现也极复杂。
2.二进制的运算规则简单
加法是最基本的运算。乘法是连加，减法是加法的逆运算（利用补码原 理，还可以转化为加法运算，类似钟表拨针时的计算），除法是乘法的逆运 算。其余任何复杂的数值计算也都可以分解为基本算术运算复合进行。为提 高运算效率，在计算机中除采用加法器外，也直接使用乘法器。
众所周知，十进制的加法和乘法运算规则的口诀各有 100 条，根据交换
率去掉重复项，也各有 55 条。用计算机的电路实现这么多运算规则是很复杂 的。
相比之下，二进制的算术运算规则非常简单，加法、乘法各仅四条：
0+0=0 0×0=0
0+1=1 0×1=0
1+0=1 1×0=0
1+1=10 1×1=1
根据交换率去掉重复项，实际各仅 3 条。用计算机的脉冲数字电路是很 容易实现的。
3.用二进制容易实现逻辑运算 计算机不仅需要算术功能，还应具备逻辑运算功能，二进制的 0，1 分别
可用来表示假（false）和真（true），用布尔代数的运算法则很容易实现逻 辑运算。
4.二进制的弱点可以克服 二进制主要的弱点是表示同样大小的数值时，其位数比十进制或其他数
制多得多，难写难记，因而在日常生活和工作中是不便使用的。但这个弱点 对计算机而言，并不构成困难。在计算机中每个存储记忆元件（比如由晶体 管组成的触发器）可以代表一位数字，“记忆”是它们本身的属性，不存在 “记不住”或“忘记”的问题。至于位数多，只要多排列一些记忆元件就解 决了，鉴于集成电路芯片上元件的集成度极高，在体积上不存在问题。对于 电子元、器件，0 和 1 两种状态的转换速度极快，因而运算速度是很高的。
二进制运算
1.算术运算 前面已经讲过，二进制算术规则非常简单，现举二例加以说明。
即 1110B+1011B=11001B
即 1110B×1011B=10011010B
2.逻辑运算 在计算机中还经常用二进制数进行逻辑运算。逻辑运算在二进制数位之
间进行，不存在进位或借位。在逻辑运算中，二进制数中的“1”表示“真”，
“0”表示“假”。
（1）或（OR）运算 或运算又称逻辑加，运算符为“∨”或者“+”。运算规则是：
0∨0=0
0∨1=1
1∨0=1
1∨1=1
也就是说，当参加运算的逻辑值只要有一个 1，运算结果即为 1，否则为
0。
（2）与（AND）运算 与运算又称逻辑乘，运算符为“∧”或“×”。运算规则是：
0∧0=0
0∧1=0
1∧0=0
1∧1=1
也就是说，当参加运算的逻辑值均为 1 时，运算结果才为 1，否则为 0。
（3）非（NOT）运算 非运算即对每个二进制位的逻辑值取反，运算符为在二进制数字上方加
一横线。运算规则是：
0 = 1
1 = 0
（4）异或（XOR）运算
异或运算即按位相加（不进位），运算符常记为，运算规则是：
0 0=0
0 1=1
1 0=1
1 1=0
可以看出，如果参加运算的逻辑值只要有一个为 1，运算结果即为 1，否 则为 0。
下面举例说明二进制数的逻辑运算。
设 X=10110101B Y=11010110B
X∨Y=11110111B
X∧Y=10010100B
X＝D1001010 B
Y＝00101001B
XY=011000i11B
十进制数与二进制数的转换
我们在日常生活和工作中使用十进制数，在计算机中使用二进制数，因 此在计算机输入时要将十进制数转换为二进制数，在计算机输出时要将二进 制数转换为十进制数。这种转换过程，是由计算机自动完成的。为简便起见， 这里我们只介绍整数间转换。
1 .十进制数转换为二进制数
整数的转换，通常采用除 2 取余法。即将十进制数依次除以 2，再把每 次得到的余数从后向前依次排列就得到相应的二进制数。例如：
实际上，直接将十进制数用 2 的 n 次幂展开更为方便。例如：
75=64+8+2+1
=26×1+26×0×24×0+23×1+22×0+21×1+20×1
＝1001011B
2.二进制数转换为十进制数 将二进制数每一位的数值用十进制表达并相加即得到相应的十进制数。
例如：
11010010B＝27×1+26×1+25×0+24×1＋23×0+22×0+21×1+20×1
=128+64+16+2
=210
八进制与十六进制
二进制位数多，人们记忆和读写不方便，因此又引进与二进制密切相关 的八进制（Octal System）和十六进制（ Hexadecimal System），在书写和
输入计算机时可以使用。
1.八进制
八进制共有 0～7 共八个数字，逢八进一。鉴于 8=23，
二进制数的每 3 位（从小数点位置分别向左、右数，小数点后最后一组 不足 3 位时要补 O）对应与其等值的八进制数相应的位，因此八进制数与二 进制数的相互转换十分方便。例如：
10 110 101. 110 3 7. 4
↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓
2 6 5. 6 011 111.100
即 10110101.11B=265.60 37.40 = 11111.1B
2.十六进制
十六进制共有 16 个数字，除 0～9 外，又引入 A～F，分别相当于十进制
的 10～15，逢 16 进一。鉴于 16=24，二进制数的每 4 位（从小数点位置分 别向左、右数，小数点后最后一组不足 4 位时要补 0）对应与其值相等的十 六进制相应的 1 位，因此十六进制数与二进制数的相互转换也是十分方便 的。例如：
1011 0101. 1100 4 A E ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ B 5 C 0100 1010 1110 即 10110101.11B=B5.CH 4AEH=10010101110B
3·八、十六、十进制数的转换 八进制数、十六进制数转换为十进制数，可以分别采用除 8 取余，除 16
取余的方法、十进制数转换为八进制数，十六进制数，则可分别将其每一位
的数值用十进制表达并相加即可。这同二进制数与十进制数转换的方法是类 似的。也可以通过二进制数作为中间媒介进行转换。即
电脑中的信息编码
我们已经知道，计算机的数值是以二进制的形式存储的。事实上，计算 机中其他各类数据也都以二进制的形式存储，或者说是以“0”和“1”编成 二进制数码实现的。
存储单位
计算机存储信息的最小单位是一个二进制数位（Bina－rydigit）简称 bit（比特，位）。最基本的存储单元由 8 个二进制位组成，称为 Byte（拜 特，字节）。一个字节可存放一个字符。在计算机中，字节是一个不可分割 的基本存储单元。
在实际应用中，还经常使用 KB（KiloBytes，千字节），MB（MegaBytes， 兆字节）， GB（Giga Bytes，吉字节）作为存储信息容量的单位。其中 KB 表示 210，即 1024 字节，MB 表示 220 字节，即约 1 百万字节，GB 表示 230 字节，即约 10 亿字节。
ASCII 码
计算机中的字符，比如英文字母、阿拉伯数字和许多符号，国际上广泛 使用 ASCII 码（即美国标准信息交换码）表示。它已被国际标准化组织接收 为国际标准，称为 ISO—646。目前常用的是 7 位 ASCII 码版本。它用一个字 节表示一个字符，每个字节的最高位为标识位，恒定为 0，其余7 位编成27=128 个代码，表示 128 个字符。其中包括大小写英文字母、阿拉伯数字和一些运 算符号、标点符号和控制字符。
附录一中字符的排列顺序用十进制和十六进制两和形式的序号给出，其
中用十六进制数所表示的二进制数码是 ASCII 码的实际存储方式。 表中序号为 32 的字符为 SP（Space Character），表示一个空格。
序号由 0～31 的前 32 个字符和最后一个字符为控制字符，它们不代表可
显示和打印的字符，是对计算机及其外部设备起控制作用的字符。比如 CR 称为回车字符，是使显示和打印装置换行的字符；BC 称为退格字符，是使显 示和打印装置倒退一个位置的控制字符；BEL 称为报警字符，它使发声装置 发出报警信号。
其他信息编码
1.汉字
英语是拼音文字，大、小写字母总共 52 个，都包括在 ASCII 码中。而汉 字是象形文字，是以字为单位的，总共有数万个，仅常用的字就有几千个要 区别这么多的汉字，用一个字节编码就不行了。因此，我国国家标准 GB2312
—80“信息交换用汉字编码字符集”规定用两个字节对汉字进行编码。两个 字节的最高位均为 0，转换为相应的机内码后，最高位均为 1，以便与 ASCII 码相区别。这样，每个字节的其余 7 位共可表示 27×27=16384 个不同的二进 制代码，字符集使用其中一部分代码表示较常用的汉字及其他字符。
2.指令 指令（Instruction）是指控制计算机操作的命令，每一条指令对应计算
机的一种基本操作。某种型号计算机所能执行的全部指令，称为该计算机的 指令系统。因为计算机只能识别二进制数码，所以计算机中的所有指令，与 数据一样，也都是以二进制编码的形式表示的。”一个机器指令的二进制位 数，决定于该型计算机的字长。可见字长越长，可容纳的指令就越多，计算
机指今系统中的指令就越丰富，功能就越强。 此外，计算机中的其他信息，比如声音、图像，也都是用二进制数码的
形式表示出来的。
电脑的主要指标 衡量一种计算机的性能，主要使用下面一些技术指标。 运算速度
运算速度是指单位时间计算机所执行指令的数目，单位是 MIPS（百万条 指令/秒）。由于执行不同的指令所需时间不同，过去通常是以加法定点运算 为标准推算的。现在则是根据计算机在一些典型题目运算中出现的多种指令 及其使用频率综合推算出它的平均运算速度。比如 10 亿次巨型机就是指其运 算速度为 1000MIPS，即每秒平均能执行 10 亿条指令。目前微型计算机运算 速度一般在 2～200MIPS。
主频
主频是指计算机的时钟频率，是由计算机内的石英晶体振荡器产生的。 单位为 MHz（兆赫）。时钟频率的倒数为时钟周期，计算机指令都是按照时 钟周期的节拍运行的。一般来说，时钟频率越高，运算速度越快，但时钟频 率不是影响速度的唯一因素，因此，不能以时钟周期衡量运算速度。目前， 微型机的时钟频率一般为 16～100MHz。
字长
