计算机基础知识(概念与理论)

计算机基础知识（概念和理论）制作人：杨玲第一讲计算基础知识1.1计算机的产生与发展1.2计算机基本结构与工作原理1.3微型计算机系统概述1.4计算机中数制表示与数据编码1.5安全常识主要内容：重点1.1计算机的产生与发展1.1.1计算机的产生1.1.2计算机的特点1.1.3计算机的分类1.1.4计算机的应用1.1.5计算机的发展趋势1.1.1计算机的产生电子计算机是指由电子器件组成、具有逻辑判断、自动控制和记忆功能的现代计算和信息处理工具。什么是计算机？第一台计算机叫“ENIAC”（埃历阿克），即“电子数值积分和计算机”的英文缩写。第一阶段1946—1955（电子管时代）第二阶段1956—1963（晶体管时代）第三阶段1964—1971（集成电路时代）第四阶段1972至今（大规模集成电路时代）第五阶段新一代计算机计算机的发展史网络化微型化智能化巨型化物理器件：电子管运算速度：只有每秒几千次到几万次内存容量：只有几千个字语言：用二进制表示的机器语言或助记符表示的汇编语言编写程序物理器件：晶体管运算速度：每秒几十万次基本运算内存容量：扩大到几十万字语言：出现了FORTRAN、COBOL等高级程序设计语言----第二代物理器件：集成电路运算速度：每秒几十万到几百万次内存容量：可靠性等都有较大的提高语言：操作系统逐步成熟。多处理机、虚拟存储器系统以及面向用户的应用软件的发展，大大丰富了计算机软件资源。----第三代物理器件：大或超大规模集成电路运算速度：每秒几百万次甚至上亿次内存容量：可靠性等都有较大的提高语言：出现了数据库系统、分布式操作系统等，应用软件的开发已逐步成为一个庞大的现代产业。----第四代----第一代计算机朝着集成度越来越高和规模越来越大的方向发展，元器件没有本质上的变化，计算机在结构设计、体系设计以及算法设计上产生革命性的变化。第五代：从90年代开始至今运算速度快计算精度高具有超强的记忆功能和逻辑判断功能能自动进行各种操作通用性强1.1.2计算机的特点1、巨型（或超级）计算机2、大中小型计算机3、工作站4、微型计算机1.1.3计算机的分类区别：体积、功能、应用、数据存储量、指令系统、价格1.1.4计算机的应用1、科学计算（ScientificComputation）弹道轨迹、天气预报、高能物理等2、数据处理（DataProcessing）办公自动化、事务处理、情报检索等3、过程控制（ProcessControl）（或称实时控制)机械、冶金、电力及卫星、导弹发射等4、计算机辅助系统（ProcessControl）计算机辅助设计CAD；计算机辅助制造CAM；计算机辅助教学CAI；计算机辅助测试CAT等5、人工智能（ArtificialIntelligence）专家系统、自然语言理解、机器人等6、计算机网络与通信（ComputerNetworkandCommunication）1.1.5计算机的发展趋势计算机发展趋势：巨型化：性能最好，功能最强，容量最大，速度最快。微型化：体积小，功能全，价格低，可靠性高。网络化：共享计算机软件、硬件资源。智能化：让计算机模仿人的感觉、行为、思维的机理。1.2计算机基本结构与工作原理运算器（ArithmeticLogicalUnit）控制器（ControlUnit）存储器（Memory）内存储器外存储器输入设备（InputDevice）输出设备（OutputDevice）中央处理器CPU外部设备（简称外设）计算机系统结构通常由五大部件组成，各部分之间的关系如图1-2所示。计算机基本结构1.2.1计算机基本结构数据流控制流输入设备输出设备运算器控制器存储器程序或结果数据流指令流程序或数据地址操作命令反馈信号请求信号控制信号组成部分：1存储器：是计算机的记忆装置，主要是存放程序和数据。2运算器：用于加工、处理数据的部件，主要完成对数据的算术运算和逻辑运算。3控制器：是计算机的控制部件，它控制其他部件协调统一的工作，并能完成对指令的分析和执行。