（中职）模块一　 计算机基础知识

1、YCF正版可修改PPT（中职）模块一 计算机基础知识模块一 计算机基础知识任务一 了解计算机的发展和特点任务二 计算机系统组成和工作原理任务三 计算机中信息表示及安全返回任务一了解计算机的发展和特点. . 计算机的发展一、计算机的诞生 年, 美国宾夕法尼亚大学莫尔电气工程学院制造出第一台计算机“” (图 ), 当时主要是应美国军方要求用于弹道计算, 后来通过改进变成一台通用计算机。 但它的体积庞大, 占地面积 多平方米, 重约 吨, 能耗近。 虽然第一台计算机的实用价值不高, 但它却改变了世界, 标志着人类进入了一个崭新的信息化时代。二、计算机发展过程下一页返回任务一了解计算机的发展和特点 诞

2、生后的几十年间, 根据计算机组成元件的不同, 主要经历了电子管、晶体管、中小规模集成电路、大规模和超大规模集成电路几个时代(表 )。 每一次更新换代都使计算机的体积和耗电量大大减小, 运算速度大大提高, 功能大大增强, 应用领域进一步拓宽。. . 计算机的特点、应用及分类一、计算机具有以下几个特点. 运算速度快. 计算精度高. 存储容量大上一页下一页返回任务一了解计算机的发展和特点. 具有记忆能力和复杂的逻辑判断能力. 高度自动化二、计算机分类. 根据规模大小分类: 巨型机、大型机、中型机、小型机、微机、单片机等巨型机( ), 又称超级计算机, 是计算机中功能最强、运算速度最快、存储容量最大的

3、一类计算机, 多用于国家高科技领域和尖端技术研究, 是国家科技发展水平和综合国力的重要标志。上一页下一页返回任务一了解计算机的发展和特点大中型计算机( ), 这种计算机也有很高的运算速度和很大的储量, 并允许相当多的用户同时使用。结构上比巨型机简单些, 价格相对便宜些, 但使用范围比巨型机普遍, 是事务处理、商业处理、信息管理、大型数据库和数据通信的主要支柱。小型机(), 其规模和运算速度比大中型机要差, 但仍能支持十几个用户同时使用。 其体积小、价格低, 适合中小企业、事业单位用于工业控制、数据采集、分析计算、企业管理以及科学计算等。上一页下一页返回任务一了解计算机的发展和特点微型计算机()

4、, 简称微机, 是当今使用最普及、产量最大的一类计算机, 其体积小、功耗低、成本少、灵活性大, 性能价格比明显优于其他类型计算机。 微型计算机按结构和性能划分, 可以分为单片机、单板机、个人计算机( 机) 等几种类型。单片机( ), 把微处理器、一定容量的存储器以及输入/ 输出接口电路等集成在一个芯片上, 就构成了单片机。 其具有计算机功能的集成电路芯片。 一般用做专用机或用来控制高级仪表、家用电路等。. 根据用途分类: 通用计算机、专用计算机上一页下一页返回任务一了解计算机的发展和特点专用计算机功能单一, 可靠性高, 结构简单, 适应性差, 但在特定用途下最有效、最经济、最快速, 这些优点是

5、其他计算机无法替代的, 如军事、银行系统方面和超市里的收款机等。 通用计算机功能齐全, 适应性强, 目前人们所用的计算机大都是通用计算机, 这是各种工作环境都能使用的计算机,如学校、家庭、工厂、医院、公司等用户使用的就是通用计算机。. 按工作原理分类: 数字计算机、模拟计算机、混合计算机如工业控制中用于控制温度、压力等的数字计算机。三、计算机的主要应用上一页下一页返回任务一了解计算机的发展和特点计算机之所以名为“计算机”, 是由于在早期它仅仅作为一种计算数值的机器。 但计算机的应用已远远超出了“计算” 的范围, 发展到非数值的处理阶段, 并且渗透到了科学技术的各个领域和社会生活的各个方面。.

