第1章计算机概述

第1章计算机概述本章教学目标1.掌握计算机系统的组成2.掌握软件系统组成、系统软件和应用软件概念3.掌握硬件系统组成、功能和原理4.掌握多媒体系统的基本概念5.掌握计算机的种类、发展及应用常识6.掌握数制与信息的表示7.掌握二进制数与十六进制数、十进制数之间的转换8.掌握计算机病毒的概念与防治，计算机的安全操作本章教学重点1.计算机软件系统的组成、系统软件和应用软件的含义2.计算机硬件系统的组成及各组成部分的功能和原理3.二进制整数与十进制整数之间的转换4.常用的字符编码及汉字编码5.多媒体计算机的概念6.计算机病毒的概念及防治7.计算机发展简史本章教学难点计算机软、硬件系统的组成及其功能，数制间的相互转换，字符编码及汉字编码使用教具计算机，投影仪教学方法教师讲解、演示、实验、提问，学生思考、记忆、随堂练习、提高性练习；教与学对应的全双向互动教学法本章学时本章的总学时约20个学时，其中综合实践3学时。1.1计算机系统组成教学目标⑴掌握计算机系统概念；⑵掌握计算机软件系统的分类及其概念；⑶掌握计算机硬件系统5大部件的概念及功能；⑷了解计算机硬件设备的性能及技术指标；⑸了解计算机通用接口。教学重点计算机系统概念、计算机软件系统的分类及其概念、计算机硬件系统5大部件的概念及功能。教学难点计算机硬件系统5大部件的概念及功能。教学课时6学时教学过程一、引入以一台安装有软件系统的计算机为什么及如何完成各种任务为切入点，激发学生好奇心。二、授课1.计算机系统组成概述计算机系统由硬件系统和软件系统组成。硬件（Hardware）指计算机的电子器件、各种线路及设备，是看得见、摸得着的物理装置，计算机的物质基础。软件（Software）指计算机正常使用所必需的各种程序和数据，以及相关文档的集合。硬件系统和软件系统组成了完整的计算机系统，两者共同存在、发展，缺一不可。2.计算机软件系统计算机软件系统分为系统软件和应用软件。系统软件：管理、监控、维护计算机资源以使计算机高效率工作的软件。它包括操作系统、计算机语言、语言处理程序、数据库管理系统以及服务程序等。应用软件：是指用于解决各种实际问题的程序。应用软件分为两类：通用和专用应用软件。应用软件也可以实行标准化、模块化，逐步形成的解决各种典型问题的应用程序的组合就称为软件包。⑴操作系统为了使计算机系统的所有资源协调一致、有条不紊地工作，必须有一个软件来进行统一管理和统一调度，这种软件称为操作系统(OS)。操作系统是最低层的系统软件，它是对硬件系统功能的首次扩充。功能：管理计算机系统的全部硬件资源、软件资源及数据资源，使计算机系统所有资源最大限度地发挥作用，为用户提供方便的、有效的、友善的服务界面；合理组织计算机工作流程，协调计算机系统各部分之间、系统与用户之间、用户与用户之间的关系。⑵计算机语言是根据描述实际问题的需要而设计的语言。按语言对机器的依赖程度可以分为三类语言：机器语言、汇编语言和高级语言。机器语言：由机器指令组成，是面向机器的语言，是计算机惟一能够识别并直接执行的语言；汇编语言：为解决机器语言难认、难记、难修改等缺点，人们采用自然语言中的助记符代替机器语言，使机器语言变得符号化。也是一种面向机器的语言，它的语句和翻译后的机器语言指令之间基本上一一对应；高级语言：是按一定的语法规则组成的语言，脱离了具体的指令系统，是独立于计算机机型、表达方式接近被描述的问题的语言。⑶语言处理程序又称为翻译程序。用程序设计语言编写的程序，通常要经过语言处理程序编辑、语言处理、联接后才能运行。语言处理就是将源程序转换成计算机能直接运行的机器语言形式，这一转换是由翻译程序来完成。翻译程序分为汇编程序、编译程序和解释程序三种。⑷数据库管理系统主要解决数据处理的非数值计算问题，用于档案、财务、图书资料及仓库等方面的数据库管理。数据库的特点是数据量大。数据库管理的主要内容为数据的存储、查询、修改、排序、分类和统计等。3.计算机硬件系统微型计算机的硬件系统由中央处理器、主存储器、辅助存储器、输入/输出设备组成。