第1章计算机基础知识

计算机基础知识计算机的发展与应用计算机系统组成数据在计算机中的表示多媒体技术概念及应用计算机网络与Internet计算机信息安全基础计算机基础知识第一章计算机的发展历程计算机的特点、分类计算机应用1.1计算机的发展与应用关键人物-----冯·诺依曼、图灵1.1.1计算机的发展年代部件第一代（1946-1959）第二代（1959-1964）第三代（1964-1972）第四代（1972至今）逻辑元件电子管晶体管集成电路超大规模集成电路主要存储器汞延迟线磁芯半导体存储器半导体存储器外存储器磁鼓磁带、磁盘磁带、磁盘硬盘、光盘运算速度（每秒指令数）数千至数万次数百万次千万次上千万至万亿次目前，微机进入第五阶段，64位奔腾（Pentium）系列微处理时代，代表产品是Intel公司的酷睿系列芯片及与之兼容的AMD的A系列微处理器芯片，目前CPU向多核处理器发展，Intel酷睿i74770K是四核八线程，主频可达3.5GHz，使微机性能有了更大的提高，在智能化、网络化等方面有更高的应用。另外，智能手机、掌上电脑也是目前计算机的一个发展趋势。1.1.1计算机的发展1.1.1计算机的发展（1）运算速度快（2）计算机精度高（3）存储能力强（4）有数据分析和逻辑判断能力1.1.2计算机的特点、分类计算机分类（1）按工作原理分类

数字计算机、模拟计算机（2）按应用分类

通用计算机、专用计算机（3）按规模分类

巨型机、大型机、中型机、小型机、微型机1.1.2计算机的特点、分类科学计算数据管理计算机辅助系统人工智能过程控制和检测多媒体技术计算机网络1.1.3计算机的应用计算机系统由计算机硬件和计算机软件组成1.2计算机系统组成冯·诺依曼计算机结构

计算机由五大基本部分组成：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备1.2.1计算机硬件系统PC机基本构成是由显示器、主机、键盘鼠标构成。其中主机是核心部分，主机箱内部有CPU、主板、硬盘、光盘驱动器、电源、显示适配器（显示卡）等。主板

主板也叫系统板或者母板，所有的部件都连接或者插入到主板上，通过主板来协调工作。个人计算机的组成主板基本构成中央处理器（CentralProcessingUnit，CPU）又称为微处理器，是整个PC机的核心CPU的性能指标有5个方面

主频、外频、倍频系数、总线频率、缓存主频也叫时钟频率，单位是兆赫（MHz）或千兆赫（GHz），用来表示CPU的运算、处理数据的速度。通常，主频越高，CPU处理数据的速度就越快。比如Intel酷睿i74770的主频为3.4GHz。CPU介绍存储器（Memory）是计算机系统中的记忆设备，用来存放程序和数据。按用途存储器可分为主存储器（内存）和辅助存储器（外存）。内存储器按功能分为只读存储器(ROM)和随机存取存储器(RAM)。高速缓冲存储器（Cache）存储器介绍输入设备（InputDevice）是向计算机输入数据和信息的设备，是计算机与用户或其他设备通信的桥梁，是用户和计算机系统之间进行信息交换的主要装置之一。键盘，鼠标，摄像头，扫描仪，光笔，手写输入板，游戏杆，语音输入装置等都属于输入设备。输入设备介绍输出设备（OutputDevice）是计算机的终端设备，用于接收计算机数据的输出显示、打印、声音、控制外围设备操作等。常见的有输出设备有显示器、打印机、绘图仪、影像输出系统、语音输出系统、磁记录设备等。输出设备软件概念

