资源描述
,68,模块,1,计算机基础知识,学习目标,了解计算机发展的过程及其特点,了解,的性能特点及应用领域,掌握,数值间的转换和二进制数的运算,系统的组成结构和微机配置信息,学习重难点,常用数值间的转换,系统的组成结构和微机配置信息,学习导航,1.1.1,初识计算机,计算机是一种能够快速、准确的完成数字化信息处理的电子设备。它能够按照人们预先设计的程序对输入的数据进行存储、加工、传送、输出，使人们获得有价值的信息和知识，是促进人类社会不断进步的重要应用工具。,什么是计算机,1.1.1,初识计算机,图,第一,台电子计算机,ENIAC,1946,年,2,月，在美国的宾夕法尼亚大学诞生了人类的第一台电子计算机,ENIAC(,埃尼亚克,),。,长,30.48,米，宽,1,米,；,占,地面积约,170,平方米，重达,30,吨,；,由,1.8,万只电子管,组成,；,耗电量,150KW,，造价,48,万,美元,；,运算,速度为每秒,5000,次加法或,400,次乘法。,1,01,02,03,04,2,3,4,电子管,晶体管,集成电路,大规模和超大规模集成电路,计算机的发展根据所采用的逻辑元件的不同，可以分为,4,个阶段，习惯上称为四代。,1.1.1,初识计算机,1.1.1,初识计算机,第一代：电子管计算机时代,电子管,计算机主要以电子管作为逻辑元件，采用磁鼓作为存储器,。,主要,特点,是体积大、耗电多、运算速度慢、散热量大、容量小、稳定性差且价格昂贵,。,主要,应用于军事和国防领域、用于科学计算方面，使用机器语言或汇编语言，代表产品是,ENIAC,计算机。,1,电子管,1.1.1,初识计算机,第二代：晶体管计算机时代,晶体管,计算机主要以晶体管作为逻辑元件，内存储器采用磁芯，外存储器采用磁盘,。,图,晶体管计算机,2,晶体管,晶体管,要比电子管功耗少、体积小、质量轻、工作可靠性高，除了用于科学计算外，还应用于数据处理和实时控制，代表产品是,IBM 1400,等计算机。,1.1.1,初识计算机,第三代：集成电路计算机,时代,集成电路计算机主要以中、小规模集成电路（,IC,）作为逻辑元件，采用半导体存储器，存取速度比起第二代计算机的磁芯存储器来说有了很大幅度的提高。,图,1-1-3 IBM 360,3,集成电路,1.1.1,初识计算机,第四代：大规模和超大规模集成电路计算机,时代,大规模和超大规模集成电路计算机主要以大规模集成电路（,LSI,）和超大规模集成电路（,VLSI,）为主要功能部件，这使得计算机的体积进一步减小，价格也更低，可靠性也更高，高度集成化是这一代计算机的主要特征。,4,大规模和超,大规模,1.1.1,初识计算机,第四代：大规模和超大规模集成电路计算机,时代,4,大规模和超,大规模,Osborne 1,号,1.1.2,计算机的发展阶段,从用户使用计算机资源的角度来看，计算机的发展大体经历了,3,个阶段：,大、中、小型阶段,微型计算机阶段,计算机网络阶段,每,台主机通过同轴电缆或双绞线方式与多台终端相连，在用户使用时，在终端,上按系统管理员事先给定的账号注册到主机，成功后方可使用本账号权限内的主机中的硬件和软件资源。,特点：若干人可以共用一台计算机,已经成为世界各计算机公司相继发展的一种机型，形成了庞大的个人计算机市场。,特点：一个人使用一台计算机,计算机网络是计算机技术与通信技术相结合的产物，是把一定地理范围内的计算机利用通信线路互连起来，在相应通信协议和网络系统软件的支持下，彼此互相通信并共享资源。,特点：一个人享用多台计算机资源,1.1.3,计算机的发展前景,1.,计算机近期的发展,（,1,）语音识别功能,（,2,）三维图形功能,（,3,）无线通信功能,（,4,）,字体,识别功能,（,5,）,“新计算机”,功能,1.1.3,计算机的发展前景,2.,计算机未来的发展,（,1,）生物计算机,生物计算机,最大的,优点：,生物芯片,的蛋白质具有生物活性，能够跟人体的组织结合在,一起，,使人机接口自然吻合，免除了繁琐的人机对话,，生物计算机,就可以听人指挥，成为人脑的外延或扩充,部分,能够,从人体的细胞中吸收营养来补充能量，不要任何外界的能源，由于生物计算机的蛋白质分子具有自我组合的能力，从而使生物计算机具有自调节能力、自修复能力和自再生能力，更易于模拟人类大脑的,功能,1.1.3,计算机的发展前景,2.,计算机未来的发展,（,2,）光子计算机,光子计算机,是用光子代替半导体芯片中的电子，以光互连来代替导线制成数字计算机,。