计算机基础知识第1章.ppt

计算机应用基础 Fundamentals of Computer Application 任课教师：李 玲 中南财经政法大学信息学院 （一）关于本课程 l课程名称：计算机应用基础 l课程号：09081050 l课程属性：必修 l学时：51 l学分：3 l考试类型：闭卷考试 l上课时间：4-16周，每周2次，每次2个学时 l使用教材： 大学计算机基础 大学计算机基础实验指导 2 （二）课程安排 l上课：51学时 上课讲重点，其它要自己阅读 l上机实验：51学时 上机多实践，要作实验报告 实验地点：南湖校区现代教育技术中心学生公共机房 l考试形式： 上机考试占20%；平时考核占20%；期末考试试卷（笔试）占60% l学习方法： 听课和上机相结合，理论联系实际，多动手！ 3 第1章 计算机基础知识 l计算机发展概况，计算机的分类和应用； l十进制、二进制、八进制、十六进制间的转换； l信息和信息技术的概念。 第2章 计算机系统 l计算机系统的组成； l计算机硬件系统和软件系统； l文件系统和DOS简介。 （三）学习内容（共8章） 4 （三）学习内容（共8章） 第3章 常用操作系统 l操作系统概述； l重点介绍Windows XP系统的基本操作；文件管理 和磁盘管理、控制面板和任务栏的使用等。 第4章 Office 2003 l重点介绍Word、Excel、PowerPoint的使用方法 。 5 （三）学习内容（共8章） 第5章 计算机网络及应用 l计算机网络概述、体系结构和组成； lInternet基础和应用：WWW、IE、EMAIL、FTP 等。 l搜索引擎的使用。 第6章 多媒体技术基础 l多媒体技术概述、硬件设备、应用软件等。 6 （三）学习内容（共8章） 第7章 软件基础 l算法； l数据结构； l程序设计和软件工程的基本概念。 第8章 信息系统安全 l信息系统安全的定义； l计算机病毒及网络安全； l如何正确使用计算机。 7 （四）学习目标 1.掌握计算机的基本原理和基本概念； 2.掌握计算机操作的基本技能； 3.为后续数据库课程和计算机二级考试做准备 。 8 计算机发展史、计算机中数和字符的表示、信息化与信息技 术的概念； 冯诺依曼原理、计算机系统组成； 文件系统与DOS的一些基本概念； 操作系统的功能和基本操作； 操作系统的资源管理方法：磁盘管理和文件管理、控制面板 ； 计算机网络的基本工作原理； 信息安全与计算机病毒防范。 1.掌握计算机的基本原理和基本概念 9 指法练习和汉字输入法； Windows XP系统的基本操作； Word的模板、样式、文本框、表格制作等功能； Excel的图表制作、排序、筛选等功能； PowerPoint的制作、放映设置等功能； 网络连接的设置、网络资源的搜索技巧。 2.掌握计算机操作的基本技能 10 本课程是后续课程数据库及应用的基础 ，对本课程的一些基本操作和方法的学习是否 扎实，对计算机二级考试能否顺利通过也十分 重要。 3.为后续数据库课程和计算机二级考试做准备 11 （五）师生沟通渠道： Blackboard Blackboard 电子教育平台电子教育平台 12 / 鼠标左键单击该 连接图标 13 鼠标左键单击该 连接图标 14 用户名：学号 密码：学号 点击“登陆”按钮 15 16 点击 鼠标左键单击“课程 文档” 17 18 凡是加“下划线”的文档 表示可以下载，点击就 会弹出下载页面。 l“课程文档”里包括： 每次上课的PPT； 每章的相关视频； 软件； 19 鼠标左键单击“ 讨论板” 20 第1章 计算机基础知识 1.1 计算机发展概况、分类和应用 1.2 计算机中数和字符的表示 1.3 信息技术基础 21 1.1 计算机发展概况 一、计算机的发展过程 1946年，世界上第一台电子数字计算机ENIAC 在美国诞生。 计算机的发展经历了4代的演变，目前正在研 究第5代(新一代)计算机。 22 第一代：电子管时代(1946年1958年) 以电子管为基本电子元器件；使用机器语言和 汇编语言；应用领域主要局限于科学计算。 l这一代计算机是计算机发展的初级阶段,运算速 度每秒只有几千次至几万次，体积大、功耗大 、价格昂贵、可靠性差。 23 第一代电子管计算机 世界上第一台电子计算机 ENIAC(1946) Electronic Numerical Integrator And Computer 运算速度5000 次/秒； 功耗150kw/h ； 用手工搬动开 关和拔插电缆 来编程,占地 170m2 ,重约 30吨,100万美 元。 