第一章：计算机基础知识

计算机与信息系统导论学习目标：让大家理解和掌握计算机基础知识和常用应用软件，并学以致用，能熟练对计算机进行操作，培养学生对计算机的兴趣，为后面的课程学习打下良好的基础。

让不会用电脑的人学会使用电脑让会用电脑的人更好地使用电脑课程安排:课程性质：考试课；总学时：48学时；4学时/周；课程要求:上机时间不允许做与本课程无关的内容;按时交作业;学习方法:以“练习操作”为中心的学习课前教材预习教师课堂讲授课上及课后操作练习巩固方法：多操作，多练习，多问目录：第一章：计算机基础知识第二章：操作系统第三章：字处理软件的使用第四章：电子表格软件的使用第五章：演示文稿软件的使用第六章：计算机网络基础与Internet的简单应用第七章：多媒体基础知识第八章：计算机与网络安全知识第一章计算机基础知识讲师：武淑萍天津财经大学第一章：计算机基础知识学习目标了解计算机的发展历程、分类、特点、用途、基本结构、基本工作原理、未来的发展趋势。理解计算机所使用的数制、各数制之间的转换、计算机信息编码。掌握计算机硬件系统与软件系统的功能、计算机的主要性能指标、文字录入知识与技能。第一章：计算机基础知识1.1电子计算机发展简介1.2计算机基本结构与基本工作原理1.3微型计算机简介1.4数据在计算机中的表示1.5文字录入基础知识1.1电子计算机发展简介电子计算机的发展历程计算机与信息社会计算机的特点计算机的分类计算机的应用领域计算机的主要技术性能指标计算机的发展趋势信息技术的发展趋向1.1.1电子计算机的发展历程

第一台电子计算机（ENIAC）5000次加法/秒体重30吨占地170m218800个电子管1500个继电器功率150KW第一台电子计算机（ENIAC）诞生1946年，美国研制成功了世界第一台计算机（ElectronicNumericalIntegratorAndCalculator,电子数字积分计算机）ENIAC由美国政府和宾夕法尼亚大学合作开发，使用了18，000个电子管，70，000个电阻器，有5百万个焊接点，耗电160千瓦，其运算速度为5000次/秒，它是按照十进制，而不是按照二进制来操作的，它是世界上第一台普通用途计算机。1.1.1电子计算机的发展历程（1）第一代电子管几千~几万次/秒1946~1954第二代晶体管几十万次/秒1955~1964FORTRAN第三代中小规模集成电路几十万~几百万次/秒1965~1970PASCAL、BASIC第四代大规模和超大规模集成电路上千万~万亿次/秒1971~至今1.1.2电子计算机的发展历程（2）起迄年份代别主要逻辑元件软件电子管机器语言晶体管高级程序设计语言中、小规模集成电路高级程序设计语言增多，出现了并行处理、多处理机虚拟存储系统以及面向用户的应用软件大规模或超大规模集成电路1946-19541955-19641965-19701971至今一二三四操作系统不断发展与完善，同时发展了数据库管理系统、通信软件等1.1.2计算机与信息社会信息技术包括信息的产生、收集、存储、表示、检测和处理，也包括信息的变换、传递、提取、显示、识别、控制和利用等方面。信息高速公路是计算机资源共享的前提信息化社会我国信息化发展的主要历程1.1.3计算机的特点运算速度快计算精确度高具有记忆和逻辑判断能力有自动控制能力1.1.4计算机的分类（1）按用途分：通用机、专用机按处理能力及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笔记本电脑和掌上电脑1.1.4计算机的分类（2）巨型机：又称为超级计算机，计算速度快,内存容量大；一般用于航天、气象、能源等领域；曙光5000、银河计算机等；目前全世界总共才有数百台，其价格非常昂贵。大中型机：通用性好，综合处理能力强;主要用于公司、银行、政府机关和大型制造厂家等；IBM4300。小型机：具有规模小、结构简单，硬件成本低和软件易于开发的特点；主要用于企业管理、大学及科研机关的科学计算;DEC推出的PDP-11系列、VAX-11系列。HP有1000、3000系列。1.1.4计算机的分类（3）4.微型机:又称为个人计算机,体积小,价格低,功能齐全；主要包括台式机和便携式微机。5.笔记本和掌上电脑1.1.5计算机的应用领域（1）科学计算数据处理自动控制计算机辅助系统人工智能最早应用、比重下降。在天文,地质,原子能研究等高新技术领域中仍占重要位置。新型汽车和飞机的设计，先经过计算机的气流实验1.1.5计算机的应用领域（2）科学计算数据处理自动控制计算机辅助系统人工智能对数据的收集、存储、整理、检索和统计等。最大应用领域(80%以上机时),如MIS系统和OA。1.1.5计算机的应用领域（3）科学计算数据处理自动控制计算机辅助系统人工智能也称计算机控制：指对动态过程(如人造卫星、航天飞机、巡航导弹(自动修正导弹在飞行中的导向)等)进行控制、指挥和协调.。1.1.5计算机的应用领域（4）科学计算数据处理自动控制计算机辅助系统人工智能计算机辅助设计CAD（ComputerAidedDesign）/与计算机辅助制造CAM（

