大学计算机基础课件第一章

计算机实用技术基础

任课教师：万少华shwanhust@中南财经政法大学信息与安全工程学院

我们所能体验的最美妙的东西是神秘，它是所有真正科学和艺术的源泉。──AlbertEinstein,WhatIBelieve,1930摘自：[美]DavidA.PattersonJohnL.Hennessy，ComputerOrganization&Design：TheHardware/SoftwareInterface(2E)（一）关于本课程课程属性：必修学时：课堂教学32学时（上机实验16学时）学分：2考试类型：闭卷考试使用教材：

《大学计算机应用基础》《大学计算机应用基础实验指导》3（二）课程安排课堂教学：32学时上课讲重点，其它要自己阅读上机实验：16学时上机多实践，要求写实验报告（3份实验报告）实验地点：现代教育技术中心学生公共机房（四食堂对面），带一卡通，刷卡上机考试形式：平时成绩占40%（其中实验报告成绩占20%；点名占20%）；期末考试成绩占60%学习方法：听课和上机相结合，理论联系实际，多动手！4新东方教师的十大特征PassionateHumorousEloquentKnowledgeableIndustriousAggressiveInnovativeFriendlyPatrioticReligious第1章计算机基础知识计算机的发展过程，计算机的分类和应用十进制、二进制、八进制和十六进制数之间的转换计算机系统的组成计算机硬件系统和软件系统操作系统概述微型计算机的配置（三）学习内容（共8章）6第2章Windows

XP操作系统介绍WindowsXP的基本操作磁盘管理控制面板和任务栏的使用等第6章计算机网络及应用计算机网络基础知识计算机网络的体系结构和物理构成Internet基础知识和应用7（三）学习内容（共8章）第3章~第5章Office2003系列

第3章Word第4章Excel第5章PowerPoint第7章多媒体技术基础第8章信息系统安全（自学）8（三）学习内容（共8章）（四）学习目标掌握计算机的基本原理和基本概念；掌握计算机操作的基本技能；为后续的数据库课程（下个学期）和计算机二级考试（有兴趣的同学可以报名）做准备。9计算机的发展过程、计算机中数和字符的表示；冯·诺依曼原理、计算机系统的组成；操作系统的功能和分类；操作系统的资源管理方法：磁盘管理和文件管理、控制面板；计算机网络的基本工作原理；信息系统安全与计算机病毒防范等。掌握计算机的基本原理和基本概念10（四）学习目标-1指法练习和汉字输入法；WindowsXP系统的基本操作；Word的文本处理、字符格式、段落格式、文本框、表格制作等功能；Excel的图表制作、排序、筛选等功能；PowerPoint的制作、放映设置等功能；网络连接的设置、网络资源的搜索技巧等。2.掌握计算机操作的基本技能11（四）学习目标-2

本课程是后续课程《数据库及应用》的基础，对本课程的一些基本操作和方法的学习是否扎实，对计算机二级考试能否顺利通过也十分重要。3.为后续数据库课程和计算机二级考试做准备12（四）学习目标-3第1章计算机基础知识1.1概述1.2计算机中数和字符的表示1.3计算机系统1.4操作系统概述1.5微型计算机的配置131.1 概述1.1.1 计算机的产生与发展1.1.2 计算机的分类1.1.3 计算机的应用141.1.1计算机的产生与发展在人类的整个发展历程中，一直都在寻找快速有效的计算工具。下面请看计算机产生的历史轨迹。1.最早的计算工具—人的十指。2.算筹—中国古代的计算工具。153.算盘—约产生于公元600年左右。1.1.1计算机的产生与发展164.计算尺（1620年）和计算器（1642年）的产生1.1.1计算机的产生与发展175.1832年由英国数学家巴贝奇首先提出了通用数字计算机的设计思想，并且设计出了第一台由外部指令驱动的计算机，可是由于缺乏资金和受当时技术水平的限制，他未能制造出这样的机器。1.1.1计算机的产生与发展186.1854年，英国数学家布尔提出了符号逻辑的思想，数十年后形成了计算机科学软件的理论基础。1.1.1计算机的产生与发展197.1936年英国数学家图灵提出了著名的“图灵机”模型，探讨了现代计算机的基本概念，从理论上证明了研制通用数字计算机的可行性。1.1.1计算机的产生与发展208.1945年，匈牙利出生的美籍数学家冯·诺依曼提出了在数字计算机内部的存储器中存放程序的概念，这是所有现代计算机的范式，被称为“冯·诺依曼结构”，按照这个结构制造的计算机称为存储程序的计算机，又称为通用计算机。

