《计算基机础知识.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《计算基机础知识.ppt（88页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、第一章 计算机基础知识,要想了解一门学科，最好的办法是先读读它的历史。,学习目标,了解计算机工作原理，学习计算机的信息表示方法,掌握常用的软硬件知识，为计算机采购、组装与维护打下良好的基础,了解计算机的发展简况,对计算机操作系统有一个大致的了解,主要内容,电子计算机的发展阶段,1.1 计算机的发展,计算机的分类,未来新型计算机,数制,信息编码,基本运算,1.2 数制和信息编码,主要内容,CPU,1.3 PC机硬件配置,存储器,输入设备,键盘的使用,鼠标的使用,显示器的使用,1.4 PC机外设的使用,输出设备,打印机的使用,主要内容,计算机软件概述,程序设计语言,操作系统的形成与发展,1.5 计
2、算机软件系统,1.1计算机的发展,1.1.1 电子计算机的发展阶段,1946年，在美国宾西法尼亚大学世界上第一台电子数字计算机ENIAC（Electronic Numerical Integrator And Calculator电子数值积分和计算机）诞生了（如图所示），它标志着计算机时代的到来。,人们根据计算机的性能和使用主要元器件的不同，将计算机的发展划分成几个阶段。大型机(Mainframe)经历了四代的发展。,第一代计算机 1946-20世纪50年代末，电子管时代计算机。（19461957）主要特点：采用电子管作为计算机的主要逻辑部件体积大，耗电量大，寿命短，成本高。电子管如图所示。这
3、一时期的典型机器：国外的：ENIAC、UNIVAC。国内的：103、104等。,第二代计算机 19581964年，晶体管计算机时代。主要特点：采用晶体管作为计算机的主要逻辑部件，体积减小，重量减轻，成本下降，能耗降低。晶体管如图1-3所示。这一时期的典型机器：国外的：IBM7090等，如图所示。国内的：441B等。,第三代计算机 19641972年，集成电路计算机时代。主要特点：采用中、小规模集成电路做主要逻辑部件，从而使计算机体积更小，重量更轻，耗电更省，寿命更长，成本更低，运算运算速度有了更大的提高。集成电路如图所示。这一时期的典型机器：国外的：IBM-360等。国内的：709等。,第四代
4、计算机 1972年至今，大规模、超大规模集成电路计算机时代。主要特点：采用大规模、超大规模集成电路作基本逻辑部件，使计算机体积、重量和成本大幅度的降低，运算速度和可靠性大幅度的提高。大规模集成电路如图所示。这一时期典型机器：国外：IBM-370等。国内：银河等。,1.1计算机的发展,小型计算机(Minicomputer)能满足中小型企事业单位的信息处理要求，而且成本较低，其价格能被中小部门接受。1959年DEC公司推出PDP-1，首次对大型主机进行了“缩小化”。1965年推出PDP-8小型机获得成功。1975年又推出VAX-11系列小型机，使其成为名副其实的小型机霸主。DG公司、IBM公司、H
5、P公司(如图)、富士通公司都生产过小型机。,微型计算机(Microcomputer)是对大型计算机进行的第二次“缩小化”。1976年苹果计算机公司成立，1977年推出APPLE微型机大获成功，使它成为个人及家庭能买得起的计算机。1981年IBM公司推出IBM PC，此后它又经历了若干代的演变，逐渐占领了庞大的个人电脑市场。,1.1计算机的发展,20世纪70年代出现了在局部范围内(例如在一座大楼内)把计算机连在一起的趋势，称为局域网。在局域网中，又有对等网络和非对等网络。客户机一服务器结构模式是对大型主机结构模式的又一次挑战。由于客户机一服务器结构灵活、适应面广、成本较低，因此得到广泛的应用。,
