第一章 计算机基础知识

第1章计算机概论大学生计算机基础主讲：张浩大学计算机基础第一章计算机概论第二章Windows7中文操作系统第三章文字处理软件word2010第四章电子表格处理软件Excel2010第五章演示文稿制作软件PowerPoint2010第六章Internet基础及应用目录成绩评定：大学计算机应用基础期末考试成绩（50%）+实验成绩（30%）+平时成绩（20%）期末总评成绩教学内容第一章计算机概论1.信息科学与信息技术2.计算机的发展、分类与展望3.信息的表示与存储4.计算机系统概述5.信息安全技术6.软件知识产权与计算机道德

1.1信息科学与信息技术信息是客观事物状态和特征的反映，是关于事物运动的状态和规律的表征，也是关于事物运动的知识。是用符号、信号或消息所包含的内容来消除对客观事物认识的不确定性。信息分类（1）重要性分为战略信息、战术信息和作业信息。（2）应用领域为管理信息、社会信息、科技信息、军事信息等。（3）加工顺序分为一次信息、二次信息和三次信息等。（4）反映形式分为数字信息、图像信息和声音信息等。1.1.1信息科学1.1信息科学与信息技术信息的特征（1）真伪性。（2）普遍性和无限性。（3）可传递性和共享性。

（4）时效性和时滞性（5）有序性（6）可变换性四种形态：数据、文本、声音和图像。1.1.1信息科学1.1信息科学与信息技术信息系统是一个由人、计算机等组成的能进行信息收集、传送、存储、维护和使用的系统。一般信息系统具有数据采集与输入、数据存储、数据传输、数据加工处理和数据输出等功能。1.1.1信息科学1.1信息科学与信息技术信息技术（InformationTechnology，缩写：IT），是主要用于管理和处理信息所采用的各种技术总称。它主要是应用计算机科学和通信技术来设计、开发、安装和实施信息系统及应用软件，也常称为信息和通信技术（InformationandCommunicationsTechnology,ICT），有时也叫做“现代信息技术”。1.1.2信息技术1.1信息科学与信息技术1.按表现形态的不同，信息技术可分为硬技术（物化技术）与软技术（非物化技术）。前者指各种信息设备及其功能，如显微镜、电话机、通信卫星、多媒体计算机。后者指信息获取与处理的各种知识、方法和技能，如语言文字技术、数据统计分析技术、计算机软件技术等。2.按工作流程中基本环节的不同，信息技术可分为信息获取技术、信息传递技术、信息存储技术、信息加工技术及信息标准化技术。3.按使用的信息设备不同，信息技术可分为电话技术、电报技术、广播技术、电视技术、复印技术、缩微技术、卫星技术、计算机技术、网络技术等。4.按技术功能层次不同，可分为基础层次的信息技术（新材料、新能源技术）、支撑层次的信息技术（机械、电子、激光、生物技术等等）、主体层次的信息技术（感测、通信、计算机、控制技术）以及应用层次的信息技术（文化教育、商业贸易、工农业生产等等）1.1.2信息技术1.2计算机的发展、分类与展望

了解计算机的发展阶段及划分依据;了解计算机的分类及发展方向;了解计算机的主要应用领域。学习目的1.2计算机的发展、分类与展望

什么是计算机？计算机（computer）俗称电脑，是一种用于高速计算的电子计算机器，可以进行数值计算，又可以进行逻辑计算，还具有存储记忆功能。特点：数字化通用性1.2.1计算机的发展阶段(1)第一台电子计算机ENIAC经过了多年的科学积累，世界上第一台电子计算机在1946年2月在美国宾西法尼亚大学研制成功，取名ENIAC（埃尼阿克，ElectronicNumericalIntegratorAndCalculator)即“电子数值积分式计算机”。用于美国陆军部的弹道研究室。1.2.1计算机的发展阶段(1)第一台电子计算机ENIAC1.2.1计算机的发展阶段(2)ENIAC的特点元器件：18800个电子管耗电：约150kW占地：170m2重量：约30吨速度：每秒可进行5000次加、减法运算主频：0.1MHz用途：主要用于进行弹道轨迹分析计算，被誉为“比炮弹还要快的计算机”。不足：容量小；线路连接工作较繁琐；耗电量大；电子管的寿命短。1.2.1计算机的发展阶段(3)冯·诺依曼思想美籍匈牙利数学家冯·诺依曼（VonNeumann）为了解决这些不足，提出了重要的改进理论，主要有两点：★电子计算机采用“存储程序方式”工作。就是把原来改变配线及切换开关等工作以程序的方式预先存放在计算机中，在控制器的控制下自动执行。★明确指出了整个计算机的结构应有五个基本部分组成：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。1.2.1计算机的发展阶段(4)电子计算机的发展过程代次起止年份所用电子元器件数据处理方式运算速度应用领域第一代1946~1957电子管汇编语言、代码程序5千~4万次/秒国防及高科技第二代1958~1964晶体管高级程序设计语言几十万~百万次/秒工程设计、数据处理第三代1964~1971中、小规模集成电路结构化、模块化程序设计、实时处理几百万~几千万次/秒工业控制、数据处理第四代19721至今大规模、超大规模集成电路分时、实时数据处理、计算机网络几千万~上亿条指令/秒工业、生活等各方面1.2.1计算机的发展阶段电子管晶体管超大规模集成电路集成电路1.2.1计算机的发展阶段我国计算机的发展情况