24 第二代：晶体管时代 (1958年1964年) 特点：运算速度达到每秒几万次至几十万次，体积缩小， 重量减轻，功耗大为降低、可靠性有所提高。 出现了程序设计语言（例如FORTRAN）和操作系统，建立 了程序库和批处理的管理程序。 用途：科学计算、数据处理和过程控制。 25 第三代：中小规模集成电路(1964年1971年) 硬件方面：普遍采用了集成电路，使体积、功耗 均显著减小，可靠性大大提高，运算速度已经达 到每秒几十万次至几百万次； 软件方面：操作系统日臻完善；出现了多道程序 ，并行处理技术、多处理机、虚拟存储系统等。 26 第四代：大规模集成电路(1971年目前) 硬件方面：大规模集成电路成为计算机的主要 元器件，运算速度达到每秒几百万次至上亿次 。出现了微处理器和微型计算机。 软件方面：出现了数据库系统、多处理机系统 、分布式系统等。 27 硬件技术对计算机更新换代的影响 100 000 000 超大规模 集成电路 1978现在 10 000 000 大规模 集成电路 19711977 1 000 000 中小规模 集成电路 19641971 200 000 晶体管 19581964 40 000 电子管 19461958 速度（次/秒） 硬件技术 时间 代 三 四 二 一 28 新一代计算机 特点：新一代计算机是把信息采集、存储处理 、通信和人工智能（AI）结合在一起的计算机 系统。 器件上采用超大规模的集成电路；系统结构有 革命性的变化，类似于人脑的神经网络；采用 超并行结构的数据流计算等。 材料上使用常温超导材料和光器件。 29 我国电子计算机研究状况 从1953年开始的，1958年研制出第一台计算 机，即103型通用数字电子计算机，它属于第 一代电子管计算机。 我国相继研制出第二代、第三代计算机。 30 1983年的“银河-”巨型计算机 (1亿次s) 31 1992年的巨型计算机“银河-” (10亿次s) 目前又研制成功了“银河-”巨型计算机，运行速度已达到每秒130亿次。 32 2000年的巨型计算机“神威-” (3840亿次s) 在当时世界上已投入商业运行的前500名高性能计算机中排48位 33 2004年，上海超级计算中心的曙光4000A 运算速度达到每秒10万亿次，在世界前500名高性能计算机中排第10位 34 超级计算机“曙光5000”研制成功2008-6 35 运算速度达到每秒230万亿次 IBM: ASCI White2003 速度每秒12.3万亿次 国外的超级计算机 36 运算速度每秒280.6万亿次 37 从2004年开始，IBM的蓝色基因/L位居全球超级计算机500强榜首! 1.最新超级计算机500强出炉， IBM“走鹃”居首，运算速度 478.2 万亿次（2008年6月的数据）。 2.中国则有13部超级计算机打入超级计算机500强 （曙光5000错过了月中旬推出的世界超级计算机500强排位。 从性能上比，这台中国制造的超级计算机仅次于 “蓝色基因”系统 ）。 38 我国未来规划超级计算机方面 l国家863高性能计算课题组组长怀进鹏公开表 示，国家计划在十一五期间，研制出两台百万 亿次超级计算机，并掌握千万亿次超级计算机 的研发能力。 l曙光公司和中科院计算所将在2008年6月实现 百万亿次超级计算机系统，并在2010年最终实 现中国的千万亿次超级计算机系统。 39 1.1.2 计算机的分类 l计算机的种类很多，通常按不同的标准有不同 的分类： 1.电子计算机从原理上可分为三类： 模拟式计算机。其处理的电信号在时间上是连 续的，这种信号称为模拟量。 数字式计算机。其处理的电信号在时间上是断 续的，这种信号称为数字量。 混合式计算机。 40 010011100 数字信号 模拟信号 在电学中具有两种稳定状态以代表0和1的东 西很多。如：电压的高和低，开关的开和关， 脉冲的有和无，晶体管的导通和截止等等。 41 2.按构成计算机的基本元件可分为四类：电子管计算机； 晶体管计算机；集成电路计算机；大规模或超大规模集 成电路计算机。 3.按用途可分为专用计算机(为某种特定目的所设计制造的 计算机，其适用范围窄)和通用计算机(目前广泛应用的 计算机，可用于解决各种类型的问题)两大类。 4.根据计算机运算速度的快慢、存贮容量的大小、功能的 强弱，一般分为巨型机、大型机、中型机、小型机和微 型机五类。 