任务一 配置计算机
任务描述
新学期、新气象，相信各位同学一定也希望购买一台新计算机，让新学期增加更多的学习乐趣。然而对于经济并不独立的学生来说，如何才能配置一台既适合自己需求又超值的计算机呢？这就需要同学们到科技市场对计算机的各种硬件设备进行调查。多写几份计算机配置单，相信一定能找到适合你的配置。下面给出一种价位在5000元左右，性价比较高的计算机配置表，如表1-1-1所示。
表1-1-1 计算机配置表
任务实施
配置计算机时，主要看使用目的。如果你是用做设计的，通常要用到Photoshop、3ds Max、Lights cape、Premiere、After Effects、CAD等相关设计软件。这些软件运行时会占用大量的内存资源，从而降低计算机的运行速度，所以在配置计算机时要尽量选择双核，甚至四核的CPU和大容量内存。这些软件对计算机图像显示的要求都相当高，为了使图像更清晰、更流畅，建议选购独立显卡；如果你是用来处理办公文件和编程的，显卡的配置就不用太高，用主板集成的就可以了。
（1）观察并填写计算机的外观组成。
在机房中，同学们看到的每一台计算机都是由___________等组成的。在日常生活中，你还经常见到____________等计算机外部设备。
（2）认识机箱并填表。同学们分成几个小组，每组打开一台计算机的机箱，认识机箱内的各个部件，并填写表格，如表1-1-2所示。
表1-1-2 计算机的部件名称与功能
（3）查看CPU和内存参数。
启动计算机，在Windows桌面上右击“计算机”图标，执行“属性”命令，在“系统”对话框中查看CPU和内存参数，如图1-1-1所示；硬盘参数可通过在“计算机”窗口中单击驱动器来查看，如图1-1-2所示。将查看结果填入表1-1-3中。
图1-1-1 “系统”对话框
图1-1-2 查看硬盘的参数
表1-1-3 计算机的硬件参数表
（4）查看你的计算机中安装了哪些软件，并填入表1-1-4中。
表1-1-4 安装的软件表
（5）通过网络、计算机公司等渠道了解目前计算机市场的行情，然后登录“模拟装机平台”（http://zj.zol.com.cn或http://mydiy.pconline.com.cn），根据实际需要，选择自己喜欢的配置，并填写“我的计算机配置单”，如表1-1-5所示。
表1-1-5 我的计算机配置单
能力拓展
（1）你了解常用的外存储器吗？将常用外存储器的容量和特点填入表1-1-6中，并与同学讨论多种外存储器同时并存的必要性。
表1-1-6 外存储器的容量和特点
（2）小明想把计算机中的MP3歌曲复制到一个16GB的U盘中，一首MP3歌曲的文件大小约为4MB，请帮小明算一算，他的U盘大约能存储多少首MP3歌曲？
（3）利用双休日做一个市场调查，了解各种价位品牌计算机的配置情况。
（4）请你为开办打字复印社的小李了解一下各种设备的配置及价格，并模拟配置一台适合小李的计算机，将结果填写在表1-1-7中。
表1-1-7 小李的计算机配置单
相关知识
自第一台电子计算机（ENIAC）在美国问世以来，已经历了四代的历史变革，第一代是电子管计算机，第二代是晶体管计算机，第三代是中小规模集成电路计算机，第四代是大规模和超大规模集成电路计算机。目前使用的计算机都属于第四代计算机，呈现出体积小、重量轻、功耗少、功能强、成本低等特点，如图1-1-3所示。
图1-1-3 第四代计算机
一个完整的计算机系统包括两大部分：计算机硬件系统和计算机软件系统。计算机硬件系统是计算机系统中有形的物理设备与装置的总称，是各种电气元件和电子线路的总和；计算机软件系统是在计算机硬件系统上运行的各种程序及相关资料的总称，它主要负责管理和使用计算机。
1. 计算机的硬件系统
硬件系统是构成计算机的物理装置，是指在计算机中看得见、摸得着的有形实体。1945年，为改进ENIAC，在计算机的发展史上做出杰出贡献的著名应用数学家冯·诺依曼（Von Neumann）与其他专家提出了一个全新存储程序的通用电子计算机方案。这个方案规定了新机器由5个部分组成：运算器、逻辑控制器、存储器、输入设备和输出设备，并描述了这5个部分的职能和相互关系。这个方案与ENIAC相比，有两个重大改进：一是采用二进制；二是提出了“存储程序”的设计思想，即用记忆数据的同一装置存储执行运算的命令，使程序的执行可自动地从一条指令进入到下一条指令。这个概念被誉为计算机史上的一个里程碑。计算机的存储程序和程序控制原理被称为冯·诺依曼原理，按照上述原理设计制造的计算机称为冯·诺依曼机。
