任务3 探究你的结构——系统组成

任务提出

在学习了一些计算机防护知识之后，一些同学心中难免产生种种“不安”：能顺利使用计算机还真的是不太容易呀？其实，大家不必这样担心，只要了解了计算机的结构，对其系统组成有比较深入的认识，那计算机操作会变得很容易！使用计算机与操作一部新手机、学习使用一种新家电非常类似。下面我们就来看看计算机的“使用说明书”吧！

任务分析

要和计算机成为朋友，读者就需要了解计算机的系统组成及工作原理。本任务就将指导大家学习计算机的内部组成，细致介绍计算机系统的结构及各部分之间的相互关系，并简要说明计算机的工作原理。

任务要点

•计算机系统组成

•计算机硬件系统

•计算机软件系统

•计算机工作原理简介

知识链接

1.3.1 计算机系统组成

现代电子计算机自20世纪40年代诞生以来，发展迅猛，但在结构上一直没有做颠覆性的改变，即目前世界上每一台计算机都还在沿用几乎相同的计算机体系结构。说到这点不能不提到美籍匈牙利科学家冯·诺依曼。这个影响了现代科技发展的计算机体系结构就是由他提出来的。因此，目前所有的计算机都可以被称为冯·诺依曼结构计算机。

从冯·诺依曼计算机体系结构出发，人们对计算机的系统组成进行了整合，一个完整的计算机系统包括硬件系统和软件系统两大部分。前者是构成计算机系统的各种物理设备的总和，是计算机系统的物质基础，就像人类的身体各部分器官一样；后者则是为计算机正常运行、管理和维护而加载的各种程序、数据和相关文档的统称，也可以类比为人类大脑里的各种知识信息、技能本领、逻辑观念等。二者相辅相成，前者以后者为“灵魂”，后者又以前者为环境。所以人们常常会把不装备任何软件的计算机硬件系统称为“裸机”，这就好像初生的婴儿，由于没有任何知识储备什么工作也做不了一样，不能成为一个比较完善的人，如图1-21所示。计算机的硬件和软件必须紧密结合，协同一致，才能完成特定的工作，二者缺一不可。

为了让大家有一个更为全面的认识，我们可以用一张图来描述计算机的系统组成结构，如图1-22所示。

1.3.2 计算机硬件系统

1. 冯·诺依曼计算机体系结构

在讲解计算机的硬件系统前，必须首先介绍英国科学家艾兰·图灵（Alan Turing）和美国科学家冯·诺依曼（John Von·Neumann）。前者建立了计算机的理论模型，奠定了人工智能的基础，“代表作”就是“图灵机”；后者则首先提出了计算机体系结构的设想，而把他的设想归纳一下，可以用以下3句话对计算机的体系结构进行概括。

① 计算机处理的数据和指令一律用二进制数表示。

② 顺序执行程序。

③ 计算机硬件由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部分组成。

正是由于冯·诺依曼体系结构具备了无可替代的理论前瞻性，所以之后在其理论的基础上，整个世界创造出了一个又一个的科学奇迹。因此，人们总是把冯·诺依曼称为“计算机之父”。

2. 计算机硬件系统

严格地讲，计算机的硬件是指组成计算机的各种物理设备，也就是我们看得见、摸得着的具备一定功能的电子设备。它包括计算机的主机和外设。通常硬件是由电阻、电容、二极管、三极管及各种规格的芯片等电子元件构成的，品种、规格、形状繁多，部分元件如图1-23所示。它们之间协同合作，共同完成各种数字信号的传输，并进行一系列逻辑运算，完成程序所规定的任务。

（1）运算器。运算器由算术逻辑单元（Arithmetic and Logic Unit，ALU）、累加器、通用寄存器组成。

① 算术逻辑单元：即专门执行算术和逻辑运算的数字电路。它是计算机中央处理器（Central Processing Unit，CPU）的最重要组成部分，甚至连最小的微处理器也包含ALU，以实现计数功能。一般ALU可完成以下简单运算。

