现代计算机基础知识分析.ppt

教材,体验目录,WindowsXp操作系统,计算机基础知识,Word2003文字处理软件,Excel电子表格软件,PowerPoint演示文稿制作软件,网络基础知识与Internet使用,本章目录,第一章计算机基础知识,1.1信息化社会与计算机文化1.2计算机系统的组成结构与工作原理1.3微型计算机的硬件系统与软件系统1.4信息的表示与存储1.5计算机职业道德与安全1.6键盘的基本操作,本章目录,1.1信息化社会与计算机文化,1.1.121世纪的人类社会-信息化社会,信息化社会组成人类物质文明的三大要素,材料能源信息,信息化社会的特征,一是信息成为重要的战略资源；二是信息产业上升为最重要的产业；三是信息网络成为社会的基础设施。,本章目录,?,1.1信息化社会与计算机文化,信息高速公路是一个交互式多媒体网络，是一个由通信网络、通信设备、通信资源组成的完备的高速信息网络体系，是一个具有大容量、高速度的电子数据传输系统。是国家信息基础设施（NationalInformationInfrastructure，NII）,?,信息技术对人类社会全方位的渗透，使许多领域面目焕然一新，正在形成信息时代的一种新的文化形态计算机文化（ComputerLiteracy）所谓“计算机文化”也被称为人类在书本世界之外的第二文化。这是信息时代的特征文化，是一种超越国家、民族的时域文化，是人类社会发展到信息化社会的时代文化。,本章目录,1.1信息化社会与计算机文化,1.1.2计算机的发展与应用,电子计算机的定义,电子数字计算机的诞生,电子计算机（Computer）也称为电脑，它是一种能存储程序和数据、自动执行程序、快速而高效地自动完成对各种数字化信息进行处理的电子设备。,举世公认的世界第一台电子计算机诞生于1946年。是由美国宾夕法尼亚大学的物理学家约翰莫克利和工程师普雷斯伯埃克特领导研制的取名ENIAC。,本章目录,1.1信息化社会与计算机文化,计算机之父,阿伦.图灵-图灵的主要贡献是建立了图灵机的理论模型.冯.诺依曼-他首先提出了在计算机内部存储程序的概念，“存储程序”的计算机成了现代计算机的重要标志。,存储程序计算机的基本设计思想是：把程序和数据一样都存储起来，然后依次取出存储的程序进行译码，并按照译码结果进行计算，从而实现计算机工作的自动化。世界上第一台程序存储式计算机是1949年完成的名为EDSAC的计算机。此后的计算机采用的都是程序存储方式，而采用这种方式的计算机被统称为冯诺依曼型计算机。,冯.诺依曼型计算机,图1-1年轻的阿伦.图灵,图1-2冯诺依曼,本章目录,1.1信息化社会与计算机文化,电子计算机的时代划分,计算机发展的四个时代,人们习惯于依据计算机所采用的主要物理器件来划分计算机的时代,按用途分类,通用机：通用性强，综合能力强，解决各种问题,专用机：特殊配置，功能单一，解决特定问题,按综合性能指标分类,巨型机：速度最快、处理能力最强，已达十几万亿次浮点运算，“银河”达每秒130亿次,大型主机：大型、通用、较快、较强，作“客户机/服务器”的服务器，作“终端/主机”的主机,小型机：规模小，结构简单，设计试制周期短，工艺先进、使用维护简单,工作站：介于PC与小型机之间。高分辨率、大容量内外存，图形功能较强,微型计算机：小、巧、轻、使用方便、价格便宜。中央处理器：一个芯片,电子计算机的分类,我国是从1956年开始研制计算机，是当今世界少数具有独立研制巨型机能力的国家之一。,计算机的应用领域,科学计算这是计算机最早最重要的应用领域。信息处理这是计算机应用最广泛的领域。过程控制利用计算机对动态过程（如控制配料、温度、阀门的开闭，直至人造卫星、航天飞机、巡航导弹等）进行控制。辅助工程CAD/CAM/CAT/CAI等。人工智能利用计算机来模仿人类的智能活动,如机器人、专家系统等。,计算机网络技术的发展使计算机的应用领域进一步扩展，覆盖了更大的领域。