计算机基础教程

计算机基础教程第一章计算机基础知识学习目标了解计算机发展的历史与现状掌握计算机中的二进制、八进制、十进制、十六进制之间的数制转换了解ASCII码和汉字编码了解计算机的组成及硬件配置了解媒体的类型、文件格式和数据压缩技术了解计算机病毒的特点、分类及防治措施1.1.1计算机的发展计算机（Computer）又称电脑，是一种能快速、精确、自动地进行信息处理的电子设备。

世界上第一台电子计算机称为”ENIAC”，它于1946年诞生于美国。它的诞生宣告了计算机时代的到来。1.1计算机的发展阶段重达30吨占地250m2启动工耗150000瓦18000个电子管保存80个字节

计算机发展的几个阶段第一代（1945~1955）电子管5千~几万（次/秒）第二代（1955~1965）晶体管几万~几十万（次/秒）第三代（1965~1980）集成电路几十万~几百万（次/秒）第四代（1980~至今）集成电路上千万~万亿（次/秒）计算机的发展的四个阶段以电子元器件更新为标志进行划分阶段时段所用电子元器件运算速度(次/秒)第一代1946~1958电子管5千~3万第二代1959~1964晶体管数十万~几百万第三代1965~1970中小规模集成电路数百万~几千万第四代1971~超大规模集成电路上亿、十万亿1.5计算机的特点⒈运算速度快：运算速度一般达到几亿次/秒,快的达一万亿次/秒⒉计算精度高：一般都能达到32位以上二进制数,通过配置相关的硬件电路还可以提高⒊具有"记忆"和逻辑判断功能：因此功能使计算机能模仿人的智能活动,所以计算机又称为"电脑"⒋有自动控制能力

5.可靠性高1.6计算机的主要应用领域科学计算。科学计算是计算机最重要的应用之一，一般数据量不会很大，但比较复杂，对精度的要求比较高。数据处理。数据处理是指对大量的数据进行加工处理的过程。过程控制。过程控制是指用计算机对生产或其他过程中所采集到的数据按照一定的算法经过处理后反馈到执行机构去控制相应过程。计算机辅助工程。主要包括计算机辅助设计CAD（汽车、微电子、建筑、服装等）、计算机辅助制造CAM（无图纸加工）、计算机集成制造系统CIMS（企业生产管理）和计算机辅助教学CAI（教学网络化）。人工智能方面的研究和应用。人工智能（ArtificialIntelligence，AI）指计算机模拟人类某些智力行为的理论、技术和应用。多媒体技术应用。随着电子技术特别是通信和计算机技术的发展，人们已经有能力把文本、音频、视频、动画、图形和图像等各种媒体综合起来，构成一种全新的概念——“多媒体”（Multimedia）。其他方面位bit计算机中所有的数据都是以二进制来表示的，一个二进制代码称为一位，记为bit。位是计算机中最小的信息单位。字节Byte在对二进制数据进行存储时，以八位相邻的二进制代码为一个单元存放在一起，称为一个字节，记为Byte。字节是计算机中次小的存储单位。计算机中常用的名词0100010169高位字节D7D6D5D4D3D2D1D0低位字Word一条指令或一个数据信息，称为一个字。字是计算机进行信息交换、处理、存储的基本单元。通常由一个或几个字节组成。字长CPU中每个字所包含的二进制代码的位数，称为字长。字长是衡量计算机性能的一个重要指标。计算机中常用的名词01000101字节01000101字节字计算机中常用的名词指令指挥计算机执行某种基本操作的命令称为指令。一条指令规定一种操作，由一系列有序指令组成的集合称为程序。容量容量是衡量计算机存储能力常用的一个名词，主要指存储器所能存储信息的字节数。常用的容量单位有B、KB、MB、GB，TB1KB=210=1024B1MB=220=1024KB1GB=230=1024MB1TB=240=1024GB1.2数制与编码1.2.1数制的概念1.2.2数制转换1.2.3ASCII码与汉字编码数制的概念数制有进位计数制和非进位计数制之分由于二进制电路简单、可靠且具有很强的逻辑功能，因此数据在计算机中均以二进制表示，并用它们的组合表示不同类型的信息。

