項(xiàng)目一信息技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)

項(xiàng)目總要求小明將通過(guò)完成以下任務(wù)，形成對(duì)信息技術(shù)系統(tǒng)的認(rèn)知。1.了解計(jì)算機(jī)的發(fā)展、應(yīng)用及其特點(diǎn)，并掌握其基本操作方法；2.掌握數(shù)制的概念以及數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換方法；3.掌握計(jì)算機(jī)的工作原理以及系統(tǒng)組成；4.了解軟件系統(tǒng)。任務(wù)一

任務(wù)實(shí)現(xiàn)一、數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的表示二、計(jì)算機(jī)的工作原理及硬件系統(tǒng)的組成三、計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)認(rèn)識(shí)人類(lèi)的好助手——計(jì)算機(jī)一、數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的表示按進(jìn)位的原則進(jìn)行記數(shù)稱(chēng)為進(jìn)位記數(shù)制，簡(jiǎn)稱(chēng)“數(shù)制”。長(zhǎng)期以來(lái)人們?cè)谌粘Ｉ钪行纬闪硕喾N進(jìn)位記數(shù)制。數(shù)制不僅有經(jīng)常使用的十進(jìn)制，還有十二進(jìn)制（年份）、六十進(jìn)制（分、秒的計(jì)時(shí)）等。計(jì)算機(jī)內(nèi)部使用二進(jìn)制，但由于二進(jìn)制數(shù)碼冗長(zhǎng)，書(shū)寫(xiě)和閱讀都不太方便，所以在編寫(xiě)程序時(shí)多用八進(jìn)制數(shù)、十進(jìn)制數(shù)、十六進(jìn)制數(shù)等來(lái)代替二進(jìn)制數(shù)。（1）十進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制數(shù)使用數(shù)字符號(hào)0～9來(lái)表示數(shù)值，且采用“逢十進(jìn)一”的進(jìn)位記數(shù)制。十進(jìn)制數(shù)中處于不同位置上的數(shù)字符號(hào)代表不同的值。例如，小數(shù)點(diǎn)左邊第1位為個(gè)位，小數(shù)點(diǎn)左邊第2位為十位，而小數(shù)點(diǎn)右邊第1位為十分位等，這稱(chēng)為數(shù)的位權(quán)。十進(jìn)制數(shù)中每個(gè)數(shù)字符號(hào)的位權(quán)由10的冪次決定，10稱(chēng)為十進(jìn)制的基數(shù)。例如，1234.5可表示為以下形式。1.

數(shù)制一、數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的表示采用位權(quán)表示的數(shù)制具有以下特點(diǎn)。①數(shù)字符號(hào)的總個(gè)數(shù)等于基數(shù)，如十進(jìn)制數(shù)使用10個(gè)數(shù)字符號(hào)（0～9）

②最大的數(shù)字符號(hào)比基數(shù)小1，如十進(jìn)制數(shù)中最大的數(shù)字符號(hào)為9

③每個(gè)數(shù)字符號(hào)都要乘以基數(shù)的冪次，該冪次由每個(gè)數(shù)字符號(hào)所在的位置決定。一般地，對(duì)于N進(jìn)制而言，基數(shù)為N，使用N個(gè)數(shù)字符號(hào)表示數(shù)值，其中最大的數(shù)字符號(hào)為N?1。任何一個(gè)具有n+1位整數(shù)和m位小數(shù)的N進(jìn)制數(shù)A可以表示為以下形式。（2）二進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù)使用數(shù)字符號(hào)0、1來(lái)表示數(shù)值，且采用“逢二進(jìn)一”的進(jìn)位記數(shù)制。二進(jìn)制數(shù)中每個(gè)數(shù)字符號(hào)的位權(quán)由2的冪次決定，二進(jìn)制數(shù)的基數(shù)為2。1.數(shù)制一、數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的表示（3）八進(jìn)制數(shù)八進(jìn)制數(shù)使用數(shù)字符號(hào)0～7來(lái)表示數(shù)值，且采用“逢八進(jìn)一”的進(jìn)位記數(shù)制。八進(jìn)制數(shù)中每符號(hào)個(gè)數(shù)字的位權(quán)由8的冪次決定，八進(jìn)制數(shù)的基數(shù)為8。（4）十六進(jìn)制數(shù)十六進(jìn)制數(shù)使用數(shù)字符號(hào)0～9和字母A、B、C、D、E、F來(lái)表示數(shù)值，其中A~F分別對(duì)應(yīng)十進(jìn)制數(shù)10~15。