第一章 计算机应用基础知识.doc

第一章 计算机应用基础知识第一节 计算机概述一、计算机的产生和发展（一）产生1、 世界上第一台计算机 ENIAC ：诞生于1946年2月美国宾夕法尼亚大学特点：5000次加减法/秒、占地170平方米、重30吨、电子管18800、继电器1500、耗资40万美元。2、1946年6月美籍匈牙利数学家冯.诺依曼提出“存储程序”原理，其设计思想有以下3点：计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五部分组成计算机内部采用二进制数将指令和数据都存储起来，由程序控制计算机自动执行，即“存储程序、程序控制”原理。（二）发展根据计算机采用的电子元器件不同而划分为四代。阶 段时 间逻 辑 器 件应用范围第一代1946-1958电子管时代（出现机器语言或汇编语言）科学计算、军事研究第二代1959-1964晶体管时代（出现系统软件、高级语言，提出操作系统，磁芯作为主存）数据处理、事物处理第三代1965-1970中小规模集成电路（出现分时操作系统、主存采用半导体）包括工业控制的各个领域第四代1971年至今超大规模集成电路（主存采用半导体、计算机技术与通信技术相结合，形成计算机网络）应用到了社会的各个领域（三）计算机分类1、按计算机工作原理分类:数字式计算机、模拟式电子计算机、数字模拟混合式计算机2、按计算机用途分类:通用计算机和专用计算机3、按计算机性能分类: 巨型机、小巨型机、大型机、小型机、工作站、个人计算机巨型机：运算速度在亿次以上的计算机，由多个CPU组成。应用领域：高科技领域。如：航天航空、天气预报、医药等尖端科学研空和战略武器研制中的复杂计算机。小巨型机：允许相当多的用户同时使用，也有很高的运算速度和大的存储容量，价格相对于巨型机便宜。应用领域：同巨型机大型机：一般用作网络服务器，可连几百到上千个终端。应用领域：大型商业、银行、科研、高校的计算中心。小型机：运算速度在几百万次左右，一般用作主机，可连几十个终端。应用领域：小型商业、科研机构。工作站：接入网络的计算机个人计算机：简称PC机、微机。4、按样式分：台式机和便携式两种，台式机又分为立式和卧式两种；5、按生产厂家分：原装机和兼容机；6、按中央处理芯片分：286、386、486、586等机型；7、按字长分：8位、16位、32位、64位二、计算机特点1、运算速度快：主频越高，运算速度越快衡量运算速度的指标（MIPS）：每秒钟所能执行百万条加减法指令2、运算精度高：字长越长，运算精度越高3、存储容量大：4、可靠性高： 指标：平均无故障时间（年）5、具有逻辑判断能力6、支持人机交互三、计算机应用领域1、 科学计算：是计算机应用最早的领域，天气预报、水文预报、航空、航天、人造卫星轨道计算等2、 数据处理：是计算机最广泛的应用（80%）如：工资管理、财务管理、物资管理、仓库管理、帐目计算、信息检索等3、计算机辅助技术：指利用计算机帮助人们完成各种任务计算机辅助设计（CAD）：是指使用计算机的计算、逻辑判断等功能，帮助人们进行产品和工程设计。计算机辅助测试（CAT）：已广泛应用于建筑工程设计、服装设计、机械制造设计、船舶设计等行业。计算机辅助制造（CAM）：是指利用计算机通过各种数值控制生产设备，完成产品的加工、装配、检测、包装等生产过程的技术。计算机辅助教学（CAI）：是指将教学内容、教学方法以及学生的学习情况等存储在计算机中，帮助学生轻松地学习所需要的知识。4、过程控制：实现对工业生产过程自动检测、自动调节和自动控制，如：冶金、石油、化工、机械，采集炉温等5、人工智能：用计算机模拟人脑的思维过程6、多媒体应用7、计算机网络提问：人和计算机下棋属于什么应用领域？利用ATM机取款属于什么应用领域？ 计算机的工作核心是什么？四、计算机的发展趋势巨型化、微型化、网络化、智能化。第二节 数制与数据存储单位一、数制（一）概念1、数制：用一组固定的数字和一套统一的规则来表示数目的方法叫数制 2、进位计数制：按照进位方式计数的数制进位计数制三要素：数位：数码在一个数中所处的位置。基数：某种进位计数制中数码的个数称为该进位计数制的基数。例：八进制基数为8，二进制基数为2位权：在某种进位计数制中，每个数位上数码所代表的数值的大小等于在这个数位上的数码乘上一个固定的值，这个固定的值就是这种进位制中该数位上的位权。3、数制的表示方法1）数字后加英文字母表示该数所在的数制。 