概括起来，冯·诺依曼结构的3条重要设计思想如下。
（1）计算机应由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备5大部分组成，每个部分都有一定的功能。
（2）以二进制的形式表示数据和指令。二进制是计算机的基本语言。
（3）程序预先存入存储器中，使计算机在工作中能自动地从存储器中取出程序指令，并加以执行。
硬件是计算机运行的物质基础，计算机的性能如运算速度、存储容量、可靠性等，很大程度上取决于硬件的配置。
仅有硬件而没有任何软件支持的计算机称为裸机。在裸机上只能运行机器语言程序，使用很不方便，效率也低，所以早期只有少数专业人员才能使用计算机。
从外观看，计算机由主机和外部设备组成，如图1-1-4所示。整个计算机的系统构成如图1-1-5所示。
图1-1-4 计算机系统的外部构成
图1-1-5 计算机的系统构成
1）主机
主机包括主板、中央处理器（CPU）、内存条、硬盘、光驱、显卡、声卡、电源等部件，还有连接总线及各种接口。
打开一台计算机的主机，可以清楚地看到其内部结构，如图1-1-6所示。
图1-1-6 主机内部结构示意
主板：它是整个硬件系统的平台，为CPU、内存及各种功能卡（显卡、声卡、网卡、视频采集卡等）提供安装插槽。为存储设备、打印机、扫描仪、刻录机、摄像头等外部设备提供接口。
中央处理器（CPU）：它主要由运算器和控制器组成，又称微处理器（MPU）。
图1-1-7 中央处理器（CPU）
CPU是计算机的核心部件，它的一个重要性能指标是时钟频率，表示计算机每秒的运算次数，又称主频。常见CPU主频有1.5GHz、3.0GHz等。目前，常见的CPU主要由Intel公司和AMD公司制造。通常所说的奔腾（Pentium）是指CPU的型号，CPU型号决定计算机的型号和性能。常见的CPU型号有：AMD速龙（Athlon）系列、AMD锐龙（Ryazan）系列、Intel赛扬（Celeron）系列、Intel奔腾（Pentium）系列、Intel酷睿（Core）系列等。
小提示
我国在2002年9月设计并制造出具有自主知识产权的CPU——“龙芯”I号，标志着我国已经拥有了CPU的核心技术。同年12月，由中科院计算所、海尔集团、长城集团长软公司、中软股份、中科红旗、曙光集团、神州龙芯等国内七大豪门联手发起的“龙芯联盟”宣布正式成立，并发布了共同宣言。“龙芯”CPU的横空出世，为改变我国信息产业无“芯”局面迈出了重要的一步。
存储器：它是计算机用来存储程序和数据的设备。存储器分为内存储器和外存储器两种。
内存储器（内存）用于存储程序和数据。内存又可分为只读存储器（ROM）和随机存储器（RAM）。ROM用于永久存放特殊的专用信息，其中的信息只可读不可写，断电时信息不会丢失。RAM中的信息可读写，在计算机运行过程中能够稳定、准确地保存信息，但断电后，RAM中的信息将全部丢失。目前，内存的容量有512MB、1GB、2GB、4GB、8GB等。
外存储器（外存）包含硬盘、移动硬盘、光盘、U盘等，如图1-1-8所示。它所存储的信息不会因关机或断电而丢失。
图1-1-8 部分外存储器及其驱动器
2）外部设备
输入设备与输出设备合称为外部设备，简称外设，如图1-1-9所示。常见的输入设备有键盘、鼠标、话筒、扫描仪、手写板、摄像头等。常见的输出设备有显示器、音箱、打印机等。
图1-1-9 计算机的外部设备
2. 计算机的软件系统
软件系统是指使用计算机所运行的全部程序的总称。软件是计算机的灵魂，是发挥计算机功能的关键。计算机软件由程序和有关的文档组成。程序由一系列的指令按一定的结构组成。文档是软件开发过程中建立的技术资料。程序是软件的主体，一般保存在存储介质中，如在软盘、硬盘或光盘中，以便在计算机上使用。现在人们使用的计算机都配备了各式各样的软件，软件的功能越强，使用起来越方便。软件可分为两大类：一类是系统软件，另一类是应用软件。软件系统组成如图1-1-10所示。