•整数算术运算（主要是加减运算，乘除需要先转化为加减）。

•位逻辑运算（与、或、非、异或）。

•移位运算（将一个字向左或向右移位或浮动特定位，而无符号延伸）。

② 累加器：一种暂存器，用来储存计算所产生的中间结果。它的使用可以提高运算速度。

③ 通用寄存器：可用于传送和暂存数据，也可参与算术逻辑运算，并保存运算结果。根据中央处理器位数的不同，机器用的通用寄存器位数和个数也不同。

（2）控制器（Controller）。控制器是指按照预定顺序改变电路接线和电阻值来控制启动、调速和指令执行的装置。具体来说，它主要负责从主存中取出指令，译码按时序和处理器周期发出控制信号，协调机器各部分动作，起到“指挥部”的作用。

控制器由程序计数器、指令寄存器、指令译码器、时序产生器和操作控制器组成。

① 指令寄存器：用来存放正在执行的指令。指令分成两部分：操作码和地址码。操作码用来指示指令的操作性质，如加法或减法；地址码给出本条指令的操作数地址或形成操作数地址的有关信息。特殊的转移指令，用来改变指令的正常执行顺序。这种指令的地址码部分给出的是要转去执行的指令的地址。

② 操作码译码器：用来对指令的操作码进行译码，产生相应的控制电平，完成分析指令的功能。

③ 时序电路：用来产生时间标志信号，即机器各部分动作的频率（快慢）。微型机中，时间标志信号一般包括指令周期、总线周期和时钟周期。

④ 指令计数器：用来形成下一条要执行的指令的地址。它在工作时会根据指令是顺序执行还是转移执行而采取不同的计数策略。

（3）存储器（Memory）。存储器是计算机中用于保存信息的记忆设备。在数字系统中，只要能保存二进制数据的都可以算作存储器，如RAM、内存条、TF卡等。计算机中全部信息，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。它可以根据控制器指定的位置存入和取出信息。依靠存储器，计算机有了记忆能力，从而保证机器的正常运行。

计算机中的存储器分为主存储器（内存）和辅助存储器（外存）。

① 内存：指主板上的存储部件，用来存放当前正在执行的数据和程序，但仅用于暂时存放程序和数据，关闭电源或断电，数据会丢失。按读写方式，内存可以分为只读存储器和随机存储器。

•只读存储器：即ROM（Read-Only Memory）。一般是厂家在ROM装入整机前事先将其固化在集成芯片上，用户只能读取其中的数据，不能自主修改其中的数据。ROM所存数据稳定，断电后所存数据不变；ROM结构简单，读取方便，故常用于存储具备共性的程序及数据。

•随机存储器：即RAM（Random acces Memory）。RAM是与CPU直接交换数据的内部存储器，也叫主存（内存）。它可以随时读写，而且速度很快，通常作为操作系统或其他正在运行中的程序的临时数据存储媒介。RAM以字节存储数据，并且按地址读写。RAM的容量一般用B、KB、MB、GB、TB表示，换算关系如下。

1KB　=210B　 =1 024B

1MB　=210KB　=1 024KB

1GB　=210MB　=1 024MB

1TB　=210GB　=1 024GB

因为内存容量大小直接影响计算机的运行速度，所以它一直以来都是人们在选配计算机时所关注的主要技术指标之一。目前计算机主流内存一般是8G，甚至更大。这比起早期的计算机来说已经有了很大进步。

② 外存：目前通常是指磁性材料或光学材料为介质制作的存储器，能长期保存信息。外存的种类比较多，目前常用的有硬盘、移动硬盘、U盘、SD卡、TF卡、光盘等。

•硬盘：硬盘是计算机主要的存储媒介之一，由一个或者多个铝质或者玻璃的碟片组成，碟片外覆盖有铁磁性材料。一般硬盘会被密封固定在硬盘驱动器中，既能防尘又能屏蔽电磁干扰。它作为计算机系统的外存，具有存储容量大、存取速度快等特点。一般情况下，硬盘容量越大，单位字节的价格就越便宜，但是超出主流容量的硬盘价格会比较高。硬盘在使用过程中应该注意存储数据的备份、常备系统启动盘、不频繁开关机等问题，防止数据、系统或设备损失的发生。

