计算机文化基础14章

1目录第一章计算识与信息社会第二章

计算机基础知识第三章微型计算机硬件组成

第四章系统软件及其常用操作系统第五章应用软件和办公软件第六章网络基础第七章Internet与Intranet第八章数据库基础第九章数据安全第十章程序设计基础2第一章

计算机与信息社会

1.1

计算机的发展1.2

计算机的分类1.3

信息技术概述1.4

计算机在信息社会中的应用31812年差分机

查尔斯·巴贝奇

1834年设计的分析机

P9-101.1计算机的发展

1.1.1

近代计算机由许多轮子组成的保存数据的存储库；运算装置；能对操作顺序进行控制，并选择所需处理的数据以及输出结果的装置。4英国科学家艾兰·图灵建立图灵机（Turingmachine）模型，奠定了可计算理论的基础；提出图灵测试，阐述了机器智能的概念。现代计算机体系结构冯·诺依曼机：“存储程序”的概念五十多年来，计算机系统基本结构没有变。

美籍匈牙利数学家冯·诺依曼1.1.1

近代计算机51.1.2电子计算机的问世1946年2月由宾州大学研制成功的ENIAC电子计算机时代的到来

ElectronicNumericalIntegratorAndCalculator电子数字积分计算机重达30吨占地250m2启动工耗150000瓦18000个电子管保存80个字节61.1.3

计算机的分代时代年份器件软件应用一

46—58电子管机器语言汇编语言科学计算二58—64晶体管高级语言数据处理工业控制三64—71集成电路操作系统文字处理图形处理四71年迄今大规模集成电路数据库、网络等社会的各个领域71.1.4

未来新型计算机1．光计算机利用光作为信息的传输媒体2．生物计算机（分子计算机）生物计算机在20世纪80年代中期开始研制，其最大的特点是采用了生物芯片。3．量子计算机是指利用处于多现实态下的原子进行运算的计算机，这种多现实态是量子力学的标志。

81.2计算机的分类

按综合性能指标分类巨型机：速度最快、处理能力最强例如：曙光4000L644GB内存，浮点运算达每秒3万亿次

大型、通用、较快、较强大型机：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：一个芯片网络计算机：基于Java技术的瘦客户机系统91.3信息技术概述

1.3.1信息技术基础知识

信息与数据信息各种事物的变化和特征的反映

数据

信息的载体。例如：数值、文字、语言、图形、图像等。

信息技术

InformationTechnology

联合国教科文组织对信息技术的定义应用在信息加工和处理中的科学、技术与工程的训练方法和管理技巧；上述方面和技巧和应用；计算机及其与人、机的相互作用；与之相应的社会、经济和文化等诸种事物。

101.3.2信息技术的内容

1.

信息基础技术

微电子技术当今世界新技术革命的基石

光电子技术采用光子作为信息的载体

2.

信息系统技术信息获取技术传感技术、遥测技术和遥感技术信息处理技术计算机技术成为现代信息技术的核心信息传输技术光纤通信技术、卫星通信技术等信息控制技术通信技术、计算机技术和控制技术合称为3C（Communication、Computer和Control）技术。3.

信息应用技术如信息管理、信息控制、信息决策

111.4计算机在信息社会中的应用

计算机的应用类型

1.科学计算

2.数据处理

3.电子商务

4.过程控制

5.CAD/CAM/CIMS

6.多媒体技术

7.虚拟现实

8.人工智能

计算机的主要应用领域

1.工商：电子商务、CAD/CAM

2.教育：多媒体教育、远程教育

3.医药：CAT、MRI、远程医疗

4.政府：电子政府

5.娱乐：虚拟现实、电影特技

6.科研：数据采集、计算分析

7.家庭：家庭信息化

12思考题1.计算机的发展经历了哪几个阶段？各阶段的主要特征是什么？2.按综合性能指标，计算机一般分为哪几类？3.信息与数据的区别是什么？4.什么是信息技术？5.为什么说微电子技术是整个信息技术领域的基础？5.信息处理技术具体包括哪些内容？3C的含义是什么？6.试述当代计算机的主要应用。13第二章计算机基础知识2.1

