大学计算机基础-第一章

1、大学计算机基础大学计算机基础计算机与信息技术基础计算机与信息技术基础1WIN7操作系统操作系统2字处理软件字处理软件Word20103电子表格电子表格Excel20104演示文稿演示文稿PowerPoint20105课程内容数据库数据库Access20106计算机网络与计算机网络与Internet应用应用7大学计算机基础大学计算机基础课程相关要求1.学习要求不得无故旷课、早退、迟到。如果有特殊情况，需要请假，并且告知辅导员。2.考核方式总成绩=30% 平时成绩 + 70%期末考试成绩说明： 无故缺课三次以上，平时成绩0分大学计算机基础第 1 章 计算机与信息技术基础1.1 计算机概述1.2 计

2、算机的应用领域及发展趋势1.3 计算机系统组成及结构1.4 微型计算机硬件组成及功能1.5 计算机软件系统1.6 计算机中信息的表示1.7 计算机中数的编码1.8 字符和汉字的编码1.9 计算机的工作原理1.10 计算机多媒体技术大学计算机基础1.1 计算机概述1.1.1 计算机的概念与特点（1）什么是计算机？计算机是一种电子设备，其主要任务是进行科学计算和数据处理。（2）计算机有什么特点？ 运算速度快 计算精度高 存储容量大 逻辑判断能力强 自动化程度高大学计算机基础1.1 计算机概述1.1.2 计算机的发展（1）计算机的诞生计算机的产生源于人类对计算工具的需求。计算工具的演化经历了由简单到

3、复杂、从低级到高级的不同阶段大学计算机基础1.1 计算机概述1.1.2 计算机的发展（1）计算机的诞生艾兰图灵提出了现代计算机的理论模型，被称为计算机科学的奠基人。冯诺依曼冯诺依曼原理确立了现代计算机的基本结构，被公认为现代电子计算机之父。大学计算机基础1.1 计算机概述1.1.2 计算机的发展（1）计算机的诞生1946年第一台计算机ENIAC（埃尼阿克）诞生于美国宾夕法尼亚大学100块集成电路块集成电路0.25平方米平方米170平方米平方米C 占地10KG30吨吨B 重量几十亿次几十亿次/秒秒5000次次/秒秒E 运算速度18800只电子管只电子管D 电子器件600$元元100万万$元元A

4、耗资现代现代PC机机 ENIAC大学计算机基础1.1 计算机概述1.1.2 计算机的发展（2）计算机的发展阶段1971年至今年至今1965 - 1970年年1958年年- 1964年年1946年年 1957年年以晶体管为逻辑元件以晶体管为逻辑元件以电子管为逻辑元件以电子管为逻辑元件以小规模集成电路为主以小规模集成电路为主以超大规模集成电路为主以超大规模集成电路为主大学计算机基础1.1 计算机概述1.1.2 计算机的发展（3）微型计算机发展概要微型计算机俗称“电脑”，又叫个人计算机（PC机），简称微机。微型计算机的发展是随着中央处理器（CPU）的发展而前进。CPU的发展阶段：1971-1973，

5、4位处理器1973-1977，8位处理器1978-1984，16位处理器1985-至今，32位及64位处理器大学计算机基础1.1 计算机概述1.1.3 计算机的分类（1）根据处理的数据类型分类模拟计算机和数字计算机（2）根据适用领域分类通用计算机和专用计算机（3）根据功能大小分类 巨型机 大、中型机 小型机 工作站 微型计算机 单片计算机大学计算机基础1.2 计算机的应用领域及发展趋势1.2.1 计算机的应用领域（1）科学计算（2）信息处理（3）计算机辅助系统计算机辅助设计（CAD）计算机辅助制造（CAM）计算机辅助教学（CAI）计算机辅助测试（CAT）（4）过程控制（5）人工智能（6）网络与

