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计算机文化基础,第一章 计算机基础知识,第1章 计算机基础知识,§1 计算机的发展和应用§2 计算机中信息的表示与存储§3 计算机硬件系统§4 计算机软件系统,§1 计算机的发展和应用,一、计算机的发展二、计算机的分类三、计算机的应用四、键盘的使用,第1章,§1 计算机的发展和应用一、计算机的发展 诞生,时间：1946年2月地点：美国。名称：ENIAC(Electronic Numerical Integrator And Calculator，电子数字积分计算机) ，译作“埃尼克”。 注意: 第一台计算机还不具备现代计算机的主要原理特征-存储程序 和程序控制,以主要元件来划分:第一代(194650年代后期)电子管计算机。第二代(195760年代中期)晶体管计算机。第三代(196570年代初期)中小规模集成电路计算机。第四代(1971)大规模集成电路和超大规模集成电路计算机每隔56年，计算机运算速度提高10倍体积缩小10倍;成本降低10倍每隔18个月，计算机性能提高一倍,§1 计算机的发展和应用一、计算机的发展 4阶段,§1,§1 计算机的发展和应用二、计算机的分类,1、根据用途划分： 通用机、专用机2、根据规模划分： 巨型计算机、大/中型计算机、小型计算机、 微型计算机、工作站、服务器3、按处理对象进行划分： 数字计算机、模拟计算机、数字模拟混合计算机,§1,§1 计算机的发展和应用三、计算机的应用,1、科学计算2、信息处理3、过程控制4、计算机辅助系统 主要有:CAI、CAD、CAM、CAT、CIMS5、多媒体技术6、计算机通信7、人工智能,§1,§1 计算机的发展和应用四、键盘的使用,键盘是微机必配的基本输入设备。 键盘输入称为“击键”而不是按键。 按键有两种：单档键 、双档键 组合键 键盘分为四个区：主键盘区、光标控制区、小键盘区、功能键区。,§1 计算机的发展和应用四、键盘的使用 键盘分区,§1 计算机的发展和应用四、键盘的使用 手指分工与击键方法,基准键：F、J键,说明：黄色>小手指，红色>无名指，兰色>中指，绿色>食指，紫色空格键>大拇指。,基准行,§1,§2 计算机中信息的表示与存储,前言： 计算机是信息处理的工具。任何形式的信息都必须转换成二进制形式的编码之后才能被计算机所存储、处理、传输。一、进位计数制二、数制的转换三、非数值信息的表示四、二进制数的运算五、数值信息在计算机内的表示六、在计算机中采用二进制的优点,第1章,§2 计算机中信息的表示与存储一、进位计数制 概念,数制:是人们利用符号来计数的方法。数码：数制所包含的数字符号,如:0、1、2基数：数制所使用的数码的个数，如：二、十位权：某数制每一位所具有的权值。如十进制的个位的位权是“1”，百位的位权是“100”。,§2 计算机中信息的表示与存储一、进位计数制 各进制的比较,§2 计算机中信息的表示与存储一、进位计数制 数的表示方法,在数值后加上“（2）”， “（8）” ，“（10）”， “（16）” 把一串数字用括号括起来，再加上数制的下标用进制的字母符号： B（二进制）、O（八进制）、D（十进制）、 H（十六进制）,例：10110101 （2） =265（8）=181（10）=B5（16） （ 10110101）2=（265）8=（181）10=（B5）16 10110101B =265O=181D=B5H,§2,§2 计算机中信息的表示与存储二、数制的转换 十二,转换为十进制数：各种进制的数按权展开后求得结果即为十进制数。十进制数转换二进制数： 除二取余 （由低到高，整数）： 乘二取整，（纯小数）,对整数69转换,整数部分： （69）10=（1000101）2,§2 计算机中信息的表示与存储二、数制的转换 十二 A,例1、3 把十进制数69.8125转换为二进制数,§2 计算机中信息的表示与存储二、数制的转换 十二 B,十进制小数0.8125转换为二进制小数。