计算机工作时，由CPU控制将数据由输入设备传送到存储器存储，再由控制器控制将要参与运算的数据从存储器中取出送往CPU处理，最后将计算机处理的信息由输出设备输出。微型计算机硬件结构的主要特点是采用总线结构，这种结构特点适合计算机部件的模块化生产。⑴中央处理器中央处理器（CPU）是计算机的核心部件，主要负责解释、执行规定的计算机基本操作指令，完成对信息的加工处理工作。它由运算器、控制器二大功能部件和若干寄存器以及高速缓冲存储器组成。运算器是计算机处理数据形成信息的加工厂，主要完成算术运算与逻辑运算。运算器的核心是加法器，计算机中的各种算术运算都转换成加法进行运算。控制器是计算机工作的指挥控制中心，它用以控制和协调计算机各部件自动、连续地执行各条指令。它根据预先存储的程序对计算机进行指令控制、操作控制、时间控制和数据加工处理，指挥计算机有条不紊地工作。⑵存储器存储器是接收数据、保存数据并根据命令提供数据的装置，是计算机中存储信息的部件，具有存数和取数的功能。存储器可以分为主存储器、辅助存储器、高速缓冲存储器。主存储器：用于存放当前最活跃的程序和数据。与外存储器相比，其速度快、容量小、价格较高。主存储器又分为随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。辅助存储器简称外存。容量大、成本低、速度慢、可以永久地脱机保存信息，用于保存当前不活跃的程序和数据。和主存成批交换信息，再由主存和CPU通讯。高速缓冲存储器是在主存与CPU之间设置一种高速缓冲存储器Cache。容量小、体积大、价格高，完全由硬件实现，速度高于主存数倍。⑶输入/输出设备（I/O设备）I/O设备是计算机系统的外部设备，是计算机与用户相互联系的“窗口”。输入设备把数据和程序转换成电信号，并通过计算机的接口电路将电信号顺序地送入计算机存储器。常见的输入设备：键盘、鼠标、扫描仪、触摸屏、数码相机、摄像机、声音输入设备等。输出设备把计算机所产生的结果转换成人们习惯接受的信息形式或其它机器所能接受的形式输出。常见的输出设备：显示器、打印机、绘图仪、喇叭等。⑷输入/输出接口I/O接口将输入/输出设备与计算机连接起来，实现CPU通过输入/输出电路与输入/输出设备联系在一起。按照接口连接的对象来分，I/O接口可以分为并行接口、串行接口、硬盘接口、USB接口、SCIS接口、PS/2接口等。并行接口又称为LPT接口，主要作为打印机端口。串行接口又称为COM接口。数据传输速度较慢，但数据传输距离更长。硬盘接口，也称ATA端口。计算机主板一般都集成了2个40针的双排针IDE接口插座，用于连接硬盘。USB接口使计算机I/O设备的连接更趋标准化。分为USB1.1和USB2.0两个规范标准。SCSI接口用于专业图形处理和网络服务的高端计算机中。PS/2接口是6针的圆型接口，是鼠标和键盘专用接口。⑸I/O扩展槽计算机通过I/O扩展槽，连接外部设备，添加或增强计算机特性及功能。I/O扩展槽是I/O信号传输的路径，是系统总线的延伸，可以插入任意的标准选件，如显示卡、声卡、网卡等。根据总线的类型不同，台式计算机主板上的扩展槽可分为PCI、AGP、AMR、EISA、MCA、ISA、VESA等几种，未来的主流扩展槽是PCI-E。笔记本计算机采用PCMCIA扩展槽。4.微型计算机的主要技术指标与设备选择⑴计算机的主要技术指标字长。指计算机一次能并行处理的二进制位数。主频。指计算机CPU的时钟周期，单位为MHz。运算速度。计算机每秒所能执行加法指令的数目。运算速度的单位是MIPS（百万次/秒）。存储容量。存储容量包括主存容量和辅存容量，主要指内存储器所能存储信息的字节数。存储周期。指存储器进行一次完整的存取操作所需的时间，单位为ns(纳秒)。⑵配置微型计算机应注意的问题CPU的类型与主频率。CPU的主要性能指标有主频、总线速度、总线宽度、内置Cache容量等。主频越高，计算机运算速度越高。主板。