它的优点在：,光子计算机,是“光”导计算机，光在光介质中以许多个波长不同或波长相同而振动方向不同的光波传输，不存在寄生电阻、电容、电感和电子相互作用,问题,光,器件有无电位差,，光计算机,的信息在传输中畸变或失真小，可在同一条狭窄的通道中传输数量大得难以置信的,数据,1.1.3,计算机的发展前景,2.,计算机未来的发展,（,3,）量子计算机,量子,计算机是一类遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理的量子物理设备，当某个设备是由两子元件组装，处理和计算的是量子信息，运行的是量子算法时，它就是量子计算机。,1.2.1,计算机的性能特点,1.,自动化,计算机,能自动、连续地执行所规定的各种操作，完成预定的处理任务，而不需要人工干预,。,2,高速度,用电子线路组成的计算机具有极高的运算速度。目前微机的速度一般是每秒几亿至几十亿次。,天气预报,、地质测量、卫星轨迹计算、导弹控制等。,“天河一号”,超级计算机，其运算速度可以达到,2.57,亿,MIPS,，称为全球最快的超级计算机之一,。,1.2.1,计算机的性能特点,3.,强记忆,计算机有存储记忆装置，能过存储各种类型的信息，如数字、文字、图像、图形、声音等。,4,高精度,一般情况下，微机数值数据的有效数字可达几十位，高档计算机有效数字则更多。,5,.,逻辑运算,能力,能够,根据判断的结果自动确定下一步的执行命令,。,1.2.1,计算机的应用领域,在信息化社会中，计算机的应用已经广泛深入到人类社会的各个领域，主要表现在：,数值计算,数据处理,过程控制,辅助工程,计算机网络,1.2.1,计算机的应用领域,数值计算,指用于完成科学研究和工程技术中提出的数学问题的计算。,电子计算机的重要应用领域。,利用计算机的高速运算和大容量存储能力。,主要,应用于天文学、量子化学、空气动力学、核物力和,天气预报，以及航空、航天、工程设计等复杂科学计算等领域。,1.2.1,计算机的应用领域,数据处理,也,称信息处理。,数据处理指对大量的数据进行加工处理，例如，分析、合并、分类、统计等。,计算方法简单，数据量非常大，输入,/,输出操作频繁,广泛,应用于办公自动化、企业管理、事务管理、,情报检索、交通运输等,方面。,1.2.1,计算机的应用领域,过程控制,又称实时控制或自动控制,利用计算机实现对整个运行过程的检测和控制,经过模,/,数、,数,/,模转换进行实时检测盒控制，增强了控制的准确性。,在科学研究、工业生产、交通运输、航空、导弹等方面得到了广泛的应用。,1.2.1,计算机的应用领域,辅助工程,计算机辅助设计,CAD,，利用计算机进行工程或产品设计，以实现最佳设计效果的一种技术。,计算机辅助制造,CAM,，,利用,计算机进行计划、管理和控制加工设备的操作。,计算机辅助教学,CAI,，利用计算机进行教学的自动系统。,1.2.1,计算机的应用领域,辅助工程,线框图,实体图,计算机辅助设计（,CAD,）,1.2.1,计算机的应用领域,计算机网络,是计算机通过网络得以集成的应用。,目前世界上最大的计算机网络是,Internet,。,资源以电子文件的形式在线分布在世界各地的计算机当中，使得“世界”变得近在咫尺。,计算机的应用已经成为人类大脑进行思维的延伸，成为人类进行现代化生产和生活的重要工具。,1.3.1,数制,1,.,数制的概念,数制,是指用一组固定的数字和一套统一的规则来表示数值的方法。通常，人们习惯用十进制表示一个数，即逢十进一。,一天,24,个小时，称为,24,进制,一个小时,60,分钟，称为,60,进制,这些称为进位计数制，是根据人们的日常习惯和实际需要确定的。而在计算机中，则是采用二进制来进行数据的运算和存储的。,1.3.1,数制,1,.,数制的概念,进位计数制的两个要素是基数和位权。,基数：指一种进位计数制所包含数字符号的个数，用,R,表示,如：十进制用,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,共,10,个数字符号，基数为,10,。,位权：指数码在不同位置上的倍率值。