计算机软件(ComputerSoftware)是指计算机系统中的程序、数据及其文档。计算机软件总体分为系统软件（SystemSoftware）和应用软件（ApplicationSoftware）两大类系统软件是负责管理计算机系统中各种独立的硬件，使得它们可以协调工作。应用软件是用户可以使用的各种程序设计语言，以及用各种程序设计语言编制的应用程序的集合，分为应用软件包和用户程序。1.2.2计算机软件系统计算机所使用的电路元器件决定了其采用二进制处理数据二进制计数制，即“逢二进一”的计数制二进制也有两个特点：数码仅采用“0”和“1”，所以基数是2；相邻两位之间为“逢二进一”的关系。它的“位权”可表示成2i，2为其基数，i为数位序号，取值法和十进制相同。任何一个二进制数都可以表示为按位权展开的多项式之和，如数101.1可表示为：101.1=122+021+120+12-11.3数据在计算机中的表示八进制用的数码共有8个，即0～7，则基数是8；相邻两位之间为“逢八进一”的关系，它的“位权”可表示成8i。任何一个八进制数都可以表示为按位权展开的多项式之和，如八进制数362.7可表示为：362.7=382+681+280+78-11.3数据在计算机中的表示十六进制用的数码共有16个，除了0～9外又增加了6个字母符号A、B、C、D、E、F，分别对应了10、11、12、13、14、15；其基数是16，相邻两位之间为“逢十六进一”的关系，它的“位权”可表示成16i。任何一个十六进制数都可以表示为按位权展开的多项式之和，数5BC3.E可表示为：5BC3.E=5163+11162+12161+3160+1416-11.3数据在计算机中的表示二进制八进制十进制十六进制二进制八进制十进制十六进制000000100010880011111001119901022210101210A01133310111311B10044411001412C10155511011513D11066611101614E11177711111715F1.3数据在计算机中的表示任意R进制数转换成十进制数，通过按权展开法完成。把一个任意R进制数anan-1…a1a0.a-1a-2…a-m转换成十进制数，其十进制数值为每一位数字与其位权之积的和：an×Rn+an-1×Rn-1+„+a1×R1+a0×R0+a-1×R-1+a-2×R-2+„+a-m×R-m①(110.101)2=12２+12１+020+12-1+02-2+12-3=4+2+0+0.5+0+0.125=(6.625)10②(743)8=78２+48１+380=(483)10③(AC4.6F)16=A16２+C16１+4160+616-1+F16-2=1016２+1216１4160+616-1+1516-2=(2756.43359375)101.3数据在计算机中的表示整数部分的转换采用“除基取余”法，即整数部分除以基数R取余数，直到商0为止，先得到的余数为低位，后得到的余数为高位。将余数按高低位进行排列即可得到R进制整数部分各位的数码。132=6----------余数162=3------------余数032=1------------余数112=0------------余数1逆向取余数（后得的余数为结果的高位）得：(13)10=(1101)2。1.3数据在计算机中的表示将257转换为八进制和299转换十六进制数的计算如下：257÷8=32----余数1299÷16=18----余数1132÷8=4----余数018÷16=1----余数24÷8=0----余数41÷16=0----余数1得：(257)10=(401)8得：(299)10=(12B)161.3数据在计算机中的表示小数部分转换采用“乘基取整”法，即小数连续乘基数R取整数，直到小数部分为零或已得到足够多个整数位，先得到的整数位低位，后得到的整数为高位。0.62=1.2------------整数部分为10.22=0.4------------整数部分为00.42=0.8------------整数部分为00.82=1.6------------整数部分为10.62=1.2------------整数部分为1（进入循环过程）结果得：(0.9)10=(0.10011)21.3数据在计算机中的表示八进制数和十六进制数与二进制数之间的转换将八进制数转换成二进制数时，只需要将每一位八进制数码用3位二进制数码代替即可，例如：(27.64)８(010111.110100)２(10111011.00110101)2=(10111011.001101010)2=(273.152)8