冯·诺依曼被人们誉为“计算机之父”。1.1.1计算机的产生与发展211946年2月，由宾夕法尼亚大学的工程师们开发出了世界上第一台电子数字计算机ENIAC（ElectronicNumericalIntegratorAndComputer，电子数字积分计算机），这是一台真正现代意义上的计算机。1.1.1计算机的产生与发展22第一代电子管计算机-ENIAC运算速度5000次/秒；功耗150kw/h；用手工搬动开关和拔插电缆来编程,占地170m2,重约30吨,100万美元。23从第一台电子计算机ENIAC的诞生到现在，计算机的发展已经经历了四个时代，并正在向第五代（新一代）发展：第一代（1946~1957）：电子管计算机；第二代（1958~1964）：晶体管计算机；第三代（1965~1970）：集成电路计算机；第四代（1970~）：超大规模集成电路计算机。1.1.1计算机的产生与发展24第一代：电子管时代(1946年～1958年)●以电子管为基本电子元器件；使用机器语言和汇编语言；应用领域主要局限于科学计算。这一代计算机是计算机发展的初级阶段,运算速度每秒只有几千次至几万次，体积大、功耗大、价格昂贵、可靠性差。25第一代：电子管计算机电子管2627第一代：电子管计算机

电子管计算机，无操作系统，由手工控制作业的输入输出,通过控制台开关启动程序运行。

用户使用计算机的过程大致如下：先把程序纸带装上输入机，启动输入机把程序和数据送入计算机，然后通过控制台开关启动程序运行，计算完毕后，用户拿走打印结果。28第一代：电子管计算机第二代：晶体管时代(1958年～1964年)●特点：运算速度达到每秒几万次至几十万次，体积缩小，重量减轻，功耗大为降低，可靠性有所提高。●出现了程序设计语言（例如FORTRAN）和操作系统。29第二代：晶体管计算机30晶体管第三代：中小规模集成电路(1964年～1971年)●硬件方面：普遍采用了集成电路，使体积、功耗均显著减小，可靠性大大提高，运算速度已经达到每秒几十万次至几百万次；●软件方面：操作系统日臻完善；出现了多道程序，并行处理技术、多处理机、虚拟存储系统等。31第四代：大规模集成电路(1971年～目前)●硬件方面：大规模集成电路成为计算机的主要元器件，运算速度达到每秒几百万次至上亿次。出现了微处理器和微型计算机。●软件方面：出现了数据库系统、多处理机系统、分布式系统等。32硬件技术对计算机更新换代的影响

