计算机基础知识

1、王群慧 计算机系,计算机文化基础,计算机基础知识,计算机工作原理 信息的表示与存储 计算机的硬件 计算机软件和语言 计算机安全知识,计算机工作原理,为纪念图灵对计算机的贡献， 美国计算机博物馆于1966年 设立了“图灵奖”,计算机是使用相应的程序来完成任何设定好的任务。,1.图灵与图灵机,计算机工作原理,2.冯诺依曼计算机 存储程序 二进制数据表示 5大模块结构,John von Neumann 冯诺依曼,计算机工作原理,存储程序工作原理 计算机的两个基本能力 能够存储程序（指令序列） 能够自动地执行程序 利用“存储器”来存放所要执行的程序 CPU可以依次从存储器中取出程序中的每一条指令 并加

2、以分析和执行,计算机工作原理,中央处理器（CPU）,（外）存储器,（内）存储器,控制器,输入 设备,输出 设备,运算器,3.计算机硬件基本组成,计算机工作原理,存储器 可保存二进制信息 基本单元是字节 Byte 用地址来区分存储单元 实现形式 半导体 磁性表面 光媒介,计算机工作原理,半导体存储器芯片 ROM 只读存储器 PROM 可一次性编程 EPROM 可多次编程 Flash ROM 电可擦写 RAM 可随意读写，易失性 SRAM 速度高，成本高 DRAM 速度较高，成本较低,计算机工作原理,磁盘 非易失 磁道track 扇区sector 柱面cylinder 温彻斯特技术 光盘 只读型

3、一次性刻录型 可擦写型,计算机工作原理,运算器 能完成数学运算的电路 ALU 控制器 能自动地从存储器中获取指令 根据指令产生有节奏的控制信号 输入设备 键盘、鼠标 输出设备 显示器、打印机,计算机工作原理,分类 超级计算机 用于科学计算领域 大型计算机 多用户的通用计算机 小型计算机 体积小、成本低，通用性强 个人计算机 强大的图形功能,成本低、应用广 嵌入式计算机 成为其它设备的一部分,计算机工作原理,计算机的应用领域 科学计算 气象学、天文学、量子化学、空气动力学、核物理学、图像学、模式识别、基因工程学、分子生物学、医药学 工程计算 工程设计、自动控制和自动测量 信息处理 事务处理、信息

4、管理、通信 信息电器 可视电话、电子书籍、网络游戏、个人数字助理、家用电器控制 ,信息的表示与存储,信息,信息的表示与存储,数制的概念,信息的表示与存储,二进制编码的十六进制表示,信息的表示与存储,二进制概念,信息的表示与存储,存储单位,信息的表示与存储,程序和指令,指令是对计算机进行程序控制的最小单位。 所有的指令的集合称为计算机的指令系统。,程序是为完成一项特定任务而用某种语言 编写的一组指令序列。,信息的表示与存储,程序和指令,内存,地址,000000 0000 010000 0001 020000 0010 030000 0011 040000 0100,MOV AL, n n=7 A

5、DD AL, n n=10 HLT,信息的表示与存储,数制转换 将二进制数转换成八进制数 从小数点的位置开始 每三位一组分别转换成相应的八进制数的计数符号 不足三位时补0 将二进制数转换成十六进制数 四位一组进行转换 例 0010101102=1268=5616,信息的表示与存储,数制转换 将八进制数转换成二进制数 从小数点的位置开始 每一位八进制数分别转换成三位二进制数 将八进制数转换成二进制数 十进制数转换成二进制数 整数部分采用除2取余法 小数部分采用乘2取整法,信息的表示与存储,2 18 0 2 9 1 2 4 0 2 2 0 2 1 1 0 18 = (10010)2,8 18 2