在计算机中，作为一个整体进行传输和参加运算的二进制串，称为计算 机“字”。一个字所包含的二进制位数，称为字长，它总是 8 位（1 个字节） 的倍数。不同字长的计算机可分别程为 8 位机、16 位机、32 位机、64 位机 等。有的计算机外部数据总线与内部数据总线使用的位数不同，例如使用
80386SX 芯片的微机，它的内部数据总线是 32 位，而外部数据总线是 16 位，
则称为准 32 位机。 字长是很重要的技术指标。字长越长，计算机可达到的运算精度就越高；
字长越长，同样时间内传送的信息就越多，计算机的速度就越快；字长越长， 可设置的指令就越丰富，这种计算机指令系统的功能就越强；字长越长，可 直接寻址的内存空间就越多，可配置的内存容量就越大。
内存容量
内存容量指计算机内存储器信息可占用的总字节数，单位是 KB 或 MB。 计算机程序调入内存储器方能运行，因此内存容量影响计算机运行程序的能 力。内存容量小，则一些大型软件就无法装入内存储器使用。目前，微型计 算机的内存容量一般为 640KB～16MB（指 RAM）。
除此以外，计算机还有其他一些性能指标，比如存取周期、兼容性、可 靠性、可维护性等，在购机时，还要考虑性能价格比。
电脑的硬件组成 电脑有哪几部分硬件组成
计算机硬件系统由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备等五 大部件组成。在微型计算机中，运算器和控制器做在一块芯片上，称为微处 理器（CPU）。存储器分为内存储器和外存储器。输入设备、输出设备统称 I/O 设备。CPU 和内存储器组成主机 1/O 设备和外存储器合称外部设备，简称 外设。
在微型计算机中，CPU、存储和 I/O 设备之间是采用总线结构连接的，总 线分为三组：数据总线 DB（Data Bus）、地址总线 AB（Address Bus）和控 制总线 CB（Control Bus）。总线不是单纯的多股平行导线，它还包含有相 应的控制与驱动电路。
数据总线是 CPU 与内存储器及 CPU 与 1/O 设备之间传送数据的线路，分 别称为内部总线及外部总线，它们都是双向传输的。数据总线的位数反映 CPU 每次接收和传输数据的能力，直接影响计算机的运算速度。
地址总线是传送存储单元或 1/O 设备接口地址信息的线路。地址总线的
根数反映 CPU 的寻址能力。设根数为 n，
则可表示 2n 个不同的二进制数，即可以访问 2n 个不同地址的内存单元。n 越 大，可配置的内存容量就越大。
控制总线是用于传送各种控制信号的线路。控制信号可以分为两类：一
类是 CPU 中的控制器向存储器或 I/O 设备发出的控制信号；一类是由存储器
或 I/O 设备向 CPU 发出的应答信号或中断请求等信号。 由于微型计算机普遍采用工业标准结构 ISA 总线以及在此基准上改进的
其他总线结构，使其与外设接口电路的连接十分方便。只要在主机箱的母板 上留出若干插槽，根据需要插入各种接口卡或适配器卡，即可连接外部设备， 扩展其功能。
如果在微机插槽上装入网卡，按照一定的网络拓朴结构，通过双绞线、 同轴电缆或光纤等介质连接起来，配置一台管理网络和存放大量共享文件的 服务器，就构成简单的局域网。网上的微机称为工作站。如果利用电话线路 联网，则每台微机还要配备一个调制解调器（Modem），实现数字信号与模拟 信号的相互转换。
微处理器
微处理就是中央处理单元，即 CPU（Central ProcessingUnit），是微
机硬件系统的核心部件。CPU 由运算器、控制器和一些寄存器组成，并采用 超大规模集成电路工艺将它们集成在一块芯片（Chip）上，又称为微处理器。 每一种微处理器都有自己的指令系统，从而决定了使用该种微处理器芯片的 微型计算机的基本功能。下面分别介绍一下组成 CPU 的运算器、控制器和一 些寄存器。
运算器
运算器由算术逻辑单元 ALU、累加器和其他一些寄存器组成。它的功能 是在控制器的指挥下，进行算术运算和逻辑运算，从而实现对数据的加工和 处理。
控制器
控制器由指令寄存器、译码器、程序计数器和操作控制器组成。它的功 能是指挥计算机的各个部件协调一致地自动运行。控制器不断地从存储器中 取出指令，分析各个指令的类型并进行译码，产生一系列的控制信号，指挥 各部件的操作，保证按计算机程序的编排进行工作。
寄存器
寄存器是 CPU 内部的临时存储单元。一个 CPU 内部可以有几个乃至十个 内部寄存器。在运算器中的寄存器用于暂存参与运算的数据和中间结果。在 控制器中的寄存器有用于保持程序运行状态的状态寄存器、用于存储当前指 令的指令寄存器和用于存储下一条指令的地址的程序计数器等。
存储器 什么是存储器
存储器是计算机的记忆部件。计算机中的全部信息，包括输入的原始数 据、计算机程序、中间运行结果和最终运行结果都保存在存储器中。它根据 控制器指定的位置存入和取出信息。
一个存储器包含许多存储单元，每个存储单元可存放一个字节。每个节 储单元的位置都有一个编号。即地址，一般用十六进制表示。一个存储器中 所有存储单元可存放数据的总和称为它的存储容量。假设一个存储器的地址 码由 20 位二进制数（即 5 位十六进制数）组成，则可表示 220，即 1M 个存储 单元地址。每个存储单元存放一个字节，则该存储器的存储容量为 1KB、如
图 4－2 所示。
CPU 根据地址访问存储单元，读出或写入数据。从一个存储单元读出或 写入数据的时间称为读写时间，两次读/写操作之间的间隔称为存取周期。这 两项是衡量存储器存取速度的指标。
存储器层次结构
按照与 CPU 的接近程度，存储器分为内存储器与外存储器，简称内存与 外存。内存储器又常称为主存储器（简称主存），属于主机的组成部分；外 存储器又常称为辅助存储器（简称辅存），属于外部设备。CPU 不能像访问 内存那样，直接访问外存，外存要与 CPU 或 I/O 设备进行数据传输，必须通 过内存进行。在 80386 以上的高档微机中，还配置了高速缓冲存储器，这时 内存包括主存与高速缓存两部分。对于低档微机，主存即为内存。存储器的 层次结构如图 4—3 所示。
把存储器分为几个层次主要基于下述原因：
1.合理解决速度与成本的矛盾，以得到较高的性能价格比。 半导体存储器速度快，但价格高，容量不宜做得很大，因此仅用作与 CPU
频繁交流信息的内存储器。
磁盘存储器价格较便宜，可以把容量做得很大，但存取速度较慢，因此 用作存取次数较少，且需存放大量程序、原始数据（许多程序和数据是暂时 不参加运算的）和运行结果的外存储器。计算机在执行某项任务时，仅将与 此有关的程序和原始数据从磁盘上调入容量较小的内存，通过 CPU 与内存进 行高速的数据处理，然后将最终结果通过内存再写入磁盘。这样的配置价格 适中，综合存取速度则较快。
为解决高速的 CPU 与速度相对较慢的主存的矛盾，还可使用高速缓存。 它采用速度很快、价格更高的半导体静态存储器，甚至与微处理器做在一起， 存放当前使用最频繁的指令和数据。当 CPU 从内存中读取指令与数据时，将 同时访问高速缓存与主存。如果所需内容在高速缓存中，就能立即获取；如 没有，再从主存中读取。高速缓存中的内容是根据实际情况及时更换的。这 样，通过增加少量成本即可获得很高的速度。
2.使用磁盘作为外存，不仅价格便宜，可以把存储容量做得很大，而且 在断电时它所存放的信息也不丢失，可以长久保存，且复制、携带都很方便。
内存储器
内存是 CPU 直接访问的存储器，它存放当前使用的程序和数据以及运算 的中间结果。内存通常采用由大规模集成电路工艺制成的半导体存储器。按 其读写功能，可以分为 RAM 和 ROM 两类。
随机存储器
RAM 是随机存取存储器的简称。其特点是： 可读可写。读出时不改变原有内容，写入时才修改原有内容。 随机存取。与顺序存取不同，写入或读出数据时都可以不考虑原有数据
写入时的顺序和当前的位置排列。取数据时可直接找到要读的数据，存数据 时可直接找到要写入的位置。
断电时，存储的内容全部消失，且不能恢复。 这里所说的读或写，取或存，都是站在 CPU 的角度而言。
RAM 又可分为 DRAM（Dynamic RAM，动态随机存储器）和 SRAM（Static
RAM，静态随机存储器）。
DRAM 需定时给其电容充电以维持存储内容的正确，一般每隔 2ms 刷新一 次。它的集成密度非常高，主要用于主存。
SRAM 则只要正常供电即能保持存储数据的正确，不存在刷新问题。它的
存取速度非常快，主要用于高速缓存。
只读存储器
ROM 是只读存储器（Read Only Memory）的简称，它的特点是只能读出 不能写入。ROM 通常用于存放固定不变、不需修改而且经常使用的程序，比
如 IBM—PC 系列微机及其兼容机中的 BIO（基本输入输出系统）就存储在 ROM
中。ROM 中的信息是由生产厂家在制造时生成的。在断电时，ROM 中的信息不 会丢失。
外存储器
外存储器是 CPU 不能直接访问的存储器，它需要经过内存与 CPU 及 I/O 设备交换信息，用于长久地存放大量的包括暂不使用的程序和数据。外存储 器有磁带、磁盘和光盘等，其中最常用的是磁盘。磁盘又分为软磁盘和硬磁 盘。
软盘存储器
软盘存储器主要由软磁盘、软盘驱动器和软盘控制器等三部分组成。
1.软盘
软磁盘又称软盘（Floppy disk），是一种存储信息的介质，它是在聚酯 塑料圆盘上涂一层磁薄膜而制成的。涂一面的称为单面盘，徐两面的称为
双面盘。软盘外面罩一个方形的保护套。目前微机上常用的软盘有5 1 和3 1
4 2
的两种，俗称 5 英寸盘和 3 英寸盘。下面以 5 英寸盘为例说明软盘的结构。 目前常用的 5 英寸盘有容量为 360KB 的双面双密度盘（普通盘）和容量
为 1.2MB 的高密盘。它们都有 0，1 两个面，每面有若干个同心圆轨道，称为 磁道。普通盘有 40 个磁道，高密盘有 80 个磁道。每个磁道又分为若干扇区。 扇区是软件的基本存储单位。每次读盘或写盘，总是读/写一个完整的扇区， 不管其中数据多少。所谓读或写，是站在主机的角度而言的。微机常用软件 的规格如表 4—4 所示。
表 4 — 4 微机常用软盘规格
直径（英寸）标志存储容
量磁道数每道扇
区数每扇区字
节数 1
5
4 DSDD 360KB 40 9 512 1
5
4 DSHD 1.2MB 80 15 512 1
3
2 DSDD 720KB 80 9 512 1
3 DSHD