42 1.1.2 计算机的分类 1.1.3 计算机的应用 1、科学计算：完成数学问题的计算。 2、数据处理：对大量的数据及时记录、整理、统计并加工 成人们所需要的形式。 3、过程控制：指用计算机及时采集检测数据，按最佳值迅 速对控制对象进行自动调节控制。 4、计算机辅助系统：计算机辅助系统主要包括计算机辅助 设计、计算机辅助制造和计算机辅助教育等。 5、人工智能：使计算机模拟人类的智能活动：学习、理解 、判断、识别、推理和问题求解等。 6、多媒体技术：计算机对文本、图形、图像、音频和视频 等多种媒体的数据信息，进行采集、存储、传送、编辑 和再现等处理技术。 43 1.2 计算机中数和字符的表示 1.2.1 各种进位记数制 日常生活中，人们广泛使用十进制数，任意一个十 进制数(1234)10可表示为： (1234)10= 1103+2102+3101+4100 u(1234)10的下标10表示十进制，该数共有4位； u每位可以是09十个数字中的任意一个； u根据每位所处位置而赋以一个固定的单位值10i称之为权 。 u式中的10称为基数或“底”。 44 与计算机有关的常用的几种进位记数制 1.十进制（十进位记数制） l具有十个不同的数码符号0、1、2、3、4、5、 6、7、8、9，其基数为10；十进制数的特点是 十进一。 l（1011）10 =110 3 +0102+1101+1100 45 与计算机有关的常用的几种进位记数制 2.八进制（八进位记数制） l具有八个不同的数码符号0、1、2、3、4、5、6、7 ，其基数为8；八进制数的特点是逢八进一。 l（1011）8 =18 3 +082+181+180 =（521） 10 46 与计算机有关的常用的几种进位记数制 3.十六进制（十六进位记数制） l具有十六个不同的数码符号0、1、2、3、4、5、6、 7、8、9、A、B、C、D、E、F，其基数为16；十六进 制数的特点是逢十六进一。 l（1011）16=1163 +0162+1161+1160 =（4113）10 47 与计算机有关的常用的几种进位记数制 4.二进制（二进位记数制） l二进制中只有两个数：0和1。二进制数的基数为2， 其特点是逢二进一。 48 1.2.2 不同进制间的转换 l用计算机处理十进制数，必须把它转化成二进 制数才能被计算机接受; l同理，计算机的运算结果应将二进制数转换成 人们习惯的十进制数。这就产生了不同进制数 之间的转换问题。 49 1.十进制数与二进制数之间的转换 （1）十进制整数转换成二进制整数 除以2取余法：把被转换的十进制整数反复地 除以2，直到商为0，所得的余数（从未位读起 ）就是该数的二进制表示。 50 例:将十进制数116转换为二进制数 l2 116 l 2 580 l 2 290 l 2 141 l 2 70 l 2 3 1 l 2 11 l 01 l 反复的除以2 每次的商 每次的余数 l 所以 (116)10 = (1110100)2 (低位) (高位) 108是“ 除以8取余 法”； 10 16是 “除以16取 余法”。 51 （2） （2）十进制小数转换成二进制小数 将十进制小数连续乘以2，选取进位整数，直 到以满足精度要求为止。简称“乘以2取整法” 。求 (0.625)10 =(?)2 0.625 2 (高位) 第一位小数 1. (十分位) 250 2 第二位小数 0. (百分位) 500 2 (低位) 第三位小数 1. (千分位) 000 (0.625)10 =(0.101)2 10 8是“ 乘以8取整 法”; 10 16是 “乘以16取整 法”。 53 （3）二进制数转换成十进制数 l将二进制数按权（2i）展开求和即可 例如：(10001100.101)2 = ( ？)10 117+026+025+024+023+122+021+0 20+12-1+02-2+12-3 =128+0+0+0+8+4+0+0+0.5+0+0125=140.6 25 所以：(10001100.101)2 = (140.625)10 54 2. 二进制与八进制之间的转换 （1）二进制数转换成八进制数 l二进制数和八进制数之间存在特殊关系，即 8=23 ;具体转换方法是： 从小数点开始，整数部分从右向左3位一组， 小数部分从左向右3位一组，不足三位用0补足，写 成对应的八进制数即可。 