•移动硬盘：它是具有便携性的一种硬盘存储产品。移动硬盘多采用USB、IEEE1394等传输速度较快的接口，以较高的速度与系统进行数据传输。截至2015年，主流2.5英寸品牌移动硬盘的读取速度约为50MB/s～100MB/s，写入速度约为30MB/s～80MB/s。移动硬盘可以提供相当大的存储容量，是一种较具性价比的移动存储产品。目前市场中的移动硬盘以500GB、1024GB（1TB）、1.5TB、2TB、2.5TB、4TB等容量为主流容量，甚至更大。它可以说是U盘、磁盘等闪存产品的升级版，已经被大众广泛接受。用户在选购时一般要考虑品牌、价格、容量等因素，如图1-24所示。

•U盘：即USB flash disk，USB闪存盘。它是一种使用USB接口的无需物理驱动器的微型高容量移动存储产品，通过USB接口与计算机连接，即插即用，实现数据U盘与计算机间的数据交换。U盘的称呼源于朗科科技（如图1-25所示为朗科科技大厦）生产的存储设备“优盘”，由于专利权之故使各生产厂商使用谐音“U盘”来称呼这类存储产品。

•SD卡：即SD存储卡，是一种基于半导体快闪记忆器的新一代记忆设备。它体积小、数据传输速度快、可热插拔。它被广泛地使用于便携式装置上，例如数码相机、摄像机。

•TF卡：MicroSD Card，原名Trans-flash Card（TF卡），2004年正式更名为Micro SD Card，由SanDisk（闪迪）公司发明。它目前已经广泛取代嵌入式记忆体应用在手机里，极大限度地扩大手机存储容量，有效提升升级空间。它仿效SIM卡的应用模式，具有兼容性，同一张卡可以应用在不同型号的手机上，减少了手机制造商的研发设计环节。Micro SD卡足以堪称可移动式的储存集成电路（Integrated Circuit，IC）。目前它的主流容量有32GB、64GB、128GB等。

•光盘：光盘是以光信息作为存储载体并用于数据存储的一种价格相对比较低廉的辅助存储器。它利用激光原理进行数据读、写，可以存放文本、声音、图形、图像和动画等多媒体数字信息。从数据读写方式角度看，光盘分不可擦写光盘、可擦写光盘。由于光盘存在容量有限、读写数据需要光盘驱动器支持、可擦写光盘使用局限性较大等缺点，所以近年来其使用越来越受到前面几种辅助存储器的冲击，使用率呈现明显下降趋势。

综上所述，外部存储器在计算机整个硬件体系中占据着较为重要的位置，而且目前市场存储技术的更新也大多从此入手，特别是在可移动存储设备（如图1-26所示）方面体现得尤其充分。科技适应生活，让普通百姓用上方便、可靠、性价比高的产品才是硬道理。

（4）输入设备。输入设备（InputDevice）是向计算机输入数据信息的设备的总称。它们是计算机与用户其他设备通信的纽带。通过各种输入设备，用户可以实现与计算机系统之间的信息沟通。鼠标、键盘、扫描仪、摄像头、数位板、光笔、游戏柄、语音输入装置等都属于输入设备，如图1-27所示。

输入设备（Input Device）作为人或外部与计算机进行交互的一种装置，用于把原始数据和处理这些数据的程序输入到计算机中。计算机能够通过不同种类的输入设备接收多种的数据，可以是传统的数值型的数据，也可以是各种非数值型的数据，如文本、图形、图像、声音等。

① 鼠标：鼠标（Mouse）是计算机硬件系统中的常用输入设备，是计算机显示系统纵横坐标定位的指示器，形似老鼠而得名，也叫“滑鼠”。它可以使计算机的操作更加简便快捷。目前常用的鼠标有光电鼠标和无线鼠标。一般，前者以USB接口与计算机进行物理连接，并利用发光半导体及光电感应器控制计算机工作；后者则是利用辐射技术把鼠标移动、按键动作转换成无线信号来控制计算机的。鼠标的常用操作有移动定位、单击、双击、拖动、右击5种形式，易学易用，操作灵活。

