信息与计算机基础课件

大学计算机基础

计算机(电脑），是一种以高速进行运算，具有内部存储能力，由程序控制操作过程的自动电子装置。是20世纪最重大的发明之一。1.1计算机的发展和应用领域1.1.1计算机的发展

1.电子计算机的产生世界上第一台计算机名叫埃尼阿克（ENIAC），1946年2月诞生于美国的宾夕法尼亚大学。

18000多个电子管，170m2，30T,150kw,5000次/秒美籍匈牙利科学家冯．诺依曼（Von.Neumann）也在为美国军方研制电子离散变量自动计算机EDVAC（ElectronicDiscreteVariableAutomaticComputer）。在EDVAC中冯．诺依曼采用了二进制数，并创立了“存储程序式”的设计思想，EDVAC也被认为是现代计算机的原型。由英国剑桥大学威尔克斯（M.V.Wilkes）领导设计的EDSAC(TheElectronicDelayStorageAutomaticCalculator)于1949年5月投入运行，存储程序计算机才被首次实现。2.电子计算机的发展按采用的电子器件划分：3.微型计算机的发展

通常将采用超大规模集成电路(VLSI)的计算机称为微型计算机，简称微机。4.计算机发展趋势多极化巨型化：发展高速、大存储容量和强大功能的超大型计算机。用于核反应、天文、气象、宇宙工程、生物工程等尖端科学及新兴科学。微型化：超大规模集成电路使计算机迅速微型化。软件固化，整个微机系统集成，掌上型，手表型。

网络化

在一定的地理区域内，将分布在不同地点的不同机型的计算机和外部设备由通信线路互联组成一个规模大、功能强的网络环境，在网络软件的协调下，可以共享信息、数据及系统资源。多媒体化

多媒体是“以数字技术为核心的图象、声音与计算机、通信等融为一体的信息环境”的总称，使计算机以更接近人的自然方式与我们交换信息。智能化

让计算机来模拟人的感觉、行为、思维过程，使计算机具备听、视、语言、行为、思维、推理，学习、证明等能力。包括模式识别、专家系统、智能机器人。

银河Ⅱ曙光4000A1.1.2计算机应用领域

科学计算(数值计算）信息处理（数据处理）实时过程控制计算机辅助工程CAD/CAI/CAM

办公自动化（OA,OfficeAutomation)

数据通信智能应用计算机文化与操作基础电子教案1.2计算机系统的基本构成1.2.1冯·诺依曼计算机的特征:存储程序和程序控制采用二进制表示程序和数值;能存储程序与数据，并能自动控制程序的执行;具备运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大模块。JohnvonNeumann冯

诺依曼

运算器存储器控制器输出设备输入设备冯·诺依曼计算机基本组成示意图冯.诺依曼计算机的基本部件和工作过程运算器（ArithmeticLogicUnit，简记为ALU）的主要功能是进行算术及逻辑运算，是计算机的核心部件，运算器每次能处理的最大的二进制数长度称为该计算机的字长（一般为8的整倍数）；控制器（Controller）是计算机的“神经中枢”，用于分析指令，根据指令要求产生各种协调各部件工作的控制信号；存储器（Memory）用来存放控制计算机工作过程的指令序列（程序）和数据（包括计算过程中的中间结果和最终结果）；输入设备（Inputeequipment）用来输入程序和数据；输出设备（Outputequipment）用来输出计算结果，即将其显示或打印出来。主机

ALU算术逻辑单元M.M主存储器I/O设备CU控制单元CPU主机计算机主要性能指标1、主频即时钟频率，计算机CPU在单位时间内发出的脉冲数。MHz/GHz2、字长计算机的运算部件能同时处理的二进制数据的位数。3、内存容量内存储器中能存储的信息总字节数称为内存容量。4、运算速度每秒百万条指令数MIPS

(millioninstructionspersecond)主存（内存）硬盘CPU、内存、外存运算性能比较:CPU光驱软驱优盘、移动硬盘USBIDEIDEFDD运算速度依次降低cache……位bit字，字长字节Bety

（8bit）10111001,10101111,11111000,11111110为降低设备成本和提高运算可靠性，

计算机采用二进制的数据表示形式。位、字节、字及字长数据的存储单位数据存储的最小单位：位（bit）数据存储的最基本单位：字节（Byte）计算机处理数据的基本单位：字（word）字长=字的整数倍（8位、16位、32位、64位）各单位之间的换算关系：