6、通信大学计算机基础1.2 计算机的应用领域及发展趋势1.2.2 计算机的发展趋势 巨型化 微型化 网络化 智能化 综合化大学计算机基础1.2 计算机的应用领域及发展趋势1.2.3 未来计算机（1）量子计算机是一类遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装置。（2）神经网络计算机模仿人的大脑判断能力和适应能力、可并行处理多种数据功能的神经网络计算机。大学计算机基础1.2 计算机的应用领域及发展趋势1.2.3 未来计算机（3）化学、生物计算机化学计算机以微观碳分子作为信息载体，实现信息传输与存储。生物计算机也称仿生计算机，主要原材料是生物工程技术产生的蛋白质分子，并以此作为

7、生物芯片来替代半导体硅片，利用有机化合物存储数据。（4）光计算机用光子代替半导体芯片中的电子，以光互连来代替导线制成的数字计算机。硬件硬件主机主机中央处理器中央处理器(CPU)运算器运算器控制器控制器内存储器内存储器只读存储器只读存储器(ROM)随机存储器随机存储器(RAM)外存储器外存储器硬盘、软盘、光盘硬盘、软盘、光盘外部设备外部设备输入设备输入设备键盘、鼠标、光笔、扫描仪键盘、鼠标、光笔、扫描仪输出设备输出设备显示器、打印机、绘图仪显示器、打印机、绘图仪软件软件系统软件系统软件操作系统操作系统语言编译系统语言编译系统数据库管理系统数据库管理系统服务性软件服务性软件应用软件应用软件文字处理

8、软件文字处理软件信息管理软件信息管理软件图形软件图形软件辅助设计软件辅助设计软件各种程序包各种程序包1.3 计算机系统组成及结构1.3 计算机系统组成及结构控制器输入设备运算器（ALU）输出设备存储器计算机的基本结构图1.3.1 计算机硬件系统大学计算机基础1.3 计算机系统组成及结构1.3.1 计算机硬件系统迄今为止所有计算机从功能结构来看，都可看作由五大部分组成：（1）运算器 ALU（arithmetic logic unit）主要对二进制数进行算术运算和逻辑运算。内部组成： 加法器，寄存器，和一些控制线路。（2）控制器 CU（Control unit）计算机的神经中枢和指挥中心，负责读取

9、指令、分析指令（译码）并发出控制信号。运算器+控制器=中央处理器（CPU）大学计算机基础1.3 计算机系统组成及结构1.3.1 计算机硬件系统（3）存储器 Main Memory临时或长期存放各种数据、程序及运算结果。内存储器（主存储器）：速度快，容量小，直接与CPU进行信息交换，存放运算器传送来的数据。外存储器（辅助存储器）：速度慢，容量大，不能直接与CPU进行信息交换，须将外存内容调入内存；存放暂不用数据、程序 。 注意：一切程序和数据必须进入内存才能被计算机执行和使用大学计算机基础1.3 计算机系统组成及结构1.3.1 计算机硬件系统（4）输入设备 负责向计算机输入命令、程序、数据、文本

10、、图形、音视频等信息。主要作用把人们的信息转换为二进制信息输入计算机。常用的输入设备有键盘、鼠标、扫描仪等。（5）输出设备负责将计算机运算的结果转换成人类或其它设备能识别的形式。常用输出设备有显示器、打印机、绘图仪等。大学计算机基础1.3 计算机系统组成及结构1.3.2 计算机结构现在的计算机系统多采用总线结构，如图：大学计算机基础1.3 计算机系统组成及结构1.3.1 计算机结构（1）数据总线Data Bus。传送系统中的数据或指令。（2）地址总线Address Bus。传输地址信息。（3）控制总线Control Bus。传输各种控制信号。大学计算机基础1.4 微型计算机硬件组成及功能微型计

