全套课件·大学计算机基础案例教程(第二版)1.ppt
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1、1 大学计算机基础案例教程 (第二版)2第1章 计算机基础知识31.11.1 计算机概述计算机概述 1.2 1.2 微型计算机系统的构成微型计算机系统的构成 1.3 1.3 计算机中的信息处理计算机中的信息处理 1.4 1.4 计算机与信息安全计算机与信息安全1.5 1.5 微机计算机的选购与维护微机计算机的选购与维护41.1计算机概述1.1.1 1.1.1 电子计算机的发展史电子计算机的发展史1.1.2 1.1.2 计算机的应用领域计算机的应用领域1.1.3 1.1.3 计算机的特点与分类计算机的特点与分类51.1.1 计算机的发展 一、ENIAC与EDVAC 1946年,世界上第一台计算机
2、(ENIAC)在美国诞生。这台计算机使用了18800个电子管,占地170平方英尺,重达30吨,耗电140千瓦,价格40多万美元,是一个昂贵耗电的“庞然大物”。由于它采用了电子线路来执行算术运算、逻辑运算和存储信息,从而大大提高了运算速度。ENIAC每秒可进行5000次加法和减法运算、300次乘法运算。6 二、计算机的发展二、计算机的发展电子管电子管晶体管晶体管集成电路集成电路大规模、超大规模集成电路大规模、超大规模集成电路未来发展:未来发展:以人工智能、网络化为主要特点以人工智能、网络化为主要特点。7 三、计算机发展史上的三位伟人三、计算机发展史上的三位伟人 巴贝奇巴贝奇,国际计算机界公认的、
3、当之无,国际计算机界公认的、当之无愧的计算机之父,把程序控制的思想引入愧的计算机之父,把程序控制的思想引入了分析机,分析机的结构、设计思想为现了分析机,分析机的结构、设计思想为现代计算机的结构、设计思想的提出奠定了代计算机的结构、设计思想的提出奠定了基础,是现代通用计算机的雏形。基础,是现代通用计算机的雏形。艾兰艾兰.图灵图灵(1912-1954),计算机科学),计算机科学奠基人,主要贡献:奠基人,主要贡献:建立图灵机模型;建立图灵机模型;提出图灵测试,阐述了机器智能的概念。提出图灵测试,阐述了机器智能的概念。美国计算机学会于美国计算机学会于1966年创立了年创立了“图灵图灵奖奖”,号称,号称
4、“计算机业界和学术界的诺贝计算机业界和学术界的诺贝尔奖尔奖”。8 冯冯.诺依曼诺依曼(1903-1957),研制了人类),研制了人类第二台电子计算机第二台电子计算机EDVAC,提出并采用了,提出并采用了“存储程序存储程序”的概念与技术,以此概念为的概念与技术,以此概念为基础的各类计算机统称为冯基础的各类计算机统称为冯.诺依曼机。诺依曼机。计算机(冯计算机(冯.诺依曼机)由运算器、控制诺依曼机)由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大部器、存储器、输入设备、输出设备五大部分组成。分组成。91.1.2 计算机的应用领域 由于计算机运算速度快、计算精度高、记忆能力强、可靠性高和通用性强等一系
5、列特点,使其几乎进入了一切领域。概括起来,计算机的应用主要分以下几个方面。数值计算:如弹道轨迹、天气预报、高能物理等 信息管理:如企业管理、物资管理、办公自动化等 过程控制:如工业自动化控制,卫星飞行方向控制等 辅助工程:如CAD、CAM、CAT、CAI等 人工智能等人工智能等101.1.3 计算机的特点与分类 按工作原理分:电子数字计算机、电子模拟计算机、混合式计算机 按设备的规格及功能分:巨型机、大型机、中型机、小型机、工作站、微型机、计算机网络、人工智能机等111.2 微型计算机系统的构成一台实用的计算机除了必备的硬件配置外,还必须有相应的软件支持。因此,一个完整的计算机系统应由硬件和软
6、件两大部分组成。1.2.1 硬件系统 1.2.2 软件系统 1.2.3 计算机的工作原理计算机的工作原理12 运算器 中央处理单元CPU 寄存器 控制器 主机 硬件系统 只读存储器ROM 主(内)存储器 随机读写存储器RAM(SRAM,DRAM)高速缓冲存储器Cache (CMOS)外(辅)存储器(软盘、硬盘、光盘、闪存等)外围设备 输入设备(键盘、鼠标、扫描仪等)输出设备(显示器、打印机、绘图仪等)其它(网卡、调制解调器、多媒体设备等)操作系统:Windows、UNIX、Linux等 系统软件 语言处理程序:C、Pascal、VB等 实用程序:诊断程序、排错程序等 软件系统 数据库管理系统等