1B=8bit1KB=210B=1024B1MB=210KB=1024KB1GB=210MB=1024MB1TB=210GB=1024GB

计算机系统硬件系统软件系统主机外部设备中央处理器

CPU运算器（ALU）控制器内（主）存储器随机存储器（RAM）只读存储器（ROM）外（辅）存储器---硬盘、光盘、软盘输入设备---键盘、鼠标、扫描仪输出设备---显示器、打印机、绘图仪系统软件应用软件操作系统语言处理程序服务程序（诊断、排错、编辑等）数据库管理程序专用应用软件通用应用软件1.2.2计算机系统的构成1.软件系统指令：指令是计算机完成制定操作的命令。在计算机内部指令是由二进制代码（机器码）组成。程序：为解决某一问题而贬值的指令的有序序列成为程序。1）指令与程序机器语言：二进制代码，唯一能被计算机识别并执行。

汇编语言：用英文缩写来代替机器码的符号语言。

高级语言：用人们比较熟悉的代码来编写源程序，必须经过编译程序用编译或解释方式翻译成机器语言程序后才能被计算机执行。2）程序设计语言3）计算机软件

软件=程序+数据+文档

操作系统

WINDOWSUNIX

系统软件 语言处理程序TC

连接程序 LINK

诊断程序QAPLUS软件分类 数据库系统FoxPro、SQLServer

文字处理软件 WPS、Word

应用软件 表格处理软件 Excel

辅助设计软件 AutoCAD

实时控制软件 FIX硬件主机外部设备内存储器

ROM/RAM/CacheI/O接口外存储器输入设备输出设备CPU总线运算器控制器DB、AB、CBMPC1.3微型计算机硬件系统

将连接各部件的信息通道称为系统总线（BUS，简称总线）。依据所传送信号的性质，总线由：

地址总线AB（AddressBUS）、数据总线DB（DataBUS）控制总线CB（ControlBUS）

依据部件作用，总线一般由总线控制器、总线信号发送／接收器和导线等所构成。

ABMPUCBDB显示器接口键盘接口内存储器串行接口USB接口磁盘接口显示器磁盘驱动器键盘并行接口鼠标器打印机扫描仪微型计算机的硬件系统结构示意图CPU

Intel8086/8088、80286、80386、80486、Pentium、PentiumMMX、PentiumPro、PII、PIII、P4

2.主存储器---存放将要运行的程序和数据1）随机存取存储器(RAM—RandomAccessMemory)DRAM:动态RAM，需要周期性刷新，作主存用。SRAM:静态RAM，不必周期性刷新，作Cache用。

SDRAM:同步DRAM(同步动态随机存取内存)DDRSDRAM:（DualDataRateSDRAM---双倍速率SDRAM）一条有128MB、256MB。72芯和168芯。 SDRAM同步动态随机存取内存

首先，SDRAM的数据传输速度可以快到和CPU的时钟频率同步，其次，SDRAM可以被分为两个单元块，数据可以在两个单元块之间交叉存取，这样一来，当一个比特的数据在一个单元块中被存取的时候，另一个比特的数据可以在另外一个单元块中做好准备。

SDRAM的数据传输速度最高可达1.1GB/秒.

DDRSDRAM（DualDataRateSDRSM）（双倍速率SDRAM）的数据传输速度可达2.2GB/秒。

DDRSDRAM又被称为DSDRAM（倍速DRAM）和DDRDRAM（双倍速率DRAM）。是最新的内存标准之一，在系统时钟触发沿的上、下沿都能进行数据传输，因此即使在133MHz的总线频率下，带宽也能达到约2.1GB/S，为SDRAM的的两倍左右2.主存储器---存放将要运行的程序和数据2)只读存储器(ROM---ReadOnlyMemory)ROM：断电仍能够保持数据。正常使用中，只能读不能写。

PROM：可编程的只读存储器。无法修改。

EPROM：光可擦除可编程的只读存储器。

EEPROM：电可擦除可编程的只读存储器。3)高速缓冲存储器(Cache)------容量、速度

CPU L1Cache L2Cache 内存

CPU内部缓存外部Cache(主板上)3.辅助存储器1)磁盘类存储器软盘：

3.5英寸高密度容量=2扇面×80磁道×18扇区×512B/1024≈1.44MB硬盘：30GB---160GB

由若干个磁性圆盘组成。存储容量=磁头数×柱面数×扇区数×每扇区字节数(512B)ZIP盘：100MB，速度是软盘的20倍。超级软盘：LaserServo，120/250MB，可读写1.44MB软盘。外置活动硬盘：10GB~30GB。2)光盘存储器CD-ROM：CompactDisc-ROM，只读型光盘。

一倍速率：150KB/s；24倍速率：24×150KB/s=3.6MB/s。CD-R：CD-Recordable，一次性可写入光盘，容量为650MB。CD-RW:CD-Rewritable，可重写光盘。DVD：DigitalVersatileDisk-ROM)

