第1章 计算机基础知识

1、第1章 计算机基础知识一 教学内容1.1 计算机发展及应用1.2 计算机系统的组成1.3 辅助存储器1.4 微型计算机的安装1.5 计算机中的信息表示方法1.6 计算机病毒和防范二 教学目标 掌握计算机硬件系统和软件系统的组成 掌握衡量计算机性能的主要指标 掌握计算机中数值的表示方法和不同数值之间的转换 掌握计算机病毒的定义、特征和防范 了解计算机发展史及应用领域 三 教学重难点重点：计算机系统的组成以及各部分的主要功能；计算机中的信息表示方法；掌握键盘的使用，学会标准指法操作难点：计算机系统的组成及各部分的主要功能；计算机中的信息表示方法四 教学方法 理论：使用多媒体教学方法讲授（.PPT）

2、； 上机：指导上机实验五 教学过程1.1 计算机发展及应用1.1.1 计算机发展史第一代：电子管计算机（19461957） 采用电子管为基本元件，体积巨大，运算速度较低：每秒5千次至1万次，耗电量大，存储容量小，设计使用机器语言或汇编语言；主要用于科学和工程计算。采用晶体管为基本元件，体积缩小、功耗降低，提高了运算速度（每秒运算可达几十万次）和可靠性；用磁芯作主存储器，外存储器采用磁盘、磁带等；程序设计采用高级语言，如FORTRAN、COBOL、ALGOL等；在软件方面还出现了操作系统。应用范围扩大到数据和事物处理及工业控制等更广泛的领域。第二代：晶体管计算机（19581964） 采用晶体管为

3、基本元件，体积缩小、功耗降低，提高了运算速度（每秒运算可达几十万次）和可靠性；用磁芯作主存储器，外存储器采用磁盘、磁带等；程序设计采用高级语言，如FORTRAN、COBOL、ALGOL等；在软件方面还出现了操作系统。应用范围扩大到数据和事物处理及工业控制等更广泛的领域。第三代：中小规模集成电路计算机（19651970） 采用集成电路为基本元件，体积减小，功耗、价格等进一步降低，而运算速度及可靠性则有了更大的提高；用半导体存储代替了磁芯存储器；运算速度每秒可达几十万次到几百万次；操作系统日臻完善，应用领域扩展到文字处理、企业管理和自动控制等。 采用大规模集成电路为主要功能元件；并用集成度更高的半

4、导体芯片作为主存储器；运算速度可达每秒几千万次至千百亿次。广泛应用于社会生活的各个领域，进入办公室和家庭；在办公自动化、电子编辑排版、数据库管理、图像识别、语音识别、专家系统等领域大显身手。第四代：大规模、超大规模集成电路计算机（1971至今）采用大规模集成电路为主要功能元件；并用集成度更高的半导体芯片作为主存储器；运算速度可达每秒几千万次至千百亿次。广泛应用于社会生活的各个领域，进入办公室和家庭；在办公自动化、电子编辑排版、数据库管理、图像识别、语音识别、专家系统等领域大显身手。1.1.2 计算机的特点及分类1. 计算机的特点（1）运算速度快 运算速度是指计算机每秒能执行多少条指令。常用单位

5、是MIPS。例如，主频为2GHz的Pentium 4微机的运算速度为每秒40亿次，即4000MIPS。（2）计算精度高例如，Pentium 4微机内部数据位数为32位（二进制），可精确到15位有效数字（十进制）。圆周率的计算，有人曾利用计算机算到小数点后200万位。 （3）记忆能力强计算机的存储器（内存储器和外存储器）类似于人的大脑，能够记忆大量的信息。它能把数据、程序存入，进行数据处理和计算，并把结果保存起来。（4）逻辑判断能力强在程序执行过程中，计算机能够进行各种基本的逻辑判断，并根据判断结果来决定下一步执行哪条指令。2. 计算机的分类按工作模式划分:模拟式电子计算机、数字式电子计算机、模

6、拟数字混合计算机按功能划分：专用计算机、通用计算机按规模划分：巨型机、大型机、小型机、微型机按工作模式划分：服务器、工作站1.1.3 计算机的应用领域及发展趋势1. 计算机的应用领域（1）科学计算（2）信息处理（3）计算机辅助设计与计算机辅助制造（CAD/CAM）（4）计算机辅助教学与计算机管理教学（CAI/CMI）（5）自动控制（6）多媒体应用2. 计算机的发展趋势巨型化 微型化 网络化 多媒体化 智能化1.2 计算机系统的组成1.2.1 计算机硬件系统计算机硬件系统包括运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。 运算器运算器又称算术逻辑单元（Arithmetic Logic Unit，简