2 1.44MB 80 18 512
5 英寸盘的保护外套上共有 4 个孔槽或缺口：
驱器轴孔。它是保护套和软盘中心的大圆孔，软盘驱动器通过它带动软 盘在保护套中高速旋转。
磁头读写槽。它是一个长形槽孔，软盘驱动器的读写磁头沿着该槽对软
盘作径向移动，可以在不同磁道上读写信息。 通过磁头沿软盘径向的移动及软盘的旋转，就使得磁头可以在软盘的任
意扇区读写信息。
定位孔。在软盘和保护套上均有此孔。当软盘片旋转至两小孔重合时， 一束光线通过此孔，将其转变为电信号，即可检索软盘 0 扇区的起始位置， 从而为软盘存储格式定位。
写保护缺口。它可以控制软盘的读写或只读状态。如果缺口是敞开的，
对软盘既能读又能写；如果用胶条把缺口封住，就处于写保护状态，对软盘 只能读不能写，这样可以保护盘上的信息不被改变。
2.软盘驱动器 软盘驱动器简称驱，由机械传动装置和读写磁头两部分组成，是驱动软
盘和磁头做机械运动的装置。软驱也分为5 1 英寸和3 1 英寸两种，每种又分
4 2
为普通驱动器和高密驱动器，分别与各种软盘相匹配。 值得注意的是，普通盘插入高密驱动器中，或者高密盘插入普通驱动器
中，是只能读不能写的。如进行写操作，可能破坏盘上的数据。
3.软盘控制器 软盘控制器又称软盘适配器或软盘适配卡，插在主机箱内母板的插槽
中，将软驱与 CPU 连接起来。软盘存储器的机械运动和读写操作，都是在它 的控制下进行的。
硬盘存储器
硬盘存储器主要由硬磁盘、硬盘驱动器和硬盘控制器等三部分组成。驱 动器和控制器部分与软盘存储器相似。这里只介绍一下硬磁盘。
硬磁盘又称硬盘（Hard disk），它是在金属基片上涂一层磁性材料制成 的。目前微机上都采用 IBM 公司的温彻斯特技术的硬盘，简称温盘。
微机一般使用 5.25 或 3.5 英寸的硬盘，并且通常将几个盘片以驱动器轴 为轴线组装在一起，称为盘组。每个盘片都有一个磁头。每个盘面上的磁道 都是同心圆，所有盘面上的同心圆就组成许多圆柱面。因此在硬盘中不称磁 道而称柱面，数据的存储地址由柱面号、磁头号和扇区确定。硬盘的存储容 量通常为几十兆至几百兆字节，目前已有 IGB、4GB 的硬盘。
硬盘的盘组与驱动器组成装在一个固定的密封容器中，能够防尘并调节 温湿度。硬盘驱动器的磁头不像软盘驱动器那样直接与盘面接触，而是利用 硬盘高速旋转（比软盘转速高许多）产生的“气垫”。悬浮在距盘面 0.2μ 的距离，因此不易划伤盘面，磁头损耗也大大降低。
根据上面的介绍，可以看出，硬盘比软盘存储容量大、存取速度快、使
用寿命长。而软盘比硬盘价格便宜，携带方便。
电脑硬件的工作流程 输入
用户使用输入设备（通常为键盘）将程序和原始数据输入内存。在输入 过程中，作为输出设备的显示器也同时将输入的内容显示出来，以便于用户 监视输入内容的正确性。在输入过程中，输入设备还要将输入的内容转换成 计算机能够识别和存储的二进制机器码，按可用的地址存入内存储器。
运算
控制器从内存储器取出指令，经译码得到控制操作的命令，并从内存储 器取出相应的原始数据送到运算器，按照操作命令的要求进行处理，数据处 理的中间结果再送回内存储器保存起来。然后再循环往复同样的过程，但每 次取出的指令和原始数据一般不同，取出的数据也可能是前面处理过的中间 数据，这些都由输入程序的流程决定。该过程直到程序运行结束，得到最终 结果为止。
输出
数据处理的结果由输出设备输出。通常使用显示器，必要时使用打印机 或其他设备。在输出过程中，还要将二进制机器码转换为用户可读的形式。
数据存储
由输入设备输入到内存中的程序和原始数据以及程序运行后数据处理的 结果，都可以存到外存储器中。再次使用时，只要从外存读入内存即可，不 必再用输入设备输入。
控制
以上过程，除开、关设备和敲击键盘外，全部都是由控制器指挥计算机 的各个部件自动进行的。
电脑硬件的基本配置
微型计算机的基本配置从外观上看包括主机、显示器、键盘和打印机。 微机主机箱内的主机板（又称母板）上，安装有 CPU 芯片、内存储器芯 片，还有安装内存芯片的扩展槽，所以内存容量是可以扩充的。内存容量配 置的指标指的是 RAM 的容量。主机板上备有数值协处理器插座，安装协处理 器可以提高 CPU 进行数值运算的速度。主机板上还配备了若干个扩展槽，用 以安装显示器适配卡、打印机适配卡以及多种选硬件的插卡。为结构紧凑起 见，属于外部设备的硬盘存储器和软盘驱动器也安装在主机箱内。硬盘驱动
器代号为 C：，两个软驱代号分别为 A：和 B：。
目前微型计算机的主流机型是采用 Intel 微处理器的 IBMPC 系列微机及 其兼容机。
安全使用电脑设备
为了防止自然因素和人为因素对计算机系统的侵害，保障硬件、软件和 数据的安全，在计算机的管理和操作上要采取必要的安全防范措施。
安全管理措施
对于公共机房或网络系统，应当制订必要的管理制度，配备必要的设施。 涉及系统安全的主要措施有：
1.保持机房适当的环境温度与湿度。温度保持在 10～35 ℃，湿度保持
在 40～70％，以保证机器正常运行，并延长寿命。
2.防止产生静电和强磁场对设备和数据的损害。
3.配置稳压电源，防止因电网电压波动而损坏设备。必要时配置 UPS（不 间断电源），防止因突然断电丢失数据和程序。
4.离开机房前要先关机，并切断总电源。
5.配备无腐蚀性的灭火器材。
6.严格控制系统以外的软盘带入机房或网络，如必须使用，应检测其是 否带有计算机病毒并采取清除措施。禁止在系统内玩电子游戏。
7.对于限制在一定范围的敏感信息，要采取必要的保密措施，比如设置 口令，规定访问权限，或对程序和数据加密。
8.建立系统的应急计划，以备当系统遭受破坏时，尽量减少损失，并尽 快恢复系统的正常运行。
安全操作
计算机的安全操作主要应注意以下几个方面：
1.启动机器
（1）启动机器应遵循先打开显示器和打印机（如需使用）电源。然后再 打开主机电源，关机时按相反顺序，以便保护主机。
（2）在机器启动完毕之前，不要敲击键盘，以免出现误操作，甚至会改 变系统设置，使其无法正常运行。
2. 硬盘维护
（1）硬盘中存储着大量的程序和数据，对其中有重要保留价值的要经常 作备份，以免出现故障后无法恢复。
（2）尽量避免频繁开关机器电源。开关时产生的高压容易击穿器件，磁 头与磁盘表面产生磨擦容易损坏磁道及磁头。一般应在关机 1 分钟以后再重 新开机。死机时，优先选用热启动方式启动机器。在机器开关打开的情况下， 不可拔掉或插入电源插销。
（3）搬运机器时，应将磁头锁定（复位），防止因震动产生磁头与盘面
的撞击。操作方法是选用诊断程序中的功能 3，也可以执行 DOS 的外部命令 PARK 或 SHIP。目前多数 3.5 寸硬盘本身已具备自动 PARK 功能。
（4）尽量避免作硬盘低级格式化，以防损伤磁头和盘面。
（5）不要轻易改动计算机 ROM BIOS 中的设置信息，以免造成硬盘设置 错误。
（6）不要随意拆开硬盘。因为硬盘是精密封装的，拆、装易造成损伤，
必要时应请专业人员施行。
3.软盘维护
（1）软盘上不要压放重物，不要弯折软盘。
（2）不要用手触摸磁盘裸露的表面，用后放入纸袋中，以保护清洁。定 期清洗磁头，可使用特制的清洗盘或直接用脱脂棉蘸磁头清洗液擦拭。
（3）注意防潮、防高温、防磁，以免损坏软盘或软盘存储的数据。
（4）在系统加电时，软驱中最好不要放置不使用的软盘，在软驱工作过 程中（指示灯未灭）不要取盘，以防损坏软盘或数据。
（5）养成随时贴写保护胶条的良好习惯。写盘时揭下，操作后及时封上 写保护缺口，以防使用时损坏数据或感染病毒。
电脑软件 电脑软件分类
计算机软件一般可以分为系统软件和应用软件两大类。
系统软件
系统软件一般是由计算机厂家提供的、为了管理和充分利用计算机资 源、方便用户使用和维护、发挥和扩展计算机功能、提高使用效率的通用软 件。用户通常都要使用它们，但一般不应修改它们。
系统软件主要包括：
1.操作系统是管理计算机软硬件资源的软件。
2.语言处理程序包括汇编程序、各种高级语言的解释程序、编译程序等。
3.服务程序包括系统诊断程序、测试程序、编辑程序、装配连接程序等。
4.数据库管理系统是用于管理、操作和维护数据库的软件。数据库可存 储大量的各种数据。
应用类软件
应用软件是用户在各个领域中，为解决各类实际问题而开发的软件，比 如某种工程设计软件、文献检索软件、人事管理软件、财务管理软件等。
编程语言
计算机软件的主体是计算机程序，计算机程序都是用计算机所能够理解 的计算机语言编写的。这样的程序计算机才能执行。计算机语言主要分为机 器语言、汇编语言和高级语言三类。
机器语言
机器语言是用二进制代码表达的程序设计语言，它直接使用计算机指令 系统的指令，是计算机能够直接识别与执行的语言，因此执行速度最快。早 期计算机都使用机器语言，用机器语言编写的程序是以穿孔纸带和穿孔卡的 形式输入计算机的。
机器语言直观性差，难于辨认，难于记忆。机器语言编写程序比较困难，
且需要了解计算机的工作原理和结构，编出的程序难于阅读，难于调试，而 且容易出错，只有专业人员才能使用。
不同的计算机有不同的指令系统，不同机种之间机器语言不能通用。因
此，人们称其为面向机器的语言。
汇编语言
为了克服机器语言难记、难写、难读的弱点，人们又使用约定的助记符 代替机器指令中二进制的操作码，例如用 ADD 代表“加”，用 SUB 代表“减”， 用十六制数表达操作数，这就是汇编语言。它是一种符号化的机器语言，又 称符号语言，仍然是面向机器的。
用汇编语言编写的程序称为汇编语言源程序，是不能被机器直接执行 的，必须用计算机中配置的汇编程序对之进行汇编，即将其翻译成机器语言 程序，机器才能执行。源程序是利用编辑程序通过键盘输入到机器中的。汇 编过程与高级语言的编译过程相似。由于汇编语言源程序与机器语言程序结 构相似，汇编和运行的速度都比较快。
编写汇编语言源程序仍需了解计算机的工作原理和结构，使用机器的指 令系统，一条指令一条指令地编写，比较复杂，工作量大，对广大用户仍是 不方便的。
机器语言和汇编语言又分别被称为第一代语言和第二代语言，它们都属 于低级语言。
高级语言
为使编写程序更加简单、方便，提高编写效率，并便于非计算机专业人 员使用，人们又开发出适用于各个领域的许多种高级语言。它们摆脱了对机 型的依赖，编写程序只要告诉机器“怎样做”即可，被称为面向过程的语言， 又称第三代语言。甚至用某些高级语言编程只要机器“做什么”即可执行， 被称为第四代语言。进一步，人们还在发展完全非过程化的面向对象的语言。
