知识点1：初识计算机系统
1. 计算机系统的组成
计算机系统由硬件（Hardware）和软件（SoftWare）两部分组成。
硬件是指物理上存在的各种设备，如计算机机柜或机箱里边的各式各样的电子器件或装置。此外，还有键盘、鼠标、显示器等外部设备。
计算机软件是指计算机运行所需的程序、数据及相关文档资料的总称。
仅有硬件，未安装任何软件系统的计算机叫做裸机。硬件是软件发挥作用的舞台和物质基础，软件是使计算机系统发挥强大功能的灵魂，两者相辅相成，缺一不可。计算机系统组成如下图1-2-1所示。
图1-2-1 计算机系统组成
3. 冯·诺依曼计算机
著名的美籍匈牙利数学家冯.诺依曼在分析、总结世界上第一台计算机ENIAC的基础上，撰文提出了一个全新通用电子计算机EDVAC的方案，他总结提出了如下三个重要点：
（1）计算机的五个基本部件
冯.诺依曼计算机具有运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备等五个基本功能部件，其体系结构如图1-2-2所示。
（2）采用二进制
计算机中所有的信息均采用二进制代码表示。
（3）存储程序控制
存储程序控制即为存储程序和程序控制。所谓存储程序，就是把程序和处理问题所需的数据均以二进制编码形式预先按一定顺序存放到计算机的内存储器里。程序控制是指程序运行时，中央处理器按地址顺序取出存放在内存储器中的指令（按地址顺序访问指令），然后分析指令，执行指令的功能，最后完成一个复杂的工作。
现代计算机均采用冯·诺依曼型计算机的二进制和程序存储自动执行原理，冯·诺依曼被誉为“现代计算机之父”。
图1-2-2 冯.诺依曼计算机体系结构
知识点2：认识计算机硬件家族
1．中央处理器
中央处理器CPU（Central Processing Unit），如图1-2-3所示。主要包括运算器（ALU）和控制器（CU）两大部件，还包括若干个寄存器，它是计算机的核心部件。CPU是一块体积不大而元件集成度非常高、功能强大的芯片，又称微处理器（MPU， MicroProcessor Unit）。
CPU的性能指标主要有字长和时钟主频两个。字长是指CPU一次能处理的二进制位数，它表示了CPU每次处理数据的能力。时钟频率以GHz（吉赫兹）为单位来度量。通常，时钟频率越高其处理数据的速度相对也就越快。
图1-2-3 intel公司主流CPU 图1-2-4 DDR4威钢内存
2．存储器
（1）存储器分为两大类：一类是设在主机中的内部存储器（简称内存），也叫主存储器，用于存放当前正在运行的程序和数据，如图1-2-4所示。另一类是是外部存储器（简称外存），也叫辅助存储器。外存属于永久性存储器，外存的数据必须先调入内存后再被处理。
（2）主存储器（Main Memory）
主存储器分为随机存取存储器RAM（Random Access Memory）和只读存储器ROM（Read Only Memory）两类。
① 随机存取存储器
通常所说的计算机内存容量均指RAM存储器容量。RAM有两个特点，第一个特点是可读/可写性；第二个特点是易失性，即断电（关机或异常断电）时，RAM中的内容立即丢失。
RAM又可分为静态随机存储器SRAM（Static RAM）和动态随机存储器DRAM（Dynamic RAM）两种。SRAM具有集成度低、价格高、但存储速度快，常用来做高速缓冲存储器（Cache）。DRAM集成度高、价格低，但需要周期性地给电容器充电即刷新，所以存取速度较SRAM慢。
② 只读存储器
CPU对只读存储器（ROM）只能读取操作而不能写入操作，ROM存储的信息一般由计算机
制造厂写入并经固化处理，用户是无法修改的，即使断电，ROM中的信息也不会消失。因此，ROM主要用来存取固定不变的控制计算机的系统程序和数据，如常驻内存的监控程序、基本输入/输出系统模块BIOS等。
（3）辅助存储器（Auxiliary Memory）
与内存相比，外部存储器的特点是存储大、价格较低，而且在断电的情况下也可以长期保存信息，所以又称永久性存储器。目前最常用的有硬盘、光盘、优盘存储器等。