小数部分最后一组如果不够3位，应在尾部用零补足3位再进行转换。1.3数据在计算机中的表示将十六进制数转换成二进制数时，只需将每一位十六进制数码用4位二进制数码代替即可，例如：(AF.7)16=(10101111.0111)2将二进制数转换成十六进制数时，只需从小数点开始，分别向左和向右每4位一组用一位十六进制数码代替即可。小数部分的最后一组不足4位时要在尾部用0补足4位，例如：(10100111.11111)2=(10110111.10011000)2=(A7.F8)161.3数据在计算机中的表示二进制数的加法运算二进制加法规则共4：0+0=0；0+1=1；1+0=1；1+1=0（向高位进位1）二进制减法规则也是４条：0-0=0；1-0=1；1-1=0；0-1=1（向相邻的高位借1当2）如：1010–0111=00111.3数据在计算机中的表示二进制乘法规则也是４条：0×0=0；0×1=0；1×0=0；1×1=1二进制的除法同样是乘法的逆运算，也与十进制除法类似，仅仅是换用了二进制的减法和乘法规则1.3数据在计算机中的表示在计算机中，小数点不用专门的器件表示，而是按约定的方式标出。共有两种方法来表示小数点的存在，即定点表示和浮点表示。定点表示的数称为定点数，浮点表示的数称为浮点数。一个任意二进制数N可以表示为下式：N=2JS其中，S称为尾数，是二进制纯小数，表示N的有效数位；Ｊ称为Ｎ的阶码，是二进制整数，指明了小数点的实际位置，改变J的值也就改变了数N的小数点的位置。1.3.2信息在计算机中的表示原码数值位部分不变，仅用0和1表示其符号得到的数的编码，称为原码数在计算机中可存为01100101；数-1100101在计算机中可存为11100101。反码的表示方法是：正数其反码和原码同形，负数则将其原码的符号位保持不变，而将其他位按位求反（即将0换为1，将1换为0）。[+1]=[00000001]原=[00000001]反=[00000001]补[-1]=[10000001]原=[11111110]反=[11111111]补数的编码表示补码的表示方法是:正数的补码就是其本身,负数的补码是在其原码的基础上，符号位不变，其余各位取反，最后+1[+1]=[00000001]原=[00000001]反=[00000001]补[-1]=[10000001]原=[11111110]反=[11111111]补为什么要使用原码、反码和补码呢？1-1=1+(-1)=[00000001]原+[10000001]原=[10000010]原=-2

1-1=1+(-1)=[00000001]原+[10000001]原=[00000001]反+[11111110]反=[11111111]反=[10000000]原=-01-1=1+(-1)=[00000001]原+[10000001]原=[00000001]补+[11111111]补=[00000000]补=[00000000]原数的编码表示十进制数字的编码采用BCD码，其中8421码是最常用的编码方法。BCD码表示十进制数6532就可以直接写出结果：0110010100110010。字母和常用符号的编码非数值的表示b7b6b5b4b3b2b10000010100111001011101110000NULDLESP0@P`p0001SOHDC1!1AQaq0010STXDC2“2BRbr0011ETXDC3#3CScs0100EOTDV4$4DTdt0101ENQNAK%5EUeu0110ACKSYN&6FVfv0111BELETB‘7GWgw1000BSCAN（8HXhx1001HTEM）9IYiy1010LFSUB*:JZjz1011VTESC+;K[k{1100FFFS,<

L\l|1101CRGS-=M]m}1110SORS.>

N^n~1111SIUS/?O_oDEL汉字字形常用点阵字形法和矢量法我国制定了《信息交换用汉字编码字符集基本集》，即GB2312—80，收入汉字6763个，符号715个，总计7478个字符非数值的表示多媒体技术基础知识数字化媒体多媒体技术的应用领域1.4多媒体技术概念及应用媒体