图1-1-10 软件系统的组成
1）系统软件
系统软件是管理、监控和维护计算机资源的软件，是用来扩大计算机的功能、提高工作效率、方便用户使用计算机的软件。系统软件是计算机正常运转所不可缺少的，是硬件与软件的接口。一般情况下系统软件分为4类：操作系统、语言处理系统、数据库管理系统和服务程序。
（1）操作系统
操作系统是系统软件的核心。它是由指挥与管理计算机系统运行的程序模板和数据结构组成的一种大型软件系统，其功能是管理计算机的硬件资源和软件资源，为用户提供高效、周到的服务。操作系统与硬件关系密切，是加在“裸机”上的第一层软件，其他绝大多数软件都是在操作系统的控制下运行的，人们也是在操作系统的支持下使用计算机的。操作系统是硬件与软件的接口。
常见的操作系统有UNIX/Xenix、MS-DOS、Linux、OS/2和Windows系列的Windows XP、Windows 7、Windows 8等。下面介绍这些操作系统的发展过程和功能特点。
①DOS操作系统。DOS最初是为IBM PC开发的操作系统，因此它对硬件平台的要求很低。即使对于DOS 6.22这样的高版本，在640KB内存、60MB硬盘、80286微处理器的环境下，也能正常运行。DOS操作系统是单用户、单任务、字符界面和16位的操作系统。因此，它对于内存的管理仅局限于640KB的范围内。DOS有3种不同的品牌，它们是Microsoft公司的MS-DOS、IBM公司的PC-DOS和Novell公司的DR-DOS。这3种DOS是兼容的，但也有一些区别。
②Windows操作系统。Windows是Microsoft公司在1985年11月发布的第一代窗口式多任务系统，它使PC开始进入了所谓的图形用户界面时代。在1995年，Microsoft公司推出了Windows 95操作系统；在1998年，Microsoft公司又推出了Windows 95的改进版Windows 98。Windows 98的一个最大特点就是把Microsoft公司的Internet浏览器技术集成到了Windows 98里面，使得访问Internet资源就像访问本地硬盘一样方便，从而更好地满足了人们越来越多的访问Internet资源的需求。Windows 95、Windows 98操作系统是一种单用户、多任务、32位的操作系统。
2000年Microsoft公司又推出了Windows 2000版本。它吸取了Windows 98和Windows NT的许多精华之处，是Windows 98和Windows NT的更新换代产品。此后，Windows将不会再有单用户和网络版之分，使用户能够在相同操作系统中，使用相同的、友好的操作系统界面处理不同的事务。Windows 2000是一个多用户、多任务操作系统。
不久，Microsoft公司又推出了Windows XP。Windows XP采用了Windows 2000的源代码作为基础，使其有可靠的稳定性，继续保持其安全性、可靠性的优点。在网络时代，Windows XP更受欢迎。
2009年10月22日微软公司于美国正式发布Windows 7，Windows 7因其创新的性能、出色的兼容性和卓越的使用体验，获得了来自各界人士的一致好评。
Windows 8由微软公司于2012年10月26日正式推出，是具有革命性变化的操作系统。系统独特的Metro开始界面和触控式交互系统，计算机操作更加简单和快捷，为人们提供高效易行的工作环境。
③UNIX系统。UNIX系统于1969年问世，最初是在中小型计算机上运用的。最早移植到80286微机上的UNIX系统，称为Xenix。UNIX系统的特点是短小精干、系统开销小、运行速度快。目前主要的版本是UNIX 3.2 V4.2和ODT 3.0。
UNIX系统是一个多用户系统，一般要求配有8MB以上的内存和较大容量的硬盘，对于高档微机也适用。