11、算机通常由主机和外设两个部分组成，其核心是主机部分。1.4.1 主机部分主要有主板，微处理器和内存储器三大部分。大学计算机基础1.4 微型计算机硬件组成及功能1.4.1 主机部分（1）主板主板是电脑系统中最大的印刷电路板，上面有CPU插座、内存条插槽、连接显示卡声卡等设备的扩展槽，以及各种外部设备的接口。 串口和并口串口和并口CPU 插座插座内存插槽内存插槽大学计算机基础1.4 微型计算机硬件组成及功能1.4.1 主机部分（2）微处理器微型计算机的CPU统称为微处理器（MPC）。主要由运算器、控制器、寄存器、高速缓冲存储器等构成。MPC是微机硬件系统的核心部件，MPC的性能指标决定微机的性能。

12、大学计算机基础1.4 微型计算机硬件组成及功能1.4.1 主机部分（3）内存储器内存储器简称内存（又称主存），是计算机中的主要部件。与CPU直接交换信息。存储器存储器内存内存随机存储器随机存储器(RAM)(RAM)只读存储器只读存储器(ROM)(ROM)外存外存（硬盘、光盘、（硬盘、光盘、U U盘等）盘等）高速缓存高速缓存(Cache)(Cache)二级二级一级一级大学计算机基础1.4 微型计算机硬件组成及功能1.4.1 主机部分（3）内存储器u只读存储器（ROM）只能读出原有内容，不能由用户再写入新内容。u随机存储器（RAM）可以读出原有内容，也可以写入新内容。可分为动态和静态。动态用于大容

13、量存储器，静态用于高速缓存。u高速缓冲存储器（Cache）用于提高CPU与内存数据交换的速度。现代计算机多配有两级缓存。大学计算机基础1.4 微型计算机硬件组成及功能1.4.2 外设部分主要是输入输出设备，辅助存储器，通信及多媒体设备等。（1）输入设备（2）输出设备（3）辅助存储器（外存）（4）其他外部设备声卡、视频卡、网卡、调制解调器、扫描仪、触摸屏、绘图机等等。大学计算机基础1.4 微型计算机硬件组成及功能1.4.3 微机主要性能指标（1）运算速度（2）时钟主频（3）字长（4）存储容量（5）存取周期大学计算机基础1.5 计算机软件系统软件系统系统软件应用软件操作系统语言处理系统程序设计与开

14、发语言网络软件、数据库管理系统系统服务程序信息管理软件游戏休闲类软件辅助设计软件办公软件多为体工具软件科学计算程序1.5.1 软件的概念大学计算机基础1.5 计算机软件系统1.5.1 软件的概念（1）系统软件是面向计算机管理、支持应用软件开发和运行的软件。主要包括操作系统、语言处理系统、程序设计语言和常用服务程序等，其核心是操作系统。 （2）应用软件是面向用户、面向应用领域的软件。是为解决各种实际问题而编制的计算机应用程序的总称。大学计算机基础1.5 计算机软件系统1.5.2 计算机语言计算机语言低级语言高级语言机器语言汇编语言面向过程语言面向对象语言基于Web的语言大学计算机基础1.5 计算

15、机软件系统1.5.2 计算机语言（1）机器语言机器语言是计算机唯一能够识别并直接执行的语言。机器语言的基本成分是二进制指令代码。（2）汇编语言汇编语言是把机器语言“符号化”的语言。汇编语言指令采用助记符。（3）高级程序设计语言与机器指令系统无关的计算机语言。大学计算机基础1.6 计算机中信息的表示1.6.1 信息和数据概述数据数据是表征客观事物的、可被记录的、能够被识别的各种符号。计算机中的数据可分为两类：数值数据和字符数据（非数值数据）。信息数据处理之后产生的结果为信息，信息具有针对性和时效性。信息是有意义的数据，信息包含于数据中，数据是信息的载体。大学计算机基础1.6 计算机中信息的表示1