6、科学计算(数值计算)科学计算是指利用计算机来完成科学研究和工程技术中提出的数学问题的计算。. 数据处理(信息处理)数据处理是对各种数据进行收集、存储、整理、分类、统计、加工、利用、传播等一系列活动的统称。上一页下一页返回任务一了解计算机的发展和特点. 辅助技术计算机辅助技术包括、 和 等。计算机辅助设计( , ), 是利用计算机系统辅助设计人员进行工程或产品设计, 以实现最佳设计效果的一种技术。 它已广泛地应用于飞机、汽车、机械、电子、建筑和轻工等领域。计算机辅助制造( , ), 是利用计算机系统进行生产设备的管理、控制和操作的过程。 上一页下一页返回任务一了解计算机的发展和特点计算机辅助教学

7、( , ), 是利用计算机系统使用课件来进行教学。 课件可以用著作工具或高级语言来开发制作, 它能引导学生循序渐进地学习, 使学生轻松自如地从课件中学到所需要的知识。 的主要特色是交互教学、个别指导和因人施教。. 过程控制(或实时控制)过程控制是利用计算机及时采集检测数据, 按最优值迅速地对控制对象进行自动调节或自动控制。 采用计算机进行过程控制, 不仅可以大大提高控制的自动化水平, 还可以提高控制的及时性和准确性, 从而改善劳动条件, 提高产品质量及合格率。上一页下一页返回任务一了解计算机的发展和特点因此, 计算机过程控制已在机械、冶金、石油、化工、纺织、水电、航天等部门得到广泛的应用。 例

8、如, 在汽车工业方面, 利用计算机控制机床、控制整个装配流水线, 不仅可以实现精度要求高、形状复杂的零件加工自动化, 而且可以使整个车间或工厂实现自动化。. 人工智能(或智能模拟)人工智能( ) 是计算机模拟人类的智能活动, 诸如感知、判断、理解、学习、问题求解和图像识别等。 现在人工智能的研究已取得不少成果, 有些已开始走向实用阶段。上一页下一页返回任务一了解计算机的发展和特点. 网络应用计算机技术与现代通信技术的结合构成了计算机网络。 计算机网络的建立, 不仅解决了一个单位、一个地区、一个国家中计算机与计算机之间的通信, 各种软、硬件资源的共享, 也大大促进了国际间的文字、图像、视频和声音

9、等各类数据的传输与处理。. . 计算机技术发展的趋势. 巨型化巨型化是指计算机的运算速度更高、存储容量更大、功能更强。 目前正在研制的巨型计算机的运算速度可达每秒百亿次。上一页下一页返回任务一了解计算机的发展和特点. 微型化微型化是指计算机的体积越来越小。. 网络化网络化是指人们利用连接到网络上的计算机进行资源共享和通信。. 智能化计算机人工智能的研究是建立在现代科学基础之上的。 智能化是计算机发展的一个重要方向, 新一代计算机, 将可以模拟人的感觉行为和思维过程的机理, 进行“看”、“听”、“说”、“想”、“做”, 具有逻辑推理、学习与证明的能力。上一页返回任务二计算机系统组成和工作原理.

10、. 计算机硬件系统计算机的硬件系统是指构成计算机的所有物理部件的集合。 通常这些部件是由电子、磁性材料、光元器件、机械等物理部件组成。冯诺依曼型计算机硬件系统由五大部件组成: 控制器、运算器、存储器、输入设备、输出设备。 总线是各部件之间传输信息的通道, 总线按传输信息的功能分为数据总线、地址总线和控制总线三大类。 数据信息、地址信息、控制信息都通过总线流入或流出各个部件, 以控制各部件完成自己的功能, 并与其他各部件协调工作。一、计算机外部设备下一页返回任务二计算机系统组成和工作原理. 主机(图 )主机是电脑最主要的设备, 相当于人的大脑, 几乎所有的文件资料和信息都由它控制, 需要电脑完成