,虚拟现实虚拟现实是利用计算机生成的一种模拟环境，通过多种传感设备使用户“置身于”该环境中，实现用户与环境直接进行交互的目的。电子商务电子商务是指利用计算机和网络进行的商务活动，具体地说，是指综合利用LAN（局域网）、Intranet（企业内部网）及Internet进行商品与服务交易、金融汇兑、网络广告或提供娱乐节目等商业活动。多媒体技术多媒体技术以计算机技术为核心，将现代声像技术和通信技术融为一体。如可视电话、视频会议系统等,现代计算机的发展趋势,巨型化,多媒体化,微型化,网络化,智能化,从目前的研究方向看，未来的计算机将向着以下两个方向发展:高速计算机制造技术超越冯诺依曼结构科学家们预言，21世纪将是量子计算机、生物计算机、光子计算机的时代，就像电子计算机对20世纪产生了重大影响一样，各种新型的计算机也必将对21世纪产生重大影响。今日还在研制中的非冯诺依曼型计算机，在不远的将来必将成为现实。,本章目录,1.2计算机系统的组成结构与工作原理,1.2.1计算机系统的组成,计算机系统,硬件,软件,主机,外部设备,内存,CPU,控制器,随机存储器(RAM),只读存储器(ROM),输入设备,输出设备,系统软件,应用软件,运算器,运算器,控制器,CPU,冯.诺依曼的重要思想：二进制；程序与数据一样存储在内存；五大部件组成。,冯.诺依曼计算机的基本结构（硬件系统）,主机,各部件功能,运算器负责完成所有算术运算、逻辑运算任务。控制器控制整个计算机所有部件的工作。可以认为控制器控制着计算机硬件系统的全部动作。存储器是计算机能够实现“存储程序”原理的硬件基础。程序和数据均以二进制形式存储在其中。8位(Bit)称为一个字节(Byte)，每个字节都有地址（存储器按字节编址）。1KB=1024B1MB=1024KB1GB=1024MB1TB=1024GB1PB=1024TB输入设备用来接受用户输入的原始数据和程序。输出设备用于将计算机处理得到的运算结果等转变为人们所能接受的形式，输出到相应的介质上，供观看、保存等。,存储器存储示意图,计算机的软件系统,用户与计算机软、硬件之间的层次关系,软件泛指程序，软件系统包括了使计算机运行所需的各种程序及其有关的数据和文档资料。根据程序的不同用途，通常软件系统被分为系统软件和应用软件两大部分。,本章目录,1.2.2计算机的基本工作原理,计算机的基本工作原理“存储程序”的原理,几个重要的概念,计算机能够自动完成运算，是因为在存储器中“存储”了程序。计算机是在程序的控制下自动完成相应操作的。这就是所谓“存储程序”原理，即计算机的基本工作原理，又被称为“冯.诺依曼原理”。,1.指令让计算机完成某个操作发出的命令。,3.指令的执行取指和执行。,2.程序有序的指令集合。,内存,指令,取指周期：,执行周期：,控制信号,有关部件动作,CPU译码,CPU,4.程序的执行CPU不断地一条一条的取指令、执行指令。,操作数,本章目录,1.3微型计算机的硬件与软件系统,1.3.1微型计算机的硬件系统,微处理器（CPU）,内存,外存接口,软盘、硬盘、光盘驱动器,输入设备接口,键盘等输入设备,输出设备接口,显示器、打印机等输出设备,其它外设接口,各种其它I/O设备,系统总线,主机,外设,微型机的硬件系统结构示意图,本章目录,1.3微型计算机的硬件与软件系统,1.3.1微型计算机的硬件系统,常见的微型计算机系统,含主机箱和外设（显示器、键盘),微型计算机主机箱构成,系统主板（又称主机板或母板）,CPU内存,总线插槽及接口卡（显卡、声卡、网卡）硬盘驱动器软盘驱动器光盘驱动器电源,CPU（CentralProcessingUnit）,运算器,CPU(微处理器),控制器,CPU内部寄存器及外部数据线的位数决定了CPU的字长。80386以下的CPU为16位，80386及以上的CPU为32位/64位。CPU的功能是计算机主要技术指标之一，人们习惯用CPU的档次来大体表示微机的规格。