超大规模集成电路1978~现在几百万次至上亿次

大规模集成电路1971~1977几十万次至几百万

中小规模集成电路1964~1971

几万次至几十万次

晶体管1958~1964

几千次至几万次

电子管1946~1958

速度（次/秒）

硬件技术

时间

代三四二一33新一代（第五代）计算机●特点：新一代计算机是把信息技术、存储处理、通信和人工智能（AI）结合在一起的计算机系统。●器件上采用超大规模的集成电路；系统结构有革命性的变化，类似于人脑的神经网络；采用超并行结构的数据流计算等。●材料上使用超导材料和光器件。34神经计算机用许多微处理机模仿人脑的神经元结构，采用大量的并行分布式网络就构成了神经计算机。神经计算机除了有许多处理器之外，还有类似神经的节点，每个节点与许多点相连。若把每一步运算分配给每台微处理器，使它们同时运算，其信息处理速度和智能会大大提高。35超导计算机超导计算机的性能是目前电子计算机无法相比的。目前制成的超导开关器件的开关速度，已达到10-12秒（皮秒）的水平。超导计算机运算速度比现在的电子计算机快100倍，而电能消耗仅是电子计算机的千分之一。如果目前一台大中型计算机，每小时耗电10千瓦，那么，同样一台超导计算机只需一节干电池就可以工作。36我国电子计算机的研究状况从1953年开始的，1958年研制出第一台计算机，即103型通用数字电子计算机，它属于第一代电子管计算机。我国相继研制出第二代、第三代计算机。371983年的“银河-Ⅰ”巨型计算机(1亿次／s)381992年的巨型计算机“银河-Ⅱ”(10亿次／s)目前又研制成功了“银河-Ⅲ”巨型计算机，运行速度已达到每秒130亿次。392000年的巨型计算机“神威-Ⅰ”(3840亿次／s)在当时世界上已投入商业运行的前500名高性能计算机中排48位402004年，上海超级计算中心的曙光4000A运算速度达到每秒10万亿次，在世界前500名高性能计算机中排第10位41超级计算机“曙光5000”研制成功——2008-6运算速度达到每秒230万亿次422010年11月，国际TOP500组织公布了最新全球超级计算机前500强排行榜，中国首台千万亿次超级计算机系统“天河一号”雄居第一（如图1-10所示）。其实测运算速度可以达到每秒2570万亿次。431.1.2计算机的分类计算机的种类很多，通常按不同的标准有不同的分类：1.电子计算机从原理上可分为三类：模拟式计算机：其处理的电信号在时间上是连续的，这种信号称为模拟量。数字式计算机：其处理的电信号在时间上是断续的，这种信号称为数字量。混合式计算机44010011100数字信号模拟信号在电学中具有两种稳定状态以代表0和1的东西很多。例如：电压的高和低，开关的开和关，脉冲的有和无，晶体管的导通和截止等等。452.按构成计算机的基本元件可分为四类：电子管计算机；晶体管计算机；集成电路计算机；大规模或超大规模集成电路计算机。3.按用途可分为专用计算机(为某种特定目的所设计制造的计算机，其适用范围窄)和通用计算机(目前广泛应用的计算机，可用于解决各种类型的问题)两大类。4.根据计算机运算速度的快慢、存贮容量的大小、功能的强弱，一般分为巨型机、大型机、中型机、小型机和微型机五类。461.1.2计算机的分类1.1.3计算机的应用1、科学计算：完成数学问题的计算。2、数据处理：对大量的数据及时记录、整理、统计并加工成人们所需要的形式。3、过程控制：指用计算机及时采集检测数据，按最佳值迅速对控制对象进行自动调节控制。4、计算机辅助系统：主要包括计算机辅助设计、计算机辅助制造和计算机辅助教育等。5、人工智能：使计算机模拟人类的智能活动：学习、理解、判断、识别、推理和问题求解等。6、多媒体技术：计算机对文本、图形、图像、音频和视频等多种媒体的数据信息，进行采集、存储、传送、编辑和再现等处理技术。471.2 计算机中数和字符的表示1.2.1 各种进位计数制1.2.2 不同进制数之间的转换1.2.3 数在计算机中的表示1.2.4 字符在计算机中的表示481.2.1各种进位记数制日常生活中，人们广泛使用十进制数，任意一个十进制数(1234)10可表示为：

(1234)10=1×103+2×102+3×101+4×100

(1234)10的下标10表示十进制，该数共有4位；每位可以是0～9十个数字中的任意一个；根据每位所处位置而赋以一个固定的单位值10i称之为权。式中的10称为基数或“底”。49与计算机有关的常用的几种进位记数制1.十进制（十进位记数制）具有十个不同的数码符号0、1、2、3、4、5、6、7、8、9，其基数为10；十进制数的特点是十进一。（1011）10=1×103+0×102+1×101+1×10050与计算机有关的常用的几种进位记数制2.八进制（八进位记数制）具有八个不同的数码符号0、1、2、3、4、5、6、7，其基数为8；八进制数的特点是逢八进一。（1011）8=1×83+0×82+1×81+1×80

=（521）1051与计算机有关的常用的几种进位记数制3.十六进制（十六进位记数制）具有十六个不同的数码符号0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F，其基数为16；十六进制数的特点是逢十六进一。（1011）16=1×163+0×162+1×161+1×160