11、的工作也都由它主要负责。 它还要给其他电脑设备分配工作, 其他设备因此也叫做外围设备。. 显示器显示器是电脑主要的输出设备, 它的重要任务是将主机所思所想的结果展示在大家面前, 它由一根视频电缆与主机的显示卡相连。 以前, 大家多用 英寸(屏幕对角线的长度, 英寸. ) 的球面显示器, 由于电脑及其相关设备的飞速发展, 目前 英寸的彩色显示器已非常流行, 成为主流配置的趋势日趋明显。上一页下一页返回任务二计算机系统组成和工作原理平面直角显示器的屏幕几乎在一个平面上, 再也不像以前的显示器那样中间凸起, 画面效果有了很大的提高。 同时, 大量纯平面的显示器也已上市, 这些新型显示器在满足了实用的

12、同时, 也更符合绿色环保要求, 使电脑用户的视觉感观得到最好的保护和最大的享受。. 键盘和鼠标(图 、图 )键盘: 其负责对主机系统的“输入”, 用户的操作指令必须通过它才能告诉主机。 通过它, 电脑才知道要做什么。 目前, 对电脑来说, 键盘是一个不可替代的输入设备。鼠标: 鼠标也是一个常用的输入设备, 它小巧灵活, 使用方便。上一页下一页返回任务二计算机系统组成和工作原理由于 是一个图形操作界面的操作系统, 因此常常用鼠标来代替键盘进行输入。 见表 。. 音箱(图 )为了适应电脑多媒体化的需要, 现在, 有声有画的多媒体电脑家族越来越壮大, 为我们的工作和生活增添了很多色彩, 同时吸引了很

13、多电脑爱好者。主机的声音通过声卡传送给音箱, 再由音箱表达出来, 真正把多媒体的效果体现出来。. 打印机(图 图 )上一页下一页返回任务二计算机系统组成和工作原理打印机与电脑关系很紧密, 与显示器一样, 打印机也是一种常用的输出设备, 通过一根并口电缆与主机后面的并行口相连, 打印机有三种类型: 针式打印机(图 )、喷墨打印机(图 ) 和激光打印机(图 ),其性能是逐级递增的。二、计算机主要部件微型计算机主机的主要部件有: 主板、硬盘、中央处理器、光盘驱动器、显示卡、内存条、电源和网卡等。. 主板(图 )主板上的扩展插槽是计算机总线结构的物理表现, 是主机通过总线与外部设备连接的重要通道。上一

14、页下一页返回任务二计算机系统组成和工作原理扩展槽的设置反映了微机的系统扩展能力。 微型计算机的主板结构充分显示了微型计算机的总线结构模式。. (图 ) 的英文全称是 , 翻译成中文就是中央处理器。它是计算机的核心部件, 对计算机的性能起到直接的影响, 是说明计算机档次高低的重要标志。 是一块超大规模的集成电路。. 内存条(图 )内存是相对于外存而言的。 我们平常使用的程序, 如操作系统、打字软件、办公软件和游戏软件等, 一般都是安装在硬盘等外存上的。上一页下一页返回任务二计算机系统组成和工作原理使用时, 必须把它们调入内存中运行, 才能真正使用其功能。 我们平时输入一段文字,或玩一个游戏, 其

15、实都是在内存中进行的。. 硬盘(图 )硬盘存储器习惯上称为硬盘, 它是将一组高密度的磁性材料盘片与磁头、传动机构等部件密封组合在一起的大容量存储器。 硬盘通常内置于主机箱内,也可加装硬盘盒作为移动硬盘使用。硬盘是计算机主要的存储媒介之一。 绝大多数硬盘都是固定硬盘, 被永久性地密封固定在硬盘驱动器中。硬盘处在读写状态时, 如果受到震动, 可能会造成磁头划伤盘片, 导致盘片数据区损坏而丢失盘内数据, 因此要注意防震、防磁。上一页下一页返回任务二计算机系统组成和工作原理三、微型计算机的外部线路连接(图 )显示器、键盘、鼠标、打印机、音箱、话筒等外围设备都是通过主机箱的后端面板连接成为“一体” 的。

