计算机应用基础课件(一).ppt

语言文字印刷术计算机与通信技术,（1）信息成为重要的战略资源 （2）信息业上升为最重要的产业 （3）信息网络成为社会的基础设施 （4）信息以文本、语言、音乐、图形、图像等多种 形式表现,第一章 计算机基础知识 第一节 计算机概述,一、 信息时代的计算机,1四次信息革命,2信息社会的特征,第一章 计算机基础知识 第一节 计算机概述,第一代（1946年1958年）；是以电子管作为计算机的逻辑元件，运算速度仅秒每几千次。 第二代（1958年1964年）；是以晶体管作为计算机的逻辑元件，运算速度达每秒几十万次。 第三代（1964年1970年）；是逻辑元件采用中、小规模集成电路，运算速度每秒可达几十万次到几百万次。 第四代（1971年至今）；计算机逻辑器件采用大规模集成电路和超大规模集成电路，运算速度可以达到每秒上千万次到十万亿次。,第一章 计算机基础知识 第一节 计算机概述,二、计算机的发展及应用,1 计算机的发展史,1946年，第一台电子计算机ENIAC(Electronic Numerical Integrator And Calcu1ator)即“电子数字积分计算机”诞生了，是由美国宾夕法尼亚大学的莫克利（J.W.Mauchly）和艾克特（J.P.Eckert）领导研制的。,巨型化：是指发展高速度、大存储量和强功能的巨型计算机。 微型化：是指进一步提高集成度，研制更高性能、更加可靠、体积更加小巧的微型计算机。 网络化：是指把各自独立的计算机用通讯线路连接起来，以充分利用计算机的宝贵资源进行信息交流。 多媒体化：集文字、图形、图像、声音等多种信息媒体为一体进行处理。 智能化：是指让计算机具有模拟人的感觉和思维过程的能力，具有解决问题和逻辑推理的功能。与此同时，又有许多高性能的、功能奇特且具有智能化的新概念计算机正应运而生，如光学计算机、量子计算机、生物计算机、超导计算机等，使得计算机世界更加绚丽多姿。,第一章 计算机基础知识 第一节 计算机概述,2.计算机技术的发展趋势与特点,计算机发展的五种趋向：巨型化、微型化、网络化、多媒体化和智能化。,1.第一代微处理器 1972年，8位微处理器，它主要采用P沟道MOS(金属氧化物半导体)电路，代表产品是Intel公司的Intel8008微处理器。 2.第二代微处理器 1973年，8位微处理器，采用速度较快的N沟道MOS技术，代表性的产品有Intel公司的Intel8085、Motorola公司的M6800、Zilog公司的Z80等 3.第三代微处理器 1978年，16位微处理器，它采用了HMOS(H-High performance)新工艺，标志性的产品有Intel公司的Intel8086、Z8000、M68000等。 4.第四代微处理器 1985年，32位微处理器，采用超大规模集成电路，代表产品有Intel 80386。,第一章 计算机基础知识 第一节 计算机概述,三、微型计算机的发展,1971年诞生了世界上第一台4位微型电子计算机MCS-4，是由美国Intel公司年轻的工程师马欣.霍夫(M.E.Hoff)研制成功的。这台微型计算机揭开了世界微型机发展的序幕。,四、计算机分类,五、计算机的特点和应用领域,第一章 计算机基础知识 第一节 计算机概述,1 .按功能分为： 通用计算机 专用计算机 工业控制机 2 .按工作原理可分为： 电子数字计算机 电子模拟计算机 模拟、数字混合计算机 3 .按规模则可分为： 通用机 巨型机 小型机 微型机,运算速度快、精度高 存储容量大 具有逻辑判断能力 自动化程度高 通用性强 工作可靠 具有多媒体处理功能,1.计算机的特点,科学计算（数值计算）：指用于完成科学研究和工程技术中提出的数学问题的计算。 数据处理：指对大量的数据进行加工处理,如分析、合并、分类、统计等。 过程控制（实时控制）：指用计算机及时采集数据后，按最佳值迅速地对控制对象进行反馈控制。 计算机辅助系统：主要包括计算机辅助设计CAD、计算机辅助制造CAM、计算机辅助教育CBE、计算机辅助教学CAI和计算机管理教学CMI等。 人工智能：是指模拟人脑进行演绎推理和采取决策的思维过程。 电子商务(E-Business)：是指通过计算机网络进行商务活动。,第一章 计算机基础知识 第一节 计算机概述,2.