01计算机基础知识1

计算机文化基础•王群慧计算机系计算机文化基础计算机文化基础计算机基础知识计算机工作原理信息的表示与存储计算机的硬件计算机软件和语言计算机安全知识计算机文化基础计算机工作原理为纪念图灵对计算机的贡献，美国计算机博物馆于1966年设立了“图灵奖”计算机是使用相应的程序来完成任何设定好的任务。图灵机是一种思想模型，它由三部分组成：一个控制器，一条可以无限延伸的带子和一个在带子上左右移动的读写头。1.图灵与图灵机计算机文化基础计算机工作原理2.冯·诺依曼计算机•存储程序•二进制数据表示•5大模块结构JohnvonNeumann冯诺依曼计算机文化基础计算机工作原理存储程序工作原理计算机的两个基本能力能够存储程序（指令序列）能够自动地执行程序利用“存储器”来存放所要执行的程序CPU可以依次从存储器中取出程序中的每一条指令并加以分析和执行计算机文化基础计算机工作原理中央处理器（CPU）（外）存储器（内）存储器控制器输入设备输出设备数据流地址控制流运算器3.计算机硬件基本组成计算机文化基础计算机工作原理•存储器–可保存二进制信息–基本单元是字节Byte–用地址来区分存储单元•实现形式–半导体–磁性表面–光媒介计算机文化基础计算机工作原理•半导体存储器芯片–ROM只读存储器•PROM可一次性编程•EPROM可多次编程•FlashROM电可擦写–RAM可随意读写，易失性•SRAM速度高，成本高•DRAM速度较高，成本较低计算机文化基础计算机工作原理•磁盘–非易失–磁道track–扇区sector–柱面cylinder–温彻斯特技术•光盘–只读型–一次性刻录型–可擦写型计算机文化基础计算机工作原理•运算器–能完成数学运算的电路–ALU•控制器–能自动地从存储器中获取指令–根据指令产生有节奏的控制信号•输入设备–键盘、鼠标•输出设备–显示器、打印机计算机文化基础计算机工作原理分类•超级计算机–用于科学计算领域•大型计算机–多用户的通用计算机•小型计算机–体积小、成本低，通用性强•个人计算机–强大的图形功能,成本低、应用广•嵌入式计算机–成为其它设备的一部分计算机文化基础计算机工作原理计算机的应用领域•科学计算–气象学、天文学、量子化学、空气动力学、核物理学、图像学、模式识别、基因工程学、分子生物学、医药学•工程计算–工程设计、自动控制和自动测量•信息处理–事务处理、信息管理、通信•信息电器–可视电话、电子书籍、网络游戏、个人数字助理、家用电器控制•…计算机文化基础信息的表示与存储信息信息指令信息数据信息数值信息非数值信息定点数浮点数字符数据逻辑数据其他形式数据计算机文化基础信息的表示与存储数制的概念十进制R=10，可使用0,1,2,3,4,5,6,7,8,9二进制R=2，可使用0,1八进制R=8，可使用0,1,2,3,4,5,6,7十六进制R=16，可使用0,……,9,A,B,C,D,E,F“逢R进一，借一当R”计算机文化基础信息的表示与存储二进制编码的十六进制表示十进制二进制十六进制十进制二进制十六进制000000810008100011910019200102101010A300113111011B401004121100C501015131101D601106141110E701117151111F计算机文化基础信息的表示与存储二进制概念我认识她已有1111年了。128瓦32瓦64瓦16瓦8瓦4瓦1瓦2瓦11111000信息复制的精确性运算规则简单电子线路制造计算机成为可能计算机文化基础字节（Byte）：最常用的基本单位位（Bit）：度量数据的最小单位K字节1K=1024byteM（兆）字节1M=1024KG（京）字节1G=1024MT（垓）字节1T=1024Gb7b6b5b4b3b2b1b010010101=27+24+22+20=149信息的表示与存储存储单位计算机文化基础信息的表示与存储程序和指令指令是对计算机进行程序控制的最小单位。所有的指令的集合称为计算机的指令系统。