1.高级语言的特点
（1）独立于机器的指令系统，是多种机器通用的语言。用高级语言编写 程序完全不需要了解机器指令，而且无需做很多修改就可以在其他类型的计 算机上运行。
（2）高级语言的一个语句通常包括若干条机器指令的功能，因此，用它
编写的程序比较简洁。
（3）高级语言使用的符号、标记更接近人们的日常习惯，接近自然语言 及数学表达式，便于理解、掌握和记忆，同时又有严格的语法规则和逻辑关 系。
2.目前流行的高级语言
（1）BASIC（Beginner’s All—purpose Symbolic Instruc－tion Code） 语言
即“被学者通常符号指令代码”。它简单易学，采用人机对话的交互方
式，修改、调试都比较容易。它功能较弱，适用于小型科学计算及管理工作。 现在已有很多改进的版本，使其结构改善，功能增强。
（2） FORTRAN（Formula Translation）语言
是一种广泛应用于科学计算的程序设计语言。
（3） COBOL（Common Business Oriented Language）语言 广泛应用于商业管理及数据处理，在美国很流行。
（4）Pasca 语言
以发明第一台机械式计算机的法国科学家帕斯卡的名字命名，是第一个 结构化程序设计语言。适用于教学、科学计算以及编制系统软件。
（5） C 语言 是一种功能很强、应用十分广泛的结构化程序设计语言。它不仅具有高
级语言的所有特点，而且兼有汇编语言的一些特点，可以直接操作一些硬件 的功能，故有人称为“中级语言”，适用于科学计算、数据处理以及编制各 类系统软件等。
（6） LIP（List Processor）语言 是一种人机交互式的符号处理语言，是在人工智能领域广泛应用的一种
程序设计语言。
（7）dBASE 语言
是由 dBASE 数据库管理系统提供的用于数据处理的结构化程序设计语 言，类似的还有 FoxBASE、INFORMIX 等。这类语言提供的命令（语句）功能 很强，这样就无需描述运算的详细过程。例如排序，若用一般的高级语言编 程需若干条语句，在这里只要一条命令即可完成。因此人们又称这类语言为
4GL（第四代语言）。特别适合非专业技术人员使用。
3.高级语言处理程序 高级语言是不能被计算机直接识别和执行的，要运行用高级语言编写的
源程序，必须将其翻译成能被计算机理解和执行的机器语言程序，具有自动 翻译功能的程序及高级语言处理程序。显然，这种处理程序是依赖于机器提 供的指令系统的。高级语言处理采用编译和解释两种方式。
（1）编译方式 编译方式是将高级语言源程序用该种语言的编译程序进行编译，得到用
机器语言描述的目标程序，然后再调用连接程序将其与系统提供的标准子程 序连接，才能装配成执行程序。编译过程发现的错误将被—一列出，然后再 调用编辑程序对源程序进行修改，再进行编译连接直到无语法错误即可得到 可执行程序，运行可执行程序就能获得程序预期的结果。
目标程序和可执行程序都同源程序一样以文件的形式独立地存储到磁盘 上。以后再使用时不必再进行编译，也不需要源程序，只要直接运行可执行 程序即可。
（2）解释方式
解释方式是将高级语言源程序用该种语言的解释程序进行解释，逐句翻 译，逐句执行，即边解释边执行。发现错误立即指出，修改源程序后再次解 释并运行，如无语法错误即可得到运行结果。
按解释方式运行程序，并不保留解释源程序得到的机器代码，再次运行
程序仍需边解释边执行，因此解释方式比编译方式执行速度慢，而且离开解 释程序，源程序就无法运行。
解释方式适用于 BASIC、dBASEⅢ等相对比较简单的程序语言。而其他大
多数语言，由于前后关联较多、较难理解，不易实现边解释边执行，因此普 通采用编译方式。使用解释方式，调试程序比较容易，特别适合初学者使用。 为提高运行效率，BASIC、dBASEⅢ等语言都推出了编译型的版本。
高级语言与低级语言的比较
机器语言和汇编语言之所以为低级语言，是因为它们是早期出现的语 言，使用比较困难的语言，也是因为它们是更接近硬件的语言。高级语言之 所以“高级”，是因为它是在低级语言的基础上发展起来的，它们对机器的 能用性好，使用比较容易。使用之所以容易，是因为有计算机专业人员开发 了编译程序和解释程序，架起了高级语言与机器语言之间的桥梁，给一般的 用户提供了极大的便利。
尽管有了高级语言，而很多场合需使用低级语言。用低级语言编写程序 效率低，但执行效率高，并且可以直接利用和实现计算机硬件的全部功能， 完成一般高级语言难以做到的事情。常用于编写系统软件、实时控制程序、 经常使用的标准子程序和直接控制 I/O）设备的程序。
电脑软件与硬件的关系
计算机硬件建立了计算机应用的物质基础，而软件则提供了发挥硬件功 能的方法和手段扩大其应用范围，并能改善人一机界机，方便用户使用。没 有配备软件的计算机称为“裸机”，是没有多少实用价值的。硬件与软件的 形象比喻为：硬件是计算机的“躯体”，软件是计算机的“灵魂”。
软件与硬件的界限不是绝对的，因为软件与硬件在功能上具有等效性。 计算机系统的许多功能，既能在一定的硬件物质基础之上，用软件实现，也 可以通过专门的硬件实现，有人称之为固件（Firmware）。比如在 MS—DOS 基础上开发的汉字操作系统，既可以是存放在磁盘上的软件，也可以制成硬 “汉卡”，直接插在主机板的扩展槽上使用。一般说来，用硬件实现的造价 高，运算速度快；用软件实现的成本低，运算速度较慢，但比较灵活，更改 与升级换代比较方便。
软件与硬件的发展是相互促进的。硬件性能的提高，可以为软件创造出 更好的开发环境，在此基础上可以开发出功能更强的软件。比如微机每一次 升级改型，其操作系统的版本也随之提高，并产生一系列新版的应用软件。 反之，软件的发展也对硬件提出更高的要求，促使硬件性能的提高，甚至产 生新的硬件。
磁盘驱动器是个人电脑必需的配置之一。因为磁盘驱动器不仅作为一个 信息存贮的设备，还起着引导操作系统的重要作用，这种作用称为自举
（BOOT）。操作系统一旦不能引导，将使主机瘫痪而无法使用。磁盘驱动器 包括软盘驱动器和硬盘驱动器。软盘驱动器和硬盘驱动器做同样的工作，它 们引导操作系统启动、保存工作结果，同时也保存电脑工作时所使用的程序。 但是在提供的存贮容量和存贮速度方面，硬盘和软盘有着相当大的差异。
1.容量 磁盘驱动器的容量是由该磁盘驱动器所能保存的信息的字符数来定义和
度量的。信息的字符可以是字母、数字或者各种符号，如 A，9 或！。每个这 样的符号需要一个字符的磁盘空间。
当在磁盘上存放标准的英文文本文件时，这种空间的度量是很方便的。 可是许多电脑的程序和数据并不是用标准英语编写和存放的。它们使用更为 隐秘的代码，电脑读取和执行它们比用英语编写的指令更快。例如汉字，一
个汉字通常用两个字符空间来存放由于术语“字符”不能真正地动用这些程 序所要求的空间数量，因此出现了一个可以说明任何文件——不管它包括英 文正文或汉字正文或程序的磁盘空间贮空间大小的更为普遍的术语，这就是 “字节”（Byte）。一个字节的磁盘空间和一个字符的磁盘空间相同。就拿 前面的例子来说。A，9 和！每一个字符都需要一个字节的磁盘空间。一个字 节的磁盘空间等于一个字符的空间。
为了搞清楚字节和字符与我们所熟悉的文本纸页之间的关系，请这样考 虑：如果你使用标准的字处理软件编写单独一页正文，则该页的存放可能需 要约 2500 字节（字符）的磁盘空间。1O 页的文件将需要 2500O 字节（字符）
的磁盘空间，而一百页的文件将需要 250000 字节。 在电脑的术语里面，除了字节以外，还有千字节（KilO－bytes）和兆字
节（Megabytes）。因为字节是一个相当小的量，如存放一页文本一般需要
2000 字节（字符），而 10 页文本则需要 20000 字节（字符），而这通常可 以简写为 2KB（Kilobytes）和 20KB。当你在电脑文章中看到数字后面跟着字
母 K 时，你也可以确定这表示千字节的磁盘空间，因为有时 2KB 也简写为 2K， 诸如此类。当磁盘的存贮空间是百万字节数量级大小时。通常都简写为 MB
（Megabytes）。20MB 的磁盘空间大约可以保存 2000 万字节的信息。 现在来看一些电脑信息的“真相”，1K 字节实际上是 1024 个字节，而
1M 字节实际包括 1048576 字节。这些文字翻译和实际字节数的轻微差异是由
于电脑是用二进制而不是用十进制来度量存贮空间的。用二进制来看，和一 千最接近的数是 1024（2 的 10 次方）。而 1MB= 1024KB，故为 1048576 字节。 在平常的使用中，这些差异通常都被认为不重要而被忽略掉。
个人电脑上的软盘驱动器有 5.25 英寸和 3.5 英寸两种，简称 5 英寸驱动
器和 3 英寸驱动器。5 英寸软盘驱动器可以提供 360KB 或 1.2MB 的 5 英寸软 盘驱动器和一个 360KB 的软盘驱动器，而现在的大部分流行的电脑都配有一 个可读写的 360KB 和 1.2MB 软盘片的 5 英寸软盘驱动器，一个可读写 720KB
和 1.44MB 软盘片的 3 英寸软盘驱动器。
软盘驱动器和硬盘驱动器的重要差异之一是它们各自所提供的磁盘存贮 空间有相当大的差异。硬盘的存贮容量的大小从 10MB 到 1000MB 的硬盘，而 IBMPC/AT 机则配有一个 20MB 的硬盘。现在流行的个人电脑的硬盘至少是
40MB，而 386 机的硬盘一般是 80MB 或 120MB，甚至更大。
使用每页 2KB 的参考信息作为比较，一个 40MB 的硬盘可以存放近 20000 页的正文，并且可以快速地存取。如果你选择一个 40MB 的硬盘保存包括公司 名、合同人、地址和电话号码的地址表，那么这个硬盘很容易保存 400000 个公司之多的信息。
当然，同硬盘相比，软盘也有好处，那就是软盘片可以移动，并且价格 低廉。所以，软盘片一般可以作信息的后备用，同时，软盘也可以实现电脑 和电脑之间的信息交换。
2.速度 软盘驱动器和硬盘驱动器的另一个差异是速度，软盘驱动器的平均存取
时间是 80ms，数据传输率是 250KB/s。而硬盘的平均存取时间从 40ms 到 10ms