二进制：B 八进制：O 十进制：D 十六进制：H2）将数字用括号括起来，并将其所在数制的基数写在右下角。 （16）16 （27）8 （1011）2 （123）10十进制（Decimal notation）特点：（1）有10个数码：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9。（2）基数：10。（3）逢十进一（加法运算），借一当十（减法运算）。（4）按权展开式。例：将十进制数456.24写成按权展开式形式为：456.24=410 251016100210-1410-2二进制（Binary notation）特点：（1）有两个数码：0、1。（2）基数：2。（3）逢二进一（加法运算），借一当二（减法运算）。 八进制（Octal notation）特点：（1）有8个数码：0、1、2、3、4、5、6、7。（2）基数：8。（3）逢八进一（加法运算），借一当八（减法运算）。十六进制（Hexadecimal notation）特点：（1）有16个数码：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F。（2）基数：16。（3）逢十六进一（加法运算），借一当十六（减法运算）。（4）按权展开式。在16个数码中，A、B、C、D、E和F这6个数码分别代表十进制的10、11、12、13、14和15，这是国际上通用的表示法。例：十六进制数（4C4D）16代表的十进制数为：4163C16 24161D160=（19533）10二进制数与其他数之间的对应关系如表1-1所示。表1-1 几种常用进制之间的对照关系十 进 制二 进 制八 进 制十 六 进 制00000001000111200102230011334010044501015560110667011177810001089100111910101012A11101113B12110014C13110115D14111016E15111117F二、数制转换计算机采用二进制数的原因：1）运算简单：二进制的计算规则非常简单。以加法为例：0+0=0、1+0=1、0+1=1、1+1=102）硬件容易实现：由元器件自身的状态所决定的，电子元器件的开和关，导通和截止正好用1或0表示。3）可靠性高：二进制数在进行加工处理、传送、运算时不易出错。4）逻辑性强：二进制中的0和1正好分别表示逻辑代数中的假和真，容易实现逻辑运算。1、二、八、十六进制数转换为十进制数方法：按权展开，逐项相加例：（1101100.111）2=12612512312212-112-212-3=6432840.50.250.125=（108.875）10（652.34）8=68258128038-148-2=3844020.3750.0625=（426.4375）10（19BC.8）16=11639162B161C160816-1=40962304176120.5=（6588.5）102、十进制数转换为二、八、十六进制数方法：除以基数，取余法，自下而上取例：将（126）10转换成二进制数。126D=1111110 B128D= 10000000 B= 200 O= 80 H 97D=1100001B=141O=61H173D=10101101B=255O=AD H3、二、八、十六进制的互换1）二进制转换八进制方法：从小数点开始分别向左、右方向，采用“3位并一位”方法。例：11010110B=326 O 11101010011.10111B=3523.56 O2）二进制转换十六进制方法：从小数点开始分别向左、右方向，采用“四位并一位”方法例：1111101011011.10111B=1F5B.B8 H101101 B=2D H3）八进制转换二进制 方法：“一位拆成三位”例：3740.562 O=11111100000.10111001 B4）十六进制转换二进制方法：“一位拆成四位”例：AE H=10101110 B练习：97D=1100001B 13D=1101B 43D=101011B 156D=10011100B11111111B=255D 010111B=23D 1100100B=100D 10110101B=181D275D=100010011B 78D=1001110B 45.25D=101101.01B136 O=94D 35A H=858D 9B28 H=1001101100101000B457 O=100101111B=12F H 3C4 H=1111000100B=1704 O第三节 数据单位及字符编码一、数据单位及存储形式1、数据单位1）位（bit）每个二进制数称为一位，其值为“0”或“1”，单位是bit，简写为b，是计算机内表示数据的最小单位。