信息技术应用基础计算机基础知识.ppt
第2章 计算机基础知识,知识目标了解计算机的发展、特点、分类及应用理解计算机中的信息表示方法和常用的编码方式理解计算机系统的组成和工作原理了解常用计算机操作系统了解计算机的使用和维护常识,技能目标能够熟练完成数制间的相互转换能够识别微机的硬件设备，并说出它们的基本功用能够正确使用软驱、光驱和U盘能够正确开机和关机能够正确使用鼠标和键盘，并完成简单的中、英文输入,2.1 计算机的发展与应用,计算机是20世纪最卓越的科技发明之一。自世界上第一台计算机诞生以来，在半个世纪的时间里，计算机的发展与应用取得了令人瞩目的成就，有力地推动了科学技术的发展。,2.1.1 计算机的发展,1电子计算机的发展 根据计算机所采用的主要电子器件的不同，把计算机的发展划分为四个阶段。（1）第一代电子管计算机（19461957年）。（2）第二代晶体管计算机（19581964年）。（3）第三代集成电路计算机（19651970年）。（4）第四代大规模和超大规模集成电路计算机,2微型计算机的发展 微型计算机（Microcomputer），简称微机，是以微处理器中央处理器CPU（Central Processing Unit）为核心部件，配以大规模集成电路制作的存储器、输入/输出接口电路及系统总线所组成的计算机。,1971年，以Intel公司研制成功的4004 CPU和由它组成的MCS-4微型计算为代表，第一代微型计算机诞生。自1973至1977年间，先后出现了以Intel公司的8080、8085和Motorola公司的MC6800、ZILOG公司的Z80为代表的第二代微型计算机。1981年，以IBM公司的IBM-PC/XT为代表的微型计算机才真正被人们所了解、接受并使用。其CPU采用Intel的8088，并配备了软驱、硬盘、512KB的内存和专用的操作系统。从各个性能指标评价，都比第二代微型机提高了一个数量级。1985年，Intel公司的32位微处理器80386的问世，标志着微型计算机发展进入了第四阶段。1992年2月Compaq公司推出了第一款64位处理器Alpha，其主频突破了200MHz，成为第五代微机的代表。,2.1.2 计算机的特点,（1）运算速度快。（2）计算精度高。（3）存储能力强。（4）具有逻辑判断能力。（5）自动化程度高，通用性强。,2.1.3 计算机的分类,计算机的种类很多，分类的方法也很多，当前沿用较多的是“电气与电子工程师协会于1989年提出的一种分类方法。该方法将计算机分为六种：（1）超级计算机或称巨型机（Supercomputer）。（2）小超级机或称小巨型机（Minisupercomputer）。（3）大型主机（Mainfram）。（4）小型机（Minicomputer）。（5）工作站（Work Station）。（6）个人计算机（Personal Computer）。,2.1.4 计算机的应用,根据应用领域，计算机的应用大致可分为以下几个方面。（1）科学计算。（2）数据处理。（3）实时控制。（4）计算机辅助系统。（5）计算机网络。（6）人工智能。,2.1.5 新型计算机技术展望,现在问世的计算机，都是用硅芯片作为“心脏”，因此，无论是晶体管的密集程度，还是计算机的运算速度都有一定的极限。目前，科学家正在研究包括生物计算机、光子计算机、量子计算机在内的各种新型计算机，而且已经取得了一些突破。由于这些新型计算机都具有极高的实用价值，美国、日本、德国、俄罗斯等国都投入巨资资助相关研究。不久的将来，新型计算机的研究将会取得突破性进展。,2.2 计算机中的信息表示与编码,计算机不仅能处理数值信息，还能处理诸如图形、图像、文字、音频、视频等非数值类信息。这些信息必须转换成二进制编码，才能被计算机识别、处理和存储。也就是说计算机只能识别二进制形式的数据。