计算机应用基础(清华大学出版社)教师:王圆玮sxcztlwyw1987@163.com为什么学习计算机?电子计算机是20世纪最伟大的发明之一,半个世纪的发展,电子计算机早已家喻户晓,计算机的应用遍及人类社会的各个领域,极大地推动了人类社会的进步与发展。由计算机技术和通信技术相结合而形成的信息技术是现代信息社会最重要的技术支柱,对人类的生产方式、生活方式及思维方式都产生了极其深远的影响。把计算机的发展可以概括为五个“一”:开辟了一个新时代——信息时代;形成了一个新产业——信息产业;产生了一门新学科——计算机科学与技术;开创了一种新的科研方法——计算方法;孕育了一种新的文化——计算机文化。课程介绍章节课程内容1计算机基础2Win7操作系统3Internet应用4Word20075Excel20076多媒体软件应用7PowerPoint2007第一章:计算机基础本章学习的目标:掌握计算机的基本组成部分掌握计算机主要部件的分类并能准确识别熟练掌握计算机的基本部件的链接了解计算机安全使用方法1.1计算机的发展及应用计算机,是一种能够按照事先存储的程序,自动、高速地进行大量数据计算和信息处理的现代化电子设备。1.1计算机技术的发展:世界上第一台电子计算机诞生于1946年2月,美国宾夕法尼亚大学研制的,取名为ENIAC(电子数字积分计算机的简称,ElectronicNumericalIntegratorAndCalculator的缩写,读作“埃尼阿克”)。ENICA简介18000个电子管占地167平方米重达30吨耗电140千瓦保存80个字节每秒5千次加、减法运算计算机的发展历程阶段经历时间逻辑元件主要特点应用领域第一代1946-1957电子管机器语言、汇编语言军事科研第二代1958-1964晶体管高级语言、操作系统数据处理和事务处理第三代1965-1971小、中规模集成电路多种高级语言、完善的操作系统科学计算、数据处理、过程控制第四代1972至今大、超大规模集成电路数据库管理系统、网络操作系统等人工智能、数据通信及社会各个领域按性能分类(运算速度、存储数据量、功能强弱)1、巨型机。又称超级计算机。多用于国家高科技领域和尖端技术研究,是一个国家科研实力的体现,它对国家安全,经济和社会发展具有举足轻重的意义。巨型计算机研制开发力量的强弱,体现了一个国家的科技发展水平、综合国力和国防实力。2、大中型计算机。事务处理、商业处理、信息管理、大型数据库和数据通信的主要支柱。3、小型计算机。适合中小型企业、事业单位使用,广泛应用于工业控制、数据采集、分析计算、企业管理以及科学计算等,也可作巨型计算机或者大中型计算机的辅助计算机。(小型机是一个时代的产物,现代已经被功能日益强大的微型机所取代。)4、微型计算机。体积小、功耗低、成本少、灵活性强,性价比明显优于其他类型计算机。是当今使用最普及、产量最大的一类计算机。按结构和性能划分为单片机、单板机、个人计算机(personalcomputer,PC)计算机的应用领域科学计算(数值计算)过程检测与控制信息管理(数据处理)计算机辅助系统(CAD/CAI/CAM/CAT)CAD—ComputerAidedDesign:计算机辅助设计CAM—ComputerAidedManufacture:计算机辅助制造CAI—ComputerAidedInstruction:计算机辅助教学CAT—ComputerAidedTEST:计算机辅助测试人工智能(智能模拟)网络应用多媒体技术计算机的特点电子计算机在处理信息上,具有以下的主要特点:1.运算速度快2.计算精度高3.存储容量大4.具有逻辑判断功能5.自动化程度高,通用性强6.可靠性高1.1课后作业:简答:1、计算机的概念2、世界上第一台计算机的简介3、计算机的分类4、个人计算机是什么?4、简介计算机的4个阶段5、计算机的应用领域6、计算机的特点7、对于我们所学课程以及在以后的学习中,你有什么样的意见或建议(例如教师讲课方面,知识方面等)。