计算机基础课件

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1、课程简介,教材 大学计算机基础，周贤善主编 大学计算机基础实验指导与测试，周贤善主编中国铁道出版社，2009年7月 总学时72学时（理论教学36+课内上机36） 学分 4.5 考核方式 全校统考(闭卷),试卷密封后,流水化形式阅卷; 卷面成绩x60%+上机x30% 作业、考勤成绩x10%,第1章 计算机基础知识,1.1 计算机概述 1.2 计算机系统 1.3 信息安全和社会责任,1.1 计算机概述,1.1.1 计算机的发展,世界第一台电子计算机：1946年诞生;电子数字积分计算机(electronic numerical integrator and calculator ，ENIAC),每秒

2、5000次加法运算 重达30吨,占地170平方米 耗电140千瓦 18000个电子管 价值40万美元,计算机的四个发展阶段,第一代计算机所使用的主要元件是：电子管 （1946-1958）,特点: 体积大，速度低5000几万次/秒 语言: 机器语言 应用: 科学计算和军事应用,第二代计算机所使用的主要元件是：晶体管 （1958-1964）,特点:速度快, 几十万次/秒 语言:高级语言 应用:数据处理、工程设计、过程控制,第三代计算机所使用的主要元件是：集成电路 （1964-1970）,特点:速度更快： 几百万次/秒 语言:多种高级语言、出现了操作系统 应用:许多科学技术领域,第四代计算机所使用的

3、主要元件是： 超大规模集成电路（1971至今）,中国自行开发的第一个计算机心脏 龙芯,特点:速度更快： 数百亿次 /秒 ， 出现网络操作系统和分布式操作系统 应用渗透了人类社会的各个领域,未来的计算机（新一代计算机）,核心思想： 把程序设计的过程改变为逻辑设计过程； 在硬件结构方面采用非冯诺依曼结构。 如：光电子计算机、生物电子计算机 是微电子技术、光学技术、超导技术、电子仿生技术、人工智能技术等多学科互相结合的产物，具有更广阔的应用前景。,1.1.2 计算机的特点,1. 运算速度快 2. 计算精度高 3. 具有记忆能力 4. 具有逻辑判断的能力 5. 具有自动控制的能力 6. 具有友好的人机

4、交互界面,按性能分类,高性能计算机（巨型机或大型机）：数量不多，却有重要和特殊的用途,微型计算机：台式机、笔记本式计算机、个人数字助理（PAD）,工作站：一种高档微型机 ，开放性系统结构高分辨率、大容量内外存，图形功能较强（与网络中的用户结点同名不同义）,服务器：需要安装网络软件（硬件配置稍高）,1.1.3计算机的分类,1.1.4 计算机的主要应用领域,1.科学计算:如导弹的发射，宇宙飞船的飞行轨迹计算等2.数据处理:计算机应用中最广泛的领域.3.自动控制:常用于电力、冶金、石油化工、机械等工业.4.计算机辅助系统:CADCAMCAI.5.人工智能AI:军事、化学、气象学、地质学以及医疗诊断

5、等领域6.网络应用:网络技术的应用推动着信息社会更快向前发展 .7.多媒体技术应用:在各行各业中深入发展.,1.2.1 计算机中的信息表示,基本概念: 信息：数值、文字、语音、图形和图象。 信息必须数字化编码，才能传送、存储和处理。二进制的优点： 物理上容易实现、可靠性强 、运算简单、通用性强,1.2 计算机系统,1.计算机采用二进制编码,各种信息在计算机中的转换过程,位,字节,位(bit) ：每一个二进制数0和1所占的数位，是信息存储的最小单位.,字节(Byte ): 8个二进制位，是计量存储容量的基本单位，简称B。,1B=8bit 1KB=1024B 1MB=1024KB 1GB=1024

6、MB,2 计算机中的信息单位,常用的数据单位有位、字节和字,字（Word） ：字是指计算机内部一次基本动作可同时处理的二进制代码。字所含有的二进制位数成为字长。,每一个字符有一个唯一的编码。 国际上广泛采用的是美国标准信息交换码American Standard Code for Information Interchange, 简称ACSII码.常用字符有128个，编码从0到127。（见P9）空格 编码：20H 3209 30H39H 4857AZ 41H5AH 6590az 61H7AH 97122控制字符：032，127；普通字符：94个。每个字符占一个字节，用7位，最高位不用，一般为0

7、。例如：“a”字符的编码为1100001，对应的十进制数是97；,ASCII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 。 混合码 自然码,4. 汉字编码,国家标准:信息交换用汉字编码字符集基本集(GB2312_80),“国标码”一级汉字(常用字，按拼音排序)：3755个；二级汉字(非常用字，在一级汉字后按偏旁部首排序) ：3008个。,(3)汉字机内码,汉字的区位码和国标码是惟一的、标准的，而机内码的表示则可能随系统的不同而使用不同的方法。 将国标码的两个字节的最高位均改为“1”，这样就得到了汉字字符 的机内编码(简称机内码)

8、,(2) 汉字交换码 为了便于各计算机系统之间能够准确无误地交换汉字信息，必须规定一种专门用于汉字信息交换的统一编码-汉字交换码。,字形编码即字的形状的二进制数编码。 点阵方式：汉字字形点阵的代码 1616、2424、3232、4848。点数越多，显示或打印的字体越美观，但编码占用的存储空间也越大。,(4) 汉字字形码,16个二进制位,每行有2字节，共有16行，所以一个1616点阵汉字字模，需要32个字节来保存。,16个二进制位,5. Unicode编码,ISO制定的统一字符编码标准 用两个字节表示一个字符。世界上几乎所有的书面语言都可用其表示。,计算机系统,硬件 系统,软件 系统,主机,外部

