第一章计算机应用基础-计算机基本知识课件

大家好大家好1计算机计算机应用基础知识应用基础知识主讲老师：刘芳主讲老师：刘芳2第一讲第一讲 计算机基础知识计算机基础知识3学习目标1.1.说说出出第第一一台台电电子子计计算算机机的的名名称称、诞生时间及地点诞生时间及地点2.2.说说出出计计算算机机的的发发展展阶阶段段及及其其划划分依据分依据3.3.简述计算机的发展趋势简述计算机的发展趋势 4.4.简述计算机的特点及其应用简述计算机的特点及其应用4本课程主要从三个方面进行介绍：1、计算机的躯体硬件系统。2、计算机的灵魂软件系统。3、计算机的精彩世界计算机网络。有别于其他的计算机软件课程，是以理论为基础的一门计算机课程。51 什么是计算机1.1计算机的定义 计算机是一种以电子器件为基础的，不需人的直接干预，能够对各种数字化信息，进行算术和逻辑运算的快速工具。现代计算机起源于美国国防部委托宾夕法尼亚大学研制的一台计算工具，20世纪40年代的这项工作导致人类历史上第一台真正的计算机的诞生：ENIAC(电子数值积分与计算机）。而研制这台计算机的冯.诺伊曼被谶纬“现代计算机之父”。他将计算机看成是一种可以接受输入、存储与处理数据并产生输出的电子设备。从40年代第一台计算机诞生至今的计算机都是建立在冯.诺伊曼的理论的基础上的，因此都被称为“冯.诺伊曼型计算机”。619431946年，美国宾夕法尼亚大学研制的ENIAC(Electronic Numerical ntegrator And Computer)是世界上第一台电子计算机，是现代计算机的始祖。ENIAC这台机器共用了18800个电子管，1500个继电器，重达30吨，占地170平方米，耗电150Kw，每秒钟能进行5000次加法运算，它是一个划时代的产品。71.1 计算机概论1.1.1计算机的发展1、第一代计算机2、第二代计算机3、第三代计算机4、第四代计算机5、第五代计算机（微型计算机阶段）6、计算机网络阶段8科学家们在研制智能计算机的同时，也开始探索更新一代的计算机：光电子计算机和生物电子计算机。今后计算机的发展，突破冯诺依曼体系结构，研制出非冯体系的计算机，进一步提高计算机的智能水平是完全可能的。1.2电子计算机发展的四个阶段 9计算机的发展1.高速电脑浮出水面。(“空气胶滞体”导线传输信息)2.生物计算机兴起。（代替药物自我复制与繁殖）3.光学计算机前景光明。（利用光作为信息传输媒体）4.量子计算机呼之欲出。101.3计算机的发展趋势硬件方面：体积越来越小速度越来越快价格越来越低外围设备的品质越来越高软件方面：主要表现在易用性和用户界面方面综合的看：向超级微机、计算机网络、巨型机、智能机等方面发展111.4计算机的分类1按照计算机原理分类数字式电子计算机模拟式电子计算机混合式电子计算机2按照计算机用途分类通用计算机专用计算机3按照计算机性能分类巨型机大型机工作站 小巨型机小巨型机 小型机小型机 个人计算机个人计算机12计算机的分类根据计算机的体积、功能、价格等因素，通常可将计算机分为4类，即巨型计算机、大/中型计算机、小型计算机和微型计算机。巨型计算机 大/中型计算机 小型计算机 微型计算机 13巨型计算机 巨型计算机体积庞大，运算速度高达每秒万亿次，其精度高、容量大，常用于军事、国防等尖端领域。14大/中型计算机 这类计算机通用性好、综合负载处理能力和外部负载能力较强，价格昂贵，支持几十个大型数据库，常用于规模较大的科学计算。在国家政府、银行等机构得到广泛应用。15巨型计算机和大型计算机 16小型计算机 小型计算机是20世纪60年代中后期发展起来的产物，它结构简单、易于维护、操作方便，常用于自动控制和企业管理等领域。17微型计算机 微型计算机也称为个人计算机，即PC。它是目前最为普及的一类计算机，具有价格低、体积小、结构紧凑等特点。随着微型计算机的不断发展，它又被分为台式机和便携机。