1计算机基础知识教案

1计算机基础知识本章将介绍计算机的发展与应用，信息处理的基本知识，计算机硬件系统和软件系统的基本知识，微机的使用，多媒体技术知识及计算机病毒的知识等内容，以便为今后用好计算机奠定一个良好的基础。1.1 计算机的发展与应用1.1.1 计算机的发展1、第一台电子计算机世界上第一台电子计算机诞生于1 9 4 6年 2月,称 为“埃尼阿克”(EN I A C,即El ectr o n ic N u m er ical I n teg r ato r an d C al cu l ato r),共用了 1 80 0 0 多只电子管，重量达3 0 吨，占地1 70 平方米，可 谓“庞然大物”，与以前的计算工具相比，计算速度快，精度高，能按给定的程序自动进行计算，但与现代计算机相比，速度却很慢，每秒钟只能做5 0 0 0 次加法运算，容量小，且全部指令还没有存放在存储器中，操作复杂，稳定性差尽管如此，它终究开创了计算机的新纪元。2、冯 诺依曼结构计算机针 对 EN I A C 在存储程序方面存在的致命弱点，美籍匈牙利科学家冯诺依曼于1 9 4 6年 6 月提出了一个“存储程序”的计算机方案。这个方案包含三个要点：(1)采用二进制数的形式表示数据和指令。(2)将指令和数据按执行顺序都存放在存储器中。(3)由控制器、运算器、存储器、输入设备和输出设备五大部分组成计算机。其工作原理的核心是“存储程序”和“程序控制”，就是通常所说的“顺序存储程序”的概念。人们把按照这原理设计的计算机称为 冯诺依曼型计算机”。冯诺依曼提出的体系结构奠定了现代计算机结构理论，被誉为计算机发展史卜一的里程碑，直到现在，各类计算机仍没有完全突破冯 诺依曼结构的框架。3、计算机的发展阶段自从第一台电子计算机诞生以来，电子元件的发展、计算机系统结构和计算机软件技术的发展都对计算机的发展起着重大的推动作用，随着计算机所用逻辑元件的变化，计算机已经历了四代演变。(1)第 一 代(1 9 4 6 口9 5 8)：电子管计算机。(2)第 二 代(1 9 5 9 1 9 6 4)：晶体管计算机。(3)第 三 代(1 9 6 5 口9 7 0)：固体组件计算机。(4)第 四 代(1 9 7 广)：大规模和超大规模集成电路计算机。当前，计算机的发展主要表现为四种趋势，一是发展高速度、大容量和强功能的巨型计算机；二是进一步提高集成度，研制质量可靠、性能更加优良、价格更低廉、整机更加小巧的微型计算机：三是朝着能充分利用计算机资源、扩大计算机的使用范围、能为人们提供信息服务的计算机网络化方向发展；四是朝着能让计算机具有模拟人的感觉和思维过程、可以越来越多地代替人类脑力劳动的智能化方向发展。1.1.2 计算机的特点和应用1、计算机的主要特点(1)运算速度快。计算机的运算速度指计算机在单位时间内执行指令的平均速度，可以用每秒钟能完成多少次操作(如加法运算)或每秒钟能执行多少条指令来描述，随着半导体技术和计算机技术的发展，计算机的运算速度已经从最初的每秒几千次发展到每秒几十万次、几百万次，甚至每秒几十亿次、上百亿次，是传统的计算工具所不能比拟的。(2)计算精度高。计算机中数的精度主要表现为数据表示的位数，一般称为机器字长，字长越长精度越高，目前微型计算机的字长已达6 4 位。(3)具 有“记忆”和逻辑判断功能。计算机不仅能进行计算，而且还可以把原始数据、中间结果、运算指令等信息存储起来，供使用者调用，这是电子计算机与其他计算装置的一个重要区别。计算机还能在运算过程中随时进行各种逻辑判断，并根据判断的结果自动决定下一步应执行的命令。(4)程序运行自动化。计算机内部的运算处理是根据人们预先编制好的程序自动控制执行的，只要把解决问题的处理程序输入到计算机中，计算机便会依次取出指令，逐条执行，完成各种规定的操作，不需要人工干预。2、计算机的应用计算机具有高速精确的计算能力，以及由此产生的超凡的数据处理能力、逻辑判断能力，决定了计算机的应用相当广泛，涉及到科学研究、军事技术、工农业生产、文化教育、日常生活等方面。