《计算机应用基础》 课件 第1章 计算机基础

第1章计算机基础学习目标：了解计算机的起源及发展历史，目前计算机的应用领域，未来计算机的发展方向。了解计算机使用二进制的意义，掌握不同数制的表示方法和相互转换。掌握微型计算机的硬件构成及其功能，掌握计算机硬件的主要性能指标。掌握查找硬件和操作硬件的方法。了解计算机软件的作用、分类。2目录1.4计算机的硬件系统1.2数制与数制转换1.3计算机的工作原理1.1认识计算机1.5计算机的软件系统1.6计算机新发展1.1.1

计算机的发展历程1.手动计算工具世界历史中出现时间最早、使用时间最长、功能最单一的一类计算器具。特点：计算过程主要依赖手动，没有明确的输入和输出装置。例如：中国的算筹与算盘、俄罗斯的算盘及欧洲的杰特计算筹码。41.1.1

计算机的发展历程2.机械计算机利用齿轮转动进行计数、模拟运算过程。中国古代的记里鼓车韦伯加法器将齿轮的转动角度转化为数字，实现自动进位，进行加减运算。莱布尼茨计算机阶梯鼓轮的互动模型进行乘法、除法、自乘的演算，是世界上第一台能直接进行四则运算的机械计算器“奥德涅尔轮”结构奥德涅尔计算器是现代意义上的第一台手摇计算机。51.1.1

计算机的发展历程3.电子计算机1946年，世界上第一台现代通用计算机ENIACENIAC，全称为ElectronicNumericalIntegratorAndComputer，即电子数字积分计算机；完全的电子计算机，能重新编程，并解决各种计算问题。61.1.1计算机的发展历程4.在ENIAC诞生后的短短60多年中，计算机所采用的基本电子元器件经历了电子管、晶体管、集成电路、大规模和超大规模集成电路四个发展阶段，通常称为计算机发展进程中的四个阶段。阶段年份电子器件第一代1946～1955电子管第二代1956～1963晶体管第三代1964～1971集成电路第四代1972～今天大规模和超大规模集成电路71.1.2

计算机的分类计算机的分类很多，一般可以从下面几个方面来划分：1.计算机规模：有超级计算机、大型机、中型机、小型机和微型机。2.信息表现形式：有数字计算机（数字量、离散的）、模拟计算机（模拟量、连续的）、数字模拟混合计算机。3.主机形式：有台式机、便携机、笔记本式机、手掌式机。81.1.3

未来的计算机1.未来的计算机技术将向超高速、超小型、平行处理、智能化的方向发展。2.计算机将具备更多的智能成分，感知能力、一定的思考与判断能力及一定的自然语言能力。虚拟现实技术是这一领域发展的集中体现。3.传统的磁存储、光盘存储容量继续攀升，新的海量存储技术趋于成熟，新型的存储器每立方厘米存储容量可达10太字节。以一本30万字的电子书计算，1TB可存储约1700万本。4.硅芯片技术的高速发展同时也意味着硅技术越来越接近其物理极限，为此，世界各国的研究人员正在加紧研究开发新型计算机。新型的量子计算机、光计算机、生物计算机等或将会遍布人类生活的各个领域。9目录1.4计算机的硬件系统1.2数制与数制转换1.3计算机的工作原理1.1认识计算机1.5计算机的软件系统1.6计算机新发展1.2.1数制在生产时间和日常生活中，有多种表示数的方法，这些数的表示规则称为数制，其中按照进位方式计数的数制叫做进位计数制。例如，常用的十进制；钟表计时使用的1小时等于60分钟的六十进制；计算机中使用的二进制等。进位计数制的定义一种进位计数制包含基数、位权和数值按位展开表达式。2.常用的进位计数制十进制基数为10，逢十进一，位权为10i，其中i为自然数。二进制、八进制、十六进制也都是计算机中常见的数制。111.2.2各类数制之间的转换1.非十进制转化为十进制二进制整数转换为十进制，通常采用按权求和法，把二进制数按位权形式展开多项式和的形式，求其最后的和，就是其对应的十进制数。

1.2.2各类数制之间的转换2.十进制转化为二进制整数转换——除2取余法；小数转换——乘2取整法例如，将十进制数106.625转换为二进制数，精确到小数点第3位。整数转换小数转换

1.2.2各类数制之间的转换3.二进制转换与八进制、十六进制数间的转换用3位二进制数对应表示1位八进制数。八进制转换为二进制二进制转换为八进制1.2.2各类数制之间的转换3.二进制转换与八进制或十六进制数间的转换用4位二进制数对应1位十六进制数。十六进制转换为二进制二进制转换为十六进制注意：十进制转换成八进制或十六进制，通常可以借助二进制作为桥梁完成。1.2.3计算机与二进制1.二进制的信息表示当一个程序要求用户在终端上输入一个十进制数“10”时，这个数值信息怎样传递给程序呢？用户在键盘上先后按下“1”和“0”两个键。终端的编码电路依次接收到这两个键的状态变化，并先后产生对应于“1”和“0”的用ASCII码表示的字符数据（31H和30H），然后送往主机。主机终端接口程序一方面将接收到的两个ASCII码回送给终端（这样，当用户敲入“1”时，终端屏幕上就显示出“1”），另一方面将他们依次传给有关程序。程序根据数据类型的定义，将这两个字符数据转换成相应十进制数的二进制表示（00001010）。1.2.3计算机与二进制2.信息存储的单位在计算机内部，信息釆用二进制的形式进行存储、运算、处理和传输。信息的基本存储的单位有：位（bit）、字节（Byte，B）和字（Word）。