18如式机和便携机191.5计算机的特点运算速度快：运算速度一般达到几亿次/秒,快的达一万亿次/秒计算精度高：一般都能达到32位以上二进制数,通过配置相关的硬件电路还可以提高具有记忆和逻辑判断功能：因此功能使计算机能模仿人的智能活动,所以计算机又称为电脑有自动控制能力 5.可靠性高20科学计算计算机凭借其运算速度快、精度高、容量大等优点，可以完成人工无法完成的各种科学计算工作。科学计算是计算机最重要的应用之一，一般数据量不会很大，但比较复杂，对精度的要求比较高。21数据处理 计算机可以对各种数据进行存储、收集、分类、整理、统计、加工和传送等各种操作。数据处理是指对大量的数据进行加工处理的过程。22过程检测与控制 利用计算机可以对任何生产过程进行检测与控制，从而实现生产自动化，减轻人类的劳动强度和人工不能避免的错误，以提高产品质量。过程控制是指用计算机对生产或其他过程中所采集到的数据按照一定的算法经过处理后反馈到执行机构去控制相应过程。23计算机辅助工程。主要包括计算机辅助设计CAD（汽车、微电子、建筑、服装等）、计算机辅助制造CAM（无图纸加工）、计算机集成制造系统CIMS（企业生产管理）和计算机辅助教学CAI（教学网络化）。24人工智能 人工智能是指利用计算机模拟人类的一些活动。从而实现利用计算机代替人类来完成一些基础工作的目的。25 2、计算机系统的组成 系统软件系统软件系统软件系统软件应用软件应用软件应用软件应用软件计计算算级级系系统统分分为为：硬硬件件+软软 件件硬硬 件件软软 件件26微型机系统硬件软件主机外设2.12.1微型计算机的基本结构微型计算机的基本结构输入/输出接口电路外围设备中央处理器CPU内部存储器外部存储器输入输出设备系统软件应用软件操作系统其它系统软件应用程序其它应用软件包第1章 计算机的基础知识 27 2.2 微型计算机的主要性能指标字长：字长：计算机一次能直接处理的二进制数据的位数，字长越长计算机计算机一次能直接处理的二进制数据的位数，字长越长计算机运算速度越强运算速度越强运算速度：运算速度：计算机每秒内执行指令的数目计算机每秒内执行指令的数目主频：主频：CPU的时钟频率的时钟频率内存容量：内存容量：1KB=1024B 1MB=1024KB 1GB=1024MB位（bit）：计算机存储数据的最小单位，一比特即一个二进制位字节（byte）：数据处理的基本单位。28计算机硬件结构与工作原理计算机硬件结构与工作原理硬件系统：运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备硬件系统：运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备 外存储器外存储器内存储器内存储器 输入设备输入设备输出设备输出设备控制器控制器运算器运算器数据流数据流控制流控制流第1章 计算机的基础知识 计算机基本组成框图计算机基本组成框图29运算器存储器控制器输出设备输入设备结果数据程序数据流控制信号例：3+(4 x 5)=?的计算过程开始演示3+(4 x 5)=4 x 54 x 54 x 5=20203+203+203+20=232323233+(4x5)=233+(4x5)=23开始演示30运算器运算器功能：对二进制编码进行算术运算和逻辑运算。功能：对二进制编码进行算术运算和逻辑运算。包括：算术逻辑部件包括：算术逻辑部件ALUALU、累加器、累加器A A、寄存器、寄存器R R。寄存器寄存器R R累加器累加器A AALUALU算术逻辑部件算术逻辑部件运算器结构框图运算器结构框图加、减、乘、除加、减、乘、除控制信号控制信号第1章 计算机的基础知识 31控制器控制器功能：识别翻译指令，安排操作次序，并向计算机各部件发出功能：识别翻译指令，安排操作次序，并向计算机各部件发出相应的控制信号，以指挥整个计算机有条不紊地工作。相应的控制信号，以指挥整个计算机有条不紊地工作。包括：指令寄存器、指令计数器包括：指令寄存器、指令计数器PCPC、操作码译码器。、操作码译码器。