（4）存储容量的单位
每8个二进制位组成一个存储单元，称为字节（Byte），它是度量存储容量的基本单位。给每个字节编上一个号码，称为地址。存储容量的表示单位还有KB（千字节）、MB（兆字节）、GB（吉字节）、TB（太字节）等，它们的关系表示如下：
1KB=1024B=210B；1MB=1024KB=220B；
1GB=1024MB=230B；1TB=1024GB=240B
【小贴士】
固态硬盘，简称SSD（Solid State Drive），由控制单元和存储单元（FLASH芯片）组成，简单来说就是用固态电子存储芯片阵列而制成的硬盘。目前的硬盘（ATA 或 STATA）都是磁碟型的，数据就储存在磁碟扇区里，而固态硬盘数据则储存在芯片里。
与普通硬盘相比，固态硬盘具有低功耗、无噪音、抗震动、低热量、传输速度快、体积小、工作温度范围大等优点，但也有价格高昂、数据损坏难以恢复、写入寿命有限等缺点。
3．输入设备
输入设备（Input Device），如图1-2-5所示。向计算机输入数据和信息的设备，是用户和计算机系统之间进行信息交换的主要装置之一。常用的输入设备有键盘、鼠标、摄像头、扫描仪、光笔、手写输入板、游戏杆、语音输入装置等。
扫描仪数码相机摄像头手写仪
图1-2-5 其他输入设备
4．输出设备
输出设备（Output Device），是指把计算或处理的结果或中间结果以人能识别的各种形式表示出来的设备，是用户和计算机系统之间进行信息交换的主要装置之一。常见的输出设备有显示器、打印机、绘图仪、影像输出系统、语音输出系统、磁记录设备等。
5．计算机主板
主板是电脑中各种设备的连接载体。它提供了CPU、各种接口卡、内存条和硬盘、软驱、光驱的插槽，其它的外部设备也会通过主板上的I/O接口连接到计算机上，如图1-2-6所示。
图1-2-6 华硕 PRIME Z270-AR主板
【小贴士】
计算机配置的原则：
有句广告词是这样说的：“没有最好只有更好。”对于配置计算机也是如此，我们遵循以下几个原则，配置出的计算机就会既经济又实用了。
1．够用
计算机的发展可用“日新月异”来形容，即使现在的配置是最顶级的，但不超出半年便风光不再了，而且价格也会大跌。因此，用户要根据需要，注重性价比避免配置过高造成浪费或配置过低无法满足需求。
2．适用
从计算机的用途出发按需配置，比如专用来进行图像处理的计算机，就需要配置一块性能好的独立显卡；如果只是用来上网、处理日常文字、电子表格等工作，就不需要顶级配置。
3．好用
最好的CPU和最好的主板放在一起不一定就是最好的，也就是注意各个配件之间的兼容性、均衡性。CPU、主板、显卡、内存条等合理搭配决定了整体的性能优劣。
4．耐用
购买计算机时要尽量考虑较大的品牌，售后服务和升级能力，即考虑前瞻性，尤其是不能买已淘汰或快淘汰的产品。
计算机硬件资源。
1．系统软件
系统软件的主要功能是调度、监控和维护计算机系统；负责管理计算机系统中各独立的硬件，使得它们协调工作；系统软件使得底层硬件对计算机用户是透明的，用户在使用计算机时无需了解硬件的工作过程。系统软件主要包括操作系统、语言处理系统、数据库管理系统等，参考图1-2-1所示。
（1）操作系统
操作系统是最核心的系统软件，它的五大功能是：
① 处理器管理。当多个程序同时运行时，解决处理器（CPU）时间的分配问题。
② 作业管理。完成某个独立任务的程序及其所需的数据组成一个作业。作业管理的任
务主要是为用户提供一个使用计算机的界面使其方便地运行自己的作业，并对所有进入系统的作业进行调度和控制，尽可能高效地利用整个系统的资源。
③ 存储器管理。为各个程序及其使用的数据分配存储空间，并保证它们互不干扰。
④ 设备管理。根据用户提出使用设备的请求进行设备分配，同时还能随时接收设备的
请求（称为中断），如要求输入信息等。
⑤ 文件管理。主要负责文件的存储、检索、共享和保护，为用户提供文件操作的方便。