② 键盘：键盘是计算机系统的传统标准输入设备。键盘虽然种类繁多，但结构大同小异。最常的是104键键盘。根据按键的功能划分，整个键盘通常分为主键盘区、副键盘区和功能键区，如图1-28所示。通过了解键盘组成、熟悉操作指法可以极大地提高操作效率，特别是从事财会等相关行业工作的从业人员应该着力提高自己这方面的操作技能。

•主键盘区：是整个键盘分区中按键个数最多的部分，包括数字键和符号键、字母键、控制键，其中一些控制键如、退格键（“Backspace”）、制表定位键（“Tab”）、大小写控制（“CapsLock”）、回车键（“Enter”）、换挡键（“Shift”）、控制键（“Ctrl”）、交替换档键（Alt）等的作用非常大。

•副键盘区：包括数字小键盘和编辑键。数字小键盘区有数字输入和光标控制双重作用，用“Num Lock”键控制功能切换，使此部分在大量数字录入（财务账目处理）时显得极为方便。编辑键区除了光标控制键外，还有插入/改写切换、删除键等。

•功能键区：包括“Esc”键（中止键）、特殊功能键（“F1”～“F12”）、屏幕拷贝（“Prtsc SysRq”）、滚动锁定（“Scroll Lock”）、暂停键（“Pause Break”）及键盘状态指示灯。

（5）输出设备。输出设备（Output Device）是能够接收计算机数据，并将其输出的显示打印、声音播放、协调控制的外围设备，属于计算机硬件系统的终端设备。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、电磁记录设备等。

① 显示器：它是计算机标准的输出设备。作为人机交互的界面，显示器只是一类显示终端设备，而一个完整的计算机显示系统是由显示器、显卡和显示驱动程序组成的。从工作原理角度划分，显示器可以分为阴级射线管（Cathode Ray Tube，CRT）、液晶（LiquidCrystal Display，LCD）、发光二极管（Light Emitting Diode，LED）、3D、等离子等几类。而随着技术的进步，显示技术也在不断更新换代。人们在选用计算机显示器时，应从清晰度、价格、耗电量、体积、重量等多方面进行考量。后面几种显示器的性价比越来越比CRT有优势，所以CRT这种传统显示器的老旧技术与过时外观，已经让它自己渐渐退出了市场。

如图1-29所示，即为CRT与戴尔旋转升降LED液晶显示器的对比图。后者以4K分辨率、99%的s RGB覆盖率、178广角轻松观看、安装简便的升降旋转支架、多种外设接口应用，是日益讲究生活品质的计算机用户更喜欢选择的新型显示终端设备。

② 打印机：它也是计算机的输出设备之一，主要用于将计算机处理结果打印在相关介质上。打印的对象从文本到图形、图像均可。

打印机的重要技术指标有两项：打印分辨率和打印速度。此外，在选购打印机时，人们也经常会考虑噪声因素的影响。

打印机的种类很多，按不同标准划分如下。

•按打印颜色：分为彩色打印机、单色打印机。

•按数据传输方式：分为串行打印机、并行打印机，后者打印速度更快。

•按工作方式：分为击打式打印机与非击打式打印机。击打式打印机有常见的针式打印机，通常用于票据打印，所以在财务工作中经常使用；非击打式打印机中应用比较多的有激光打印机、喷墨打印机、热敏式打印机等，经常用于文件、图片、传真的打印。

•按打印字符结构：分为全形字打印机和点阵字符打印机。

目前，应用比较多的打印机有针式打印机、激光打印机和喷墨印机。知名的打印机品牌有惠普、佳能、爱普生、兄弟、三星、联想等，如图1-30所示。

通常，我们把输入/输出设备统称为I/O设备。一般输入过程完成的同时，计算机完成数据的接收、存储，然后计算机根据需要对数据进行加工处理，最后完成结果输出。目前，多数I/O设备都使用USB接口与计算机相连，当然也有一些设备采用无线形式。这无疑让用户在使用时感觉越来越方便了。