6、自1969年美国国防部的ARPAnet运行以来，计算机广域网开始逐步发展。1983年，TCP/IP(传输控制与网际互联协议)正式成为ARPAnet的协议标准，这使网际互联有了突飞猛进的发展。1991年6月我国第一条与国际互联网连接的专线建成，它从中科院高能物理研究所接到美国斯坦福大学的直线加速器中心。到1994年，我国才实现了采用TCPIP的国际互联网的全功能连接，可通过四大主干网接入网际互联网。,1、过去的计算机教材，在介绍计算机发展史时，只谈第一代电子管计算机、第二代晶体管计算机、第三代集成电路计算机、第四代超大规模集成电路计算机，这实际上只是大型机本身的历史，不能全面反映60年来计算机世
7、界发生的翻天覆地的变化。,2、此外，各个阶段不是串接式的取代关系，而是并行式的共存关系。也就是说，并没有在某一个年代大型机全部变成了小型机，小型机并没有使大型机全部消失，微型机也没有完全取代小型机，直到今天它们仍然在特定的领域发挥着各自的优势。,说明：,1.1计算机的发展,1.1.2 计算机的分类,专用计算机,通用计算机,工业控制计算机,科学计算与工程计算计算机,数据计算机,1.1计算机的发展,小型计算机,巨型计算机,微型计算机,巨型计算机(Super Computer),人们通常把最快、最大、最昂贵的计算机称为巨型机（超级计算机）。巨型机一般用在国防和尖端科学领域。,世界上只有少数几个国家能
8、生产巨型机，著名巨型机如：美国的克雷系列(Cray-1,Cray-2，Cray-3、Cray-4等)，我国自行研制的银河-I（每秒运算1亿次以上）、银河-II（每秒运算了10亿次以上）和银河-III（每秒运算100亿次以上）也都是巨型机，如图示。,目前，我国计算机运算速度最高的是发布于年度由国防科技大学研制的“天河一号”二期系统以每秒万亿次的峰值性能和每秒万亿次的实测性能位居榜首。,大型主机(Mainframe),大型主机包括大型机和中型机，价格比较贵，运算速度没有巨型机那样快，一般只有大中型企事业单位才有必要配置和管理它。美国 IBM公司生产的IBM360、IBM370、IBM9000系列，
9、就是国际上有代表性的大型主机。,小型计算机(Minicomputer),小型计算机一般为中小型企事业单位或某一部门所用，例如高等院校的计算机中心都以一台小型机为主机，配以几十台甚至上百台终端机。我国生产的太极系列机都是小型计算机的代表。,小巨型计算机(Minisupers),也称为桌上型超级电脑，其发展非常迅速。例如，美国Convex公司的 C系列机等，就是比较成功的小巨型机。,微型计算机（Micro Computer),微型计算机又称个人计算机（Personal Computer，PC），是第四代计算机时期出现的一个新机种。特点是轻、小、价廉、易用。,工作站(Workstation),工作站
10、是介于个人计算机PC机和小型计算机之间的一种高档微型机，如图所示。工作站通常配有高档 CPU、高分辨率的大屏幕显示器和大容量的内外存储器，具有较强的数据处理能力和高性能的图形功能。它主要用于图像处理、计算机辅助设计（CAD）等领域。,服务器（Server）,服务器是一种在网络环境中为多个用户提供服务的计算机系统，如图所示。从硬件上来说，一台普通的微型机也可以充当服务器，关键是它要安装网络操作系统、网络协议和各种服务软件。根据提供的服务，服务器可以分为文件服务器、数据库服务器、应用服务器和通信服务器等。,嵌入式计算机,嵌入式计算机是指作为一个信息处理部件，嵌入到应用系统之中的计算机。嵌入式计算机
