计算机应用基础教程 第1章 计算机基础知识

2010年4月18日,高职高专院校教学用书,主编 郭辉中国矿业大学出版社,计算机应用基础教程,第1章 计算机基础知识,授课班级：,煤矿综采技术专业 2009级,2010年4月18日,本 章 内 容 提 要,1.1、概述计算机的发展历程、特点及应用、微机发展历史1.2、数据与信息计数制、数据的度量单位、信息编码1.3、计算机系统的组成概述、硬件系统、软件系统、微机的硬件1.4、安全使用计算机病毒、环境要求、操作注意事项1.5、社会信息化和计算机技术信息技术和信息素养、计算机技术的影响、软件与法律,2010年4月18日,什么是计算机,2010年4月18日,计算机的定义： 电子数字计算机是一种不需要人的干预，能够自动连续地，快速地，准确地完成信息存储，数值计算，数据处理和过程控制等多功能的电子机器。 电子逻辑器件是它的物质基础，其基本功能是进行数字化信息处理。简称为计算机。 又因为它的工作方式与人的思维过程十分类似，亦被叫做“电脑”。,2010年4月18日,1.1.1 计算机的发展历程,从1946年美国宾夕法尼亚大学研制出世界上第一台电子数字计算机ENIAC（电子数字积分计算机的英文缩写）至今，六十多年的时间内，计算机系统和计算机应用得到了飞速发展。元件制作工艺水平的不断提高是计算机发展的物质基础，因此以计算机元器件的变革作为标志，将计算机的发展划分为五个阶段，这五个阶段通常称为计算机发展的五个时代 。,2010年4月18日,计算机的发展（P2） 1第一代计算机电子管计算机 （19461959年） 其主要特征是采用电子管作为主要元器件。 2第二代计算机晶体管计算机 （19591964年） 其主要特征是由电子管改为晶体管。 3第三代计算计算机集成电路计算机 （19641971年） 其主要特征是用半导体中小规模集成电路代替分立元件的晶体管。 4第四代计算机大规模集成电路计算机 （1971年至今） 其主要特征是以大规模和超大规模集成电路为计算机的主要功能部件。 5.第五代计算机超大规模集成电路计算机 （现今）,2010年4月18日,第一代 电子管计算机,采用电子管作为基本逻辑元器件。代表机器：ENIAC、IBM等系列机器存储器早期采用水银延迟线，后采作磁鼓或磁芯。编程语言采用机器语言或汇编语言。应用主要是科学计算,2010年4月18日,第二代 晶体管计算机,采用晶体管作为逻辑元件内存采用磁芯存储器，而外存采用磁盘这个时期开始使用操作系统以及各种早期的语言。（FORTRAN、COBOL、BASIC）应用由科学计算拓展到数据处理，过程控制等领域。,2010年4月18日,第二代电子计算机代表机型IBM7094控制台外观,2010年4月18日,第三代集成电路计算机,第三代计算机它所采用的元器件是集成电路作为逻辑元件。存储器采用半导体存储器，体积小，耗电省，可靠性高。软件技术也得到了进一步提升。,2010年4月18日,1964年CDC公司推出了第一代超级计算机，CDC6600,2010年4月18日,第四代大规模集成电路计算机,采用的是大规模集成电路作为逻辑元件第四代计算机的特点是微型化微型化计算机异军突起特别是美国（Intel）公司台式机、单片机、便携式微型机等等。巨型化多处理结构和并行处理技术的应用代表机有美国的Cary的系列产品，中国的银河系列。,2010年4月18日,PDP-8全世界第一台集成电路的计算机,2010年4月18日,第五代超大规模集成电路计算机,采用的是超大规模集成电路作为逻辑元件1976年美国（克勒公司CARY1）生产的第一台每秒1亿次的计算机，还有我国的生产的银河，也是每秒1亿次。银河每秒10亿次。1981年IBM公司采用Intel8088芯片，生产出世界上第一台个人电脑PC机型号是5150微型机,2010年4月18日,微型台式机,2010年4月18日,巨型机：中国银河系列1,2010年4月18日,巨型机：中国银河系列,2010年4月18日,计算机的未来发展趋势是：（P3）1、巨型化2、微型化3、多媒体化4、网络化5、智能化,2010年4月18日,1.1.2 计算机的特点和应用领域,计算机的特点：运算速度快计算精度高具有记忆性，存储容量大具有逻辑判断功能具有自动控制能力,2010年4月18日,1.1.2 计算机的特点和应用领域,计算机的应用领域：科学计算信息处理实时控制计算机辅助系统人工智能网络通信数字娱乐嵌入系统,2010年4月18日,计算机辅助系统（CAS）： 计算机辅助设计（CAD） 计算机辅助设计（CAD）是使用电子计算机来帮助设计人员进行设计。