我国的超级计算机天河二号由中国国防科学技术大学研制的超级计算机系统,以峰值计算速度每秒5.49亿亿次、持续计算速度每秒3.39亿亿次双精度浮点运算的优异性能位居榜首,成为全球最快超级计算机(截止2015年5月26日)。天河二号超级计算机系统由170个机柜组成,包括125个计算机柜、8个服务机柜、13个通信机柜和24个存储机柜,占地面积720平方米,内存总容量1400万亿字节,存储总容量12400万亿字节。天河二号运算1小时,相当于13亿人同时用计算器计算一千年,其存储总容量相当于存储每册10万字的图书600亿册。大中型计算机介绍大型计算机(MainframeComputer),又称大型机、大型主机、主机等,是从IBMSystem/360开始的一系列计算机及与其兼容或同等级的计算机,主要用于大量数据和关键项目的计算,例如银行金融交易及数据处理、人口普查、企业资源规划等等。大中型计算机与超级计算机的区别:主机更倾向于整数运算,如订单数据、银行数据等,同时在安全性、可靠性和稳定性方面优于超级计算机。而超级计算机更强调浮点运算性能,如天气预报。主机在处理数据的同时需要读写或传输大量信息,如海量的交易信息、航班信息等等。微型计算机介绍单片机,全称单片微型计算机(英语:Single-ChipMicrocomputer),是把中央处理器、存储器、定时/计数器(Timer/Counter)、各种输入输出接口等都集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理等领域个人计算机(PC,PersonalComputer)俗称电脑,包括台式微机和便携式微机,也就是台式机以及笔记本电脑。1.2计算机的组成一个完整的计算机系统包括硬件系统和软件系统两大部分硬件系统,是一台计算机的各种物理装置。看的见、摸得着的各种物理器件,是计算机进行工作的物质基础。软件系统,是指在硬件设备上运行的各种程序以及有关的资料。程序是指用于指挥计算机执行各种操作以便完成指定任务的指令的集合包括系统软件和应用软件两大类系统软件是指管理和维护计算机资源(包括硬件和软件)的软件。主要有操作系统、语言处理程序、数据库管理等。应用软件是专门用于解决某个领域中的具体问题,有很强的专业性。例如信息管理软件、文字处理软件、辅助设计等计算机的软件系统和硬件系统计算机的主要部件及其作用美籍匈牙利数学家冯·诺依曼于1946年提出存储程序原理,把程序本身当作数据来对待,程序和该程序处理的数据用同样的方式储存。并确定了存储程序计算机的五大组成部分和基本工作方法。人们把冯·诺依曼的这个理论称为冯·诺依曼体系结构。不论计算机为何种机型,他的外形配置有多大的区别,都是遵循冯·诺依曼体系结构的原理的。计算机硬件系统的五大部分别是:运算器、控制器、存储器、输入和输出设备(I/O设备,Input/Output)冯·诺依曼体系结构的主要特点:1、存储程序控制:要求计算机完成的功能,必须事先编制相应的程序,并输入到存储器中,计算机的工作过程是运行程序的过程(顺序执行)。2、程序由指令构成,程序和数据都用二进制表示。3、指令由操作码和地址码构成。(操作码:是让计算机做什么操作,地址码:所操作对象的地址)4、计算机以中央处理器为中心。运算器和控制器(CPU)运算器的主要功能是完成对数据的算术和逻辑运算等操作。在控制器的控制下,它对取自存储器的数据进行算术或者逻辑运算,将结果送回存储器。控制器的主要作用是控制各部件的工作,是计算机能自动地执行程序。它使各部件协调工作,完成指令所规定的操作。使计算机按照指令的要求自动执行。控制器和运算器合称为中央处理器(centralprocessingunit,CPU),是计算机的核心部件,主要完成各种运算,并控制计算机各部件协调工作。存储器存储器的主要功能是存放程序和数据。