,因此：69.8125D=100010.1101B,§2 计算机中信息的表示与存储二、数制的转换 二八、十六,二进制数转换为八进制数： 从右到左，三位一节，计数照写二进制数转换为十六进制数： 从右到左，四位一节，计数照写十进制转为八进制、十六进制：先转为二进制，再以二进制进行相应转换,§2,§2 计算机中信息的表示与存储三、非数值信息的表示 A,1、ASCII码（美国信息交换标准代码） 标准ASCII码为7位，扩展ASCII码为8位。 ASCII码表中的128个字符中，有95个字符可以显示，33个为“控制字符”2、BCD码 BCD码是用4位二进制数表示一位十进制数的二-十进制编码。,§2 计算机中信息的表示与存储三、非数值信息的表示 B,3、汉字交换码 用连续两个字节的二进制数对应一个汉字编码4、机内码 是汉字在计算机中的运行代码。5、汉字交换码和机内码的关系 对于一个汉字交换码，将它每个字节的最高位置为1后即成为机内码。,§2,1、算术运算加法: 0+0=0 0+1=1 1+0=1 1+1=0（向高位有进位）例：1101+1011=11000减法: 0-0=0 1-0=1 1-1=0 0-1=1（向高位有错位）乘法: 0*0=0 1*0=0 0*1=0 1*1=1除法: 0÷1=0 1÷1=1,§2 计算机中信息的表示与存储四、二进制数的运算 算术运算,§2 计算机中信息的表示与存储四、二进制数的运算 逻辑运算,2、逻辑运算逻辑或()、（） 0 0=0 ； 0 1=1 ； 1 0=1 ； 1 1=1逻辑或()、（ · ）0 0=0 1 0=0 0 1=0 1 1=1 逻辑非（）,§2,§2 计算机中信息的表示与存储五、数值信息在计算机内的表示 原反补码,一个数在计算机中的表示形式称为机器数，机器所对应的原来的数值称为真值。原码：规定符号位为“0”表示正数，为“1”时表示负数，数值部分用二进制的绝对值表示反码：是对一个数的求反。正数的反码是这个数本身，负数的反码等于其绝对值各位求反。补码：正数的补码是其本身，负数的补码是把其原码除符号以外的各位求其反码，然后最低位加1。,§2 计算机中信息的表示与存储五、数值信息在计算机内的表示 定点数,定点数是指在计算机中小数点的位置是固定的。采用定点数表示法的计算机称为定点计算机。定点表示法把一个数表示成为整数，或把小数点固定在数值部分之前，把一个数表示成为纯小数。 注意：这个小点实际上在计算机中表示不出来的，是事先约定的。对于一台计算机来说，一旦约定了，就不能改变。,§2 计算机中信息的表示与存储五、数值信息在计算机内的表示 浮点数,浮点数： 用指数(整数)和尾数(纯小数)两部分来表达一个实数。实数由于小数点不固定，所以也称为“浮点数”。由于整数的小数点是固定的，所以也称为“定点数”。 比较：定点数的结构简单，表示的数的范围有限；浮点数的结构较复杂，表示的数的范围比定点数要大得多。由于指数可以采用不同的编码(原码、补码)，尾数的格式、小数点的位置也可以有不同的规定，因此，浮点数的表示方法不是唯一的。,§2,§2 计算机中信息的表示与存储六、在计算机中采用二进制的优点,四则运算简单可采用二稳态的元件电路实现方便，便于采用逻辑代数节省存储设备，成本低廉,§2,§3 计算机系统的硬件组成,一个完整的计算机系统包括“硬件系统”和软件系统“。一、硬件系统的基本组成二、微型计算机三、多媒体计算机四、单片机,第1章,§3 计算机系统的硬件组成一、硬件系统的基本组成,硬件是指组成计算机的物理实体(各种实实在在的器件)，是计算机进行工作的物质基础。由五个部分组成：,§3 计算机系统的硬件组成一、硬件系统的基本组成 CPU A,CPU（Central Proccessing Unit中央处理器）是计算机的核心部件，它由控制器和运算器组成。 