第1章计算机应用基础.ppt

1、第1章 计算机基础知识,本章学习目标 1.1 信息技术概述 1.2 计算机基本结构和原理 1.3 计算机软件系统 1.4 数据通信技术简介,退 出,本章学习目标,本章主要讲解信息技术的发展、内容、应用及安全；计算机的应用领域和基本特点、计算机数据处理方式、微型计算机的系统组成。通过本章学习，读者应该掌握以下内容：,l 信息技术的内容、应用及安全 l 计算机应用领域、基本特点 l 计算机数据的表示 l 计算机的系统组成,返回本章首页,1.1 信息技术概述,1.1.1 社会进入信息化的时代 1.1.2 信息技术的发展 1.1.3 现代信息技术的内容 1.1.4 信息技术应用及安全,返回本章首页,1

2、.1.1 社会进入信息化的时代,一、信息的定义 信息(information)是一种十分广泛的概念，从不同角度对“信息”进行研究，可以有不同的各有特色的定义和解释。1948年，信息论创始人香农认为信息是用来消除信息接收者某种认识上不确定性的东西。一般认为，信息是客观世界物质及其运动的属性及特征的反映。,二、信息的分类 从信息来源的角度，可以大体将信息分为两类：自然信息和社会信息。自然信息是指不依赖于人类社会，先于人类社会就在宇宙、自然界客观存在或随机发生的各种生物信息和非生命物质的物理信息。社会信息是指在人类社会实践中，为生存、生产和社会发展而产生、处理和利用的信息。 自然信息和社会信息一起构

3、成了当前人类社会的信息体系，人们每时每刻都自觉或不自觉地接受和传播信息。,三、信息、数据、知识 “信息”的含义往往容易与“数据”混淆。数据是反映客观事物属性的原始事实；而信息是由原始数据经过处理加工，按特定的方式组织起来的，对人们有价值的数据集合。由此可见，数据是对客观事实的真实记录，没有其他意义；信息是从关系数据中提炼出来的数据，它具有超出其本身的额外价值。同时信息是通过具体的数据形式被存储和传输的，因此数据又被看作是信息的载体。 知识是经过加工并经过实践检验的条理化（序化）的信息；信息是知识的基础，并非所有信息都是知识。 情报通常是指秘密的、新颖的一类信息；所有的情报都是信息，但不能说所有

4、的信息都是情报。,四、信息的主要特征 普遍性：信息随物质及其运动而普遍存在； 传递性：信息只有通过传递（发布）才能体现其价值； 存储性：信息必须依附于物理载体存在，不存在没有载体的信息； 可识别性：任何信息都可以被特定的对象所识别而发挥作用； 转换性：信息可以由一种形态转换为另一种形态。如数据和信息在特定条件下可以相互转换； 再生性：信息可以被再次处理； 时效性：过时的信息没有利用价值； 共享性：被共享后的信息不会消失。,返回本节首页,1.1.2 信息技术的发展,一、信息技术 信息技术是指在信息的获取、整理、加工、传递、存储和利用过程中所采取的技术和方法，信息技术也可看作是代替、延伸、扩展人的

5、感觉及大脑信息功能的一种技术。,二、信息技术的发展 信息技术按信息的载体和通信方式的发展大致分为如下几个发展阶段： 古代信息技术：以文字记录为主要信息存储手段，以书信传递为主要信息传递方法。 近代信息技术：以电通信为主的信息传输技术，大大加速了信息传递速度。 现代信息技术：以光电信息存储技术为主要信息存储手段，以网络、光纤、卫星通信为主要信息传递方法。向高速、大容量、综合化、数字化、个人化方向发展 这当中还经历了语言的产生、文字的发明、印刷术的发明、电信革命和计算机技术的发明及利用五次重大的变革。,返回本节首页,现代信息技术就是采用先进的技术手段和科学方法，使信息的采集、处理、传输、存储、利用

6、都建立在最先进的科学技术的基础上。包括信息获取技术、信息传输技术（通信）、信息处理技术（计算机）、信息控制技术、信息存储技术。后三者被称为“3C技术”，它们是信息技术的主体。,1.1.3 现代信息技术的内容,返回本节首页,1.1.4 信息技术应用及信息安全,一、信息技术的应用 信息技术的应用已经渗透到人类社会的各个领域： 现代信息技术与教育 企业管理信息化 电子商务 办公自动化 推动其他领域的发展,二、信息安全和信息应用中的法律及道德 1. 信息安全的隐患 （1）计算机犯罪：以计算机为犯罪工具，进行欺诈、盗窃等犯罪行为。 （2）计算机病毒：指人为编制的一种寄生性的计算机程序。其特征有寄生性、传