进位计数制进位计数制的特点是表示数值大小的数码与它所在的位置相关

任何R进制的数必须符合三点基数为R，使用R个数码逢R进一第n位上的数码对应的权为Rn，第n位上数码代表的值=anXRn1234.56a3a2a1a0a-1a-21234.56十进制5X10-1=0.53X101=30进位计数制十进制Decimal用十个不同的符号来表示：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9二进制Binary二进制数只有两个代码0和1，十六进制Hex十六进制数采用0~9和A、B、C、D、E、F六个英文字母一起构成十六个代码。八进制OctalQ用八个不同的符号来表示：0、1、2、3、4、5、6、7二进制转换为十进制(10110.011)B=1x24+0x23+1x22+1x21+0x20+0x2-1+1x2-2+1x2-3

=(22.375)D数制转换………0229214………1………1………127231………1………0………11110110例：将(118)D转换成二进制十进制转换为R进制(118)D=2118259高位低位0例：将(0.125)D转换成二进制十进制转换为R进制(0.225)D=(0.001)220.1252.250020.50021.00001高位低位000例：将0.33转换为二进制，精确到小数后4位十进制转换为R进制(0.33)D=(0.0101)220.332.66020.6420.2801高位低位2.32101二进制数与十六进制数的相互转换二进制→十六进制

以四换一，即从最右侧开始，每四位二进制数划为一组，用一位十六进制数代替十六进制→二进制

以一换四，每位十六进制数用四位二进制数来替换012345670000000100100011010001010110011189ABCDEF100010011010101111001101111011110110二进制数与十六进制数的相互转换例：将二进制1001100011转换为十六进制100110101126B1011二进制数与十六进制数的相互转换例：将十六进制4EC转换为二进制401001110110010011101100CE3.二进制的运算规则1）算术运算规则加法规则：0+0=0；0+1=1；1+0=1；1+1=10（向高位有进位）减法规则：0-0=0；10-1=1（向高位借位）；1-0=1；1-1=0乘法规则：0×0=0；0×1=0；1×0=0；1×1=1除法规则：0/1=0；1/1=13.二进制的运算规则2）逻辑运算规则逻辑与运算（AND）：0∧0=0；0∧1=0；1∧0=0；1∧1=1逻辑或运算（OR）：0∨0=0；0∨1=1；1∨0=1；1∨1=1逻辑非运算（NOT）：非0=1，非1=0。2.

数值的表示为了在计算机的输入输出操作中能直观迅速地与常用的十进制数相对应，就产生了用二进制代码表示十进制数的编码方法，我们把这种编码方法称为：BCD码或8421码：

1.3.2信息的编码十进制数2398421编码001000111001考题:数值在计算机中的表示一般用8421BCD码，那么十进制数45的8421BCD码的表示为（）1.2.3ASCII码和汉字编码数字化信息编码是把少量二进制符号（代码），根据一定规则组合起来，以表示大量复杂多样的信息的一种编码。一般来说，根据描述信息的不同可分为字符编码汉字编码ASCII码基本ASCII码美国标准信息交换码可以表示128种字符字符根据其ASCII码值比较大小控制字符<数字<大写字母<小写字母0D6D5D4D3D2D1D0基本ASCII码100001042H21H7EH各种汉字编码之间的关系机内码其他系统代码输入码输出码交换码汉字输出示例：

汉字编码00111100010011101011110011001110GB2312-806763个汉字和682个符号区位码，用2字节表示一个汉字，首字节表示汉字所在的区(21H-7EH)，尾字节表示汉字在区中的位置(21H-7EH)00110000区00100001位啊：16区第1位区：16+32=48=30H=00110000位：1+32=34=21H=00100001返回机内码为了与ASCII区别，将两字节的最高位都置为一，即在原2字节上各加上80H(10000000)00110000区30H00100001位21H啊：16区第1位

GB2312-803021H返回10110000区B0H10100001位A1H30H+80H=B021H+80H=A1GB内码B0A1汉字字形码一般用点阵来表示每个汉字,每个点对应一个位