55 例子： (1111011)2 = (?)8 001111011 二 进进 制 173八 进进 制 56 (1111011)2 = (173)8 （2）八进制数转换成二进制数 l以小数点为界，向左或向右每一位八进制数用 相应的三位二进制数取代，然后将其连在一起 即可。例如: (173)8 = ( ? )2 173 八 进 制 001111011二 进 制 二进制数和16进 制数之间存在特殊 关系，即16=24 57 (173)8 = (001111011)2 数的二、十、十六进制数表示对照表 二进进制 十进进制 十六 进进制 二进进制 十进进制 十六 进进制 0000 0 01001 9 9 0001 1 11010 10 A 0010 2 21011 11 B 0011 3 31100 12 C 0100 4 41101 13 D 0101 5 51110 14 E 0110 6 61111 15 F 0111 7 7 1000 8 8 58 59 1.2.3 数在计算机中的表示 l在计算机中，所有的数据、指令以及一些符号 等都是用特定的二进制代码表示的。 l把一个数在计算机内二进制的表示形式称为机 器数，该数称为这个机器数的真值。 60 机器数具有下列3个特点： 1.机器数有固定的位数。 l它所表示的数受到固定位数的限制，具有一定 的范围，超过这个范围就会产生“溢出”。 l例如，一个8位机器数，所能表示的无符号整数 的最大值是全“1”：11111111，即十进制数255 。如果超过这个值，就会产生“溢出”。 61 机器数具有下列3个特点： 2.机器数把其真值的符号数字化。 l机器数中规定的符号位（一般是最高位）取0或 1，来分别表示其值的正或负（0表示正数，1表 示负数）。 l例如，一个8位机器数，其最高位是符号位，那 末在定点整数原码表示情况下，对于00101110 和10010011，其真值分别为十进制数+46和-19 。 62 机器数具有下列3个特点： 3.机器数中，采用定点和浮点方式来表示小数点的位置。 数的定点表示 定点表示是把小数点约定在机器数的某一固定的位置上 。 定点纯小数 :小数点约定在符号位和数值的最高位之间。 0.0010011 定点整数:小数点约定在数值的最低位之后。10011. 数的定点表示的特点 定点表示所能表示的数值范围非常有限，计算机在进行定点数运 算时，容易产生结果超出表示范围而发生溢出的错误。 63 数的浮点表示 数的浮点表示对应于数的科学（指数）表示。 例如，N=1010.11=0.1010112100。 100称为N的阶码，是一个二进制整数，（100）2=(4)10 ； 0.101011称为N的尾数，是一个二进制小数。 数的浮点表示的特点 浮点表示法表示数的范围大，但是浮点数的运算规则复杂， 运算速度相对来说较慢。在高档微处理器中，用协处理器来 进行浮点数运算，提高了复杂数值计算的处理速度。 64 1.2.4 字符在计算机中的表示 一、字符在计算机中的表示 在计算机内必须要引入文字、字母以及某些专用符号 ，以便表示文字语言、逻辑语言等信息如：英文字 母、标点符号、十进制数以及诸如$、%、等符号。 在计算机内部，各种字符必须用一种二进制代码来表 示。 65 1、西文字符在计算机中的表示-ASCII码 l目前国际上普遍采用的一种字符系统是7位的 ASCII码: （American Standard Code for Information Interchange 美国标准信息交换代码） l包括10个十进制数码，26个英文字母和一定数量 的专用符号，如$、%、*等总共约128个元素 。 66 67 从ASCII表中可看出 lASCII是128个字符组成的字符集。其中编码值0 31不对应任何可印刷（或称有字形）字符，通 常称它们为控制字符，用于通信中的通信控制或 对计算机设备的功能控制。编码值为32的是空格 （或间隔）字符SP。编码值为127的是删除控制 DEL码。 l其余的94个字符称为可印刷字符，有人把空格也 计入可印刷字符时，则称有95个可印刷字符 。 68 2. 汉字在计算机中的表示 l由于汉字是象形文字，不同于英文、法文等拼音 文字，因此用计算机进行汉字信息处理，远比进 行西文信息处理复杂。 l必须要解决汉字的输入、输出以及在计算机内部 的编码问题，即汉字的输入码、字形码和机内码 的问题。 69 （1）输入码 l目前，有多种汉字输入编码，它们主要有以下几种类型： 数字编码:数字编码实质上是一种表格编码，如区位码、电报码等 ，它们都是用一定位数的数字作为汉字的输入编码。