决定主板性能的重要因素是主板所采用的构架类型及芯片组。内存。选择内存主要考虑其容量及采用的技术。外部设备。外部设备配置一般根据用户的实际需要进行选择。综合考虑计算机系统的兼容性、可靠性和可维护性。三、提问1．系统软件和应用软件的主要区别是什么？2．操作系统与计算机语言在功能上的主要区别是什么？3．机器语言、汇编语言和高级语言的区别是什么？4．主存储器与外存储器的主要区别是什么？主存储器分为哪几种类型，各有什么特点？5．你使用的计算机有哪几种接口和扩展槽？6．目前市场主流微型计算机性能指标是怎样的？四、实践1．以小组为单位了解计算机主机与外接设备：分别指出计算机五大部件所在位置；2．了解主机各种接口的名称及作用，观察并记录鼠标、键盘、显示器、打印机等外设通过何种接口与主机连接；3．打开计算机主机箱，观察并记录主板、CPU、内存、显示卡、声卡、硬盘、网卡等部件外观特征及其所在位置；4．观察主板上扩展槽的外观特征，观察内存、显示卡、声卡、网卡插在什么类型的扩展槽上；5．根据记录，小组讨论计算机各部件的性能指标。五、小结本节要求掌握：计算机系统的组成、硬件和软件的概念；计算机软件系统的分类，系统软件和应用软件的概念及分类，操作系统、计算机语言的概念及功用；计算机硬件系统组成的五大部件的概念及功能，五大部件中常用硬件设备的性能及其技术指标；微型计算机的主要技术指标。1.2多媒体系统教学目标⑴掌握多媒体系统的概念；⑵掌握多媒体系统的特点；⑶了解多媒体设备的性能及技术指标。教学重点多媒体、多媒体系统的概念和多媒体系统的特点。教学难点多媒体系统的特点及常用设备的性能技术指标。教学课时2课时教学过程一、引入在多媒体计算机上演示影画等多媒体作品，并指出丰富多彩的多媒体皆由多媒体系统制作产生。二、授课1.多媒体系统的概念多媒体是多种媒体的结合和利用。媒体可以是图形、图像、声音、文字、视频、动画等信息综合表示形式。媒体的直接结合、综合使用，就构成了所谓的多媒体。多媒体是一种系统技术，由计算机、网络、数据库等部分组成。集成和交互是多媒体的两个重要特性。多媒体系统是指多媒体终端设备、网络设备、软件服务系统及有关的多媒体数据库组成的有机整体。多媒体系统是信息系统的一种新形式：多媒体信息系统。2.多媒体系统的特点集成性：表现在两个方面：信息媒体的集成和处理这些媒体的设备与设施的集成。交互性：多媒体系统向用户提供交互式使用、加工和控制信息的手段，为用户提供更加自然的信息存取手段。实时性：多媒体系统能够综合地处理带有时间关系的媒体，如音频、视频和动画，甚至是实况信息媒体。当系统应用扩大到网络范围之后，会对多媒体系统提出实时化要求。3.多媒体系统的常用设备多媒体系统包括与信息输入/输出、传递、加工及存储等相关的设备。多媒体常用的设备有：扫描仪、光盘、光盘刻录机、数码相机、投影仪、音响等。三、提问1．多媒体对日常学习、生活和工作的影响？2．多媒体系统发展方向？3．市场上流行的扫描仪、数码相机和投影仪性能指标是怎样的？4．光盘的种类有哪些，他们之间主要区别是什么？使用上有何不同？四、小结本节要求掌握：多媒体及多媒体系统的概念；多媒体系统的特点；常用多媒体设备及其性能指标。1.3数制与信息的表示教学目标⑴掌握十进制数、二进制数、十六进制数的概念；⑵掌握十进制数、二进制数、十六进制数之间的相互转换；⑶掌握信息存储的计量单位；⑷掌握ASCII码和汉字编码的基本原理。教学重点十进制数、二进制数、十六进制数的概念及十进制数与二进制数之间的相互转换，信息存储的计量单位，字符编码的原理。教学难点十进制数与二进制数之间的相互转换以及字符编码的原理。教学课时6课时教学过程一、引入从日常的十进制数和时钟的十二进制数、六十进制数引入，计算机以二进制数表示信息。二、授课1.数的产生二进制数具有简单可行、运算规则简单、适合逻辑运算的特点。数学家冯•诺依曼首先提出了在计算机中使用二进制的设想，计算机中的数几乎全是用二进制数表示的。二进制数不便于阅读、书写和记忆，通常用