现在的微处理器均由一片超大规模集成电路芯片制成，其集成度越来越高，性能也越来越强。,存储器,内部存储器访问速度快信息易失性相对价格高,外部存储器访问速度慢信息永久性相对价格低,（1）随机存取存储器(RandomAccessMemory，简称RAM)RAM通常指计算机主存，使用动态随机存储器，制作成内存条形式出现。PU对它们既可读出又可写入数据。断电后信息丢失。（2）只读存储器(ReadonlyMemory，简称ROM)CPU对它们只能读，其信息用户无法修改。断电时信息不会丢失。ROM中一般存放计算机系统初始化程序等。（3）高速缓冲存储器(Cache)是介于CPU和内存之间的一种可高速存取信息的芯片，用于解决它们之间的速度不匹配问题，,L2（二级）Cache（主板上）,Cache,L1（一级）Cache（CPU内部）,1内部存储器,增加Cache，只是提高CPU的读写速度，而不会改变内存的容量。,2外部存储器（1）软盘,用表面涂有磁性材料柔软的聚酯材料制成读写软盘时，磁头直接接触盘面。常用软盘容量为1.44MB新型磁盘具有100MB250MB容量,（2）光盘,衡量光盘驱动器传输数据速率的指标叫做倍速，一倍速率=150KB/秒常用：只读型光盘CD-ROM一次性可写入光盘CD-R，需要光盘刻录机完成数据的写入后继产品DVD-ROM，DVD-ROM的一倍速率是1.3MB/秒,硬盘的磁道、扇区、柱面,（3）硬盘,硬盘片是由涂有磁性材料的铝合金构成读写硬盘时，磁性圆盘高速旋转产生的托力使磁头悬浮在盘面上而不接触盘面硬盘容量视具体类型而定,（4）可移动存储器大量的多种类型的可移动存储器的问世，是近年来存储技术的一项新的发展。主要有活动硬盘及闪存（优盘）等，大部分使用USB（UniversalSerialBus）接口与系统相连。,（5）微型机的存储层次,3I/O(Input-Output)总线与扩展槽,I/O表示输入/输出的意思。所谓总线（BUS）就是计算机部件与部件之间进行信息传输的一组公共信号线及相关的控制逻辑。,接口电路,微处理器,外部设备,存储器,扩展槽的作用,接口板插入此处（如：显卡、声卡、网卡),常用的总线标准有：PCI、AGP、USB,4.输入/输出设备,输入设备,输出设备,微机上不可少的两种输入输出接口是并行端口和串行端口。并行端口可以同时传送8路信号，传输距离相对较近。串行端口在一个方向一次只能传送1路信号。现在USB接口比较常用。,处理结果,数据,二进制,内存,数字、字符、图像、声音,常用输入设备：键盘、鼠标器、语音输入设备（麦克）、扫描仪、录像机、数码相机等设备。,常用输出设备：显示器、打印机、音箱、绘图仪等设备。,本章目录,微型计算机软件的分类,计算机语言的发展,第一代计算机语言机器语言，计算机能直接识别并执行的语言。第二代计算机语言汇编语言，是面向机器的符号语言。第三代计算机语言高级语言，也叫算法语言或过程化语言。第四代计算机语言非过程化的语言，是面向问题的非过程化语言。第五代计算机语言智能化语言，同第四代语言且具有一定的智能。,本章目录,1.3微型计算机的硬件与软件系统,1.3.2微型计算机的软件系统,系统软件应用软件,本章目录,系统软件介绍,本章目录,微型计算软件系统介绍,（1）操作系统是系统软件中最核心的软件。为了使计算机系统的所有软、硬件资源协调一致，有条不紊地工作，就必须有一个软件来进行统一的管理和调度这种软件就是操作系统。操作系统的主要功能是控制和管理计算机系统的所有资源（包括硬件资源和软件资源）。