信息技术基础1-计算机基础知识市公开课一等奖省赛课微课金奖课件

信息技术应用基础主讲机电学院计算机系—赵学军1第1页总目录第1章计算机基础知识第2章微机用户界面及其使用第3章Word字处理软件第4章Excel电子表格软件第5章演示软件第6章多媒体技术应用第7章计算机网络应用基础第8章网页制作2第2页第1章计算机基础知识1.1计算机发展1.2计算机应用1.3计算机中信息表示1.4计算机组成与工作原理1.5计算机软件系统1.6操作系统基本概念3第3页1.3计算机中信息表示1.3.1计算机采取二进制编码1.3.2计算机中信息单位1.3.3计算机中数字系统1.3.4计算机中非数值信息4第4页1.3.1计算机采取二进制编码1.3计算机中信息表示计算机内部是二进制数字世界。指令、数据、图形、声音二进制含有以下优势:①易于物理实现

因为含有二种稳定状态物理器件是很多,如门电路导通与截止,电压高与低,而它们恰好对应表示1和0两个符号。假如采取十进制,要制造含有十种稳定状态物理电路,那是非常困难。②二进制数运算简单

数学推导证实,对R进制算术求和、求积规则各有R(R+1)/2种。如采取十进制,就有55种求和与求积运算规则;而二进制仅各有三种,因而简化了运算器等物理器件设计。5第5页③机器可靠性高

因为电压高低,电流有没有等都是一个质改变,两种状态分明，所以基2码传递抗干扰能力强,判别信息可靠性高。④通用性强

基2码不但成功地利用于数值信息编码(二进制),而且适合用于各种非数值信息数字化编码。尤其是仅有二个符号0和1恰好与逻辑命题两个值“真”与“假”相对应,从而为计算机实现逻辑运算和逻辑判断提供了方便。6第6页

1.3.2计算机中信息单位（位、字节、字）①位（Bit）：度量数据最小单位,表示一位二进制信息。②字节（Byte）：最惯用基本单位,一个字节由八位二进制数字组成(1byte=8bit)K字节 1K=1024byteM（兆）字节 1M=1024KG（吉）字节 1G=1024M

T（太）字节 1T=1024Gb7b6b5b4b3b2b1b010010101=27+24+22+20=149来历？IBM第一台超级机：机器字长64位打印机120字符，7位够但考虑发展用8位。7第7页③字(word)

字是位组合,并作为一个独立信息单位处理。字又称为计算机字,指CPU一次操作中能处理最大数据单位。它取决于机器类型、字长以及使用者要求。惯用固定字长有8位、16位、32位等。④机器字长

是一个与机器硬件指标相关单位——机器字长。机器字长普通是指参加运算存放器所含有二进制数位数,它代表了机器精度。

机器功效设计决定了机器字长,普通大型机用于数值计算,为确保足够精度,需要较长字长,如32位、64位等。而小型机、微机普通字长为16位、32位等。8第8页1.3.3计算机中数字系统数值信息在机器内表示方法是二进制，编码方法采取原码与补码。采取“定点数”和“浮点数”表示方式表示整型和实型数。我们熟悉十进制数据，但在与计算机打交道时，会接触到二进制、八进制、十六进制系统，但不论哪种数制,其共同之处都是进位记数制。

9第9页（1）认识进位记数制假如采取数制有R个基本符号，则称为基R数制,R称为数制“基数”,而数制中每一固定位置对应单位值称为“权”。进位记数制编码符合“逢R进位”规则,各位权是以R为底幂,一个数可按权展开成为多项式。256.47=2*102+5*10+6*100+4*10-1+7*10-21.进位计数制及不一样进制数之间转换10第10页十进制 R=10，可使用0,1,2,3,4,5,6,7,8,9二进制 R=2，可使用0,1八进制 R=8，可使用0,1,2,3,4,5,6,7十六进制 R=16，可使用0,……,9,A,B,C,D,E,F“逢R进一，借一当R”进制概念11第11页几个数制间转换：(2)R进制——十进制将各位数字与它权相乘，其积+，和即十进制数。例：P14