16、主机箱上的这些接口大致有两种类型, 一种是“针” 形接口, 另一种是“孔” 形接口, 连接到主机箱上相应的外部设备正好是“孔” 与“针” 相对应。 接插时除了注意方向, 还要注意这种对应关系。. . 计算机软件系统(图 )一、系统软件上一页下一页返回任务二计算机系统组成和工作原理系统软件是指担负控制和协调计算机及其外部设备、支持应用软件的开发和运行的一类计算机软件。应用软件指为特定领域开发, 并为特定目的服务的一类软件。 应用软件是直接面向用户需要的, 它们可以帮助用户提高工作质量和效率, 甚至可以帮助用户解决某些难题。 应用软件一般分为两类: 一类是为特定需要开发的实用型软件, 如会计核算软

17、件、订票系统、工程预算软件和教育辅助软件等;另一类是为了方便用户使用计算机而提供的一种工具软件, 如用于文字处理的 软件、用于辅助设计的 软件及用于系统维护的瑞星杀毒软件等。上一页下一页返回任务二计算机系统组成和工作原理二、计算机语言的分类计算机语言是用于编写计算机可执行程序所用的语言, 称为程序语言。人们将它们分为低级语言和高级语言。 低级语言主要指机器语言和汇编语言;高级语言是一种与自然语言和数学语言较相近的通用编程语言。三、计算机语言的使用计算机不能直接接受和执行的用高级语言编写的程序称为源程序。 高级语言源程序必须经过相应的翻译程序翻译成机器指令的程序(也叫目标程序), 才能被计算机理

18、解并执行。上一页下一页返回任务二计算机系统组成和工作原理. . 计算机的性能指标一台微型计算机功能的强弱或性能的好坏, 不是由某项指标来决定的,而是由它的系统结构、指令系统、硬件组成、软件配置等多方面的因素综合决定的。 但对于大多数普通用户来说, 可以从以下几个指标来大体评价计算机的性能。. 运算速度运算速度是衡量计算机性能的一项重要指标。通常所说的计算机运算速度(平均运算速度), 是指每秒钟所能执行的指令条数, 一般用“百万条指令/ 秒” ( , ) 来描述。上一页下一页返回任务二计算机系统组成和工作原理同一台计算机, 执行不同的运算, 所需时间可能不同, 因而对运算速度的描述常采用不同的方

19、法。常用的有 时钟频率(主频)、每秒平均执行指令数() 等。 微型计算机一般采用主频来描述运算速度.一般说来, 主频越高, 运算速度就越快。. 字长一般说来, 计算机在同一时间内处理的一组二进制数称为一个计算机的“字”, 而这组二进制数的位数就是“字长”。 在其他指标相同时, 字长越大,计算机处理数据的速度就越快。 早期的微型计算机的字长一般是 位或位, 现在的计算机字长一般是 位或 位。上一页下一页返回任务二计算机系统组成和工作原理. 内存储器的容量内存储器, 也简称为主存, 是 可以直接访问的存储器, 需要执行的程序与需要处理的数据就是存放在主存中的。 内存储器容量的大小反映了计算机即时存

20、储信息的能力。 随着操作系统的升级、应用软件的不断丰富及其功能的不断扩展, 人们对计算机内存容量的需求也不断提高。 目前, 运行 或 操作系统至少需要 的内存容量, 则需要 以上的内存容量。 内存容量越大, 系统功能就越强大, 能处理的数据量就越庞大。. 外存储器的容量上一页下一页返回任务二计算机系统组成和工作原理外存储器容量通常是指硬盘容量(包括内置硬盘和移动硬盘)。外存储器容量越大, 可存储的信息就越多, 可安装的应用软件就越丰富。 目前, 硬盘容量一般为100 500, 有的甚至已达到。除了上述这些主要性能指标外, 微型计算机还有其他一些指标, 例如,所配置外围设备的性能指标以及所配置系