程序是计算机操作的依据,数据是计算机操作的对象。为了实现自动运算,各种信息必须预先存放在计算机的某个地方,这个地方就是存储器。通常分为内存储器和外存储器。CPU和内存合称为主机输入设备和输出设备输入设备和输出设备是人与计算机交互的一种部件,用于数据的输入和将运算结果用数字、字符、图像、声音等形式表现出来。以上组成计算机硬件的5个部件之间采用总线相连接。是计算机各部件之间传送信息的公共通道,允许各部件共同使用它传送数据、指令、地址及控制信号等信息。计算机系统组成结构图1.2.3数值、字符等信息在计算机中的表示形式自然语言中一般使用十进制,在计算机程序编写中为了书写和检查方便一般使用八进制和十六进制,计算机处理信息和数据归根结底都是二进制。数制:也称计数制,使用一组固定的符号和统一的规则来表示数值的方法。数码。是数制中表示基本数值大小的不同数字符号。十进制有十个数码:0、1、2、3、4、5、6、7、8、9.二进制有两个数码:0、1八进制有八个数码:0、1、2、3、4、5、6、7十六进制的数码:0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F信息和数据的关系信息:世界上不同物质、事物和人都有不同的特征,不同的特征会通过不同的形式(如电子波、声波、文字、图像、颜色、符号等)发出不同的消息。信息就是这些消息中有意义的内容。计算机的应用就是对这些信息的收集、处理、存储、传递。数据:信息是数据所表达的含义。信息有多种来源,不同来源的信息在计算机中都用数字形式表示。计算机可以处理的信息有:字符、数字和各种数学符号、图形、图像、音频、视频、动画等。这些都可以识别的记号或符号都称为数据。由此可见,数据是信息的载体,是信息的具体表现形式基数:就是数制所使用的数码的个数。例如,十进制的基数为10。数位:是指数码在一个数中所处的位置。位权:数制中某一位上的1所表示数值的大小(所处位置的价值)。例如,十进制123中,1的位权是100,2的位权是10,3。的位权是1。(1098)10=1×103+0×102+9×101+8×100(2C.4B)16=2×161+C×160+4×16-1+B×16-2书写规则①在数字后面加相应的英文字母作为标识123AH111B77Q②在括号外面加数字下标:(10201)8(263)10(3DF6)16进制基数数码位权进位十进制(D)100.1.2.3.4.5.6.7.8.910i逢十进一二进制(B)20.12i逢二进一八进制(O)80.1.2.3.4.5.6.78i逢八进一十六进制(H)160.1.2.3.4.5.6.7.8.9.A.B.C.D.E.F16i逢十六进一2、数据的存储方式计算机内所有的信息(无论是程序还是数据)都以二进制的形式存放。其中,一个二进制是数据的最小单位,称为位(bit)。计算机处理信息时,一般以一组二进制数作为一个整体,这组二进制数称为一个字(word)。一个字的二进制位数自然数为字长。不同计算机系统内部的字长不同。计算机中常用的字长有8位、16位、32位、64位等。字长是衡量计算机性能的一个重要指标。有关存储的常用度量单位及其换算关系如下:1kB=210Byte=1024B(Byte)1MB=220Byte=1024kB=1024B×1024B(Byte)1GB=230Byte=1024MB=1024×1024×1024B(Byte)1TB=240Byte=1024GB=1024×1024×1024×1024B(Byte)其中,k、M、G、T分别称为千、兆、吉、太。1.2课后作业1、一个完整的计算机系统包括什么?并简单介绍。2、简述计算机的主要部件及其作用。3、列举几种输入设备以及输出设备。4、计算机系统组成结构图。1.3计算机常用设备1.3.1存储设备由冯诺依曼原理得知,程序以及程序所处理的数据都存储在计算机中,