7、称ALU）。它是计算机对数据进行加工处理的部件。 控制器控制器负责向其他各部件发出控制信号，保证各部件协调一致地工作，一步一步地完成各种操作。 存储器存储器的主要功能是存放程序和数据，是计算机记忆或暂存数据的部件。按存储器的作用可将其分为主存储器（内存）和辅助存储器（外存）。 输出设备输出设备是输出计算机处理结果的设备。常见的输出设备有显示器和打印机。 输入设备输入设备用于接受用户输入的原始程序和数据，。常见的输入设备有键盘、鼠标和扫描仪。1.2.2 计算机的工作原理指令指令是对计算机进行程序控制的最小单元，是一种采用二进制表示的命令语言。一条指令通常由两个部分组成，即操作码和操作数。指令的执

8、行过程可以分为四步：取指令、分析指令、执行指令、形成下一条指令地址1.2.3 计算机软件系统根据软件的用途可将其分为系统软件和应用软件。1. 系统软件操作系统操作系统（Operating System）是最基本最重要的系统软件，用来管理和控制计算机系统中硬件和软件资源的大型程序，是其他软件运行的基础。目前比较流行的操作系统有Windows、Unix、Linux等。 语言处理程序按照其对硬件的依赖程度通常把程序设计语言分为3类：机器语言 机器语言（Machine Language）是一种用二进制代码“1”和“0”组成的一组代码指令，是唯一可以被计算机硬件识别和执行的面向机器的语言。汇编语言汇编语

9、言（Assemble Language）是使用一些能反映指令功能的助记符来代替机器指令的符号语言。汇编语言的指令与机器语言的指令基本上是一一对应的。高级语言高级语言（High Level Language）是一种独立于机器的算法语言。数据库管理系统数据库管理系统主要面向解决数据处理的非数值计算问题，对计算机中存放的大量数据进行组织、管理、查询。2. 应用软件办公应用、平面设计、视频编辑、网站开发、三维制作、程序设计、多媒体开发1.2.4 衡量计算机性能的主要指标衡量一台微型计算机的主要性能指标包括：1. 运算速度计算机的运算速度是指计算机每秒钟执行的指令数。其单位为每秒百万条指令（ MIPS）

10、或者每秒百万条浮点指令（MFPOPS）。2. 存储器的指标存取速度存储容量3. I/O的速度I/O速度是指CPU与外部设备数据交换的速度。1.3 辅助存储器1.3.1 软盘存储系统认识软盘3寸软盘都有一个比较硬的塑料外壳，它的作用是保护里边的盘片。盘片上涂有一层磁性材料（如氧化铁），它是记录数据的介质。在外壳和盘片之间有一层软的保护垫，防止外壳对盘片造成不必要的损伤。软盘的存储结构软盘在使用之前必须要先格式化，格式化后，磁盘被分成若干个磁道，每个磁道又被分为若干个扇区，每个扇区可存储512个字节。磁道是一组同心圆，一个磁道大约有零点几毫米的宽度，数据就存储在这些磁道上。认识软盘驱动器软驱由控制

11、电路板、马达、磁头定位器和磁头组成。磁头很小，上下各有一个。软驱工作时马达带动软盘的盘片转动，转速大概为300r/min。磁头定位器是一个很小的步进马达，它负责把磁头移动到正确的磁道，由磁头完成读写操作。1.3.2 硬盘硬盘是由磁道、扇区、柱面和磁头组成的。盘片上面被分成若干个同心圆磁道，每个磁道被分成若干个扇区，每扇区通常是512字节。硬盘的磁道数一般介于3003000之间，每磁道的扇区通常有63个。与软盘不同的是，硬盘由多个磁片叠在一起组成，柱面指的是多个磁片上具有相同编号的磁道，它的数目和磁道数目是相同的。 硬盘容量 = 柱面数扇区数每扇区字节数磁头数1.3.3 USB与移动存储器1.