=（4113）1052与计算机有关的常用的几种进位记数制

4.二进制（二进位记数制）二进制中只有两个数：0和1。二进制数的基数为2，其特点是逢二进一。531.2.2不同进制数之间的转换用计算机处理十进制数，必须把它转化成二进制数才能被计算机接受;同理，计算机的运算结果应将二进制数转换成人们习惯的十进制数。这就产生了不同进制数之间的转换问题。541.十进制数与二进制数之间的转换

（1）十进制整数转换成二进制整数除以2取余法：把被转换的十进制整数反复地除以2，直到商为0，所得的余数（从未位读起）就是该数的二进制表示。

55例:将十进制数116转换为二进制数 2 116 2 58 ……………0 2 29 ……………0 214 ……………1 27 ……………0 23……………1 21 ……………1

0 ……………1

反复的除以2

每次的商

每次的余数所以(116)10=(1110100)2(低位)(高位)10→8是“除以8取余法”；10→16是“除以16取余法”。56（2）十进制小数转换成二进制小数将十进制小数连续乘以2，选取进位整数，直到满足精度要求为止。简称“乘以2取整法”。例如：求(0.625)10=(?)2

0.625

×2(高位)

第一位小数→1.(十分位)250×2

第二位小数→0.(百分位)500×2(低位)

第三位小数→1.(千分位)000(0.625)10=(0.101)2

10→8是“乘以8取整法”;10→16是“乘以16取整法”。57（3）二进制数转换成十进制数将二进制数按权（2i）展开求和即可

例如：(10001100.101)2=(？)101×27+0×26+0×25+0×24+1×23+1×22+0×21+0×20+1×2-1+0×2-2+1×2-3

=128+0+0+0+8+4+0+0+0.5+0+0125=140.625

所以：(10001100.101)2=(140.625)10582.二进制与八进制之间的转换（1）二进制数转换成八进制数二进制数和八进制数之间存在特殊关系，即8=23;具体转换方法是：从小数点开始，整数部分从右向左3位一组，小数部分从左向右3位一组，不足三位用0补足，写成对应的八进制数即可。59例子：(1111011)2=(?)8

001111011二进制↓↓↓173八进制(1111011)2=(173)8

60（2）八进制数转换成二进制数以小数点为界，向左或向右每一位八进制数用相应的三位二进制数取代，然后将其连在一起即可。例如:(173)8

=(?)2

173八进制↓↓↓001111011二进制二进制数和16进制数之间存在特殊关系，即16=24

(173)8=(001111011)261数的二、十、十六进制数表示对照表

（表1-2）二进制十进制十六进制二进制十进制十六进制000000100199000111101010A001022101111B001133110012C010044110113D010155111014E011066111115F0111771000886263练习题进制的转换：

1）把二

十进制数：（101.111）2

2）把十

二进制数：（74.25）103）把二

八进制数：（11011.10011）2

4）把二

十六进制数：(11.11)2

5）把十六

二进制数:

(1FFF)16

64答案：1）把二

十进制数：（101.111）2

将二进制数按权（2i）展开求和（101.111）2

=1×22+0×21+1×20+1×2-1+1×2-2+1×2-3

=（5.875）10652）把十

二进制数：（74.25）10整数部分：除以2取余法小数部分：乘以2取整法最后把2个部分的结果连接起来（74.25）10=（1001010.01)2663）把二

八进制数：（11011.10011）2

3位一组对应法（011

011.100

110）2=（33.46)8674）把二

十六进制数：(11.11)2

4位一组对应法（0011.1100）2=（3.C)16685）把十六

二进制数:

(1FFF)16

4位一组对应法（1FFF）16=（11111

1111

1111)2691.2.3数在计算机中的表示在计算机中，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。把一个数在计算机内二进制的表示形式称为机器数，该数称为这个机器数的真值。70机器数具有下列3个特点-1：机器数有固定的位数它所表示的数受到固定位数的限制，具有一定的范围，超过这个范围就会产生“溢出”。

例如，一个8位机器数，所能表示的无符号整数的最大值是全“1”：11111111，即十进制数255。如果超过这个值，就会产生“溢出”。71

机器数具有下列3个特点-2：机器数把其真值的符号数字化机器数中规定的符号位（一般是最高位）取0或1，来分别表示其值的正或负（0表示正数，1表示负数）。例如，一个8位机器数，其最高位是符号位，那末对于00101110和10010011，其真值分别为十进制数+46和-19。72机器数中，采用定点和浮点2种方式来表示小数点的位置定点表示法定点表示是把小数点约定在机器数的某一个固定的位置上定点纯小数（不含整数位的数）:小数点固定在符号位之后。0.0010011定点整数:小数点固定在数值的最后一位之后。10011.例如字长为16时，数据“-2-15”和“+32767”用定点表示法如下。73