单面单层4.7GB/单面双层7.5GB/双面双层17GB。 一倍速率：1.3MB/s。1.3.3I/O总线和扩展槽I/O总线：CPU互连I/O设备以及外设访问系统存储器和CPU资源的通道。有数据总线DB(DataBUS)地址总线AB(AddressBUS)控制总线CB(ControlBUS)

扩展槽：插在扩展槽中的接口板，连接外围设备。1)ISA(IndustryStandardArchitecture)----工业标准体系结构总线

ISA总线PC/XT(Intel8088)总线，具有开放式结构。

EISA(ExtensionIndustryStandardArchitecture)

扩展的工业标准体系结构，ISA总线的扩展，现用在服务器上。2)PCI(PeripheralComputerInterconnect)-----外部设备互联总线

PCI总线是32位总线，也可支持64位。 目前最常用的一种总线。声卡、网卡、杀毒卡3）AGP（AdvancedGraphicsPort)-----高级图形接口扩展槽

AGP图形显示卡4）通用串行总线USB(UniversalSerialBus)

USB设备可以起集线器作用，通过集线器可同时连接键盘、鼠标、数字化仪、优盘、移动硬盘等外设(最多127个) USB接口提供电源 中低速总线，最大数据传输率为12Mbps

主机 根集线器

集线器1

集线器2 鼠标 优盘 键盘5）I/O接口电路(1)硬盘驱动器接口电路

IDE：设备电子接口。

EIDE：增强型IDE接口。

SCSI：小型计算机借口。 可连接硬盘驱动器、扫描仪、CD-ROM等。 支持多台设备，常用在服务器中。(2)软盘驱动器接口电路(3)并行接口-----并行打印机适配器接口：插座25孔LPT1、LPT2---(4)串行接口------异步通信适配器接口插座9针或25针两种，连接鼠标、绘图仪等串行设备。

COM1、COM2----计算机总线接口，从以前比较老的EISA，ISA，到PCI，AGP，IDE，再到比较流行的USB和火线（IEEE1394），发展经历了一个很长阶段。现在较新的主板上几乎看不到老总线，而PCI，AGP和IDE支持的设备不可即插即用，这就为现代计算机外设的发展设置了障碍。而USB和火线技术，就解除了这个障碍。

USB(UniversalSerialBus)通用串行总线。它不是一种新的总线，只是一种接口技术。USB由控制器，控制器驱动程序，USB芯片驱动程序，USB设备和针对不同USB设备的用户驱动程序组成。USB现在的版本有USB1.1和USB2.0两种。其中USB1.1的传输速率为12Mbps．而USB2.0传输速率支持1.5Mbps，12Mbps，480Mbps；最长连线5米，需要USB控制器控制数据传输，最多支持127个外围设备，和USB1.1接头规格相同并向下兼容USB1.1。USB成型是在1995年，但是到了WIN97才开始以外挂形式支持USB设备。1998年Microsoft推出内置USB接口模块的WIN98，USB设备才得到全面发展。目前比较流行的操作系统WINME／2000／XP将USB做为一项标准接口，真正实现了即插即用。

火线（IEEE1394）支持的传输速率有100Mbps,200Mbps，400Mbps，将来会提升到800Mbps，1Gbps，1.6Gbps．不需要控制器，可以实现对等传输，最大连线4.5米，大于4.5米可采用中继设备支持，同样支持即插即用。火线是目前唯一支持数字摄录机的总线。IEEE1394既可作为外部总线，又可成为内部总线使用，不过由于已经有了PCI这样历史悠久的总线存在，而且现在PCI正向64位过渡，各厂商并不愿意做总线上的调整改动，所以市面上的IEEE1394是作为外部总线连接外设使用。

键盘 输入设备 鼠标：机械鼠标、光学鼠标 扫描仪

CTR--阴极射线管显示器

LCD---液晶显示器常用 显示器 点阵、扫描频率、外部设备 分辨率 输出设备 绘图仪

喷墨打印机

360~1440dpi

打印机 激光打印机

600dpi

点阵打印机

9针及24针

UPS不间断电源1.3.4输入/输出设备

键盘的操作功能键右手区域左手区域换档键主键盘编辑键数字键盘鼠标的操作单击双击拖动左击右击右键左键滚轮3、鼠标的“拖动”方法是用鼠标指针点中对象（图标、窗口、文件等）。按住左键或右键不松手直接向某处移动。“拖动”的目的有两种，一是移动程序窗口或图标（用左键）；二是移动或拷贝文件（夹）（用右键）。鼠标操作方法：1、左键单击和双击单击：按下后立即松开，单击用于选取对象（图标、文件、菜单等）。双击：快速按两下左键再松开，双击用于打开文档或运行某个程序。2、右键单击在Windows操作中，鼠标右键的作用是弹出所选对象的“快捷菜单”。从“快捷菜单”中我们可以选择相应功能，这样可使我们的操作更方便，更快捷。系统维护开机与关机硬盘的维护软盘的维护键盘与鼠标显示器打印机作业：Xt1.1-1.101.3多媒体技术1.4进制转换自主学习，完成作业1.5信息表示上机实验一：二、开关机的顺序