6、8 2 2 0 18 = (22)8,信息的表示与存储,文字的编码 西文字符的编码 ASCII码 汉字的编码 输入码 数字编码、拼音码和字形码 机内码 用于汉字信息存储、交换、检索等操作 十进制数的编码,信息的表示与存储,ASCII码,信息的表示与存储,汉字编码 GB 18030 收录了27484个汉字 兼容GB 2312 单字节编码 双字节编码 四字节编码 Unicode 16位的文字编码方案,信息的表示与存储,十进制数的编码 压缩BCD 每字节表示2位 12 = 00010010BCD 623 = 00000110 00100011BCD 非压缩BCD 每字节表示1位 12=0000000

7、1 00000010bcd 623 = 00000110 00000010 00000011bcd,计算机的硬件设备,1.计算机系统,计算机的硬件设备,2.主机结构,计算机的硬件设备,主机板,计算机的硬件设备,3.键盘,4.扫描仪,计算机的硬件设备,5.显示器,6.大倍投影仪,计算机的硬件设备,7.喷墨打印机,8.激光打印机,计算机的硬件设备,9.彩色绘图仪,10.鼠标,计算机的硬件设备,计算机硬件的主要技术指标 主频 运算速度 MIPS MFLOPS TPS 主存容量 辅存容量 功耗,计算机的软件概述,1.计算机系统,计算机系 统,运算器 控制器 寄存器,随机存储器（RAM） 只读存储器（R

8、OM）,输入设备 输出设备,系统软件(操作系统、语言处理程序等) 应用软件(字处理程序、计算机辅助设计等),硬件,主机,外围设备,存储器,CPU,软件,计算机的软件概述,2. 系统软件,操作系统 管理计算机系统的所有硬件资源、软件资源以及数据，使计算机系统中的所有资源最大限度地发挥作用，为用户提供方便的、有效的、友善的服务界面。 操作系统是最基本的系统软件，其它的所有软件都是建立在操作系统的基础上。,计算机的软件概述,2. 系统软件,操作系统,计算机的软件概述,存储管理 内存管理和外存管理 命令处理 进程管理 设备管理 网络通信管理,计算机的软件概述,2. 系统软件,(1) 操作系统 管理计算

9、机系统的所有硬件资源、软件资源以及数据，使计算机系统中的所有资源最大限度地发挥作用，为用户提供方便的、有效的、友善的服务界面。 分类,按系统功能分,批处理操作系统,分时操作系统,实时操作系统,单道（程序）批处理,多道（程序）批处理,计算机的软件概述,2. 系统软件,计算机的软件概述,2. 系统软件,计算机的软件概述,2. 系统软件,常见的操作系统 微机操作系统 DOS、OS2、UNIX、XENIX、LINUX、Windows 98、Windows 2000、 WINDOWS XP、Windows NT等 网络操作系统 Netware 、Windows NT 、 Windows 2000 Ser

10、ver,计算机的软件概述,2. 系统软件,计算机的软件概述,2. 系统软件,(2)程序设计语言 编写计算机程序所用的语言,是人与计算机之间交换的工具。 第一代语言:机器语言,每条指令是由“0”和“1”组成的二进制指令代码，如： 11011 000000 000000 000001 110101 用于清除累加器 第二代语言:汇编语言 ,用助记符来表示每一条机器指令，如清除累加器： CLA 00 017,计算机的软件概述,2. 系统软件,第三代语言:高级语言、算法语言,与人们熟悉的自然语言和数学语言更接近，可读性强，编程方便，如： X=（A+B）/（C+D） 第三代语言是面向过程的语言，需要告诉计

11、算机“怎么做”,计算机的软件概述,2. 系统软件,第四代语言:非过程化语言，不必关心问题的解和处理过程，只要说明所要完成的加工和条件，指明输入数据以及输出格式，就能得到所要的结果，即只要告诉计算机“做什么”，如SQL中的查询： SELECT NAME，AGE（查询内容) FROM EMP （查哪个文件) WHERE AGE50（查询条件),计算机的软件概述,2. 系统软件,第五代语言:智能性语言，除具有第四代语言的基本功能外，还具备许多新的功能，特别是具有一定的智能，如PROLOG语言广泛应用于问题求解、公式处理、专家系统和人工智能领域。 面向对象的语言：是相对于“面向过程”的一次革命，如C+

