计算机基础第12章计算机文化基本知识.ppt

大学计算机基础,李新玉 计算机科学学院大学计算机教学部 东校区4号教学楼103、105 TEL：8060412 Email：L,课程简介,教材 大学计算机基础教程，杜友福主编； 大学计算机基础实验教程 ，杜友福主编； 科学出版社，2010年6月 第二版。 总学时68学时（理论教学40+课内上机28） 要求自主安排课外上机12学时以上。 学分 4.0 考核方式 全校统考(闭卷),试卷密封后,流水化形式阅卷; 卷面成绩x80%+上机、作业、考勤成绩x20%,教学计划（课内学时）,第一章 计算机基础知识(4学时) 第二章 计算机系统基本知识(2学时 + 2学时上机) 第三章 操作系统基础 (6学时 + 6学时上机) 第四章 办公自动化基础 (10学时+10学时上机) 第五章 计算机网络与Internet基础 .(4学时 + 2学时上机) 第六章 软件开发与信息处理技术 (8学时 + 2学时上机) 第七章 多媒体技术基础 . (4学时 + 4学时上机) 第八章 信息系统安全与职业道德 (2学时 + 2学时上机) 总理论教学:40 ,总上机实践:28,课程要求,课前请做好预习 保持课堂安静，头脑清醒，思维活跃 认真、独立、按时完成并提交作业 重视上机实践，有效利用宝贵的课内上机时间 课内上机时间初步安排：第316周,每周一次. 英语11007/8班:星期五第2大节； 英语(师范)11001/2班:星期二第4大节； 课内上机考勤缺席1/3 (5次)，取消考试资格； 课内上机时间内上网或玩游戏不听劝阻者，按缺席一次处理。,第一章 计算机基础知识 1.1 计算机的发展与分类 一、计算机的发展简史,人类社会自从发明了数以后，计算技术就在不断地衍生和发展，从古代的简单的石块、贝壳、绳节计数，到中国唐代的算盘，到欧洲的手摇计算器，以后又相继出现了计算尺、袖珍计算器等，直到今天的电子计算机，记录了人类计算工具的发展史。,诞生日期：1946年2月15日; 全名：电子数字积分计算机(ENIAC); 运算速度：每秒钟能够进行5000次加法运算。,1. 第一台计算机(ENIAC),重达30吨 耗电140千瓦 1万8千多个电子管 保存80个字节,2. 冯诺依曼,3. 计算机的四个发展阶段,二、计算机的发展趋势,1巨型化 2微型化 3网络化 4智能化 5多媒体化,三、非冯.诺依曼结构计算机 与未来新型计算机,1. 数据流计算机 2. 归约计算机 3. 基于面向对象程序设计语言的计算机 4. 智能计算机,1超导计算机 2量子计算机 3光子计算机 4生物计算机 （分子计算机） 5神经计算机 6. 纳米计算机,按用途分类,通用机：通用性强，综合能力强，解决各种问题,专用机：特殊配置，功能单一，解决特定问题,按综合性能指标分类,巨型机：速度快：可达到数万亿次/秒 处理能力最强：航天、气象等尖端领域 我国的“银河”、“神威”和“曙光” 等,大型机：大型、通用、速度较快、功能较强 作“客户机/服务器”的服务器 作“终端/主机”的主机,小型机：规模小，结构简单，设计试制周期短 工艺先进、使用维护简单,工作站：介于PC与小型机之间 高分辨率、大容量内外存，图形功能较强,微型计算机：小、巧、轻、使用方便、价格便宜 中央处理器：一个芯片,网络计算机：基于Java技术的瘦客户机系统,四、计算机的分类,1.2 计算机的特点与应用 一、计算机的特点,1. 运算速度快 2. 计算精度高 3. 具有记忆能力 4. 具有逻辑判断的能力 5. 具有自动控制的能力 6. 具有友好的人机交互界面,二. 计算机的应用,计算机的应用类型 1. 科学计算 2. 数据处理 3.自动控制 4.计算机辅助系统 5.人工智能 6.网络应用 7.多媒体技术应用,计算机的主要应用领域 1. 工商：电子商务、CAD/CAM 2. 教育：多媒体教育、远程教育 3. 医药：CAT、MRI、远程医疗 4. 政府：电子政府 5. 娱乐：虚拟现实、电影特技 6. 科研：数据采集、计算分析 7. 家庭：家庭信息化,1.3 计算机信息中的表示,一、基本概念 信息: 数值、文字、语音、图形和图象。 信息必须数字化编码，才能传送、存储和处理。 二进制的优点： 物理上容易实现，可靠性强； 运算简单。,二、常用的数制及相互转换,1进位计数制的特点 （1）基数 不同的计数制是以基数(Radix)来区分的，若以r代表基数，则： r10 为十进制，可使用0，1，2，9共10个数符； r2 为二进制，可使用0，1共2个数符； r8 为八进制，可使用0，l，2，7共8个数符； r16 为十六进制，可使用09,A,B,C,D,E,F共16个数符。 