教学课件·大学计算机应用基础.ppt
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1、 计算机的产生与发展1.1 计算机系统组成1.2计算机中数的表示目录计算机病毒与数据安全1.4 上机实习要求目的:了解计算机的产生、发展及其应用领域 熟悉计算机系统的组成 掌握计算机中数的表示方法 了解计算机病毒的相关知识及预防病毒的常用方法 1.1 计算机的产生与发展1.1.1 计算机的产生1计算机的诞生世界上第一台电子计算机是1946年由美国的宾夕法尼亚大学研制成功的,该机命名为ENIAC(electronic numerical integrator and calculator,电子数值积分计算机),如图1-22所示。它的诞生在人类文明史上具有划时代的意义。1.1 计算机的产生与发展1
2、.1 计算机的产生与发展1.1.2.计算机的发展阶段计算机的发展可按照其采用的电子器件的不同,分为四个阶段。(1)第一代(19461957年)计算机。(2)第二代(19581964年)计算机。(3)第三代(19651970年)计算机。(4)第四代(1970年以后)计算机。1.1 计算机的产生与发展3.计算机的应用领域(1)科学计算 科学计算是指用计算机解决科学研究和工程设计中所提出的数学问题,比如高能物理研究、地震预测、大型工程设计、气象预报以及航空航天等领域提出的计算问题。(2)自动控制 计算机具有很强的数值计算与逻辑分析能力。比如自动化生产线、无人工厂、航天飞行器、无人机、水下潜艇、航空母
3、舰以及GPS定位等,都是依靠计算机进行控制的。1.1 计算机的产生与发展(3)数据库与信息管理 计算机有很强的信息存储和处理能力,用于数据库与信息管理。比如户籍与人事档案管理、金融与银行业务、情报检索与处理、财务管理、物流、计划、统计等,都是依靠计算机提供的数据库和信息管理技术进行操作的。(4)邮电通信 计算机与通信技术结合,促进了计算机网络的实现,也推动了邮电事业的发展。(5)计算机辅助工程 计算机辅助工程包括三个方面,即计算机辅助设计、计算机辅助制造和计算机辅助教学。1.1 计算机的产生与发展(6)人工智能 人工智能是用计算机模拟人脑的智能行为,使其具有逻辑思维、逻辑推理、自主学习和知识重
4、构的能力。(7)互联网与物联网 互联网是计算机与通信技术相结合的产物,已经成为集文本、声音、图像及视频等多种媒体信息于一体的全球化信息资源系统,可实现一个地区、一个国家甚至全球计算机软硬件资源的共享(8)图形图像及音频信号处理 通过信息处理、模式识别、遥感以及互联网等技术,可以实现图形图像及音频信号处理,比如文物与破损照片复原、指纹/相貌识别、大地测量、交通安检以及多媒体影像等。1.1 计算机的产生与发展(9)电子商务与电子政务电子商务(Electronic Commerce)是计算机信息管理在商业领域中的实现,通过计算机网络进行商务活动,实现网上购物、商品交易和在线电子支付等商业运营活动。电
5、子政务是计算机信息管理在政府部门实现自动化办公的过程。它用现代信息网络和数字技术实现公务、政务、商务、事务等一体化的管理与运行。(10)智能仪器仪表与家用电器智能仪器仪表是把各种测量技术与计算机结合起来,采用人工智能技术把信号测量、分析、综合处理结合起来,从而构成智能化的仪器仪表,再配以通信接口,可与控制网络连接。1.1 计算机的产生与发展1.1.4 计算机的主要分类(1)按照数据表示方式和处理对象的不同,计算机分为模拟计算机和数字计算机(2)按照用途的不同,计算机分为通用计算机和专用计算机。(3)根据规模的不同,计算机可分为巨型机、大型机、小型机、微型机和嵌入式计算机。1.1 计算机的产生与
6、发展1.1.5计算机的主要性能指标(1)字长 字长是指计算机一次能直接处理的二进制数的位数,它与计算机中的运算器密切相关。常见的字长有8位、16位、32位、64位及128位等(2)存储器容量 存储器以字节为单位。由于存储器容量一般都很大,常用千字节(KB)、兆字节(MB)或吉字节(GB)来表示。1.1 计算机的产生与发展(3)运算速度 运算速度是指计算机每秒执行基本指令的条数,基本单位是次/秒,常用单位是百万次/秒、千万次/秒、万亿次/秒、千万亿次/秒等,常用表示方式是MIPS(百万次/秒)。(4)主时钟频率 时钟频率简称主频,是CPU正常工作时的时钟频率,基本单位是Hz,常用表示方式是MHz