16、.6.1 信息和数据概述信息的单位信息的单位是用二进制数位来表示。（1）位（bit）位在计算机中表示一个二进制数的一个数位，是计算机中信息存储的最小单位。比如二进制数110110110有9位。（2）字节（Byte）字节是计算机中信息表示的基本存储单位。一个字节由8个位组成，即1Byte=8bit。大学计算机基础1.6 计算机中信息的表示1.6.2 计算机采用二进制编码采用二进制的原因：（1）计算机本身是电子设备，二进制的“0”和“1”正好和电子元器件的两种状态相符。（2）二进制的运算规则简单，在计算机中易于实现。（3）二进制的两个数符刚好对应逻辑运算中的两个逻辑量真和假，这样便于计算机进行逻辑

17、运算和逻辑处理。采用二进制的重要优点是占用的空间和消耗的能量减少，机器可靠性增高。大学计算机基础1.7 计算机中数的编码1.7.1 计算机中数的表示计算机在处理数值型数据的时候需要指定数的长度、符号、小数点的表示形式。数的长度指用一个二进制数表示一个数值所占的实际位数。例如：110110的长度为6。数字有正负之分，所以计算机中通常用最高位表示数的正负号。一般约定“0”表示正数，“1”表示负数。计算机中表示数值时，约定小数点的位置，这样有利于节省存储空间。大学计算机基础1.7 计算机中数的编码1.7.1 计算机中数的表示（1）数的编码计算机科学中把以编码形式表示的数称为“机器数”。机器数的特点：

18、1.机器数的位数固定。 2.机器数以“0”表示正数，“1” 表示负数。大学计算机基础1.7 计算机中数的编码1.7.1 计算机中数的表示（2）机器数的原码、反码及补码原码用“0”表示正数，用“1”表示负数，在指定字长下用二进制编码表示的机器数就是机器数的原码。例如：字长为8位的计算机，+89和-89的原码十进制89转换为二进制为：1011001。所以+89的原码为01011001，-89的原码为11011001。大学计算机基础1.7 计算机中数的编码1.7.1 计算机中数的表示（2）机器数的原码、反码及补码原码例：当机器字长n=8时：+1原=00000001 -1原=10000001+127原

19、=01111111 -127原=11111111+0原=00000000 -0原=10000000大学计算机基础1.7 计算机中数的编码1.7.1 计算机中数的表示（2）机器数的原码、反码及补码反码反码是对一个数求反。正数的反码与原码相同；负数的反码除原码符号位不变外，各位上取反。例如：+89和-89的反码+89原=01011001 +89反=01011001-89原=11011001 -89反=10100110大学计算机基础1.7 计算机中数的编码1.7.1 计算机中数的表示（2）机器数的原码、反码及补码补码正数的补码与原码相同；负数的补码除符号位不变外，各位上取反再在最低位加“1”。也就是

20、说负数的补码等于反码加“1”。例如：+89和-89的补码+89原=01011001 +89补 =01011001-89原=11011001 -89反=10100110 -89补 =10100111大学计算机基础1.7 计算机中数的编码1.7.1 计算机中数的表示（3）补码的应用在计算机中利用补码的原理，可以巧妙的将减法运算转换为加法运算。例如：X=56-11=56+(-11)=45大学计算机基础1.7 计算机中数的编码1.7.2 计算机常用数制（1）常用数制u二进制（B）数符：0、1运算规则：逢二进一u十进制（D）数符：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9运算规则：逢十进一大学计算机基础1.

21、7 计算机中数的编码1.7.2 计算机常用数制（1）常用数制u八进制（O）数符：0、1、2、3、4、5、6、7运算规则：逢八进一u十六进制（H）数符：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F运算规则：逢十六进一大学计算机基础1.7 计算机中数的编码1.7.2 计算机常用数制（1）进位数制的数码、基数和位权的概念u数码：表示进位数制的数符就是数码。比如二进制的数码：0、1。u基数：是指进位数制里的数码的个数。比如二进制的基数是2。u位权：某进位数制中各位数字字符所表示的数值等于该数字字符值乘以一个与数字符号有关的常数称为位权。比如：二进制1000，基数为2，字符“1”的位权

