1.1 认识计算机
任务描述
本任务主要是认识计算机系统的组成、特点及其相互之间的联系，掌握计算机信息输入的方法。
任务分析
计算机系统主要是由硬件系统和软件系统组成的，它们之间相辅相成，缺一不可。熟悉计算机各大模块的特点是认识计算机的基础。
任务分解
本任务可以分解为以下3个子任务。
子任务1：认识计算机系统。
子任务2：认识计算机的硬件系统。
子任务3：认识计算机的软件系统。
任务实施
1.1.1 认识计算机系统
一般来说，一个完整的计算机系统主要由硬件系统和软件系统两部分组成，不带有软件系统的计算机称为裸机，裸机是无法正常工作的。从整体上来看，计算机系统可以分为4个层次，如图1.1所示，处在最底层的是计算机硬件；在硬件的外围是系统软件，其核心是操作系统；而所有的应用软件是依赖于系统软件；在最外层的是广大用户。
图1.1 计算机系统的4个层次
计算机的硬件系统是指构成计算机的电子线路和各种机电装置的物理实体，是看得见、摸得着的实体。软件系统是指为了运行、管理和维护计算机所编制的各种程序和相关数据的集合。计算机系统的基本组成如图1.2所示。
图1.2 计算机系统的组成
1.1.2 计算机的硬件系统
1．中央处理器（Central Processing Unit, CPU）
CPU也称为微处理器，主要由运算器和控制器两大部件组成，其中还包括寄存器，寄存器是CPU内部的临时存储单元。CPU是微型计算机的核心部件其主要任务就是取出指令，解释指令并执行指令。
● 运算器：主要负责对信息的加工处理，含数字运算和逻辑运算。
● 控制器：使计算机能够自动地执行命令和协调计算机各部件有条不紊地进行工作。
2．内存储器
内存储器简称内存，又称主存储器。内存的主要功能是直接与CPU进行数据交换，主要存放当前运行的程序、待处理的数据及运算结果。内存的存取速度和辅助存储器相比要快得多。
（1）内存的分类。内存一般分为随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。
① RAM（Random Access Memory）。RAM中信息既可以读，又可以写，主要用来存放用户的数据和程序。在计算机断电以后，RAM中存放的信息就会丢失。
RAM一般采用半导体存储器，半导体存储器由于结构上的不同，又分为静态存储器（SRAM）和动态存储器（DRAM）。静态存储器体积大，功耗高，交换速度更快，但价格贵；而动态存储器体积小，功耗低，交换速度相对较慢，价格便宜。
② ROM（Read Only Memory）。ROM中的信息只能读，不能写入，它一般是由制造厂家一次性写入的。在计算机断电后，ROM中存放的信息不会丢失。ROM中存放的是一段系统程序，称为基本输入/输出系统，简称BIOS。它的主要功能是启动计算机，完成加电自检并引导操作系统，提供许多设备的驱动程序，如键盘、显示器、软硬盘、打印机、串口等。
（2）Cache。Cache称为高速缓冲存储器，简称缓存，是一种交换速度更快的特殊内存储器。它一般采用半导体存储器中存取速度更快的静态存储器（SRAM）。Cache的引入是为了协调高速的CPU与低速的RAM之间的速度差，以提高系统的整体性能。Cache一般分为两级，即1级Cache和2级Cache。从Pentium Pro开始，Cache已全部集成在CPU芯片中，Cache的容量一般在512KB～8MB。
3．外存储器
外存储器简称外存，又称为辅助存储器。辅助存储器一般存储容量较大，且关机断电后存放在其中的数据不会丢失，但存取速度相对内存储器较慢，所以CPU并不直接与外存打交道。需要时先将外存中的信息调入内存，然后再与内存交换信息。
图1.3 计算机的3级存储体系
目前计算机中采用3级存储体系，如图1.3所示，它是为解决存储器容量、速度与价格的矛盾提出来的。其中，Cache的读写速度最快，RAM次之，辅助存储器再次之；从存储容量来看，辅助存储器容量最大，RAM次之，Cache再次之。