,(2)服务性程序,操作系统自己带一些,第三方开发,诊断程序：ScanDisk,反病毒程序：KV3000、金山毒霸,备份程序：WindowsXP控制面板中的备份程序,文件压缩程序:ARJ、WinZip、WinRAR,卸载程序：WindowsXP中的添加/删除程序,源程序,可执行程序,目标程序,编辑程序,汇编或编译程序,联接程序,机器语言,高级语言,汇编语言,面向过程：BASIC、Pascal、FORTRAN、C等,面向对象：C+、Java、VisualBasic等,非过程化语言,（3）语言处理程序,智能化语言,程序、数据,系统软件介绍,语言处理程序,本章目录,应用软件介绍,本章目录,微型计算软件系统介绍,（1）办公自动化软件包（2）数据库系统（3）浏览器（4）实时控制软件（5）图形图像处理软件（6）工程设计软件（7）多媒体创作工具软件（8）网站制作软件,本章目录,概念,多媒体技术,本章目录,1.3微型计算机的硬件与软件系统,1.3.3多媒体微型计算机系统,媒体是用于传播和表示各种信息的手段。这里是指信息的表示形式。多媒体就是文本、声音、图形、图像、动画和视频等多种媒体成分及其组合。,数据压缩技术（数据编码技术）,JPEG，压缩静止图像MPEG，压缩运动图像H.261视像和声音双向传输的标准,多媒体技术的应用,视频会议系统多媒体演示系统教育培训，CAI辅助教学系统商业形象服务多媒体电子出版物虚拟现实超文本和超媒体应用,多媒体计算机的组成,多媒体计算机是指能够综合处理文字、图形、图像、声音、动画和视频等多种媒体信息（特别是传统微机无法处理的音频信息和视频信息），并在它们之间建立逻辑关系，使之成为一个交互式系统的计算机。,本章目录,本章目录,1.3微型计算机的硬件与软件系统,1.3.4PC机的主要性能指标,主频主频越高表示CPU处理数据的速度越快。主频的单位是MHz。字长在主频相同的情况下字长越长信息处理速度越快、计算精度越高。如字长为16位、32位、64位。运算速度它取决于指令的执行时间。描述运算速度的单位为MIPS（表示每秒钟百万条指令）。内存容量表示计算机存储信息的多少。取决于CPU的寻址能力。外存与外设的配置输入/输出设备的最大配置数量。数据带宽（传输率）数据带宽是指每秒最大数据传输量，带宽的单位为Mb/s或Gb/s。带宽越大，数据传输速度越快。,本章目录,本章目录,1.4信息的表示与存储,1.4.1计算机的内部二进制的数字世界,概念,信息：数值、文字、语音、图形和图像。二进制：信息必须进行二进制的数字化编码，才能传送、存储和处理。优点：物理上容易实现，可靠性强，运算简单，通用性强。,38,1.数制和基数,100是几？,当然是一百啦！,？,一年有12个月一周有7天一小时有60分.,数制,如何表示数的进制多少，有什么规律？,1.4信息的表示与存储,1.4.2数值信息的表示方法,39,(1).数制,用一组固定的数字和一套统一的规则表示数值,进位的规律,(2).基数,数制中所含数字符号的个数,(3).种类,十进制,八进制,十六进制,二进制,符号的个数,数制所包含的数字符号的个数称基数,40,基数10,基数2,基数8,例,基数16,41,(4）区分不同数制的数,（1001）（1001）（1001）（1001）,二进制数Binary,八进制数Octal,十进制数Decimal,十六进制数Hexadecimal,42,？,(25.6)10和(52.6)10两数谁大？,n=整数位数m=小数位数,(5）权,1).权的概念,43,2).数的按权展开,每一位的数值=数码位权下式叫做按权展开式,(1234)10=1103+2102+3101+4100,权,44,3).不同数制下的权,十进制(D)10i,八进制(O),二进制(B),十六进制(H),16i,8i,2i,整数:从右向左i=0,1,2,3小数:从左向右i=-1,-2,-3.,i:序号,权值序号：,45,（6）四种常用数制的对应关系,逢二进一,逢八进一,逢十进一,逢十六进一,46,2.不同数制间的转换,(1)R进制数与十进制数的相互转换,1）.R（R=2,8,16)进制数转换为十进制数，方法：,按Ri权值展开求和,2）.十进制数转换为R(2,8,16)进制数，方法：,整数除以R倒取余数小数乘以R正取整数,47,例,不同数制间的转换(续),(101.01)2=(？)