《讲课大学计算机基础》课件

讲课大学计算机基础本课程旨在为学生提供计算机基础知识，涵盖计算机硬件、软件、网络、数据库、编程等方面。课程导言学习目标本课程旨在帮助学生掌握计算机基础知识，了解计算机系统的工作原理，并为进一步学习计算机相关课程打下基础。课程内容本课程涵盖计算机硬件、操作系统、程序设计、编程语言和计算机网络等方面内容。学习方法本课程将采用课堂讲授、实验练习、课后作业等多种教学方式，帮助学生深入理解和掌握课程内容。什么是计算机计算机是一种能够按照事先存储的指令自动、高速地进行信息处理的现代化电子设备。计算机能够接受用户的指令，并根据指令进行数据处理、存储和输出，实现各种功能。计算机在现代社会中应用广泛，包括科学研究、工程设计、教育、商业、娱乐等各个领域。计算机的基本构成硬件计算机硬件是构成计算机系统的物理部分。它们是看得见、摸得着的实体，包括中央处理器、主存储器、输入输出设备和存储设备等。软件计算机软件是计算机系统中的非物质部分。它们是一组指令和数据，控制计算机硬件的运行并完成特定任务，包括操作系统、应用程序和数据等。计算机的发展历史1早期计算工具从算盘到机械计算器，这些工具为现代计算机奠定了基础。人类一直在寻求更有效地进行计算。2电子计算机的诞生1946年，世界上第一台通用电子计算机ENIAC诞生，标志着计算机时代的开启。3个人电脑时代20世纪70年代，个人电脑的出现，将计算机带入千家万户，改变了人们的生活方式。4互联网时代互联网的普及，连接了世界，为计算机应用开拓了新的领域，推动了信息化社会的到来。5移动互联网时代移动设备的崛起，将计算机带入移动互联网时代，开启了移动计算的新篇章。2.计算机硬件基础计算机硬件是计算机系统的物质基础，包括各种物理设备。这些硬件协同工作，共同执行计算机的指令和处理数据。中央处理器11.运算核心中央处理器是计算机的核心，负责处理指令、执行运算、控制整个系统。22.数据处理它将数据从内存中读取出来，进行计算和逻辑操作，然后将结果写入内存。33.指令执行CPU读取并解释指令，控制各个部件工作，并根据结果控制下一步操作。44.功能模块包含运算器、控制器、寄存器等模块，协同工作完成数据处理和指令执行。主存储器主存储器也称为内存，它是计算机系统中用于存储程序和数据的核心部件。主存储器直接与CPU交互，访问速度快，但容量有限，数据断电后会丢失。常见的内存类型包括DRAM和SRAM，DRAM速度稍慢但价格便宜，SRAM速度快但价格昂贵。输入设备键盘键盘是计算机最常用的输入设备之一，用于输入文字、数字和符号。鼠标鼠标是一种指针设备，用于在屏幕上移动光标、选择对象和执行操作。扫描仪扫描仪用于将纸质文档或照片转换为数字图像。麦克风麦克风用于录制音频，例如语音、音乐或声音效果。输出设备1显示器将计算机处理的结果以图像的形式显示出来。常见类型有液晶显示器和等离子显示器。2打印机将计算机处理的结果以文本或图像的形式打印出来。常见类型有激光打印机和喷墨打印机。3音箱将计算机处理的声音信号输出，例如音乐、语音等。4投影仪将计算机处理的结果投影到屏幕上，用于演示或会议等。存储设备硬盘硬盘是电脑主要的存储设备，用于保存操作系统、应用程序和数据。它可以存储大量信息，并且可以长期保存数据。固态硬盘固态硬盘使用闪存芯片存储数据，速度更快，更耐用，更轻便，是近年来逐渐取代传统硬盘的存储设备。U盘U盘是一种便携式存储设备，可以存储数据，在不同设备之间方便地传输数据，是日常生活中常用的存储工具。云存储云存储是指将数据存储在网络上的服务器，用户可以通过互联网访问数据，例如百度网盘、阿里云盘等云存储服务。3.操作系统基础操作系统是计算机系统中最重要的软件之一，它管理着计算机系统的硬件资源，并为用户提供一个友好的界面。操作系统概述操作系统是计算机系统中最重要的软件之一。它是管理计算机硬件资源和软件资源的软件系统。操作系统为用户提供一个简单易用的接口，隐藏了计算机硬件的复杂性，并提供了各种系统服务，如文件管理、进程管理、内存管理和设备管理等。文件管理文件组织文件管理系统负责存储和管理计算机中的文件和目录。文件查找提供搜索功能，方便用户快速查找需要的文件。文件保护设置权限，控制用户对文件的访问和修改操作。文件共享支持网络共享，允许多个用户访问同一文件。进程管理进程调度操作系统负责管理多个进程在CPU上的执行，分配资源并确保它们协同工作。并发执行多个进程可以同时运行，例如，您可以同时使用浏览器、编辑器和音乐播放器。内存管理操作系统分配内存给各个进程，确保它们不相互干扰，并有效地利用内存资源。进程间通信不同进程之间可以通过消息传递、共享内存等方式进行通信，实现数据交换和协作。内存管理内存分配操作系统需要管理内存资源，确保每个程序都能获得必要的内存空间。内存分配策略包括固定分区、可变分区、分页和分段等。内存保护防止程序访问其他程序的内存空间，保证系统安全性和稳定性。内存保护机制通常通过硬件和软件来实现，如内存地址保护机制和访问权限控制机制。设备管理11.设备识别操作系统识别和管理连接的硬件设备，为用户提供统一的接口。