指挥计算机其他各部件的工作。,§3 计算机系统的硬件组成一、硬件系统的基本组成 CPU B,1、控制器：计算机的控制中心 主要工作：从存储器取出指令，分折指令(生成起控制作用的微码)，执行指令。2、运算器（执行单元）：实现运算 主要部件:算术逻辑运算部件(ALU)、寄存器（存放操作数和运算结果） 主要工作:是数据处理（运算）和暂存运算数据。,§3 计算机系统的硬件组成一、硬件系统的基本组成 存储器,存储器(Memory)：存放程序和数据的记忆部件。Memory是指内存储器。 通常把控制器、运算器和内存储器称作主机。,§3 计算机系统的硬件组成一、硬件系统的基本组成 存储单位,位（Bit）：计算机中度量数值的最小单位，表示一位二进制信息。有0或1。字节（Byte）：一个字节由8位二进制数字组成。1Byte=8Bit.字节是信息存储中最常用的基本单位。计算机的存储器通常使用多少字节来表示其容量大小。 常用的单位有：KB 1KB=210Byte=1024ByteMB 1MB=210KB=1024KBGB 1GB=210MB=1024MBTB 1TB=210GB=1024GB字（Word）:字是位的组合，通常由若干个字节组成，取决于机器的类型，用作信息处理的单位。,§3 计算机系统的硬件组成一、硬件系统的基本组成 存储地址 A,单元地址：1）存储器由若干个存储单元构成。各存储单元都按顺序排列。每个单元都有一个编号，这个单元的编号称为“单元地址”。2）存储单元地址是唯一的。3）通过地址编号寻找在存储器中的数据单元称为“寻址”。存储器中地址的范围决定了二进制数的位数。,§3 计算机系统的硬件组成一、硬件系统的基本组成 存储地址 B,【例子】：如果存储器有1024个单元，那么它的地址编码为01023；对应的二进制数是00000000001111111111，需要用10位二进制了表示，也就是需要10根地址线。或者说，10位地址码可寻址1KB的存储空间。 存储器中所有存储单元的总和称为这个存储器的存储容量，其单位是KB、MB与GB。,§3 计算机系统的硬件组成一、硬件系统的基本组成 计算容量 A,由地址线，求寻址空间。N根地址线最大的寻址能力为2的N次方字节。例：若地址线有32根，则它的寻址空间为多大？解：32根地址线就可以表示32位二进制数，32位二进制数可以表示的数的范围是： 232 B=232 /210KB=4GB所以，32根地址线最多有4GB的寻址能力。,§3 计算机系统的硬件组成一、硬件系统的基本组成 计算容量 B,由起始地址和末地址，求存储空间。 存储空间=末地址-起始地址+1例： 从编号为4000H4FFFH的地址中，包含了多少个单元？ 4FFFH-000H+1=1000H =1*163Byte =4096Byte=4KB,由存储容量和起始地址，求末地址。末地址=起始地址+存储容量-1例：有一个32KB的存储器，用十六进制对它的地址进行编址，起始编号为0000H，末地址应是多少？0000H+32KB-1H=32KB-1 =1000，0000，0000，0000B-1 =8000H-1=7FFFH,§3 计算机系统的硬件组成一、硬件系统的基本组成 计算容量 C,§3 计算机系统的硬件组成一、硬件系统的基本组成   内存储器,存储器：分为内存与外存。 内存储器：是CPU直接访问的存储器，它存放着当前正在运行的程序和数据(包括中间结果)。 内存 (又称主存)分为： 随机存取存储器RAM(Random Access Memory) 只读存储器ROM(Read Only Mwmory)。,§3 计算机系统的硬件组成一、硬件系统的基本组成   RAM和ROM,RAM中的数据可以随机地写入与读出，用来存放用户输入(正在运行)的程序与数据。RAM是易失性存储器，一旦断电，RAM中的信息也就随之丢失。 