不等，数据传输速率是 5MB/S。 软盘驱动器和硬盘驱动器速度上的差异主要是两个方面：主轴马达的旋
转速度是 3600 转/分钟。在存贮密度上，硬盘片是软盘片的几十倍到几百倍。
软盘驱动器和硬盘驱动器一般直接安装在电脑的主机箱内，它们的电源 由电脑主机直接供应。
打印机
打印机是个人电脑必备的输出设备。个人电脑可以连接许多种不同型号 的打印机。根据打印机的打印方式不同，打印机可以分为点阵式打印机和非 点阵式打印机两种。非点阵式打印机有激光打印机、喷墨打印机等。一般国 内的用户使用的多数是点阵式打印机。点阵式打印机根据点阵的分辨率可以 分为 9 针对 24 针；针点阵式打印机等。而根据打印机的宽度不同又可分为
80 列和 132 列的打印机等。根据打印机和电脑的联结方式的不同，又可以分 为并行接口打印机和串行接口打印叽，如图 2—3 所示。
目前国内用户使用最多的打印机是 24 点阵 132 列的并行接口打印机。常 见的有 LQ—1600K， LQ—1800K，M1724，M2024，TH3070，NEC—P7，AR—
3240，CR—
3240，NEC—6300 等。这些打印机有些内部有汉字点阵，打印机汉字必 须通过电脑主机发送汉字的点阵字库把汉字“画”出来，如 M1724，因此， 这一类打印机打印汉字的速度较慢。
一般来说，所有的打印机都有一个电源插头，它直接连接市电。打印机
的接口通过打印机电缆线和电脑主机相连接。 电脑的可选设备
图 2—4 所示的可供选择的个人电脑系统的组成情况。目前在个人电脑上
几乎可以连接任何电子设备，用户可以根据自己的实际需要，加以选择以组 成自己的个人电脑系统。
图 2—4 可供选择的个人电脑系统组成示意图
电脑基础知识 数制
电脑与数据
用计算机做任何工作，首先要将有关信息以计算机能够识别的方式存储 起来。现在使用计算机时，不会感觉到这是一个问题。但事实上，计算机内 部的信息不是以我们熟悉的十进制，而是以二进制编码的形式表示和存储 的。
计算机处理的信息通常称为数据。它不仅指数字，还包括文字、符号、
声音、图象等。 数据是信息的具体表示形式，是信息的载体；信息是数据有意义的表现，
是数据的内涵。数据是物理性的，信息是观念性的。它们是一个密不可分的
有机的整体，在有些场合难以严格区分它们，在计算机领域，信息和数据这 两个名词常常可以通用。比如，信息存储，也可以称为数据存储。本章将向 大家介绍计算机中为何要使用二进制以及怎样用二进制编码表示和存储信 息。
什么是数制
数制就是记数法、进位制。目前人们通用的数制是十进制，但使用十进 制并非是天经地义的，它只不过是来源于远古时代用十指记数的一种约定俗 成的习惯。事实上，在我们的生活中也有使用非十进制的实例，比如日期、 时间的表示和进位以及英制度量衡等。
不同数制之间的区别主要是基数不同，它们的书写规则和运算规律是一 致的。为区别非十进制数与十进制数，非十进制数应使用进位注脚。下面我
们通过二进制（Binary System）与十进制（Decimal system）的对比来初步 了解二进制的概念。
1.数字的个数等于基数
十进制有 0～9 共十个数字。以此类推，二进制应当只有两个数字，记为
0、1。基数不是一个独立的数字。
2.逢基数进一
凡某位运算结果为基数就要进位，本数位的值记为 0，进位值为 1。在十 进制中，逢十进一。在二进制中，逢二进一。
3.每一位的权（数位值）是基数的方幂，指数自右至左递增 1 十进制：?104 103 102 101 100 10-1 10-2 10-3?? 二进制：?24 23 22 21 20 2-1 2-2 2-3??
需要特别指出的是，为说明方便，此处二进制数是用十进制数的数字表 达的。
4.每一位的数值等于该位上的权与数字的乘积 例如：
1995＝1000×1+100×9+100×9+1×5
1001.101B=23×1+20×1+2-1×1+2-3×1
同样，为说明方便，此处等号右边的二进制数是用十进制数字表达的。
电脑为何采用二进进制
1.二进制只需用两种状态表示数字，容易实现 计算机是由电子元、器件构成的，二进制在电气、电子元器件中最易实
现。它只有两个数字，用两种稳定的物理状态即可表达，而且稳定可靠。比
如磁化与未磁化，晶体管的载止与导通（表现为电平的高与低）等。而若采 用十进制，则需用十种稳定的物理状态分别表示十个数字，不易找到具有这 种性能的元器件。即使有，其运算与控制的实现也极复杂。
2.二进制的运算规则简单
加法是最基本的运算。乘法是连加，减法是加法的逆运算（利用补码原 理，还可以转化为加法运算，类似钟表拨针时的计算），除法是乘法的逆运 算。其余任何复杂的数值计算也都可以分解为基本算术运算复合进行。为提 高运算效率，在计算机中除采用加法器外，也直接使用乘法器。
众所周知，十进制的加法和乘法运算规则的口诀各有 100 条，根据交换
率去掉重复项，也各有 55 条。用计算机的电路实现这么多运算规则是很复杂 的。
相比之下，二进制的算术运算规则非常简单，加法、乘法各仅四条：
0+0=0 0×0=0
0+1=1 0×1=0
1+0=1 1×0=0
1+1=10 1×1=1
根据交换率去掉重复项，实际各仅 3 条。用计算机的脉冲数字电路是很 容易实现的。
3.用二进制容易实现逻辑运算 计算机不仅需要算术功能，还应具备逻辑运算功能，二进制的 0，1 分别
可用来表示假（false）和真（true），用布尔代数的运算法则很容易实现逻 辑运算。
4.二进制的弱点可以克服 二进制主要的弱点是表示同样大小的数值时，其位数比十进制或其他数
制多得多，难写难记，因而在日常生活和工作中是不便使用的。但这个弱点 对计算机而言，并不构成困难。在计算机中每个存储记忆元件（比如由晶体 管组成的触发器）可以代表一位数字，“记忆”是它们本身的属性，不存在 “记不住”或“忘记”的问题。至于位数多，只要多排列一些记忆元件就解 决了，鉴于集成电路芯片上元件的集成度极高，在体积上不存在问题。对于 电子元、器件，0 和 1 两种状态的转换速度极快，因而运算速度是很高的。
二进制运算
1.算术运算 前面已经讲过，二进制算术规则非常简单，现举二例加以说明。
即 1110B+1011B=11001B
即 1110B×1011B=10011010B
2.逻辑运算 在计算机中还经常用二进制数进行逻辑运算。逻辑运算在二进制数位之
间进行，不存在进位或借位。在逻辑运算中，二进制数中的“1”表示“真”，
“0”表示“假”。
（1）或（OR）运算 或运算又称逻辑加，运算符为“∨”或者“+”。运算规则是：
0∨0=0
0∨1=1
1∨0=1
1∨1=1
也就是说，当参加运算的逻辑值只要有一个 1，运算结果即为 1，否则为
0。
（2）与（AND）运算 与运算又称逻辑乘，运算符为“∧”或“×”。运算规则是：
0∧0=0
0∧1=0
1∧0=0
1∧1=1
也就是说，当参加运算的逻辑值均为 1 时，运算结果才为 1，否则为 0。
（3）非（NOT）运算 非运算即对每个二进制位的逻辑值取反，运算符为在二进制数字上方加
一横线。运算规则是：
0 = 1
1 = 0
（4）异或（XOR）运算
异或运算即按位相加（不进位），运算符常记为，运算规则是：
0 0=0
0 1=1
1 0=1
1 1=0
可以看出，如果参加运算的逻辑值只要有一个为 1，运算结果即为 1，否 则为 0。
下面举例说明二进制数的逻辑运算。
设 X=10110101B Y=11010110B
X∨Y=11110111B
X∧Y=10010100B
X＝D1001010 B
Y＝00101001B
XY=011000i11B
十进制数与二进制数的转换
我们在日常生活和工作中使用十进制数，在计算机中使用二进制数，因 此在计算机输入时要将十进制数转换为二进制数，在计算机输出时要将二进 制数转换为十进制数。这种转换过程，是由计算机自动完成的。为简便起见， 这里我们只介绍整数间转换。
1 .十进制数转换为二进制数
整数的转换，通常采用除 2 取余法。即将十进制数依次除以 2，再把每 次得到的余数从后向前依次排列就得到相应的二进制数。例如：
实际上，直接将十进制数用 2 的 n 次幂展开更为方便。例如：
75=64+8+2+1
=26×1+26×0×24×0+23×1+22×0+21×1+20×1
＝1001011B
2.二进制数转换为十进制数 将二进制数每一位的数值用十进制表达并相加即得到相应的十进制数。
例如：
11010010B＝27×1+26×1+25×0+24×1＋23×0+22×0+21×1+20×1
=128+64+16+2
=210
八进制与十六进制
二进制位数多，人们记忆和读写不方便，因此又引进与二进制密切相关 的八进制（Octal System）和十六进制（ Hexadecimal System），在书写和
输入计算机时可以使用。
1.八进制
八进制共有 0～7 共八个数字，逢八进一。鉴于 8=23，
二进制数的每 3 位（从小数点位置分别向左、右数，小数点后最后一组 不足 3 位时要补 O）对应与其等值的八进制数相应的位，因此八进制数与二 进制数的相互转换十分方便。例如：
10 110 101. 110 3 7. 4
↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓
2 6 5. 6 011 111.100
即 10110101.11B=265.60 37.40 = 11111.1B
2.十六进制
十六进制共有 16 个数字，除 0～9 外，又引入 A～F，分别相当于十进制
的 10～15，逢 16 进一。鉴于 16=24，二进制数的每 4 位（从小数点位置分 别向左、右数，小数点后最后一组不足 4 位时要补 0）对应与其值相等的十 六进制相应的 1 位，因此十六进制数与二进制数的相互转换也是十分方便 的。例如：
1011 0101. 1100 4 A E ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ B 5 C 0100 1010 1110 即 10110101.11B=B5.CH 4AEH=10010101110B
3·八、十六、十进制数的转换 八进制数、十六进制数转换为十进制数，可以分别采用除 8 取余，除 16
取余的方法、十进制数转换为八进制数，十六进制数，则可分别将其每一位