,2.2.1 数制,数制又称计数法，是用一组固定的数字和一套统一的规则来表示数目的方法。按照进位方式计数的数制称为进位计数制。例如，逢十进一，即十进制；逢二进一，即二进制。进位计数制包括基数与各数位的位权两个要素。,1基数基数是指各种进制中允许选用的基本数码的个数。例如，十进制选用的数码有0、1、2、3、4、5、6、7、8、9，其基数为10；二进制选用的数码只有0和1，其基数为2。2位权同一个数码处在不同位置上所代表的值不同，每个数码所表示的数值等于该数码乘以一个与数码所在位置相关的常数，这个常数叫做位权。例如，十进制数34958.34的值为：(34958.34)10=3104+4103+9102+5101+8100+310-1+410-2小数点左边：从右向左，每一位对应权值分别为100、101、102、103、104小数点右边：从左向右，每一位对应的权值分别为10-1、10-2,3常用进制及特点（1）十进制（Decimal System）。十进制由0、1、2、9十个数码组成，逢十进一，借一当十，其位权是以10 为底的幂，在数字后面加写英文字母D或在括号外面加数字下标10进行标识，如269D或(269)10。（2）二进制（Binary System）。二进制由0和1两个数码组成，逢二进一，借一当二，其位权是以2为底的幂，在数字后面加写英文字母B或在括号外面加数字下标2进行标识，如1011B或(1011)2。（3）八进制（Octave System）。八进制由0、1、2、7八个数码组成，逢八进一，借一当八，其位权是以8为底的幂，在数字后面加写英文字母O或在括号外面加数字下标8进行标识，如607O或(607)8。（4）十六进制（Hexadecimal System）。十六进制由0、1、2、9、A、B、C、D、E、F十六个数码组成，逢十六进一，借一当十六，其位权是以16为底的幂，在数字后面加写英文字母H或在括号外面加数字下标16进行标识，如3EF7H或(3EF7)16。,2.2.2 二进制,1二进制的特点自1946年第一台电子计算机诞生以来，计算机中的信息一直采用二进制编码形式表示，这主要是由二进制在技术操作上的可行性可靠性简易性逻辑性等特点所决定的。,2二进制数的运算（1）二进制数的算术运算（2）二进制数的逻辑运算,（1）二进制数的算术运算,（2）二进制数的逻辑运算,2.2.3 数制间的转换,1R进制数转换成十进制数 由于不同进制的基数不同，其权值也不相同。对于任意的R进制数值都可表示为各位数码本身的值与其权值的乘积之和，即数值的按权展开：,2十进制数转换成R进制数在将十进制数转换成R进制数时，整数部分和小数部分须分别遵循不同的转换规则：（1）对整数部分采用“除R取余法”，即整数部分不断除以R取其余数，直到商为0为止，最先得到的余数为最低位，最后得到的余数为最高位。（2）对小数部分采用“乘R取整法”，即小数部分不断乘以R取其整数，直到小数为0或达到有效精度为止，最先得到的整数为最高位，最后得到的整数为最低位。,3二进制数转换为八进制、十六进制数,4八进制、十六进制数转换为二进制数转换规则是：将每位八（或十六）进制数展开为3（或4）位进制数。,2.2.4 计算机中的信息存储单位,（1）位（bit）。位又称比特，是计算机中最小的信息单位，表示1位二进制信息。（2）字节（Byte）。字节简写为B，是计算机中基本的信息存储单元。1个字节由8位二进制数位组成，即1B=8bit。常用的信息存储单位还有千字节（KB）、兆字节（MB）、吉字节（GB）以及太字节（TB）等。它们之间的换算关系如下：1TB=210GB=210210 MB=210210210KB=210210210210B,（3）字（Word）。字是字节的组合，并作为一个独立的信息单元进行存取、传送和处理。每个字中二进制位数的长度，称为字长。不同计算机系统的字长也不相同，字长越长，计算机一次处理的信息位越多，计算精度越高。