媒体是用于传播和表示各种信息的载体和手段，如常见的报纸、电视、广播等都是媒体多媒体

多媒体是文字、图形、图像、声音、动画和视频等多种媒体的集合。其中文字、图形、图像等称为静态媒体，而声音、动画、视频等称为动态媒体。多媒体技术

多媒体技术是对多种媒体进行综合处理的技术。确切地说,多媒体技术是把数字、文字、声音、图形、图像和动画等各种媒体有机组合起来,利用计算机、通信和广播电视技术,使它们建立起逻辑联系,并能进行加工处理的技术。1.4.1多媒体技术基础知识多媒体计算机技术的四个主要特性:（1）多样性（2）交互性（3）集成性（4）数字化1.4.1多媒体技术基础知识多媒体信息的类型（1）文本（2）图形（3）图像（4）动画（5）视频1.4.1多媒体技术基础知识数字化就是将许多复杂多变的信息转变为可以度量的数字、数据，再以这些数字、数据建立起适当的数字化模型，把它们转变为一系列二进制代码，引入计算机内部，进行统一处理，这就是数字化的基本过程。1.4.2数值化媒体数字图像是指原始的模拟图像（如胶卷、电影拷贝图片、手工绘制的图画等）通过数字化技术处理后，可存储到计算机中，并能被计算机使用的图像的总称。在计算机中，图形（Graphics）与图像（Image）是一对既有联系又有区别的概念。它们都是一幅图，但图的产生、处理、存储方式不同。数字图像技术图形一般是指通过绘图软件绘制的由直线、圆、圆弧、任意曲线等图元组成的画面，以矢量图形文件形式存储。矢量图文件中存储的是一组描述各个图元的大小、位置、形状、维数等属性的指令集合，通过相应的绘图软件读取这些指令可将其转换为输出设备上显示的图形。矢量图文件的最大优点是对图形中的各个图元进行缩放、移动、旋转时不失真，而且占用的存储空间小。数字图像技术计算机中常用的图形图像以下几种常用格式：（1）BMP格式（2）TIFF格式（3）PSD格式（4）JPEG格式（5）PCD格式（6）GIF格式（7）PNG格式（8）EPS格式（9）WMF格式（10）EMF格式（11）CMX格式（12）SVG格式数字图像技术音频是记录声音的最直接形式，对记录与播放的环境要求不高，在多媒体软件中应用也相当多。采样和量化的过程可由模数（A∕D）转换器实现。（1）WAV音频文件（.wav）（2）MIDI音频文件（.mid）（3）CD音频文件（.cda）（4）MP3音频文件（.mp3）（5）WMA音频文件（.wma）（6）RA音频文件（.ra∕.ram）数字化音频视频是由一系列静态图像按一定的顺序排列组成的，每一幅称为一“帧（Frame）”。视频数字化过程同音频相似，在一定的时间内以一定的速度对单帧视频信号进行采样、量化、编码等处理，实现模数转换、彩色空间变换和编码压缩等，这都是通过视频捕捉卡和相应的软件来实现的。数字化视频在对视频信息进行数字化后，如果视频信号不加以压缩，数据量的大小是帧乘以每幅图像的数据量。例如，要在计算机连续显示分辨率为1280×1024的“24位真彩色”高质量的电视图像，按每帧占3个字节、每秒30帧计算，显示1分钟，则需要：1280×1024×3×30×60≈6.6GB一张650MB的光盘只能存放6秒左右的电视图像，这不带来了图像数据的压缩问题，也成为多媒体技术中一个重要的研究课题。这可通过压缩、降低帧速、缩小画面尺寸等来降低数据量。数字视频技术（1）影像视频文件1）AVI文件2）MOV文件3）MPG／MPEG文件4）DAT文件（2）流媒体文件1）RealMedia2）QuickTime3）ASF数字视频技术多媒体技术的应用领域已遍布到社会生活的各个角落，尤其是互联网的普及，多媒体技术带来的便利正在影响着人们的生活、学习和工作。1.多媒体教育2.电子出版物3.多媒体网络应用1.4.3多媒体技术的应用领域计算机网络概述Internet基础1.5计算机网络与Internet计算机网络是将若干台独立的计算机通过传输介质相互物理地连接，并通过网络软件逻辑地相互联系到一起而实现信息交换、资源共享、协同工作和在线处理等功能的计算机系统。网络”主要包含连接对象（即元件）、连接介质、连接控制机制（如约定、协议、软件）和连接方式与结构等四个方面。1.5.1计算机网络概述计算机网络功能：