十六進(jìn)制數(shù)的記數(shù)方法為“逢十六進(jìn)一”，十六進(jìn)制數(shù)中每個(gè)數(shù)字符號(hào)的位權(quán)由16的冪次決定，十六進(jìn)制數(shù)的基數(shù)為16。常用數(shù)制的基數(shù)、數(shù)字符號(hào)及符號(hào)表示見(jiàn)下表。1.數(shù)制一、數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的表示將數(shù)由一種進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為另一種進(jìn)制數(shù)稱(chēng)為數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換。（1）將十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為其他進(jìn)制數(shù)將十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為其他進(jìn)制數(shù)分為整數(shù)和小數(shù)部分的轉(zhuǎn)換。①將十進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)換為其他進(jìn)制整數(shù)。轉(zhuǎn)換原則為除基取余法，即將十進(jìn)制整數(shù)逐次除以轉(zhuǎn)換數(shù)制的基數(shù)，直到商為0為止，然后將所得的余數(shù)倒序排列。②將十進(jìn)制小數(shù)轉(zhuǎn)換為其他進(jìn)制小數(shù)。轉(zhuǎn)換原則為乘基取整法，即將十進(jìn)制小數(shù)逐次乘以轉(zhuǎn)換數(shù)制的基數(shù)，直到小數(shù)的當(dāng)前值等于0或滿(mǎn)足所要求的精度為止，最后將所得到的乘積的整數(shù)部分順序排列。（2）將其他進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換原則為按位權(quán)展開(kāi)求和。2.不同數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換一、數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的表示將十進(jìn)制數(shù)46.25轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)將二進(jìn)制數(shù)10111.11轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)2.不同數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換將八進(jìn)制數(shù)172轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)一、數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的表示（1）位位（bit）也稱(chēng)為比特，是計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的最小單位，是二進(jìn)制數(shù)據(jù)中的一個(gè)位，一個(gè)二進(jìn)制位表示二進(jìn)制信息0或1。一個(gè)二進(jìn)制位能表示21=2種狀態(tài)，如ASCII用7位二進(jìn)制數(shù)組合編碼，能表示27=128個(gè)信息。（2）字節(jié)字節(jié)（Byte）簡(jiǎn)記為B，規(guī)定一個(gè)字節(jié)等于8個(gè)二進(jìn)制位，即1B=8bit。字節(jié)是數(shù)據(jù)處理的基本單位，即以字節(jié)為單位存儲(chǔ)和解釋信息。通常，一個(gè)ASCII用一個(gè)字節(jié)存放，一個(gè)漢字國(guó)標(biāo)碼用兩個(gè)字節(jié)存放。在計(jì)算機(jī)中，經(jīng)常使用的度量單位有KB、MB、GB和TB，它們之間的換算如下。1KB=210B=1024B 1MB=210KB=1024KB1GB=210MB=1024MB 1TB=210GB=1024GB3.數(shù)據(jù)單位一、數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的表示（1）ASCIIASCII是由美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)制定的一種包括數(shù)字、字母、通用符號(hào)、控制符號(hào)在內(nèi)的字符編碼，全稱(chēng)為美國(guó)信息交換標(biāo)準(zhǔn)代碼（AmericanStandardCodeforInformationInterchange）。ASCII能表示英文字符集，包括128種國(guó)際上通用的西文字符，只需用7位二進(jìn)制數(shù)（27=128）表示。如右表所示。表中高3位為000和001的兩列是一些控制符。