第1章 计算机基础知识.ppt

计算机应用基础 第1章计算机基础知识 1 1计算机概论1 2计算机的基本组成及工作原理1 3计算机中的数制与编码1 4微型计算机的组成及配置1 5计算机的一般维护1 6计算机病毒 本章学习目标 l掌握计算机的发展 特点及其应用领域l了解计算机的组成与工作原理l了解冯 诺依曼机的五大部件组成 重点掌握存储器知识l掌握计算机中的核心部件及其性能指标l了解常见的输入 输出设备 微机主要性能指标l了解一般维护知识 掌握硬盘工作时l了解计算机病毒的概念 特点 防治措施 什么是计算机 计算机是电子数字计算机的简称 是一种自动地 高速地进行数值运算和信息处理的电子设备 它主要由一些机械的 电子的器件组成 再配以适当的程序和数据 程序及数据输入后可以自动执行 用以解决某些实际问题 计算机中的各个物理实体称为计算机硬件 程序和数据则称为计算机软件 1 1计算机的发展 特点与应用P1 1 1 1计算机的产生与发展1 计算机的产生世界上的一台计算机ENIAC诞生于1946年 其占地面积170平方米 重30吨 共用18000多个电子管 耗电150千瓦 运行速度每秒5000次 2 计算机的发展 第一代电子计算机 1946到1957 为电子管时代第二代电子计算机 1958到1964 为晶体管时代第三代电子计算机 1964到1970 为集成电路时代第四代 1970年以后 为大规模 超大规模集成电路时代 3 计算机发展趋势 巨型化 微型化 网络化 智能化 多媒体化 1 1 2计算机的特点 1 运算速度快2 计算精度高3 自动化程度高4 具有超强的 记忆 能力5 具有逻辑判断能力6 通用性强 2 计算机的分类 按计算机所处理的信号进行分类 数字计算机和模拟计算机 按计算机的用途分类 通用计算机和专用计算机 按计算机的规模大小和功能强弱分类 巨型机 大型机 中型机 小型机 微型机和工作站 1 1 3计算机的应用 1 科学计算2 数据处理3 过程控制4 计算机辅助系统计算机辅助设计 CAD 是指利用计算机帮助设计人员进行工程设计 计算机辅助制造 CAM 是指利用计算机进行生产设备的管理 控制与操作 计算机辅助教学 CAI 是指利用计算机帮助学习的自动系统 计算机辅助测试 CAT 是指利用计算机进行复杂而大量的测试工作 5 计算机网络6 人工智能 AI 1 2 1计算机的工作原理 冯 诺伊曼结构计算机是被称为 计算机之父 的美籍匈牙利科学家冯 诺依曼于1946年在著名的 101页报告 中提出 程序存储 的思想设计制造的计算机 既现在通用的计算机 特点 将程序 多条指令的有序集合 事先存入主存储器中 计算机在工作时能够在不需要人干预的情况下 自动执行程序 完成一系列的任务 EDSAC 埃德沙克 就是首台按冯 诺伊曼结构设计制造的计算机 1 2 1计算机的工作原理 冯 诺伊曼结构计算机工作原理最重要之处是 程序存储 即如果要让计算机工作就要先将编制好的程序 多条指令的有序集合 事先输入 存入 主存储器中 然后计算机在工作时能够在不需要人干预的情况下 依次取出指令自动执行 完成一系列的任务 1 2 1工作原理及组成示意图 1 2 2计算机系统的基本组成 1 2 2计算机系统的组成P8 一个完整的计算机系统由计算机硬件系统及软件系统两大部分构成 计算机硬件是计算机系统中由电子 机械和光电元件组成的各种计算机部件和设备的总称 是计算机完成各项工作的物质基础 结构采用冯 诺依曼 程序存储 思想架构计算机软件是在计算机硬件设备上运行的各种程序及其相关文档的总称 冯 诺依曼机的五大部件 1 运算器 用于加工 处理数据的部件 主要完成对数据的算术运算和逻辑运算 2 控制器 是计算机的控制部件 它控制其他部件协调统一的工作 并能完成对指令的分析和执行 3 存储器 是计算机的记忆装置 主要是存放程序和数据 