（1）软、硬件共享

（2）信息共享

（3）数据通信

（4）负荷均衡与分布处理

（5）系统的安全与可靠性1.5.1计算机网络概述计算机网络的组成：

网络的组成，根据应用范围、目的、规模、结构以及采用的技术不同而不尽相同，但计算机网络都必须包括硬件和软件两大部分。硬件部分包括计算机系统、传输介质、网络连接设备等。软件部分包括网络操作系统、网络协议等。1.5.1计算机网络概述计算机系统是计算机网络的重要组成部分，是计算机网络不可缺少的硬件元素。计算机网络连接的计算机可以是巨型机、大型机、小型机、工作站或微机，以及笔记本电脑或其他数据终端设备（如终端服务器）。网络连接设备包括网卡（NIC）、集线器（Hub）、中继器（Repeater）、交换机（Switch）、网桥（Bridge）和路由器（Router）以及调制解调器（Modem）等。1.5.1计算机网络概述1.5.1计算机网络概述网络传输介质1.5.1计算机网络概述网络操作系统

网络操作系统（NetworkOperatingSystem，NOS）是指能够对网络中的软硬件资源进行统一调度和管理的程序，并为用户提供统一的、透明的使用网络资源的手段。网络协议

网络协议是指通信双方必须共同遵守的约定和通信规则，如TCP/IP协议、NetBEUI协议、IPX/SPX协议。1.5.1计算机网络概述TCP/IP体系结构1.5.1计算机网络概述网络拓扑结构

（1）总线型结构

（2）环型结构

（3）星型结构

（4）树型结构1.5.1计算机网络概述计算机网络的分类

（1）局域网

（2）城域网

（3）广域网1.5.1计算机网络概述Internet也称因特网，它是由分布在全世界各地的几万个计算机网络互连而成的计算机信息网络，即国际互联网或。1.5.2Internet基础网民数量6.18亿人手机网民数5亿人网站数320万个农村网民数1.77亿人IPV420503万个域名数1844万个IP地址IP地址就是给每个连接在Internet上的主机分配的一个32bit，8个字节的地址。IP地址就像是我们的家庭住址一样，如果你要写信给一个人，你就要知道对方的地址，这样邮递员才能把信送到，计算机发送信息是就好比是邮递员，它必须知道唯一的“家庭地址”才能不至于把信送错人家。只不过我们的地址使用文字来表示的，计算机的地址用十进制数字表示。1.5.2Internet基础IP地址由两部分组成，一部分为网络地址，另一部分为主机地址。1.5.2Internet基础域名数字形式的IP地址难以记忆和理解，因此，Internet引入了一种字符型的主机命名机制——域名系统（DomainNameSystem，简称DNS），采用有意义的符号表示主机名和网络名。例如这样一个域名，cn是顶级域名，表示中国，edu是二级域名，表示教育机构，gzu是三级域名，表示贵州大学，www主机名。那么这个域名就代表中国境内教育结构中贵州大学校园网内一台名叫www的主机（www是提供Web服务的服务器）。1.5.2Internet基础域名说明域名说明域名说明以国别或地域分配的顶级域名au澳大利亚de德国hk中国香港br巴西fr法国tw中国台湾cn中国gb英国us美国以类型分配的顶级域名com商业mil军事net网络机构int国际机构arts艺术arc康乐活动org非盈利组织info信息服务nom个人edu教育gov政府部门webWWW中国互联网二级域名ac科研机构gov政府部门bj北京com工商金融net网络机构sh上海edu教育机构org非盈利组织cq重庆1.5.2Internet基础

Internet接入

（1）ADSL接入

（2）Lan接入（小区宽带，小区以太网接入）

（3）光纤入户1.5.2Internet基础Internet应用

（1）WWW服务

（2）文件传输

（3）电子邮件

（4）搜索引擎

（5）电子商务1.5.2Internet基础计算机信息安全基础知识计算机病毒特征与分类计算机病毒的防治1