的数值用十进制表达并相加即可。这同二进制数与十进制数转换的方法是类 似的。也可以通过二进制数作为中间媒介进行转换。即
电脑中的信息编码
我们已经知道，计算机的数值是以二进制的形式存储的。事实上，计算 机中其他各类数据也都以二进制的形式存储，或者说是以“0”和“1”编成 二进制数码实现的。
存储单位
计算机存储信息的最小单位是一个二进制数位（Bina－rydigit）简称 bit（比特，位）。最基本的存储单元由 8 个二进制位组成，称为 Byte（拜 特，字节）。一个字节可存放一个字符。在计算机中，字节是一个不可分割 的基本存储单元。
在实际应用中，还经常使用 KB（KiloBytes，千字节），MB（MegaBytes， 兆字节）， GB（Giga Bytes，吉字节）作为存储信息容量的单位。其中 KB 表示 210，即 1024 字节，MB 表示 220 字节，即约 1 百万字节，GB 表示 230 字节，即约 10 亿字节。
ASCII 码
计算机中的字符，比如英文字母、阿拉伯数字和许多符号，国际上广泛 使用 ASCII 码（即美国标准信息交换码）表示。它已被国际标准化组织接收 为国际标准，称为 ISO—646。目前常用的是 7 位 ASCII 码版本。它用一个字 节表示一个字符，每个字节的最高位为标识位，恒定为 0，其余7 位编成27=128 个代码，表示 128 个字符。其中包括大小写英文字母、阿拉伯数字和一些运 算符号、标点符号和控制字符。
附录一中字符的排列顺序用十进制和十六进制两和形式的序号给出，其
中用十六进制数所表示的二进制数码是 ASCII 码的实际存储方式。 表中序号为 32 的字符为 SP（Space Character），表示一个空格。
序号由 0～31 的前 32 个字符和最后一个字符为控制字符，它们不代表可
显示和打印的字符，是对计算机及其外部设备起控制作用的字符。比如 CR 称为回车字符，是使显示和打印装置换行的字符；BC 称为退格字符，是使显 示和打印装置倒退一个位置的控制字符；BEL 称为报警字符，它使发声装置 发出报警信号。
其他信息编码
1.汉字
英语是拼音文字，大、小写字母总共 52 个，都包括在 ASCII 码中。而汉 字是象形文字，是以字为单位的，总共有数万个，仅常用的字就有几千个要 区别这么多的汉字，用一个字节编码就不行了。因此，我国国家标准 GB2312
—80“信息交换用汉字编码字符集”规定用两个字节对汉字进行编码。两个 字节的最高位均为 0，转换为相应的机内码后，最高位均为 1，以便与 ASCII 码相区别。这样，每个字节的其余 7 位共可表示 27×27=16384 个不同的二进 制代码，字符集使用其中一部分代码表示较常用的汉字及其他字符。
2.指令 指令（Instruction）是指控制计算机操作的命令，每一条指令对应计算
机的一种基本操作。某种型号计算机所能执行的全部指令，称为该计算机的 指令系统。因为计算机只能识别二进制数码，所以计算机中的所有指令，与 数据一样，也都是以二进制编码的形式表示的。”一个机器指令的二进制位 数，决定于该型计算机的字长。可见字长越长，可容纳的指令就越多，计算
机指今系统中的指令就越丰富，功能就越强。 此外，计算机中的其他信息，比如声音、图像，也都是用二进制数码的
形式表示出来的。
电脑的主要指标 衡量一种计算机的性能，主要使用下面一些技术指标。 运算速度
运算速度是指单位时间计算机所执行指令的数目，单位是 MIPS（百万条 指令/秒）。由于执行不同的指令所需时间不同，过去通常是以加法定点运算 为标准推算的。现在则是根据计算机在一些典型题目运算中出现的多种指令 及其使用频率综合推算出它的平均运算速度。比如 10 亿次巨型机就是指其运 算速度为 1000MIPS，即每秒平均能执行 10 亿条指令。目前微型计算机运算 速度一般在 2～200MIPS。
主频
主频是指计算机的时钟频率，是由计算机内的石英晶体振荡器产生的。 单位为 MHz（兆赫）。时钟频率的倒数为时钟周期，计算机指令都是按照时 钟周期的节拍运行的。一般来说，时钟频率越高，运算速度越快，但时钟频 率不是影响速度的唯一因素，因此，不能以时钟周期衡量运算速度。目前， 微型机的时钟频率一般为 16～100MHz。
字长
在计算机中，作为一个整体进行传输和参加运算的二进制串，称为计算 机“字”。一个字所包含的二进制位数，称为字长，它总是 8 位（1 个字节） 的倍数。不同字长的计算机可分别程为 8 位机、16 位机、32 位机、64 位机 等。有的计算机外部数据总线与内部数据总线使用的位数不同，例如使用
80386SX 芯片的微机，它的内部数据总线是 32 位，而外部数据总线是 16 位，
则称为准 32 位机。 字长是很重要的技术指标。字长越长，计算机可达到的运算精度就越高；
字长越长，同样时间内传送的信息就越多，计算机的速度就越快；字长越长， 可设置的指令就越丰富，这种计算机指令系统的功能就越强；字长越长，可 直接寻址的内存空间就越多，可配置的内存容量就越大。
内存容量
内存容量指计算机内存储器信息可占用的总字节数，单位是 KB 或 MB。 计算机程序调入内存储器方能运行，因此内存容量影响计算机运行程序的能 力。内存容量小，则一些大型软件就无法装入内存储器使用。目前，微型计 算机的内存容量一般为 640KB～16MB（指 RAM）。
除此以外，计算机还有其他一些性能指标，比如存取周期、兼容性、可 靠性、可维护性等，在购机时，还要考虑性能价格比。
电脑的硬件组成 电脑有哪几部分硬件组成
计算机硬件系统由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备等五 大部件组成。在微型计算机中，运算器和控制器做在一块芯片上，称为微处 理器（CPU）。存储器分为内存储器和外存储器。输入设备、输出设备统称 I/O 设备。CPU 和内存储器组成主机 1/O 设备和外存储器合称外部设备，简称 外设。
在微型计算机中，CPU、存储和 I/O 设备之间是采用总线结构连接的，总 线分为三组：数据总线 DB（Data Bus）、地址总线 AB（Address Bus）和控 制总线 CB（Control Bus）。总线不是单纯的多股平行导线，它还包含有相 应的控制与驱动电路。
数据总线是 CPU 与内存储器及 CPU 与 1/O 设备之间传送数据的线路，分 别称为内部总线及外部总线，它们都是双向传输的。数据总线的位数反映 CPU 每次接收和传输数据的能力，直接影响计算机的运算速度。
地址总线是传送存储单元或 1/O 设备接口地址信息的线路。地址总线的
根数反映 CPU 的寻址能力。设根数为 n，
则可表示 2n 个不同的二进制数，即可以访问 2n 个不同地址的内存单元。n 越 大，可配置的内存容量就越大。
控制总线是用于传送各种控制信号的线路。控制信号可以分为两类：一
类是 CPU 中的控制器向存储器或 I/O 设备发出的控制信号；一类是由存储器
或 I/O 设备向 CPU 发出的应答信号或中断请求等信号。 由于微型计算机普遍采用工业标准结构 ISA 总线以及在此基准上改进的
其他总线结构，使其与外设接口电路的连接十分方便。只要在主机箱的母板 上留出若干插槽，根据需要插入各种接口卡或适配器卡，即可连接外部设备， 扩展其功能。
如果在微机插槽上装入网卡，按照一定的网络拓朴结构，通过双绞线、 同轴电缆或光纤等介质连接起来，配置一台管理网络和存放大量共享文件的 服务器，就构成简单的局域网。网上的微机称为工作站。如果利用电话线路 联网，则每台微机还要配备一个调制解调器（Modem），实现数字信号与模拟 信号的相互转换。
微处理器
微处理就是中央处理单元，即 CPU（Central ProcessingUnit），是微
机硬件系统的核心部件。CPU 由运算器、控制器和一些寄存器组成，并采用 超大规模集成电路工艺将它们集成在一块芯片（Chip）上，又称为微处理器。 每一种微处理器都有自己的指令系统，从而决定了使用该种微处理器芯片的 微型计算机的基本功能。下面分别介绍一下组成 CPU 的运算器、控制器和一 些寄存器。
运算器
运算器由算术逻辑单元 ALU、累加器和其他一些寄存器组成。它的功能 是在控制器的指挥下，进行算术运算和逻辑运算，从而实现对数据的加工和 处理。
控制器
控制器由指令寄存器、译码器、程序计数器和操作控制器组成。它的功 能是指挥计算机的各个部件协调一致地自动运行。控制器不断地从存储器中 取出指令，分析各个指令的类型并进行译码，产生一系列的控制信号，指挥 各部件的操作，保证按计算机程序的编排进行工作。
寄存器
寄存器是 CPU 内部的临时存储单元。一个 CPU 内部可以有几个乃至十个 内部寄存器。在运算器中的寄存器用于暂存参与运算的数据和中间结果。在 控制器中的寄存器有用于保持程序运行状态的状态寄存器、用于存储当前指 令的指令寄存器和用于存储下一条指令的地址的程序计数器等。
存储器 什么是存储器
存储器是计算机的记忆部件。计算机中的全部信息，包括输入的原始数 据、计算机程序、中间运行结果和最终运行结果都保存在存储器中。它根据 控制器指定的位置存入和取出信息。
一个存储器包含许多存储单元，每个存储单元可存放一个字节。每个节 储单元的位置都有一个编号。即地址，一般用十六进制表示。一个存储器中 所有存储单元可存放数据的总和称为它的存储容量。假设一个存储器的地址 码由 20 位二进制数（即 5 位十六进制数）组成，则可表示 220，即 1M 个存储 单元地址。每个存储单元存放一个字节，则该存储器的存储容量为 1KB、如
图 4－2 所示。
CPU 根据地址访问存储单元，读出或写入数据。从一个存储单元读出或 写入数据的时间称为读写时间，两次读/写操作之间的间隔称为存取周期。这 两项是衡量存储器存取速度的指标。
存储器层次结构
按照与 CPU 的接近程度，存储器分为内存储器与外存储器，简称内存与 外存。内存储器又常称为主存储器（简称主存），属于主机的组成部分；外 存储器又常称为辅助存储器（简称辅存），属于外部设备。CPU 不能像访问 内存那样，直接访问外存，外存要与 CPU 或 I/O 设备进行数据传输，必须通 过内存进行。在 80386 以上的高档微机中，还配置了高速缓冲存储器，这时 内存包括主存与高速缓存两部分。对于低档微机，主存即为内存。存储器的 层次结构如图 4—3 所示。