(1)科学计算。也称数值计算，是利用计算机解决科学研究和工程设计等方面的数学计算问题。科学计算的特点是计算量大，要求精度高，结果可靠。利用计算机高速性、大存储容量、连续运算能力，可以处理人无法实现的各种科学计算问题。例如，人造卫星轨道的计算、宇宙飞船的制导、气象预报等。(2)数据处理。数据处理指的是对信息进行采集、加工、存储、传递，并进行综合分析，常泛指非科学计算方面的以管理为主的所有应用。例如，财务管理、统计分析、企业管理、商品销售管理、档案管理、图书检索等。数据处理的特点是原始数据量大，算术运算较简单-，有大量的逻辑运算与判断，结果要求以表格或文件的形式存储或输出等。(3)过程控制。将计算机用来控制各种自动装置、自动仪表、生产过程等，都称为过程控制或实时控制。例如，交通运输方面的行车调度，农业方面人工气候箱的温、湿度控制；工业生产自动化方面的巡回检测、自动记录、监视报警、自动启停、自动调控等内容；家用电器中的某些自动功能等，都是计算机在过程控制方面的应用。(4)计算机辅助系统。计算机辅助系统包括计算机辅助设计(C A D)、计算机辅助 制 造(C A M)、计算机辅助教学(C A I),计算机辅助测试(C A T)等。(5)人工智能。是用计算机执行某些与人的智能活动有关的复杂功能。目前研究的方向有：模式识别、自然语言理解、自动定理证明、自动程序设计、知识表示、专家系统、数据智能检索等。例如，用计算机模拟人脑的部分功能进行学习、推理、联想和决策；模拟著名医生给病人诊病的医疗诊断专家系统等等。(6)计算机通信、计算机网络。利用通信设备和线路将地域不同的计算机系统互联起来，并在网络软件支持下实现资源共享和传递信息的系统。大到遍及全世界的 In te rn e t,小到几台计算机联成的局域网，计算机网络正在普遍应用。(7)办公自动化。是指用计算机或数据处理系统来处理日常例行的各种工作。是当前最为广泛的一类应用，它具有完善的文字和表格处理功能，较强的资料、图像处理和网络通信能力，可以进行各种文档的存储、查询、统计等工作。例如，起草各种文稿，收集、加工、输出各种资料信息等。总之，计算机已在各个领域、行业中得到广泛的应用，其应用范围已渗透到科研、生产、军事、教学、金融、交通、农林业、地质勘探、气象预报、邮电通信等各行各业，并且深入到文化、娱乐和家庭生活等各个领域，其影响涉及社会生活的各个方面。1.2计算机中信息的表示数据是人类能够识别或计算机能够处理的某种符号的集合，包括数字、文字、声音、图像等，经过加工处理后用于人们制定决策或具体应用的数据称做信息。信息的表示有两种形态：种是人类可识别和理解的信息形态；种是计算机能够识别和理解的信息形态。由于计算机硬件是由电子元器件组成的，而电子元器件大多都有两种稳定的工作状态，可以很方便地用来表示“0”和“1”。因而在计算机内部普遍采用“0”和“I”表示的二进制，这就使得通过输入设备输入到计算机中的任何信息，都必须转换成二进制数的表示形式，才能被计算机硬件所识别。1.2.1 进位计数制要掌握进位计数制，必须先掌握数码、基数、进位计数制、位权的概念。下面以十进制为例，来介绍上述概念。(1)组成十进制数的09 这些数字符号称为数码。(2)全部数码的个数称为基数。十进制数的基数为10。(3)用“逢基数进位”的原则进行计数，称为进位计数制。十进制的计数原则是“逢十进一”。(4)进位后的数字，按其所在位置的前后，将代表不同的数值，表示各位有不同 的“位权”。十进制数个位的“1”，代 表 1,即个位的位权是1；十位的“1”，代表 1 0,即十位的位权是1 0;百位的“1”，代 表 1 0 0,即百位的位权是1 0 0,依次类推，位权与基数的关系是：位权的值等于基数的若干次基。例如：十进制数3 4 6.7 可以展开成下面的多项式：346.7=3X 102+4X 1O+6X10+7X10 ,式 中 10二 10、10、10,即为该位的位权，每一位上的数码与该位权的乘积，就是该位的数值。