计数规则：“逢 r 进一，借一当 r ” 。 （2）位权值 在任何一种数制中，一个数的每个位置上各有一个“位权值” 如十进制数：752.657102+5101+2100+610-1+510-2 “用位权值计数”的原则：每个位置上的数符所表示的数值等于该数符乘以该位置上的位权值。,2. 几种不同的进制数的基本符号,十进制数： (258)10 、 258(D)、 258D、258 二进制数： (1010)2 、 1011(B)、 1011B 八进制数： (257)8 、 257(Q)、 257Q 十六进制数： (2A8)16 、 2A8(H)、 2A8H、0A58H,3二进制及其运算,(1)算术运算 加法：0+0=0, 0+1=1, 1+0=1, 1+1=0（向高位进位） 减法：0-0=0, 1-0=1, 1-1=0, 0 -1=1 （向高位借位） 乘法： 00=0, 01=0, 10=0, 11=1 在计算机中：乘法运算和除法运算是通过转换为加/减法运算来实现的。 (2)基本的逻辑运算 逻辑或：0v0=0 , 0v1=1 , 1v0=1 , 1v1=1 逻辑与：00=0 , 01=0 , 10=0 , 11=1 逻辑非：!0=1，!1=0 其它的逻辑运算均可转换为这三种基本的逻辑运算。,an .a1a0 . a-1.a-m (r) = an*r n + + a1*r1 + a0*r 0 + a-1*r -1+.a-m*r -m 式中：ai 是数码，r是基数（2、8、10、16），r i 是权值； 例： 10101(B)=24+22+1=21 101.11(B)=22+1+2-1+2-2=5.75 257(Q)=282 + 58+7=175 71(Q)=78+1=57 101A(H)= 1 163+ 1 16+104106 2A8(H)=2162+1016+8680,4. 不同进制之间的转换 (1) r 进制转化成十进制 转换方法：各位的数码值乘以各自的权值后累加,整数部分：除以 r 取余数，直到商为0。 然后，依次将所得余数从右到左排列。 小数部分：乘以 r 取整数，依次将所得整数从左到右排列。,例 100.345(D) 1100100.01011(B),100(D) = 144(Q) = 64(H) = 1100100(B),100,2,50,2,25,2,12,2,6,2,3,2,1,0,0,0,1,0,0,1,0.345,2,0.690,2,1.380,2,0.760,2,1.520,2,100,8,12,8,1,8,0,4,4,1,100,16,6,0,4,6,16,1,1.04,(2) 十进制转化成 r 进制,2,每一位八进制数转换为对应的三位二进制数。 每一位十六进制数转换为对应的四位二进制数。,(3) 八进制和十六进制转化成二进制,144(Q) = 001 100 100(B) 1 4 4 64(H) = 0110 0100(B) 6 4 2C1D(H) = 0010 1100 0001 1101(B) 2 C 1 D 7123(Q) = 111 001 010 011(B) 7 1 2 3,整数部分：从右向左进行分组。 小数部分：从左向右进行分组。 二进制转八进制时三位一组，不足三位补零。 二进制转十六进制时四位一组，不足四位补零。 0011 0110 1110.1101 0100 (B) = 36E . D4(H) 3 6 E D 4 001 101 101 110.110 100(B) = 1556.64(Q) 1 5 5 6 6 4,(4) 二进制转化成八进制和十六进制,经典考试题： 将某十进制整数分别转换为二、八、十六进制。,S,符号位,小数点,|N|1,定点整数,S,小数点,小数点,|N|=2 n 1 1,0=N=2 n 1,n位,三、计算机中数的表示方法,1. 数的定点表示 定点小数,例：0010 0000 表示+0.25； 1010 0000表示 0.25。,例：0010 0000 表示+32； 1010 0000表示 32。,例：0010 0000 表示 32； 1010 0000表示160。,无符号整数,n位,(2) 反码,(3) 补码,机器数：一个数及其符号在机器中的表示形式，机器数的位数是固定的。 真值：机器数所代表的十进制的值。 假定一个数在机器中占用8位。,2. 原码、反码与补码,(1) 原码,求补运算规则：符号位不变，数值位取反再加1。反之亦然。,经典考试题： 将某整数-238分别转换为八位的原码、反码与补码。