(3)十进制——R进制用短除法。除R取余法、乘R取整法：例：P14-15

(3)二、八、十六相互转换例：P1512第12页2、计算机中正、负数表示符号位放最高位。1：负0：正编码方法：原、反、补码（1）原码原码简单直观，但0表示不唯一，四则运算时，符号位单独处理，复杂。（2）反码符号位同，其余按位取反。（3）补码反码+1。0表示唯一：+0=-0=00000000正数原反补同，负数不一样，用补码。13第13页3、计算机中实数浮点表示X=+-M*2+-E尾数阶码0-11位尾数12-15位阶数14第14页如：57.3125=111001.0101=0.1110010101*26(110)011000111001010115第15页计算机最主要功效是处理各种各样信息，比如：数值、文字、声音、图形和图象等。在计算机内部，各种信息都必须经过数字化编码后才能被传送、存放和处理。非数值信息也用0、1来进行编码表示。所以，掌握信息编码概念与处理技术是至关主要。1.3.4计算机中非数值信息16第16页包含0~9十个数字，大小写英文字母及专用符号等95种可打印字符，33种控制字符。一个ASCII码占1个字节，由7位二进制编码组成，最多表示128个不一样符号。Computer0100001101101111011011010111000001110101

0111010001100101011100107654321

⑴ASCII码（美国国家标准信息交换码）1.西文字符编码17第17页⑵EBCDIC码

是美国IBM企业在它各类机器上广泛使用一个信息代码。一个码占一个字节，用8位二进制码表示信息，最多表示256个不一样代码。0=F0H(11110000),A=C1H(11000001)18第18页2.汉字信息编码

惯用汉字几千个，八位编码不够。编码方案有二字节、三字节、四字节。主要介绍“国家标准信息交换用汉字编码”=国家标准码国家标准码是二字节码，用两个7位二进制编码表示一个汉字。当前国家标准码收入6763个汉字，一级3755个，二级3008个，还有682个西文字符和图符。如：“巧”39H41H在机内形式01110011000001第一字节第二字节19第19页3.多媒体信息编码图形用图形原语描述图象用象素矩阵20第20页信息内部表示与外部显示信息多样，都可用0，1表示，机器才能处理，就需要编码实现。计算机外部信息需经转换——二进制编码后，才能处理；计算机内部信息需经转换，才能显示；转换由I/O设备实现，还需软件参加。

如：①输入10，终端编码电路变成对应ASCII码31H和30H，送往主机。②主机终端接口程序，首先将这两个ASCII码送给终端，另首先传给相关程序。③程序将10转换成二进制表示。21第21页同理：

将结果送往终端显示时，①数字转换成ASCII码，由主机——终端。②将ASCII码转换成字符点阵信息，控制显示器显示。将图形、图象、声音等信息送入计算机，要靠专用外设。22第22页电子计算机是什么？

电子计算机（ElectronicComputer），又称电脑，是一个能存放程序和数据并能自动执行程序机器，是一个能对各种数字化信息进行处理工具。可帮助人们获取信息、处理信息、存放信息和传递信息信息处理机。1.4计算机组成与工作原理23第23页1.4.1“存放程序”工作原理程序计算机模拟人脑—程序数据装入大脑—脑力劳动。用计算机完成工作—制订处理方案—分解成计算机能识别执行基本操作命令—命令排列——程序。计算机能识别执行每一条操作命令——机器指令。它要求了计算机所要执行一个操作。程序——完成即定任务一组指令序列，计算机照程序要求流程依次执行一条条指令，最终完成程序目标。24第24页存放程序工作原理：计算机两个基本能力：