把存储器分为几个层次主要基于下述原因：
1.合理解决速度与成本的矛盾，以得到较高的性能价格比。 半导体存储器速度快，但价格高，容量不宜做得很大，因此仅用作与 CPU
频繁交流信息的内存储器。
磁盘存储器价格较便宜，可以把容量做得很大，但存取速度较慢，因此 用作存取次数较少，且需存放大量程序、原始数据（许多程序和数据是暂时 不参加运算的）和运行结果的外存储器。计算机在执行某项任务时，仅将与 此有关的程序和原始数据从磁盘上调入容量较小的内存，通过 CPU 与内存进 行高速的数据处理，然后将最终结果通过内存再写入磁盘。这样的配置价格 适中，综合存取速度则较快。
为解决高速的 CPU 与速度相对较慢的主存的矛盾，还可使用高速缓存。 它采用速度很快、价格更高的半导体静态存储器，甚至与微处理器做在一起， 存放当前使用最频繁的指令和数据。当 CPU 从内存中读取指令与数据时，将 同时访问高速缓存与主存。如果所需内容在高速缓存中，就能立即获取；如 没有，再从主存中读取。高速缓存中的内容是根据实际情况及时更换的。这 样，通过增加少量成本即可获得很高的速度。
2.使用磁盘作为外存，不仅价格便宜，可以把存储容量做得很大，而且 在断电时它所存放的信息也不丢失，可以长久保存，且复制、携带都很方便。
内存储器
内存是 CPU 直接访问的存储器，它存放当前使用的程序和数据以及运算 的中间结果。内存通常采用由大规模集成电路工艺制成的半导体存储器。按 其读写功能，可以分为 RAM 和 ROM 两类。
随机存储器
RAM 是随机存取存储器的简称。其特点是： 可读可写。读出时不改变原有内容，写入时才修改原有内容。 随机存取。与顺序存取不同，写入或读出数据时都可以不考虑原有数据
写入时的顺序和当前的位置排列。取数据时可直接找到要读的数据，存数据 时可直接找到要写入的位置。
断电时，存储的内容全部消失，且不能恢复。 这里所说的读或写，取或存，都是站在 CPU 的角度而言。
RAM 又可分为 DRAM（Dynamic RAM，动态随机存储器）和 SRAM（Static
RAM，静态随机存储器）。
DRAM 需定时给其电容充电以维持存储内容的正确，一般每隔 2ms 刷新一 次。它的集成密度非常高，主要用于主存。
SRAM 则只要正常供电即能保持存储数据的正确，不存在刷新问题。它的
存取速度非常快，主要用于高速缓存。
只读存储器
ROM 是只读存储器（Read Only Memory）的简称，它的特点是只能读出 不能写入。ROM 通常用于存放固定不变、不需修改而且经常使用的程序，比
如 IBM—PC 系列微机及其兼容机中的 BIO（基本输入输出系统）就存储在 ROM
中。ROM 中的信息是由生产厂家在制造时生成的。在断电时，ROM 中的信息不 会丢失。
外存储器
外存储器是 CPU 不能直接访问的存储器，它需要经过内存与 CPU 及 I/O 设备交换信息，用于长久地存放大量的包括暂不使用的程序和数据。外存储 器有磁带、磁盘和光盘等，其中最常用的是磁盘。磁盘又分为软磁盘和硬磁 盘。
软盘存储器
软盘存储器主要由软磁盘、软盘驱动器和软盘控制器等三部分组成。
1.软盘
软磁盘又称软盘（Floppy disk），是一种存储信息的介质，它是在聚酯 塑料圆盘上涂一层磁薄膜而制成的。涂一面的称为单面盘，徐两面的称为
双面盘。软盘外面罩一个方形的保护套。目前微机上常用的软盘有5 1 和3 1
4 2
的两种，俗称 5 英寸盘和 3 英寸盘。下面以 5 英寸盘为例说明软盘的结构。 目前常用的 5 英寸盘有容量为 360KB 的双面双密度盘（普通盘）和容量
为 1.2MB 的高密盘。它们都有 0，1 两个面，每面有若干个同心圆轨道，称为 磁道。普通盘有 40 个磁道，高密盘有 80 个磁道。每个磁道又分为若干扇区。 扇区是软件的基本存储单位。每次读盘或写盘，总是读/写一个完整的扇区， 不管其中数据多少。所谓读或写，是站在主机的角度而言的。微机常用软件 的规格如表 4—4 所示。
表 4 — 4 微机常用软盘规格
直径（英寸）标志存储容
量磁道数每道扇
区数每扇区字
节数 1
5
4 DSDD 360KB 40 9 512 1
5
4 DSHD 1.2MB 80 15 512 1
3
2 DSDD 720KB 80 9 512 1
3 DSHD
2 1.44MB 80 18 512
5 英寸盘的保护外套上共有 4 个孔槽或缺口：
驱器轴孔。它是保护套和软盘中心的大圆孔，软盘驱动器通过它带动软 盘在保护套中高速旋转。
磁头读写槽。它是一个长形槽孔，软盘驱动器的读写磁头沿着该槽对软
盘作径向移动，可以在不同磁道上读写信息。 通过磁头沿软盘径向的移动及软盘的旋转，就使得磁头可以在软盘的任
意扇区读写信息。
定位孔。在软盘和保护套上均有此孔。当软盘片旋转至两小孔重合时， 一束光线通过此孔，将其转变为电信号，即可检索软盘 0 扇区的起始位置， 从而为软盘存储格式定位。
写保护缺口。它可以控制软盘的读写或只读状态。如果缺口是敞开的，
对软盘既能读又能写；如果用胶条把缺口封住，就处于写保护状态，对软盘 只能读不能写，这样可以保护盘上的信息不被改变。
2.软盘驱动器 软盘驱动器简称驱，由机械传动装置和读写磁头两部分组成，是驱动软
盘和磁头做机械运动的装置。软驱也分为5 1 英寸和3 1 英寸两种，每种又分
4 2
为普通驱动器和高密驱动器，分别与各种软盘相匹配。 值得注意的是，普通盘插入高密驱动器中，或者高密盘插入普通驱动器
中，是只能读不能写的。如进行写操作，可能破坏盘上的数据。
3.软盘控制器 软盘控制器又称软盘适配器或软盘适配卡，插在主机箱内母板的插槽
中，将软驱与 CPU 连接起来。软盘存储器的机械运动和读写操作，都是在它 的控制下进行的。
硬盘存储器
硬盘存储器主要由硬磁盘、硬盘驱动器和硬盘控制器等三部分组成。驱 动器和控制器部分与软盘存储器相似。这里只介绍一下硬磁盘。
硬磁盘又称硬盘（Hard disk），它是在金属基片上涂一层磁性材料制成 的。目前微机上都采用 IBM 公司的温彻斯特技术的硬盘，简称温盘。
微机一般使用 5.25 或 3.5 英寸的硬盘，并且通常将几个盘片以驱动器轴 为轴线组装在一起，称为盘组。每个盘片都有一个磁头。每个盘面上的磁道 都是同心圆，所有盘面上的同心圆就组成许多圆柱面。因此在硬盘中不称磁 道而称柱面，数据的存储地址由柱面号、磁头号和扇区确定。硬盘的存储容 量通常为几十兆至几百兆字节，目前已有 IGB、4GB 的硬盘。
硬盘的盘组与驱动器组成装在一个固定的密封容器中，能够防尘并调节 温湿度。硬盘驱动器的磁头不像软盘驱动器那样直接与盘面接触，而是利用 硬盘高速旋转（比软盘转速高许多）产生的“气垫”。悬浮在距盘面 0.2μ 的距离，因此不易划伤盘面，磁头损耗也大大降低。
根据上面的介绍，可以看出，硬盘比软盘存储容量大、存取速度快、使
用寿命长。而软盘比硬盘价格便宜，携带方便。
电脑硬件的工作流程 输入
用户使用输入设备（通常为键盘）将程序和原始数据输入内存。在输入 过程中，作为输出设备的显示器也同时将输入的内容显示出来，以便于用户 监视输入内容的正确性。在输入过程中，输入设备还要将输入的内容转换成 计算机能够识别和存储的二进制机器码，按可用的地址存入内存储器。
运算
控制器从内存储器取出指令，经译码得到控制操作的命令，并从内存储 器取出相应的原始数据送到运算器，按照操作命令的要求进行处理，数据处 理的中间结果再送回内存储器保存起来。然后再循环往复同样的过程，但每 次取出的指令和原始数据一般不同，取出的数据也可能是前面处理过的中间 数据，这些都由输入程序的流程决定。该过程直到程序运行结束，得到最终 结果为止。
输出
数据处理的结果由输出设备输出。通常使用显示器，必要时使用打印机 或其他设备。在输出过程中，还要将二进制机器码转换为用户可读的形式。
数据存储
由输入设备输入到内存中的程序和原始数据以及程序运行后数据处理的 结果，都可以存到外存储器中。再次使用时，只要从外存读入内存即可，不 必再用输入设备输入。
控制
以上过程，除开、关设备和敲击键盘外，全部都是由控制器指挥计算机 的各个部件自动进行的。
电脑硬件的基本配置
微型计算机的基本配置从外观上看包括主机、显示器、键盘和打印机。 微机主机箱内的主机板（又称母板）上，安装有 CPU 芯片、内存储器芯 片，还有安装内存芯片的扩展槽，所以内存容量是可以扩充的。内存容量配 置的指标指的是 RAM 的容量。主机板上备有数值协处理器插座，安装协处理 器可以提高 CPU 进行数值运算的速度。主机板上还配备了若干个扩展槽，用 以安装显示器适配卡、打印机适配卡以及多种选硬件的插卡。为结构紧凑起 见，属于外部设备的硬盘存储器和软盘驱动器也安装在主机箱内。硬盘驱动
器代号为 C：，两个软驱代号分别为 A：和 B：。
目前微型计算机的主流机型是采用 Intel 微处理器的 IBMPC 系列微机及 其兼容机。
安全使用电脑设备
为了防止自然因素和人为因素对计算机系统的侵害，保障硬件、软件和 数据的安全，在计算机的管理和操作上要采取必要的安全防范措施。
安全管理措施
对于公共机房或网络系统，应当制订必要的管理制度，配备必要的设施。 涉及系统安全的主要措施有：
1.保持机房适当的环境温度与湿度。温度保持在 10～35 ℃，湿度保持
在 40～70％，以保证机器正常运行，并延长寿命。
2.防止产生静电和强磁场对设备和数据的损害。
3.配置稳压电源，防止因电网电压波动而损坏设备。必要时配置 UPS（不 间断电源），防止因突然断电丢失数据和程序。
4.离开机房前要先关机，并切断总电源。
5.配备无腐蚀性的灭火器材。
6.严格控制系统以外的软盘带入机房或网络，如必须使用，应检测其是 否带有计算机病毒并采取清除措施。禁止在系统内玩电子游戏。
7.对于限制在一定范围的敏感信息，要采取必要的保密措施，比如设置 口令，规定访问权限，或对程序和数据加密。
8.建立系统的应急计划，以备当系统遭受破坏时，尽量减少损失，并尽 快恢复系统的正常运行。
安全操作
计算机的安全操作主要应注意以下几个方面：
1.启动机器
（1）启动机器应遵循先打开显示器和打印机（如需使用）电源。然后再 打开主机电源，关机时按相反顺序，以便保护主机。