22、为23 。大学计算机基础1.7 计算机中数的编码1.7.3 其他数制与十进制之间的转换（1）其他数制转换成十进制根据位权的概念，其他数制要转换成十进制的方法为“按权展开求和”。例如：(1101)B=1*23+1*22+0*21+1*20=8+4+0+1=(13)10大学计算机基础1.7 计算机中数的编码1.7.3 其他数制与十进制之间的转换（1）十进制转换成其他数制十进制转换为二进制十进制整数转换为二进制规则：除2取余，余数倒排。50例如： 2 53 2 26 余数为1，即a0=1 2 13 余数为0，即a1=0 2 6 余数为1，即a2=1 2 3 余数为0，即a3=0 2 1 余数为1，即

23、a4=1 0 余数为1，即a5=1；商为0，结束最后结果为：(53)10=(a5a4a3a2a1a0)2=(110101)21.7 计算机中数的编码大学计算机基础1.7 计算机中数的编码1.7.3 其他数制与十进制之间的转换（1）十进制转换成其他数制十进制转换为二进制十进制小数转换为二进制规则：乘基数2，取整，顺排，直到精度为止。52例：将十进制小数0.6875转换为二进制小数，其过程如下： 0.687521.375 整数为1，即a1=1 0.37520.75 整数为0，即a2=0 0.7521.5 整数为1，即a3=1 0.521.0 整数为1，即a4=1最后结果为：(0.6875)10=(

24、0.a1a2a3a4)2=(0.1011)21.7 计算机中数的编码大学计算机基础1.7 计算机中数的编码1.7.3 其他数制与十进制之间的转换（1）十进制转换成其他数制十进制转换为其他进制十进制转换为八进制和十六进制的方法与转换为二进制的方法类似。大学计算机基础1.7 计算机中数的编码1.7.4 二进制与八进制、十六进制之间的转换（1）二进制与八进制之间的互换二进制化为八进制方法：三合一以小数点为中心，分别向前、后，每3位分成一组，不足3位则以“0”补足，每一组二进制数由一位八进制数替换即可。例：(10011.1011)2010 011.101 100(23.54)8 大学计算机基础1.7

25、计算机中数的编码1.7.4 二进制与八进制、十六进制之间的转换（1）二进制与八进制之间的互换八进制化为二进制方法：一分三将每位八进制数展开为3位相应的二进制数码，拼接起来，再去掉整数部分开头和小数部分结尾无意义的“0”即可完成转换。 例：(23.54)8010 011.101 100(10011.1011)2大学计算机基础1.7 计算机中数的编码1.7.4 二进制与八进制、十六进制之间的转换（2）二进制与十六进制之间的互换二进制化为十六进制方法：四合一以小数点为中心，分别向前、后，每4位分成一组，不足4位则以“0”补足，每一组二进制数由一位十六进制数替换即可。 例：(10011.1011)20

26、001 0011.1011(13.B)16大学计算机基础1.7 计算机中数的编码1.7.4 二进制与八进制、十六进制之间的转换（2）二进制与十六进制之间的互换十六进制化为二进制方法：一分四将每位十六进制数展开成4位相应的二进制数码，拼接起来，再去掉整数部分开头和小数部分结尾无意义的“0”即可完成转换。 例：(13.B)160001 0011.1011(10011.1011)2大学计算机基础1.8 字符和汉字的编码1.8.1 字符的编码字母、数字、符号和中文符等统称为“字符”。（1）标准ASCII码（基本ASCII码）ASCII码是7位二进制编码，从0000000到1111111共128种编码，

27、可用来表示128个不同的字符编码，即可用来表示128个不同的字符。其中有10个数字，相应的十进制是4857；52个英文字母，包括大写字母和小写字母，34个专用字符；32个控制字符。注：十进制数值和十进制字符是不同概念。大学计算机基础1.8 字符和汉字的编码1.8.1 字符的编码（2）扩充ASCII码（EASCII码）标准ASCII码是7位编码，一般用一个字节存放ASCII码，每个字节多出的最高位为0。扩充的ASCII码将最高位编码扩充为1，变成八位编码。将编码空间由原来的128提升到256。用ASCII码字符组成的文件称为文本文件。大学计算机基础1.8 字符和汉字的编码1.8.1 字符的编码（