11、与通用型计算机最大的区别是运行固化的软件，用户很难或不能改变。嵌入式计算机应用最广泛，数量超过微型机。目前广泛用于各种家用电器之中，如电冰箱、自动洗衣机、数字电视机和数码照相机等,1.1计算机的发展,1.1.3 未来新型计算机,光子计算机利用光子取代电子进行数据运算、传输和存储。在光子计算机中，不同波长的光表示不同的数据，可快速完成复杂的计算工作。,与传统的硅芯片计算机相比，光子计算机有下列优点：超高速的运算速度、强大的并行处理能力、大存储量、非常强的抗干扰能力、与人脑相似的容错性等。,目前几乎所有的计算机都被称为冯诺依曼计算机，从目前的研究情况看，未来新型计算机将可能在下列几个方面取得革命性
12、的突破。,1.1计算机的发展,生物计算机在20世纪80年代中期开始研制，其最大的特点是采用了生物芯片，它由生物工程技术产生的蛋白质分子构成。在这种芯片中，信息以波的形式传播，速度快、能量耗低，并拥有巨大的存储能力。由于蛋白质分子能够自我组合，再生新的微型电路，使得生物计算机具有生物体的一些特点，能够自动修复芯片发生的故障，还能模仿人脑的思考机制。,1.1计算机的发展,所谓量子计算机，是指利用处于多现实态下的原子进行运算的计算机，这种多现实态是量子力学的标志。在某种条件下，原子世界存在着多现实态，即原子和亚原子粒子可以同时存在于此处和彼处，可以同时表现出高速和低速，可以同时向上和向下运动。,与传
13、统的电子计算机相比，量子计算机具有：解题速度快、存储量大、搜索功能强和安全性较高等优点。,1.2 数制和信息编码,1.2.1 数制,所谓数制，就是人们利用符号来计数的科学方法，又称为计数制。,数制有很多种，例如最常使用的十进制，钟表的六十进制（每分钟60秒、每小时60分钟），年月的十二进制（一年12个月）等。,无论哪种数制，都包含两个基本要素：基数和位权。,基数,在一个计数制中，表示每个数位上可用字符的个数称为该计数制的基数。例如：,可使用0、19，共10个数,十进制,基数为10,逢十进一,可使用0、1，共2个数,二进制,基数为2,逢二进一,可使用0、17，共8个数,八进制,基数为8,逢八进一
14、,可使用0、19、AF，共16个数,十六进制,基数为16,逢十六进一,位权,是以基数为底、数码所在位置的序号为指数的整数次幂。,问题的提出：一个数码处在不同位置所代表的值是不同的。例如十进制中，数字5在个位、十位、小数点后1位分别代表5、50和0.5，这是为什么呢？,回答：其奥妙就在于位权。因为在十进制中，个位、十位、小数点后1位的位权不同，分别为1、10和0.1。,各位位权 103 102 101 100 10-1 10-2,位权的两要素：基数和位置序号。其中位置序号的排列规则如下：小数点左边，从右至左分别为0，l，2，3，小数点右边从左至右分别为-1，-2，-3，。,基数：10；位置序号
15、3 2 1 0-1-2,十进制,各位位权 23 22 21 20 2-1 2-2,基数：2；位置序号 3 2 1 0-1-2,二进制,各位位权 83 82 81 80 8-1 8-2,基数：8；位置序号 3 2 1 0-1-2,八进制,各位位权 163 162 161 160 16-1 16-2,基数：16；位置序号 3 2 1 0-1-2,十六进制,以十进制为例，十进制的个位数位置的位权是，十位数位置的位权为，小数点后第1位的位权为。十进制数1536958的值等于：,有了基数和位权，我们就可以将一个数按权展开了：,101,100,10-1,说明：请大家记住，任何进制数转化为10进制数，只需按
16、权展开即可。我们后面讲到的二进制数转化为10进制数，就是将一个2进制数按权展开。八进制、十六进制数是同样的道理！,计算机中常用的数制的表示如表所示,计算机中常见的各种进制数之间的对应关系见下表,1.2 数制和信息编码,（1）二进制使用0和1进行计数，相应地对应两个基本状态。对于物理元器件而言，一般也都具有两个稳定状态，这些可以用0和1两个数码来表示。,（2）二进制数的运算法则少，运算简单，使计算机运算器的硬件结构大大简化。,（3）二进制的0和1可以对应逻辑中的真和假，可以很自然地进行逻辑运算。,在现代电子计算机中，采用0和1表示的二进制来进行计数。为什么计算机中使用二进制进行计数，而不采用其他