程序是为完成一项特定任务而用某种语言编写的一组指令序列。机器指令格式操作码操作数机器执行什么操作执行对象（具体数、存放位置）计算机文化基础信息的表示与存储程序和指令1011000000001010111101000000011100000111内存地址00000000000100000001020000001003000000110400000100MOVAL,nn=7ADDAL,nn=10HLT读取指令分析指令执行指令计算机文化基础信息的表示与存储数制转换•将二进制数转换成八进制数–从小数点的位置开始–每三位一组分别转换成相应的八进制数的计数符号–不足三位时补0•将二进制数转换成十六进制数–四位一组进行转换•例–0010101102=1268=5616计算机文化基础信息的表示与存储数制转换•将八进制数转换成二进制数–从小数点的位置开始–每一位八进制数分别转换成三位二进制数•将八进制数转换成二进制数•十进制数转换成二进制数–整数部分采用除2取余法–小数部分采用乘2取整法计算机文化基础信息的表示与存储2180291240220211018=(10010)28182822018=(22)8计算机文化基础信息的表示与存储文字的编码•西文字符的编码–ASCII码•汉字的编码–输入码•数字编码、拼音码和字形码–机内码•用于汉字信息存储、交换、检索等操作•十进制数的编码计算机文化基础信息的表示与存储ASCII码计算机文化基础信息的表示与存储汉字编码•GB18030–收录了27484个汉字–兼容GB2312–单字节编码–双字节编码–四字节编码•Unicode–16位的文字编码方案计算机文化基础信息的表示与存储十进制数的编码•压缩BCD–每字节表示2位–12=00010010BCD–623=0000011000100011BCD•非压缩BCD–每字节表示1位–12=0000000100000010bcd–623=000001100000001000000011bcd计算机文化基础计算机的硬件设备1.计算机系统计算机文化基础计算机的硬件设备2.主机结构计算机文化基础计算机的硬件设备•主机板计算机文化基础计算机的硬件设备3.键盘4.扫描仪计算机文化基础计算机的硬件设备5.显示器6.大倍投影仪计算机文化基础计算机的硬件设备7.喷墨打印机8.激光打印机计算机文化基础计算机的硬件设备9.彩色绘图仪10.鼠标计算机文化基础计算机的硬件设备计算机硬件的主要技术指标•主频•运算速度–MIPS–MFLOPS–TPS•主存容量•辅存容量•功耗计算机文化基础计算机的软件概述1.计算机系统计算机系统运算器控制器寄存器随机存储器（RAM）只读存储器（ROM）输入设备输出设备系统软件(操作系统、语言处理程序等)应用软件(字处理程序、计算机辅助设计等)硬件主机外围设备存储器CPU软件计算机文化基础计算机的软件概述2.系统软件(1)操作系统管理计算机系统的所有硬件资源、软件资源以及数据，使计算机系统中的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。操作系统是最基本的系统软件，其它的所有软件都是建立在操作系统的基础上。管理员管理硬件资源协调后台工作服务生提供用户与计算机的交互接口计算机文化基础计算机的软件概述2.系统软件操作系统各种应用程序(1)操作系统计算机文化基础计算机的软件概述•存储管理–内存管理和外存管理•命令处理•进程管理•设备管理•网络通信管理计算机文化基础计算机的软件概述2.系统软件(1)操作系统管理计算机系统的所有硬件资源、软件资源以及数据，使计算机系统中的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。分类按系统功能分批处理操作系统分时操作系统实时操作系统单道（程序）批处理多道（程序）批处理计算机文化基础计算机的软件概述2.系统软件按计算机配置分单机配置多机配置大型机操作系统微型机操作系统小型机操作系统多媒体操作系统网络操作系统分布式操作系统计算机文化基础计算机的软件概述2.