ComputerAidedManufacturing）计算机集成制造系统CIMS（ComputerIntegrateManufacturerSystem）计算机辅助教育CBE（ComputerBasedEducation）:计算机辅助教学CAI(Computer-AidedInstructon)计算机管理教学CMI（Computer-ManagedInstructon）等等1.1.5计算机的应用领域（5）科学计算数据处理自动控制计算机辅助系统人工智能AI(ArtificialIntelligence):用计算机模拟人的智能(1)机器人生于美国,发展最快的是日本.工业机器人(由事先编好的程序完成重复性操作)和智能机器人(具感知能力能说话和回答问题)。(2)专家系统:模拟专家智能.用户输入要查询问题和有关数据,该类软件就能通过推理判断作答(3)模式识别:主要研究图形识别和语言识别,如公安机关的指纹分辨器(4)智能检索:除了存储经典数据库中的”事实”外,还存储供推理和联想使用的”规则”,具有一定的推理能力.1.1.6计算机的主要性能指标主频（时钟频率）

指计算机CPU在单位时间内输出的脉冲数。它在很大程度上决定了计算机的运行速度。单位MHz或GHz。字长：计算机的运算部件能同时处理的二进制数据的位数。内存容量：内存储器中能存储信息的字节总数。存取周期：存储器进行一次"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"操作(如连续的两次"读"操作)所需的最短时间，称为存取周期(或存储周期)。运算速度：通常所说的计算机的运算速度(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。其他指标：配置的外围设备、配置的软件、可靠性等。1.1.7计算机的发展趋势巨型化微型化智能化网络化

可以把计算机的发展趋势概括为：高、广、深。计算机的发展趋势——微型化Altair8800计算机不再是单一的计算机器，而是一种信息机器，一种个人的信息机器。计算机发展——巨型化（2000年左右）中国最快超级服务器：“曙光3000”

运算速度为每秒3800亿次（排名80位）

48小时的精确天气预报数据处理只需1小时38分钟；一个月的气候预报仅用15分钟；

1000万人每人每天可以在网上点击800次网页；

1000万人每人每天可以收发7封“电子邮件”。

计算机发展——巨型化（2010-11）中国最快超级服务器：“天河一号”其实测运算速度可以达到每秒2570万亿次。由国防科学技术大学研制的

千万亿次超级计算机“天河一号”名列第一。这个速度意味着，如果用“天河一号”计算一秒，则相当于全国13亿人

连续计算88年。如果用“天河一号”计算一天，一台当前主流微机得算160年。“天河一号”的存储量，则相当于4个国家图书馆藏书量之和。计算机发展的趋势——智能化“总有一天，人类会造出一些举止跟人一样的‘没有灵魂的机械’来”。

——笛卡尔（1637）人类第一个“工业机器人”：

一头在纺织机上挑纱的“驴”（1742年）第一代机器人

机械手（1962年出现）第二代机器人

具有“感觉”的机器人第三代机器人

装有启发式计算机的“智能机器人”DeepblueGarryKasparov机械手能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。机械手是最早出现的工业机器人，也是最早出现的现代机器人，它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。现代机器人北京奥运会曾经使用过的机器人福娃机器人