例：101101为6位二进制数。说明：n位二进制数可以表示2n种状态。例：2位二进制数可表示： 00、01、10、11，即2位二进制数有22种状态提问：4位二进制数有多少种进制状态？2）字节(Byte)8位二进制数为一个字节，字节是计算机中数据存储的基本单位。单位是Byte，简写为B。说明：常见的单位有KB、MB、GB、TB，换算关系为：1B=8b1KB=1024B=210B1MB=1024KB=1024*1024B=220B1GB=1024MB=1024*1024*1024B=230B1TB=1024GB=1024*1024*1024*1024B=240B提问：1个字节能表示最大十六进制数 ？一个字节能表示的十六进制数的范围是 ？ 八位二进制数表示的最大十进制数是 ？1个字节的最高位权是 ？二进制数1011010，右起第5位的权值是 ？ 3）字(Word)是指计算机一次所能存取、加工、运算、传递的二进制数据的长度，单位是Word，简写为W。说明：一个字通常由一个或若干个字节组成。字长决定了计算机处理数据的速率，是衡量计算机性能的一个重要指标。字的长度通常与微处理器芯片的型号有关二、字符编码说明：一切数据（数字、字母、标点符号、运算符号等）在计算机内部都采用二进制数计算机输入、输出时采用十进制。1、西文字符编码ASCII码：美国国家标准信息交换码，每个字符的ASCII码采用7位二进制编码，在计算机内部存储时占用1个字节（即8b）,7位编码的ASCII码共包含了27=128个字符。说明： ASCII码大小比较：小写字母大写字母数字控制字符字符的ASCII码就是它的内部码A的码值是65，a的码值是97，大写字母与小写字母之间相差32。提问：小写英文字母“b”的十进制数ASCII码值是98，则小写英文字母“f”的十六进制ASCII值是 ？ 英文字母m的ASCII码值为109，那么英文字母i的ASCII码值是 ？已知字符8的十六进制ASCII码是38H，则二进制数0110101是字符 的ASCII码。2、汉字编码汉字信息处理系统中，有输入码、交换码、内部码和字形码四种编码。1）输入码（即外码）：输入汉字时使用的汉字编码，归纳有：数字编码、拼音码、字形码和音形码。说明：五笔字型、智能ABC等都是属于输入码2）交换码（即国标码）：用于汉字外码和内码的交换。说明：国标码是双字节码，即一个汉字编码用二个字节来表示。两个字节的最高为“0”。3）内部码（即内码）：是汉字在计算机内的基本表现形式，是计算机对汉字进行识别、存储、处理和传输所使用的编码。说明：内部码是双字节码，两个字节的最高位为“1”。计算机信息处理系统根据字符编码的最高位是“1”还是“0”来区分汉字字符和ASCII码字符。4）字形码：表示汉字字型信息的编码，用来实现计算机对汉字的输出。说明：字形码常用的表示方式是点阵形式，有16*16点阵、32*32点阵、64*64点阵汉字字形以字库的形式存放在计算机的外存。存储16*16点阵汉字需要16/2*16=32B。半角ASCII码在计算机内部占用1个字节，全角ASCII码在计算机内部占用2个字节，即相当于一个汉字；1个汉字不管全角还是半角，在计算机内部都占用2个字节。提问：输入汉字时计算机采用什么编码？汉字输出时采用什么编码？汉字字库中存储的是汉字的？1K字节的存储器能存放的汉字个数是 ？第四节 计算机系统完整的计算机系统包括硬件系统和软件系统两大部分。简述硬件与软件的关系硬件和软件是一个完整的计算机系统互相依存的两大部分，它们的关系主要体现在以下几个方面。 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。计算机系统必须要配备完善的软件系统才能正常工作，且充分发挥其硬件的各种功能。 硬件和软件无严格界线随着计算机技术的发展，在许多情况下，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。因此，硬件与软件在一定意义上说没有绝对严格的界面。 硬件和软件协同发展计算机软件随硬件技术的迅速发展而发展，而软件的不断发展与完善又促进硬件的更新，两者密切地交织发展，缺一不可。