机器数具有下列3个特点-3：数的定点表示法

图1-13

-2-15+3276774浮点表示法浮点表示法是指表示一个数时，其小数点的位置是浮动的。它实际上是数的科学记数法（指数记数法）在计算机中的具体实现。例如，1010.11=0.101011×24

=0.101011×2100。100称为阶码，是一个二进制整数（定点整数），（100）2=(4)10

；0.101011称为尾数，是一个二进制小数（定点纯小数）。751.2.4 字符在计算机中的表示1、西文字符在计算机中的表示在计算机内必须要引入文字、字母以及某些专用符号，以便表示文字语言、逻辑语言等信息．如：英文字母、标点符号、十进制数以及诸如$、%、@等符号。在计算机内部，各种字符必须用一种二进制代码来表示。76目前国际上普遍采用的一种字符系统是7位的ASCII码:（AmericanStandardCodeforInformationInterchange美国标准信息交换代码）包括10个十进制数码，26个英文字母和一定数量的专用符号，如$、%、@、*等总共约128个元素。表1-377782、汉字在计算机中的表示由于汉字是象形文字，不同于英文、法文等拼音文字，因此用计算机进行汉字信息处理，远比进行西文信息处理要复杂得多。必须要解决汉字的输入、输出以及在计算机内部的编码问题，即汉字的输入码、字形码和机内码的问题。79（1）输入码目前，有多种汉字输入编码，它们主要有以下几种类型：数字编码:数字编码实质上是一种表格编码，如区位码、电报码等，它们都是用一定位数的数字作为汉字的输入编码。（例如：压4925）数字编码的优点是无重码，缺点是代码难以记忆。字音编码：拼音码。优点是不需训练和记忆，缺点是输入重码率很高，必须进行同音字选择。字形编码：字形编码是根据汉字字形的一种编码，如五笔字型码等。80

（2）字形码显示或打印输出汉字，必须提供汉字的字形码。汉字字形码是汉字字符形状的表示，一般可用点阵表示。81汉字库82

（3）机内码汉字机内码，又称汉字ASCII码、机内码，简称内码，指计算机内部存储、处理加工和传输汉字时所用的由0和l组成的两个字节的代码。输入码被接受后就由汉字操作系统的“输入处理模块”转换为机内码，与所采用的键盘输入法无关。我国规定每个汉字或字符的二进制编码都占2个字节(16位二进制码)，也就是汉字内码由两个字节存储。机内码是最基本的编码，不管是什么汉字系统和汉字输入方法，输入的汉字外码（输入码）到机器内部都要转换成机内码，才能被存储和进行各种处理。831.3 计算机系统1.3.1 计算机系统的组成1.3.2 计算机的工作原理1.3.3 计算机的硬件系统1.3.4 计算机的软件系统841.3.1计算机系统的组成一个完整的计算机系统是由硬件系统和软件系统两大部分组成的，如图1-17所示。硬件（Hardware）也称硬设备，是指计算机的各种看得见、摸得着实实在在的装置，是计算机系统的物质基础。软件（Software）是指所有应用计算机的技术，即看不见摸不着的程序和数据。85硬件和软件的关系硬件是软件建立和依托的基础，软件是计算机系统的灵魂。而没有硬件对软件的物质支持，软件的功能则无从谈起。没有软件的硬件是“裸机”，不能供用户直接使用。所以把计算机系统当作一个整体来看，即含硬件，也包括软件，两者不可分割。硬件和软件相结合才能充分发挥计算机系统的功能。