使用CAD技术可以提高设计质量，缩短周期，提高设计自动化水平。计算机辅助制造 (CAM)计算机集成制造系统（CMIS）计算机辅助教学（CAI）计算机辅助测试（CAT）计算机辅助学习（CAL）,2010年4月18日,1.1.3 微型计算机的发展历史,个人计算机（PC）中央处理器（CPU）核心部件字长微型计算机发展阶段表（P5）,2010年4月18日,1.2 数据与信息,数据：数字化的信息信息：客观事物的特征及其发展变化的反映。如情景现象声音图像符号文字等所承载的内容统称信息。信息是对人有用的数据信息技术：应用信息科学的原理和方法，有效使用信息资源的技术体系，包括计算机技术、微电子技术、通信技术、控制技术、感测技术等。信息素养 （P29 1.5 社会信息化和计算机技术）信息社会,2010年4月18日,1.2.1 计算机系统使用的数制,计算机采用二进制代码0和1表示数据进位计数制（数制）：按进位原则进行计数 数位：数码在一个数种所处的位置 基数：每一数位上能使用的数码的个数 位权：每个数位上的单位1所代表的数值,2010年4月18日,十进制数：333,3个,3百,3十,权：每个数位所固有的值。如1、10、100。,2010年4月18日,常见的数制,十进制（D）十种状态，逢十进一， (0,1,2,3,4,5,6,7,8,9)二进制（B）两种状态，逢二进一，（0,1）八进制（Q）八种状态，逢八进一，（0,1,2,3,4,5,6,7）十六进制（H）十六种状态，逢十六进一（0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F）,2010年4月18日,各进制数之间的关系,2010年4月18日,二进制与十进制对照表,2010年4月18日,不同进制间的转换,二进制,八进制,十进制,十六进制,2010年4月18日,二、八、十六进制化为十进制,规则：按“权”展开例： (1999.8)10=1103+9 102+9 101+9 100+8 10-1,(1101.1)2=123+1 22+0 21+1 20+1 2-1,“权”,2010年4月18日,二、八、十六进制化为十进制,例1:将二进制数101.01转换成十进制数。 (101.1)2=1 22+0 21+1 20+1 2-1 =（5.5)10 例2:将八进制数34. 6转换成十进制数。 (34.6)8=3 81+4 80+6 8-1 =（28.75)10,2010年4月18日,二、八、十六进制化为十进制,例3:将十六进制数2AB. 6转换成十进制数 (2AB.6)8=2 162+10 161+11 160 +6 16-1 =（683.375)10,2010年4月18日,十进制化为二进制,十进制整数化为二进制整数规则：除二取余，直到商为零为止，倒排例：将十进制数86转化为二进制 2 | 86 0 2 | 43 1 2 | 21 1 2 | 10 0 2 | 5 1 2 | 2 0 2 | 1 1所以,(86)10=(1010110)2 0,2010年4月18日,十进制化为二进制,十进制小数化为二进制小数规则：乘二取整，直到小数部分为零或给定 的精度为止，顺排例：将十进制数0.875转化为二进制数 0.875 2 1.75 0.75 2 1.5 0.5 2 1.0 所以(0.875)10=(0.111)2,2010年4月18日,八进制化为二进制,规则：每一个八进制数改写成等值的三 位二进制数，次序不变例： （17.36)8 = (001 111 .011 110)2 = (1111.01111)2,2010年4月18日,十六进制化为二进制,规则：每一个位十六进制数改写成等值 的四位二进制数，次序不变例：（3A8C.D6)16 = (0011 1010 1000 1100.1101 0110)2 = (11101010001100.1101011)2,2010年4月18日,二进制化为八进制,规则：每三位二进制数改写成等值的一 位八进制数，次序不变例： (11001111.01111)2 = (11 001 111 .011 110)2 =（317.36)8,2010年4月18日,二进制化为十六进制,规则：每四位二进制数改写成等值的一 位十六进制数，次序不变例： (11001111.01111)2 = (1100 1111 .0111 1000)2 = (CF.78)16,2010年4月18日,1.2.2 二进制计量单位,比特：bit，或称位元，简称位，0或1；以“b”表示，最小的信息单位。字节：byte，位组，8个bit；以“B”表示，存储容量的基本单位。一个字符用一个字节表示。 1KB=1024B，1MB=1024KB，1GB=1024MB；1TB=1024GB （1024=210 ）字：word，表示方法不统一。速率：波特，b/s，bps；2400b/s，56kb/s。,2010年4月18日,1.2.3 信息编码,数字编码 BCD码（每一位分别写成4位二进制数）字符编码 ASCII码 （8位二进制编码 P10 表1-5）汉字编码 区位码 机内码（区位码+(2020)H） 输入码（汉字外码） 输出码（字型码 点阵字库）,2010年4月18日,西文信息在计算机内的表示,西文是由拉丁字母、数字、标点符号及一些特殊符号组成，它们统称为“字符”（Character）。 目前计算机中使用最广泛的西文字符集为ASCII码。（美国标准信息交换码，7位） American Standard Code for Information Interchange较常用的另一种编码：EBCDIC（8位） Extended Binary Coded Decimal Interchange Code,2010年4月18日,ASCII码,常用字符有128个，编码从0到127。控制字符：031，127；普通字符：95个。每个字符占一个字节，7位，最高位为0。,2010年4月18日,2010年4月18日,中文信息在计算机内的表示,汉字在不同的处理阶段有不同的编码。汉字的输入：输入码汉字的机内表示：机内码汉字的输出：字型码（字库 Font）各种编码之间的关系：,2010年4月18日,汉字的输入码,数字码 如：电报码、区位码、纵横码字音码 如：微软拼音、搜狗拼音字形码 如：五笔字型音形码 如：智能ABC,2010年4月18日,汉字的机内码,汉字在信息处理系统内部最基本的表达形式。GB2312-80规定了7445个字符。（国标码）汉字6763个：一级汉字3755个，二级汉字3008个。汉字分区：94行（区），94列（位）（区位码）每个汉字两个字节。机内码：最高位置1。,2010年4月18日,1.3 计算机系统组成,计算机系统由计算机硬件系统和计算机软件系统两大部分组成。计算机系统=硬件系统+软件系统硬件是指有形的物理设备，是计算机系统中实际物理装置的总称。软件是指在硬件上运行的程序和相关的数据及文档。硬件是软件的工作基础，软件是硬件功能的扩充和完善。两者相互依存，相互促进。软件与硬件的结合，构成完整的计算机系统。,2010年4月18日,2010年4月18日,冯诺依曼结构 （P1）,完整的现代计算机雏形，用二进制表示程序和数据，以存储程序控制为基础，包括：运算器 控制器 存储器 输入设备输出设备,2010年4月18日,冯诺依曼结构图形,运算器ALU,控制器,存储器,输入设备,输出设备,CPU,输入设备的功能:输入原始数据或指令,输出设备的功能:将运算结果以文字或图形的方式输出,运算器的功能:根据指令进行算术或逻辑运算,存储器的功能:存放数据和程序,控制器的功能:控制计算机各部件的工作,2010年4月18日,微型计算机系统,微型计算机硬件系统（1）微处理器简称CPU，是微机的核心部件，即运算器和控制器的集合体,2010年4月18日,（2）存储器 内存储器 随机存取存储器 RAM 只读存储器 ROM 高速缓冲存储器 Cache 外存储器 软磁盘存储器 硬磁盘存储器 光盘存储器 CD-ROM,2010年4月18日,（3）输入/输出设备 输入设备 键盘 鼠标 扫描仪 输出设备 显示器 打印机,2010年4月18日,微计系统主要技术指标和系统配置,（1）主要技术指标 字长 计算机能直接处理的二进制数据位数 CPU主频 （CPU的工作频率） 存储容量及速度 主要指内存容量 系统的兼容性、可靠性、可维护性,2010年4月18日,（2）系统配置 硬件系统配置 包括主板、内存、CPU、显示卡、声卡、 硬盘、软驱、光驱、鼠标、键盘、显示器， 音箱、打印机等。 