字长是衡量计算机性能的一个重要指标。,2.2.5 计算机中常用的信息编码,1数值数据编码（1）带符号数的编码。数值型数据分为无符号数和有符号数两种。在计算机中，用一个二进制数的最高位表示符号，0表示正，1表示负，其余位表示数值，这种带符号数的表示方法称为原码表示法。直接对二进制数进行加减运算有可能导致错误的结果，所以有时需要用补码或反码来表示。正数的补码、反码与其原码相同。负数的反码，除了符号位外，其余各位按位取反。负数的补码为其反码加1。,（2）定点数与浮点数的编码。定点数是指小数点位值固定不变的数。若小数点的位置固定在符号位之后，则该数值只能表示纯小数，称为定点小数；若小数点的位置固定在最低位之后，则该数值只能表示整数，称为定点整数。浮点数是指小数点位置不固定（浮动）的数。一个十进制实数可以表示为一个纯小数（称为尾数）与10的正整数次幂（称为阶码）的乘积。例如，52.483=0.52483102。同样，一个二进制数N也可表示为：N=尾数2阶码，这里的尾数和阶码也都是二进制数。,2字符信息编码（1）BCD码（Binary-Coded Decimal，二-十进制编码）。BCD码用于解决以二进制数表示十进制数的问题。BCD编码方式很多，最常用的是8421码。（2）ASCII（American Standard Code for Information Interchange）码。ASCII码是“美国标准信息交换码”的简称，是目前使用最广泛的西文字符信息编码。（3）汉字编码。与西文字符相比，汉字字符集要大得多，编码也要困难得多。在计算机输入、输出和内部处理时，需要使用不同的编码，并在编码之间进行转换，其过程为：,1）汉字输入码（外码）。2）汉字交换码。3）汉字机内码。4）汉字字形码。,2.3 计算机系统的组成与工作原理,计算机系统由硬件和软件两部分组成。其中“硬件”是指由电子、机械和光电元件组成的各种计算机部件和设备。“软件”是指为计算机运行工作服务的全部技术和各种程序。硬件是软件运行的物质基础，软件是计算机的灵魂，二者相互配合，缺一不可。,2.3.1 计算机硬件系统,图2-2 计算机硬件系统结构示意图,2.3.2 计算机软件系统,计算机软件按用途可分为系统软件和应用软件两大类。系统软件（1）操作系统。（2）支撑软件。（3）语言处理系统。（4）数据库管理系统。,应用软件,图2-3 计算机系统的组成结构,2.3.3 计算机的基本工作原理,至今为止，计算机基本工作原理仍然采用冯诺依曼于1945年提出的以“存储程序”和“程序控制”为基础的设计思想，即“存储程序控制”原理，又称为“冯诺伊曼原理”。,图2-4 计算机的工作原理,2.4 微型计算机的硬件构成,微型计算机，简称微机，是目前发展最快、应用最广泛的一类计算机。如图2-5所示，微机硬件系统仍然是由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五个基本部分组成。,图2-5 微机硬件系统的组成,2.4.1 微型计算机的硬件组成,主机 微机的主机从外观上可分为卧式和立式两种，立式主机是目前的主流款式，如图2-6所示。中央处理器（CPU）、内存储器、磁盘驱动器、显卡、声卡、输入/输出接口设备及电源等重要部件都安装在主机中。,2主板,3中央处理器,中央处理器简称CPU，是计算机系统的核心部件。生产CPU芯片的公司主要有Intel、AMD、Cyrix、TI等。,4存储器存储器是计算机的记忆和存储部件。计算机的存储器有两类：一类是内存储器，它直接和运算器、控制器交换数据，容量小，存取速度快；另一类是外存储器，它间接和运算器、控制器交换信息，存取速度慢，但存取容量大，价格低廉。（1）内存储器。内存储器简称内存，又称主存，它和CPU一起构成了计算机的主机部分。