17、计数制呢?,十进制,二进制,27.25,24 23 22 21 20 2-1 2-2,+,例（11011.01）2=,总结：按权展开,10010.11,.余1,0.8125 2,总结：分为整数部分（除2取余、自底向上）和小数部分（乘2取整、自顶向下）,十进制,八进制,678.15625,83 82 81 80 8-1 8-2,+,例（1246.12）8=,总结：按权展开,1246.117,1.余1,0.156 8,总结：分为整数部分（除8取余、自底向上）和小数部分（乘8取整、自顶向下）,十进制,十六进制,788.07031,162 161 160 16-1 16-2,+,例（314.12）16
18、=,总结：按权展开,13A.4F,0.31 16,总结：分为整数部分（除16取余、自底向上）和小数部分（乘16取整、自顶向下）,八进制,二进制,（35.64）8,例（11101.1101）2=,（100101.110001）2,例（45.61）8=,总结：二进制、八进制之间存在着特殊的对应关系，即=8，也就是每3位二进制数可以表示一位八进制数。,23,十六进制,二进制,（3D.5C）16,例（111101.010111）2=,（1001011.01100001）2,例（4B.61）16=,总结：二进制、十六进制之间存在着特殊的对应关系，即=16，也就是每4位二进制数可以表示一位八进制数。,24
19、,1.2 数制和信息编码,1.2.2 信息编码,信息需要按照规定好的二进制形式表示才能被计算机处理，这些规定的形式就是信息编码。,用二进制编码表示十进制数的方式,即每1位十进制数数字对应4位二进制编码,又称8421码。,在计算机中，各种字母和符号必须使用规定的二进制码表示，计算机才能处理。在西文领域，目前普遍采用的是ASCII码(American Standard Code for InformationInterchange，美国标准信息交换码),全拼码、简拼码、双拼码、五笔字型码,汉字输入码,汉字机内码,汉字的机内码是供计算机系统内部进行存储、加工处理、传输等统一使用的代码,汉字字形码,汉
20、字字库中存储的汉字字形的数字化信息，用于汉字的显示和打印,机内码,输入码,字形码,1.2 数制和信息编码,1.2.3 基本运算,例（1001）2+（1100）2=,逻辑运算规则,00=0 01=0 10=0 11=1,000 011 101 110,逻辑与,逻辑或,逻辑异或,0+0=0 0+1=1 1+0=1 1+1=1,例（100110）2和（100010）2的逻辑与运算,结果是（100010）2,0=1 1=0,逻辑非,1.3 PC机硬件配置,1.3 PC机硬件配置,1.3.1 CPU,中央处理器简称CPU(Central Processing Unit)，它是计算机系统的核心，是计算机中
21、执行处理数据指令的器件，包括运算器和控制器两大部分。,CPU是微机硬件系统的核心，一般由高速电子线路组成。目前的CPU都集成在一块芯片上，称为微处理器，如图所示。微处理器不等于微型计算机，它只是组成微机的一个核心器件。,CPU执行指令的速度与系统时钟有着密切的关系。所谓CPU的主频即CPU能够适应的时钟频率，或者说是CPU产品的标准工作频率，它等于CPU在一秒钟内能够完成的工作周期数。,CPU的主频是以MHz(兆赫)、GHz(千兆赫)为单位。1 MHz为每秒100万周期。主频越高就表明CPU运算速度越快。下表列出了各种奔腾级CPU的主频。,字长是指CPU在一次操作中能处理的最大数据单位，它体现