,128.7=110,2,+210,1,+810,0,+710,-1,1.3.1,数制,2.,几种常用的数制,（,1,）十六进制,数字：,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,，,A,，,B,，,C,，,D,，,E,，,F,进位方式：逢,16,进一,后缀：字符,H,，如,28CF.3EH,特点：相邻两位之间是,16,倍的关系,1.3.1,数制,2.,几种常用的数制,（,2,）,十,进制,数字：,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,进位方式：逢,10,进一,后缀：字符,D,或无，如,456.16D,特点：相邻两位之间是,10,倍的关系,1.3.1,数制,2.,几种常用的数制,（,3,）,八,进制,数字：,0,1,2,3,4,5,6,7,进位方式：逢,8,进一,后缀：,字符,O,或,Q,，如,57.23Q,特点：相邻两位之间是,8,倍的关系,1.3.1,数制,2.,几种常用的数制,（,4,）,二,进制,数字：,0,1,进位方式：逢,2,进一,后缀：字符,B,，如,01100101B,特点：相邻两位之间是,2,倍的关系,1.3.1,数制,3.,二进制表示数据的优势,在电器元件中最容易实现，而且稳定、可靠,只要求识别“,0,”和“,1,”两个符号,具有两种稳定状态的电器元件都能实现。如开关的合定位“,1,”，断开则为“,0,”。,运算,规则简单,计算机只能进行二进制数的计算，规则简单，对硬件的设计、制作也相对简单。,便于逻辑运算,1.3.2,数制间的相互转换,1.,十进制数转换成二进制数,将十进制数的整数一次又一次的被,2,除，知道商为,0,为止，每次得到的余数，从最后一位余数读起就是用二进制数表示的数。,例,1,：将十进制数（,10,）,10,转换成二进制数,10,2,5,2,2,2,1,2,0,0,1,0,1,左,右,1010,1.3.2,数制间的相互转换,1.,十进制数转换成二进制数,二进制小数：将给定的十进制数乘以,2,，取乘积的整数部分作为二进制小数的最高位，然后再把乘积的小数部分再乘以,2,，取乘积的整数部分，直到小数位,0,或者得到近似值。,例,2,：将十进制数（,0.375,）,10,转换成二进制数,0,0.011,0.375,2,0.75,2,1.5,1,2,1.0,1,1.3.2,数制间的相互转换,2.,二进制数转换成十进制数,其十进制数值为每一位数字与其位权之积的和。,a,n-1,a,l,a,0,.a,-l,a,m,=a2,n-1,+.+a2,1,+a2,O,+a2,-l,+.a2,-m,例,3,：,（,110.01,）,2,=,（ ）,D,110.01,=12,2,+12,1,+02,0,+02,-1,+12,-2,=6.25,思考：,101.1=,（ ）,D,1.3.2,数制间的相互转换,3.,二进制数转换成八进制数,二进制数转换成八进制数的方法是：先将二进制数从小数点开始；整数部分从右向左,3,位一组，小数部分从左向右,3,位一组，若不足三位用,0,补足，再转换成八进制数。,思考：,（,1110010111,）,B=,（ ）,Q,（,1110010111,）,B,（,001,110,010,111,）,1,2,7,6,（,001,110,010,111,）,(1627)Q,1.3.2,数制间的相互转换,4.,八,进制数转换成二进制数,以小数点为界，向左或向右每一位八进制数用相应的三位二进制数取代，然后将其连在一起即可。若中间位不足,3,位在前面用,0,补足。,思考：,（,175,）,Q=,（ ）,B,答案：,1.3.2,数制间的相互转换,5.,二进制数转换成十六进制数,二进制数的每,4,位刚好对应于十六进制数的,1,位，将二进制数从小数点开始，整数部分从右向左,4,位一组：小数部分从左向右,4,位一组，每组对应一位十六进制数即可得到十六进制数。,思考：（,1101010111,）,B=,（ ）,H,答案：,6D7,1.3.2,数制间的相互转换,6.,十六进制数转换成二进制数,以小数点为界,向左或向右每一位十六进制数用相应的四位二进制数取代,然后将其连在一起即可。