目前面向多媒体应用的多媒体机是计算机市场的主流。它在硬件配备方面具有一定的特殊性，通常除了包括传统的计算机硬件外，还需要有音频和视频处理器、多种媒体输入/输出设备、信号转换装置、通信传输设备及对应的接口装置。这些硬件中就包括大家所熟知的声卡、扫描仪、调制解调器等。

1.3.3 计算机软件系统

软件系统（Software Systems）是指由系统软件和应用软件组成的，为计算机配置的各种程序及相关资料的集合。这里所说的软件就是具有特定功能的程序。它的配备相当于为计算机“裸机”安装了“大脑”。

1. 系统软件

系统软件是控制计算机运行、管理计算机各种资源、为应用软件提供支持和服务的一类软件的总称。

① 操作系统：它是用于管理计算机的硬件和软件资源、控制程序的运行、为用户提供方便操作环境的程序集合。操作系统的基本职能分为两个方面：管理、控制、协调系统运行；为用户提供交互界面，是用户与计算机之间的桥梁。它是计算机的“灵魂”。每次计算机启动时都要先期运行操作系统，然后才能在它的支持下协调其他程序的运行，并维持整个计算机的正常工作。

一般地，计算机操作系统将它的管理、协调功能细化为：处理器（CPU）管理、存储管理、文件管理、设备管理和作业管理五类。

② 语言处理程序：语言处理系统是用于处理软件语言等的软件，包括汇编程序、解释程序和翻译程序。计算机语言涉及机器语言、汇编语言和高级语言。这里只有机器语言能够直接被机器硬件识别，因为它是直接用二进制代码表达指令的计算机语言，也就是说它的指令是用0和1组成的一串串代码。汇编语言和高级语言则不同，它们是使用助记符和语句代码来表达程序指令的，所以它们必须要经过语言处理系统的“翻译”，才能将各种指令“变身”为机器语言，顺利表达它们本来的含义并实现处理，最后完成运行结果的输出。

一般地，用高级语言编辑的原代码的“翻译”过程有解释和编译两种形式。“解释”是逐条翻译逐条执行，运行结束后目标程序不保存；“编译”是先把源程序一次性全部翻译为目标程序（机器语言形式），然后再执行此目标程序。不同的语言处理程序有不同的“翻译”手法，例如，C语言就是通过编译的形式将指令转化为机器语言的。

但在实际应用中，由于高级程序设计语言更接近自然语言，算法更容易掌握，与具体机器结构的关联没有汇编及机器语言那么密切，数据结构丰富，编写的程序往往更具有可读性和可移植性，所以它们才是程序设计领域的主流设计语言。它们以友好的操作界面、方便快捷的编辑方式、完善且强大的“类”等，将程序设计过程变得越来越“简单”“容易”。

③ 辅助管理系统：用户使用和进行计算机维护时使用的程序。它一般涉及系统监控程序、系统调试程序、系统故障及诊断程序、设备驱动程序、程序开发工具等多个方面。用户只需要告诉计算机想要什么，至于怎么做无需关心，这些辅助管理系统软件可以为用户协调、规划，最后完成任务，向用户提供最终结果。应用极其广泛的数据库管理系统就属于这一类，例如Oracle。

综合地讲，系统软件是面向计算机本身的管理、控制与维护的软件集合。在用户眼中，它们的存在似乎没有直接的意义，但就像空气一样，是它们为计算机的正常运行提供了前提基础。

2. 应用软件

应用软件是为某一专门的应用目的而开发的计算机软件，所以应用软件门类繁多。获取应用软件的途径有多种，我们既能自己开发研制，也能联系软件公司为自己量身定制，还可以从软件市场上购买。