内存由半导体材料制成，它包含很多的存储单元，每个单元可以存放一个字节，每个字节各有一个固定的编号，这个编号称为地址。CPU在存储器中存取数据时按地址进行。所谓存储器容量即指存储器中所包含的字节数，通常用KB和MB作为存储器容量的单位。,内存储器按其工作方式的不同，可以分为随机存储器RAM 和只读存储器ROM两种。RAM（Random Access Memory）又称读写存储器，可分为静态RA和动态RAM两种。静态RAM的特点是只要存储单元上加有工作电压，它上面存储的信息就会保持。动态RAM则需通过每隔一定时间对存储单元的信息进行刷新，来保持其存储的信息。不论是静态RAM还是动态RAM，当电源电压去掉时，其中保存的信息都将会丢失。ROM（Read Only Memory）是一种内容只能读出而不能写入和修改的存储器，其信息是在出厂时被写入的，计算机断电后，其中的信息不会丢失。目前，在计算机中还普遍采用了一种比主存储器存取速度更快的超高速缓冲存器，即Cache，置于CPU与主存之间，以满足CPU对内存高速访问的要求。,衡量内存的主要指标是容量与速度。主流内存容量是256MB和512MB（最高可达4GB）。内存的速度是指读或写一次内存所需的时间，主流内存速度主要有10ns、8ns、7ns等。主流内存品牌有金士顿、现代、胜创、宇瞻、金邦科技等。,图2-10 金士顿 512MB DDR 400 内存,（2）外存储器。外存储器又称为辅助存储器，其特点是容量大、价格低，但是存取速度慢，用于存放暂时不用的程序和数据。常用的外存储器有磁盘存储器、光盘存储器和磁带存储器等。,图2-11 3.5英寸软盘和软盘驱动器的外形,5输入设备,输入设备是指能将外部信息输入计算机的设备。常用的设备有键盘和鼠标等。,6输出设备,输出设备是指能将计算机处理和计算后所得到的结果，以人们便于识别的形式记录、显示或打印出来的设备。常用的输出设备有显示器和打印机等。,2.4.2 微型计算机的主要性能指标,字长：字长是指CPU一次能够并行处理的二进制数据的位数。PC机的字长己由4位发到32位、64位。主频速度：主频速度是指计算机CPU的时钟频率，它在很大程度上决定了计算机的运算速度。例如：Intel 奔腾D 840 3.2GHz CPU的主频为3200MHz。运算速度：运算速度是指计算机每秒钟执行的指令数，单位为每秒百万条指令（Million Instructions Per Second，MIPS）或者每秒百万条浮点指令（Million Floating Poim Operations Per Second，MFPOPS）。目前CPU的运算速度已达每秒25亿条指令。存储周期：存储周期是指存储器完成一次读或写操作所需的时间。半导体内存储器的存储周期约为每秒几十到几万次，以纳秒-ns衡量。对于磁盘存储器，存储周期一般为10ms左右。存储容量：存储容量一般用字节（Byte）数来度量，目前，PC机的内存容量一般为128MB、256MB、512MB，最高可达4GB，外部存储器的容量则可高达300GB。I/O的速度：计算机的I/O的速度取决于计算机I/O总线的设计合理性。这对于键盘、打印机等慢速设备关系不大，但对于硬盘等高速设备则效果十分明显。除上述衡量指标外，还有安全性、可维护性、性价比、兼容性等作为辅助评价指标。,2.5 操作系统概述,操作系统（Operating System，简称OS）是计算机系统中所有硬件、软件资源的组织者和管理者，是用户与计算机之间的接口，是计算机系统中最重要、最基本的系统软件。,2.5.1 操作系统的功能,从资源管理的角度，操作系统可以分为以下五个功能：（1）处理机管理（进程管理）。（2）存储器管理。（3）设备管理。（4）文件管理（信息管理）。（5）作业管理。