28、3）Unicode编码是计算机上使用的字符编码，为每种语言每个字符设定了统一并且唯一的二进制编码。中文版Windows采用的是支持汉字系统的Unicode-16。大学计算机基础1.8 字符和汉字的编码1.8.2 汉字编码汉字的编码采用两个字节。汉字编码一般分为汉字输入码、汉字国标码、汉字机内码、汉字地址码、汉字字形码。国标码输入码机内码字形码地址码汉字输入汉字输出图1 40 汉字信息处理系统模型大学计算机基础1.8 字符和汉字的编码1.8.2 汉字编码（1）汉字输入码为将汉字输入计算机而编制的代码称为汉字输入码，也叫外码。它利用计算机标准键盘上按键的不同排列组合来对汉字的输入进行编码。主要分类

29、：音码：例如拼音形码：例如五笔音形码 数字码大学计算机基础1.8 字符和汉字的编码1.8.2 汉字编码（2）汉字国标码 信息交换用汉字编码字符集(GB231280)称为“国标码”。国标码用两个字节表示，每个字节的最高位为0。国标字符集有6763个常用汉字。由三部分组成：字母、数字和各种符号，共687个；一级常用汉字，共3755个，按汉语拼音排列。二级常用汉字，共3008个，按偏旁部首排列。GBK编码（扩展汉字编码）是国标码的扩展。大学计算机基础1.8 字符和汉字的编码1.8.2 汉字编码（3）汉字的机内码汉字的机内码又称“内码”，是计算机内部对汉字进行储存、处理的编码方案。机内码由两个字节组成

30、，每个字节的最高位为1。汉字的输入码可以不同，但机内码是一致的。汉字的内码=汉字的国标码 + 8080H大学计算机基础1.8 字符和汉字的编码1.8.2 汉字编码（4）汉字字形码汉字字形码是对汉字的形状进行二进制编码，主要用于输出（显示或者打印）汉字。汉字字形码通常有两种表示方式：点阵和矢量表示方式。大学计算机基础1.8 字符和汉字的编码1.8.2 汉字编码（5）汉字地址码汉字地址码是指汉字库中存储汉字字形信息的逻辑地址码。需要输出汉字时，必需通过地址码找到字形码。大学计算机基础1.9 计算机的工作原理（1） 计算机指令和指令系统计算机能够识别并能执行某种基本操作的命令称为指令。u机器指令机器

31、指令是指计算机能直接识别并执行的指令。用机器指令编写的程序称为机器语言程序。一条指令通常分为操作码和操作数。操作码：描述操作的性质，如加减乘除。操作数：描述操作的对象，这些对象是参加操作的数本身或操作数所在的地址。大学计算机基础1.9 计算机的工作原理（1） 计算机指令和指令系统u指令系统一台计算机所能执行的全部指令的集合称为计算机的指令系统。不同类型的计算机有不同的指令系统。大学计算机基础1.9 计算机的工作原理（2） 程序程序是为解决某一问题而设计的一系列有序的指令或语句的集合。程序是由指令序列组成的，计算机的工作过程是自动执行指令的过程。一个指令规定计算机完成一个基本操作，一个程序规定计算机完成一个完整的任务。大学计算机基础1.9 计算机的工作原理（3） 计算机工作原理计算机的工作原理是“存储程序控制原理”，又称“冯诺依曼原理”。“存储程序控制原理”的主要内容：采用二进制表示数据和指令。将程序预先存放在主存储器中，使计算机工作时能够自动高速的从存储器中取出指令，并执行。 有运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备5大基本部件组成的计算机硬件系统结构。大学计算机基础1.9 计算机的工作原理（3） 计算机工作原理输输 入入 设设 备备输输 出出 设设 备备存存