计算机应用基础任务化教程-课件 【ch01】计算机基础知识

计算机基础知识高等职业教育“十三五”规划教材高等职业教育计算机类专业规划教材计算机应用基础任务化教程（Windows7+Office2010）第一章01计算机的发展与应用任务描述计算机的发展与应用计算机技术是发展最快的科学技术之一，应用极其广泛。通过本任务的学习了解计算机的发展过程与发展趋势，了解计算机的特征与分类；了解计算机在现代社会工作中与生活中的各类应用。了解计算机的发展史、特征及分类。任务目标了解计算机应用领域。了解计算机的发展趋势。计算机的发展与应用任务知识点计算机的产生与发展计算机的起源：1946年2月，世界上第一台电子数字计算机ENIAC（ElectronicNumericalIntegratorAndComputer，埃尼阿克）诞生于美国宾夕法尼亚大学，主要是为了计算弹道轨迹而设计。计算机的发展与应用用于制造ENIAC的电子元件是电子管和继电器，全机共使用了18800多个电子管、1500多个继电器，重约30吨，占地约167平方米，运行速度为5000次/秒。计算机的发展与应用计算机的发展与应用如图1.1所示。它的诞生标志着人类已经进入了计算机时代。计算机的发展阶段：从第一台计算机的诞生至今，计算机进行了几次重大的技术革命，近些年计算机技术发展更为迅速。中国的计算机发展历程：1958年8月，中科院计算所研制成功我国第一台小型电子管通用计算机103机（即DJS-1型，也称作八一型数字电子计算机），标志着我国第一台电子计算机的诞生。计算机的发展与应用人们根据计算机的逻辑元件的种类等对传统计算机发展阶段进行划分，分为四个阶段，见表1-1。计算机的发展与应用大型计算机是解决军事、科研、气象、航天、银行、电信等高强度计算或存储问题的强有力工具。计算机的发展与应用超级计算机的设计和制造能力则是一个国家科技发展水平和综合国力的重要标志。1983年12月，由国防科技大学计算机研究所成功完成的银河-1号亿次巨型电子计算机的研制，填补了国内巨型计算机的空白，标志着中国进入了世界研制巨型计算机的行列。2009年，我国第一台国产每秒千万亿次的“天河一号”（TH-1）计算机问世，它使中国成为继美国之后世界第二个研制千万亿次超级计算机的国家。2014年6月公布的TOP500排名，世界第一为中国的天河二号，其运算能力为每秒33.86千万亿次。计算机的发展与应用计算机的特点运算速度快：用电子线路组成的计算机采用高速电子器件，能以极高速度地工作。计算机的特点计算精度高：科学技术的发展特别是一些尖端科学技术，如人造卫星、宇宙飞船、深海探测，要求具有高度准确的计算结果。存储容量大，记忆能力强：电子计算机具有存储“信息”的装置即存储器，可以存储大量的数据，当需要时又能准确无误地读取出来。“”计算机的发展与应用电子计算机既可以进行算术运算又可以进行逻辑运算，还可以对文字、符号进行判断和比较、进行逻辑和推理证明，这是任何其他工具都无法相比的。具有逻辑判断力：计算机的发展与应用具有在程序控制下自动地运行程序的能力：电子计算机不仅能存储数据，还能存储程序。由于计算机内部操作运算是按照人们根据解题方法和步骤事先编制的程序，自动一步一步地进行的。可靠性高：随着科学技术的不断发展，电子技术也发生了重大的变化，电子器件的可靠性越来越高。在计算机的设计过程中，通过采用新的结构可以使其具有更高的可靠性。计算机的发展与应用计算机的分类电子计算机种类很多，可以从不同的角度进行分类。电子计算机从开始发展时起，就分为电子数字计算机（DigitalComputer）和电子模拟计算机（AnalogueComputer）两大分支。其主要区别在于计算机中信息的表示形式和对信息的处理方式不同。