我们在日常工作中常见的应用软件有：学生信息管理、教学管理、人事档案管理、财务管理、网络票务管理、图形图像处理、文字编辑处理、电子表格处理等，涉及领域广泛。

目前，在计算机终端上使用的各种应用软件虽然已经非常普及，但是随着各种移动终端产品特别是智能手机的出现，为了可以让用户更加及时方便地享受网络服务，各种移动应用App（Application）如雨后春笋般地出现了。这无疑将计算机在社会生活中的作用进一步放大，也让人们越来越体会到计算机、网络的强大功能。这里所说的移动应用App指的就是“手机软件”。它们被安装在手机上，占用空间不大，但是使用方便，功能强大，并且有明显的个性化特点，因此越来越受到用户的喜爱。如图1-31所示，微信、QQ、铁路12306、天猫、淘宝、美图秀秀、百度音乐、百度文库等都是常用的手机软件，涉及系统安全、交友、购物、图像处理、娱乐生活、学习进修等各个方面。这些手机软件之所以受到大众的喜爱与它们鲜明的个性、便捷的操作、强大的功能以及针对性等优点紧密相关。

1.3.4 计算机工作原理简介

根据冯·诺依曼计算机体系结构，计算机遵从“存储程序和程序控制”的原则进行工作，并且在数据处理过程中均使用二进制数来进行数据的表达。所以计算机的工作原理也是围绕着“如何进行二进制数的处理”这一永恒的主题展开的。

1. 计算机的工作过程

一般地，我们把计算机工作过程分为如下4步。

① 通过输入设备实现程序和数据的输入，并保存至存储器。

② 开始运行后，计算机从存储器中取出程序指令交由控制器进行识别，分析该指令的操作意图是什么。

③ 控制器根据指令含义发出相应的命令（如加法、减法等），将存储单元中存放的操作数取出送往运算器进行运算，再把运算结果送回存储器指定的单元中。

④ 运算任务完成后，根据指令的规定将结果通过输出设备输出。

从以上工作过程分析得知，计算机的工作过程不是其“自主”完成的，大致过程为：由人把数据和程序录入，将工作任务和处理方法翻译为机器可以理解的二进制代码；然后由计算机一步步地执行二进制代码的序列，即执行指令，并得到运行结果。这一系列的行为全面地反映出“计算机只能执行指令并被指令所控制”的工作特性。

2. 数制转换

为了让计算机能够“理解”操作者的编程意图，就需要把指令转换为机器语言——二进制代码的序列。这就要用到数据转换即进制转换技术。进制（二、八、十、十六进制）间的相互转换，一般在计算机编程中较为常见。

（1）基本概念。

•数码：数制中表示基本数值大小的不同数字符号。比如，十进制有10个数码，0～9，二进制有1和0两个数码。

•基数：数制所使用数码的个数。例如，二进制的基数为2；十进制的基数为10。

•位权：数制中某一位上的1所表示数值的大小（所处位置的价值）。十进制数316中3的位权是100，1的位权是10，6的位权是1；同理，二进制数的101，第一个1的位权是4，0的位权是2，第二个1的位权是1。所以根据计数的规则，即使数码相同，位置不同所代表的数的值也是不同的。

（2）意义。

人们日常生活中最熟悉的进位计数制是十进制，用0～9这10个数字来描述数值的大小，通用方便，而计算机却弃用十进制转而使用二进制，原因何在呢？

•实现方便：若在计算机中描述十进制中的10个数字，需要机器的某些硬件具有10种状态，才能够准确完成表达工作，而这对于硬件来说是十分困难的。相反，硬件的通电、断电两种状态表达自然、实现方便，用它们来代表0和1，进而使用二进制也就顺理成章了。

•可靠性高：二进制中数码种类少，传输和处理时出错率低。

•运算简单：与十进制相比，二进制数的运算规则要简单许多。以二进制加法为例，0+0=0、0+1=1、1+0=1、1+1=10。这样就可以化简对运算条件及结果的判断过程，方便提高运算速度，简化计算机运算器结构。