,阶码,数符,例：110.011(B)=1.100112+10=0.01100112+100= +0.1100112+11,阶符,尾数,N= 数符尾数2阶符阶码 尾数的位数决定数的精度。 阶码的位数决定数的范围。,3. 浮点数,规范格式 尾数最高位为1,表示： 0.11001102+11,表示：+ 0.11001102+11,表示： 0.11001102-11,四、字符的表示 1. 英文字符,每一个字符都有一个唯一的编码，用得最多的是ASCII码。 (American Standard Code for Information Interchange) 常用字符有128个，编码从0到127。 空格 编码：20H 32 09 30H39H 4857 AZ 41H5AH 6590 az 61H7AH 97122 控制字符：032，127；普通字符：94个。 每个字符占一个字节，用7位，最高位不用，一般为0。 例如：“a”字符的编码为1100001，对应的十进制数是97；,ASCII编码表,32个控制字符,10个数字字符,26个大写字母,26个小写字母,国家标准:信息交换用汉字编码字符集基本集(GB2312_80) 一级汉字(常用字,按拼音排序)：3755个； 二级汉字(非常用字,在一级汉字后按偏旁部首排序): 3008个。 (1) 区位码 GB2312_80将收录的所有汉字与图形符号组成94x94的矩阵,矩阵的每一行称为一个“区”,每一列称为“位” 。其中前15个区为非汉字的各种图形符号,从第16区开始才是汉字。 区、位分别编号后组合在一起构成区位码。 例:汉字“啊”的区位码为“1601” ,用十六进制表示为:“1001H” 。 要特别注意，区码和位码是相互独立的。,区号,区中位置,2. 汉字编码,(2) 国标码,在某个汉字的区位码的区码和位码上分别加20H(32D)，便构成了这个汉字的国标码。加20H是为了避免与基本ASC码中的控制码冲突。 例如:汉字“啊”的区位码:“1001H”、国标码:“3021H” (3) 机内码 在国标码的高位和低位上分别加80H，便构成了这个汉字的机内码 。加80H是为了避免与英文字符的ASC码冲突。 例如，汉字“啊”的区位码为：“1001H” 国标码为：“3021H” 机内码为： “BOAlH” 机内码高位国标码高位+80H=区码+20H+80H区码+AOH 机内码低位国标码低位+80H=位码+20H+80H位码+AOH,汉字字形码通常有两种表示方式：点阵和矢量表示方式。 点阵方式：汉字字形点阵分: 1616,2424,3232,4848。,(4) 汉字字形码, 矢量方式：存储的是描述汉字字形的轮廓特征， 主要用于图形处理。 点阵和矢量方式的区别： 点阵方式的特点:编码、存储方式简单、无需转换直接输出，但字形放大后产生的效果差，而且同一种字体不同的点阵需要不同的字库； 矢量方式的特点：正好与前者相反。 汉字地址码：每个汉字字形码在汉字字库中的相对位移地址。 地址码和机内码要有简明的对应转换关系。,(5) 汉字地址码, 音码类 全拼、双拼、微软拼音、智能ABC等 形码类 五笔字型法、郑码输入法等 。 混合码 自然码,(6) 汉字输入码,3.BCD码（二十进制编码）,BCD码(Binary Code Decimal)是一种简易的数值编码方法，它采用四位二进制数表示一位十进制数，在智能仪器中应用较多。BCD码有多种编码方案,常用的是8421码,如下表所示。,25=(0010 0101)BCD 2 5,825= (1000 0010 0101)BCD 8 2 5,作业,P23 习题一 第一大题：1，4，6，8。 第二、三大题：全做。,第二章 计算机系统基本知识,2.1 计算机系统组成原理 2.2 微型计算机系统,2.1 计算机系统组成原理,一、计算机系统的基本组成,主机=主机箱内的所有设备？,二、硬件系统的基本组成,1、运算器：算术运算和逻辑运算。 2、控制器：控制整个计算机其它所有部件的工作。 3、存贮器（分内存和外存两种）：用来保存信息，如数据、指令和运算结果等。 8位(Bit)一个字节(Byte)，每个字节都有地址。 1KB=1024B 1MB=1024KB 1GB=1024MB 1TB=1024GB 4、输入设备：键盘、鼠标、扫描仪、光笔、数字化仪等。 5、输出设备：显示器、打印机、绘图仪等。,三、计算机的基本工作原理,1采用二进制形式表示数据和指令 2采用存储程序方式 计算机的工作过程: 在冯诺依曼的思想下，计算机的工作过程为：人们预先编制程序，利用输入设备将程序输入到计算机内，并转换成二进制代码，计算机在控制器的控制下，从内存中逐条取出程序中的指令交给运算器去执行，并将运算结果送回存储器指定的单元中，当所有任务完成后，程序执行结果利用输出设备输出。