12、USB简介 USB（Universal Serial Bus）即“通用串行总线” 。USB的规格是由Intel、NEC、Compaq、DEC、IBM以及Microsoft等几家公司联合制定的。它是一个使计算机外接设备连接标准化和单一化的接口。一个USB接口可以支持多种计算机外部设备，而且它支持热插拔。 2. 移动存储器 移动存储器主要有移动硬盘和闪盘（也叫U盘）。 移动硬盘通过相关设备将IDE转换成USB或Firewire接口连接到计算机，从而完成读写数据的操作。闪盘体积小、使用方便和安全可靠。 1.3.4 光盘存储系统光盘存储系统包括光盘和光驱。光驱的核心部件是由半导体激光器和光路系统组成的

13、光学头。光盘采用激光材料，数据存放在光盘中连续的螺旋形轨道上。1只读光盘只读光盘（CD-ROM）只能读出信息而不能写入信息。它的制作成本低、信息存储量大而且保存时间长。2.刻录光盘刻录光盘（CD-R）是一种可录式、一次写入多次读取的光盘。CD-R有两种记录方式。（1）用激光在金属记录层烧熔出凹点来记录。（2）用激光加热使染料型记录层变色来完成的。 3.可擦写光盘 可擦写光盘（CD-RW）是一种可多次写入和多次读取的光盘。刻录的原理是在光盘内部镀上一层材质为银、铟、硒或碲的结晶层薄膜。能在激光的照射下，在结晶与非结晶的状态两种状态相互转换，在光盘片上呈现出平面与凹洞的效果。4. 数字化多功能盘

14、数字化多功能盘（DVD）运用数字方式存储。在DVD光盘的生产中采用波长为635650mm的红色激光刻盘来使轨道的间距减少，从而大大增加了光盘的存储容量。1.4.1 配件选购的基本原则我们在选购微型计算机时要综合考虑性能和可承受的价格，一般选购计算机有以下基本原则：适用、够用、耐用、好用1.4.2 硬件安装硬件安装时需注意：1注意事项防止人体所带的静电对电子器件造成损伤。断电操作，注意安全。准备好螺丝刀、尖嘴钳、镊子等工具。各电子部件要轻拿轻放，避免碰撞。 确保安装正确后，再加电调试检测。2硬件安装过程（1）机箱的安装（2）CPU的安装（3）内存的安装（4）主板的安装（5）显卡的安装（6）声卡的

15、安装（8）数据线和电源线的连接（9）键盘和鼠标的连接（10）显示器的连接（11）主机电源的连接（12）开机测试1.4.3 软件安装1安装准备进行软件安装之前，必须完成两项工作： BIOS设置和硬盘初始化。（1）BIOS设置 BIOS ( Basic Input/Output System ）是指基本I/O系统。所谓BIOS设置，就是利用主板BIOS芯片中BIOS SETUP程序对系统的各种参数进行设置，并把设置结果保存到CMOS中的过程。计算机以后就将按照这些设置进行工作。（2）硬盘初始化 操作系统和其他系统软件与应用软件，一般都要预装到计算机硬盘上，程序运行时，再把相关程序数据由硬盘调入内存

16、。然而，硬盘只有初始化以后，才能储存数据。 2安装操作系统Windows XP的安装方式有3种：全新安装升级安装双系统安装1.5 计算机中信息的表示方法1.5.1 数制的定义计算机中采用二进制数。基数。在一种数制中，一组固定不变的不重复数字的个数称为基数（用R表示）。位权。某个位置上的数代表的数量大小。一般来说，如果数值只采用R个基本符号，则称为R进制。进位计数制的编码遵循“逢R进一”的原则。各位的权是以R为底的幂。对于任意一个具有n位整数和m位小数的R进制数N，按各位的权展开可表示为：(N)Ran-1Rn-1an-2Rn-2a1R1a0R0a-1R-1a-mR-m1.5.2 计算机中常用的数

17、制1十进制有10个不同的数码符号，即0，1，2，3，4，5，6，7，8，9。R10。每一个数码根据它在这个数中所处的位置（数位），按照“逢十进一”的原则来决定其实际数值，即各数位的位权是10的若干次幂。2二进制有两个不同的数码符号0和1。R2。每个数码符号根据它在这个数中的数位，按“逢二进一”来决定其实际的数值。3八进制有8个不同的数码符号，即0，1，2，3，4，5，6，7。R4十六进制有十六个不同的数码符号，即0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，A，B，C，D，E，F。R16。每个数码符号根据它在这个数中的数位，按“逢十六进一”来决定其实际的数值。1.5.3 不同进制之间的转换1二进制数