22.设备分配操作系统根据程序请求分配设备资源，防止多个程序争抢同一设备。33.设备驱动驱动程序负责与硬件设备交互，为应用程序提供统一的操作方式。44.设备维护操作系统管理设备使用情况，监控设备状态，及时处理错误或故障。程序设计基础程序设计是创建计算机程序的过程，涉及编写、测试和调试代码，以实现特定功能或解决特定问题。程序设计概述程序设计是计算机科学的重要分支，它涉及使用编程语言创建计算机程序。程序设计人员通过编写代码，向计算机发出指令，使其执行特定的任务，实现各种功能。程序设计涉及多个步骤，包括需求分析、算法设计、代码编写、测试调试、维护等。算法与流程图算法是解决问题的步骤，流程图则是将其可视化。1理解问题确定问题，明确目标。2设计算法制定解决问题的步骤。3编写流程图将算法以图形方式展现。4代码实现将流程图转换为代码。算法是计算机程序的核心，流程图则使算法清晰直观，便于理解和调试。数据类型数据类型概述数据类型是指数据的种类。计算机只能处理特定类型的数据，每个类型拥有不同的表示方法和操作方式。常见数据类型例如，整数类型用于存储整数值，浮点数类型用于存储带小数点的数值，字符类型用于存储单个字符，字符串类型用于存储多个字符。运算符和表达式运算符运算符是用于执行特定操作的符号。算术运算符关系运算符逻辑运算符位运算符表达式表达式是通过运算符连接运算对象形成的，用于计算值的组合。表达式可以包含常量、变量、函数调用等。优先级运算符的优先级决定了表达式中运算的顺序。例如，乘除运算的优先级高于加减运算。结合性结合性是指当多个相同优先级的运算符出现在表达式中时，运算的顺序。例如，大多数运算符具有左结合性，从左向右进行运算。程序控制语句顺序结构程序按照语句顺序执行。分支结构根据条件判断执行不同的语句。循环结构重复执行特定语句直到满足条件。5.编程语言基础计算机语言是人与计算机之间交流的桥梁。编程语言是计算机语言的一种，用于编写计算机程序。了解编程语言基础，可以帮助我们理解计算机如何执行指令，以及如何编写程序来解决问题。编程语言概述编程语言是计算机理解和执行指令的媒介，是程序员与计算机之间沟通的桥梁。常见的编程语言包括C、C++、Java、Python、JavaScript等，它们各自拥有不同的特点和应用场景。C语言基础语法数据类型C语言提供多种数据类型，例如整数、浮点数、字符和布尔值。变量与常量变量用于存储可变数据，而常量用于存储固定值。运算符和表达式运算符用于执行算术、关系和逻辑操作，表达式则代表计算结果。程序控制语句控制语句用于控制程序执行流程，例如循环、条件判断和跳转语句。函数与数组函数调用函数是代码块，执行特定任务。调用函数时，程序会跳转到函数执行，完成后返回。数组存储数组是连续内存单元，用于存储相同类型数据。使用索引访问数组元素，实现高效数据管理。函数参数函数可以接收数组作为参数，传递数据。函数可以修改数组内容，影响原数组。指针与结构体指针指针是存储内存地址的变量，用于直接访问内存位置，提高程序效率。指针变量可以指向各种数据类型，包括基本数据类型和复杂数据结构。结构体结构体是一种用户定义的数据类型，可以包含不同类型的数据成员，用于存储和组织相关数据。结构体可以提高代码的可读性和可维护性，并允许高效地访问和操作相关数据。文件操作文件打开与关闭程序需先打开文件才能读写数据，完成后需要关闭文件。文件读写操作文件读写操作包括读取文件内容、写入数据到文件。文件定位文件指针可移动到特定位置，例如读取或写入特定位置的数据。文件属性操作可获取文件属性信息，如大小、创建时间、访问权限。6.计算机网络基础计算机网络是现代社会不可或缺的一部分，它连接了世界各地的人们和设备。计算机网络技术的不断发展，为我们带来了更加便捷、高效的信息交流和资源共享方式。网络基本概念计算机网络是指将多个计算机系统通过通信线路连接在一起，实现资源共享和信息传递的系统。网络可以让不同地点的计算机之间相互连接，进行数据交换和通信。网络可以分为局域网（LAN）、城域网（MAN）和广域网（WAN），每个网络类型都有其特点和应用场景。局域网覆盖范围小，通常用于连接同一建筑物内的计算机。城域网覆盖范围更大，通常用于连接同一城市内的多个局域网。广域网覆盖范围最广，可以连接全球范围内的计算机。TCP/IP协议簇1网络协议TCP/IP协议簇是网络通信的基础，定义了数据在网络中传输的规则，使不同类型的设备能够相互通信。2层次模型TCP/IP协议簇采用分层模型，将复杂的网络通信任务分解成多个层次，每个层次负责特定的功能。3重要协议TCP/IP协议簇包含许多重要的协议，例如TCP、UDP、IP、ARP、DNS等，它们共同保障了网络的稳定和高效运行。网络硬件设备网卡网卡是连接计算机与网络的桥梁，它负责将计算机内部数据转换为网络信号，反之亦然。路由器路由器是网络的核心设备，它负责将数据包从源地址路由到目标地址，并管理网络流量。调制解调器调制解调器将计算机信号转换为可通过电话线传输的信号，反之亦然，是连接计算机和互联网的关键设备。交换机