福娃机器人能够感应到一米范围内的游客，与人对话、摄影留念、唱歌舞蹈，还能回答与奥运会相关的问题。翻译机器人

能够实现在任何时间、场所，对任何人和任何设备的多语言服务。安保机器人

其杰出代表为排爆机器人。上海世博会使用过的机器人海宝机器人

迎宾服务、语音服务、信息服务、照相服务、导航服务等。1.1.8信息技术的发展方向移动通信将由3G到4G三网融合将逐步实现电信网（宽带通信网）广播电视网（数字电视网）互联网（下一代互联网）思考题：电子计算机的发展经历了几代？各代的主要特征是什么？计算机的主要特点？何为3G和4G?1.2计算机基本结构与基本工作原理1.2.1计算机系统组成1.2.2计算机硬件系统1.2.3计算机软件系统1.2.4计算机的基本工作原理1.2.1计算机系统组成计算机系统＝硬件系统＋软件系统硬件(Hardware)系统：实体设备，是计算机完成计算工作的物质基础。软件(Software)：是在计算机硬件设备上运行的各种程序，是介于用户和硬件系统之间的界面。

计算机系统是一个整体，硬件系统和软件系统不可分割，两者的结合才能发挥计算机系统的功能，相辅相成，缺一不可。1.2.2计算机硬件系统（1）计算机的硬件系统一般由5大部件组成，即控制器、运算器、存储器、输入/输出装置(冯·诺依曼思想)。

冯．诺依曼

美籍匈牙利人。他的主要贡献提出了在计算机内存储程序的概念和规定的计算机硬件的基本结构思想。他的主要思想有以下三点：计算机有5大硬件构成；计算机内部的处理使用二进制思想；计算机就是程序的自动执行。他的贡献对计算机的发展具有划时代的意义。1957年2月8日在医院逝世，享年53岁。

1.2.2计算机硬件系统（2）1.运算器(ArithmeticLogicUnit,ALU)核心部件:对信息或数据进行加工和处理，是计算机对数据进行算术运算和逻辑运算的部件，由加法器和补码器等组成,能够处理各种数学运算问题和逻辑运算问题。2.控制器(ControlUnit)是计算机的控制中心，控制计算机硬件系统的全部动作。主要由指令寄存器、指令译码器、程序计数器(PC)和操作控制器等组成。运算器和控制器合称为中央处理器(CentralProcessingUnit,即CPU）。1.2.2计算机硬件系统（3）3.存储器(MemoryUnit)

存储器的功能是用来存储程序和数据。

由存储体、地址寄存器、地址译码器、数据寄存器和读/写控制电路组成。主要分为内存(主存)和外存(辅存)。内存:半导体材料外存:磁性材料(海量存储器)。只与主存打交道，不能被其他部件直接访问（如磁盘、磁带、光盘）。运算器、存储器和控制器统称为主机。1.2.2计算机硬件系统（4）4-5、输入/输出设备(I/O

Unit)输入设备：输入设备是外部向计算机输入信息的装置。其功能是将程序、数据及其他信息，转换成计算机能识别的二进制代码，送入存储器保存。（键盘、鼠标、光笔、扫描仪、图形板等。输出设备：输出设备是将计算机内部的二进制数据信息转换为人们所需要的或者其他设备能接受和识别的信息形式。（显示器、打印机、绘图仪等）磁盘既是输入设备又是输出设备。1.2.3计算机软件系统软件是为了运行、管理、维护和使用计算机而编制的各种程序和相关的文档及数据。程序是为解决某一具体问题而使用一种特殊的计算机语言编写的计算机指令的有序集合。文档是描述程序操作及使用的有关资料。计算机软件系统包括系统软件和应用软件两大类。1.系统软件