7、染性、隐蔽性、潜伏性和破坏性，常表现为占用系统资源和破环数据。计算机病毒按寄生方式分为系统型、文件型、混合型和宏病毒；按传染途径可分为驻留内存型和不驻留内存型。往往通过软盘复制、网络下载、电子邮件等方式传播。 （3）计算机设备“无意的”误操作 （4）计算机设备物理性破坏,2.信息的安全措施 （1）身份验证技术 （2）访问控制技术 （3）加密技术 （4）防火墙技术 （5）使用防病毒软件自动检测并定期更新 （6）使用不间断电源系统（UPS） （7）对重要数据定期备份保存,返回本节首页,1.2.1 计算机基本结构 1.2.2 信息在计算机内部的表示 1.2.3 存储器及其管理 1.2.4 总线、外设

8、和接口 1.2.5 微电子技术及其展望,1. 计算机基本结构和原理,返回本章首页,1.2.1 计算机基本结构,一、计算机的特点： 处理速度快。 运算精度高。 超强记忆和逻辑判断功能 通用性 5 自动信息处理 二、计算机的应用领域： 1科学计算（数值计算） 2信息（数据）处理 3过程控制（实时控制） 4计算机辅助工程 5人工智能 6计算机模拟 7网络通信,三、计算机基本结构 计算机系统通常是由硬件系统和软件系统两大部分组成的。 硬件（hardware）是指实际的物理设备，包括计算机的主机和外部设备。 软件（software）是指实现算法的程序和相关文档，包括计算机本身运行所需的系统软件和用户完成

9、特定任务所需要的应用软件。,John von Neumann 冯诺依曼,计算机种类繁多，但基本原理是相同的。计算机硬件系统的结构沿用了美国著名数学家冯诺依曼提出的模型，其基本思想是： 采用二进制形式表示数据和指令 采用存储程序的工作方式 计算机硬件系统由运算器、控制器、存储器、输入、输出设备组成,四、微机的硬件系统,计算机由运算器、控制器、存储器、输入装置和输出装置五部件组成。,数据总线,控制总线,运算器：数据的算术、逻辑运算，比较、移位等操作。 存储器：存储程序和数据：运算之前接受输入设备送来的信息。运算过程中为其它部件提供信息。保存中间结果和最终结果。 控制器：计算机的控制中心，实现“程序

10、控制”的主要部件。它从存储器中逐条取指令，分析指令规定的操作、所需数据等，再按分析结果向各部分发控制信号，统一指挥计算机完成操作。 输入设备：将数字、文字、图像等转换为计算机能识别的二进制编码， 并输入到计算机内存储起来，以便加工处理。常用的有键盘、鼠标器、扫描仪等。 输出设备：将计算机内数字形式的编码转换成人或其它设备所能接收和识别的信息形式。常用的有显示器、打印机、绘图仪等。,五、微型计算机主机系统 1中央处理器（CPU） 运算器和控制器在一个芯片上。执行预先编好放在存储器中的指令。是微机系统的核心。 有（1）控制器（2）运算器 2存储器 用于程序和数据的存储 有（1）内存（主存） （2）

11、外存 3总线 微机各部件之间的公共信息通路 有（1）数据总线（2）控制总线（3）地址总线 4I/O接口 用来连接主机和外设的逻辑电路。,返回本节首页,1.2.2 信息在计算机内部的表示,计算机中的信息也称为数据。由于二进制电路简单、可靠且具有很强的逻辑功能，因此数据在计算机中均以二进制表示，并用它们的组合表示不同类型的信息。 1.2.2.1 计算机中常用的名词 1.2.2.2 什么是数制 1.2.2.3 数制间的相互转换 1.2.2.4 数据编码,返回本节首页,计算机中常用的名词,位：计算机中所有的数据都是以二进制来表示的，一个二进制代码称为一位，记为bit。位是计算机中最小的信息单位。 字节

12、：在对二进制数据进行存储时，以八位二进制代码为一个单元存放在一起，称为一个字节，记为Byte。字节是计算机中次小的存储单位。 字：一条指令或一个数据信息，称为一个字。字是计算机进行信息交换、处理、存储的基本单元。 字长：字长是CPU能够直接处理的二进制数据位数，它直接关系到计算机的精度、功能和速度。字长越长处理能力就越强。目前，常见的微机字长为64位。字长是衡量计算机性能的一个重要技术指标。 指令：指挥计算机执行某种基本操作的命令称为指令。一条指令规定一种操作，由一系列有序指令组成的集合称为程序。 容量：容量是衡量计算机存储能力常用的一个名词，主要指存储器所能存储信息的字节数，是存储器的基本单