计算机的应用领域,美籍匈牙利数学家冯.诺依曼(Von Neumann)于1946年提出了数字计算机设计的基本思想：“存储程序控制”思想与“五大部件”结构体系。 主要体现为： (1) 采用二进制形式表示数据和指令 (2) 存储器程序控制原理：将为完成某项工作编制的程序和数据存人计算机中，然后让计算机在程序控制下自动完成工作的全过程，又称为冯诺依曼原理。,第一章 计算机基础知识 第二节 计算机的硬件和软件,第二节 计算机的硬件和软件,一、计算机结构及其工作原理,1基本原理与结构,(3)计算机的组成 计算机由运算器、控制器、存储器、输入装置和输出装置五大部件组成。每一部件分别按要求执行特定的基本功能。基本结构 所示。,如下图,(1)确定解题方法（建立数学模型），即找出计算的方法； (2)编写计算程序并送入存储器中； (3)让计算机执行程序获得计算结果。,第一章 计算机基础知识 第二节 计算机的硬件和软件,2.用计算机的解题过程,有代表性的系统软件有： 操作系统(Operating SystemOS)：操作系统是最基本的系统软件，负责管理计算机硬件资源并且管理其上的信息资源(程序和数据)，为用户提供操作界面，还支持计算机上各种软、硬件之间的运行和相互通信。是用户与计算机之间的接口。目前常用的操作系统有：MS-DOS、WINDOWS、UNIX系统等。 编译系统：计算机在执行程序时，首先要将存储在存储器中的程序指令逐条地取出来，并经过编译后执行规定的操作。 数据库管理系统：数据库管理系统的主要功能是有组织地、动态地存储并管理大量的数据信息，为用户提供方便、高效地使用这些数据信息的方法。,第一章 计算机基础知识 第二节 计算机的硬件和软件,二、计算机软件: 可分为：“系统软件”和“应用软件”,1.系统软件：是指管理、控制和维护计算机及其外部设备、提供用户与计算机之间操作界面等方面的软件。,2.应用软件：是指专门为解决某类具体问题而编制的软件(或实用程序)。,目前常见的应用软件有： 文字处理软件 信息管理软件 计算机辅助设计软件 实时控制软件, 硬件和软件互相依存：硬件是软件赖以工作的物质基础，软件的正常工作是硬件发挥作用的唯一途径。 硬件和软件无严格界线：即计算机的某些功能既可以由硬件实现，也可以由软件来实现。 硬件和软件协同发展：计算机软件随硬件技术的发展而发展，而软件的不断发展又促进硬件的更新。,程序设计语言就是人与计算机之间进行交流的某种“语言”。 按其发展的先后可分为机器语言、汇编语言与高级语言三类。 1.机器语言：指令在形式上是由“0”和“l”代码组成的，且能被计算机直接理解和执行的语言。被称为机器（指令）语言。 2.汇编语言：用助记符代替机器（指令）码而构成的计算机符号语言，称之为汇编语言。 3.高级语言：是一种类似于“数学表达式”、接近自然语言、又能为机器所接受的计算机程序设计语言。,三、程序设计语言,3.硬件与软件的关系,常见的高级语言有： FORTRAN语言 BASIC语言 Pascal语言 C语言,第一章 计算机基础知识 第二节 计算机的硬件和软件,(1)XBASE数据库管理系统 (2)Oracle数据库管理系统 (3)Informix数据库管理系统,四、数据库管理系统,1.数据库系统,数据库(DatabaseDB)是为了满足一定范围里许多用户的需要，在计算机里建立的一组互相关联的数据集合。,2.数据库管理系统,数据库管理系统(Database Management Systems，简记为DBMS)是用于创建和管理数据库的系统软件，是数据库系统的核心组成部分。 其主要功能有：定义数据库的结构及其中数据的格式，规定数据在外存储器的存储方式，负责各种与数据有关的操纵和管理，包括维护数据的一致性、完整性，保证数据的安全性等。,3.几种常用数据库管理系统,第一章 计算机基础知识 第二节 计算机的硬件和软件,在计算机中采用二进制码的原因是： 1.二进制码在物理上最容易实现。 2.二进制码用来表示的二进制数及编码、计数、加减运算规则简单。 3.二进制码的两个符号“1”和0”正好与逻辑命题的两个值 “真”和“假”相对应，为计算机实现逻辑运算和程序中的逻辑判断提供了便利的条件。 4.与电子部件的二态性相对应。