计算机的发展与应用目前，巨型机是指运算速度超过每秒1亿次的高性能计算机。巨型计算机这是新发展起来的小型超级计算机或称为桌上型电脑。小巨型计算机大型主机或称大型电脑，它包括通常所说的大型机和中型机。大型主机计算机的发展与应用小型机小型机是介于PC服务器和大型机之间的高性能计算机，在运算速度和规模上都比大中型机差些，但功能上却在向它们靠近。工作站这里所说的工作站不是指网络计算机系统中的工作站，而是指介于PC机和小型计算机之间的一种高档微型计算机。微型机：微型机简称微机（个人计算机，PC），其特点是体积小、功耗低、可靠性高、灵活性和适应性强、性价比高，因此使计算机的应用社会化。“”计算机的发展与应用计算机的应用领域：电子计算机的应用极其广泛，其应用领域已渗透到国民经济各个部门及社会生活的各个方面。未来计算机的发展趋势：多极化；网络化；智能化；多媒体。计算机的发展与应用02认识计算机的系统组成任务描述认识计算机的系统组成随着计算机的逐渐普及，使用计算机的人越来越多。为了更好地应用计算机，需要了解计算机的工作原理、组织构造和管理机制。通过本任务学习，读者可以初步了解计算机的工作原理，熟悉计算机的软、硬件系统。了解计算机的工作原理。任务目标认识计算机的硬件组成；熟悉计算机相关硬件的参数及选配技巧。认识计算机的软件系统。认识计算机的系统组成认识计算机的系统组成任务知识点：一个完整的计算机系统包括硬件系统和软件系统两大部分，如图1.3所示。任务知识点计算机的硬件系统是指看得见、摸得着的物理实体的总称，是计算机完成各种计算（数据处理）的物质基础。未装备任何软件的计算机称为“裸机”，在“裸机”上只能运行机器语言程序，使用不方便，效率很低。计算机的软件系统是指管理计算机系统软、硬件资源，控制计算机运行的程序、命令、数据和相关文档的系统。软件系统分为系统软件和应用软件。认识计算机的系统组成计算机的工作原理：现在的计算机是基于“程序存储”原理而设计制造的。“程序存储”原理是美籍匈牙利科学家冯·诺依曼（JohnVonNeumann，1903-1957）于1945年提出的，按照该原理设计的计算机结构，也称为冯·诺依曼结构。计算机的基本结构：计算机的基本结构是指构成计算机的物理设备，即硬件系统，是由机械、光、电、磁器件构成的具有计算、控制、存储、输入和输出功能的实体部件。认识计算机的系统组成微型计算机系统简称“微机系统”，人们使用的PC和笔记本电脑都属于微机系统。广义微机系统包括硬件系统和软件系统。微机硬件系统通常由主机、键盘和显示器组成，主机包括系统主板、硬盘驱动器、CD-ROM驱动器、电源、显示适配器以及各种功能扩展卡等；微机软件系统是指操作系统、高级语言编程环境和多种工具性软件等。微型计算机系统：认识计算机的系统组成微型计算机的软件系统微型计算机的软件系统是指管理硬件系统资源、控制计算机运行的程序、命令、数据和相关文档的总称。系统软件系统软件是指由计算机生产厂提供的、为管理计算机系统的硬件和支持应用软件运行而提供的基本软件。应用软件：应用软件是用户按其需要自行编写的专用程序的集合，它在系统软件的支持下运行。主要包括信息管理软件、辅助设计软件、实时控制软件等。“”认识计算机的系统组成03计算机常用进制及转换任务描述计算机常用进制及转换计算机中，任何数据信息都是用二进制数表示的。二进制数是由0、1组成的数字序列，与我们日常生活习惯的数字表示方式有区别。本次任务将学习二进制、八进制、十六进制等计算机科学技术中常用数学进制，以及它们和十进制之间的等值转换方法掌握二、八、十、十六进制数的表示方法；任务目标掌握二、八、十、十六进制数的相互转换；掌握二、八、十六进制数与十进制数的相互转换。