12、、Java,计算机的软件概述,编译程序 将高级语言代码转换成汇编指令 解释程序 解释执行高级语言代码,2. 系统软件,计算机的软件概述,2. 系统软件,(3) 其它系统软件，包括： 连接装配程序 系统实用程序 设备驱动程序 多种工具软件,3. 应用软件,文档制作软件 图形软件 演示软件 数值分析软件 数据管理软件 信息和参考软件 互联软件 教育培训软件 财务管理软件 商业软件等,计算机安全知识,人为因素 黑客 计算机病毒 战争 恐怖袭击 ,自然灾害 水灾 火灾 闪电 地震 ,计算机安全隐患,计算机安全知识,计算机安全隐患 病毒 Virus 蠕虫 Worms 木马 Trojan horses 垃

13、圾邮件 Spam 网络攻击,计算机安全知识,病毒 具有自动传播能力和隐蔽性的计算机软件 病毒的传播渠道 磁盘、文件、U盘、网络 病毒的防治,计算机安全知识,常见网络入侵类型 拒绝服务攻击 网络流量攻击 阻断 协议攻击 基于网络 窃取、伪造、篡改、阻断 用户账号攻击 基于主机 窃取、伪造、篡改,Phishing schemes DDoS attack Spyware Adware,计算机安全知识,计算机安全措施 数据备份 加密与认证 防火墙与网络隔离 安全检测 访问控制与审计 防病毒与木马 虚拟专用网技术 热备份与灾难恢复,课堂练习,CPU是_。 计算机中的一个部件，根据指令控制其他部件的工作。

14、 一种二进制数 中央处理器 相同指令系统的不同实现 控制器是_。 计算机中的一个完成算术运算的部件 计算机中的一个部件，根据指令控制运算器、存储器和输入输出设备的操作 根据指令完成操作功能的硬件 集成电路构成的部件 指令是_。 发给计算机的一个个操作命令 通常用于构成主存储器的集成电路 计算机中的一个部件，控制其他部件的工作 完成操作功能的硬件 集成电路是_。 大量电子元件构成的系统 集成大量晶体管的芯片 大量电子线路板构成的系统 电子方式控制的开关,课堂练习,汇编程序是_。 将指令的符号化表示转换成二进制代码的程序 将高级语言程序转换成可执行代码的程序 程序运行时的存储位置，包括他们所需的数

15、据 将可执行代码转换成高级语言程序的程序 _是程序运行时的存储位置，包括他们所需的数据 数据通路 存储器 操作系统 高级语言 _是将高级语言程序转换成可执行代码的程序。 汇编语言 汇编程序 编译程序 编译语言,课堂练习,计算机中完成算术运算的部件是_。 控制器 运算器 CPU 主机 以下说法错误的是_。 计算机的机器字长是指数据存储与运算的基本单位。 寄存器由触发器构成。 计算机中一个字的长度为32位。 磁盘是部分顺序存储器。 以下说法错误的是_。 硬盘是外围设备。 软件的功能与硬件的功能在逻辑上是等效的。 硬件实现的功能一般比软件实现具有较高的执行速度。 软件的功能不能用硬件取代。,课堂练习,以下说法正确的是_。 汇编语言程序设计需要了解计算机的硬件结构。 高级语言程序经过汇编后形成机器语言程序代码。 高级语言仍然与计算机的结构特征相关。 CAD软件是一种系统软件 _是计算机系统软件。 音像处理软件 语言编译软件 办公自动化软件 游戏软件,课堂练习,1KB等于_字节。 1048 1024 1000 1025 常见的输入设备是_。 打印机 显示器 磁盘 键盘 常见的输出设备是_。