7、或GHz。一般来讲,主频越高,CPU的速度也就越快。1.1 计算机的产生与发展1.1.6.计算机的发展趋(1)巨型化 巨型化是指计算机向大规模、高速度、大存储量的超级大型计算机方向发展,它是一个国家实力的象征,用于军事及尖端科学技术领域。(2)微型化 微型化是指进一步减小计算机的体积,增强其功能,降低其价格。对于嵌入式计算机,可进一步增强其功能,便于与其他电子线路连接,提高系统功能。(3)网络化 网络化,一是增进计算机的网络功能,便于快捷联网,共享网络资源;二是设计高性能的网络设备,以构成各种规模和用途的计算机网络。1.1 计算机的产生与发展(4)智能化 智能化是让计算机模拟人的行为,使计算机
8、具有学习、思维、逻辑判断和知识积累等功能,进而实现人脑的功能。(5)多媒体化 多媒体化是指利用计算机把文字、声音、图形、图像等多种媒体信息综合为一体,并进行加工处理,广泛用于计算机辅助教学、工程设计、电子图书、商业运营、家庭影院、远程医疗、视频会议、现场实时监控等方面。(6)新型计算机体系结构新型计算机体系结构是指使用新的设计思想、新的器件和结构方式,研制全新型的电子计算机,比如光子计算机、生物计算机和量子计算机等。1.2 计算机系统组成计算机系统是由计算机硬件系统和计算机软件系统组成的1.2 计算机系统组成1.2.1 计算机硬件系统计算机硬件系统主要由运算器、存储器、控制器、输入设备、输出设
9、备五大部分组成。如图所示:1.2 计算机系统组成1.2.2 常用微型计算机硬件系统常用微型计算机硬件系统如图所示,由主机箱、显示器、键盘、鼠标和音响设备构成。1.2 计算机系统组成1.主机箱 在微型计算机系统中,中央处理器、主存储器等芯片安装在一块印刷电路板上,称为主机板,简称主板,放在一个机箱内,这个机箱称为主机箱。2.外存储器 外存储器也称辅助存储器(简称为外存或辅存),容量大,用来存放暂不执行的程序和不被处理的数据。1)硬盘存储器 硬盘是构成计算机系统的主要外部存储器,如图所示1.2 计算机系统组成(2)光盘存储器光盘存储器由光盘盘片和激光器构成,外形如图所示。从使用的角度来看,光盘可分
10、为以下几种:只读存储光盘 一次写入光盘 可擦重写光盘 直接重写光盘 数字视频光盘1.2 计算机系统组成(3)可移动存储器可移动存储器是指目前广泛使用的轻便可移动存储器。常用的有U盘存储器和移动硬盘,如图所示。3.输入设备 输入设备是用来向计算机输入程序和数据的设备,常用的有键盘、鼠标和扫描仪。1.2 计算机系统组成(1)键盘键盘是微型计算机中最主要的输入设备,用来输入程序、数据和操作命令,以实现对计算机的控制。根据按键功能,101标准键盘可分为4个区。(1)功能键盘区有12个功能键F1F12 (2)打字机键盘区(3)副键盘区(也称为数字小键盘区)有10个数字键和运算符号键,另外还有回车键和一些
11、控制键。(4)在编辑键盘区、打字机键盘区和数字小键盘区有许多用于编辑或控制的功能键1.2 计算机系统组成(2)鼠标器鼠标器简称鼠标,如图1.9所示,是一种手持式快速屏幕坐标定位设备,通过专用电缆与主机箱上的串行插口连接,借助于屏幕,输入人们所需要的信息,使用方式分为移动、按击和拖曳。1.2 计算机系统组成(3)扫描仪(Scanner)扫描仪是用来输入文稿、图片、照片、胶片的设备。目前扫描仪的种类很多,比如平板式扫描仪、手持式扫描仪、滚筒式扫描仪、馈纸式扫描仪、工程图纸扫描仪、底片扫描仪、3D扫描仪、笔式扫描仪、条码扫描仪以及实物扫描仪等。平板式扫描仪 扫描仪的主要性能指标有分辨率、灰度层次、扫
12、描速度和扫描幅面等。其中分辨率是指每英寸多少个像素点,单位是DPI。1.2 计算机系统组成4.输出设备输出设备是用来将计算机处理的结果,以人们能够识别的方式表现出来的设备,主要有显示器、打印机,对于工程设计和多媒体计算机,还有绘图仪及音频和视频输出设备。(1)显示器显示器又称为监视器,用来显示用户输入的数据、程序、命令或计算机的运算结果。目前台式计算机多采用CRT显示器或液晶显示器,笔记本式计算机采用液晶显示器。(2)打印机打印机主要分为击打式的针式打印机和非击打式的激光打印机与喷墨打印机。目前,主要使用的是激光打印机和喷墨打印机。1.2 计算机系统组成 激光打印机采用的是类似于复印机的静电照