4 输入设备 是从计算机外部向计算机内部传送信息的装置 其功能是将数据 程序及其他信息 从人们熟悉的形式转换为计算机能够识别和处理的形式输入到计算机内部 常用的输入设备有键盘 鼠标 光笔 扫描仪等 5 输出设备 输出设备是将计算机的处理结果传送到计算机外部供计算机用户使用的装置 其功能是将计算机内部二进制形式的数据信息转换成人们所需要的或其他设备能接受和识别的信息形式 常用的输出设备有显示器 打印机 绘图仪等 1 2 1硬件系统 1 中央处理器中央处理器简称CPU 是计算机系统的核心 它由控制器 运算器 寄存器和辅助部件组成 控制器运算器寄存器在微型计算机中 将中央处理器 CPU 制作在一块集成电路芯片上 这种芯片也被称为微处理器 2 内存储器P9 存储器是将程序及数据存储起来的装置 计算机的存储器可分为内存储器和外存储器两种 内存储器 简称内存或主存 与计算机的运算器 控制器直接相连 内存材料一般由半导体材料构成 存取速度快 价格较贵 容量较小 存储器中含有大量的存储单元 每个存储单元可以存放八位二进制信息 这样的存储单元称为一个字节 byte 存储器的容量是以字节 B 为基本单位的 存储容量是指存储器中包含的字节数 通常用KB MB和GB作为存储容量的单位 1KB 1024B1MB 1024KB1GB 1024MB 2 内存储器 内存储器又分为随机存储器 RAM 和只读存储器 ROM RAM是一种可读可写的存储器 其内容可以随时根据需要读出 也可以随时写入新的内容 由于信息是通过电信号写入的 计算机断电后 RAM是的信息就会丢失 ROM是能读不能写的存储器 这种存储器的信息只能读出而不能随意写入 用来存放固定不变的程序及数据 它们是厂家在制造时用特殊方法写入的 断电后不丢失 CPU与内存合在一起称为主机 3 外存储器 外存储器简称外存 外存储器的存取速度比内存低 但容量一般都比较大 而且可以移动 可以长久保存程序及数据 便于不同计算机之间进行信息交流 在微型计算机中 常用的外存有软盘存储器 硬盘存储器 光盘存储器 软盘存储器 软盘存储器由软盘驱动器和软盘构成 软盘是一种两面涂有磁性物质聚脂薄膜圆形片 封装在一个保护套内 目前常见是3 5寸1 44MB的软盘 软盘总容量 磁道数 扇区数 磁道面数 扇区字节数3 5英寸软盘共有80磁道 每道18扇区 每扇区512字节 共有2面软盘总容量 80 18 2 512B 1474560B 1 44MB 软盘存储器 未用过的空白盘 有的在出厂时已经格式化好了 有的需要进行格式化后才能使用 所谓格式化就是对一个空白盘片进行磁道和扇区的划分并登记上各扇区地址标记工作 经格式化后 软盘被分为 引导扇区 Boot 文件分配表 FAT 文件目录表 FDT 和数据区 特别说明的是 软盘有一个写保护口 在3 5英寸软盘的一个角上有一个滑动块 保护口被滑块遮住后 该盘既可以读 也可以写 当把滑块移开 露出保护孔后 该盘只能读不能写 硬盘存储器 最主要的外存储器 它是由若干个同样大小的 涂有磁性材料的铝合金圆盘片环绕一个共同的轴心组成 硬盘的读写速度比软盘快 容量比软盘大得多 数据安全性好 不易丢失 硬盘的存储容量计算 存储容量 磁头数 柱面数 扇区数 每扇区字节数 光盘存储器 光盘存储器由光盘 光盘驱动器和光盘控制适配器组成 光盘是利用激光进行读写信息的圆盘 目前计算机上使用的光盘主要有 只读型光盘 CD ROM 一次写入型光盘 CD R 可擦写型光盘 CD RW DVD光盘也逐渐被使用 近几年 随着人们对大容量数据移动及共享的需要 移动存储设备有了飞速的发展 常用的有闪存盘 优盘 和移动硬盘 4 输入设备P10 键盘键盘是最常用的输入设备 用户的各种命令 程序和数据都可以通过键盘输入计算机 鼠标Windows环境下最重要的输入设备 