10,(101.01)2=12202112002-112-2=22+20+2-2=4+1+0.25=(5.25)10,？,5.25,按权展开法,(101101.101)2=252322202-12-3=328410.50.125=(45.625)10,注！记住权值,例,48,不同数制间的转换(续),(49.58)10=(？)2,？,110001.,方法：整数除以2倒取余数小数乘以正取整数,100,例,49,不同数制间的转换(续),所有的十进制整数都能准确地转换成二进制整数，十进制小数不一定能精确地转换成二进制小数,50,不同数制间的转换(续),(375.42)8=(？)10,(375.42)8=382+781+580+48-1+28-2=192+56+5+0.5+0.03=(253.53)10(2FA0)16=2163+15162+10161+0160=8192+3840+160=(12192)10,？,253.53,按权展开法,例,(2FA0)16=(？)10,？,12192,51,(49.58)10=(？)8,不同数制间的转换(续),？,方法：整数除基倒取余数小数乘基正取整数,例,？,(49.58)10=(？)16,十进制转换成八或十六进制数时，先将其转换为二进制数，再由二进制数转换成八或十六进制数更方便！,52,不同数制间的转换(续),1）二进制转化为八、十六进制方法以小数点为界,分别向左、向右三位或四位分组，最左最右不足补0。然后按3位或四位编码写值。2）八、十六进制转化为二进制方法三位或四位分解法,3）八进制、十六进制数与二进制数之间的对应关系见下表（三位二进制数表示一位八进制数，四位二进制数表示一位十六进制数）,53,不同数制间的转换(续),000,熟记！,54,三位分解法，前后0无效,不同数制间的转换(续),(10111011.1101)2=()8,？,(6754.32)8=()2,？,110,111,101,100,011,010,.,.,2,7,3,6,4,23=8,以小数点为界,分别向左、向右三位分组,不足三位补零!,例,例,55,不同数制间的转换(续),(101111100110.11011)2=()16,？,(A7B8.C9)16=()2,1010,0111,1011,1000,1100,1001,.,.,B,E,6,D,8,24=16,不足四位补零!,例,例,以小数点为界,分别向左、向右四位分组,56,3.带符号数在计算机内部的表示,机器数和真值,（1）机器数我们把在机器内存放的正负号用“0”或“1”数码化的数称为机器数。用8位和16位二进制数表示的机器数形式如下：,实际上在数值计算中，数常常是带符号的。,在计算机内部如何表示带符号的数？,n=8,n=16,机器数,57,（2）机器数的真值,与机器数对应的由正负号表示的数称为机器数的真值。,真值为0101100B或44,真值为010100001011001B或10329,3.带符号数在计算机内部的表示,58,3.带符号数在计算机内部的表示,数的定点与浮点表示法,（1）数的定点表示定点整数：将小数点固定在数的最低位之后，其格式如下页图1所示。定点小数：将小数点固定在数的符号位之后、最高数位之前，其格式如下页图2所示。,（2）数的浮点表示所谓浮点数就是小数点位置可以改变的数（小数点位置可浮动）。对于特大或特小的数，用定点数无法直接表示出数值的范围，采用“浮点数”则可以表示出来。（微机内部实数都是浮点形式）任何浮点数都由阶码和尾数两部分组成，其格式如下页图3所示。,59,图3计算机中浮点数的表示,图1小数点在符号位之后,图1小数点在数据之后,（在程序设计语言中称之为整数。）,（在程序设计语言中称之为实数。）,3.带符号数在计算机内部的表示,纯小数（定点小数）如图1所示，纯整数（定点整数）如图2所示。,阶码的位数决定了数的大小范围。,尾数的位数决定了数的精度。,60,3.