④OS/2系统。OS/2系统正是PS/2系列开发的一个新型多任务操作系统。它克服了640KB主存的限制，具有多任务功能。1987年IBM公司在激烈的市场竞争中推出了PS/2（Personal System/2）个人计算机。PS/2系列计算机大幅度突破了现行PC的体系，采用了与其他总线互不兼容的微通道总线MCA，并且IBM自行设计了该系统的大部分零部件，以防止其他公司的仿制。
OS/2的特点是采用图形界面，它是一个32位系统，不仅可以处理32位OS/2系统的应用软件，也可以运行16位DOS和Windows软件。OS/2系统通常要求在4MB内存100MB硬盘（或更高）的硬件环境下运行。它的硬件配置越高，则系统运行就越稳定。
（2）语言处理程序
随着计算机技术的发展，计算机经历了由低级向高级的历程，不同风格的计算机语言不断出现，逐步形成了计算机的语言体系。用计算机解决问题时，人们必须先将解决该问题的方法和步骤按一定序列和规则用计算机语言描述出来，形成计算机程序，然后输入计算机，计算机才能按人们事先设定的步骤自动地执行。
语言处理程序使用的语言包括机器语言、汇编语言和高级语言。这些语言处理程序除个别常驻在ROM中可独立运行外，都必须在操作系统支持下运行。
①机器语言。计算机中的数据都是用二进制表示的，机器指令也是用一串由“0”和“1”不同组合的二进制代码表示的。机器语言是直接用机器指令作为语句与计算机交换信息的语言。
不同的机器，其指令编码不同，含有的指令条数也不同。因此，机器指令是面向机器的。指令的格式和含义是由设计者规定的，一旦规定好后，硬件逻辑电路就会严格根据这些规定设计和制造，所以制造出的机器也只能识别这种二进制信息。
用机器语言编写的程序，计算机能识别，可直接运行，但程序容易出错。
②汇编语言。汇编语言是由一组与机器语言指令一一对应的符号指令和简单语法组成的。它是一种符号语言，可将难以记忆和辨认的二进制指令码用有意义的英文单词（或缩写）作为辅助记符，使之比机器语言编程前进了一大步，如“ADD A B”表示将A与B相加后存入B中。它能与机器语言指令01001001直接对应。但汇编语言与机器语言的一一对应，仍需紧密他依赖硬件，因此，程序的可移植性差。
用汇编语言编写的程序称为汇编语言源程序。经汇编程序翻译后得到的机器语言程序称为目标程序。由于计算机只能识别二进制编码的机器语言，因此，无法直接执行用汇编语言缩写的程序。汇编语言程序要由一种“翻译”程序来将它翻译为机器语言程序，这种翻译程序称为编译程序。汇编语言是系统软件的一部分。
③高级语言。高级语言比较接近日常用语，对机器依赖性低，是适用于各种机器的计算机语言。由于用机器语言或汇编语言编程，与计算机硬件直接相关，使编程困难且通用性差。因此，人们创造出与具体的计算机指令无关，其表达方式更接近于被描述的问题、更易被人们掌握和书写的语言，这就是高级语言。
用高级语言编写的程序称为高级语言源程序，经语言处理程序翻译后得到的机器语言程序称为目标程序。高级语言程序必须翻译成机器语言程序才能执行，计算机无法直接执行用高级语言编写的程序。高级语言程序的翻译方式有两种：一种是编译方式；另一种是解释方式。相应的语言处理系统分别称为编译程序和解释程序。
在解释方式下，并不生成目标程序，而是对源程序按语句执行的动态顺序进行逐句分析，可边翻译边执行，直至程序结束。在编译方式下，源程序的执行分成两个阶段：编译阶段和运行阶段。通常，经过编译后生成的目标代码尚不能直接在操作系统下运行，还需经过连接阶段为程序分配内存后才能生成真正可运行的执行程序。
高级语言不再面向机器而是面向解决问题的过程，以及面向现实世界的对象。大多数高级语言采用编译方式处理，因为编译方式执行速度快，而且一旦编译完成后，目标程序可以脱离编译程序独立存在反复使用。面向过程的高级语言种类很多，比较流行的高级语言有Basic、Pascal和C语言等，其中有些程序适合于初学者，如Basic语言及许多数据库语言，则采用解释方式。