系统软件是控制和协调计算机及其外部设备、支持应用软件开发和运行的软件，主要包括以下软件：操作系统程序设计语言（机器语言、汇编语言、高级语言、非过程语言、智能性语言）语言处理程序（编译环境）数据库管理系统网络软件系统服务程序系统软件——操作系统操作系统OS（OperatingSystem）是计算机系统中不可缺少的最基本最重要的系统软件，它是最贴近硬件的系统软件，是用户和计算机的接口。具体而言，操作系统负责管理计算机系统的各种软硬件资源，使计算机各部分协调有效的工作，用户通过它来使用计算机并能使计算机充分实现其功能。操作系统有两个角色：“管理员”和“服务员”“管理员”的目的是最大限度地提高各个计算机硬件的运行效率，最充分地发挥各种软件及其开发工具的应用效力；“服务员”的目的是最大限度地为用户使用计算机提供尽可能多的服务和方便，以及最充分地提高用户使用计算机的效率。常见的操作系统有：DOS、Windows、Linux、Unix等。系统软件——计算机语言处理程序计算机语言是程序设计的工具，也称程序设计语言。发展至今，计算机语言可以分为：机器语言、汇编语言和高级语言3大类。机器语言：用二进制表示的指令就是机器语言。这是机器能直接识别的语言，是由1和0组成的一组代码指令，但对人而言，使用不方便，易错不易改。汇编语言：由助记符和十进制数表示的指令便是汇编语言。汇编语言较机器语言简洁易用，但仍旧是从指令系统中选择指令，是面向机器的语言。高级语言：该类语言用十进制数表示数值型数据，而程序语言则用接近自然语言的英文表示，描述问题和数学公式类似，且与具体的计算机指令系统无关，即对机器依赖性低，使用标准版高级语言程序，可在不同计算机系统上使用。系统软件——计算机语言处理程序用汇编语言和高级语言编写的程序，计算机都不能直接执行，必须把它们翻译成机器语言程序（目标程序），计算机才可以识别。语言处理程序就是把汇编语言源程序和高级语言源程序翻译成机器语言的程序。把汇编语言源程序翻译成机器语言目标程序的程序称为汇编程序。将高级语言源程序翻译成机器语言目标程序的程序有两种：一种称为“编译程序”，一种称为“解释程序”编译程序把高级语言源程序作为一个整体进行处理，翻译完毕形成机器语言目标程序再执行。如FORTRAN、C。解释程序则对高级语言程序逐句解释执行，即翻译一句执行一句。如BASIC.系统软件——数据库管理系统数据库是存储在计算机系统内的有结构的数据的集合。数据库管理系统(databasemanagementsystem)是一种操纵和管理数据库的大型软件，用于建立、使用和维护数据库，简称DBMS。它对数据库进行统一的管理和控制，以保证数据库的安全性和完整性。较著名的适用于微机系统的数据库管理系统有SQLServer、Oracle、Mysql。应用软件

(1)用户为了解决某些特定具体问题而开发和研制或外购的各种程序。（要在系统软件的支持下运行）(2)通用软件包，如字处理、电子表格、绘图、课件制作、网络通信等。1.2.4计算机的基本工作原理计算机的基本工作原理是由美籍匈牙利科学家冯·诺依曼在1946年提出的。到现在为止，虽然计算机的设计制造技术发生了很大变化，但就其体系结构而言，仍旧没有脱离冯·诺依曼的思想，这样的计算机称为冯·诺依曼机。冯·诺依曼的设计思想可概括为以下三条：计算机由运算器、存储器、控制器、输入和输出设备五大基本部件组成。计算机内部采用二进制来表示程序和数据。计算机的工作过程是由存储程序控制的。将编制好的程序送入内存储器后启动计算机工作，则计算机将能自动逐条取出指令和执行指令，而无需人为干预。

“程序存储”概念是冯·诺依曼设计思想的核心。计算机的工作过程了解“程序存储”概念之后，将较容易理解计算机的工作过程：若要通过计算机解决问题，需先把程序编出来，然后通过输入设备送到存储器中保存起来，即程序存储；接着便是执行程序的问题了。——由冯．诺依曼的设计思想，计算机应能自动执行程序，而执行程序又归结为逐条执行指令。计算机的工作过程执行指令的过程如下：1．取出指令：从存储器某个地址中取出要执行的指令送到CPU内部的指令寄存器暂存；2．分析指令：把保存在指令寄存器中的指令送到指令译码器，译出该指令对应的微操作；3．执行指令：根据指令译码器向各个部件发出相应控制信号，完成指令规定的操作；4、为执行下一条指令做好准备，即形成下一条指令地址。1.3微型计算机简介1.3.1主机箱1.3.2主板1.3.3CPU1.3.4存储器1.3.5常用输入设备1.3.6常用输出设备1.3.7微型计算机的组装1.3.1主机箱1.3.2主板(1)主板又叫主机板（MainBoard）、系统板（SystemBoard）或母板（MotherBoard），是微型计算机的核心连接部件。主板既是连接各个部件的物理通路，也是各部件之间数据传输的逻辑通路，几乎所有的部件都连接在主板上。(1)芯片组(2)总线扩展插槽(3)AGP插