带符号数在计算机内部的表示,关于机器数的原码、反码、补码的概念,（1）原码一个二进制数同时包含符号和数值两部分，用最高位表示符号，其余位表示数值，这种表示带符号数的方法称为原码表示法。,（2）反码反码是另一种表示有符号数的方法。对于正数，其反码与原码相同；对于负数，在求反码的时候，除了符号位外，其余各位按位取反，即“1”变“0”，“0”变“1”。,（3）补码补码是表示带符号数的最直接方法。对于正数，其补码与原码相同；对于负数，则其补码为反码加1。,61,3.带符号数在计算机内部的表示,原码、反码、补码之间的关系,设有整数X，Y：X=100=+1100100BY=-123=-1111011BX原=X反=X补=01100100Y原=11111011Y反=10000100Y补=10000101,62,3.带符号数在计算机内部的表示,为什么要用补码运算,补码运算简单方便，符号位可以作为数据的一位参与运算，不必单独处理；二进制的减法可用其补码的加法来实现，简化了硬件电路。请看下例：,补码与补码的运算结果仍然是补码，即X补+Y补=X+Y补。若要求得真值必须求其原码。根据补码求原码，只要对补码再求补即可，所以有：X+Y补补=X+Y原，由原码很容易得到真值。,63,3.带符号数在计算机内部的表示,数的表示范围,表：不同位数的二进制数的表示范围,64,1.4信息的表示与存储,1.4.3非数值信息的表示方法,字符数据也是计算机经常要处理的数据，如：英文字符、标点符号、数字字符等在计算机内部存储时，也要对它们进行二进制编码。我们通常使用的字符编码是ASCII编码，即美国信息交换标准代码(AmericanStandardCodeforInformationInterchange)。ASCII码是用7位二进制数编码，它可以表示27=128个字符（参P33表1-4），一个字符在计算机内是用一个字节(8位二进制信息)来存储。一般情况下，最高位d7为0。一个字符加上双撇号则表示它的代码，如A=01000001B,65,常用字符的ASCII编码,要记住规律（09AZaz）要记住常用编码值（二进制、十六进制、十进制）,a字符的编码为1100001B=61H=97；则b的码值是1100010B=62H=98；A字母字符的编码为1000001B=41H=65；则B的码值是1000010B=42H=66；0数字字符的编码为0110000B=30H=48；则1的码值是0110001B=31H=49；空格字符的编码为0100000B=20H=32；LF(换行)控制符的编码为0001010B=0AH=10；CR(回车)控制符的编码为0001101B=0DH=13。,ASCII代码表中032和127编码是不可显示字符（控制字符），其余94个是可显示字符。,66,2.汉字信息编码,在计算机系统内部存储、处理、传输汉字用的代码。,显示或打印输出汉字时所用的字形编码。,汉字机内码采用变形国标码（双字节的最高位均为1），用两个字节来存放一个汉字的内码。,输入汉字的时候用的编码。如：智能ABC、五笔字型输入法等。,汉字字形码通常有两种表示方式：点阵方式和矢量方式。点阵方式字模点阵的信息量是很大的，所占存储空间也很大，以1616点阵为例，每个汉字就要占用32个字节；若4848的点阵，每个汉字则要占用288个字节。矢量方式存储的是描述汉字字形的轮廓特征，可以克服点阵方式的缺点。WINDOWS汉字库采用后者。,67,3.多媒体信息编码,声音信息的编码现实世界中的各种声音必须转换成数字信号并经过压缩编码，计算机才能接受和处理。这种数字化的声音信息以文件形式保存即为音频文件。声音文件的分类一般分为两类：WAVE文件和MIDI文件。WAVE文件是通过声卡对自然界里的真实声音进行采样编码，它记录的是数字化的声波。MIDI文件就是一种能够发出音乐指令的数字代码，由于MIDI文件存储的是命令，而不是声音波形，所以生成的文件较小。,声音信息编码,图像信息编码（静态图像）,静