4输入和输出设备输入设备：是从计算机外部向计算机内部传送信息的装置。其功能是将数据、程序及其他信息，从人们熟悉的形式转换为计算机能够识别和处理的形式输入到计算机内部。常用的输入设备有键盘、鼠标、光笔、扫描仪等。输出设备：输出设备是将计算机的处理结果传送到计算机外部供计算机用户使用的装置。其功能是将计算机内部二进制形式的数据信息转换成人们所需要的或其他设备能接受和识别的信息形式。常用的输出设备有显示器、打印机、绘图仪等。5总线：1.2.2计算机工作原理1、在计算机内部使用二进制。2、计算机采用五大模块：控制器、运算器、存储器、输入、输出设备。3、程序能够存储并自动执行。微型机系统硬件软件主机外部设备内存CPU控制器随机存储器(RAM)只读存储器(ROM)输入设备输出设备系统软件(操作系统、语言处理程序等)应用软件(字处理、计算机辅助设计等)运算器计算机系统组成结构辅存储器1.3微型计算机系统概述1.3.1微型计算机的硬件组成控制器存储器运算器内存储器外存储器输入设备输出设备硬件CPU主机外部设备1.3.1微型计算机的硬件组成微型计算机硬件系统：主机和常用外围设备。主机：中央处理器、内存储器、主板、硬盘、显卡、软盘驱动器、光盘驱动器、电源接线、数据线、接口等。常用外围设备：显示器、键盘、鼠标器、外存储器、打印机等。下一节计算机的基本组成鼠标音箱键盘麦克风音箱显示器主机返回一、主机1、认识主机箱返回2、认识电源接线硬盘或光驱电源插头软驱电源插头主板电源插头返回这些排线我们可以称之为数据线，它把硬盘、软驱、光驱等部件连到主板上，数据就通过它在主板和这些部件之间进行传输。返回3、认识主板并行接口串行接口鼠标和键盘PS/2接口网卡接口音频接口USB接口USB接口返回显示器插座4、认识中央处理器（CPU）返回赛扬---CPUK6III---CPUPIII---CPUP4---CPU返回5、认识内存可读写存储器（RAM）：在CPU运行期间即可读出信息又可写入信息，但在断电后所存的信息就会丢失。返回只读存储器(ROM)：关电后存储器里的信息不会消失64M、128M、256M等ROM--BIOS6、认识硬盘硬盘数据线接口硬盘电源线接口返回7、认识显卡和声卡显卡声卡返回这是显示卡，安装在专门的AGP显示卡插槽中，显示器的信号线就接在它后面。这个深褐色的插槽就是AGP插槽，它一般在其他扩展槽的上方。这块是声卡，安装在ISA插槽，在ISA插槽中可以安装ISA接口的声卡、内置MODEM等。8、认识软盘驱动器和光盘驱动器软盘驱动器光盘驱动器返回9、认识软盘、硬盘和光盘驱动器连接线返回二、常用外围设备返回所谓计算机软件，就是指支持计算机运行或解决某些特定问题而需要的程序、数据以及相关的文档。1.2.3微型计算机软件系统用户用应件软硬件系件统软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。应用软件则是指为解决某个或某类给定的问题而设计的软件。如文字处理软件、绘图软件、数值计算软件以及用户针对各种应用而自行开发的软件等。操作系统（OperatingSystem，OS）是计算机中用来控制和管理系统中的硬件资源和软件资源，并且提供用户支持的程序以及与之有关的各种文档。操作系统它是整个计算机系统的管理控制中心。•对CPU、内存以及各种设备的运行管理•中断（Interrupt）的处理•任务的协调与管理•提供用户操作界面•完成用户的各种指令操作等主要功能：目前在微机上运行的操作系统主要有MS-DOS、Windows、Unix、Linux等。程序（Program）是指用某一种计算机语言编写的计算机可以直接或间接执行的代码序列。例如C、Basic、Pascal等都是常用的程序设计语言。程序设计语言1．机器语言机器语言（Machinelanguage）是一种面向计算机的程序设计语言，用它所设计的程序是目标程序。可移植性较差。2．