ROM中的数据只能读出，不能写入，断电后，ROM中原有的内容保持不变，重新通电后，ROM中的信息依然可以读出,§3 计算机系统的硬件组成一、硬件系统的基本组成 外存储器,外存储器（外存）：是外部设备，存放大量暂时不参加运算或处理的数据和程序。 注意：计算机若要运行存储在外存中的某个程序时须将它从外存读到内存中才能执行。外存又称“辅助存储器” 。 典型的外存如磁盘、光盘、磁带等。,§3 计算机系统的硬件组成一、硬件系统的基本组成 输入设备,输入设备：把原始数据和程序通过输入接口输入到计算机的硬件装置。常用输入设备有： 键盘、鼠标、扫描仪、光笔、写字板、数字化仪、条形码阅读器、数码相机、扫描仪、模数（A/D）转换器等,§3 计算机系统的硬件组成一、硬件系统的基本组成 键盘,键盘：用来输入字符和数字。键盘的按键包括数字键、字母键、符号键、功能键和控制键。 分类： 按键位数86、101、104（WIN95）、109（WIN2000） 按键盘形式有线、无线、 USB接口、多功能键盘,§3 计算机系统的硬件组成一、硬件系统的基本组成 鼠标器,是一些图形交互式系统中常用的输入设备，用 以定位显示器屏幕的坐标位置。 键位左键：选定、拖动 右键：快捷菜单 型式机械式、光电式、机电式 基本操作：单击、双击、拖动,§3 计算机系统的硬件组成一、硬件系统的基本组成 输出设备,从内存储器输出计算机的处理结果，并显示给人们看的设备。最常见的有：(a)打印机(针式、喷墨、激光打印机)。(b)显示器（分CRT、液晶、等离子显示器）(c) 绘图仪。 输入输出设备又称为I/O设备。 输入输出设备以及外存储器属于计算机的外部设备。,§3 计算机系统的硬件组成一、硬件系统的基本组成 性能指标 A,主要指标有：存取周期、内存容量、字长、运算速度。1、存取周期：存储器完成一次“读”或“写”操作所需的时间称为存储器的访问时间（或读写时间），而连续启动两次独立的“读”或“写”所需的最短时间，称作存取周期。,§3 计算机系统的硬件组成一、硬件系统的基本组成 性能指标 B,2、内存容量：存储器中能存储的信息总数量简称存储容量。以字节为单位。3、字长：又称“数据宽度”，是指处理器一次操作中能处理的最大数据位，体现了一条指令所能处理数据的能力。字长有8位、16位、32位和64位等。4、运算速度：是一项综合性的性能指标。单位是mips(百万条指令/s）。,§3,§3 计算机系统的硬件组成二、 微型计算机,微机是现在常用的计算机。其主体是主机箱里的各部件，一般有主板、CPU、内存、显示卡、硬盘、软驱、光驱、电源等。,§3 计算机系统的硬件组成二、 微型计算机 微机的启动,1、启动：先开外部设备，后开主机 。冷启动：用打开电源开关的方法启动微机。 热启动：按RESET钮，进行复位启动； 同时按下Ctrl+Alt+Del。冷启动和复位启动要自检，用Ctrl+Alt+Del启动时，无需自检。,2、微机的关闭：先主机，后外设。注意：死机时一般用热启动；  计算机在切断电源之后不能立即加点启动，须间隔15秒以上才可打开主机电源。否则容易损坏计算机中的电源开关。,§3 计算机系统的硬件组成二、 微型计算机 微机的关闭,§3 计算机系统的硬件组成二、 微型计算机 微机的主要性能指标,主频： 即是CPU工作的时钟频率，是指计算机CPU在单位时间内工作的脉冲数，它在很大程度上决定了计算机的运行速度，其单位是MHz（兆赫兹）。233MHz、450MHz、900MHz、1GHz等。 存取周期： 内存容量： 字长：,§3 计算机系统的硬件组成二、 微型计算机 微处理器,微机中的CPU又称作微处理器。比较有名的厂家有Intel公司、IBM公司、AMD公司等。 划分微型机主要依据它使用什么样的CPU，如奔腾机。,§3 计算机系统的硬件组成二、 微型计算机 主板 A,微型计算机中最大的一块电路板是主板。可以把它比作地基和框架。