我国计算机事业始于20世纪50年代1952年我国的第一个电子计算机科研小组在中科院数学所成立。1958年，我国第一台电子计算机诞生。1960年，我国第一台自行研制的通用电子计算机107问世。1964年，我国研制了大型通用电子计算机119机，用于我国第一颗氢弹研制工作的计算任务。20世纪70年代以后，我国生产的计算机进入了集成电路计算机时期。1.2.1计算机的发展阶段进入20世纪80年代，我国又研制成了巨型机。1982年，我国独立研制成功了沿河1型巨型计算机，运算速度为每秒1亿次。1992年，国防科大研制成功银河II通用并行巨型计算机，运算速度每秒10亿次。1997年6月研制成功的银河３型巨型计算机，运算速度为每秒１３０亿次。１９９７—１９９９年，曙光计算机运算速度突破每秒１０００亿次。２０００年，每秒３０００亿次。２００４年，每秒１万亿次1.2.1计算机的发展阶段(5)未来计算机的发展方向

计算机广泛应用于科学研究、数据处理、过程检测与控制、计算机辅助系统、电子商务、多媒体技术、虚拟现实、人工智能、通信网络等方面。随着大规模集成电路的发展，微型机的集成度将不断加强，运行速度和存储能力将不断提高。电子计算机正朝着巨型化、微型化、网络化、智能化方向发展。当前，世界上许多国家正在研制新一代计算机系统，科学家试图通过纳米技术、光技术、生物技术、量子技术等研制光学计算机、生物计算机、分子计算机、量子计算机等。1.2.2计算机的特点1.自动运行程序2.运算速度快3.运算精度高4.具有记忆能力5.具有逻辑判断能力6.可靠性高7.支持人机交互8.通用性强1.2.3电子计算机的分类可以从不同的角度对计算机进行分类:(1)按处理的信号不同：数字计算和模拟计算机。

数字计算机处理数字信号数据，模拟计算机处理模拟

信号数据。(2)按功能可分为:专用计算机和通用计算机。

专用计算机功能单一、适应性差但是在特定用途下有效、

经济、快速。通用计算机功能齐全、适应性强。目前所说的计算机都是指通用计算机。1.2.3电子计算机的分类(3)IEEE(美国电气和电子工程师学会)的分类IEEE分类主机：即大型计算机小型机：结构简单、价格较低，使用方便个人计算机：包括台式计算机、笔记本计算机、掌上电脑（PDA） 小巨型机：即小型化的巨型机工作站：专门处理特殊事务的一种独立的计算机1.2.3电子计算机的分类(4)按计算机综合性能指标划分按照运算速度、存储容量、软件配置、价格等指标划分又可分为巨型计算机、大型计算机、小型计算机、工作站和微型计算机。巨型计算机也称超级计算机。

2009年10月，在我国高性能计算学术年会上国防科技大学发布了国内首台峰值性能超千万亿次的超级计算机系统——天河一号。“天河一号”具备每秒钟1206万亿次的峰值速度和每秒563．1万亿次的Linpack实测性能。“天河一号”的成功研制使我国成为继美国之后第二个能研制千万亿次计算机的国家。1.2.3电子计算机的分类“天河一号”超级计算机