计算机系统的组成与工作原理2.2数制转换及运算2.3数据在计算机中的表示2.4

多媒体和流媒体概述

142.1计算机系统的组成与工作原理

2.1.1计算机系统的组成

系统软件应用软件计算级系统分为：硬件+软件硬件软件15计算机硬件组成

计算机硬件包括主机和外设

主机外设输入设备输出设备外存设备网络设备16计算机系统的组成

输入设备：键盘、鼠标、扫描仪

输出设备：显示器、打印机

外

存：软、硬盘、光盘、闪存

网络设备：网卡、调制解调器等

计算机系统软件外部设备系统软件应用软件硬件运算器寄存器控制器主机内存CPU随机存储器(RAM)只读存储器(ROM)高速缓冲存储器

操作系统：Windows、Unix、Linux语言处理程序：C、Pascal、VB等实用程序：诊断程序、排错程序等

办公软件包、数据库管理系统

172.1.2

计算机系统的硬件组成

冯·诺依曼思想：

二进制程序与数据一样存放在内存五大模块存储器数据流控制流运算器外存储器输出设备内存储器输入设备控制器18处理器存放程序和数据处理器控制器运算器控制整个计算机所有部件的工作执行算术运算和逻辑运算存储器大容量存储器I/O设备I/O子系统19存储器存储器是计算机存储数据和程序的记忆单元集合每个记忆单元由8位二进制位组成。可读写其中的数据。1KB=1024B1MB=1024KB1GB=1024MB1TB=1024GB字节Byte76543210位（Bit）20存储器的访问过程111011011100110110001101111011011110100111101101111011011110110111101101111011011110110111101101100011011100110110001101111011010000000100100011010001010110011110001001101010111100110111101111地址0001控制:写数据1000000010000000存储器的访问过程：向[0001]单元写数据21输入设备常用输入设备：键盘、鼠标、扫描仪、光笔、数字化仪等。常用输出设备：显示器、打印机、绘图仪等。222.1.3计算机基本工作原理计算机的指令系统操作码

操作数

数据传送指令数据处理指令程序控制指令输入输出指令

其它指令

IfGoto……＋－×÷AndOr……CPU内存I/O设备主机对计算机的硬件进行管理等指令

23计算机基本工作原理

242.2数制转换及运算

2.2.1进位计数制

N=an-1×rn-1＋an-2×rn-2＋…＋a0×r0＋a-1×r-1＋…＋a-m×r-mr进制数N可表示为：R进制数用

r个基本符号（例如0，1，2，…，r-1）表示数值基数权数码252.2.2不同进位计数制间的转换

1.r进制转化成十进制r进制转化成十进制：数码乘以各自的权的累加例：

10101(B)=24+22+1=21101.11(B)=22+1+2-1+2-2=5.75101(O)=82+1=6571(O)=78+1=5101A(H)=163+16+10＝4106进制表示符号B二进制O八进制D十进制H十六进制26十进制转化成r进制整数部分：除以r取余数，直到商为0，余数从右到左排列。小数部分：乘以r取整数，整数从左到右排列。100(D)=144(O)=64(H)

1.04~例100.345(D)=1100100.01011(B)1.3800.34520.69022

0.7602

1.520210025022521226232100010011八进制100812818044110016604616十六进制27二进制、八进制、十六进制数间的相互转换

64(H)=0110

0100(B)64144(O)=001

100

100(B)1441

101

101

110.110

101(B)=1556.65(O)15566511

0110

1110.1101

01(B)=36F.D4(H)36FD4一位八进制数对应三位二进制数一位十六进制数对应四位二进制数二进制转化成八(十六)进制

整数部分：从右向左按三(四)位进行分组小数部分：从左向右按三(四)位进行分组不足补零282.2.3二进制数的算术运算

1.二进制数的加法运算2.二进制数的减法运算加法运算法则0+0=00+1=1+0=11+1=0

1101+111011011减法运算法则0-0=1-1=01-0=10-1=111011-1110110129二进制数的算术运算

3.二进制数的乘法运算4.二进制数的减法运算乘法运算法则0×0=00×1=1×0=01×1=1减法运算法则0÷0=00÷1=01÷1=11101×1010000011010000+1101100000101011011111011101111111011100302.2.4二进制数的逻辑运算