7、-各种专用软件包(例如Office系列软件)应用软件 各种面向社会的应用程序 电子计算机系统结构131.2.1 硬件系统1.CPU CPU通常也称为微处理器,是一块超大规模集成电路芯片。它完成从存储器存放的程序中连续不断地读取指令、分析指令、执行运算和传送结果等一系列有规律的重复操作。(1)CPU的基本组成CPU的基本组成包括两个部分:一是运算器,另一个是控制器。14 CPU 厂商 英特尔(Intel)处理器 酷睿(Core)2双核处理器 超微(AMD)处理器速龙(Athlon)双核处理器 双核处理器其实是基于单个半导体的一个处理器上拥有两个一样功能的处理器核心,即是将两个物理处理器核心整合到
8、一起。Cpu芯片:Celeron(赛扬)、Pentium(奔腾)、Itanium 2(安腾)、Xeon(至强)、Banias(迅驰)有关cpu的资料:http:/ 151.2.1 硬件系统(续)(2)速度及字长 主频:CPU的主频指CPU的工作时钟频率,是衡量CPU到底运行有多快的一个标志 执行速度:CPU的执行速度指每秒钟能够执行的指令数,单位为MIPS(Million Instruction Per Second,每秒百万指令)。字长:CPU的字长通常指其内部数据总线的宽度,它决定了计算机内部一次可以处理的二进制代码的位数,单位是位(Bit)。例:Pentium 4/3.73GHz主频/8
9、00MHz总线频率/2MB L2161.2.1 硬件系统(续)(3 3)主板)主板主板是计算机系统的核心部件,上面主板是计算机系统的核心部件,上面 布满了各种插槽(可连接声卡布满了各种插槽(可连接声卡/显卡显卡/MODEM/MODEM等)、接口(可连接鼠标等)、接口(可连接鼠标/键键 盘等)和电子元件,它们都有自己的盘等)和电子元件,它们都有自己的职责,并把各种周边设备紧紧地连接职责,并把各种周边设备紧紧地连接在一起,如图所示。在一起,如图所示。芯片组芯片组(北桥、南桥、北桥、南桥、BIOSBIOS、显卡、声卡、显卡、声卡、网卡网卡)插槽插槽/接口接口 CPUCPU、内存条、内存条、PCIPC
10、I插槽插槽 IDEIDE、SATASATA、PS/2PS/2、USBUSB接口接口 串行接口(串行接口(COM1COM1、COM2COM2)并行接口(并行接口(LPT1LPT1、LPT2LPT2)(4)总线:各部件之间传输数各部件之间传输数据的公用通道据的公用通道 数据总线(数据总线(Data Bus,DB)系统总线系统总线 地址总线(地址总线(Address Bus,AB)控制总线(控制总线(Control Bus,CB)17181.2.1 硬件系统(续)(5)存储器存储器可分为内部存储器和外部存储器。内部存储器简称内存,又称主存,主要用来存储数据和程序。外部存储器简称外存,又称辅存,一般用
11、来存储CPU不急用的信息,它不能直接与CPU交换数据,要通过接口电路才能将信息送到内存储器中。(1)内存 只读存储器 随机存储器 高速缓冲存储器高速缓冲存储器CacheCMOS互补金属氧化物半导体(2)外存 硬盘存储器 光盘存储器 移动存储器 19 运算器运算器 控制器控制器 寄存器寄存器CPU一级一级Cache(1L)二级二级Cache(2L)RAM高速缓冲存储器高速缓冲存储器Cache 是是CPU与内存与内存RAM之间的桥梁,用于解决两者之间的速之间的桥梁,用于解决两者之间的速度冲突问题。度冲突问题。20 外存外存软盘软盘 (盘符盘符A:A:、B:,1.44M)B:,1.44M)3.5英寸
12、软盘的容量:英寸软盘的容量:每个扇区可存放每个扇区可存放512个字节个字节512(B)80(磁道磁道)18(扇区扇区)2(面面)=1.44M 第第0磁道磁道第第79磁道磁道扇区扇区21硬盘硬盘(盘符从盘符从C:开始,开始,10G-1TG)速度比软盘速度比软盘快,比内存慢。快,比内存慢。22 光盘光盘(盘符排在硬盘之后)(盘符排在硬盘之后)只读光盘(只读光盘(CD-ROM)(650M)CD 一次性写入光盘(一次性写入光盘(CD-R)可擦重写式光盘可擦重写式光盘(CD-RW)单面单层单面单层DVD(4.7GB)DVD 双面双面DVD(8.5GB)双面双层双面双层DVD(17GB)移动存储设备(移动
13、存储设备(Flash,闪盘闪盘)U盘,移动硬盘,盘,移动硬盘,MP3,MP4,存储卡。,存储卡。23(6)存储器容量单位 1B=8bit 在实际应用中,字节单位太小,为了方便计算,引入了KB、MB、GB、TB,它们的换算关系如下:1KB210B1024B1MB210KB1024KB1GB210MB1024MB1TB=240B=1024GB1012B 1PB=1024TP 1EB=1024PB241.2.1 硬件系统(续)(7)输入/输出设备 计算机中常用的输入设备有键盘和鼠标,其他的输入设备有扫描仪、摄像头、手写板、麦克风、触摸屏和条形码阅读器等。常用的输出设备有显示器和打印机,其他的输出设备