开机：先开显示器再开主机关机：先关主机再关显示器

下机一定要退出计费系统！(Ctrl+Alt+Del)一、利用金山打字软件进行指法练习

要求:熟记键盘上字符的位置，做到盲打。

10月底进行指法测试计算机文化与操作基础电子教案1.4多媒体技术1.4多媒体技术基本概念多媒体的关键技术多媒体计算机系统组成多媒体技术的应用一.基本概念媒体(Medium)：在计算机领域中主要有两种含义：一是指用于存贮信息的实体，如磁带、磁盘、光盘、半导体存储器等。二是指用于承载信息的载体，如数值、文字、声音、图形、图像、动画等。多媒体(Multimedia)：与其说是一种产品，不如说是一种技术。利用这种技术可以实现声音、图形、图像等多种媒体的集成应用。多媒体计算机技术（MultimediaComputing）就是利用计算机的交互性综合处理多种媒体信息，包括音响信号处理、静态图像和电视图像处理、话音信号处理、信息压缩和还原技术以及远程通信技术等。

二.多媒体的关键技术

由于多媒体信息的基本特征是信息量浩大，要想实现对其进行存储和传送，就必须进行信息压缩和还原，信息压缩和还原技术就成为表征多媒体计算机技术的关键技术。JPEG——压缩静止图像，用于CD-ROM、彩色图像传真和图文管理。MPEG——压缩运动图像，用于CABLE-TV信息压缩。视频压缩标准MPEG-1.0和2.0使利用光盘存储、播电影成为可能；MPEG-3.0将允许传送视频信息的线路速度低于1MbpsH.261——视像和声音的双向传输标准，用于可视电话和电视会议。

三.多媒体计算机系统组成一台具有多媒体功能的计算机系统组成主要包括以下几部分：①多媒体主机，支持多媒体指令的CPU。②多媒体输入设备，如录像机、摄像机、

CD-ROM、话筒等。③多媒体输出设备，如喇叭耳机、录像带、激光盘等。④多媒体接口卡，如音频卡、视频卡、图形压缩卡、网络通信卡等。⑤多媒体操纵控制设备，如触摸式显示屏、鼠标、操纵杆、键盘等。四.多媒体技术的应用信息管理---多媒体+数据库宣传广告----电视教育与培训---学校演示系统----博物馆咨询服务---金融、宾馆、旅游电子出版物---ebook多媒体通讯---可视电话、视频会议计算机文化与操作基础电子教案1.5数制及不同数制之间的转换1.5数制及不同数制之间的转换1.进位计数制十------Decimal二------Binary八------Octal十六---Hexadecimal基数、位权的概念基数

某种进位计数制所使用的数码的个数称为“基数”。位权

计算每个“数码”在所在位上代表的数值时所乘的常数称为“位权”。它是一个指数，以“基数”为“底”，其幂是数位的“序号”减1。

例：

(783.67)10

（1001.11)2

(732.5)8(A8F.4D)16

=7×102+8×101+3×100+6×10-1+7×10-2=1×23+1×20+1×2-1+1×2-2=7×82+3×81+2×80+5×8-1=10×162+8×161+15×160+4×16-1+13×16-21.5.2不同进制之间的转换1、k进制转化成十进制:按权展开DecimalBinaryOctalHexadecimal2、十进制转化为k进制

整数部分：连除基数，逆序取余；

小数部分：连乘基数，顺序取整。例，21000.3458100250---0×28124225---00.690---0814212---1×20126---00.380---123---0×21610021---10.760---016640---1×2060.520---1×20.040---1(100)D=(144)O=(64)H=(1100100)B3、八进制和十六进制转化为二进制每一个八进制数对应二进制的三位。每一个十六进制数对应二进制的四位。(2C1D)H=(0010

1100

0001

1101)B(64)H=(0110

0100)B2C1D64(7123)O=(111

001

010

011)B(144)O=(001

100

100)B

71231444、二进制转化成八进制和十六进制整数部分：从右向左进行分组。小数部分：从左向右进行分组。转化成八进制时三位一组。转化成十六进制时四位一组，不足补零。(11