鼠标按使用原理可分为 机械鼠标 光电鼠标和光电机械鼠标 按键数可分为 两键鼠标 三键鼠标 目前常用的是两键鼠标 新型鼠标在两键之间有一滚轮 其它输入设备摄像机 数码相机 扫描仪 数字化仪 麦克风 光笔等 人们还根据需要开发了许多输入设备 5 输出设备 显示器 监视器 显示器必须配显卡 显示效果在很大程度上取决于显卡 显示器分为两种 以阴极射线管为核心的CRT显示器和用液晶显示材料制成的LCD显示器 显示器屏幕上的所有字符或图形均由一个个称为像素的显示点组成 分辨率一般用显示器每行像素点与每列像素点的乘积来表示 乘积越大 分辨率越高 图像越清晰 打印机 打印机分为击打式和非击打式两大类 常用的击打式打印机是针式打印机 常用的非击打式打印机是喷墨打印机和激光打印机 1 针式打印机2 喷墨打印机3 激光打印机 其它输出设备其它输出设备 绘图仪 投影仪 音箱 VCD机等 6 主板 微型机中有一块最大的印刷电路板叫主板 它将微型机的各功能部件合理有序的组织起来 使它们按照各自的功能相互配合 协调工作 主板主要由以下部件构成 CPU插座 内存插槽 6 主板 芯片组芯片组是主板的关健部件 由一组超大规模集成电路芯片构成 负责指挥和调度主板上各元件协调工作 芯片组对整个主板的性能和功能有很大影响 扩展槽用户可根据自己的需要在扩展槽插入各种用途的插卡 总线结构微型计算机采用了总线结构 总线由数据总线 地址总线 控制总线组成 6 主板 高速缓存 各种接口 CMOS和BIOS在主板上有一块CMOS芯片 用来存放电脑运行的重要参数 如 日期 硬盘 cache 键盘响应 内存速度 显示设置等 当计算机断电时 其内容由一个电池供电予以保存 主板上还有一个小芯片 用来存放基本输入 输出系统程序BIOS 是只读存储器 它存放的信息不会因断电而丢失 每次开机时 都要先执行其中存入的BIOS程序并由它引导整个系统启动 1 2 2软件系统 软件系统分为系统软件和应用软件 1 系统软件系统软件是管理 监控 维护计算机资源的软件 它包括操作系统 各种语言处理程序 以及各种工具软件 操作系统按操作系统所管理的用户数目可以分为单用户操作系统和多用户操作系统 目前广泛使用的操作系统有DOS Windows和UNIX 语言处理程序 程序设计语言一般分为机器语言 汇编语言和高级语言1 机器语言机器语言是二进制语言 每一条语句就是二进制指令代码 2 汇编语言 符号语言 汇编语言采用一定的助记符号表示机器语言中的指令和数据 每条汇编语言的指令对应一条机器语言的代码 不同型号的计算机系统一般有不同的汇编语言 计算机不能直接识别用汇编语言编写的程序 必须由一种专门的翻译程序将汇编语言程序译成机器语言程序后 计算机才能识别并运行 3 高级语言 高级语言与具体的硬件无关 接近人们习惯用的自然语言和数学表达式 易于人们的接受和掌握 高级语言的显著特点是独立于具体的计算机硬件 通用性和可移植好 BASIC语言 FORTRAN语言 C语言 Java语言 用高级语言编写的程序 计算机是不能识别和执行的 要执行高级语言编写的程序 首先要将高级语言编写的程序 称为源程序 翻译成计算机能识别机器语言程序 称为目标程序 然后供计算机执行 计算机将源程序翻译成目标程序有两种方式 编译方式和解释方式 2 应用软件 应用软件是在计算机硬件和系统软件的支持下 为解决实际问题而设计的软件 具有很强的实用性和专业性 专门用于解决某个应用领域中的具体问题 正是这些应用软件的不断开发和推广 显示了计算机无比强大的威力和无限广阔的前景 应用软件的内容很广泛 涉及到社会的许多领域 很难概括齐全 也很难确切分类 在微机中常用的应用软件有Office2000 Photoshop 3DMAX CAD IE 各种网页设计软件等等 1 2 3计算机的主要技术指标P7 字长 位 