任 何 种数制表示的数都可以写成按位权展开的多项式之和,一般形式为：N=d-1bn-I+d-2bn-2+d-3bn-3+-+d-b-m式中：n一一整数的总位数m_小数的总位数d卜M：该位的数码b-基数b上 标 一 位权1.2.2常用的进位计数制及书写规则1、计算机中常用的进位计数制有：二进制、八进制、十进制、十六进制，其数码如下：二进制：0、1八进制：0、1、2、3、4,5、6、7十进制：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9十六进制：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9,A、B、C、I)、E、F2、书写规则有两种：在数字后面加英文标识，或在括号外面加数字下标。(1)在数字后面加英文标识B (B i n a r y)：表示二进制数。如,二进制数5 0 0 可写成5 0 0 B。0 (O c t o n a r y)：表示八进制数。如，八进制数5 0 0 可写成5 0 0 0。D (D e c i m a l)：表示十进制数。如,十进制数5 0 0 可写成5 0 0 D。一般约定D可省去不写，即无后缀的数字为十进制数。H (H e xa d e c i m a l)：表示十六进制数。如,十六进制数5 00可写成5 00H。(2)在括号外面加数字下标(1001)2：表示二进制数1001。(3 4 23)8：表示八进制数3 4 23。(5 6 7 9)i o：表示十进制数5 6 7 9。(3 F E 5)i s：表示十六进制数3 F E 5。3、进位计数制之间的转换(1)非十进制数转换成十进制数转换方法：将要转换的非十进制数的各位数字与它的位权相乘，其积相加，和数就是十进制数。例:(101101.11)2=1 X 25+0 X 2+1 X 23+1 X 22+0 X 2+1 X 2+1 X 2-1+1 X2=3 2+0+8+4+0+1+0.5+0.25=(4 5.7 5)i o(123.4 )8=1 X 82+2 X 8 +3 X 8+4 X 8 =6 4+16+3+0.5=(8 3.5)w(5 F.A)I6=5X 16 +15 X 16+10X 16 =8 0+15+0.06 25=(9 5.06 25)l 0(2)十进制数转换成非十进制数转换方法：将十进制数转换为其他进制数时，可将此数分成整数与小数两部分分别转换，然后再拼接起来即可。整数部分转换：将十进制整数连续除以非十进制数的基数，并将所得余数保留下来，直到商为0,然后用“倒数”的方式(第一次相除所得余数为最低位，最后一次相除所得余数为最高位)，将各次相除所得余数组合起来即为所要求的结果。此法称为“除以基数倒取余法”。小数部分转换：将十进制小数连续乘以非十进制数的基数，并符每次相乘后所得的整数保留下来，直到小数部分为0 或已满足精确度要求为止，然后将每次相乘所得的整数部分按先后顺序（第一次相乘所得整数部分为最高值，最后一次相乘所得的整数部分为最低值）组合起来。例：将（25.6 8 7 5）i o 转换成二进制数。整数部分转换如下：2 25 余数2|12 1 二 进制整数低位2|6 02|3 02|1 10 1二进制整数高位整数部分为（11001）2小数部分转换如下：0.6 8 7 5X)21.3 7 5 0.1二进制小数高位0.3 7 5 0X)20.7 5 00.00.7 5 00X)21.5 000.10.5 000X)2,F1.0000.1二进制小数低位小数部分为：（0.1011）2将整数部分与小数部分组合起来,即:（25.6 8 7 5）i o=（11001.1011）2说明：a.十进制纯小数转换时，若遇到转换过程无穷尽时，应根据精度的要求确定保留几位小数，以得到一个近似值。b.十进制与八进制、十六进制的转换方法和十进制与二进制之间的转换方法相同，这里不再举例。（3）二、八、十六进制数的相互转换a.二进制数与八进制数之间的转换，由于