,第三节 计算机中数据表示法,一、数字化信息编码的概念,编码：就是采用少量的基本符号，选用一定的组合原则，以表示大量复杂多样的信息的方法。,在采用进位计数的数字系统中，如果只用r个基本符号(例如0，l，2，r-1)表示数值，则称为r位计数制，r称为该数制的基。,二、进位计数制,其特点是： 每一种数制都有固定的符号集：如十进制数制，有十个符号：0，l，2，9。二进制数制，有两个符号：0和1。 都使用位置表示法：即处于不同位置的数符所代表的值不同，与它所在位置的权值有关。,第一章 计算机基础知识 第三节 计算机中的数据表示法,二进制数的特点 有两个不同的计数符号，即0和1； 计数规律为“逢二进位”； 位权关系为（其中:m，m-1，1，0.-1，-2-k）。 一个二进制数的值，可以用它的按权展开式来表示。如： (1011.101)2=123+022 +121+120+12-1+02-2+12-3=(11.625)10 二进制数的运算规律 加法：0+0=0 0+1=1 1+0=1 1+1=0 (有进位) 减法：0-0=0 1-1=0 1-0=1 0-1=1 (有借位) 乘法：00=0 01=0 10=0 11=1 除法：00=0 01=0 10=0 11=1,三、二进制数与十六进制数,1二进制数（Binary）,十六进制数的特点 有十六个不同的计数符号，即09以及A，B，C，D，E，F； 计数规律为“逢十六进位”。 位权关系为（其中:m，m-1，1，0.-1，-2-k）。 一个十六进制数的值，可以用它的按权展开式来表示。如： (3A.C8)16=3161+10160 +1216-1+816-2=(58.78125)10,2十六进制（Hexadecimal）,第一章 计算机基础知识 第三节 计算机中的数据表示法,用乘2取整法，转换过程如下： 0.6252=1.25 取出整数 1 (最高位) 0.252=0.5 取出整数 0 0.52=1.0 取出整数 1 (最低位) 故十进制小数0.625对应的二进制数为0.101B。 即 0.625 =0.101B,四、不同进制数之间的转换,1.十进制数转换成二进制数,转换方法是:整数部分“倒除2取余数反序排列”；小数部分“乘2取整数正序排列”。,例1 将十进制整数156转换 成二进制数。,用除2取余法，转换过程如下： 故十进制数156转换成二进制数 为10011100B。 即 156 =10011100B,例2将十进制小数0.625转换成二进制数。,2| 156 取余数 0 （最低位） 2 | 78 取余数 0 2| 39 取余数 1 2| 19 取余数 1 2| 9 取余数 1 2| 4 取余数 0 2| 2 取余数 0 1 取余数 1 (最高位),第一章 计算机基础知识 第三节 计算机中的数据表示法,例3 把11010.011B转换成十进制数。 按位权展开相加得： 11010.011B=124+123+022+121+020+02-1+12-2+12-3 =16+8+2+0.25+0.125 =(26.375)10,2.二进制数转换成十进制数,转换方法是：按位权展开后相加求和即得结果。,（1）二进制数转换成十六进制数的方法是：“四位合一位”法，即将二进制数的整数部分自右至左分节，每4位为一节，最左边不够4位的用0补齐；将二进制数的小数部分自左至右分节，也是每4位一节，最右边不够4位的同样以0补齐。然后，根据对应关系，把每4位二进制数化成1位十六进制数，即可得到转换结果。,3.二进制数与十六进制数的相互转换,（2）十六进制数转换成二进制数方法是：“一位扩展四位”法。按教材P21表1-2中的对应关系将每位十六进制数化成4位二进制数书写，便可得到转换结果。,第一章 计算机基础知识 第三节 计算机中的数据表示法,例如,（1）十进制数转换为十六进制数的方法是：整数部分“除16取余”，小数部分“乘16取整”，或先把十进制数转换为二进制数，再把二进制数缩写成十六进制数。 （2）十六进制数转换为十进制数的方法是：可按位权展开式求和获得或可先把十六进制数转换为二进制数，再把二进制数按权展开后求和获得十进制数。,4.十进制数与十六进制数的转换,注：（1）计算机系统中有些应用还使用到八进制数，请读者参考上述各进位计数制的有关知识自行理解。 （2）在计算机中书写不同进制的数时，常用如下的符号来标识： “B”表示二进制数； “O”或“Q”表示八进制数； “H”表示十六进制数； “D”表示十进制数（通常省略）,第一章 计算机基础知识 第三节 计算机中的数据表示法,原码：即二进制所表示的数 反码：将原码的每一位都变反(0变1，1变0) 补码：将原码“变反加1” 例如： 108的原码是： 0000000001101100 变成反码是： 1111111110010011 加 1 为补码是：1111111110010100 补码表示法的主要优点是：两个带有符号的整数可以像两个自然数一样地执行加法运算，即在计算时符号位与表示数值的其它位同样使用，并且在这种计算中允许产生最高位的进位(被自然丢去)。,五、数的表示范围和精度,1.整数的表示范围,对字长为8位的微机，表示正整数的范围是：0255 对字长为16位的微机，表示正整数的范围是：065535。 对字长为32位的微机，表示整数最大约达到40亿。 为了区分正数和负数，要有一个二进制数位(通常是用数的最高位)来表示数的符号，约定最高位为0时表示正数，为1时表示负数。 这样，对8位微机，表示数时只剩下7位了，其数的范围：-128127 对16位微机，表示数时只剩下15位，其数的范围是：-3276832767,2计算机中数的表示形式,第一章 计算机基础知识 第三节 计算机中的数据表示法,六、字符的二进制编码表示,字符编码就是为每一个字符确定一个对应的整数值(二进制码)。,1.BCD (Binary Coded Decimal)码,BCD码又称为二十进制编码，即用二进制编码书写的十进制数符。 表示方法为：用4位二进制编码表示一位十进制数。,2.ASCII码：,ASCII码又称为美国标准信息交换码。 ASCII码采用7位二进制进行编码，可编排128个字符，其中包括26个大写英文字母和26个小写英文字母、10个阿拉伯数字、专用字符(如!、%、#等)以及控制字符(如换行LF、回车CR等)。,七、汉字的表示方法,1汉字编码：,由于汉字数量较多，故用两个字节表示。原则上，两个字节可以表示256256=65536种不同的符号，但方案中只用了两个字节的低7位（高位一般都取1）。加之每个字节中都不能再用32个控制功能码及127的操作码。所以每个字节只能有94个编码。这样，双七位实际能够表示的字数是9494=8836个。,国家标准局于1981年公布了国家标准GB2312-80，即信息交换用汉字编码字符集基本集，其中收录汉字（6763）和图形符号(682个)共7445个，包括： 一级汉字3755个，按汉语拼音字母顺序排列，同音按笔顺排列 二级汉字3008个，按部音顺序排列,第一章 计算机基础知识 第三节 计算机中的数据表示法,汉字机内码即汉字在计算机内进行存储与处理时的编码。,通常汉字显示使用1616字符点阵，或可选用2424、4848等字符点阵。字符点阵的点数愈多，字体就愈美观，但汉字字库占用的存储空间也愈大。,计算机处理汉字过程中的几类编码,(1)汉字交换码：,又称“国标码”。国标码规定，每个字符由2字节代码组成，每个字节的最高位恒为“1”，其余7位用于表示各种不同的码值。,(2)汉字机内码：,(3)汉字输入码：,输入码又称为外码，是输入时使用的汉字编码形式。汉字输入码可随输入法的不同而有所不同，但存入计算机中的总是它的机内码，是唯一确定的。,(4)汉字字形码：,第一章 计算机基础知识 第三节 计算机中的数据表示法,例如,由于计算机的CPU却只能处理数字信息，即数字化的二进制数据。因此，无论是音频信息还是视频信息，都要先转换为二进制数据，才能交CPU加工处理；反之，从CPU输出的声像信息，也要先从二进制数据转换为音频、视频模拟信号，然后由声像设备播放。这些信息的转换都是由声像设备的接口板（声卡、显卡）完成的。,八、图形的数字化编码,在计算机中存储和处理图形同样要用二进制数字编码的形式。 1像素表示方式：在这种方式中，图形由排列成若干行、若干列的像元(pixels)组成，形成一个以“点阵表示”像元的阵列，一般称之为“位图”。 2矢量表示方式：这种方式是以一组描述点、线、面的大小、形状及其位置的指令来“刻画”（用直线来逼近曲线）图形，称之为“矢量图”。