计算机常用进制及转换计算机常用进制及转换任务知识点：二进制编码的计量单位见图1.18。任务知识点对于十进制我们不陌生，同一个数字，用二进制数表示和用十进制数表示，位数不同。比如十进制的数字8用二进制表示则表示为1000，十进制的47用二进制表示则表示为101111，显然二进制的101111不如十进制的47直观易读，因为十进制数的每一位能表示的范围是0～9，十个状态，二进制数的每一位表示的却只有0或1两种状态。计算机常用进制及转换计算机常用进制及转换表1-2给出了各种进制数的理解与表示方法。04二进制的基本运算任务描述二进制的基本运算计算机中数据是用二进制数来表示的，那么我们不得不思考数据之间数的运算都有哪些，运算法则与十进制数的运算法有何区别。二进制的算术运算。二进制的逻辑任务。任务目标实现二进制数的算术（加、减、乘、除）运算；实现二进制数的逻辑（按位与、或、非、异或）运算；二进制的基本运算任务知识点二进制数只能使用1、0两个数字符号，运算规则非常简单，易于用电子方式实现，可靠性好。二进制数数码的1、0既可以代表数字，进行算术运算，也可以代表逻辑1和逻辑0两种逻辑状态，进行逻辑运算。逻辑运算是没有进位的运算。二进制的基本运算二进制的基本运算算术运算：是有进位的运算，是“逢2进1”的运算，包括加、减、乘、除四则运算。二进制数的加、减、乘法的运算法则见表1-3。二进制的基本运算逻辑运算：具体运算规则见表1-4所示。05数值数据、定点数据的补码编码任务描述数值数据、定点数据的补码编码现实生活中的数值有大小、正负之分，也有整数和小数之分。计算机中该如何用二进制数表示这些数值呢？在表示过程中应该遵循什么原则？无符号整数的表示；有符号整数的表示；有符号整数加减法的运算。任务目标掌握无符号整数表示的范围；能进行有符号整数补码的加减法运算。数值数据、定点数据的补码编码任务知识点在计算机中，各种信息（包括文字、图形、声音、动画、视频）都是以二进制编码的形式存在的；二进制编码是以0和1组成的编码；计算机以不同的编码规则区别不同的信息。计算机对于数值数据采取一定的规则进行编码，在计算机中的数值表示称为机器数或机器码。数值数据、定点数据的补码编码数值数据、定点数据的补码编码无符号二进制整数：这里所说的无符号数主要指无正负号和小数点的整数。二进制数的每一位都用来表示数的大小，表示范围（每位全0～每位全1）见图1.19。数值数据、定点数据的补码编码有符号二进制整数：以1个字节的8位二进制有符号数为例，其表示方法见图1.20。数值数据、定点数据的补码编码定点数就是小数点位置固定不变的数据，根据小数点固定在数值位的最右边或最左边，分为定点小数表示法或定点整数表示法，小数点不占位置，如图1.21所示。数值数据、定点数据的补码编码不同字长的计算机定点表示法的原码表示范围是不同的，见图1.22。数值数据、定点数据的补码编码小数：纯小数的原码说明见表1-5。数值数据、定点数据的补码编码小数：纯小数的反码说明见表1-6。数值数据、定点数据的补码编码小数：纯小数的补码说明见表1-7。数值数据、定点数据的补码编码1个字节的二进制数的表示范围见表1-8。数值数据、定点数据的补码编码在补码系统中，有时会有如图1.23所示现象。数值数据、定点数据的补码编码时针与计算机补码系统加法运算对比见图1.24。06浮点数的编码任务描述浮点数的编码n的大小与正负决定着小数点的实际位置，我们可以理解为针对科学计数法表示的数而言，相当于小数点是浮动的，而非固定的。在计算机中，二进制数也是如此表示吗？也会有小数点固定与否的表示需求吗？定点整数和定点小数的表示范围；单精度浮点数和双精度浮点数的表示。任务目标掌握有符号定点整数和定点小数的表示范围；掌握单精度浮点数和双精度浮点数的表示格式。