9、设备,内存,CPU,控制器,随机存储器(RAM),只读存储器(ROM、EPROM、EEPROM),输入设备,外存储器（硬盘、软盘、光盘）,系统软件（操作系统、语言处理程序、系统服务程序、数据库管理系统）,应用软件（文字处理、表格处理、实时控制）,运算器,1.2.2 计算机系统的组成与工作原理,输出设备,1 计算机系统的基本组成,计算机的工作过程 人们预先编制程序，利用输入设备将程序输入到计算机内，并转换成二进制代码，计算机在控制器的控制下，从内存中逐条取出程序中的指令交给运算器去执行，并将运算结果送回存储器指定的单元中，当所有任务完成后，程序执行结果利用输出设备输出。,2. 计算机的基本工作原

10、理,冯诺依曼（John von Neumann）思想（1）采用二进制表示数据和指令（2）采用存储程序方式,计算机的工作过程,转换成二进制代码,11001100 11001111 10101010 10101000 10011001,存储器,存放到,控制器,发出指令,运算器,1.2.3 计算机硬件系统,1、运算器（ALU）：算术运算和逻辑运算。 2、控制器：控制整个计算机其它所有部件的工作。运算器和控制器一起称为中央处理器(CPU) 3、存储器：具有记忆功能，用来保存信息，如数据、指令和运算结 果等。 （1）内存储器（内存或主存）直接与 CPU相连接，存储容量较小，但速度快，用来存放当前 运行程

11、序的指令和数据，并直接与 CPU交换信息。 （2）外存储器（外存或辅存）内存的扩充，存储容量大，价格低，但速度慢，一般用来存放大量暂时不用的程序、数据和中间结果. 外存只能与内存交换信息.常用的外存有磁盘、光盘、软盘、U盘等. 4、输入设备：键盘、鼠标、扫描仪、光笔、数字化仪等。 5、输出设备：显示器、打印机、绘图仪等。,软件分类,系统软件,操作系统,语言处理程序,服务程序,应用软件,数据库管理系统,诊断程序,反病毒程序,备份程序,文件压缩程序,卸载程序,软件分类,设备驱动程序,文字处理软件 表格处理软件 信息管理软件 图形、图像处理软件 网络通信软件,1.2.4 计算机软件系统,1. 系统软

12、件,系统软件是用于计算机管理、监控、维护和运行的软件。包括操作系统、语言处理系统、数据库管理系统和各种服务程序。,(1) 操作系统,功能：管理和控制计算机系统的所有硬、软件资源。,裸机+操作系统=虚拟机,统一管理和调度资源，提高使用效率和经济效益,不须了解计算机的软、硬件细节，提高工作效率,目的,源程序,可执行程序,目标程序,编辑程序,解释或编译程序,联接程序,机器语言,高级语言,汇编语言,面向过程：BASIC、Pascal、FORTRAN、C等,面向对象：C+ 、 Java、Visual Basic等,面向问题的语言,(2)程序设计语言和语言处理程序,(3) 数据库管理系统 (4) 设备驱动

13、程序 (5) 服务程序,诊断程序：SCANDISK,反病毒程序：KV3000、金山毒霸,数据备份程序：Windows 中的备份程序,文件压缩程序:ARJ、WinZip,卸载程序：Windows中的添加/删除程序,2. 应用软件,(1) 文字处理软件 (2) 表格处理软件 (3) 信息管理软件 (4) 图形、图像处理软件 (5) 网络通信软件,微型计算机的硬件资源是指计算机系统中可以看得见摸得着的物理装置，即机械器件、电子线路等设备。,1.2.5 微型计算机系统,主板：AT结构和ATX结构ATX新型主板结构规范：,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

14、专门的ATX机箱使用,1系统主板,主板是计算机最重要的部件之一, 是微型计算机中各种设备的连接载体。,表征微机运算速度的指标是CPU的主频，单位MHz（兆赫兹）、GHz。主频越高，微机的运算速度越快。,2微处理器,即中央处理器（CPU）,它是一个大规模集成电路芯片,是微型计算机的核心部件.微处理器主要包括三大部分: 运算器、控制器、内部寄存器组,微型计算机CPU的主导产品是Intel公司的Pentium系列,Intel CPU的发展史,世界上第一个微处理器4004,80286微处理器Intel最后一块16位CPU,Intel486，Intel最后一代以数字编号的CPU,Intel Pentiu

15、m，奔腾时代的开始,Intel第一块64位微处理器,（1）随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)RAM通常指计算机主存，特点是可读可写，断电后信息丢失.（2）只读存储器(Read only Memory，简称ROM)ROM中一般存放计算机系统管理程序。 特点是只读, 断电后信息不丢失。,3. 主存储器(暂时、速度快、容量小、价格高),主存储器又称为内存储器，其容量也是微机的主要性能指标之一，目前微机的内存一般为256MB、512MB、1G，甚至更多。 按功能分两种:,高速缓冲存储器Cache: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。,L2（二级）Cache（主板上）,Cache,L1（一级）Cache （CPU内部）,（1）软盘,常用软盘容量为1440KB(约为1.44M) 2面80磁道 18扇区 512字节1.44MB（512B=0.5KB，为每个扇区的字节数）。,4. 外存储器(永久、速度慢、容量大、价格低),常用的是尺寸为 3.5英寸的软盘.用表面涂有磁性材料柔软的聚酯材料制成。当软盘处于写保护状态时，信息只读。注意：在驱动器工作指示灯亮时不得抽取软盘，以防损坏。 新软盘必须经过格式化后方可使用（有些软盘在出售前已做过格式化）。,