,九、音频和视频信息的表示形式,第一章 计算机基础知识 第三节 计算机中的数据表示法,2.CPU性能指标 (1) CPU执行指令的速度：即CPU每秒所能执行的指令的条数。 (2) CPU的“字长”：即CPU一次所能处理数据的二进制位数。 (3) 指令本身的处理能力：即CPU所能处理的指令数量与复杂度。,第四节 微型计算机,微型机是由微处理器（运算器与控制器）、存储器（内存、外存）和输入输出（I/O）设备构成的一个完整的计算机系统。,一、微处理器（CPU）,CPU(Central Processing Unit)是微型机的核心，是将运算器和控制器做在一个芯片上，称为微处理器。是信息加工处理的中心部件，主要完成各种算术及逻辑运算，并控制计算机各部件协调地工作。,1.CPU的基本结构 一组称为“寄存器”的高速存储单元，主要用于在CPU内部进行数据和其它信息存储。 一个或几个执行基本算术逻辑动作的计算部件，称为“算术逻辑单元”(ALU)或“运算器”，主要负责用来执行具体的算术运算和逻辑运算任务。 一个作为CPU控制中心的程序控制单元，称为“控制器”，负责处理各种指令、控制各部件的活动。,第一章 计算机基础知识 第四节 微型计算机,二、（内）存储器的结构与性能,1内存储器又可分为：随机访问存储器(Random Access Memory，简写为RAM)与只读存储器(Read-only Memory，简写为ROM)。通常所说的计算机内存一般是指随机存储器RAM。,2ROM与RAM的区别：ROM中的信息只能读出不能写入，在计算机断电后，ROM中存储的内容保持不变。在RAM中既可写入信息，也可读出信息，但在计算机断电后，RAM中存储的内容将消失。,3内存储器的地址：即为了查找存储器中的数据而为每个存储单元按一定方式（线性）编排的“位置”码。,4内存储器的性能指标：主要是容量与它的访问速度。,存储器是用来存放计算机程序和数据的电子（磁性）器件。一般分为内存储器和外存储器。内存储器也称为主存(main memory)，它和微处理器一起构成了微型机的主机部分。,第一章 计算机基础知识 第四节 微型计算机,三、总线与接口,1总线：将计算机中的各个部件（包括CPU、存储器和输入输出设备）通过一条公共信息通路连接起来，这条信息通路就称为总线。,（1）总线的功能,（2）总线的电路组成,（3）数据总线的宽度(传输线的根数)：是指数据总线一次能传递 的二进制位数,和存储器之间交换信息； 和输入/输出设备之间交换信息； 为了系统工作而接收和输出必要的信号。,数据总线（DB）：用于在各部件之间传递数据(包括指令、 数据等)信息，为双向总线。 地址总线（AB）：指示欲传数据的来源地址或目的地址信息。 控制总线（CB）：用于在各部件之间传递各种控制信息。,2接口：用以将计算机和外部设备连接并进行信息交换的电路装置（卡）。,常见的有：（1）I/O接口：又分为并行接口与串行接口两种。 （2）硬盘接口：主要有IDE、EIDE、SCSI等 （3）通用串行总线接口 USB,第一章 计算机基础知识 第四节 微型计算机,目前，微型机上常用的外存储器有磁盘和光盘两种。,四、外存储器：,盘片上的信息是按磁道和扇区进行存储的。 关于磁道与扇区：磁道是同心圆，由外向里编号（从0开始）。将磁道分成若干等份，每一等份称为扇区。 磁盘的存储容量：等于磁道总数、每个磁道的扇区数、每个扇区的存储容量三者的乘积。 例如，一个双面3寸盘的容量是：51218822=1.44MB,1.软磁盘：是一个封装起来的涂附着磁性材料的塑料圆盘片。目前常用的软盘是直径8.89cm(简称3寸盘)的，如下图所示。,第一章 计算机基础知识 第四节 微型计算机,2. 硬磁盘,硬磁盘是将若干片(一般有二至八片) 同样大小的金属圆盘片固定在同一个轴上并同时高速旋转的机械装置。通常固定安装在微机机箱内。其内部构造见下图所示。,3.光盘光盘存储器(简称“光盘”)：是利用激光原理存储和读取信息的媒介。光盘片是由塑料覆盖的一层铝薄膜，通过铝膜上极细微的凹坑记录信息。最常见的光盘是直径12.7cm(5英寸，简称5寸)的只读光盘，可以存放650MB的信息，称为CD-ROM盘。,4.磁带等其它外存储器：磁带机也是一种外存储器。数据磁带存储信息的方式与录音机磁带相仿，但记录的是二进制形式的信息而不是模拟信息,第一章 计算机基础知识 第四节 微型