计算机常用的外存储器有磁盘存储器、光盘存储器，以及一些可移动存储器。磁盘存储器又分为软盘存储器和硬盘存储器，但软盘存储器已被市场淘汰。
（1）硬盘驱动器。硬盘也是一种磁记录存储器，其存储原理与软盘存储器相似，只不过它是由多个金属盘片和多个磁头全部密封在一个容器内组成的。
（2）光盘存储器。光盘存储器是一种新型存储设备，具有容量大、寿命长、价格低等特点。目前，一张CD光盘的容量约为650MB。光盘的读写是通过光盘驱动器来实现的。
光盘驱动器（简称光驱）的一个重要指标是光驱的“倍速”，即数据传输率。单速光驱每秒能存取150KB数据。光驱倍速越大，存取速度越快。目前主流光驱具有40倍速、52倍速等。一般而言，光驱的读写速度比硬盘慢。
光盘一般分为只读型光盘（CD-ROM、DVD-ROM）、一次写入光盘（CD-R、DVD-R）和可擦写光盘（CD-RW、DVD-RW）3种类型。
（3）可移动存储器。可移动存储器是指可方便携带的存储器，常用的可移动存储器有移动硬盘、闪存等。
目前应用最广的可移动存储器要数USB闪存盘（通过USB接口接入）。它是一种新型的半导体存储器，具有体积小，重量轻，容量较大，使用方便等特点，其存储容量一般在1～64GB。
4．输入设备（Input Device）
在计算机中，最常用的输入设备是键盘和鼠标。
（1）键盘。键盘按键的分类主要有功能键区、主键盘区、编辑键区、数字小键盘4个部分，如图1.4所示。常用键的功能与使用方法如下。
图1.4 键盘按键的分类
① 空格键：键盘下方最大的长条键，按该键会在屏幕上留下一个空格。中文的习惯是在每段文章开头空两个字位置，这时就可以利用空格键。
② 回车键：键上写有“Enter”。如写一段文章，按回车键就可以另起一段。
③ 退格键：回车键上面的键，有些键盘的此键上写有“BackSpace”，有些键盘上只标有一个“←”。如果写错了一个字，按此键，即可删除此字。
④ 大小写锁定键：键上写有“CapsLock”。按下此键，指示灯亮，此时输入的字母为大写；再按一次，指示灯灭，此时输入的字母为小写。
⑤ 上档键：共有两个，键上写有“Shift”或“↑”符号。按住此键，再按数字键或字母键，则会输入上排字符或大写字母。
⑥ 数字锁定键：键上写有“NumLock”。按下此键，指示灯亮，小键盘即可以用于输入数字；再按一次，指示灯灭，小键盘即和左侧编辑键功能相同。
（2）鼠标。在Windows操作系统等图形界面环境下，鼠标已成为计算机的另一必备的输入设备，它通过在屏幕上的坐标定位来完成输入操作。
常用的鼠标有机械式和光电式两种，它们的定位原理不同，但在使用操作上是一样的。通常鼠标上有左、右两个按键和中间的滚轮，鼠标的基本操作有移动、单击（左击、右击）、双击（左键）、拖动、滚动滚轮等。
5．输出设备（Output Device）
计算机中常用的输出设备有显示器和打印机。
（1）显示器。常用的显示器有阴极射线管（CRT）显示器和液晶（LCD）显示器。显示器的尺寸以屏幕对角线的长度来表示，常用的有17英寸、19英寸和22英寸等。
① CRT显示器。CRT显示器通过显示适配器（显卡）与计算机相连。显卡由字符库、刷新存储器、控制电路和接口组成，其功能是将计算机中的信息转换成模拟信号并在显示器上显示。常见的显卡有VGA（视频陈列）显卡和增强型VGA卡。
② 液晶显示器。LCD（Liquid Crystal Display）显示器由液晶显示屏及相关控制电路组成，其核心部件就是液晶显示屏，简称液晶屏。液晶屏的基本结构是由两片玻璃基板与中间的液晶体组成的薄形盒，因此，它具有超薄、体积小、功耗低、无电磁辐射、显示质量高等优点。
（2）打印机。打印机是以纸为介质的一种输出设备，它的输出结果称为硬拷贝。目前应用最多的打印机有喷墨打印机和激光打印机。
① 喷墨打印机。喷墨打印机是用喷墨代替针打，即通过精细的喷头将特制墨水喷在纸上来产生字符或图形。喷墨打印机价格便宜，噪声低、打印质量高，具有彩色打印功能，但耗材太贵。