13、位。常用的容量单位有B(字节)、KB（千字节）、MB（兆字节）、GB（吉字节）、TB（万亿字节），它们之间的关系是：1KB=1024B，1MB=1024KB，1GB=1024MB，1TB=1024GB。 运算速度：运算速度是指计算机每秒所能执行的指令数，用MIPS为单位（百万条指令数每秒）。它是计算机的主要技术指标之一。 主频：主频是指计算机的时钟频率，单位用MHz或GHz表示。它是计算机的主要技术指标之一。,返回本小节首页,数制即表示数的方法，按进位的原则进行计数的数制称为进位数制，简称“进制”。 1数制的种类: 二进制、八进制、十进制和十六进制 2数制的基数（1）十进制：基数为10。 （2

14、）二进制：基数为2。 （3）八进制：基数为8。 （4）十六进制：基数为16。,1.2.2.2 什么是数制,3数制的进位规则 对于N进制数其规则是逢 N进一。 （1）十进制数的特点是逢十进一。 （2）二进制数的特点是逢二进一。 （3）八进制数的特点是逢八进一。 （4）十六进制数的特点是逢十六进一。,4各进制之间的对应关系,返回本小节首页,1.2.2.3 数制间的相互转换,1十进制数转换为二进制数 举例：(105.625)D -（1101001.101)B 整数部分：除取余法,105,2,52,2,26,2,13,2,6,2,3,2,1,1,0,1,0,0,1,1,小数部分：乘取整法,0.625

15、2,1 .250 2,0 . 500 2,.000,2十进制数转换为八进制数、十六进制数 转换方式同二进制数，只是把基数分别改为8和16。即整数部分除8取余或除16取余；小数部分乘8取整或乘16取整。 举例:(105.625)D -（151.5)O ; (105.625)D -（69.A)H 整数： 小数：,105,8,13,8,1,1,5,1,105,16,6,9,6,0.625 8,5 .000,0.625 16,10 .000,3.二、八、十六进制数转换成十进制数 采用按权相加法（第n位为 ） 举例: (11001.101)B =124+ 123 + 022 + 021 + 120 +

16、12-1 + 02-2 + 12-3=16+8+1+0.5+0.125=(25.625)D 举例: (312.1)O =382+ 181 + 280 + 18-1=192+8+2+0.125=(202.125)D 举例: (312.1)H =3162+ 1161 + 2160 + 116-1=768+16+2+0.0625=(786.0625)D,表1-1 不同数制各位的权数（用十进制数表示）,4.二进制数转换成八、十六进制数 三位二进制数对应一位八进制数，整数部分从低位向高位每3位一组，高位不足3位用0补足，小数部分从高位向低位每3位一组，低位不足3位用0补足，然后每组分别按权展开求和； 四

17、位二进制数对应一位十六进制数，转换方式同八进制数，只是每4位一组，按权展开求和得到的结果若为1015的数，则分别用AF来表示。 举例：1,101,001.101 (151.5)O (1,101,001.101)B (151.5)O (110,1101.1010)B (6D.A)H,5.八、十六进制数转换成二进制数 将八进制数或十六进制数的每一位用相应的3位（八进制）或4位（十六进制）二进制数代替，不足位数高位用0补足。最终结果的二进制数的最高位的0可省略。 举例： (315)O 3 1 5 (11001101)B (2BD)H 2 B D (1010111101)B,011,001,101,0

18、010,1011,1101,返回本小节首页,数据单位换算公式如下： 1Byte=8Bit 1KB=1024Byte 1MB=1024KB=220 Byte 1GB=1024MB=230 Byte 1TB=1024GB=240 Byte,1.2.2.4 数据编码,1数据的单位,2.数据与编码 计算机信息处理，除了处理数值信息外，更多的是处理非数值信息。非数值信息是指字符、文字、图形等形式的数据，它不表示数量大小，只代表一种符号，所以又称符号数据。 从键盘向计算机中输入的各种操作命令以及原始数据都是字符形式的。然而计算机只能存储二进制数，这就需要对符号数据进行编码，输入的各种字符由计算机自动转换成二进制编码存入计算机。,（1）ASCII码,美国标准信息交换代码(American Standard Code for Information Interchange) 规定：字节(位)最高位为，后位给出128个编码。 分别表示128种字符：95个可见字符（数字、大小写英文字母和专用符号的编码），33个控制码（起控制作用的“功能码”） 例：,（2）汉