•逻辑值易实现：逻辑量只有两种，对或错，可以方便地用二进制的两个数码表示。

总之，十进制转化为二进制是为了计算机在表达数据时更为方便。那么，为什么人们还在二进制之后又启用后又引入八进制和十六进制呢？又为什么效仿十化二、二化十的进制转换方法，并衍生出了更多的数制转换操作呢？

（3）转换方法。

•二进制→十进制：按位权展开，相加求和。位权为2的整数次幂。

例：二进制数11010011.01转换为十进制数。

同理，八进制或十六进制转换十进制的方法，也是“按位权展开，相加求和”，只是位权变为8的整数次幂或16的整数次幂。

•十进制→二进制：整数部分、小数部分分别进行转换。整数部分除2取余数，倒序读取；小数据部分乘2取整，顺序读取。

例：十进制数131.125转换为二进制数。

（131.125）10=（10000011.001）2

同理，十进制转换为八进制或十六进制的方法，也要分整数和小数两部分分别转换，整数部分除8（或16）取余数，倒序读取；小数据部分乘8（或16）取整，顺序读取。

•二进制→八进制：整数部分和小数部分分别转换。从小数点起分别向左、向右每3位分为一组，最左或最右不足3位的补0，并且每组数分别位权相加，转换为0～7这8种数字，再按从左到右的顺序读取。此方法可以称为“三位一组法”。

例：将（10011100.0011）2转换为八进制数。

（10011100.0011）2=（010 011 100.001 100）2=（234.14）8

同理，二进制转换为十六进制采用“四位一组法”。

•八进制→二进制：将每一位八进制数转化为三位二进制数，然后顺序读取。此为“一分为三法”。

例：将（601.03）8转换为二进制数。

（601.03）8=（110 000 001.000 011）2

同理，十六进制转换为二进制，采用“一分为四法”。

3. 信息编码

计算机中，各类信息都是用二进制数来进行表达的，即不论是数字、文字、图形、图像、声音、动画，还是视频，都需要转换为二进制代码0和1，才能在计算机中存储、加工。因此，计算机需要对这些信息进行识别，这就要利用不同的编码规则。

（1）字符编码。

字符编码主要是指对英文编码，涉及字母、数字、标点、运算符等。采用国际通用的ASCII码。为了方便计算机应用，我国制定了能与国际兼容的国家编码标准GB 1988。对ACSII共有128个字符，包括英文大小写字母52个、标点符号和运算符32个、控制符34个。

每个字符用一个7位二进制数表示，一个字节8位，最高位D7为0，具体编码对照如表1-3所示。

若想确定某字符的ASCII码，只要查看它在表中的行和列，并读取相应二进制位数值就可以了。例如，字符#的ASCII编码为010 0011，即将代表高3位的列标题与代表低4位的行标题连续读取即可，然后再将第8位补0，即用二进制数0010 0011表示#。

（2）汉字编码。

汉字在编码形式和内容上远比英文复杂。它是为便于汉字输入计算机而设计的代码。由于电子计算机现有的输入键盘与英文打字机键盘完全兼容，所以如何输入非拉丁字母的文字（包括汉字）便成了多年来人们研究的课题。汉字信息处理系统一般包括编码、输入、存储、编辑、输出和传输等模块，其中编码是关键。不解决这个问题，汉字就不能进入计算机。

计算机中，汉字的表示也是用二进制编码，也是人为编码。根据应用目的的不同，汉字编码主要分为输入码、交换码、机内码和字形码等。

•输入码：也称外码，是用来将汉字输入到计算机中的一组键盘符号。常用的输入码有拼音码、五笔字型码、区位码等。一种好的编码应有编码规则简单、易学好记、操作方便、重码率低、输入速度快等优点，每个人可根据自己的需要进行选择。目前使用最多的是“搜狗拼音”等拼音类的输入码。