1980年，我 国颁布了国家标准GB231280,它的优点是无重码，缺点是代码难 以记忆。 字音编码：拼音码。优点是不需训练和记忆，缺点是输入重码率 很高，必须进行同音字选择。 字形编码：字形编码是根据汉字字形的一种编码，如五笔字型码 、表形码等.这类编码主要用字母表示组成汉字的基本笔划，按汉 字基本笔划的书写顺序和组成进行编码。 70 （2）字形码 显示或打印输出汉字，必须提供汉字的字形码。 汉字字形码是汉字字符形状的表示，一般可用点 阵或矢量形式表示。 系统提供的所有汉字字形码的集合组成了系统的 汉字字形库，简称汉字库。 71 汉字库 72 （3）机内码 l汉字机内码，又称汉字ASCII码、机内码，简称内码，指计算机内部 存储、处理加工和传输汉字时所用的由0和l组成的两个字节的代码。 输入码被接受后就由汉字操作系统的“输入处理模块”转换为机内码 ，与所采用的键盘输入法无关。 l我国规定每个汉字或字符的二进制编码都占2个字节(16位二进制码) ，也就是汉字内码由两个字节存储，其中每个字节的最高位都为l。 l机内码是最基本的编码，不管是什么汉字系统和汉字输入方法，输入 的汉字外码到机器内部都要转换成机内码，才能被存储和进行各种处 理。 73 （4）国标交换码及其他内码规范介绍 国标交换码 简称国标码，是指中国根据国际标准制定的 、用于不同的具有汉字处理功能的计算机系统间交换汉字 信息时使用的代码。它用两个字节ASCII码联合起来表示 一个汉字。两个字节的最高位都是“0”。这虽然使得汉 字与英文字符能够完全兼容，但是当英文与汉字混合存储 时，还是会发生冲突或混淆不清，所以实际上人们总是把 双字节汉字国标码每一个字节的最高位都置l后再作为汉 字的内码使用。 74 1.3 信息技术基础 1.3.1 信息与数据 信息目前还没有统一的定义，不同的学科有不同 的含义： 在哲学中，它是熵的描述（信息是物质和能量在时间 和空间中的不均匀分布，是负熵，是事物系统的组织 性程度）； 在数学中，它是概率论的发展； 在通讯中，它被认为是不定度的描述； 在信息处理中，它被认为是经过加工的、能对接受者 的行为和决策产生影响的数据。 75 l 信息是对现实世界各种事物的存在特征、运动形 态以及不同事物间的相互联系等诸要素（也称为 属性）的描述，通过人脑的抽象形成概念。这些 概念能被人们认识、理解，被表达、加工、推理 和传播，以达到认识世界和改造世界的目的。 l 信息是关于事物（或我们所关注的对象）以及事 物间的联系的知识。 1从计算机处理信息的角度来定义信息 信息是如何表示? 76 要表示信息必须借助于多种符号,如语言文字、数 学公式、化学方程式等。 数据被定义为表达信息的符号记录,实际指存储在 某一种媒体上能够识别的物理符号。 数据的概念有两个方面:1.数据内容。2.数据形式 。 2数据 一样不同如：1998.6.25和98/06/25 意义 ,形式 。 77 3. 信息与数据的关系 信息是数据的内涵。也就是数据中的内容含义部 分。 数据的形式有多种，有数字、文字、图形、图像 、声音等，不同形式的数据可以表示一样的内容 。 进一步探讨数据是如何表示信息内容的呢？ 78 l例如，数据表示某人，李凡，男，1988/2/25，数学80等 。可以看出，描述和表达特定对象信息，一般是通过对这些 对象的各属性取值得到的，这些属性值就是数据。数据是信 息的表示载体。 l另外，不论数据的形式是什么，不论是文字、数字、图形（ 像）和声音等，在计算机中都转换成二进制符号0和1来保 存和处理。 l计算机是处理数据的，而这些数据所蕴涵的语义和信息是用 户赋予的，因此在计算机领域一般不严格区分“信息”和“数 据”这两个概念，一般统称作数据。 79 1.3.2 信息化 现在，人们对信息的重要性提高到了一个新的高度，将信息与能源、 物质并列为人类社会活动的三大要素，现代社会、人类进步的突出标 志之一就是对信息的表达、加工以及传播手段的不断革新。 信息化是指人们信息活动的规模不断增长以至在国民经济和社会生活 中占主导地位的过程。这是继工业化之后生产力发展的新阶段，将对 社会经济的发展及整个人类文明产生巨大深远的影响。信息化涉及社 会生活的各个领域，将引起产业结构、就业结构、社会组织和个人行 为方式的重大变化，信息技术在各个领域中将得到更加广泛和有效的 应用。 80 1.3.3 信息技术的概念 到目前为止，信息技术有许多不同的定义，比较 常用的有两种： （1）信息技