逻辑非运算实例312.3数据在计算机中的表示

二进制优点：物理上容易实现，运算简单，可靠性、通用性强11111111101

0

0

10132符号位“0”表示正、“1”表示负

定点整数2.3.1数值符号数的机器数表示

10101100S小数点无符号位S小数点

定点小数

33浮点数表示110.011(B)=1.10011×2+10=11001.1×2-10=0.110011×2+11阶码数符阶符尾数1100110011N=数符尾数2阶符阶码尾数的位数决定数的精度阶码的位数决定数的范围

规格化的形式：尾数的绝对值大于等于0.1并且小于1，从而惟一地规定了小数点的位置。

34(3)补码0X1|X|0<=XX<=0+7：00000111+0：00000000

－7：10000111－0：10000000[X]原=+7：00000111+0：000000000X1|X|0<=XX<=00X1|X|+10<=XX<=0+7：00000111+0：00000000－7：11111000－0：11111111－7：11111001－0：00000000(2)反码[X]反=[X]补=带符号数的表示

假定一个数在机器中占用8位。(1)原码352.3.2字符

西文字符

ACSII码(AmericanStandardCodeforInformationInterchange)128个常用字符，用7位二进制编码，从0到127

控制字符：0～32，127；普通字符：94个。例如：“a”字符的编码为1100001，对应的十进制数是97；空格 20H

32‘0’～‘9’30H～39H48～57‘A’～‘Z’ 41H～5AH 65～90‘a’～‘z’ 61H～7AH 97～12236汉字编码(1)汉字输入码

音码类全拼、双拼、微软拼音、自然码和智能ABC等 形码类五笔字型法、郑码输入法等。(2)汉字国标码(GB2312－80)

每个汉字占两个字节。 一级汉字：3755个；二级汉字：3008个。 汉字分区，每个区94个汉字。(3)机内码汉字在设备或信息处理系统内部最基本的表达形式。汉字国标码汉字内码

中8680(0101011001010000)B

(1101011011010000)B

华

5942(0011101100101010)B

(1011101110101010)B

区号区中位置37汉字字形编码(4)汉字字形码点阵：汉字字形点阵的代码

16×16、24×24、32×32、48×48。编码、存储方式简单、无需转换直接输出放大后产生的效果差矢量：存储的是描述汉字字形的轮廓特征

矢量方式特点正好与点阵相反（5）汉字地址码每个汉字字形码在汉字字库中的相对位移地址地址码和机内码要有简明的对应转换关系38UCS编码组平面行

字位最高位为0基本多文种平面（BMP）：0组0平面，包含字母、音节及表意文字等。例如：‘A’ 41H(ASCII) 00000041H(UCS) ‘大’ 3473H(GB2312) 00005927H(UCS(6)其他汉字编码UCS码、Unicode码、GBK码、BIG5码等

国际标准：

通用多八位编码字符集UCS(UniversalCodeSet)世界各种文字的统一的编码方案，一个字符占4个字节。分为：39其他汉字编码Unicode码

另一国际标准：采用双字节编码统一地表示世界上的主要文字。其字符集内容与UCS的BMP相同。

GBK码

GBK等同于UCS的新的中文编码扩展国家标准，2字节表示一个汉字第一字节从81H~FEH，最高位为1；第二字节从40H~FEH，第二字节的最高位不一定是1。

BIG5编码台湾、香港地区普遍使用的一种繁体汉字的编码标准，包括440个符号，一级汉字5401个、二级汉字7652个，共计13060个汉字。402.3.3声音

声波采样与数字化

采样频率f：1/T，每秒钟的采样次数

；采样点精度：存放采样点振幅值A的二进制位数；声道数：声音通道的个数，立体声为双声道。每秒钟存储声音容量的公式为：采样频率×采样精度（位数）×声道数/8=字节数

41声音文件Wave格式文件（.WAV）记录了真实声音的二进制采样数据，通常文件较大。MIDI格式文件（.MID）数字音乐的国际标准.

