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1、第1章 计算机基础知识1.1 计算机发展及应用主要内容：计算机发展及应用，计算机系统的组成，辅助存储器教学目的：认识计算机硬件教学重点：硬件的组成及系统原理教学难点：计算机系统原理教学方法：讲授课时安排：2 课时。过程：（如下）一、计算机发展史第一代：电子管计算机（19461957年）1946年2月14日，标志现代计算机诞生的ENIAC（Electronic Numerical Intergrator and图灵(19121954)Computer）在费城公之于世。ENIAC代表了计算机发展史上的里程碑，它通过不同部分之间的重新接线编程，拥有并行计算能力。ENIAC使用了18 000个电子管，
2、70 000个电阻器，有5百万个焊接点，耗电160千瓦，其运算速度比Mark快1000倍，ENIAC是第一台普通用途计算机。第二代：晶体管计算机（19581964年）1956年，晶体管在计算机中使用，晶体管和磁芯存储器导致了第二代计算机的产生。第二代计算机体积小、速度快、功耗低、性能更稳定。在这一时期出现了高级语言COBOL和FORTRAN，以单词、语句和数学公式代替了含混的二进制机器码，使计算机编程更容易。新的职业（程序员、分析员和计算机系统专家）和整个软件产业由此诞生。第三代：中小规模集成电路计算机（19651970年）1958年德州仪器的工程师Jack Kilby发明了集成电路IC，将三
3、种电子元件结合到一片小小的硅片上。科学家使更多的元件集成到单一的半导体芯片上。于是，计算机变的更小，功耗更低，速度更快。这一时期的发展还包括使用了操作系统，使得计算机在中心程序的控制协调下可以同时运行许多不同的程序。第四代：大规模、超大规模集成电路计算机（1971年至今）大规模集成电路LSI，可以在一个芯片上容纳几百个元件。到80年代，超大规模集成电路VLSI在芯片上容纳了几十万个元件，后来的ULSI将数字扩充到百万级。可以在硬币大小的芯片上容纳如此数量的元件使得计算机的体积和价格不断下降，而功能和可靠性不断增强。二、计算机的特点及分类1. 计算机的特点（1）运算速度快运算速度是指计算机每秒能
4、执行多少指令。常用单位是MIPS，即每秒执行多少个百万条指令。例如，主频为2GHz的Pentium 4微机的运算速度为每秒40亿次，即4 000MIPS。（2）计算精度高例如，Pentium 4微机内部数据位数为32位（二进制），可精确到15位有效数字（十进制）。圆周率的计算，有人曾利用计算机算到小数点后200万位。（3）记忆能力强计算机的存储器（内存储器和外存储器）类似于人的大脑，能够记忆大量的信息。它能把数据、程序存入，进行数据处理和计算，并把结果保存起来。（4）逻辑判断能力强逻辑判断是计算机的一个基本能力，在程序执行过程中，计算机能够进行各种基本的逻辑判断，并根据判断结果来决定下一步执行
5、哪条指令。这种能力，保证了计算机信息处理的高度自动化。2. 计算机的分类（1）按工作原理可划分为模拟式电子计算机、数字式电子计算机和模拟数字混合计算机。（2）按功能可划分为专用计算机和通用计算机。（3）按规模可划分为巨型机、大型机、小型机和微型机。三、计算机的应用领域及发展趋势1计算机的应用领域（1）科学计算科学计算是计算机最早的应用领域。同人工计算相比，计算机不仅速度快，而且精度高，特别是对于大量的重复计算，计算机不会感到疲劳和厌烦。（2）信息处理信息处理即数据处理，是指对各种原始数据进行采集、整理、转换、加工、存储、传播以供检索、再生和利用。目前，计算机信息处理已经广泛应用于办公自动化、企
6、业计算机辅助管理、文字处理、情报检索、电影电视动画设计、会计电算化、医疗诊断等各行各业。据统计，世界上的计算机80以上主要用于信息处理。（3）计算机辅助设计与计算机辅助制造（CAD/CAM）计算机辅助设计（Computer Aided Design，CAD）与计算机辅助制造（Computer Aided Manufacture，CAM）主要用于机械、电子、宇航、建筑等产品的总体设计、造型设计、结构设计、数控加工等环节。应用CAD/CAM技术，可以缩短产品开发周期、提高设计质量、增加产品种类。（4）计算机辅助教学与计算机管理教学（CAI/CMI）利用计算机辅助教学（Computer Aided
7、Instruction，CAI）系统使得学生能在轻松的教学环境中学到知识，减轻教师的教学负担。计算机管理教学（Computer Managed Instruction，CMI）利用计算机实现各种教学管理，如教务管理、制定教学计划、课程安排等。（5）自动控制用计算机控制机床，加工速度比普通机床快10倍以上。现代军用飞机控制，可用计算机在很短的时间内计算出敌机的各种飞机技术参数，采取相应的攻击方案。（6）多媒体应用多媒体计算机的出现提高了计算机的应用水平，扩大了计算机技术的应用领域，设定计算机除了能够处理文字信息外，还能处理声音、视频、图像等多媒体信息。（7）电子商务所谓电子商务(Electron
8、ic Commerce)是利用计算机技术、网络技术和远程通信技术，实现整个商务（买卖）过程中的电子化、数字化和网络化。人们不再是面对面的、看着实实在在的货物，靠纸介质单据（包括现金）进行买卖交易。而是通过网络，通过网上琳琅满目的商品信息、完善的物流配送系统和方便安全的资金结算系统进行交易（买卖）。2计算机的发展趋势（1）巨型化巨型机的研制水平，可以衡量整个国家的科技能力。我国在1985年成功制造了运算速度为10亿次的“银河-”。1997年6月2日研制出了运算速度为130亿次的“银河-”。（2） 微型化随着微电子技术和超大规模集成电路的发展，计算机的体积趋向微型化。从20世纪80年代开始，微机得