一是能够存放程序，二是能够自动地执行程序。计算机是利用“存放器”（内存）来存放所要执行程序，用CPU能够依次从存放器中取出程序中每一条指令，并加以分析和执行，直至完成全部指令任务。25第25页存放程序原理是由美籍匈牙利数学家冯·诺依曼于1946年提出。

把程序本身看成数据来对待，程序和该程序处理数据用一样方式储存。冯·诺依曼和同事们依据此原理设计出了一个完整当代计算机雏形，并确定了存放程序计算机五大组成部分和基本工作方法。冯·诺依曼这一设计思想被誉为计算机发展史上里程碑，标志着计算机时代真正开始。JohnvonNeumann冯

诺依曼26第26页二进制编码表示数据和指令程序和数据预先入内存，计算机自动从内存中取指令执行。五大部件（分别解释）27第27页即使计算机技术发展很快，但“存放程序原理”至今依然是计算机内在基本工作原理。自计算机诞生那一天起，这一原理就决定了人们使用计算机主要方式——编写程序和运行程序。科学家们一直致力于提升程序设计自动化水平，改进用户操作界面，提供各种开发工具、环境与平台，其目标都是为了让人们愈加方便地使用计算机，能够少编程甚至不编程来使用计算机。但不论用户开发与使用界面怎样演变，“存放程序原理”没有变，它依然是我们了解计算机系统功效与特征基础。1949

EDSAC28第28页1.4.2计算机组成—硬件系统计算机硬件由5个部分组成：（外）存放器（内）存放器中央处理器（CPU）控制器输入设备输出设备数据流地址控制流运算器主机29第29页微型计算机硬件组成主机是包含电源、存放设备和电路板机箱，其中电路板上有计算机主处理器和内存。监视器是计算机主要输出设备，它未来自计算机显卡电信号转换为屏幕上彩色亮点，从而形成图像。硬盘驱动器普通安装在系统单元内，当其工作时，机箱上指示灯会亮。软盘驱动器将数据写到软盘上，当其工作时，其指示灯就亮，警告用户此时不要取出软盘。CD-ROM和DVD驱动器采取激光技术从光盘上读取数据。鼠标是一个输入指示设备，帮助用户操作对象并选择菜单项。键盘作为多数计算机主要输入设备。声卡位于系统单元内，提供到扬声器、麦克风和耳机连接。30第30页中央处理器CPUP4AMD31第31页1、运算器

用来算术运算、逻辑运算。叫算逻部件ALU。2、控制器硬件系统指挥和控制中心。3、存放器

用来存放程序、原始数据和运算结果。计算机存放信息记忆部件。内部存放器访问速度快暂时性价高外部存放器访问速度慢永久性价低有内（主）、外（辅）存之分。32第32页内存：存执行程序和待处理数据，直接与CPU交换信息。外存：保留程序和数据。内存以半导体存放器为主，为RAM外（辅）存（磁存放器、光存放器、半导体集成电路存放器）1、内存随机存放器（RAM）

所指内存。微机普通52M——512M。33第33页内存地址读写控制电路地址译码器地址总线数据总线内存放器内存是易失性存放器，断电信息失。外存是仓库，可长久保留。34第34页特殊存放器芯片：ROM，CMOS只读存放器（ROM）ROM中保留一个BIOS小型指令集合，是固化程序，ROM又叫固件。BIOS非常小。但有用，它告诉OS怎样访问磁盘驱动器。当开机时，CPU执行ROM中BIOS指令，搜索并加载磁盘上OS，然后计算机开始运行。CMOS小内存保留机器当前配置信息。这也是计算机调入OS之前必须知道信息。保留信息时间要比RAM长、但不象ROM那样不能修改。35第35页虚拟存放器为运行大程序，为同时运行多道程序，需配大内存或扩大内存，但内存数量有限。处理小内存运行大程序。用虚拟存放技术=经过软件方法，将主存及一部分外存组成一个整体，提供比物理内存大多存放器=虚拟存放器。36第36页CPU主存放器高速缓存外存页进页出I/O虚拟存放器37第37页存放单位：位(bit)，存放信息最小单位