系统软件单用户操作系统按用户数目分多用户操作系统单任务操作系统按任务数量分多任务操作系统计算机文化基础计算机的软件概述2.系统软件常见的操作系统微机操作系统DOS、OS／2、UNIX、XENIX、LINUX、Windows98、Windows2000、WINDOWSXP、WindowsNT等网络操作系统Netware、WindowsNT、Windows2000Server计算机文化基础计算机的软件概述2.系统软件DOSDiskOperateSystem过去CUI现在GUI将来MMUIAPPLEIBMMICROSOFT计算机文化基础计算机的软件概述2.系统软件(2)程序设计语言编写计算机程序所用的语言,是人与计算机之间交换的工具。第一代语言:机器语言,每条指令是由“0”和“1”组成的二进制指令代码，如：11011000000000000000001110101用于清除累加器第二代语言:汇编语言,用助记符来表示每一条机器指令，如清除累加器：CLA00017计算机文化基础计算机的软件概述2.系统软件第三代语言:高级语言、算法语言,与人们熟悉的自然语言和数学语言更接近，可读性强，编程方便，如：X=（A+B）/（C+D）第三代语言是面向过程的语言，需要告诉计算机“怎么做”计算机文化基础计算机的软件概述2.系统软件第四代语言:非过程化语言，不必关心问题的解和处理过程，只要说明所要完成的加工和条件，指明输入数据以及输出格式，就能得到所要的结果，即只要告诉计算机“做什么”，如SQL中的查询：SELECTNAME，AGE（查询内容)FROMEMP（查哪个文件)WHEREAGE50（查询条件)计算机文化基础计算机的软件概述2.系统软件第五代语言:智能性语言，除具有第四代语言的基本功能外，还具备许多新的功能，特别是具有一定的智能，如PROLOG语言广泛应用于问题求解、公式处理、专家系统和人工智能领域。面向对象的语言：是相对于“面向过程”的一次革命，如C++、Java计算机文化基础计算机的软件概述•编译程序–将高级语言代码转换成汇编指令•解释程序–解释执行高级语言代码2.系统软件计算机文化基础计算机的软件概述2.系统软件(3)其它系统软件，包括：连接装配程序系统实用程序设备驱动程序多种工具软件3.应用软件文档制作软件图形软件演示软件数值分析软件数据管理软件信息和参考软件互联软件教育培训软件财务管理软件商业软件等计算机文化基础计算机安全知识•人为因素–黑客–计算机病毒–战争–恐怖袭击–……•自然灾害–水灾–火灾–闪电–地震–……计算机安全隐患计算机文化基础计算机安全知识•计算机安全隐患–病毒Virus–蠕虫Worms–木马Trojanhorses–垃圾邮件Spam–网络攻击计算机文化基础计算机安全知识•病毒–具有自动传播能力和隐蔽性的计算机软件•病毒的传播渠道–磁盘、文件、U盘、网络•病毒的防治计算机文化基础计算机安全知识常见网络入侵类型•拒绝服务攻击–网络流量攻击–阻断•协议攻击–基于网络–窃取、伪造、篡改、阻断•用户账号攻击–基于主机–窃取、伪造、篡改PhishingschemesDDoSattackSpywareAdware计算机文化基础计算机安全知识•计算机安全措施–数据备份–加密与认证–防火墙与网络隔离–安全检测–访问控制与审计–防病毒与木马–虚拟专用网技术–热备份与灾难恢复计算机文化基础课堂练习1.CPU是________。a)计算机中的一个部件，根据指令控制其他部件的工作。b)一种二进制数c)中央处理器d)相同指令系统的不同实现2.控制器是________。a)计算机中的一个完成算术运算的部件b)计算机中的一个部件，根据指令控制运算器、存储器和输入输出设备的操作c)根据指令完成操作功能的硬件d)集成电路构成的部件3.指令是________。a)发给计算机的一个个操作命令b)通常用于构成主存储器的集成电路c)计算机中的一个部件，控制