一、计算机硬件系统硬件：是指看得见、摸不着的具体的电子物理设备（一）硬件组成计算机硬件系统由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备1、控制器：是计算机的控制中心，发出控制信号，使各部件协调一致的工作。2、运算器：对数据进行加工处理的部件，执行各种算术运算和逻辑运算。说明： 中央处理器（简称CPU）=控制器+运算器CPU性能指标：主频（即时钟频率，单位HZ通常为MHZ、GHZ，如：667M，1.3G） 、字长CPU是硬件系统的核心计算机的发展是以CPU的发展为表征CPU的型号：286、386、4863、存储器：是记忆部件，用来存储程序和数据，分为内存储器和外存储器。 1）内存储器（也叫主存）作用：用来存储当前正在执行的程序和数据。内存分为：随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM） 随机存储器（RAM）：存储当前正在执行的程序和数据，CPU可随时对其进行读/写操作，但一经断电RAM中存储的数据将会全部消失而且无法恢复。 只读存储器（ROM）：用来存储固定不变的控制计算机的系统程序和数据。CPU只能对其进行读操作，信息永久性存在，即使关机或掉电数据也不会丢失。 存数：往存储器里“写入”数据 取数：从存储器里“读取”数据说明：平时所说的内存，指的是RAM（用户所用到的内存）。RAM分为SRAM（静态随机存储器）和DRAM（动态随机存储器）cache(高速缓冲存储器)：在RAM和CPU之间，用于解决CPU的工作速度远远高于内存工作速度的矛盾。特点：速度快、价格高、容量小、断电后内容丢失 地址：在内存中，每个基本单位都被赋予一个唯一的序号，这个序号称之为地址。 注：计算机内存按字节编址提问：内存空间地址段为3001H-7000H，则可以表示（ ）个字节的存储空间。 若一个字节为一个存储单位，则一个64KB的存储器共有多少个存储单元？2）外存储器（也叫辅存）作用：存储暂时不用的程序和数据，外存中的数据必须调入内存方能被UPU执行。常用的外存有：硬盘、软盘、光盘、移动硬盘、U盘、MP3、MP4等。说明：内存和外存的区别：内存保存的是当前正在执行的程序和数据；外存保存的是暂时不用的程序和数据；CPU对内存可随时进行读/写操作，而外存中的数据必须调入内存方能被CPU执行；内容容量小、速度快、价格高，外存容量大、速度慢、价格低。A、 硬盘（80GB、160GB等）特点：容量大、速度快、可靠性高，不易携带，使用时避免震动。B、 软盘（1.44MB）特点：容量小、速度慢、易携带，可靠性低。写保护口：防止误操作把磁盘中数据改写或删除，同时也防止病毒入侵；移动滑块露出小孔进行写保护，只能读不能写；反之，即能读又能写。说明：磁盘驱动器即是输入设备又是输出设备新买来的软盘使用时必须格式化才能使用；新的硬盘必须经过低级格式化、分区和高级格式化才能使用。 注：只有格式化才能使磁盘的结构能被操作系统认识，是在磁盘中建立磁道和扇区。磁盘上的每个磁道被等分为若干个弧段，这些弧段便是磁盘的扇区。一个扇区的容量为512字节，与主机交换信息以扇区为单位。提问：把硬盘上的数据传送到计算机的内存中去，称为 。A、打印 B、写盘 C、输出 D、读盘 把内存中的数据传送到计算机的硬盘，称为 。A、显示 B、写盘 C、输出 D、读盘 将计算机运行的结果写软盘，称为 。 A、输出 B、读盘 C、打印 D、输入外存内存输入读盘内存外存（硬盘、软盘等写盘输出C、 光盘（CD-ROM）特点：存储容量大（640MB）、价格低、不怕磁干扰，速度快主要有：只读光盘（CD-ROM）、一次性写入光盘（CD-R）、可擦写型光盘（CD-RW）说明：CD-ROM光驱，传输速率150KB/S；DVD光驱(4.7GB)，传输速率1.3MB/S 速度比较:CacheRAM硬盘光盘软盘 容量比较:硬盘RAM 光盘CACHE软盘D、 可移动存储器主要有：软盘（淘汰）、U盘、MP3、MP4、可移动硬盘等。4、输入设备：用来接受用户输入的原始数据和程序。常见的输入设备：键盘、鼠标、光笔、扫描仪、话筒、条形码阅读器、数字化仪、数码相机等必备的输入设备：键盘说明：常用键:capslock、shift、ctrl、alt、backspace、enter、space、insert、delete、Esc键盘与主板上的PS/2接口相连 鼠标可以与主板上的COM接口、PS/2接口、USB接口相连5、输出设备：用于将存放在内存中的由计算机处理的结果以人们所能授受的形式输出。 