字节(byte)，存放器一个存放单元，最惯用单位

字(word)，有若干个字节组成 KB1KB=210Byte=1024Byte MB1MB=210KB=1024KB GB1GB=210MB=1024MB

TB1TB=210GB=1024GB38第38页存放器是一个含有保留和存取信息（程序、数据）设备/器件，是计算机系统不可或缺资源。当代微型计算机存放系统结构：高速缓存--主存--外存为何采取这种结构？指令执行速度依赖于内存读写速度高速CPU需配置高速内存大软件需配置大容量内存

高速度低成本大容量存放器与存放系统矛盾CPU高速缓存M1M2...Mn外存2外存1...外存n主存外存存放器SRAMDRAM硬盘、光盘、U盘等计算机工作原理39第39页4、输入输出设备输入设备：把原始数据和处理这些数据程序经过输入接口输入到计算机存放器中。惯用有：键盘、鼠标、扫描仪、数码相机等输出设备：输出计算机处理结果。惯用有：显示器、打印机、绘图仪等输入输出设备又称I/O设备，属外部设备40第40页显示系统显示器显示卡41第41页显示器有阴极射线管（CRT）和液晶（LCD）显示器如图，是计算机中最主要输出设备，它直接将计算机信息反馈给我们，是人机对话主要工具。显示器主要指标包含显示器屏幕大小、显示分辨率、扫描频率、象素色彩等。屏幕越大，显示信息越多；显示分辨率越高，显示图像就越清楚。42第42页输入/输出设备（外部设备）完成数据输入/输出信号转换（模拟信号/数字信号、电信号/非电信号等）数据采样与接口进行连接接口信号，电平标准等与主机进行通信通信协议工作时序43第43页总线总线是微机中各功效部件之间通信信息通路，主要由地址、数据和控制三大总线组成，每种总线都由若干根信号线（总线宽度）组成。存储器I/O接口输入设备I/O接口数据总线DB控制总线CB输出设备CPU三大总线44第44页三总线硬件5个部分经过三总线连接。总线是信息通道。数据、地址、控制总线。1、数据总线数据是广义。指令代码、状态、控制信息。是双向总线。数据总线位数是计算机主要指标。表达传输数据能力，与CPU位数对应，32位微处理器采取32位数据总线。32位飞跃，内部总线32位，与存放器相连外部总线是64位，提升数据传输能力。45第45页2、地址总线传输地址信息，如：访问内存、某外设地址等。地址由CPU提供，是单向总线。地址总线传输内存地址，所以，总线位数决定CPU可直接寻址内存范围。32位=232个内存地址=4GB46第46页3、控制总线传输控制信号。CPU向内存或I/O接口电路发出读写信号；I/O接口电路向CPU发送同时工作联络信号。I/O接口——实现CPU和外设信息交换。端口地址——对I/O接口中存放器统一编址，便于访问，同内存。外设经过接口同CPU相连？数字/模拟并行/串行速度