21、统软件的情况等。 另外, 各项指标之间也不是彼此孤立的, 在实际应用时, 应该把它们综合起来考虑, 而且还要遵循“性能价格比” 的原则。. . 计算机的工作原理人们将计算机按功能划分为输入设备、存储器、运算器、控制器、输出设备 个主要部件(图 )。上一页下一页返回任务二计算机系统组成和工作原理计算机各部件之间的联系是通过两股信息流动而实现的, 宽的一股代表数据流, 窄的代表控制流。 数据由输入设备输入至运算器, 再存于存储器中, 在运算处理过程中, 数据从存储器读入运算器进行运算, 运算的中间结果存入存储器, 或由运算器经输出设备输出。 指令也以数据形式存于存储器中, 运算时指令由存储器送入控

22、制器, 由控制器产生控制流, 控制数据流的流向并控制各部件的工作, 对数据流进行加工处理。上一页返回任务三计算机中信息表示及安全. . 计算机中常用的数制及其转换在日常生活中, 计数采用了多种记数制, 比如: 十进制、六十进制(六十秒为一分, 六十分为一小时, 即基数为, 运算规则是逢六十进一)、在计算机中, 常用到十进制数、二进制数、八进制数、十六进制数等, 下面就这几种在计算机中常用的数制来介绍一下。基码: 用不同的数字符号来表示一种数制的数值, 这些数字符号称为“数码”。基数: 数制所使用的数码个数称为“基数”。位权: 该数制每一位所具有的值称为“位权”。下一页返回任务三计算机中信息表示

23、及安全一、二进制数( )有两个不同数字: 和, 并且“逢二进一”, 例如: , 这里不读一千零一, 而是读作: 一零零一或幺零零幺。 为了与其他数制的数区别开来,我们在二进制数的外面加括号, 且在其右下方加注, 或者在其后标。基数是, 各数位的权值是基数的整数次幂。整数部分各数位的权从最低位开始依次是小数部分各数位的权从最高位开始依次是二进制数按权展开方式为:上一页下一页返回任务三计算机中信息表示及安全二进制数运算规则:加法: 乘法: 二、十进制数( )我们日常生活中采用的是十进制数, 这种数据是由 个不同的数字、 任意组合构成, 其特点是逢十进一。 任何一个十进制数均可拆分成由各位数字与其对

24、应的权的乘积的总和。上一页下一页返回任务三计算机中信息表示及安全. 二进制转换成十进制方法一: 各位上的数乘权求和。方法二: 将二进制数转化成若干个 的数相加的总和. 十进制数位转换成二进制方法: 对于整数部分, 采用除 取余倒排法; 对于小数部分, 采用乘以取整顺序法。三、八进制八进制数是由、 任意组合构成的, 其特点是逢八进一。 为了与其他数制的数区别开来, 我们在八进制数的外面加括号,且在其右下方加注, 或者在其后标。上一页下一页返回任务三计算机中信息表示及安全八进制数的基数是, 任何一个八进制数亦可拆分成由各位数字与其对应的权的乘积的总和。 其整数部分的权由低向高依次是: , , ,

25、, , , 其小数部分的权由高向低依次是: , , , , 。八进制与十进制转换的方法同二进制转换成十进制类似, 只是基数是。. 八进制与二进制的转换因为 , 所以一位八进制数可以表示为等值的三位二进制数, 即“一位变三位”。. 二进制数与八进制数的转换上一页下一页返回任务三计算机中信息表示及安全把二进制整数从右向左每次取三位(不足三位在左端补) 转换成一位八进制数; 二进制小数从左向右每次取三位(不足三位在右端补) 转换成一位八制数, 即“三位变一位”。四、十六进制数十六进制数是由、任意组合构成的, 其加法规则是逢十六进一; 减法规则是借一当十六。 为了与其他数制的数区别开来, 我们在十六进