1KB=1024B=210B lMB=1024KB=210KB=220B 1GB=1024MB=210MB=220KB=230B 1TB=1024GB=210GB=220MB=230KB=240B 1PB=1024TB=210TB=220GB=230MB=240KB=250B3.二进制的优势易于物理实现；二进制数运算简单；机器可靠性高；通用性强目录1.4计算机的硬件系统1.2数制与数制转换1.3计算机的工作原理1.1认识计算机1.5计算机的软件系统1.6计算机新发展1.3.1计算机的工作原理1946年，美国科学家冯·诺依曼提出了程序存储式电子数字自动计算机的方案，并确定了计算机硬件体系结构的五个基本部件。其思想可概括为：

(1)采用二进制形式表示数据和指令；(2)采用存储程序方式；(3)

5个基本硬件包括：运算器控制器存储器输入设备输出设备1.3.2计算机设计模型演变1.人们通过输入设备把需要处理的信息输入计算机，计算机通过中央处理器把信息加工后，再通过输出设备把处理后的结果告诉给人们。2.为了处理大量数据，在中央处理器旁边加了一个内部存储器。3.但是内部存储器存在易失性，为了扩大内存储器的容量并长期存储数据，又引入了外存储器。

（1）最初模型

（2）添加了内部存储器模型（3）现代计算机模型目录1.4计算机的硬件系统1.2数制与数制转换1.3计算机的工作原理1.1认识计算机1.5计算机的软件系统1.6计算机新发展1.4.1认识计算机硬件硬件（Hardware）是计算机硬件的简称，是指计算机系统中由电子、机械和光电元件等组成的各种物理装置的总称。这些物理装置按系统结构的要求构成一个有机整体，为计算机软件运行提供物质基础。1.4.2计算机的性能指标一台微型计算机功能的强弱或性能的好坏，不是由某项指标来决定的，而是由它的系统结构、指令系统、硬件组成、软件配置等多方面的因素综合决定的。但对于大多数普通用户来说，可以从以下几个指标来大体评价计算机的性能。（1）运算速度，通常指每秒钟所能执行的指令条数。（2）字长，计算机在同一时间内处理的一组二进制数称为一个计算机的“字”，而这组二进制数的位数就是“字长”。（3）内存储器的容量，是指CPU可以直接访问的存储器容量。（4）外存储器的容量，是指硬盘容量（包括内置硬盘和移动硬盘）。（5）可靠性，通常用“平均无故障时间”（MeanTimeBetweenFailure，MTBF）和“平均维修时间”（Meantimetorepair，MTTR）来衡量。目录1.4计算机的硬件系统1.2数制与数制转换1.3计算机的工作原理1.1认识计算机1.5计算机的软件系统1.6计算机新发展1.5计算机的软件系统计算机软件(ComputerSoftware，CS)，简称软件，是指计算机系统中的程序及其文档。程序是计算任务的处理对象和处理规则的描述；文档是为了便于了解程序所需的阐明性资料，一般不需要安装就可提供浏览功能。计算机软件两大类：1.5.1系统软件系统软件是负责管理计算机系统中各种独立的硬件，使得它们能协调工作。1.操作系统(OperatingSystem，OS)是管理计算机硬件与软件资源的计算机程序。2.语言处理系统分为机器能直接识别的机器语言，与机器语言指令一一对应的符号指令和简单语法组成的汇编语言和自然语言比较接近的高级语言。3.数据库管理系统(DatabaseManagementSystem，DBMS)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。4.服务性程序是指为了帮助用户使用与维护电脑，提供服务性手段并支持其他软件开发而编制的一类程序。1.5.2应用软件应用软件（Application）是为了某种特定的用途而被开发的软件，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。应用软件可分为用户程序与应用软件包。1.用户程序是用户为了解决特定的具体问题而开发的软件。2.应用软件包是为实现某种特殊功能而精心设计的、结构严密的独立系统。信息管理类软件辅助设计类软件文档处理类软件即时通信软件27目录1.4计算机的硬件系统1.2数制与数制转换1.3计算机的工作原理1.1认识计算机1.5计算机的软件系统1.6计算机新发展1.6计算机新发展1.人工智能是研究使计算机来模拟人的某些思维过程和智能行为（如学习、推理、思考、规划等）的学科。2.云计算（CloudComputing）是分布式计算的一种，指的是通过网络“云”将巨大的数据计算处理程序分解成无数个小程序，通过多部服务器组成的系统进行处理和分析这些小程序得到结果并返回给用户。3.大数据的特色在于对海量数据进行分布式数据挖掘，依托云计算的分布式处理、分布式数据库和云存储、虚拟化技术。4.物联网（InternetofThings，IoT），即“万物相连的互联网”，是互联网基础上的延伸和扩展的网络，将各种信息传感设备与网络结合起来形成的一个巨大网络，实现任何时间、任何地点，人、机、物的互联互通。5.区块链，就是一个又一个区块组成的链条。每一个区块中保存了一定的信息，它们按照各自产生的时间顺序连接成链条。其特点：一是数据难以篡改、二是去中心化。区块链是新一代信息技术的重要组成部分，是分布式网络、加密技术、智能合约等多种技术