微处理器、内存、显示接口卡以及各种外设接口卡都插在这块主板上。 亦称母板(Motherboard)或系统板(Systemboard)。,§3 计算机系统的硬件组成二、 微型计算机 主板 B,1、  芯片组：是CPU与各种设备连接的桥梁。分为南桥(负责PCI、外设数据传输)、北桥(负责CPU、Cache、主存间的传输)。 2、  BIOS：Basic Input/Output System基本输入输出系统 3、  CMOS：用于保存当前系统硬件配置信息、用户设置的某些参数。开机时按Del键进入CMOS设置界面。,§3 计算机系统的硬件组成二、 微型计算机 主板 C,4、  系统总线 计算机中的外设通过电路板连接到主板上的总线接插口中，与系统总线相连接的。5、  微机内存 微机中使用的内存储器一般采用动态存储器（DRAM）和静态存储器（SRAM）两种，它们构成主存储器和高速缓冲存储器。,§3 计算机系统的硬件组成二、 微型计算机 主存储器,一般采用动态存储器DRAM。DRAM在通电时，必须定时进行刷新，才能保证其存储的信息不会丢失。相对于CPU来说速度很慢。 内存储器以内存条的形式插在主板的内存条插槽上。 内存是由中央处理器直接访问的存储器，它存放着现在运行的程序和数据。,§3 计算机系统的硬件组成二、 微型计算机 高速缓存,为了提高DRAM与CPU之间的传输速率。 分为一级、二级。容量小、速度快(与CPU相当)、价格贵。目前，Cache己经集成在CPU中。 存储器按照存取速度来划分：Cache的速度最快，主(内)存储器的速度次之，硬盘处于第三位，然后是光盘，最后是软盘。,§3 计算机系统的硬件组成二、 微型计算机 外存储器 A,1.     硬盘驱动器 由硬盘驱动器、硬盘控制器和盘片组成。 2.    软盘存储器 容量较小，读写速度慢于硬盘。 目前常用的容量为§44MB，规格为3.5英寸（1英寸=25.4毫米）。存取速度较慢。,§3 计算机系统的硬件组成二、 微型计算机 外存储器 B,3、可移动外存 用半导体集成电路制成的电子盘可成为可移动外存。电子盘又称“优盘”，是用“ 闪存”作为存储介质的。可反复存取，无需硬驱动设备。 4、CD类型光盘存储器  CD类型光盘的容量在650MB左右。有3种类型：只读型（CD-ROM）、一次写入型（CD-R）、可擦写型（CD-RW）。,§3 计算机系统的硬件组成二、 微型计算机 显示系统,显示系统由显示卡（又称显示适配器）和显示器构成。,§3 计算机系统的硬件组成二、 微型计算机 显示卡,显示卡：连接显示器与主机的接口电路板。主要指标包括显存大小、分辨率、产生的色彩多少、刷新速率以及图形加速性能等。 显示内存越大产生的分辨率越高，色彩显示能力越强。 微机中所采用的显示卡主要有：CGA（彩色图形显示控制卡）、EGA（增强型图形显示控制卡）和VGA（视频图形显示控制卡）。 标准的VGB卡的分辨率是640*480、1024*768等。,显示存储空间=水平分辨率×垂直分辨率× 色彩数目 例如，16色的制式每个象素只需要4个bit（0.5个字节）就可表示。16M则有16*1024*1024种色彩，每个像素要用24bit（3个字节）才能表示。因此，640*480，16色显示模式，需要640*480*0.5/1024=150KB的存储空间。而800*600，16M色的显示模式则需要800*600*3/1024/1024=§4MB的显存。,§3 计算机系统的硬件组成二、 微型计算机 显示卡 显存,主要有CRT显象管显示器、液晶显示器、等离子显示器。 主要性能指标（1）像素：即光点（2）点距：指屏幕上相邻两个相同颜色的荧光点之间的最小距离。点距越小，显示质量就越好。,§3 计算机系统的硬件组成二、 微型计算机 显示器,§3,§3 计算机系统的硬件组成三、多媒体计算机 媒体概念,媒体：是指信息表示和传播的载体。如，文字、声音、图形和图象等都是媒体。