,2.5.2 操作系统的类型,1按照使用环境分类批处理操作系统分时操作系统 实时操作系统2按照同时使用的用户数目分类单用户操作系统多用户操作系统3按照计算机硬件结构分类分布式操作系统网络操作系统,2.5.3 常用微机操作系统简介,在计算机的发展过程中，出现过许多不同的操作系统，其中最为常用的有：1DOS操作系统 2Windows操作系统3Unix系统 4Linux系统 我国已开发研制出多个具有自主知识产权的中文Linux，其中由中国科学院软件研究所研制的红旗Linux是其中比较优秀的版本。,2.6 计算机的使用与维护常识,计算机的使用环境对其能否正常运行及使用寿命长短起着举足轻重的作用。此外，使用计算机不仅包括正确操作和维护计算机，还包括信息安全防护、清除病毒等工作。下面我们就结合家用电脑，介绍一些计算机的使用与维护常识。,2.6.1 计算机的使用环境,（1）适当的温度与湿度。（2）使用可靠的电源。（3）防静电。（4）防灰尘。,2.6.2 正确启动和关闭计算机,1正常情况下启动和关闭计算机 计算机的启动方法有三种：冷启动、复位启动和热启动，分别适用于不同情况 冷启动：通过按下主机面板上的电源【Power】按纽来启动计算机的方法，叫冷启动，主要用于每次使用计算机时的第一次开机。复位启动：通过按下主机面板上的复位【Reset】按纽来启动计算机的方法，实际也是冷启动。一般用于计算机出现故障后，重新启动计算机。热启动：是指同时按下【Ctrl+Alt+Del】组合键来启动计算机的方法。热启动是当计算机不能正常工作时，在不关机的情况下，重新计算机的方法。,2特殊情况下启动和关闭计算机,在使用计算机的过程中，有时计算机对键盘和鼠标的任何操作都没有反应，俗称“死机”。死机后，应首先尝试热启动，如果仍然没有反映，则使用复位启动。如果在死机后想关闭计算机，则可以持续按住主机面板上的【POWER】键4秒种以上，计算机自动关闭。为防止损坏软硬件系统或丢失数据，在电脑运行状态下，不要随意按下电源开关或复位键。,2.6.3 鼠标的基本操作,鼠标出现于1963年，因其外观象一只拖着长尾巴的老鼠而得名。鼠标是Windows操作系统中必不可少的输入设备，一般通过鼠标操作就可以完成大部分工作。,1鼠标的基本操作鼠标的基本操作包括：单击、双击、右击、指向、拖动、拖放等。,2鼠标的其他操作 三击：快速三次按下鼠标左键的动作。常用于在Word中选定整个段落。同时击左右键：同时按下和释放鼠标左右键的动作。用于扫雷游戏中。Ctrl+单击和Shift+单击：选取不连续（Ctrl+单击）或连续的（Shift+单击）多个对象。Ctrl+拖动和Shift+拖动：复制（Shift+拖动）或移动（Ctrl+拖动）对象。,3鼠标指针的形状随着鼠标指针指向屏幕上的不同区域，鼠标的指针也会发生相应的变化。,图2-20 鼠标指针的常见形状及其操作说明,2.6.4 键盘的基本操作,键盘是计算机最重要的输入设备。其功能是向计算机输入数字、字母和各种控制命令。目前使用的键盘主要有101键、102键、104键等多种，它们的主要区别是功能键的多少。,1键盘的分区,图2-21 标准104键盘结构及分区,2键盘基本指法,图2-22 键盘的指法分区,2.6.5 计算机病毒与防治,1计算机病毒的特征（1）隐蔽性。（2）潜伏性。（3）传播性。（4）激发性。（5）破坏性。,2计算机病毒的类型按微型机病毒的入侵方式，可把病分为以下几类：（1）源码病毒。（2）入侵病毒。（3）操作系统病毒。（4）外壳病毒。以上四种类型中，目前比较常见的是操作系统病毒和外壳病毒。,3对计算机病毒的防治对计算机病毒应以预防为主，特别注意以下几点：（1）尽可能不用软盘启动系统，如果确实需要用软盘启动，也最好用原装系统盘；（2）不要随便使用外来软盘，使用前要认真地进行病毒检查；（3）对只读不写的软盘，都应该贴上 写保护缺口，这样可以有效地防止感染；（4）经常利用查病毒软件对软、硬盘进行检查，使得有些病毒在它发作之前就被消灭。,作业,课后习题,