操作控制部件操作控制部件指令计数器指令计数器PCPC操作码译码器操作码译码器地址码形成部件地址码形成部件操作码操作码操作数地址操作数地址操作信号操作信号指令码指令码第1章 计算机的基础知识 32存储器存储器功能：用来存放数据和程序的部件。功能：用来存放数据和程序的部件。包括：主存储器、辅存储器（又称内存和外存）。包括：主存储器、辅存储器（又称内存和外存）。存储单元存储单元存储单元存储单元存储单元存储单元读、写控制电路读、写控制电路地地址址译译码码器器数数据据寄寄存存器器地地址址地址总线地址总线数据总线数据总线至至CPUCPU存储器存储器读、写命令读、写命令第1章 计算机的基础知识 33存储器的分类存储器的分类 内存（主存）：容量小，速度快，能直接和内存（主存）：容量小，速度快，能直接和CPUCPU交换信息。交换信息。外在（辅存）：容量大，速度慢，不能直接和外在（辅存）：容量大，速度慢，不能直接和CPUCPU交换信交换信 息，作为主存的补充和后援。息，作为主存的补充和后援。内存内存RAMRAM（随机存储器）：掉电信息丢失（随机存储器）：掉电信息丢失ROMROM（只读存储器）：只读，掉电信息不丢失（只读存储器）：只读，掉电信息不丢失第1章 计算机的基础知识 34功能：接受操作者提供的原始信息，并将其转换成计算机功能：接受操作者提供的原始信息，并将其转换成计算机可以接收和识别的信息方式。可以接收和识别的信息方式。输入设备输入设备输出设备输出设备功能：把计算机处理后的数据、计算结果等内部信息转换功能：把计算机处理后的数据、计算结果等内部信息转换成人们习惯接受的信息形式，或成为其它机器所能接成人们习惯接受的信息形式，或成为其它机器所能接受的形式输出。受的形式输出。第1章 计算机的基础知识 35 计算机工作原理指令和程序指令和程序：指令是能被计算机识别并执行的二进制代码，它规定了计算机能完成的某一种操作。一条指令通常由两个部分组成：操作码 操作数 一台计算机的所有指令的集合，称为该计算机的指令系统。计算机基本工作原理计算机基本工作原理：取指令、分析指令、执行指令计算机的工作过程实际上是快速地执行指令的过程。当计算机在工作时，有两种信息在执行指令的过程中流动：数据流和控制流。363 3、计算机的软件系统计算机的软件系统第1章 计算机的基础知识 软件系统系统软件应用软件操作系统语言处理程序数据库管理系统网络通信管理程序应用软件包用户程序37 操作系统就是操作系统就是替我们管理计算机的一替我们管理计算机的一种软件，在操作系统出种软件，在操作系统出现之前，只有专业人士现之前，只有专业人士才懂得怎样使用计算机，才懂得怎样使用计算机，而在操作系统出现之后，而在操作系统出现之后，不管你是否是计算机专不管你是否是计算机专业毕业，只要经过简单业毕业，只要经过简单的培训，你都能很容易的培训，你都能很容易地掌握计算机。地掌握计算机。3.1 3.1 计算机的软件系统计算机的软件系统第1章 计算机的基础知识 38 操作系统不但能在计算机和人之间传递信息，而操作系统不但能在计算机和人之间传递信息，而且它还负责管理计算机的内部设备和外部设备。它替人们且它还负责管理计算机的内部设备和外部设备。它替人们管理日益增多的文件，使人们能很方便地找到和使用这些管理日益增多的文件，使人们能很方便地找到和使用这些文件；它替人们管理磁盘，随时报告磁盘的使用情况；文件；它替人们管理磁盘，随时报告磁盘的使用情况；它替计算机管它替计算机管理内存，使计算机能更高理内存，使计算机能更高效而安全地工作；它还负效而安全地工作；它还负责管理各种外部设备，如责管理各种外部设备，如打印机等，有了它的管理，打印机等，有了它的管理，这些外设就能有效地为用这些外设就能有效地为用户服务了户服务了 第1章 计算机的基础知识 39DOSDOS操作系统操作系统中文操作系统（中文操作系统（UCDOSUCDOS）多窗口操作系统（如多窗口操作系统（如WINDOWS95WINDOWS95）多用户操作系统多用户操作系统 网络操作系统网络操作系统3.2操作系统的分类操作系统的分类第1章 计算机的基础知识 403.3应用软件应用软件1 