汇编语言汇编语言（Assemblylanguage）是一种接近机器语言的符号语言。3．高级语言高级语言（High-levellanguage）是一种完全符号化的语言，其中采用自然语言（英语）中的词汇和语法习惯，容易为人们理解和掌握；它完全独立于具体的计算机，编写的程序为源程序，具有很强的可移植性。将源程序翻译成目标程序，其翻译过程有两种方式：一是解释方式，二是编译方式。数据库管理系统（DataBaseManagementSystem，DBMS）：以数据库的方式组织和管理数据，通过DBMS实现数据的整理加工、存储、检索和更新等日常管理工作。数据库管理系统DBMS功能：•对数据库的建立与维护功能•对数据库中的数据进行排序、检索和统计的功能•数据或查询结果的输出功能•方便的编程功能•数据的安全性、完整性以及并发控制等功能。目前常用的数据库管理系统有MicrosoftAccess、Oracle、Sybase、VisualFoxPro。1．文字处理软件专门用于各种文字处理的应用软件，提供了文字的输入、编辑、格式处理，页面布置，图形插入，表格编辑等功能，使人们可以在它所提供的环境中轻松处理自己的文章、著作。如金山WPS、微软Word等。应用软件2．图形图像处理软件（1）AutoCAD：是目前广泛应用的计算机绘图软件。（2）3DSMax：是AutoDesk公司推出的多功能、真实感强、具备实体造型功能的三维动画软件。（3）Photoshop：是Adobe公司出品的专门用作平面图像处理的应用软件。3．其他专用软件用于输入、存储、修改、检索、报表制作等各种信息管理的软件，如财务管理系统、仓库管理系统、人事档案管理系统、设备管理系统、计划管理系统等。1.4计算机中数制表示与数据编码1.4.1进位计数制1.4.2不同进制之间的数的转换1.4.3字符编码1.4.1进位计数制定义：进位数制，简称“进制”是按进位的原则进行计算的数制。进位计数制的表示方法：1、（101111）2是二进制数，（188）16是十六进制数。2、在数字后面加上一个英文字母表示。其中，十进制用D(Decimal)表示，二进制用B（binary）表示，八进制用Q（Octal）表示，十六进制的用H（Hexadecimal）表示。例如：1011B为二进制数，188H是十六进制数。进制数的特点进制的特点：（1）数制的基数确定了所采用的进位计数制。表示一个数时所用的数字符号的个数称为基数（Radix）。如十进制数制的基数为10；二进制的基数为2。对于N进位数制，有N个数字符号。如十进制中有10个数字符号：0~9；二进制有2个符号：0和1；八进制有8个符号：0~7；十六进制共有16个符号：0~9、A~F。（2）逢N进一。如十进制中逢10进1；八进制中逢8进1；二进制中逢2进1；十六进制中逢16进1。（3）采用位权表示方法。处在不同位置上的相同数字所代表的值不同，一个数字在某个位置上所表示的实际数值等于该数值与这个位置的因子的乘积，而该位置的因子由所在位置相对于小数点的距离来确定，简称为位权（Weight）。例如：十进制数的位权是10的整数次幂，其个位的位权是100，十位的位权是101……。位权与基数是进制数中的两个要素。计算机采用二进制数的原因1、电路简单，在技术上容易实现。2、可靠性高。3、运算规则简单。4、可与逻辑运算对应。1.4.2不同进制之间的数的转换为什么要进行进制数之间的转换？（1）八进制数码符号有0、1、2、3、4、5、6、7基数为8，运算规则是“逢八进一”。（2）十六进制数码符号有0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F，用英文字母A~F分别表示数字10~15。基数是16，运算规则是“逢十六进一”。（3）二进制数码符号只有0和1两个数字，基数为2，运算规则是“逢二进一”。1、进位制数的表示例如：十进制数1234.56的展开式为：1234.56=1×103+2×102+3×101+4×100+5×10-1+6×1