接口技术——CPU和外设数据传递方式。47第47页Inter8048单片机译码器键盘工作原理：键盘接口8042CPU应用程序键盘缓冲区内存主板扫描和识别发中止请求调中止处理程序键盘子系统：键盘和接口48第48页1.4.3程序自动执行程序执行在控制器控制下自动完成。计算机硬件系统最终只能执行由机器指令组成程序。程序在执行前必须首先装入内存,程序执行时CPU负责从内存中逐条取出指令——分析识别（译码）——最终执行指令，从而完成了一条指令执行周期。CPU就是这么周而复始地工作，直至程序完成。开启一个程序执行只需将程序第一条指令地址置入程序计数器（PC）中即可。49第49页1.取指从内存中取出要执行指令。IP地址内存IR（指令存放）2.译码IR（指令存放）控制器控制信号序列3.执行但程序并不总是次序执行，有时要转移，指令分2种类型：操作类指令：算逻运算、数据存取和传送等。转移类指令：实现程序分支、转移（有没有条件）等。机器指令格式操作码地址码/操作数50第50页比如：P251、IP取指IR，IP+1IP2、译码器识别指令，生成控制信号序列3、IPAR，IP+1IP4、依据AR地址取出数10数据总线AX存上5、IPIR，IP+1IP6、译码器识别指令，生成控制信号序列7、IPAR，依据AR地址取出数15数据总线DR存上8、DR中数与AX中数运算器+AX存放器9、IPIR，IP+1IP10、译码，HLT，暂停。51第51页机器指令—计算机执行某种操作命令，由计算机直接识别执行。指令是对计算机进行程序控制最小单位。全部指令集合称为计算机指令系统。指令系统是软件和硬件界面。指令系统内核是硬件。在指令系统基础上结构软硬件——。用机器指令编写程序——机器语言程序1.4.4计算机指令系统52第52页机器指令格式操作码地址码/操作数指令按功效分：操作类：命令计算机各部件完成基本算术逻辑运算、数据存取、数据传送等操作。

控制转移类：控制程序执行次序、实现程序分支、转移等。指令系统指令数目和种类决定计算机能力和体系结构。53第53页指令种类：P26-27

算术逻辑运算类移位

数据传送

转移类系统特权指令其它指令指令发展：P2754第54页1.4.5微处理器CPU与CPU性能相关问题：

1、CPU速度与主频由高速电子线路组成。飞跃达亿次/S。

CPU执行指令速度与系统时钟亲密相关。系统时钟：是计算机特殊器件，它周期发出脉冲式电信号，控制和同时各个器件工作节拍。时钟频率越高，机器工作速度越快。CPU主频——CPU能够适应时钟频率（标准工作频率）=1秒内CPU能完成工作周期数。单位：MHZ、GHZ1MHZ=100万周期/S55第55页

2、CPU字长

CPU在一次操作中能处理最大数据单位，它表达了一条指令所能处理数据能力。决定运算精度。如：一个CPU字长为16位，每执行一条指令可处理16位二进制数据。若处理多位数据，则需要几条指令才能完成。飞跃是64位。56第56页3、高速缓存处理：CPU速度》内存存取速度普通，在一定时间，程序执行总集中于程序代码一个小范围内，将此范围代码由内存调入缓存，所以，加紧CPU访问内存速度，加紧指令执行速度。如：有512K缓存，与CPU封装在一块芯片上，不能随意选择。57第57页4.指令流水线控制技术原指令执行是串行。为加紧指令执行速度路径：提升单条指令执行速度（提升主频）指令并行执行（如图P28）

如：飞跃CPU结构图：64位数据总线，32位地址和控制总线58第58页中央处理器（CPU）总线接口单元指令代码高速缓存数据高速缓存指令预取缓冲器译码部件整数部件转移预测部件浮点部件接内存RAMALUALU59第59页中央处理器CPUCPU是计算机心脏，用来实现程序控制功效（自动从内存中读入指令和自动执行指令）。CPU结构示意图地址总线标志存放器指令存放器数据暂存器控制电路指令译码器地址存放器指令指针存放器R1R2R3R4存放器组运算器PC数据总线控制总线ALU计算机工作原理60第60页主板中央处理单元CPU主存MEMORY主板接口卡总线插槽存放子系统输入输出子系统61第61页1.5计算机软件系统1.5.1计算机软件概述硬件裸机62第62页计算机系统组成硬件软件运算器：执行各种算术运算和逻辑运算控制器：控制程序运行，协调各部件动作存放器：存放指令和数据输入设备：接收用户指令和数据输出设备：展现程序运行结果系统软件：面向系统应用软件：面向应用CPU（微处理器）内存：RAM、ROM外存：硬盘、软盘、CD-ROM键盘、鼠标、扫描仪……显示器（屏幕）、打印机……Windows、Unix、C……MSOffice、Photoshop、WPS……主机外设关系：软件和硬件有机结合整体，之间关系说明。63第63页计算机系统层次结构用