1 文字处理软件文字处理软件2 2 电子表格处理软件电子表格处理软件3 3 通信软件通信软件4 4 桌面出版和电子印刷系统桌面出版和电子印刷系统5 5 财务会计系统财务会计系统6 6 科学计算与工程设计软件科学计算与工程设计软件7 7 实用工具软件实用工具软件第1章 计算机的基础知识 414、计算机的数制和编码 计算机的计数制计算机中采用二、八、十和十六 四种计数制计算机只能识别二进制数，其它进制数计算机均不能识别采用十进制数，因为我们对它熟悉，采用八、十六进制数是因为它们可以缩短二进制数的表示位数数码：进制数中出现的数字符号，如10进制的数码为0，1，29基数:进制数中全部数码的个数,如10进制的基数为10计数原则:逢基数进位,如10进制的计数原则为逢10进1位权:在进制数中每位的1所代表的数值,第N位的位权为(基数)的(n-1)次方42二进制、八进制、十六进制二进制、八进制、十六进制二进制（Binary）：0100 0000 1010B 八进制（Octal）：721Q十六进制（Heradecimd）:E653H十进制（Decimal）：739.87D 或者不带字母十进制二进制八进制十六进制十进制二进制八进制十六进制000000010101012A100011111101113B200102212110014C300113313110115D401004414111016E501015515111117F60110661610000201070111778100010891001119表1.1十进制、二进制、八进制、十六进制数的常用表示方法43十进制与二、八、十六进制之间的转换十进制与二、八、十六进制之间的转换二进制十进制:按权位展开相加例如 1010.01B=例如605Q请大家自己算一下：1011 1010.1B 1000 1000.001B=186.5136.12544十进制二进制：整数除2取余，小数乘2取整例如：45.25:0.2520.5 (取0）0.521 （取1）因此，45.25=101101.01同理，十进制转换成八进制为：整数除8取余，小数乘8取整大家可以算一下45.25转换成8进制结果是：55.2Q注：注：十进制小数不十进制小数不一定都能转换成完一定都能转换成完全等值的二进制小全等值的二进制小数数.45二进制与八进制、十六进制之间的转换二进制与八进制、十六进制之间的转换28:三位一组法（三位组合法）001 001 101 110 001（高位不足补0)1 1 5 6 1Q82:一位转换成三位2326Q=010 011 010 110 B216:四位一组法0100 1010 0101 1011（高位不足补0）4 A 5 B H161:一位转换成四位 8 A 3 E H1000 1010 0011 1110 B8 4 2 1 1 0 0 1462.字符数据的表示字符数据的表示西文字符和西文字符和ASCII码码ASCII码：American Standard Code for Information Interchange美国标准信息交换代码 见p27 表13列为高位：列为高位：d6d5d4 行为低位：行为低位：d3d2d1d0 字符的表示顺序是：字符的表示顺序是：d6d5d4d3d2d1d047 非图形字符（控制字符）：非图形字符（控制字符）：0 03232和和127127，共，共3434个个 图形字符（普通字符）：图形字符（普通字符）：3333126126，共，共9494个个需要掌握的特殊字符的需要掌握的特殊字符的ASCIIASCII码码“a”z”：11000011111010：97122”A”Z”：10000011011010：6590”0”9”：01100000111001：4857空格字符（SP）：0100000：32换行（LF）：0001010：10回车（CR）：0001101：13删除（DEL）：1111111：12748汉字编码（以国标码为例）汉字编码（以国标码为例）输入码输入码国标码国标码机内码机内码地址码地址码字形码字形码A.