记录的是音符数字，文件小。MPEG音频文件（.MP1/.MP2/.MP3）采用MPEG音频压缩标准进行压缩的文件。

WAV文件MIDI文件422.3.4图形和图像图形和图像

图形：由点、线等组成的有边界画面，文件中存放描述图形的指令。图像：由图像设备输入的无边界画面，数字化后以位图形式存储。图形与图像的数字化分辨率（行、列）和颜色深度真彩色每个像素点占3个字节，224=16777216种颜色。计算存储一秒图像公式：列数×行数×像素的颜色深度/8

×帧/秒=字节数例：1280×1024分辨率的“真彩色”电视图像，按每秒30帧计算，显示1分钟，则需要：

1280×1024×3×30×60秒≈6.6GB

因此，必须进行图像压缩。动画和视频（图形和图像的动态形式）动画：每一幅画面通过软件对图像素材进行编辑制作而成。视频：将视频信号源（电视机、摄像机等）经过采样和数字化后保存。43常用图像文件格式BMP和DIB格式文件与设备无关的位图格式文件，Windows环境中经常使用.GIF格式文件

Internet上的重要文件格式之一，最大不超过64KB，

256色以内，压缩比较高，与设备无关。JPEG格式文件（.JPG）

利用JPEG方法压缩,Internet上重要文件格式之一，适用于处理256色以上、大幅面图像。WMF格式文件位图与矢量图的混合体,Windows中许多剪贴画图像是以该格式存储的。广泛应用于桌面出版印刷领域。

442.3.5视频

视频是将一幅幅独立图像组成的序列按照一定的速率连续播放，利用视觉暂留现象在人的眼前呈现出连续运动的画面。速率：25帧或30帧模拟视频和数字视频640×480×3×30×60=1658880000字节分辨率帧/秒采样深度

时间452.4多媒体和流媒体概述

2.4.1多媒体概述

媒体存储信息的实体：如磁盘、光盘、磁带等传递信息的载体：如数字、文字、声音、图形和图像等

多媒体技术

能够同时获取、处理、编辑、存储和展示两个以上不同类型信息媒体（文字、图形、图像、声音、动画和影视）的技术

多媒体

是“多媒体技术”的同义语，不仅仅是指多种媒体本身，而主要是指处理和应用它的一整套技术

462.4.2流媒体概述

流媒体一种可以使音频、视频等多媒体文件能在Internet上以实时的、无需下载等待的流式传输方式进行播放的技术应用互联网直播视频点播远程教育视频会议系统472.4.3数据压缩技术

无损压缩无损压缩方法原理是统计被压缩数据中重复数据的出现次数来进行编码，能确保解压后的数据不失真。有损压缩有损压缩方法是以牺牲某些信息（这部分信息基本不影响对原始数据的理解）为代价，换取了较高的压缩比。

AVI采用Intel公司的Indeo视频有损压缩技术将视频信息与音频信息混合交错地存储在同一文件中。MOV是QuickTimeforWindows视频处理软件所选用的视频文件格式。MPG是一种全屏幕运动视频标准文件。DAT是VCD专用的视频文件格式。482.4.4文件压缩和解压缩软件

49思考题

1．计算机由哪几个部分组成？2．内存和外存有什么区别？

3．指令和程序有什么区别？4．浮点数在计算机中是如何表示的？5．“D”、“d”、“3”和空格的ASCII码值？6．简述媒体和多媒体技术。7．简述多媒体与流媒体的关系。8．WAVE文件与MIDI文件区别？9．矢量图文件与位图图像区别？

50第三章微型计算机硬件组成3.1微型计算机硬件系统

3.2组装微型计算机

513.1

微型计算机硬件系统

3.1.1微型计算机概述晶体管数10K100K1M10M100M197519801985199519902000单位时间执行的指令数百万条/每秒0.111025500400480808088828683868486Pentium2000年的微处理器每2年芯片能力增长一倍摩尔定律晶体管数目4004奔腾2,30042,000,00032年P43,500,00052常见微机系统计算机、电视、影音三模式