,1软件的功能与分类 软件 = 程序 + 数据+文档 主要功能： (1) 管理与维护计算机硬件资源，在硬件提供的基本功能的基础上，扩大计算机的功能，提高计算机资源的使用效率，协调计算机各组成部分的工作。 (2) 为专业人员提供计算机软件的开发工具和环境，提供对计算机本身进行测试、维护和诊断等所需要的工具。 (3) 向用户提供尽可能方便、灵活的计算机操作使用界面。,四、计算机软件系统,系统软件,操作系统,语言处理程序,服务程序,应用软件,数据库管理系统,诊断程序,反病毒程序,备份程序,文件压缩程序,卸载程序,软件分类,设备驱动程序,文字处理软件 表格处理软件 信息管理软件 图形、图像处理软件 网络通信软件,运算器+控制器中央处理单元(CPU) 微机 一、 微型计算机硬件系统 微型计算机的各部件之间是用总线(BUS)相连接的。 系统总线分：数据总线、地址总线和控制总线等三种。,2.2 微型计算机系统,图2.5 总线结构的微机硬件系统,微机外观图,电源 系统主板（又称主机板或母板） CPU 内存条 显示器适配器（显卡） 网络适配器（网卡） 硬盘驱动器 CD-ROM驱动器 软盘驱动器,主机箱内的部件,1系统主板,运算器和数据线的位数反映了CPU的档次。80286为16位，80386 、80486为32位，pentium为双32位，P6为64位。 表征微机运算速度的指标是微机CPU的主频，主频是CPU的时钟频率，主频的单位是MHz（兆赫兹）、GHz。主频越高，微机的运算速度越快。,2CPU,（Central Processing Unit）,3芯片组,芯片组是固定在主板上的一组超大规模集成电路芯片的总称，是主板上重要的部件，芯片组的功能决定着主板的功能。它支配并掌握着主板及计算机系统的配置与性能，例如支持多少个扩展插槽、支持哪些CPU、支持何种内存条、带宽是多少等。,（1）随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM) RAM通常指计算机主存，使用动态或静态随机存储器，制作成内存条形式出现。CPU对它们既可读出又可写入数据。 （2）只读存储器(Read only Memory，简称ROM) CPU对它们只取不存，其信息用户无法修改。断电时信息不会丢失。ROM中一般存放计算机系统管理程序。 （3）可擦除的只读存储器(简称EPROM) （4）电子可擦除的只读存储器(简称：EEPROM 或 E2PROM) （5）高速缓冲存储器Cache Cache是介于CPU和内存之间的一种可高速存取信息的芯片，用于解决它们之间的速度冲突问题。,L2（二级）Cache（主板上）,Cache,L1（一级）Cache （CPU内部）,4.主存储器,(暂时、速度快、容量小、价格高),（1）软盘,用表面涂有磁性材料柔软的聚酯材料制成，读写软盘时，磁头直接接触盘面。常用软盘容量为1440KB(约为1.44M) 2面80磁道 18扇区 512字节 新型磁盘具有100MB250MB容量,（3）光盘,衡量光盘驱动器传输数据速率的指标叫做倍速，一倍速率= 150KB/秒 常用： 只读型光盘CD-ROM 一次性可写入光盘CD-R，需要光盘刻录机完成数据的写入 后继产品DVD-ROM，DVD-ROM 一倍速率是1.3MB/秒,5. 外部存储器(永久、速度慢、容量大、价格低),（2）磁带存储器：顺序存取存储器，容量很大，但查找速度慢。,硬盘片是由涂有磁性材料的铝合金构成 读写硬盘时，磁性圆盘高速旋转产生的托力使磁头悬浮在盘面上而不接触盘面 硬盘容量视具体类型而定,(4) 硬盘,(5) U盘(电子盘),EEPROM芯片,(6) 移动硬盘(小硬盘+USB驱动),（1）总线 微机的硬件系统结构普遍采用总线结构。总线(BUS)就是将计算机系统的多个部件连接起来的一组公共信息传输线路。 总线的性能是通过总线宽度和总线频率来表征的。总线宽度定义为一次能并行传输的二进制位数。如32位总线、64位总线等。而总线频率则用来表征总线的速度，常见的总线频率有133MHz，350MHz，2.8GHz甚至更高。 常见的总线标准有ISA总线、PCI总线、AGP总线等。 系统主板上的一些扩展槽即为总线的接口。,6. 总线与接口,(2) 接口,接口是指计算机系统中在两个硬件设备之间起连接作用的逻辑电路，是各组成部分之间进行信息交换的功能部件。串口、并口、USB接口、IDE、EIDE和SCSI接口。,鼠标接口,键盘接口,USB接口,并行端口,串行端口,游戏操纵杆端口,音频端口,串行端口,二、微