0110

1110.1101

01)B=(36F.D4)H36FD4(1

101

101

110.110

101)B=(1556.65)O155665后边补两个零，变成01001.5.3二进制数的算术运算

加法运算规则：0+0=0；0+1=1；1+0=1；1+1=0（进位）减法运算规则：0-0=0；1-1=0；1-0=1；0-1=1（借位）乘法运算规则：0×0=0；0×1=0；1×0=0；1×1=1

除法运算例：1001+01011110计算机文化与操作基础电子教案1.6基于计算机的信息处理

1.6计算机中信息的表示1.6.1数值信息的表示数的定点和浮点数的编码表示补码运算计算机中数的浮点表示1.6.2非数值数据的编码BCD码ASCII码汉字编码（输入码、字形码、机内码、交换码）1.数的定点和浮点表示

定点数（定点表示法）

浮点数

-----（浮点表示法）

定点纯小数将小数点固定在符号位之后，最高数值之前。

0.75(0.11)B

1100000定点纯整数将小数点固定在数的最低位之后。

96(1100000)B

1100000带小数点的数据

既有整数部分，又有小数部分的数123.45=0.12345×10211101.11=0.1110111×2101N=S×2JS----尾数（二进制定点纯小数）J----阶码（二进制定点纯整数）01000001+65

符号位真值

机器数

这种数值位部分不变，仅用0和1表示其符号得到的数的编码，称为原码。并将原来的数称为真值，将其编码形式称为机器数。数的符号编码：0----表示正，1------表示负11000001-65

原码数值2.数据的编码表示带符号二进制原码表示的数值范围按原码的定义和编码方法，数0有两种编码形式：0000…0和100…0。对于带符号的整数来说，n位二进制原码表示的数值范围是：

-(2n-1-1)～+(2n-1-1)例如：

8位原码的表示范围为：11111111~01111111（-127～+127）16位原码的表示范围为：-(215-1)~+(215-1)-32767~+32767101111101100000110111111-65

原码反码补码1.正数的反码、补码和原码同形；负数的反码：为其原码符号位不变，其它按位求反；负数的补码：先对原码求其反码，

再在末位加1。为了简化运算操作和运算器的设计，计算机中用到了反码和补码编码形式。利用“补码”可以实现加减法之间的相互转换。11000000

原码—

反码—

补码反码补码10进制：15-8=715+2=17钟表：12-7=512+5=0+5表1-1真值、原码、反码、补码对照举例

十进制数69-930.82-0.6二进制数1000101-10111010.110101-0.10011

十六进制数45-5D0.D4-0.98原码01000101110111010110101011001100反码01000101101000100110101010110011补码01000101101000110110101010110100说明定点正整数定点负整数定点正小数定点负小数3.补码运算举例例1：18–13=5[18]补=00010010[-13]补=11110011+

100000101

例2：25-36=-1100011001---[25]补码+

11011100---[-36]补码

11110101---[25-36]补码

10001010

---[25-36]反码

10001011---[25-36]原码结果符号位为1，是负数。由于负数的补码与原码不一致，所以再将其求补得到原码，结果为10001011（即-11）计算机内只有加法器补码运算规则：[X]补+[Y]补=[X+Y]补结果符号位为0，为正数。其原码与补码相同-13=1000110111110010111100114.计算机中的浮点表示：例1：

256.8125=(100000000.1101)B=0.1000000001101×2

1001

N=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。00001001010000000011010000000000例2：

-0.21875=(-0.00111)B=-0.111×2

-1011111111000100000000000000000000补码表示-10原码：10000010

反码：11111101

补码：11111110-0.111

原码：11110000

反码：10001111

补码：10010000定点小数----归一化31

30

24

2322

0阶符

阶码

数符尾数阶码部分尾数部分

…

…

1.6.2非数值数据的编码1.BCD码----二进制编码的十进制数2.ASCII码---西文字符编码3.汉字编码输入码国标码机内码字形码

1.BCD码--------二进制编码的十进制数十进制数BCD码十进制数BCD码01234000000010010001101005678901010110011110001001又称8421码。

每位十进制数用四位二进制数编码表示。25=(0010

0101)BCD2.ASCII码------西文字符编码

(AmericanStandardCodeforInformationInterchange)------美国标准信息交换码

常用字符有128个，编码从0到127。每个字符占一个字节，用低7位，最高位为校验位。例：大写字母“C”的7位编码是“100，0011”

若采用奇校验，则校验位为“0”

若采用偶校验，则校验位为“1”ASCII编码