13、相技术,其组成如图所示,主要有感光鼓、激光器、充电器、消电清除器、碳粉盒、显像辊、转印轮、走纸机构等。它把打印内容(字符、图形、图像)转换成感光鼓上以像素组成的位图,再转印到纸上。由于激光打印机是通过转印的方式印字,因此也称为印字机。例如EPSON系列打印机速度快、噪声低、精度高,分辨率为6001200dpi,打印速度为12120ppm。1.2 计算机系统组成 喷墨打印机体积小,打印噪音低,使用专用纸可打印出与照片相媲美的图片。其组成如图1.12所示,主要由打印头、打印头移动机构以及走纸装置组成。其核心是打印头,由喷头和墨盒组成。喷墨打印机按喷头的工作方式,可分为压电式喷墨和热喷墨两大类型;按
14、照墨汁的材料性质,又可分为水质材料、固态油墨和液态油墨等类型,分 辨率一般在1440 dpi以上。1.2 计算机系统组成5.总线结构与常用系统总线标准1)总线结构所谓总线结构,是把组成计算机的各组成部件通过专门的电路连接起来,以实现信息传送。其中传送数据的称为数据总线,传送地址的称为地址总线,传送控制信号的称为控制总线,三者统称为“总线”。1.2 计算机系统组成 2)常用系统总线标准系统总线在结构形式和传输速率等方面需要遵循统一的标准,常用标准有ISA总线、PCI总线和AGP总线。(1)ISA总线。ISA(工业标准结构)总线是早期个人计算机采用的8位系统总线标准,以后把数据线扩充到16位,目前
15、,该标准已经很少使用。(2)PCI总线。PCI(外围设备互连)总线是由Intel、IBM、DEC公司所制定的外围设备互连总线标准,目前广为流行。PCI总线与CPU之间通过专门的芯片组进行连接,匹配性强,速度快,稳定性好,比早期的ISA、EISA等总线有很大的改善。(3)AGP总线。AGP(加速图形端口)总线是为提高视频带宽而设计的总线标准。AGP总线实际上是对PCI技术的扩充,它将显示接口与主板的芯片组直接相连,让图形或影像数据直接传送到显示卡而不经过PCI总线。1.2 计算机系统组成1.2.3 计算机软件系统 1.系统软件(1)操作系统 操作系统是计算机软件中的核心程序,用来管理计算机中的硬
16、件和软件,合理组织计算机的工作流程,为用户提供一个良好的使用环境。在微型计算机中的操作系统又称为磁盘操作系统.目前常用的操作系统还有Windows、UNIX、OS/2和Linux等。磁盘操作系统包括5个方面的功能,即CPU管理、内存储器管理、作业管理、设备管理和文件管理。1.2 计算机系统组成1)CPU管理。计算机工作时,对需要运行的程序以进程或者作业的方式进行调度,分配给处理器执行。2)内存储器管理。内存储器管理就是按一定的策略管理存储器,支持用户访问,使各用户的程序和数据顺利存取。3)设备管理。管理所有设备资源,合理调度,提供给处理器或用户使用。4)文件管理。在计算机系统中,把逻辑上相对完
17、整的程序或数据的集合称为文件。5)作业管理。在计算机工作时,待执行的一个任务称为作业。作业管理用来实现作业的调度和控制,对已经装入内存的作业按用户的意图控制其运行。1.2 计算机系统组成2)语言处理程序语言处理程序是用来把汇编语言程序或各种高级语言程序转换成机器语言程序的程序,可分为三种类型,即汇编程序、编译程序和解释程序。通常将汇编语言程序以及用各种高级语言编写的程序称为源程序,经汇编或者编译而生成的机器语言程序称为目的程序或者目标程序。常用高级语言有BASIC、FORTRAN、Turbo C、Pascal等,这些语言都配有相应的编译或者解释程序。另有一些高级语言配有集成环境,使编译通过窗口
18、菜单来进行,例如QBASIC、Turbo C、Turbo Pascal等。另外,还有可视化程序设计语言Visual Basic、Visual C+,均通过窗口进行操作。1.2 计算机系统组成3)其他系统软件其他还有许多工具软件和服务程序,比如调试程序Debug/Pctools、系统诊断程序QAPLUS、文件压缩程序WinRAR、硬盘管理程序DM/ADM/ADMPLUS、系统配置程序、设备管理程序、网络管理与通信程序、病毒防护程序以及中文汉字处理程序等。1.2 计算机系统组成2.应用软件应用软件包括用户根据需要自己设计的各种程序以及一些软件商为用户提供的字表处理程序、图形/声音/影像处理程序、数
19、据库管理程序以及各种游戏程序等。1)文字处理软件 文字处理软件主要用于文字录入、表格处理与编辑以及打印输出等操作,常用的有WPS、Lotus、Microsoft Office,其中Microsoft Office是一种办公套件,包括字处理、电子表格、演示文稿制作以及数据库管理等程序。2)图形处理软件图形处理软件主要用于绘图及相关处理,包括平面图形设计、三维动画 制作等,常用的有AutoCAD、3DS、Flash和Photoshop等。1.2 计算机系统组成3)声音处理软件随着多媒体技术的发展,对声音的加工处理程序应运而生,而且发展迅速,主要有录音及编辑程序、播放程序等,常用的有Cool Edi