22、了一条指令所能处理数据的能力。能够处理的数据的位数是中央处理器性能高低的一个重要标志。,例如，一个CPU的字长为16位，则每执行一条指令可以处理16位二进制数据。早期的微处理器都是8位机和16位机，32位机的代表就是PC486，而目前的奔腾机已是64位。,1.3 PC机硬件配置,1.3.2 存储器,存储器是计算机的记忆和存储部件，用来存放信息。对存储器而言，容量越大，存取速度越快，其性能越好。对于存储器主要从以下四个方面来衡量其性能：,容量可以存储的最大数据量，通常使用KB、MB、GB和TB来计量,持久性持久性强的技术就是不容易出现数据丢失和破坏的技术,多功能性存储设备可以访问多种类型介质上的
23、数据。,访问速度是由访问时间和数据传输速率决定的。,内存储器，又叫内存或者主存储器，它与CPU一起构成计算机主机。内存可以被CPU直接访问。,内存储器按其工作特点可分为只读存储器ROM(ReadOnly Memoy)和随机存取存储器RAM(Random Access Memory)。,半导体存储器,盒装的内存条,外存储器又称为辅助存储器，它的容量一般都比较大，且容易移动，便于不同计算机之间进行信息交流。,软盘,软盘,软驱,硬盘,硬盘内部结构,从左到右依次为2.5in、1.8in、1in和0.85in硬盘,硬盘是由若干个硬盘片组成的盘片组，上面覆盖着磁性氧化物。硬盘一般被固定在计算机箱内。硬盘的
24、存储格式与软盘类似，但硬盘的容量要大得多，存取信息的速度也快得多。,磁带,磁带在20世纪60年代是大型计算机上最为流行的存储设备，微机出现以后，使用的磁带是盒式磁带，与今天的录音磁带类似，如图。,光盘,光盘具有容量大、存取速度快、不易受干扰等特点。光盘根据其制造材料和记录信息方式的不同一般分为三类：只读光盘(CD-ROM)、一次性写入光盘(CD-R)和可擦写光盘(CD-RW)。如图。,CD-R、CD-RW和常见的DVD光盘,CD-ROM、CD-RW、DVD刻录机、外置式光驱,新型存储设备,U盘,移动硬盘,MO,名片光盘,1.3 PC机硬件配置,1.3.3 输入设备,输入输出设备是计算机的五大组
25、成部分之一，统称为外围设备，也简称为外设。输入设备的作用是将程序、数据、文本等内容输入计算机。,自然键盘、无线键盘、手写键盘,机械鼠标,光电鼠标,手持式扫描仪,平板式扫描仪,滚筒式扫描仪,名片扫描仪,1.3 PC机硬件配置,1.3.4 输出设备,外设中，输出设备的作用是将计算机的计算结果以图形、图像、文字等方式显示出来。,阴极射线管显示器(CRT),液晶显示器(LCD.),显示器的性能指标：像素与分辨率,1.3 PC机硬件配置,显卡也称为显示适配器，是显示器与主机通信的控制电路和接口。显卡的主要作用是将计算机数据处理成显示信息，并在显示器上显示出来。,1.3 PC机硬件配置,喷墨打印机,激光打
26、印机,1.3 PC机硬件配置,声卡是将计算机的数字化声音信息转换为人的耳朵可以听到的声音，即把数字信号转换为模拟信号。,1.4 PC机外设使用,学好电脑的第一步：键盘和鼠标的使用,1.4.1 键盘的使用,主键盘区,主键盘区是键盘上使用最频繁的键区，同时也是键盘中键位最多的一个区域，主要用于英文、汉字、数字和符号等的输入，该区包括字母键、数字键、符号键、控制键和Windows功能键,功能键区,功能键区位于键盘的顶端，排列成一行，包括F1F12键、Esc键和最右侧的用于控制电脑系统的3个控制键，如图所示。其中Esc键和F1F12功能键在不同的应用软件中有着各自不同的功能。通常情况下，按Esc键可以