14、有音箱、绘图仪等。输入设备 键盘 鼠标 扫描仪 摄像头 251.2.1 硬件系统(续)输出设备 显卡与显示器 显示器是微机中最重要的输出设备,直接影响用户的视觉感受,主要有阴极射线管(CRT)显示器和液晶显示器(LCD)两类 打印机 打印机的种类较多,根据打印原理可分为针式打印机、喷墨打印机、激光打印机等 261.2.1 硬件系统(续)其他(多媒体计算机)271.2.2 软件系统 计算机软件系统包括计算机运行所需的各种程序、数据、文件及被版本化了的有关计算机使用方法的信息。软件可分为系统软件和应用软件两大类,它们与硬件的关系如图所示。软件与硬件关系图 281.2.2 软件系统(续)1.软件 系
15、统软件是专为计算机本身配置的,包括操作系统、计算机语言处理程序(翻译程序)、诊断程序、数据库系统等。系统软件用于管理、操纵和维护计算机,并保证其正常运行。计算机语言 机器语言 汇编语言 高级语言29 A=15+10机器语言:机器语言:10110000 00001111 15 A 00101100 00001010 A+10 A 1 1110100 结束停机结束停机汇编语言:汇编语言:MOV A,15 ADD A,10 HLT 高级语言:高级语言:A=15+10 PRINT A END典型的程序设计语言典型的程序设计语言 FORTRAN 用于科学计算用于科学计算 COBOL 面向商业面向商业 C
16、/C+BASIC Java 网络应用开发网络应用开发2.应用软件应用软件302.应用软件应用软件应用软件是用户为解决各种实际问题而编制的计算机应用程序及其有关资料。如微软的Office系列,就是针对办公应用的。计算机软件已发展成为一个巨大的产业,软件的应用范围也涵盖了生活的方方面面,很多问题都有相应的软件来解决。以下是一些主要应用领域的软件:办公应用:Microsoft Office、WPS、Open Office等平面设计:Photoshop、Illustrator、Freehand、CorelDRAW等视频编辑与后期制作:Adobe Premiere、After Effects、Ulead
17、的会声会影等网站开发:FrontPage、Dreamweaver等辅助设计:AutoCAD、Rhino、Pro/E等三维制作:3DS Max、Maya等多媒体开发:Authorware、Director、Flash等程序设计:Visual Studio.Net、Boland C+、Delphi等31运算器控制器 中央处理器(CPU)1.2.3 计算机的工作原理计算机的工作原理冯冯.诺依曼机诺依曼机321.3 计算机中的信息处理1.3.1 数制及运算1.3.2 ASCII码1.3.3 汉字编码1.3.4 多媒体信息的处理331.3.1 数制及运算数制指计数的方式。计算机中常用的数制有二进制、十进
18、制和十六进制。1.十进制数 位权34098=3104+4103+0102+9101+8100 =310000+41000+0+910+812.二进制数 二进制指用2个数码0、1计数的方式。其特点是:逢二进一、基数为2;341.3.1 数制及运算(续)3.八进制数与十六进制数八进制数码:0 1 2 3 4 5 6 7 逢八进一 十六进制数码:0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10(A)11(B)12(C)13(D)14(E)15(F),用AF来表示十六进制数的1015 逢16进1。35 各种进制数的表示各种进制数的表示进制基数基数基本符号基本符号权权二进制二进制B(Binary)r=20
19、12n八进制八进制Q(Octal)r=80 1 2 3 4 5 6 78n十进制十进制D(Decimal)r=100 1 2 3 4 5 6 7 8 910n十六进制十六进制H(Hexade-cimal)r=160 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F16n36十进制十进制 二进制二进制 十六进制十六进制 八进制八进制 0 0 000 000 0 0 0 0 1 1 001 001 1 1 1 1 2 2 010 010 2 2 2 2 3 3 011 011 3 3 3 3 4 4 100 100 4 4 4 4 5 5 101 101 5 5 5 5 6 6 110
20、110 6 6 6 6 7 7 111 111 7 7 7 7 8 8 1000 1000 8 8 1010 9 9 1001 1001 9 11 9 11 10 10 1010 1010 A A 12 12 11 11 1011 1011 B B 13 13 12 12 1100 1100 C C 14 14 13 13 1101 1101 D D 15 15 14 14 1110 1110 E E 16 16 15 15 1111 1111 F F 17 17 16 16 10000 10 20 10000 10 204.十、二、八、十六进制十、二、八、十六进制数的对照表数的对照表371.