18、转换为十进制数将二进制数从小数点开始，往左从0开始对各位进行正序编号，往右序号则分别为-1，-2，-3直到最末位，然后分别将各位上的数乘以2的k次幂所得的值进行求和，其中k的值为各个位所对应的上述编号。 2二进制数转换为十六进制数 :由于2416，所以一个二进制转换为十六进制，如果是整数，只要从它的低位到高位每4位组成一组，然后将每组二进制数所对应的数用十六进制表示出来。如果有小数部分，则从小数点开始，分别向左右两边按照述方法进行分组计算。3二进制数转换为八进制数 基本原理: 由于23=8，所以要将一个二进制整数转换为八进制数，只要从它的低位到高位每3位为一组，然后将每组二进制数所对应的数用八

19、进制表示出来即可。如果有小数部分，则从小数点开始分别向左右两边按照上述方法进行分组计算。不足3位的整数部分左补0，小数部分右补0。4十六进制转换为二进制基本原理:十六进制数转换为二进制，只要从它的低位开始将每位上的数用二进制表示出来。如果有小数部分，则从小数点开始，分别向左右两边按照述方法进行转换。5八进制转换为二进制基本原理: 采用“一分为三”的原则，即从八进制整数的低位开始，将每位上的数用3位二进制表示出来即可。如果有小数部分，则从小数点开始，分别向左右两边按照上述方法进行转换。6十进制转换为二进制基本原理：整数部分转换成二进制数整数采用“除2取余法”，即将十进制整数不断除以2取余数，直到

20、商为0，余数从右到左排列，首次取得的余数排在最右。小数部分换成二进制数采用“乘2取整法”，即将十进制小数不断乘以2取整数，直到小数部分为0或达到所求的精度为止（小数部分可能永远不会得到0）；所得的整数从小数点自左往右排列，取有效精度，首次取得的整数排在最左。1.5.4 二进制运算二进制数的算术运算与十进制数的算术运算一样，也包括加、减、乘、除四则运算，但运算更简单。其实，在计算机内部，二进制加法是基本运算，乘、除可以通过加、减的移位来实现，而减法实质是加上一个负数，主要应用补码运算。这样就可使计算机的运算器结构更加简单，稳定性更好。 1.5.5信息的编码计算机中，把一些常用的字母、符号、数字和

21、文字等非数值信息用规定的代码表示，这一过程称为计算机信息编码，使用二进制表示的文字和符号称为二进制编码。当我们输入字符”B”时，计算机接收到的是字符”B”的二进制编码“01000010”，并对其进行存储，在显示时，又将“01000010”转化为符”B”。计算机只有采用统一的编码方案，才能便于进行信息的存储、处理和传送。计算机常用的文字编码有字符编码（ASCII）和汉字编码两种。1.5.5 字符的编码 ASCII码是美国信息交换用标准代码。 ASCII码是用一个8位（1个字节）二进制数表示，每个字节只占用了7位，基本ASCII码最高位恒为0。7位ASCII码可以表示27128种字符。当编码最高位

22、为0时，称为基本 ASCII码，当最高位为1时，形成扩充的ASCII码，它表示范围为128255，可表示128种字符。 ASC码ASCII码是美国信息交换用标准代码。ASCII码是用一个8位（1个字节）二进制数表示，每个字节只占用了7位，基本ASCII码最高位恒为0。7位ASCII码可以表示27128种字符。当编码最高位为0时，称为基本ASCII码，当最高位为1时，形成扩充的ASCII码，它表示范围为128255，可表示128种字符。 汉字信息交换码（国标码） 1981年我国颁布了GB2312国家标准信息交换用汉字编码字符集.基本集。该标准选出6 763个常用汉字和683个非常用汉字字符，并为

23、每个字符规定了标准代码。GB2312字符集构成一个94行、94列的二维表，行号为区号，列号为位号，每个汉字或符号在ASCII码表中的位置用它所在的区号和位号来表示。每个汉字在计算机内部分别用两个字节来表示。 汉字机内码 汉字机内码是供计算机系统内部进行存储、加工处理、传输使用的代码，又叫汉字内部码。由于文本中通常混合使用汉字和西文字符，汉字信息如果特别标识，就会与单字节的ASCII码混淆。因此将一个汉字看成是两个扩展的ASCII码，使表示GB2312汉字的两个字节的最高位都为1，并且汉字的区码和位码都加上A0H，保证把两个字节的最高位一律由“0”变成“1”，其余7位不变。 汉字输入码（外码）汉字输入码是为了将汉字通过键盘输入计算机而设计的代码。汉字输入编码方案很多，综合起来可分为流水码、拼音类输入码、字形类输入码和音形结合输入码。汉字的输入码和汉字的机内码是不同的概念。对同一个字，不管采用什么样的输入法，其机内码都是相同的。 汉字字形码