操作系统主要分为单用户操作系统、批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统、
网络操作系统、微机操作系统。其中，Unix是国际最流行的分时操作系统，Microsoft公司开发的DOS是一个单用户单任务操作系统，Windows 7则是多任务操作系统，Linux是一个源代码公开的操作系统。
（2）语言处理系统
机器语言是计算机唯一能直接识别和执行的程序语言，也是直接用二进制代码表示指令系统。机器语言处理效率最高、执行速度最快，且无需“翻译”，但机器语言可读性、可移植性差。
汇编语言是一种“符号化”的机器语言，汇编语言使用助记符描述程序。例如，ADD表示加法指令，MOV表示传送指令等。因此，计算机无法自动识别和执行汇编语言，必须进行“翻译”，即使用语言处理程序软件将汇编语言编译成机器语言（目标程序，再链接成可执行程序）。
高级语言是最接近人类自然语言和数学公式的程序设计语言，它基本脱离了硬件系统，目前常用的高级语言有C++、C、Java、Visual Basic等。高级语言也必须经过“翻译”计算机才能执行。因此，和机器语言相比，高级语言的执行效率低，但可读性、可移植性好。
（3）数据库管理系统
数据库（Database）管理系统是应用最广泛的软件。用于建立、使用和维护数据库，把各种不同性质的数据进行组织，以便能够有效地进行查询、检索并管理这些数据。各种信息系统，包括从一个提供图书查询的书店销售软件、到银行、保险公司这样的大企业的信息系统，都需要使用数据库。
2．应用软件
为解决各类实际问题而设计的程序系统称为应用软件。常用的应用软件有：
办公软件套件：它一般包括文字处理软件、电子表格处理软件、演示文稿制作软件、个人数据库等。常见的办公软件套件有微软公司的Microsoft Office和金山公司的WPS等。
多媒体处理软件：主要包括图片图像处理软件、动画制作软件、音频视频处理软件等。
Internet工具软件：随着计算机网络技术的发展和Internet的普及，涌现了许多基于Internet环境的应用软件，如Web服务器软件、Web浏览器软件、文件传送工具FTP等。
知识点4：计算机主要技术指标
计算机性能的好坏，一般从以下五大指标来评价：
1．字长
字长是指计算机的运算部件能同时处理的二进制位数。字长决定了计算机的运算精度，字长越长，计算机的运算精度就越高。因此，高性能的计算机，其字长就较长，而性能较差的计算机字长相对要短一些。其次，字长决定了指令直接寻址的能力。一般机器的字长都是字节的1、2、4、8倍。微型计算机的字长为8位、16位、32位和64位，如286机为16位，386以上的机型是32位机，Intel公司推出的安腾（Itanium） 机是64位高性能微型计算机。字长也影响计算机的运算速度，字长越长，计算机的运行速度越快。
2．时钟频率
主频即时钟频率，是指计算机的CPU在单位时间内发出的脉冲数。它在很大程度上决定了计算机的运行速度。主频的单位是兆赫兹（MHz），随着计算机的发展，主频由过去MHZ发展到了当前的GHZ。如酷睿I7系列CPU，主频一般在2.4GHz到4.0GHz之间。
3．运算速度
计算机的运算速度通常是指每秒钟能执行的指令数目。常用百万次/秒（MIPS，MillionInstructions Per Second)来表示。
4．存储容量
存储容量通常分为内存容量和外存容量，这里主要指内存储器的容量。内存容量越大，
机器所能运行的程序就越大，处理能力就越强。尤其是当前多媒体PC机应用多涉及图像、视频等信息处理，要求存储容量越来越大。目前微机的内存容量一般为2GB~16GB。
5．存取周期
把数据存入存储器，称为“写”；把数据从存储器中取出，称为“读”。存储器进行一次“读”或“写”操作所需的时间称为存储器的访问时间（或读写时间），而连续启动两次独立的“读”或“写”操作（如连续的两次“读”操作）所需的最短时间，称为存取周期（或存储周期）。目前微型机的存取周期在7ns~70ns之间。