9、到了普及。现在，又出现了笔记本式计算机、掌上电脑、手表电脑等。（3）网络化现代信息社会的发展趋势就是实现资源共享，即利用计算机和通信技术，将各个地区的计算机互联起来，形成一个规模巨大，功能强大的计算机网络，使信息能得到快速、高效的传递。（4）多媒体化现代计算机不仅用来进行计算，还能处理声音、图像、文字、视频和音频信号。（5）智能化智能化是让计算机具有模拟人的感觉和思维过程的能力。1.2 计算机系统的组成一、概述二、计算机硬件系统1运算器2控制器3存储器（1）主存储器 随机存储器（Random Access Memory，简称RAM）。 只读存储器（Read Only Memory，简称ROM）
10、。（2）辅助存储器4输入设备（1）键盘（Keyboard） 字符键区。 功能键区。 数字键区。（2）鼠标（Mouse）（3）扫描仪（Scanner）5输出设备（1）显示器（Monitor） 分辨率。 灰度级。 刷新率。（2）打印机（Printer）三、计算机软件系统四、计算机的工作原理指令的执行过程可以分为4步。 取指令。 分析指令。 执行指令。 为执行下一条指令做好准备，即形成下一条指令地址。五、衡量计算机性能的主要指标1运算速度 CPU的主频 字长 指令系统2存储器的指标 存取速度。 存储容量。3I/O的速度1.3 辅助存储器一、软盘存储系统1认识软盘2软盘的存储结构3认识软盘驱动器二、硬
11、盘硬盘的结构和软盘差不多，是由磁道（Track）、扇区（Sector）、柱面（Cylinder）和磁头（Head）组成的。硬盘容量 = 柱面数扇区数每扇区字节数磁头数三、USB与移动存储器1USB简介USB（Universal Serial Bus），即“通用串行总线”，也称通用串联接口。2移动存储器四、光盘存储系统1只读光盘（CD-ROM）目前在微机系统中使用最广泛的是CD-ROM。CD-ROM只能读出信息而不能写入信息。它的制作成本低、信息存储量大而且保存时间长。CD-ROM只有一面有数据，尽管它的表面有一层保护膜，但还是很容易被划伤，所以用户一定要注意。如图1-18所示是一张普通的CD-
12、ROM。2刻录光盘（CD-R）CD-R是一种可录式、一次写入多次读取的光盘，即Recordable CD。CD-R光盘的尺寸和CD-ROM相同，只是多了一层记录介质层。记录的介质是有机染料或者金属。CD-R有两种记录方式，一种是用激光在金属记录层烧熔出凹点来记录，另一种是利用激光加热使染料型记录层变色来完成的，变色部分的反射率比附近区域低得多。读出数据是根据反射激光的强弱变化来实现的。3可擦写光盘（CD-RW）CD-RW是一种可多次写入多次读取的光盘，即CD-ReWritable。刻录机除了能刻录CD-RW光盘之外，也有向前整合的功能，也就是说，刻录机也能刻录一般的CD-R光盘。此种刻录的原理
13、是在光盘内部镀上一层200500埃（1埃=10-8cm）的薄膜，这种薄膜的材质多为银、铟、硒或碲的结晶层。这个结晶层能呈现出结晶与非结晶的状态，所以在激光的照射下，这两种状态相互转换，在光盘片上呈现出平面（Land）与凹洞（Pit）的效果。同样的，在一般光驱读取这些平面（Land）与凹洞（Pit）所产生的0与1的讯号并经过译码器分析后，组织成我们想看或想听的资料。4数字化多功能盘（DVD）DVD（Digital Versatile Disk，数字多功能盘）是代替CD的下一代存储媒体。它运用数字方式存储，在画面和音效上达到了一流的地步。它的电影院级的声像和强大的交互功能正在给电影界带来新的革命。
14、一张和普通CD-ROM尺寸相当的DVD光盘上，可以存储数倍于CD-ROM的数据，这也给计算机存储带来了巨大的进步。11.5 计算机中的信息表示方法主要内容：计算机中信息表示方法，计算机病毒和防范，计算机信息安全教学目的：认识中的信息表示方法及网络安全教学重点：计算机中的信息表示方法教学难点：计算机中的信息表示方法教学方法：讲授课时安排：2 课时。过程：（如下）一、数制的定义数制也称计数制，是指用一组固定的符号和统一的规则来表示数值的方法。按进位的方法进行计数，称为进位计数制。例如，生活中常用的十进制数，计算机中采用二进制数。二、计算机中常用的数制1十进制十进制数具有以下特点。 有十个不同的数码
15、符号，即0、1、2、3、4、5、6、7、8、9。 R10。每一个数码根据它在这个数中所处的位置（数位），按照“逢十进一”的原则来决定其实际数值，即各数位的位权是10的若干次幂。2二进制二进制数具有下列特点。 有两个不同的数码符号0和1。 R2。每个数码符号根据它在这个数中的数位，按“逢二进一”来决定其实际的数值。3八进制八进制数具有以下特点。 有八个不同的数码符号0，1，2，3，4，5，6，7。 R8。每个数码符号根据它在这个数中的数位，按“逢八进一”来决定其实际的数值。4十六进制十六进制数具有以下特点。 有十六个不同的数码符号0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，A，B，C，D，E，F。 R16。每个数码符号根据它在这个数中的数位，按“逢十六进一”来决定其实际的数值。三、不同数制间的转换1二进制数转换为十进制数将