16x1624x2432x3248x48存储一个字的空间(字节)48x48/8=288字节计算机系统组成软件系统运算器中央处理器CPU控制器只读存储器ROM存储器

随机读写存储器RAM输入设备（键盘、鼠标、扫描仪等）输出设备（显示器、打印机等）系统软件Windows、DOS、Linux应用软件Office、AutoCAD硬件系统微机系统运算器运算器是计算机的核心部件，主要负责对信息的加工处理。运算器不断地从存储器中得到要加工的数据，对其进行加、减、乘、除及各种逻辑运算，并将最后的结果送回存储器中，整个过程在控制器的指挥下有条不紊地进行。

控制器控制器是计算机的指挥中枢，主要作用是使计算机能够自动地执行命令。

返回微处理器CPU微处理器是将运算器、控制器、高速内部缓存集成在一起的超大规模集成电路芯片，是计算机中最重要的核心部件。

返回存储器存储器主要负责对数据和控制信息的存储，是计算机的记忆单元。内存,也称主存只读存储器（ROM）随机读写存储器（RAM）断电信息消失外存,也称为辅助存储器磁介质型常指硬盘、闪存等光介质型则指光盘返回内存条性能指标：容量、存取速度、稳定性等硬盘性能指标容量40GB60GB80GB120GB转速5400转/分钟7200转/分钟10000转/分钟微机常用外部设备介绍--闪存光驱性能指标容量普通CD光盘的容量约650MB，DVD光盘可达10GB数据传输率倍速蓝光DVD光盘现行的DVD技术基于红色激光，而蓝光DVD基于蓝色激光。蓝色激光的波长较短，因此可以对光盘进行高密度记录与读取。蓝光标准可以使单层碟片的存储容量达到25GB，双层碟片的存储容量则达到50GB以上输入设备输入设备是将原始信息转化为计算机能接受的二进制数，以便计算机能够处理的设备。返回输出设备输出设备：有显示器、打印机、绘图仪和音箱等。1）显示系统:包括显示器和显示适配器（又称显示卡）

显示卡

点阵(针式)打印机喷墨打印机激光打印机输出设备主板主板是微型计算机系统中最大的一块电路板，有时又称为母板或系统板，是一块带有各种插口的大型印刷电路板（PCB）。它将主机的CPU芯片、存贮器芯片、控制芯片、ROMBIOS芯片等结合在一起。计算机软件软件是微机的灵魂。没有安装软件的微机称为“裸机”，无法完成任何工作。系统软件应用软件计算机软件基础1）系统软件:是管理、监控和维护计算机资源（包括硬件和软件）、开发应用软件的软件。系统软件居于计算机系统中最靠近硬件的一层，它主要包括操作系统、语言处理程序、数据库管理系统、支撑服务软件等。2）应用软件:是为解决计算机各类应用问题而编写的软件，随着计算机应用领域的不断拓展和计算机应用的广泛普及，各种各样的应用软件与日俱增，如MicrosoftOffice、WPSOffice、AdobePhotoshop等。1）系统软件操作系统是一组对计算机资源进行控制与管理的系统化程序集合，它是用户和计算机硬件系统之间的接口，为用户和应用软件提供了访问和控制计算机硬件的桥梁操作系统是一个庞大的管理控制程序，它包括五个管理功能：处理器管理、存储管理、设备管理、文件管理和作业管理机器语言用二进制代码编程序CPU能直接识别特点：运行速度快含义不明显通用性差01010101高级语言接近日常生活，有语法转变为机器可识别的代码后才有用常用高级语言BASIC及其变种C、FORTRAN、PASCALC++、JAVA、C#等编译和解释用汇编语言和各种高级语言编写出来的程序称为源程序，将高级语言或汇编语言经编译后产生的机器语言程序称为目标程序。目标程序执行结果编译运行编译程序源程序系统软件工具软件如数据库管理系统常用服务程序驱动程序驱动程序是用来向操作系统提供一个访问、使用硬件设备的接口