86871.3.2计算机的工作原理

到目前为止，几乎生产的所有计算机都是冯·诺依曼体系结构（1946年）的计算机，这也是我们正在使用的微机的体系结构。 88冯·诺依曼体系结构的计算机1:采用二进制代码表示数据和指令。2:采用存储程序的工作方式，即：事先编制程序；存储程序；自动、连续地、依次地执行指令。89冯·诺依曼计算机必须具备以下5大功能：输入功能：将程序和数据送到计算机存储器中。存储功能：能长期记忆输入的程序、数据及各种结果。运算功能：能完成各种算术运算、逻辑运算及数据传输等操作。控制功能：能根据程序的规定或操作结果，控制程序的执行顺序及计算机各部件之间的协调工作。输出功能：能根据人们事先给出的格式要求，将程序、数据及结果输出给操作人员。905大功能对应5大部件911.3.3计算机的硬件系统一、运算器主要功能是完成对数据的算术运算、逻辑运算和逻辑判断等操作。在控制器控制下，它对取自存储器或其内部寄存器的数据进行算术或逻辑运算，其结果暂存在内部寄存器或送到存储器。92逻辑运算主要包括以下几种基本运算：（1）逻辑加法（又称“或”运算），符号“+”或“∨”，运算规则：

0+0=0，0∨0=00+1=1，0∨1=11+0=1，1∨0=11+1=1，1∨1=1逻辑运算93（2）逻辑乘法（又称“与”运算），符号“×”或“∧”或“·”，运算规则：

0×0=0，0∧0=0，0·0=00×1=0，0∧1=0，0·1=01×0=0，1∧0=0，1·0=01×1=1，1∧1=1，1·1=1逻辑运算94（3）逻辑否定（又称“非”运算），运算规则：

0=1非0等于1，1=0非1等于0（4）异或逻辑运算（半加运算），符号“⊕”，运算规则：

0⊕0=0，0同0异或，结果为00⊕1=1，0同1异或，结果为11⊕0=1，1同0异或，结果为11⊕1=0，1同1异或，结果为0逻辑运算95

二、控制器主要功能是控制各部件工作，使计算机能自动地执行程序。从存储器顺序取出指令，并对指令进行分析；然后向有关部件发出相应的控制信号，使之引起部件协调动作，完成指令所规定的操作。取指令

分析指令

执行指令96控制器和运算器合在一起被称为CPU

（CentralProcessingUnit，中央处理器）97三、存储器（Memory）是用来存储程序和数据的部件。用户先通过输入设备把程序和数据存储在存储器中；运行时，控制器从存储器逐一取出指令并加以分析，发生控制命令以完成指令的操作。98存储器分成主存储器和辅助存储器主存储器与运算器和控制器直接相连，存放当前正在运行的程序和有关数据，存取速度快。辅助存储器存放计算机暂时不用的程序和数据，需要时才调入内存，它的存取速度相对较慢。99主存储器-内存100辅助存储器-外存101存储器的有关概念二进制位，又称比特（bit）。每一个能代表0和1的电子线路称为一个二进制位。存贮器就是一个包含许许多多个二进制位的电子单元的所组成的庞大电路。字节，又称拜特（Byte,B）。1Byte=8bit。存储容量：它常以字节为单元来表示。210-记为1KB(1024个字节)；220-记为1MB；230-记为1GB；240-记为1TB；102四、输入设备输入（Input）设备能把程序、数据、图形、声音等信息，通过输入接口转成计算机可接收的形式。103无线鼠标激光笔(带鼠标/U盘的教鞭)模数转换器

104

五、输出设备105运算器、控制器、主存储器合称为计算机的主机。输入设备和输出设备合称为I/O设备。输入设备、输出设备和辅助存储器统称为外部设备，简称外设。1061.3.4计算机的软件系统计算机软件系统按功能划分为系统软件和应用软件两大类。系统软件用于实现计算机系统的管理、调度、监视和服务等功能。应用软件是用户为解决某种应用问题而编制的程序。1071.系统软件1)操作系统操作系统是最重要的系统软件。操作系统（OperatingSystem，简称OS）是计算机系统中的一个系统软件，它是这样一些程序模块的集合——它们管理和控制计算机系统中的软件和硬件资源，合理地组织计算机工作流程，以便有效地利用这些资源为用户提供一个功能强大、使用方便和可扩展的工作环境，从而在计算机与其用户之间起到接口的作用。1082)计算机语言人和计算机交流信息需要使用语言，这种语言称为计算机语言，或者称为程序设计语言。计算机语言通常