27、把已输入的命令或字符串取消，在一些应用软件中可起到取消和退出的作用；在程序窗口中按F1键可以获取该程序的帮助信息；按Power键将执行关机操作；按Sleep键将使电脑转入睡眠状态以节约用电；按Wake Up键可将电脑从睡眠状态唤醒。,小键盘区,位于键盘的最右侧，主要用于快速输入数字及进行光标移动控制，在银行系统和财务会计等领域应用非常广泛。,状态提示灯区,状态提示灯区位于小键盘区上方，主要包括Num Lock、Caps Lock和Scroll Lock3个提示灯，如图1-50所示，分别用来提示小键盘工作状态、大小写状态以及滚屏锁定状态。,1.4.1 键盘的使用,手指的分工,注意：初学者要养成良
28、好的触键习惯，即随时保持双手位于基准键位，完成其他键的击键动作后也应迅速回到相应的基准键位。,手指的分工,说明：只有进行手指分工后，操作键盘时才不会出现盲目、混乱输入的情况。,在将各手指分别放于基准键位后便可开始击键操作，这时除拇指外，双手其他手指应分别“管辖”不同的区域，即分别负责相应字符的输入，如图所示。,击键的规则,说明：初练应严格按照击键规则练习，这样会迅速提升指法；错误习惯一但养成，很难纠正！,1、敲击键位要迅速，按键时间不宜过长，否则易造成重复输入的情况。2、击键时应该是指关节用力，而不是手腕用力。3、每一次击键动作完成后，只要时间允许，一定要习惯性地回到各自的基准键位。4、应严格
29、遵守手指分工，不要盲目乱打。5、尽量学会“盲打”，即不看键盘，凭手指触觉击键。,打字的姿势,说明：良好的打字姿势有利于提升打字速度和保证身体的健康！,1、面向电脑坐在椅子上时，全身应放松，身体坐正，双手自然放在键盘上，腰部挺直，上身微前倾。身体与键盘的距离大约为20cm。2、眼睛与显示器屏幕的距离约为3040cm，且显示器的中心应与水平视线保持 1520的夹角。另外不要长时间盯着屏幕，以免损伤眼睛。3、双脚的脚尖和脚跟自然地放在地面上，无悬空，大腿自然平直，小腿与大腿之间的角度近似90。4、坐椅的高度应与电脑键盘、显示器的放置高度相适应。一般以双手自然垂放在键盘上时肘关节略高于手腕为宜。,1.
30、4.2 鼠标的使用,鼠标的基本操作,Ctrl+单击：选中不相邻的多个对象,Shift+单击：选中相邻的多个对象,Alt+单击：应用较少。在word中可选中一个矩形文字区域,右击+按键：弹出其相应的快捷菜单，进行相关的操作,1.5 计算机软件系统,1.5.1 计算机软件概述,硬件和软件一起构成计算机系统。,计算机系统的组成,软件是计算机中所有的程序、数据和各种文档资料的总称。,程序设计语言是人类操纵计算机的语言，是程序设计的工具,程序设计语言的分类（1）机器语言（2）汇编语言（3）高级语言 BASIC、FORTRAN、COBOL PASCAL、C、Visual Basic 等,1.5.2 程序设
31、计语言,操作系统OS(Operating System)是配置在计算机硬件上的第一层软件，其他所有的系统软件、应用软件都依赖操作系统的支持。操作系统是所有计算机都必须配置的软件。,操作系统(OS，Operating System)是控制计算机所有活动的核心，是软硬件资源的组织者和管理者。操作系统功能组织和管理整个计算机系统的硬件和软件资源，在用户和程序之间分配系统资源，使之协调一致地、高效地完成各种复杂的任务。,1.5.3 操作系统的形成与发展,1.CPU管理（硬件核心部件，以进程为单位进行分配和运行,2.存储器管理（为进程分配内存空间，提高内存利用率）,3.文件管理（文件存储空间、目录、文件共享和保护）,4.外部设备管理（显示器、打印机、扫描仪、触摸屏）,操作系统的功能,操作系统的发展历程,人工操作,批处理操作系统,分时操作系统,实时操作系统,Windows 98,Windows Me,Windows 2000,Windows XP,Windows操作系统,几种常见的操作系统,几种常见的操作系统,结束语,本章结束，大家要勤加练习！,