20、t、Sound Forge和Wave Edit等。4)影像处理软件影像处理对于计算机的配置要求较高,主要用于影像的播放和转换,常用的有超级解霸、Windows Media Player等。5)数据库管理软件数据库管理软件是提供给用户进行各种数据库信息管理及其应用程序设计的程序,常用的有FoxBASE、FoxPro、Oracle、Access、SQL Server等。1.3 计算机中数的表示1.3.1 进位计数制进位计数制是按进位的方法来计数,简称进位制。在计算机中常用的有十进制数、二进制数、八进制数和十六进制数等。在某个进位制中,一个数符所表示数的大小不仅与其值有关,而且与该数所在位置有关。大
21、小相同、位置不同时表示数值的大小也就不同。基数不同时,各位的“权”也就不同。若用R表示基数,各位的权依次为,R4,R3,R2,R1,R0,R-1,R-2,R-3,R-4,对于任意数N2N1N0.N-1N-2都可以表示为N2N1N0.N-1N-2=N2R2=N1R1+N0R0+N-1R-1+N-2R-21.3 计算机中数的表示进位制权二进制,23,22,21,20,2-1,2-2,八进制,83,82,81,80,8-1,8-2,十进制,103,102,101,100,10-1,10-2,十六进制,163,162,161,160,16-1,16-2,上述展开式称为按权展开式。在计算机中,常用进位计
22、数制各位的“权”如表所示1.3 计算机中数的表示1.二进制数二进制数是指基数R=2,其数符只有0和1。2.八进制数八进制数的基数R=8,数符有0,1,7。3.十进制数十进制数的基数R=10,其数符有0,1,9。4.十六进制数人们书写时,二进制数一般很长,书写不方便。因此,常写成十六进制数,即基数R=16,其数符有0,1,9,A,B,C,D,E,F。1.3 计算机中数的表示1.3.2 不同进位计数制之间的转换在日常工作和学习中,人们普遍使用的是十进制数,而在计算机中的程序和数据都是以二进制码的形式表示和存储的,这就需要在输入数据时把十进制数转成二进制数,再由计算机输出时把二进制数转换成十进制数。
23、1.十进制数转换为非十进制数1)十进制整数转换成非十进制整数最简便方法是“除R取余”法,也称为基数除法,是用待转换的十进制整数除以基数R,取其余数作为相应非十进制数的最低位;然后再用商除以R,其余数作为非十进制数的次低位。一直进行下去,直到商为0,确定非十进制数的最高位后为止。1.3 计算机中数的表示【例1.1】将十进制整数34转换成二进制数。采用“除2取余”法,过程如下:2 34 除数2 被除数 余数2 17 0 商数2 8 12 4 0 即 34D=100010B2 2 02 1 0 0 1(最高整数位)1.3 计算机中数的表示2)十进制小数转换成非十进制小数十进制小数转换成非十进制小数的
24、常用方法是“乘R取整”法,也称为基数乘法,是用待转换的十进制小数乘以基数R,取其整数作为相应非十进制小数的最高位;然后再用乘积的小数部分继续乘以R,其整数作为相应非十进制小数的次高位。一直进行下去,直到乘积的小数部分为0或者达到转换精度时为止。2.非十进制数转换为十进制数非十进制数转换成十进制数可用按权展开的方式进行,然后按照十进制规则计算。1.3 计算机中数的表示【例1.3】将十六进制小数B41.2H转换成十进制数。采用按权展开法,过程如下:B41.2H=(11162+4161+1160+216-1)D =(2816+64+1+0.125)D =2881.125D3.其他进制之间的转换1)二
25、进制数与十六进制数之间的转换由于24=16,因此4位二进制数正好对应1位十六进制数,如表所示。1.3 计算机中数的表示 二进制二进制十六进制十六进制二进制二进制十六进制十六进制00000100080001110019001021010A001131011B010041100C010151101D011061110E011171111F1.3 计算机中数的表示2)十六进制数与二进制数之间的转换由于24=16,因此1位十六进制数对应4位二进制数,即1位十六进制数转换成4位二进制数。【例1.5】将十六进制数42B.F3H转换成二进制数。解:小数点的位置不变,将十六进制数的每一个数符用相应的4位二进制
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