汉字输入码：用于汉字输入汉字输入码：用于汉字输入衡量一个汉字输入码好坏的标准 编码短；重码少；好学好记分类：音码：以汉语拼音为基础 形码：以汉字形状为基础49B.汉字国标码汉字国标码“国家标准信息交换汉字编码国家标准信息交换汉字编码”，代号为代号为“GB2312-80”，简称为，简称为“国标国标码码”。共有6763个汉字，并把其分为两级一级汉字有3755个，按汉语拼音排列二级汉字有3008个，按偏旁部首排列为使中文和西文信息兼容，用字节的最高位来区分西文和汉字。通常自己的最高为为0时表示ASCII码，为1时表示汉字。从GB2312开始，汉字都采用双字节编码。目前较多的采用俩个字节的最高位都为1时表示汉字。将汉字分为若干区，每个区中有94个汉字。区号+位号=区位码;区号和位号各自加20H(32D)就构成了国标码。例如：“中”位于54区48位，区位码为5448，国标码为8680。再比如：“啊”字的区位码为1001H，国标码为3021H50C.汉字机内码汉字机内码：在计算机内部进行存储、加工、传输时所用的统一的机内代码，包括西文ASCII码l将国标码的每个字节的最高位由“0”变为“1”，变后的国标码称为汉字机内码。l汉字机内码的每个字节都大于128，而ASCII码值都小于128。对于ASCII码来说，交换码和机内码是一致的。例如：“中”：国标码为8680（0101011001010000）机内码为（1101011011010000）“大”：国标码为3473H(0011010001110011)机内码为B4F3H（1011010011110011）当机内码为3473H的时候，识别为“4s”，而不是“大”（因为最高位都为0）“啊”的国标码是3021H，机内码为B1A1H(3021H+8080H=B1A1H）51 D.汉字字形码汉字字形码（也称汉字字模，是汉字的输出形式）（也称汉字字模，是汉字的输出形式）汉字字型以点阵的方式表示，通常有汉字字型以点阵的方式表示，通常有1616电陈，点数越多，打电陈，点数越多，打印的字体越美观，需要的存储空间也越大。印的字体越美观，需要的存储空间也越大。1616点阵一个汉字占32个字节（每行需要2个字节，共需要216个字节）2424点阵一个汉字占72个字节3232点阵一个汉字占128个字节总结：nn点阵每个汉字所占的字节数（nn）/8523.4微机常用外部设备介绍微机常用外部设备介绍-硬盘硬盘第1章 计算机的基础知识 53微机硬件系统组成组成：微机硬件系统是由组成：微机硬件系统是由CPU、存储器、输入、存储器、输入/输出接口电输出接口电路和系统总线组成。其中总线结构是微机的特点。路和系统总线组成。其中总线结构是微机的特点。总线数据总线地址总线控制总线第1章 计算机的基础知识 54数据总线（数据总线（Data BusData Bus）：用来传输数据。从结构上看，数）：用来传输数据。从结构上看，数据总线是双向的，数据既可以从据总线是双向的，数据既可以从CPUCPU传到其它部件，传到其它部件，也可以从其它部件传送到也可以从其它部件传送到CPUCPU。地址总线（地址总线（Address BusAddress Bus）：用来传送地址信息。和数据）：用来传送地址信息。和数据总线不同，地址总线是单向的，即地址只能从总线不同，地址总线是单向的，即地址只能从CPUCPU送出。送出。控制总线（控制总线（Control BusControl Bus）：用来传送控制信号。这些信）：用来传送控制信号。这些信号既包括号既包括CPUCPU送往存储器和输入送往存储器和输入/输出接口电路的控输出接口电路的控制信号，也包括其它部件送往制信号，也包括其它部件送往CPUCPU的信号。的信号。第1章 计算机的基础知识 55地址总线地址总线微处理器微处理器CPUCPU存储器存储器输入输入/输出输出接口电路接口电路控制总线控制总线数据总线数据总线外围外围设备设备第1章 计算机的基础知识 56微机常用外部设备介绍微机常用外部设备介绍-闪存闪存57