,思考：,3CF.5A=( )B,答案：,1111001111.01011010,1.3.2,数制间的相互转换,二进制八进制和十六进制之间的关系,二进制,八进制,二进制,十六进制,二进制,十六进制,000,0,0000,0,1000,8,001,1,0001,1,1001,9,010,2,0010,2,1010,A,011,3,0011,3,1011,B,100,4,0100,4,1100,C,101,5,0101,5,1101,D,110,6,0110,6,1110,E,111,7,0111,7,1111,F,1.3.3,二进制数运算,1.,二进制数的算术运算,（,1,）加法运算,0+0=0,0+1=1,，,1+0=1,，,1+1=10,（逢二进一，向高位进位）,例：,110110+101101=11000111,（,2,）减法运算,0-0=0,1-0=1,1-1=0,10-1=1,（向高位借位，借一当二）,例：,1001=101101,1.3.3,二进制数运算,2.,二进制数的逻辑运算,（,1,）逻辑加法,用符号“,+,”或“,”来表示。,A + B=C,0 + 0=0,0 + 1=1,1 + 0=1,1 + 1=1,A, B=C,0,0=0,0,1=1,1,0=1,1,1=1,只要一个为,1,，“或”运算的结果就为,1,1.3.3,二进制数运算,2.,二进制数的逻辑运算,（,2,）逻辑乘法,通用符号“,”或“”或“,”表示。,A,B=C,0,0=0,0,1=0,1,0=0,1,1=1,A,B=C,0,0=0,0,1=0,1,0=0,1,1=1,A,B=C,0,0=0,0,1=0,1,0=0,1,1=1,只有参加运算的逻辑变量取值都为,1,时，逻辑乘积才为,1,1.4.1,数据单位与存储形式,1.,位,表示一个二进制的单位，单位名称为,bit,，是计算机存储数据和进行运算的最小单位。,2.,字节,一个字节有,8,个,bit,组成，单位为,B,，是计算机存储和运算的基本单位。,3.,字长,计算机一次能直接处理二进制数据的位数，即比特的数目，由,CPU,本身的硬件结构决定的。,b7,b6,b5,b4,b3,b2,b1,b0,0,1,0,0,0,0,0,1,1.4.1,数据单位与存储形式,存储单位,B,、,KB,、,MB,、,GB,和,TB,的换算,1B=8b,1KB=1024B,1MB=1024KB=1024*1024B,1GB=1024MB=1024*1024KB=1024*1024*1024B,1.4.3 ASCII,字符的表示,1.ASSCII,字符,基本的,ASSCII,字符集共有,128,个字符，包括,96,个可打印字符和,32,个控制字符。,在传输、打印、显示时起控制作用，称为控制字符,在计算机键盘上能找到相应键，按键后可将对应字符二进制编码送入计算机,1.4.2,国标汉字的表示,1.,国标码（汉字交换码）,表示一个二进制的单位，单位名称为,bit,，是计算机存储数据和进行运算的最小单位。,2.,汉字输入码,为了将汉字输入计算机而编制的代码。,3.,汉字内码,计算机系统内部对汉字进行存储、处理、传输而统一使用的代码。,1.5.1,软件系统,1.,计算机系统的组成,1.5.1,软件系统,2.,系统软件,系统软件是指维持计算机系统正常运行和支持用户运行的应用软件的基础软件，包括操作系统、程序设计语言、数据库管理系统等。,1.5.1,软件系统,3.,应用软件,人们为解决某一实际问题，达到某一应用目的而编制的程序，包括自己开发研制的软件、外购的软件，以及满足用户某种需要的应用软件包。,科学计算方面的数学计算软件、统计软件；,文字处理软件包,(,如,WPS,、,Word,、,Office 2010),；,图像处理软件,(,如,Photoshop,、动画处理,3D Max),；,各种财务管理软件、税务管理软件、工业控制软件、辅助教育软件和游戏软件等。,1.5.3,微机主要配置,1.,中央处理器（,CPU,）,CPU,（,Central Processing Unit,）是一块超大规模集成电路芯片，是计算机的核心，控制计算机的操作和数据处理功能的执行，又称中央处理器或者处理器，而在个人计算机中称为微处理器。,微处理器的好坏决定了整机的性能和反应速度。,1.5.3,微机主要配置,1.,中央处理器（,CPU,）,intel,系列,1.5.3,微机主要配置,1.,中央处理器（,CPU,）,AMD,系列,1.5.3,微机主要配置,2,.,主频,主频是指计算机中（主板上）晶体振荡器每秒发出的脉冲数量，是,CPU,的时钟频率。,单位是兆赫兹（,MHz,）或吉赫兹（,GHZ,），,主频越高表明,CPU,运算速度越快。,1.5.3,微机主要配置,3.,内存,内存,由集成电路构成，是主机中一个重要的存储部件。内存按照性能和特点可分为只读存储器（,ROM,）、随机存储器（,RAM,）。