21、3.1 数制及运算(续)5.二进制数与十进制数的相互转换二进制数与十进制数的相互转换(1)二进制数转换为十进制数二进制数转换为十进制数 二进制数转换为十进制数的规则为:二进制数转换为十进制数的规则为:按权展开求和按权展开求和。即将每位的系数与相应的位权相乘,然后把每位乘即将每位的系数与相应的位权相乘,然后把每位乘积相加,得到的和就是对应的十进制数。积相加,得到的和就是对应的十进制数。例例1 试将转换为十进制数。试将转换为十进制数。解:解:(1011.101)2123022121120121022123 80210.500.125 (11.625)10 381.3.1 数制及运算(续)(2)十进
22、制数转换为二进制数十进制数转换为二进制数十进制数转换为二进制数需要分整数和十进制数转换为二进制数需要分整数和小数两步来完成。小数两步来完成。整数部分的转换规则为:整数部分的转换规则为:除除2反序取余。小数部分的转换规则为:乘反序取余。小数部分的转换规则为:乘2正序取整。正序取整。391.3.1 数制及运算(续)例例2 试将试将(53)10转换为二进制数。转换为二进制数。解:解:故:故:(53)10(110101)240 2.十进制转换二进制十进制转换二进制 整数部分除整数部分除r取余取余 小数部分乘小数部分乘r取整取整 例例3:(55.375)D=(110111.011)2 2 55 0.37
23、5 2 27.1 2 2 13.1 0.75 .0 2 6.1 2 2 3.0 1.5 .1 2 1.1 0.5 0.1 2 1.0 .1 411.3.1 数制及运算(续)(3)八进制与十进制数的转换(4)十六进制与十进制数的转换 计算机中每位十六进制数通常用4位二进制数来表示,它们的对应关系如表所示。(5)八进制、十六进制与二进制数的转换十进制数二进制数十六进制数十进制数二进制数十六进制数000000810008100011910019200102101010A300113111011B401004121100C501015131101D601106141110E701117151111F4
24、2把八进制数把八进制数(123.45)8转换成十进制数。转换成十进制数。解:解:(123.45)8=18228138048-158-2 =(83.578125)10把十六进制数把十六进制数(3AF.4C)16转换成十进制数。转换成十进制数。解:解:(3AF.4C)16=31621016115160416-11216-2 =(943.296875)10 十进制数十进制数 58.75 转换成十六进制数。转换成十六进制数。解:十进制数解:十进制数58.75转换成十六进制数的过程如下:转换成十六进制数的过程如下:433个二进制位对应一个八进制位。二进制数转换成八进制数,可以3位为一组进行转换。如:表1
25、二进制数11100100转换成八进制数3位一组 11 100 100 结果 转换成八进制 3 4 43444个二进制位对应一个十六进制位。二进制数转换成十六进制数,可以4位为一组进行转换。如:表2二进制数11100100转换成十六进制数 4位一组 11100100 结果 转换成十六进制 E 4 E444【例】将【例】将(1010111011.0010111)2转换为八进制数转换为八进制数 解:解:001 010 111 011 .001 011 100 1 2 7 3 .1 3 4 因此,因此,(1010111011.0010111)2(1273.134)8【例】将八进制数【例】将八进制数(7
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