例如，“NUL”表示空白、“ETX”表示文本結(jié)束、“CR”表示回車(chē)等。4.信息編碼方式一、數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的表示（2）漢字編碼①輸入碼。漢字主要是從鍵盤(pán)輸入，漢字的輸入碼是計(jì)算機(jī)輸入的漢字代碼，是代表某個(gè)漢字的一組鍵盤(pán)符號(hào)。漢字的輸入碼也稱(chēng)為外部碼（簡(jiǎn)稱(chēng)“外碼”）。②國(guó)標(biāo)碼。我國(guó)根據(jù)有關(guān)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)于1980年制定并頒布了漢字編碼的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)：《信息交換用漢字編碼字符集基本集》GB/T2312—1980，簡(jiǎn)稱(chēng)“國(guó)標(biāo)碼”。國(guó)標(biāo)碼的字符集共收錄6763個(gè)常用漢字和682個(gè)非漢字圖形符號(hào)。③

機(jī)內(nèi)碼。漢字的機(jī)內(nèi)碼是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部統(tǒng)一對(duì)漢字進(jìn)行存儲(chǔ)、處理、傳輸?shù)炔僮鞯拇a，又稱(chēng)為漢字內(nèi)碼。由于漢字?jǐn)?shù)量多，一般用兩個(gè)字節(jié)來(lái)存放一個(gè)漢字的機(jī)內(nèi)碼。④

字形碼。計(jì)算機(jī)中漢字字形是以點(diǎn)陣方式表示漢字，即將漢字分解成由若干個(gè)“點(diǎn)”組成的點(diǎn)陣字形，將此點(diǎn)陣字形置于網(wǎng)狀方格上，每個(gè)小方格就是點(diǎn)陣中的一個(gè)“點(diǎn)”。4.信息編碼方式二、計(jì)算機(jī)的工作原理及硬件系統(tǒng)的組成計(jì)算機(jī)采用了“存儲(chǔ)程序”的工作原理，這一理論主要由美籍匈牙利科學(xué)家馮·諾依曼所領(lǐng)導(dǎo)的研究小組提出，其核心是程序的存儲(chǔ)與控制。該工作原理是計(jì)算機(jī)能連續(xù)自動(dòng)工作的基礎(chǔ)。1.計(jì)算機(jī)的工作原理二、計(jì)算機(jī)的工作原理及硬件系統(tǒng)的組成計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱(chēng)硬件)由運(yùn)算器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備和控制器五大部件組成。其中，運(yùn)算器用于實(shí)現(xiàn)各種算術(shù)運(yùn)算及邏輯運(yùn)算；存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)需要計(jì)算機(jī)處理的數(shù)據(jù)、命令及結(jié)果；輸入設(shè)備用于輸入原始數(shù)據(jù)及相關(guān)處理方法；輸出設(shè)備實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸出顯示；控制器用于實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)算機(jī)內(nèi)部工作流程的控制。計(jì)算機(jī)的基本工作原理如圖所示。2.

計(jì)算機(jī)基本結(jié)構(gòu)二、計(jì)算機(jī)的工作原理及硬件系統(tǒng)的組成計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的組成如右圖所示，硬件之間通過(guò)系統(tǒng)總線連接為一個(gè)整體。（1）CPU中央處理器（CentralProcessingUnit，CPU）是計(jì)算機(jī)的核心部件，由運(yùn)算器和控制器組成。CPU是判斷計(jì)算機(jī)性能高低的首要標(biāo)準(zhǔn)，它一般安插在主板的CPU插槽上。3.計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)組成二、計(jì)算機(jī)的工作原理及硬件系統(tǒng)的組成①CPU的基本功能。CPU包含兩大部件:運(yùn)算器和控制器。a．運(yùn)算器（ArithmeticUnit）是計(jì)算機(jī)的核心部件，是計(jì)算機(jī)中直接執(zhí)行各種操作的部件。b．控制器（ControlUnit）是計(jì)算機(jī)的指揮控制中心，主要作用是使計(jì)算機(jī)能自動(dòng)地執(zhí)行命令。②CPU性能指標(biāo)。a．字長(zhǎng)是指CPU一次能處理的二進(jìn)制數(shù)據(jù)的位數(shù)，字長(zhǎng)越長(zhǎng)，CPU的運(yùn)算能力越強(qiáng)、精度越高。b．主頻指CPU時(shí)鐘頻率，通常表示CPU運(yùn)行速度，單位是赫茲，主頻越高，CPU性能越好。c．運(yùn)算速度是指CPU每秒能執(zhí)行的指令數(shù)。2.