② 激光打印机。激光打印机是激光技术和电子照相技术相结合的产物，它具有高速、高精度、低噪声等特点，但价格较贵。激光打印机的打印质量一般以其分辨率（dpi）来表示（每英寸点数）。目前激光打印机的分辨率一般为600dpi。
1.1.3 计算机的软件系统
计算机中的软件系统是整个计算机系统中的重要组成部分，没有配备任何软件的计算机是无法正常工作的。软件分为系统软件和应用软件两大类。
系统软件是管理、监控和维护计算机软、硬件资源的软件。常见的系统软件有操作系统、程序设计语言处理程序、系统实用程序和工具软件等。应用软件是为解决各种具体的应用问题而编制的程序，如文字处理软件、财务处理软件等。
1．操作系统
操作系统是最基本、最重要的系统软件，它是用户和计算机的接口，换句话说，用户通过操作系统来使用计算机。操作系统是对计算机软、硬件资源进行全面管理的一种系统软件，它一般具有五大功能：CPU管理、存储管理、外部设备管理、文件管理和作业管理。
操作系统的分类方法很多。若按用户数分，可分为单用户操作系统和多用户操作系统；若按任务数分，可分为单任务操作系统和和多任务操作系统；若按使用功能分，可分为批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统、网络操作系统和分布式操作系统。
常见的计算机操作系统有MS-DOS（单任务单用户操作系统）、Windows XP /Windows 7（单用户多任务操作系统）、Windows 2008 Server（网络操作系统）、Xenis（多用户分时操作系统）、Linux、UNIX等。
2．程序设计语言
利用计算机解决问题的基本手段是编制程序和运行程序。编制程序的过程称为程序设计。要进行程序设计，必须使用一定的语言，称为计算机语言或者程序设计语言。
从计算机语言的发展来看，计算机语言一般分为3类：机器语言、汇编语言和高级语言。
（1）机器语言。机器语言是由二进制序列组成的、CPU能直接识别的程序设计语言。机器语言的每一条语句都是二进制形式的指令代码，因此，机器语言是从属于硬件的，随CPU的不同而不同。
因为机器语言的语句都是二进制指令码，所以，计算机能直接识别，运行速度快，但是使用机器语言编程难度很大，不好记忆，容易出错，可读性差。目前几乎没有人使用机器语言直接编码。
（2）汇编语言。汇编语言是对机器语言的改进，采用助记符来代替机器语言的二进制指令代码，大大方便了记忆，增强了可读性。
显然，计算机不能直接识别和执行汇编语言编写的程序（称为汇编语言源程序），需要将汇编语言源程序“翻译”成机器语言程序，计算机才能识别和执行。我们把这一“翻译”过程称为“汇编”。当然，完成“汇编”的任务也是由程序自动进行的，完成汇编的程序称为汇编程序。
汇编语言和机器语言相比，尽管有了改进，但仍然离不开具体的机器，编程效率不高，也很少人使用。
（3）高级语言。高级语言与人类自然语言接近，通用性、易用性好，而且不依赖于具体的机器。
显然，用高级语言编写的程序（称为高级语言源程序），计算机也不能直接识别并执行，必须经过“翻译”。翻译的方式有两种：一是编译方式，二是解释方式。它们所采用的翻译程序分别称为编译程序和解释程序。
编译方式是将整个高级语言源程序全部转换成机器指令，并生成目标程序，再将目标程序和所需的功能库等连接成一个可执行程序。这个可执行程序可以独立于源程序和编译程序而直接运行。
解释方式是将高级语言源程序逐句地翻译、解释，逐条执行，执行后不保存解释后的机器代码，下次运行此源程序时还要重新解释。
高级语言种类很多，目前常用的多是面向对象的程序设计语言，如Visual Basic、C++、Java等，常用于编写应用软件。另外，C语言因其编程效率高，常用于系统软件的编写。
3．应用软件
应用软件是指为解决各种实际问题而设计的应用程序。应用软件可分为通用应用软件和专用应用软件，如WPS、Office可称为通用应用软件，而某单位的财务管理软件则是专用软件。正是由于应用软件的功能繁多、品种丰富，才使得计算机的应用日益广泛。