•机内码：即交换码、国标码，计算机内部处理的信息，都是用二进制代码表示的，汉字也不例外。而二进制代码使用起来是不方便的，于是需要采用信息交换码。中国标准总局1981年制定了中华人民共和国国家标准GB2312-80《信息交换用汉字编码字符集——基本集》，即国标码。区位码是国标码的一种表现形式，把国标GB2312-80中的汉字、图形符号组成一个94×94的方阵，按区和位指定字符位置，总数=94×94=8 836个，表示7 445个汉字和图形字符，保留1 391个空位备用。根据国标码的规定，每一个汉字都有确定的二进制代码。在微机内部，汉字代码都用机内码。在磁盘上记录的汉字代码也使用机内码。

•字形码：字形码是汉字的输出码，输出汉字时都采用图形方式，无论汉字的笔画多少，每个汉字都可以写在同样大小的方块中。通常用16×16点阵来显示汉字。

一个汉字从输入，到最后输出到屏幕或打印机上，经历的先以输入码形式完成录入、翻译为机内码让计算机识别、根据地址码到汉字字库中寻找字形码、最后把字形码所代表的图形符号显示或打印出来，整个流程可以用图1-32表示，其间环节多，过程复杂可见一斑。

（3）色彩编码。

图形、图像的二进制表达也是用编码的形式解决的。例如，一般人们会把将各种标准颜色表达为对应的RGB值，进而再转化为对应的二进制数，而为了方便书写、记忆又会直接记作对应的十六进制数。此外，在专业人员应用各种颜色时往往会参照标准色板，以便准确地挑选颜色。如图1-33所示，表示的是3种不同的蓝色的颜色值。

任务实施

根据任务安排，以讨论、提问的方式，熟悉计算机系统的基本组成、掌握计算机硬件系统和软件系统常识、了解计算机的简单工作原理。

任务拓展

微信朋友圈：题目自拟，完成一份以“计算机和我们到底有多亲密”为主题的小文章，对自己使用计算机或智能手机的人生经历做一个记载，并发表在自己的微信朋友圈内。谈谈自己对计算机或智能手机的认识。

要求发文截屏，记录成绩。

任务练习

1. 判断题

（1）断开电源后，存储在RAM中的数据不会丢失。

（2）计算机指令由操作码和操作数两部分组成的。

（3）字长表示CPU一次能处理二进制数据的位数，是CPU的主要性能指标之一。

（4）在ASCII码表中，小写英文字母的码值比大写英文字母要小。

（5）汇编语言属于高级程序设计语言。

（6）中央处理器能直接读取内存里的数据。

（7）在微机的硬件设备中，硬盘驱动器既可以当作输出设备，又可以当作输入设备。

（8）在计算机中，8位二进制数构成1个字节。

（9）在录入汉字过程中，只需要如搜狗拼音这样的输入码就可以将汉字显示在屏幕上了。

（10）对于图形设计人员来说，数位板和压感笔也是一种常用的计算机输入设备。

2. 填空题

（1）一个完整的计算机系统确切地讲应该是由_____和_____组成的。

（2）在计算机系统软件中，最基本、最核心的软件是_____。

（3）计算机软件的确切含义应该是_____、_____和_____的总称。

（4）能直接与中央处理器CPU进行信息交换的存储器是_____。

（5）中央处理器主要技术性能指标有_____、_____和_____。

（6）计算机运算器的功能完整地讲包括_____运算和_____运算。

（7）计算机硬件能够直接识别并执行的语言是_____。

（8）在微型计算机系统中，西文字符采用的编码形式是_____。

（9）上网需要在计算机上安装_____，才能完成网页的查看。

（10）若在一个二进制非零无符号整数最低位之后添上两个0，则此数值被变为原数的_____；若删除一个二进制非零无符号整数最低位的1个0，则此数的值被变为原数的_____。

3. 简答题

（1）常用的计算机输入、输出设备有哪些？

（2）计算机操作系统的主要有哪些功能模块？

（3）十进制数119转换成二进制数是什么？写出计算过程。

（4）将高级语言程序翻译为低级语言可以采用什么方式？人们为什么更喜欢用高级程序设计语言编写的程序？

（5）假设某游戏计算机的内存容量为8GB，硬盘容量为2TB，还有256GB的SSD（Solid State Drives，固态硬盘），请问常规硬盘容量是内存容量的多少倍？