常见的输出设备：显示器、打印机、绘图仪、音箱等 必备的输出设备：显示器说明：显示器和显卡相结合才能组成完整的显示系统打印机一般与主板的并行接口LPT相接打印机分为击打式打印机(针式打印机)和非击打式打印机(喷墨打印机、激光打印机) 硬件 主机 外部设备 CPU 内存储器 输入设备外存储器输出设备控制器运算器外设=外存+输入设备和输出设备主机=CPU+内存硬件组成：（二）计算机工作过程1、计算机五部分由总线连接在一起构成一个完整的硬件系统。注：总线分为地址总线（AB）、控制总线（CB）、数据总线（DB）2、计算机工作过程：（见教材P10）实际是周而复始地读取指令、分析指令、执行指令的过程。（三）配置一台多媒体计算机的硬件清单CPU、内存、显示器、显卡、硬盘、光驱、鼠标、键盘、网卡、主板、机箱、网卡、声卡、音箱、话筒等。（四）计算机性能指标字长、时钟主频、运算速度、存储容量、存取周期（是CPU从内存中存取数据所需的时间7ns70ns）二、软件系统（一）定义1、软件：为使计算机正常运行、对计算机各类资源进行管理和它实施维护而编制的各种程序以及相应的说明资料的总和。软件=程序+文档 2、程序：为解决某一问题而专门编写出来的一系列有序的相关指令的集合。 3、指令：使计算机完成某个规定动作的一串0和1的组合。 注：指令包括操作码和操作数。操作码：表示计算机要执行的基本操作；操作数：表示运算的数值或该数值存放的地址。（二）分类软件分为系统软件和应用软件操作系统计算机语言应用软件包用户程序应用软件服务程序软件系统系统软件诊断程序测试程序连接装配程序编辑程序数据库管理系统调试程序高级语言汇编语言实时操作系统网络操作系统多用户操作系统单用户操作系统 机器语言 语言处理程序编译程序解释程序 汇编程序 多用户多任务操作系统单用户单任务操作系统低级语言1、系统软件作用：提供程序开发、运行所必需的支撑环境的软件分类：1）操作系统（OS）A、作用：是一个管理计算机硬件与软件资源、合理组织计算机工作流程的系统程序，是计算机最基本的系统软件，是系统软件的核心。操作系统是用户和计算机的接口。B、操作系统的功能：处理机管理、存储管理、信息与作业管理、设备管理C、操作系统的分类： 单用户单任务操作系统：计算机一次只能运行一个应用程序。例：DOS 单用户多任务操作系统：同时运行多个应用程序，而且相互之间互不干扰。例：WINDOWS98/2000/XP 分时操作系统（多用户多任务操作系统）：同时处理多个用户的终端的任务。例：UNIX、LINUX 实时操作系统：要求时间性强、反应迅速的操作系统。 网络操作系统：管理计算机网络上多个计算机用户和计算机网络资源的操作系统。 例：OS/2、WINDOWS2000 SERVER、WINDOWS NT、NETWARE、UNIX、LINUX说明：启动计算机即将操作系统从外存装入内存。2）计算机语言A、机器语言 一种cpu的指令系统，也称cpu的机器语言。它是该cpu可以识别的一组由1和0序列构成的指令码。是惟一能被计算机直接识别的语言，不需要进行任何翻译。优点：执行速度快、占和存储空间少缺点：可读性差、严重依赖于具体的计算机，所以可移植性差，通用性差（不同的CPU其指令编码不一样）。 B、汇编语言用英文字母、符号串来替代一个特定的指令的二进制串，即符号化的机器语言。例如“ADD A，B”表示将A与B相加后存入B中说明：机器语言和汇编语言都是面向硬件的语言，即低级语言。 汇编语言源程序不能直接被计算机直接识别，必须通过汇编程序翻译成等价的目标程序。汇编语言源程序汇编程序目标程序C、高级语言： 是一种与具体的计算机指令系统无关，独立于计算机且表式方式接近于人类自然的语言。常见的高级语言有：VB、Visual BASIC、C、FORTRAN、PASCAL、C+、VC、JAVA等。高级语言不能直接被计算机所识别，要经过解释程序（早期的BASIC）或编译程序转换成机器语言。解释程序：对源程序语句解释一条执行一条的边解释边执行的办法，它不产生目标程序（不便于源程序的保密）。编译程序：对源程序先进行全面的语法、词法检查，只有当源程序中没有语法和词法错误后，编译程序才将整个源程序翻译成等价的机器语言程序（目标程序），然后再通过连接装配程序形成等价可执行程序。即源程序必须经过“编译”+“连接装配”=可执行程序（.exe）高级语言源程序（如.BAS）边解释边执