,图,内存,条,内存芯片,金,手指,电容,内存固定卡缺口,1.5.3,微机主要配置,3.,内存,（,1,）只读存储器,（,ROM,）,不能写入，,只能读取,存储信息,计算机断电后,信息不会丢失,，可靠性高,主要用于存放固定的、不变的、控制计算机的系统程序和参数表,（,2,）随机存储器,（,RAM,）,可以读出，也可以写入,用于,临时存放,数据和程序,通常所说的内存是随机存储器,1.5.3,微机主要配置,4.,硬盘,硬盘是电脑中的主要外部存储设备，也是计算机不可缺少的硬件之一。用户使用的操作系统，以及各种应用程序、游戏和多媒体软件都是存放在硬盘里的。,图,硬盘外观和内部结构,硬盘的存取速度取决于它的转速，一般为,4800r/min,、,5400r/min,1.5.3,微机主要配置,5.,显示器,显示器,的功能是把在电脑中输入和处理的内容以图形的形式显示出来，是电脑最重要的输出设备之一。,图,CRT,显示,图,LCD,显示器,1.5.3,微机主要配置,5.,显示器,CRT,显示器：是一种使用阴极射线管的显示器,可视度大，无坏点,色彩还原度高，色度均匀,可调节的对分辨率模式,相应速度,快等,1.5.3,微机主要配置,5.,显示器,LCD,显示器：是一种采用液晶控制光度技术实现显示图像的显示器,显示器的体积小，耗能低,重量轻且辐射也很,低,有利于,减轻,视觉疲劳,1.5.3,微机主要配置,6.,光盘驱动器,根据存储技术分类：,CD-ROM,只读光盘驱动器、,CD-RW,可擦写光盘驱动器、,DVD-ROM,只读光盘驱动器、,DVD-RW,可反复擦写,DVD,光盘驱动器、蓝光光盘驱动器。,根据光盘的位置分类：外置和内置,根据,CD-ROM,的接口分类：,IDE,、,SCSI,、,USB,、并口,1.5.4,微机主要配置,7.,主机板,主板是主机箱内最大的集成电路板，是微机中不可缺少的重要组成部分。,图,主板,IDE,接口是用来连接硬盘和光驱的，主板上一般会有两个,IDE,接口,I/O,接口是,CPU,与外围设备之间实现信息交流的电路，通过总线与,CPU,相连,PCI,插槽是主板上的扩展插槽，可以安装声卡、网卡等扩展设备,1.6.1,计算机病毒概况,“熊猫烧香”,被列为,2007,十大电脑病毒之首，曾让上百万台电脑受害。,1.6.1,计算机病毒概况,1.,计算机病毒的定义,计算机病毒是一种人为有意编制的特制程序。,实质：一种合法的程序,特点：进行自我复制快速传播,影响：对数据、程序及各种信息进行干扰和破坏，影响计算机的正常工作。,1.6.1,计算机病毒概况,2.,计算机病毒的起因,20,世纪,60,年代初，美国贝尔实验室，,3,个年青人编写一个名为“磁心大战”的游戏，游戏中通过复制自身来摆脱对方的控制，是“病毒”的第一个雏形。,CIH,病毒、宏病毒、求职信病毒、新爱虫病毒、美丽杀病毒、幽灵病毒,1.6.1,计算机病毒概况,3.,计算机病毒的特征,传染性,隐蔽性,破坏性,可激发性,病毒触发机制和条件可以是五花八门。例如，“黑色星期五”病毒就是每逢,13,日的星期五就发作，,CIH,病毒,V1.2,发作日期为每年的,4,月,26,日。,1.6.1,计算机病毒概况,4.,计算机病毒及其主要传播途径,通过移动存储设备传播，如软盘、光盘、各种可移动磁盘、磁带等,通过计算机网络进行传播，通过网络传播已经成为计算机病毒的第一传播途径,通过点对点通信系统或者无线通信系统传播。,1.6.2,计算机病毒的防治,1.,计算机病毒的基本防范措施,对重要数据和程序进行备份，不要存在侥幸心理,安装真正有效的防毒软件，并经常进行升级,生成一张干净的系统引导盘，并将常用的工具软件复制到该软盘加以写保护，一旦系统无法启动，可使用该盘引导。,不使用盗版或者来历不明的软件，特别不能使用盗版的杀毒软件,对外来程序尽可能利用杀毒软件进行检查（包括从硬盘、软盘、局域网、,Internet,、,E-mail,中获得的程序）,1.6.2,计算机病毒的防治,1.,计算机病毒的基本防范措施,随时注意计算机的各种异常现象（如速度变慢、出现奇怪的文件、文件尺寸发生变化等），一旦发现，应立即用杀毒软件仔细检查,尽量不要使用软盘启动计算机,新购买的计算机使用之前首先进行病毒检查，以免机器带毒。,1.6.2,计算机病毒的防治,2.,使用国产反病毒软件,金山毒霸,瑞,星系列,KILL,系类,江民,东方卫士,
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