应用程序

应用程序是用各种高级语言编写出来的具有特定功能的程序办公自动化Office2010,WPS2010图形图像处理系统AdobePhotoshop计算机系统的层次关系内层是外层的支撑应用程序语言处理程序操作系统

裸机计算机工作原理控制流数据流输入设备输出设备运算器控制器存储器冯•诺依曼存储程序工作原理冯•诺依曼是20世纪最杰出的数学家之一，于1945年提出了“程序内存式”计算机的设计思想。这一卓越在思想为电子计算机的逻辑结构设计奠定了基础，已成为计算机设计的基本原则。所以计算机都遵循同一原理：二进制:任何信息都必须用二进制表示存储程序控制:将需要解决的问题用程序设计语言写成程序，与处理问题所需的原始数据一起通过输入设备送给计算机的内存，即存储程序；然后，控制器按照程序规定的运算步骤或用户提出的要求向计算机的有关部件发布命令并控制它们执行相应的操作，对数据进行处理，即程序控制。指令：计算机执行某一操作的的命令指令系统：计算机所有指令的集合程序：为解决一个具体问题而编写的一系列有序的指令衡量计算机性能的主要指标1.运算速度衡量一台微型计算机的主要性能指标包括：2.存储器的指标3.I/O的速度计算机的运算速度是指计算机每秒钟执行的指令数。影响运算速度的主要因素有：① CPU的主频。② 字长。1.2.4

衡量计算机性能的主要指标衡量一台微型计算机的主要性能指标包括：3.I/O的速度① 存取速度② 存储容量2.存储器的指标1.运算速度1.2.4

衡量计算机性能的主要指标衡量一台微型计算机的主要性能指标包括：I/O速度是指CPU与外部设备数据交换的速度。主机I/O的速度取决于I/O总线的设计。1.运算速度3.I/O的速度2.存储器的指标1.6多媒体技术基础

1.6.1

多媒体的基本概念⒈媒体(Media)

信息表示和传播的载体。计算机领域中有以下几种媒体：（1）存储媒体：存放表示媒体的实体。如磁盘、光盘（2）感觉媒体:作用于人感官的信息载体。如语言、声音、图像、文字。（3）表示媒体:为了加工处理、传输感觉媒体而人为构造出来的各种编码。（4）表现媒体：感觉媒体与计算机的界面。如键盘、显示器等。（5）传输媒体：传送信息的物理载体。如电缆、光纤等。媒体在计算机领域中有两种含义：一是指用以存储信息的实体，如磁带、磁盘、光盘和半导体存储器；另一种是指多媒体技术中的媒体，即指信息载体，如文本、声频、视频、图形、图像、动画等。

2、多媒体和多媒体技术

(1)多媒体(Multimedia):

多种媒体的综合。具体媒体有数字、文字、声音、图形、图像和动画。

(2)多媒体技术:

把字符、声音、图形、图像、动画等各种媒体组合起来，利用计算机、通信、广播电视技术，使它们建立起逻辑联系，并能进行加工处理的技术。(3)多媒体系统

可组织、存储、操纵和控制多媒体信息的集成环境和交互系统。

1.6.2多媒体技术的特性

多媒体技术的关键特性是信息的多样性、集成性和交互性。1.多样性：信息载体的多样性：

有数字、文字、声音、图形、图像和动画。2.集成性：多种信息的综合和集成处理：

(1)多媒体信息的集成；

(2)操作多媒体信息的工具和设备的集成。⒊交互性：多媒体系统是一个交互系统，用人机对话方式进行多媒体信息的操作。1.6.3多媒体的关键技术

多媒体的关键技术:数据的压缩和解压缩技术

视频信号和音频信号数字化后的数据量大得惊人，一部放映时间为2小时的电影，视频和音频的数据量约为208800MB(200GB),现在没有这么大的存储设备。图像压缩：把图像从以像素存储方式，经过图像变换、量化和高速编码等处理，转换成特殊形式的编码，从而降低存储和处理的数据量。目前主要有三大编码及压缩标准:(1)JPEG标准(2)

MPEG(3)