我国正在研发的千万亿次高性能计算机“曙光6000”于2010年11月问世。它采用“混合动力”，最重要的计算部分将采用国产的八核龙芯，是完全自主设计和拥有全部知识产权的处理器。服务分区由近6万个通用处理器核及近5000个通用图形处理器(GPGPU)加速部件组成，峰值性能为每秒近3000万亿次，实测Linpack（线性系统软件包）性能达到每秒1000多万亿次。并计划提供给国家华南超级计算中心使用。这一实测性能超过了落户在天津滨海新区的“天河一号”，后者实测Linpack性能为每秒500多万亿次。1.2.3电子计算机的分类1.2.3电子计算机的分类天河二号天河二号由中国国防科学技术大学研制的超级计算机系统，以峰值计算速度每秒5.49亿亿次、持续计算速度每秒3.39亿亿次双精度浮点运算的优异性能位居榜首，成为全球最快超级计算机。2013年11月18日，国际TOP500组织公布了最新全球超级计算机500强排行榜榜单，“天河二号”以比第二名—美国的“泰坦”快近一倍的速度再度登上榜首。在2015年公布的全球超级计算机500强榜单中，中国“天河二号”以比第二名美国“泰坦”快近一倍的速度连续第五次获得冠军。2015年5月，“天河二号”上成功进行了3万亿粒子数中微子和暗物质的宇宙学数值模拟，揭示了宇宙大爆炸1600万年之后至今约137亿年的漫长演化进程。1.2计算机的工作原理与系统组成1.2.1计算机工作原理计算机工作原理采用的是“存储程序”原理，由美籍匈牙利数学家冯·诺依曼（J.VonNeumann）提出的。2.“存储程序”原理核心内容如下：

1.)计算机硬件包括控制器、运算器、存储器、输入设备和输出设备5部分。

2.)计算机的指令和数据都用二进制数表示。

3.)程序存放在存储器中，计算机自动执行程序中的指令。3.由以上原理可知，计算机要完成一项任务，首先要编写该任务的程序，然后将程序装入计算机的存储器，再运行该程序即可。1.2计算机的工作原理与系统组成1.2.1计算机工作原理计算机运行程序的过程就是执行程序中指令的过程，执行指令有以下3个步骤：1.取指令：

CPU根据其内部的程序计数器的内容，从存储器中取出对应的指令，同时程序计数器增加一个数，使其为下一条指令的地址。2.分析指令：

CPU分析所取出的指令，确定要进行的操作。3.执行指令：

CPU根据指令的分析结果，向有关的部件发出相应的控制信号，相关的部件进行工作，完成指令规定的操作。1.2.2计算机系统的组成

1.2.3计算机硬件的组成

中央处理器（CPU）2.存储器3.输入、输出设备4.主板1.2.2计算机硬件系统CPU----中央处理器或中央处理单元（CentralProcessingUnit），由运算器和控制器组成，是计算机的核心部件，用来读取程序和执行程序指令，进行运算和做出判断。运算器主要由算术逻辑单元、浮点运算单元、通用寄存器组和专用寄存器组成。用来执行加减等算术运算和比较数据等逻辑运算。控制器主要由指令寄存器、指令译码器、操作控制器、程序计数器等组成正面反面CPU主要性能指标主频、外频和倍频前端总线频率扩展总线速度缓存返回存储器存储器是计算机的记忆和存储部件，用来存放信息。对存储器而言，容量越大，存取速度则越快。计算机中的操作，大量的是与存储器交换信息，存储器的工作速度相对于CPU的运算速度要低得多，因此存储器的工作速度是制约计算机运算速度的主要因素之一。存储器分为内存和外存两种。返回1、内存也称主存储器，简称贮存。它直接与CPU相连接，存储容量较小，但速度快，用来存放当前运行程序的指令和数据，并直接和cpu交换信息。

内存分成：随机存储器和只读存储器两种。RAM（随机存储器）（内存条）RAM的全名是读写随机存储器。特点：

可以读出，也可以写入；当断电后，存储内容立即消失，称为易失性返回ROM（只读存储器）ROM为只读存储器（ReadOnlyMemory）或译唯读存储器的缩写。特点：

只可以读出，当断电后，存储内容仍然存在，不会消失Cache（高速缓冲存储器）高速小容量存储器，与内存之间的信息调度，传送自动完成。存储器的主要功能：存放数据和程序。内存储器（主存储器）外存储器（辅存）随机存储器（RAM）只读存储器（ROM）CMOS返回（硬盘、光盘、优盘等）存储器类型主板主板又叫主机板、系统板和母板，是计算机的调度中心，负责协调计算机各部件之间的工作。主板上有用于安装CPU、RAM内存条的插槽、用于扩展主板功能和实现外部设备与CPU通信的扩展槽、用于连接外部设备、存储驱动器和电源的插槽或插座、连接主机面板上的指示灯和功能按钮的插件、在主板各部件之间传输数据和指令的数据线等。CPU插槽内存插槽扩展插槽I/O接口电源插座输入输出设备输入输出设备简称I/O设备，统称为外部设备。输入设备用来接受用户输入的原始数据和程序，并将它们转变为计算机能识别的二进制代码形式，存放到存储器中。常用的输入设备有键盘、鼠标、扫描仪、数字化仪、磁卡读入机、条形码阅读器、汉字手写输入板、麦克风、音频输入设备、视频输入设备等。输出是计算机系统送出信息的过程。输出设备是指能从计算机系统中送出信息的设备。常用的输出设备有：显示器、打