計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)組成二、計(jì)算機(jī)的工作原理及硬件系統(tǒng)的組成（2）內(nèi)存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)器又稱(chēng)為主存儲(chǔ)器，簡(jiǎn)稱(chēng)“內(nèi)存”，是具有“記憶”功能的物理部件，用來(lái)存放數(shù)據(jù)和程序。內(nèi)存儲(chǔ)器按其功能可分為只讀存儲(chǔ)器（Read-OnlyMemory，ROM）、隨機(jī)存儲(chǔ)器（RandomAccessMemory，RAM）和高速緩沖存儲(chǔ)器（Cache）。①只讀存儲(chǔ)器。只讀存儲(chǔ)器的特點(diǎn)是存儲(chǔ)的信息只能被讀取，不能被寫(xiě)入，斷電后信息不會(huì)丟失。②隨機(jī)存儲(chǔ)器。隨機(jī)存儲(chǔ)器又稱(chēng)為讀寫(xiě)存儲(chǔ)器，隨機(jī)存儲(chǔ)器有兩個(gè)特點(diǎn)：一是既可以被讀出數(shù)據(jù)，又可以被寫(xiě)入數(shù)據(jù)，它主要用于存放當(dāng)前正在使用或經(jīng)常要使用的程序和數(shù)據(jù)；二是易失性，一旦斷電則用它存儲(chǔ)的內(nèi)容立即丟失。因此微型計(jì)算機(jī)每次啟動(dòng)時(shí)都要對(duì)隨機(jī)存儲(chǔ)器重新進(jìn)行配置。③高速緩沖存儲(chǔ)器。高速緩沖存儲(chǔ)器按其功能可分為兩種：CPU內(nèi)部的高速緩沖存儲(chǔ)器和CPU外部的高速緩沖存儲(chǔ)器。2.計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)組成二、計(jì)算機(jī)的工作原理及硬件系統(tǒng)的組成（3）外存儲(chǔ)器外存儲(chǔ)器簡(jiǎn)稱(chēng)“外存”，它是內(nèi)存儲(chǔ)器的延伸，主要用于存儲(chǔ)暫時(shí)不用又需要保存的系統(tǒng)文件、應(yīng)用程序、用戶(hù)程序、文檔、數(shù)據(jù)等。CPU不直接訪問(wèn)外存儲(chǔ)器，當(dāng)CPU需要執(zhí)行外存儲(chǔ)器中的某個(gè)程序或調(diào)用數(shù)據(jù)時(shí)，首先由外存儲(chǔ)器將相應(yīng)程序調(diào)入內(nèi)存儲(chǔ)器，然后才能供CPU訪問(wèn)，即通過(guò)內(nèi)存儲(chǔ)器訪問(wèn)外存儲(chǔ)器。與內(nèi)存儲(chǔ)器相比，外存儲(chǔ)器的特點(diǎn)是存儲(chǔ)容量大、價(jià)格較低，而且在斷電的情況下也可以長(zhǎng)期保存信息，所以又稱(chēng)為永久性存儲(chǔ)器。外存儲(chǔ)器主要包括軟盤(pán)、硬盤(pán)、光盤(pán)、U盤(pán)、移動(dòng)硬盤(pán)等。2.計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)組成二、計(jì)算機(jī)的工作原理及硬件系統(tǒng)的組成（4）輸入/輸出設(shè)備①輸入設(shè)備。輸入設(shè)備是用于將信息輸入計(jì)算機(jī)的裝置，常用的輸入設(shè)備有鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、掃描儀、視頻攝像頭、數(shù)碼照相機(jī)和數(shù)碼攝像機(jī)等。②輸出設(shè)備。輸出設(shè)備是將計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)信息傳送給用戶(hù)的設(shè)備，顯示器、打印機(jī)、繪圖儀、音箱等都是常用的輸出設(shè)備。(5)總線總線(Bus)是連接CPU、內(nèi)存儲(chǔ)器和外部設(shè)備(輸入/輸出設(shè)備)等主機(jī)功能部件的公共信息通道。(6)主板主板(MainBoard)安裝在機(jī)箱內(nèi)，是微型計(jì)算機(jī)最基本、最重要的部件之一。2.計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)組成三、計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩部分組成，軟件系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱(chēng)軟件）必須在硬件系統(tǒng)的支持下才能運(yùn)行，兩者構(gòu)成了統(tǒng)一、協(xié)調(diào)的整體。豐富的軟件功能是對(duì)硬件功能強(qiáng)有力地?cái)U(kuò)充，使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的功能更強(qiáng)，可靠性更高，使用更方便。軟件（Software）是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中各類(lèi)程序、相關(guān)文檔以及所需要的數(shù)據(jù)的總稱(chēng)。