平板电脑

家庭网络计算机

移动计算机

53微机基本结构显示器、键盘和主机54系统主板（又称母板）CPU硬盘驱动器DVD-ROM驱动器软盘驱动器显示器适配器内存电源微型计算机主机构成55PC99规范要求主板各接口必须采用有色识别标识，方便识别3.1.2系统主板内存总线插槽接口卡CPU串行接口USB接口芯片组优化板上元件布局配合ATX电源，实现软关机Modem远程遥控开关机需要配合专门的ATX机箱使用主板：AT结构和ATX结构

ATX新型主板结构规范：56CPU•CPU字长：单位时间内一次处理的二进制数的位数。•CPU外频：CPU总线频率

•

CPU主频：CPU内核电路的实际工作频率•生产工艺技术：通常用微米数字来描述

57内部存储器访问速度快信息暂时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3.1.3存储器微型计算机存储器分内部存储器和外部存储器58（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。CPU对它们既可读出又可写入数据。（2）只读存储器(ReadonlyMemory，简称ROM)CPU对它们只取不存，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管理程序。（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冲突问题，内部存储器CPUCacheRAM59（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100MB~250MB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/s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一倍速率是1.3MB/s外部存储器60硬盘的磁道、扇区、柱面柱面扇区磁道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硬盘片读写磁头硬盘61移动存储产品

磁光技术移动存储产品磁盘技术与光技术结合

Flash存储设备闪存芯片为存储介质采用USB的接口可擦写100万次以上

623.1.4总线与输入/输出接口电路处理器存储子系统I/O子系统总线：微处理器与各部件和外围设备共用的连接线路63总线分类地址总线:传输地址信息数据总线:传输数据信息控制总线:传输控制信息内部总线：连接CPU的各个组成部件（芯片内部）系统总线：连接计算机中各大部件外部总线：连接计算机和外部设备连接对象传输对象并行总线:通信速度快、实时性好串行总线:简易、方便、灵活

通信方式

64系统总线外部设备接口电路微处理器存储器数据总线控制总线地址总线微处理器、总线、存储器、接口电路和外设逻辑关系

653.1.5输入/输出设备

I/O设备与处理器间的连接数据寄存器P0控制寄存器P1状态寄存器P2I/O设备数据寄存器:用来存放主机与外设之间传送的数据控制寄存器：用来存放处理器发给外设的命令信息状态寄存器:用来保存外设及接口的状态信息66第四章系统软件及其常用操作系统4.1系统软件4.2中文WindowsXPProfessional4.3Linux操作系统674.1系统软件

4.1.1操作系统

操作系统:用于管理和控制计算机硬件和软件资源的一组程序计算机硬件与其它软件的接口用户和计算机的接口裸机操作系统应用程序用户主要功能有：处理机管理存储管理设备管理信息(文件)管理

虚拟机=裸机+操作系统操统作系68操作系统分类APPLEIBMDOS操作系统按任务数图形用户界面操作系统命令行界面操作系统多用户操作系统单用户操作系统多任务操作系统单任务操作系统分时操作系统批处理系统实时操作系统网络操作系统按用户界面按用户数按系统功能69常用操作系统

1.DOS

Microsoft公司研制的配置在PC的操作系统

单用户命令行界面操作系统

从4.0版开始成为支持多任务的操作系统。

2.Windows图形用户界面WindowsXPProfessionalWindowsXPTabletPCWindowsXPHomeWindows98WindowsNTWindows2000WindowsXP70常用操作系统3.Unix分时操作系统，主要用于“服务器/客户机”体系4.Linux由UNIX发展而来,源代码开放5.OS/2为PS/2设计的操作系统，用户可自行定制界面