浮点数的编码任务知识点数的浮点表示法：数的浮点表示法，是指小数点的位置不固定的表示方法。阶码：数值的表示范围：在字长确定的情况下，浮点表示法所能表示的数值范围将远远大于定点表示法，但数的表示精度就降低了。移码：当真值用补码表示时，由于符号位和数值部分一起编码，与习惯上的表示法不同，因此人们很难从补码的形式上直接判断其真值的大小。浮点数的编码移码只用于浮点数的阶码部分，故只用于表示整数；移码的最高位1表示正数，0表示负数；对于移码一般只执行加减法运算。“”浮点数的编码07ASCII编码任务描述ASCII

编码对于字符数据，计算机中是如何编码的呢？所有的计算机对于这些字符都遵循相同的编码规定吗？标准ASCII编码表的字符分类分析；不同计算机都采用ASCII编码吗？任务目标能够对标准ASCII编码表字符分类进行分析，对通用字符的ASCII值进行记忆；了解不同计算机进行数据交换时要进行编码方案的转换。ASCII

编码任务知识点计算机处理的信息包括数值、文件、符号、语音、图形、图像等。在计算机内部，各种信息都必须以数字化的二进制编码形式传送、存储和加工，因此，不管是什么信息都应转化为二进制编码。编码的过程可以由少量的二进制数位，通过一定的组合规则，表示出大量复杂多样的信息。ASCII

编码08汉字编码任务描述汉字编码在掌握ASCII编码基础知识后，我们一定会想到：中文符号和汉字或其他国家的语言文字的字符编码规则是一样的吗？如何理解汉字编码的输入码、区位码、机内码的关系？计算1个8×8点阵、16×16点阵的汉字字型码所需的存储空间。任务目标理解掌握汉字的输入码、区位码、机内码。掌握不同点阵的汉字字型码所需的存储空间。汉字编码任务知识点：为了扩充ASCII编码，以用于显示不同国家和地区的语言，不同的国家和地区制定了不同的标准，由此产生了GB2312、BIG5、JIS等编码标准。使用两个字节来代表一个字符的各种汉字延伸编码方式，称为ANSI编码，又称为MBCS（多字节字符集）。在简体中文系统下，ANSI编码代表GB2312编码；在日文操作系统下，ANSI编码代表JIS编码。汉字编码09多媒体技术任务描述多媒体技术声音、文字、图形、图像、视频都可以以不同形式传递信息，计算机中处理不同信息载体的技术，俗称多媒体技术。不同的音频、视频、图形等信息是以文件的形式存储在计算机中，由文件的扩展名区分。通过不同的文件扩展名，我们从中能够发现些什么？对编辑软件、压缩比等工具和技术语我们了解多少？如何选用合适格式的多媒体文件？任务目标了解多媒体要素；掌握常用多媒体文件的格式差异。多媒体技术任务知识点媒体，一是指传播信息的载体，如语言、文字、图像、视频、音频等。任务知识点二是指存储信息的载体，如ROM、RAM、磁带、磁盘、光盘等。我们所提到多媒体技术中的媒体主要是指前者，就是利用计算机把文字、图形、影像、动画、声音及视频等媒体信息都数位化，并将其整合在一定的交互式界面上，使计算机具有交互展示不同媒体形态的能力。“”多媒体技术多媒体技术的发展改变了计算机的使用领域，使计算机由办公室、实验室中的专用品变成了信息社会的普通工具，广泛应用于工业生产管理、学校教育、公共信息咨询、商业广告、军事指挥与训练，甚至家庭生活与娱乐等领域。多媒体包括文本、图形、静态图像、声音、动画、视频剪辑等基本要素，下面将逐一阐述。多媒体技术10计算机系统的认知任务描述计算机系统的认知计算机硬件系统是计算机系统的物质基础，是看得见摸得着的部分，也称为计算机主机。通过本任务的学习，读者可以对计算机硬件系统有着初步的认知。熟悉计算机硬件系统的组成及各部件的主要功能；同时参照本任务，读者也可以自己动手完成兼容机的组装。任务目标了解多媒体要素；掌握常用多媒体文