軟件是計(jì)算機(jī)的核心，其包括指揮、控制計(jì)算機(jī)各部分協(xié)調(diào)工作并完成各種功能的程序和數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的軟件種類(lèi)極為豐富，通常分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩大類(lèi)。1.計(jì)算機(jī)語(yǔ)言三、計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)用于編寫(xiě)計(jì)算機(jī)程序的語(yǔ)言稱(chēng)為程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言或計(jì)算機(jī)語(yǔ)言。計(jì)算機(jī)語(yǔ)言是根據(jù)相應(yīng)的規(guī)則由相應(yīng)的符號(hào)構(gòu)成的符號(hào)串的集合。計(jì)算機(jī)程序由算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)組成，計(jì)算機(jī)中對(duì)解決問(wèn)題的操作步驟的描述稱(chēng)為算法，算法會(huì)直接影響程序效果的優(yōu)劣。計(jì)算機(jī)語(yǔ)言經(jīng)歷了機(jī)器語(yǔ)言、匯編語(yǔ)言、高級(jí)語(yǔ)言三代的發(fā)展。①機(jī)器語(yǔ)言。機(jī)器語(yǔ)言采用二進(jìn)制數(shù)碼0和1表示，是能被計(jì)算機(jī)直接識(shí)別和執(zhí)行的語(yǔ)言。機(jī)器語(yǔ)言程序是計(jì)算機(jī)能夠唯一識(shí)別的、可直接執(zhí)行的程序，因此，機(jī)器語(yǔ)言的優(yōu)點(diǎn)是執(zhí)行效率高、執(zhí)行速度快；缺點(diǎn)是不便于閱讀、記憶，易出錯(cuò)，難以修改和維護(hù)。1.計(jì)算機(jī)語(yǔ)言三、計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)②匯編語(yǔ)言。匯編語(yǔ)言用助記符號(hào)表示機(jī)器語(yǔ)言中的指令和數(shù)據(jù)，如MOV表示傳送指令、ADD表示加法指令等。相對(duì)于機(jī)器語(yǔ)言程序來(lái)說(shuō)，匯編語(yǔ)言程序更容易理解，便于記憶。匯編語(yǔ)言比機(jī)器語(yǔ)言使用起來(lái)更方便，但因?yàn)椴煌吞?hào)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)一般有不同的匯編語(yǔ)言，導(dǎo)致程序不能移植，通用性較差。③高級(jí)語(yǔ)言。為了進(jìn)一步提高效率，解決機(jī)器語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言依賴(lài)于機(jī)器、通用性差的問(wèn)題，人們發(fā)明了接近于人類(lèi)自然語(yǔ)言的高級(jí)語(yǔ)言。高級(jí)語(yǔ)言和計(jì)算機(jī)硬件無(wú)關(guān)，使用者不需要熟悉計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng)，只需要考慮解決的問(wèn)題和算法即可。計(jì)算機(jī)高級(jí)語(yǔ)言的種類(lèi)很多，常用的有C、C++、C#、VisualBasic和Java語(yǔ)言等。進(jìn)行程序設(shè)計(jì)的語(yǔ)言可分為結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言和面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言?xún)煞N，C語(yǔ)言使用常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，而C++、Java語(yǔ)言采用面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言。結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)包含順序結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)3種基本結(jié)構(gòu)。1.計(jì)算機(jī)語(yǔ)言三、計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)的組成極為豐富，通常分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩大類(lèi)。(1)系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件的主要功能是對(duì)整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)度、管理、監(jiān)視和服務(wù)，還可以為用戶(hù)使用計(jì)算機(jī)提供方便，擴(kuò)大計(jì)算機(jī)功能，提高