1980年开始提出的“面向对象（Object-Oriented）”概念是相对于“面向过程”的一次革命。专家们预测，面向对象的程序设计思想将成为今后程序设计语言发展的主流，如C++、Java、Visual Basic、Visual C等都是面向对象的程序设计语言。“面向对象”不仅作为一种语言，还作为一种方法贯穿于软件设计的各个阶段。
（3）数据库管理系统
数据库是将具有相互关联的数据以一定的组织方式存储起来形成相关系列数据的集合。数据库管理系统就是在具体计算机上实现数据库技术的系统软件。随着计算机在信息管理领域中日益广泛深入的应用，产生和发展了数据库技术，随之出现了各种数据库管理系统（Data Base Management System，DBMS）。
DBMS是计算机实现数据库技术的系统软件，它是用户和数据库之间的接口，是帮助用户建立、管理、维护和使用数据库进行数据管理的一个软件系统。
目前已有不少商品化的数据库管理系统软件，如DBase、Visual FoxPro等都是在不同的系统中获得广泛应用的数据库管理系统。
（4）服务程序
现代计算机系统提供多种服务程序，它们是面向用户的软件，可供用户共享，以方便用户使用计算机和管理人员维护计算机。
常用的服务程序有编辑程序、连接装配程序、测试程序、诊断程序、调试程序等。
①编辑程序（Editor）：能使用户通过简单的操作就可以建立、修改程序或其他文件，并提供方便的编辑环境。
②连接装配程序（Linker）：可以把几个分别编译的目标程序连接成一个目标程序，并需要与系统提供的库程序相连接，才能得到一个可执行程序。
③测试程序（Checking Program）：能检查出程序中的某些错误，可方便用户对错误的排除。
④诊断程序（Diagnostic Program）：能方便用户对计算机进行维护，检测计算机的硬件故障并对故障定位。
⑤调试程序（Debug）：能帮助用户在程序执行的状态下检查源程序的错误，并提供在程序中设置断点、单步跟踪等手段。
2）应用软件
应用软件是为了解决计算机各类问题而编写的程序，其分为用户程序与应用软件包。它是在硬件和系统软件的支持下，面向具体问题和具体用户的软件。随着计算机应用的日益广泛深入，各种应用软件的数量不断增加，质量日趋完善，使用更加方便灵活，通用性越来越强。有些软件已逐步标准化、模块化，形成了解决某类典型问题的较通用的软件，这些软件被称为应用软件包（Package）。它们通常是由专业软件人员精心设计的，为广大用户提供方便、易学、易用的应用程序，以帮助用户完成各种各样的工作。常用的软件包有字处理软件、表处理软件、会计电算化软件、绘图软件、运筹学软件包等。
（1）用户程序
用户程序是用户为了解决特定的具体问题而开发的软件。充分利用计算机系统的种种现成的软件，在系统软件和应用软件包的支持下可以更加方便、有效地研制用户专用的程序，如各种票务管理系统、事务管理系统和财务管理系统等。这些都属于用户程序。
（2）应用软件包
应用软件包是为实现某种特殊功能，而精心设计、开发的结构严密的独立系统，是一套满足同类应用的软件。如Microsoft公司生产的Office 2003应用软件包，包含Word 2003（字处理）、Excel 2003（电子表格）、PowerPoint 2003（幻灯片）等，是实现办公自动化应用软件包。
系统软件和应用软件之间并不存在明显的界限。随着计算机技术的发展，在各种各样的应用软件中有了许多共同的东西，把这些共同的部分抽取出来形成一个通用软件，它就逐渐成为系统软件了。
3. 计算机处理信息的过程
自第一台电子计算机诞生以来，虽然计算机技术在不断地发展，但绝大多数计算机仍遵循冯·诺依曼提出的“存储程序”工作原理。
按照冯·诺依曼原理构建的计算机工作过程由五个部分组成，如图1-1-11所示，人们将程序通过输入设备输入计算机，并存放在内存中，控制器从内存中逐条取出命令，然后向其他部件发出指令，指挥各部件协调的工作，显示器或打印机输出信息处理的结果，从而完成信息输入、信息加工处理（运算）和信息输出等任务。
图1-1-11 计算机的工作过程
在整个工作过程中，计算机离不开内存和控制器，依靠存储程序（资料和工作指令）控制协调工作，使计算机自动执行命令，这就是计算机的简单工作原理。