软件系统配置主要包括系统软件和应用软件,2010年4月18日,计算机软件,定义：从广义上说，软件是指为运行、维护、管理、应用计算机所编制的所有程序合数据的总和。通常按功能分为系统软件和应用软件。 系统软件的主要任务：所谓系统软件，就是用来扩大计算机的功能，提高计算机的工作效率以及方便用户使用计算机的软件，如操作系统、故障诊断程序、语言处理程序数据库管理系统、软件工具等。 应用软件的主要任务：是为解决某个应用领域中的具体任务而编制的程序，如各种科学计算机程序、数据统计与处理程序、情报检索程序、企业管理程序、生产过程自动控制程序等。由于计算机已应用到几乎所有的领域，因而应用程序是多种多样的。目前应用软件正向标准化、模块化方向发展，许多通用的应用程序可以根据其功能组成不同的程序包供用户选择。应用软件是在系统软件的支持下工作的。,2010年4月18日,系统软件,操作系统、各种驱动系统、编译程序等等 一般把靠近内层、为方便使用和管理计算机资源的软件，称为系统软件。 系统软件的功能：主要是简化计算机操作，扩展计算机处理能力和提高计算机的效益。 两个主要特点：一是通用性。即无论哪个应用领域的计算机用户都要用到它们；二是基础性，即应用软件要在系统软件支持下编写和运行。,2010年4月18日,操作系统,系统软件的核心是操作系统。操作系统（Operating System，简称OS）是由指挥与管理计算机系统运行的程序模块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全部硬件资源和软件资源，为用户提供高效、周到的服务界面。例如，最早IBMPC及其兼容机的运行要有PCDOS、Win3.X到现Windows Me、Windows 2000、Windows xp等操作系统软件的支持。 没有配备任何软件的硬件计算机称为裸机。裸机向外部世界提供的界面只是机器指令，为了驯服令人费解且难以使用的裸机，用户及其他程序都利用了系统软件，即通过操作系统来使用计算机。,2010年4月18日,语言处理系统 程序设计语言按其发展的过程和应用级别分为机器语言、汇编语言、高级语言。汇编语言也是一种面向机器的语言。 数据库管理系统 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，用户用它来建立、管理、维护、使用数据库等。 软件工具 软件工具是软件开发、实施和维护过程中使用的程序。如输入阶段的编辑程序、运行阶段的连接程序、测试阶段的排错程序、测试数据产生程序等。,2010年4月18日,应用软件,应用软件是用户利用计算机软、硬件资源为解决各类应用问题而编写的软件。应用软件一般包括用户程序及其说明性文件资料。随着计算机应用的推广与普及，应用软件将会逐步地标准化、模块化，并逐步地按功能组合成各种软件包以方便用户的使用。应用软件的存在与否并不影响整个计算机系统的运转，但它必须在系统软件的支持下才能工作。例如，WPS、Word、Excel等。,2010年4月18日,计算机语言,计算机语言可以分为三个层次： 机器语言、汇编语言、高级语言 机器语言是以二进制代码0或1组成的机器指令的集合，是计算机能够直接识别和执行的语言。 汇编语言是用助记符号表示指示功能的计算机语言。 高级语言是更接近人类语言（英语）和数学语言的计算机语言。,2010年4月18日,多媒体技术,什么是多媒体（Multimedia)多媒体的定义媒体（Medium）在计算机领域中有两种含义：一是指用以存储信息的实体，如磁带、磁盘、光盘和半导体存储器等；一是指信息的载体，如数字、文字、声音、图形和图像。多媒体计算机技术中的媒体是指后者。人类感知信息的途径是:视觉：是人类感知信息最重要的途径，人类从外部世界获取信息70%80