6.MacOS较好的图形处理能力，主要用在桌面出版和多媒体应用等领域。用在苹果公司的PowerMacintosh机及Macintosh一族计算机上，与Windows缺乏较好的兼容性7.NovellNetware基于文件服务和目录服务的网络操作系统，用于构建局域网。714.1.2实用程序诊断程序诊断程序能够识别并且改正计算机系统存在的问题。反病毒程序反病毒程序可以查找并删除计算机上的病毒卸载程序卸载程序从硬盘上安全和完全地删除一个没有用的程序和相关的文件备份程序备份程序把硬盘上的文件复制到其他存储设备上文件压缩程序文件压缩程序压缩磁盘上的文件，减小文件的长度724.2中文WindowsXPProfessional

4.2.1基本知识和基本操作

Windows的发展历史

1983年 Windows1.0 1990年 Windows3.0 1992年 Windows3.1 1995年 Windows3.2 1993年 WindowsNT(32位) WindowsNTServer WindowsNTWorkstation 1995年 Windows95(32位) 1998年 Windows98(32位)2000年Windows2000(32位)2001年WindowsXP(32位)73WindowsXP

的特点

(1)易用性(2)稳定性与可靠性(3)用户界面方面(4)网络功能方面(5)多媒体功能(6)无线网络连接(7)系统还原(8)防病毒管理和数据安全性管理(9)兼容性与安全性(10)用户状态迁移工具74用户账户用户1用户2用户3Guests组用户4用户5AdministratorAdministrators组最大权限每一个用户都有一个账户

管理员通常将用户进行分组管理，即将权限授予组，组中的用户享有了这些权限75WindowsXP的桌面“开始”菜单和“任务栏”

WindowsXP应用程序的入口

76WindowsXP的桌面我的电脑网上邻居回收站我的文档“我的电脑”用于管理PC机能够使用的所有磁盘资源。“网上邻居”用于快速访问当前PC机在局域网中的硬件和软件资源。每个用户均拥有各自惟一的“我的文档”文件夹“回收站”用于暂时存放被丢弃（删除）的文件及其它对象。77WindowsXP的中文输入软键盘全角半角英文输入英文标点中文输入中文标点弹出弹出78Windows

程序管理器查看正在运行的所有程序的状态查看正在运行的所有进程的信息查看CPU和内存使用情况如果与网络连接，则可以查看网络状态查看到连接的用户以及活动情况79剪贴板剪贴板

是一个在Windows程序和文件之间用于传递信息的临时存储区

剪贴板的特点：一次性（输入）重复性（输出）临时性剪贴板源：复制或剪切粘贴：目的地80WinowsXP帮助系统开始|帮助和支持

814.2.2WindowsXP的程序管理

启动应用程序的途径说

明开始菜单绝大多数应用程序都位于程序菜单中双击桌面上的应用程序图标可以把最常用的程序或其快捷方式放置在桌面上，便于启动我的电脑Windows资源管理器寻找到应用程序文件开始|运行输入应用程序文件名打开文档文件文档是指已经与某个应用程序建立了关联的文件快捷方式快捷方式十分有用，它是定制桌面，进行快速访问经常使用的应用程序和文档的最主要的方法。常用创建方法：“文件｜新建｜快捷方式”命令

快捷方式可称为原对象的“替身”删除快捷方式，并不影响原身对象。替身原身“开始”菜单和任务栏

844.2.3文件和文件夹文件：有名的一组相关信息的集合存取方式：按名存取文件夹：树型结构4个系统文件夹

Windows：DocumentsandSettingsProgramFilesInetpub：主要存放了有关IIS的文档

85管理文件和文件夹单击鼠标右键快捷菜单

新建文件夹：在当前文件夹窗口

文件菜单

新建文件通过相关的应用程序创建在保存时明确存放位置常规方法创建文件夹和文件最简单的方法86选择文件夹中的对象选择：对某个对象进行操作时，都需先明确操作对象。 单击对象图标。单选多选选择位置在一起位置不在一起相同类型87文件移动和复制剪贴板粘贴：目的地源：复制或剪切用鼠标把选中的文件的图标拖放到目的地在同一磁盘上拖放文件或文件夹执行移