26、制数的外面加括号, 且在其右下方加注, 或者在其后标。十六进制数的基数是, 任何一个十六进制数亦可拆分成由各位数字与其对应的权的乘积的总和。 上一页下一页返回任务三计算机中信息表示及安全十进制数转换成十六进制数的方法与二进制相似, 只是将基数换成十六制即可。. . 计算机中的信息编码在计算机中, 所有的数据、指令以及一些符号等都是用特定的二进制代码表示的。一、数值数据的表示我们把一个数在计算机内被表示的二进制形式称为机器数, 该数称为这个机器数的真值。 机器数有固定的位数, 具体是多少位受到所用计算机的限制。 机器数把其真值的符号数字化, 通常是用规定的符号位(一般是最高位)取 或 来分别表示

27、其值的正或负。上一页下一页返回任务三计算机中信息表示及安全机器数常采用原码和补码的形式作为其编码方式。. 原码整数 的原码是指: 其符号位的 或 表示 的正或负, 其数值部分就是 的绝对值的二进制表示。 通常用原表示 的原码。. 反码在反码的表示中, 正数的表示方法与原码相同; 负数的反码是把其原码除符号位以外的各位取反(即 变, 变)。 通常, 用反表示 的反码。. 补码上一页下一页返回任务三计算机中信息表示及安全在补码的表示中, 正数的表示方法与原码相同; 负数的补码在其反码的最低有效位上加。 通常用补表示 的补码。二、 码计算机除了能处理数值, 还能处理字符(指字母, , , , , ,

28、 , 数字, , , , 其他一些可打印显示的符号如: 、 、 、)。 在计算机内部, 这些符号也得用二进制代码来表示。目前, 国际上广泛采用的是美国标准信息交换代码( ), 简称 码。上一页下一页返回任务三计算机中信息表示及安全计算机中一个 码字符占一个字节, 因此 码可以用指定的 位或 位二进制数来表示 或 种可能的字符。 用低 位表示的 种字符称为标准 码字符; 使用全 位的 码字符称为扩展 码字符。在计算机中所有的 字符的排列是有序的, 其对应的 码也是相连的, 所以在实际应用中, 只需要记几个关键字符的 码就可以推算。. . 计算机安全知识一、信息安全. 基本概念上一页下一页返回任务

29、三计算机中信息表示及安全网络环境下的信息安全体系是保证信息安全的关键, 包括计算机安全操作系统、各种安全协议、安全机制, 直至安全系统, 其中出现任何一个安全漏洞便会威胁全局安全。从广义来说, 凡是涉及网络上信息的保密性、完整性、可用性、真实性和可控性的相关技术和理论都是网络安全的研究范畴。. 信息安全的目标信息安全的目标可以归纳为: 真实性、保密性、完整性、可用性、不可抵赖性、可控制性和可审查性。. 信息安全的主要威胁信息安全的主要威胁有下列几种可能:上一页下一页返回任务三计算机中信息表示及安全窃取: 非法用户通过数据窃听的手段获得敏感信息。截取: 非法用户首先获得信息, 再将此信息发送给真

30、实接收者。伪造: 将伪造的信息发送给接收者。篡改: 非法用户对合法用户之间的通信信息进行修改, 再发送给接收者。拒绝服务攻击: 攻击服务系统, 造成系统瘫痪, 阻止合法用户获得服务。行为否认: 合法用户否认已经发生的行为。非授权访问: 未经系统授权而使用网络或计算机资源。传播病毒: 通过网络传播计算机病毒。上一页下一页返回任务三计算机中信息表示及安全二、计算机病毒与病毒防范. 计算机病毒概念在中华人民共和国计算机信息系统安全保护条例 中明确定义, 计算机病毒是指“编制或者在计算机程序中插入的破坏计算机功能或者破坏数据、影响计算机使用并且能够自我复制的一组计算机指令或者程序代码”。 而在一般教科书及通用资料中被定义为: 利用计算机软件与硬件的缺陷, 破坏计算机数据, 并影响计算机正常工作的一组指令集或程序代码。随着计算机及网络的发展, 计算机病毒传播造成的恶劣影响越来越受到人们的关注。上一页下一页返回任务三计算机中信息表示及安全因特网上出现的很多新病毒, 与以往的计算机病毒相比, 其破坏性和传播性更大, 给用户和