系

统户应

其操

裸机

统

件

件用软他作

系软64第64页1.5.2计算机语言概述不论是操作系统还是应用软件，都需要使用对应程序设计语言编写程序。

程序设计是指编写一系列能为计算机所识别并执行指令。这些指令用程序设计语言编写。

程序设计语言是一组专门设计用来生成一系列可被计算机处理和执行指令符号集合。伴随计算机发展，程序设计语言经历了不一样发展过程。人们开发各种编程语言以适应不一样时期编程需要。65第65页1第一代语言——机器语言计算机编程最先使用就是机器语言。因为计算机只识别二进制0和1代表电子数字信号，机器语言就直接用0和1编写程序，它不需要任何翻译就能被计算机硬件了解和执行，所以程序执行效率高。不过用二进制代码表示机器语言编写程序十分困难，而且编写出来程序也难以阅读。另外，因为机器语言只能为特定计算机所识别，所以，对于不一样计算机编程，就要使用不一样二进制编码。66第66页2第二代语言——汇编语言

为使编程人员从烦琐、难以了解机器语言中解放出来，人们研制了用字母、数字和符号组成汇编语言来表示0和1组成机器语言。比如，在机器语言中，乘表示为001011，而用汇编语言只需用M表示。因为计算机只能识别0和1组成指令，所以，用汇编语言编写源程序不能直接被计算机所识别，必须由翻译程序将其编译成机器语言目标程序才能被计算机识别。汇编语言与机器语言一样，都是面向机器语言，它与机器语言指令是一一对应，所以，用汇编语言编写程序执行速度快，占用内存小，运行效率也较高，所以经惯用汇编语言编写系统软件、实时控制程序、外部设备或端口数据输入输出程序。用汇编语言编写程序与用机器语言编写程序一样，都需要了解CPU结构，依赖于详细机器，都是面向机器低级语言，用它们编写程序工作量较大而且无通用性。67第67页3第三代语言——高级语言（过程语言）

为了使程序设计语言独立于机器，而且提升编程效率，人们研究出了高级语言。高级语言采取类似英语单词字符来表示指令，它能够将几条机器语言指令合并为一条高级指令，并与详细计算机指令系统无关。使用高级语言好处是无需了解计算机内部结构。用高级语言编写程序不但能够提升工作效率，而且易于移植。当前惯用高级语言有：用于编程初学者和非专用人员BASIC以及以后发展QuickBASIC、QBASIC和TrueBASIC；用于商业账务管理COBOL；用于科学、数学和工程FORTRAN；用于教学和开发Pascal；

20世纪60年代十年内，人们最少创造了200各种高级语言。LISP、SNOBOL、BASIC。20世纪70年代，结构化程序设计。PASCAL、C、Ada68第68页面向对象程序设计语言20世纪80年代，提出面向对象概念。C++、Java（网络应用开发语言）可运行于全部操作系统平台。用于程序设计、数据库、多媒体应用等。用类与对象、封装性等69第69页5.面向对象与可视化程序设计语言VB、Delphi、VC++等。提供可视化集成开发环境，以组件形式提供可视化类库，程序开发是可视化。即编程工作经过可视化操作实现，对应代码系统自动生成。适合开发图形用户界面，做到所见即所得。降低编程复杂度，提升编程效率。70第70页6非过程化语言告诉计算机做什么只需说明要完成工作目标和条件，即可得到所要结果。其它是系统完成。编程是系统完成。但适合部分领域，通用性、灵活性不如过程化语言。如：关系数据库SQL语言。71第71页1.5.3操作系统概述操作系统是指控制和指挥计算机系统工作程序组。操作系统主要工作包含