字长是指计算机的直接处理的二进制数据的位数 字长越长 精度越高 速度越快 价格越高 微机字长主要有16位 32位 64位 运算速度 百万次 秒 MIPS 运算速度指计算机每秒钟能执行的指令数 一般用来描述 时钟频率 主频 MHz GHz 时钟频率是指CPU在单位时间内 秒 内发生的脉冲数 时钟频率越高 计算机的运算速度也越快 1 2 3计算机的主要技术指标P7 存取速度存储器完成一次读 写操作所需的时间称为存储器的存取时间或访问时间 存储器连续进行读 写操作所允许的最短时间间隔 称为存取周期 存取周期越短 则存取速度越快 它是反映存储器性能的一个重要参数 内存容量 可靠性 可用性和可维护性此外 还有一些评价计算机的综合指标 例如系统的价格性能比 系统的完整性 安全性 兼容性等等 1 3计算机中的数制与编码 1 3 1计算机中的各种数制1 3 2二进制的算术 逻辑运算1 3 3数制之间的转换1 3 4数的定点与浮点表示法1 3 5数字化信息编码 返回首页 1 3 1计算机中的各种数制 在计算机内部 信息广泛采用二进制形式表示 有时还会使用十进制 八进制 十六进制 十进制使用广泛 它主要用在计算机外部 特点 一是十进制由十个不同的数符组成 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 即基数为 10 二是十进制遵循每相邻两位 逢十进一 的原则 二进制是用于计算机内部描述各种信息的一种数制 特点 一是二进制由 0 和 1 两个符号构成 即基数为2 二是每相邻两位遵循 逢二进一 的原则 八进制和十六进制是为了弥补二进制数字长过长而出现在计算机中的 它们主要用来描述存储单元的地址 返回本节 1 3 2二进制的算术 逻辑运算 1 算术运算算术运算是指利用 等符号连接二进制数完成的运算 2 逻辑运算二进制的逻辑运算包括And 与 Or 或 Not 非 三种运算 返回本节 1 3 3数制之间的转换 1 二进制数与十进制数的互相转换2 八进制数 十六进制数同十进制数之间的相互转换3 二进制数同八进制数 十六进制数的互相转换 返回本节 1 3 4数的定点与浮点表示法 1 数的定点表示 1 定点整数 将小数点固定在数的最低位之后 其格式如图1 6所示 2 定点小数 将小数点固定在数的符号位之后 最高数位之前 其格式如图1 7所示 2 数的浮点表示浮点表示法中的小数点位置不是固定不变的 是浮动的 任何浮点数都由阶码和尾数两部分组成 其格式如图1 8所示 图1 6定点整数的存储格式 图1 7定点小数的存储格式 图1 8浮点数存储格式 1 3 5数字化信息编码 数字化信息编码是把少量二进制符号 代码 根据一定规则组合起来 以表示大量复杂多样的信息的一种编码 一般来说 根据描述信息的不同可分为 1 数字编码2 字符编码3 汉字编码 1 国标码 2 汉字输入码与机内码 表1 1ASCII表 1 4 3微型计算机的使用环境及系统维护 1 使用环境 1 环境温度 在室温15 35 之间能正常工作 2 环境湿度 放置微型机的房间的相对湿度在20 80 之间 3 洁净要求 应保持机房清洁 使磁头 磁盘读写准确 4 电源要求 微型机一般使用220V 50HZ的交流电 最好提供不间断供电电源UPS 并装有可靠的地线 5 防止干扰 微型计算机附近避免强磁场干扰 2 系统维护 1 微型机开关的顺序 2 机器应常处于运行状态 不应长期闲置不用 3 软盘的使用及保存过程中应防磁 热 强光或受潮霉变 4 工作过程中不应经常搬动 它会使软盘 硬盘磁头受到伤害 5 显示器的保护应做好防强磁场的措施 6 打印机必须在干净无尘的环境中工作 1 5计算机病毒及防治 1 5 1什么是计算机病毒1 5 2计算机病毒的破坏作用1 5 3计算机病毒的特征1 5 4计算机病毒的来源及