感觉媒体：人能直接接收感觉到的信息载体（语言、音乐、声音、图像、文字）。表示媒体：将感觉媒体的进行构造编排产生的各种编码。表现媒体：输入输出设备（键盘、摄像机、光笔、话筒、显示器、打印机）。存储媒体：存放信息的设备（磁盘、硬盘等）。传输媒体：传送媒体的物理载体（同轴电缆、光纤）。,多媒体计算机系统：由一套复杂的硬件、软件有机结合的综合系统。如：PC机、CD-ROM、声卡、Windows系统、音响设备多媒体技术：有数字化技术、数据的压缩和解压缩技术。 多媒体计算机（MPC）：具有多媒体功能的计算机。,§3 计算机系统的硬件组成三、多媒体计算机 多媒体计算机技术,§3,§3 计算机系统的硬件组成四、单片机,单片机是微机的一个分之支，将微处理器（CPU）、存储器、输入输出接口设电路等功能单元集成在一个芯片上，形成芯片级的计算机，称为单片机。,§3,§4 计算机软件系统,软件：指在计算机上运行的各种程序以及有关的文档资料。 裸机：没有软件的物理计算机。一、程序控制原理二、 计算机软件的分类,第1章,§4 计算机软件系统一、程序控制原理 指令,指令：计算机所要执行的一种基本操作命令，是对计算机进行程序控制的最小单位。计算机根据指令的性质来完成一个操作步骤。所有指令的集合称为“指令系统”。,程序：是为完成既定任务的一组指令序列 。一个程序可以构成一个程序文件，存放在外存储器上。程序要读入计算机的内存中才能运行，计算机是按照程序设计的流程依次执行其中的指令，这就是 “存储程序”和“程序控制”的原理。,§4 计算机软件系统一、程序控制原理 程序,§4 计算机软件系统一、程序控制原理 计算机工作原理,计算机工作时先将程序从外存读入内存，由CPU负责从内存中逐条取出指令，分析识别指令，然后执行该指令，再由指令记数器取出下一条指令，CPU重复地工作，直至遇到结束指令停止程序的执行。,§4,§4 计算机软件系统二、 计算机软件的分类,§4 计算机软件系统二、 计算机软件的分类 系统软件,系统软件：管理，监控，维护计算机资源(包括硬软件资源)和便于应用开发软件。操作系统各种语言处理程序系统支撑和服务程序 数据库管理系统,§4 计算机软件系统二、 计算机软件的分类 操作系统,操作系统：是最低层的系统软件，是对硬件功能的首次扩充，是其他系统软件和应用软件能够在计算机上运行的基础。用来管理计算机的软硬件资源。如：MSDOS、UNIX、Windows等。,§4 计算机软件系统二、 计算机软件的分类 计算机语言,机器语言：计算机唯一能直接识别、直接执行的语言。 汇编语言：面向机器的程序语言，采用助记符代替指令和操作码 高级语言：由一系列符合人们阅读习惯的语句（或函数）组成程序。 汇编语言和高级语言需经过汇编或编译、解释生成机器语言目标程序才能由计算机执行,§4 计算机软件系统二、 计算机软件的分类 语言处理程序,语言处理程序：把汇编语言或高级语言编写的源程序翻译成机器语言目标程序。 汇编程序使汇编编语言程序经“汇编”生成可执行目标程序。 解释程序直接对源程序逐句解释执行。 编译程序使高级语言程序“编译”生成可执行目标程序。,§4 计算机软件系统二、 计算机软件的分类 其他系统软件,系统支撑和服务程序：又称为工具软件。如：系统诊断程序，调试程序，排错程序，编辑程序，查杀病毒程序，都是为了维护计算机系统正常运行或支持系统开发所配置的软件。 数据库管理系统：DBMS。用来建立存储各种数据资料的数据库，并进行操作和维护。如：dBase、FoxBase+、SQL语言、Access、FoxPro等，这些都是关系型数据库管理系统,§4 计算机软件系统二、 计算机软件的分类 应用软件,应用软件：为解决计算机各类应用问题而编制的软件。 用户程序：为解决特定的具体问题而编写的软件 应用软件包：为实现某种特殊功能而设计的、以满足同类应用的许多用户需要的软件系统。如：Microsoft Office,§4,