（2）在机器启动完毕之前，不要敲击键盘，以免出现误操作，甚至会改 变系统设置，使其无法正常运行。
2. 硬盘维护
（1）硬盘中存储着大量的程序和数据，对其中有重要保留价值的要经常 作备份，以免出现故障后无法恢复。
（2）尽量避免频繁开关机器电源。开关时产生的高压容易击穿器件，磁 头与磁盘表面产生磨擦容易损坏磁道及磁头。一般应在关机 1 分钟以后再重 新开机。死机时，优先选用热启动方式启动机器。在机器开关打开的情况下， 不可拔掉或插入电源插销。
（3）搬运机器时，应将磁头锁定（复位），防止因震动产生磁头与盘面
的撞击。操作方法是选用诊断程序中的功能 3，也可以执行 DOS 的外部命令 PARK 或 SHIP。目前多数 3.5 寸硬盘本身已具备自动 PARK 功能。
（4）尽量避免作硬盘低级格式化，以防损伤磁头和盘面。
（5）不要轻易改动计算机 ROM BIOS 中的设置信息，以免造成硬盘设置 错误。
（6）不要随意拆开硬盘。因为硬盘是精密封装的，拆、装易造成损伤，
必要时应请专业人员施行。
3.软盘维护
（1）软盘上不要压放重物，不要弯折软盘。
（2）不要用手触摸磁盘裸露的表面，用后放入纸袋中，以保护清洁。定 期清洗磁头，可使用特制的清洗盘或直接用脱脂棉蘸磁头清洗液擦拭。
（3）注意防潮、防高温、防磁，以免损坏软盘或软盘存储的数据。
（4）在系统加电时，软驱中最好不要放置不使用的软盘，在软驱工作过 程中（指示灯未灭）不要取盘，以防损坏软盘或数据。
（5）养成随时贴写保护胶条的良好习惯。写盘时揭下，操作后及时封上 写保护缺口，以防使用时损坏数据或感染病毒。
电脑软件 电脑软件分类
计算机软件一般可以分为系统软件和应用软件两大类。
系统软件
系统软件一般是由计算机厂家提供的、为了管理和充分利用计算机资 源、方便用户使用和维护、发挥和扩展计算机功能、提高使用效率的通用软 件。用户通常都要使用它们，但一般不应修改它们。
系统软件主要包括：
1.操作系统是管理计算机软硬件资源的软件。
2.语言处理程序包括汇编程序、各种高级语言的解释程序、编译程序等。
3.服务程序包括系统诊断程序、测试程序、编辑程序、装配连接程序等。
4.数据库管理系统是用于管理、操作和维护数据库的软件。数据库可存 储大量的各种数据。
应用类软件
应用软件是用户在各个领域中，为解决各类实际问题而开发的软件，比 如某种工程设计软件、文献检索软件、人事管理软件、财务管理软件等。
编程语言
计算机软件的主体是计算机程序，计算机程序都是用计算机所能够理解 的计算机语言编写的。这样的程序计算机才能执行。计算机语言主要分为机 器语言、汇编语言和高级语言三类。
机器语言
机器语言是用二进制代码表达的程序设计语言，它直接使用计算机指令 系统的指令，是计算机能够直接识别与执行的语言，因此执行速度最快。早 期计算机都使用机器语言，用机器语言编写的程序是以穿孔纸带和穿孔卡的 形式输入计算机的。
机器语言直观性差，难于辨认，难于记忆。机器语言编写程序比较困难，
且需要了解计算机的工作原理和结构，编出的程序难于阅读，难于调试，而 且容易出错，只有专业人员才能使用。
不同的计算机有不同的指令系统，不同机种之间机器语言不能通用。因
此，人们称其为面向机器的语言。
汇编语言
为了克服机器语言难记、难写、难读的弱点，人们又使用约定的助记符 代替机器指令中二进制的操作码，例如用 ADD 代表“加”，用 SUB 代表“减”， 用十六制数表达操作数，这就是汇编语言。它是一种符号化的机器语言，又 称符号语言，仍然是面向机器的。
用汇编语言编写的程序称为汇编语言源程序，是不能被机器直接执行 的，必须用计算机中配置的汇编程序对之进行汇编，即将其翻译成机器语言 程序，机器才能执行。源程序是利用编辑程序通过键盘输入到机器中的。汇 编过程与高级语言的编译过程相似。由于汇编语言源程序与机器语言程序结 构相似，汇编和运行的速度都比较快。
编写汇编语言源程序仍需了解计算机的工作原理和结构，使用机器的指 令系统，一条指令一条指令地编写，比较复杂，工作量大，对广大用户仍是 不方便的。
机器语言和汇编语言又分别被称为第一代语言和第二代语言，它们都属 于低级语言。
高级语言
为使编写程序更加简单、方便，提高编写效率，并便于非计算机专业人 员使用，人们又开发出适用于各个领域的许多种高级语言。它们摆脱了对机 型的依赖，编写程序只要告诉机器“怎样做”即可，被称为面向过程的语言， 又称第三代语言。甚至用某些高级语言编程只要机器“做什么”即可执行， 被称为第四代语言。进一步，人们还在发展完全非过程化的面向对象的语言。
1.高级语言的特点
（1）独立于机器的指令系统，是多种机器通用的语言。用高级语言编写 程序完全不需要了解机器指令，而且无需做很多修改就可以在其他类型的计 算机上运行。
（2）高级语言的一个语句通常包括若干条机器指令的功能，因此，用它
编写的程序比较简洁。
（3）高级语言使用的符号、标记更接近人们的日常习惯，接近自然语言 及数学表达式，便于理解、掌握和记忆，同时又有严格的语法规则和逻辑关 系。
2.目前流行的高级语言
（1）BASIC（Beginner’s All—purpose Symbolic Instruc－tion Code） 语言
即“被学者通常符号指令代码”。它简单易学，采用人机对话的交互方
式，修改、调试都比较容易。它功能较弱，适用于小型科学计算及管理工作。 现在已有很多改进的版本，使其结构改善，功能增强。
（2） FORTRAN（Formula Translation）语言
是一种广泛应用于科学计算的程序设计语言。
（3） COBOL（Common Business Oriented Language）语言 广泛应用于商业管理及数据处理，在美国很流行。
（4）Pasca 语言
以发明第一台机械式计算机的法国科学家帕斯卡的名字命名，是第一个 结构化程序设计语言。适用于教学、科学计算以及编制系统软件。
（5） C 语言 是一种功能很强、应用十分广泛的结构化程序设计语言。它不仅具有高
级语言的所有特点，而且兼有汇编语言的一些特点，可以直接操作一些硬件 的功能，故有人称为“中级语言”，适用于科学计算、数据处理以及编制各 类系统软件等。
（6） LIP（List Processor）语言 是一种人机交互式的符号处理语言，是在人工智能领域广泛应用的一种
程序设计语言。
（7）dBASE 语言
是由 dBASE 数据库管理系统提供的用于数据处理的结构化程序设计语 言，类似的还有 FoxBASE、INFORMIX 等。这类语言提供的命令（语句）功能 很强，这样就无需描述运算的详细过程。例如排序，若用一般的高级语言编 程需若干条语句，在这里只要一条命令即可完成。因此人们又称这类语言为
4GL（第四代语言）。特别适合非专业技术人员使用。
3.高级语言处理程序 高级语言是不能被计算机直接识别和执行的，要运行用高级语言编写的
源程序，必须将其翻译成能被计算机理解和执行的机器语言程序，具有自动 翻译功能的程序及高级语言处理程序。显然，这种处理程序是依赖于机器提 供的指令系统的。高级语言处理采用编译和解释两种方式。
（1）编译方式 编译方式是将高级语言源程序用该种语言的编译程序进行编译，得到用
机器语言描述的目标程序，然后再调用连接程序将其与系统提供的标准子程 序连接，才能装配成执行程序。编译过程发现的错误将被—一列出，然后再 调用编辑程序对源程序进行修改，再进行编译连接直到无语法错误即可得到 可执行程序，运行可执行程序就能获得程序预期的结果。
目标程序和可执行程序都同源程序一样以文件的形式独立地存储到磁盘 上。以后再使用时不必再进行编译，也不需要源程序，只要直接运行可执行 程序即可。
（2）解释方式
解释方式是将高级语言源程序用该种语言的解释程序进行解释，逐句翻 译，逐句执行，即边解释边执行。发现错误立即指出，修改源程序后再次解 释并运行，如无语法错误即可得到运行结果。
按解释方式运行程序，并不保留解释源程序得到的机器代码，再次运行
程序仍需边解释边执行，因此解释方式比编译方式执行速度慢，而且离开解 释程序，源程序就无法运行。
解释方式适用于 BASIC、dBASEⅢ等相对比较简单的程序语言。而其他大
多数语言，由于前后关联较多、较难理解，不易实现边解释边执行，因此普 通采用编译方式。使用解释方式，调试程序比较容易，特别适合初学者使用。 为提高运行效率，BASIC、dBASEⅢ等语言都推出了编译型的版本。
高级语言与低级语言的比较
机器语言和汇编语言之所以为低级语言，是因为它们是早期出现的语 言，使用比较困难的语言，也是因为它们是更接近硬件的语言。高级语言之 所以“高级”，是因为它是在低级语言的基础上发展起来的，它们对机器的 能用性好，使用比较容易。使用之所以容易，是因为有计算机专业人员开发 了编译程序和解释程序，架起了高级语言与机器语言之间的桥梁，给一般的 用户提供了极大的便利。
尽管有了高级语言，而很多场合需使用低级语言。用低级语言编写程序 效率低，但执行效率高，并且可以直接利用和实现计算机硬件的全部功能， 完成一般高级语言难以做到的事情。常用于编写系统软件、实时控制程序、 经常使用的标准子程序和直接控制 I/O）设备的程序。
电脑软件与硬件的关系
计算机硬件建立了计算机应用的物质基础，而软件则提供了发挥硬件功 能的方法和手段扩大其应用范围，并能改善人一机界机，方便用户使用。没 有配备软件的计算机称为“裸机”，是没有多少实用价值的。硬件与软件的 形象比喻为：硬件是计算机的“躯体”，软件是计算机的“灵魂”。
软件与硬件的界限不是绝对的，因为软件与硬件在功能上具有等效性。 计算机系统的许多功能，既能在一定的硬件物质基础之上，用软件实现，也 可以通过专门的硬件实现，有人称之为固件（Firmware）。比如在 MS—DOS 基础上开发的汉字操作系统，既可以是存放在磁盘上的软件，也可以制成硬 “汉卡”，直接插在主机板的扩展槽上使用。一般说来，用硬件实现的造价 高，运算速度快；用软件实现的成本低，运算速度较慢，但比较灵活，更改 与升级换代比较方便。
软件与硬件的发展是相互促进的。硬件性能的提高，可以为软件创造出 更好的开发环境，在此基础上可以开发出功能更强的软件。比如微机每一次 升级改型，其操作系统的版本也随之提高，并产生一系列新版的应用软件。 反之，软件的发展也对硬件提出更高的要求，促使硬件性能的提高，甚至产 生新的硬件。