第一章、计算机基础知识

课程介绍本课程是一门公共基础课，主要是提高学生使用计算机的能力。课程的主要内容包括：计算机的基本知识、中英文输入方法，Windows操作系统、Word文字处理、Excel电子表格和PowerPoint演示文稿软件的基本使用与操作技巧，以及Internet的实用知识和操作。通过本课程的学习，学生应能够掌握计算机的基础知识、微型计算机的基本使用方法、文字和数据信息处理技术、计算机网络和一些工具软件的基本使用方法。第一章计算机基础知识通过本章的学习，了解计算机的发展简史、微型计算机系统的组成、常用计算机术语的解释、计算机病毒与防治。1.1计算机概述电子计算机是一种能按程序自动进行信息处理的通用电子设备。人们常把电子计算机简称为计算机或电脑。1.1.1计算机发展简介1946年，世界上第一台数字式电子计算机由美国宾夕法尼亚大学的物理学家约翰·莫克利（JohnMauchly）和工程师普瑞斯伯·埃克特（PresperEckert）领导研制成功，名为ENIAC（ElectronicNumericalIntegratorandCalculator）。其运算速度每秒5000次，质量达30t，占地170m2。用了1.88万只电子管、1500个继电器、7万只电阻等及其他各类电气元件，功率180kW。ENIAC计算机ENIAC和其主要发明人约翰·莫克利及普瑞斯伯·埃克特计算机的运算速度运算速度，最初指的是每秒执行加法运算的次数。现已普遍采用计算机每秒执行各种指令的次数，再考虑每一种指令的执行时间，用一定的数学公式求出其平均速度来表示。定点、浮点格式运算一般计算机中的数有两种常用表示格式：定点、浮点。定点格式是小数点固定在某一个位置，数值范围有限，定长，如16或32位等。浮点格式是小数点浮动，采用科学计数法(指数)，容许的数值范围很大。由于浮点运算比定点运算更复杂，因此计算机进行浮点运算速度要比进行定点运算慢得多。有时为了强调计算机的运算能力，会用每秒执行多少次浮点运算来衡量。第一代（1946~1956年）电子管5000~4万（次/秒）第三代（1965~1970年）集成电路几百万~上千万（次/秒）第四代（1971年至今）大规模和超大规模集成电路几千万~几千万亿（次/秒）电子计算机发展的几个阶段(按其所使用的逻辑元器件)第二代（1957~1964年）晶体管几十万~上百万（次/秒）计算机的发展趋势是向着微型化、巨型化、网络化和智能化方向发展CRAY-Ⅱ新一代计算机展望1.1.2我国计算机的发展1958年研制出第一台电子管计算机“103机”1964年研制出第二代晶体管计算机“109乙”1971年研制出第三代集成电路计算机“150机”1983年研制成功银河亿次机(第四代计算机)“银河一号”2002年研制深腾1800计算机,运算速度超1万亿次/秒2003年研发当时世界第三快的10万亿次曙光4000A2009年，我国首台千万亿次超级计算机系统“天河一号”研制成功。2010年，它以峰值速度4700万亿次、持续速度2566万亿次每秒浮点运算的优异性能位居世界第一。（36届世界超级计算机top500）天河一号超级计算机系统140个机柜组成，占地约700平方米，总重量约160吨。1.运算速度快2.计算精度高3.自动化程度高4.具有很强的记忆能力5.具有很强的逻辑判断能力1.1.3计算机的特点1.科学计算2.数据处理和信息加工3.自动控制4.计算机辅助系统(CAD\CAM\CAI\CAL）5.人工智能6.网络服务（网上教育、网上宣传、网上商务、网上通信）1.1.4计算机应用领域1.2数字化信息编码与数据表示1.计算机处理的信息有数值、文字、声音、图形、图像、视频等。2.计算机只能识别0和1两个数字。3.在计算机内部，各种信息必须经过数字化编码后才能被传送、存储和处理。1.2.1二进制数1.二进制数具有运算简单、容易实现等特点。因此在计算机内部，数据都是以二进制数的形式进行处理的。2.二进制数的基数为2，它只有0和1两个数码。二进制数和十进制数对应表1.十进制1.二进制1.十进制1.二进制1.02.13.24.35.46.57.68.79.810.911.101.02.13.104.115.1006.1017.1108.1119.100010.100111.10101.112.123.134.145.156.167.178.189.1910.2011.…1.10112.11003.11014.11105.11116.100007.100018.100109.1001110.1010011.…1.Bit（位）：数据的最小存储单位是二进制的位，0或12.Byte（字节）：计算机中数据存储、处理的基本单位是字节。8位二进制数，1Byte=8Bit其范围为00000000~11111111，有28=256种不同状态。二进制位与所能表示的状态数：21=2，22=4，23=8，24=16，25=32，26=6427=128，28=256，29=512，210=1024～1.2.2信息编码ASCII码1.十进制1.二进制1.字符1.481.001100001.01.491.001100011.11.501.001100101.21.651.010000011.A1.661.010000101.B1.671.010000111.C1.971.011000011.a1.981.011000101.b1.991.011000111.c目前使用最广的字符集编码为ASCII码（AmericanStandardCodeforInformationInterchange），由美国国家标准局(ANSI)制定。详见教材附录5。计算机中用一个字（word）来表示数据或信息的长度，一个字由若干字节组成。1.2.2信息编码字长：一个字所占的二进制位数。字长越长，存放数的范围越大，精度越高。常用的存储计量单位1.1KB=210Byte=1024B(字节)（210=1024）2.1MB(兆)=210KB=1024KB=1024x1024Byte3.1GB=1024MB,1TB=1024GB、1PB=1024TB4.以上单位中Byte常简记为B（大写），若用b(小写)则表示是bit。1MB=8Mb。计算机系统构成硬件系统(HardwareSystem)软件系统(SoftwareSystem)1.3计算机系统构成计算机硬件系统主机外设CPU内存储器运算器控制器外存储器输入设备1.3.1计算机硬件系统RAMROM输出设备存储器控制器：是使整个计算机能够自动地执行程序，并控制计算机各部件协调一致地动作。运算器：计算机中执行各种算数运算和逻辑运算的部件。操作时，控制器控制运算器从存储器中取出数据，进行算术或者逻辑运算，并把结果送回存储器，或暂存到运算器的寄存器中。控制器和运算器合称CPU，是解释和执行命令的部件。（在微机中叫做微处理器。）存储器：是计算机中具有记忆功能的部件，他能根据地址接受和保存指令或数据，并能根据命令提供有关地址的指令或数据。分类：内存储器：是计算机主机内部的存储器，简称内存。它是CPU能直接随机存取的存储器，它容量虽小，但存取速度快。内存有随机存储器RAM和只读存储器ROM两种。外存储器：包含在在外设中的辅助存储器，简称外存。CPU间接地随机存取外存中的数据。常用的外存有U盘、硬盘、软盘、光盘等。输入设备：是将数据、程序等用户信息变换为计算机能识别和处理的信息形式。常见设备：键盘、鼠标、扫描仪、触摸屏等。输出设备：是将计算机的二进制信息变换为计算机用户能识别的信息形式。常见设备显示器、打印机、绘图仪等。计算机硬件系统工作原理数据流地址控制流（内）存储器（外）存储器中央处理器（CPU）控制器输入设备输出设备运算器冯·诺伊曼体系计算机工作原理图冯·诺伊曼体系计算机冯·诺伊曼体系主要可归纳为以下三点：（1）计算机有五个组成部分：运算器、控制器、存储器、输入和输出设备。（2）程序和数据以二进制形式存放在计算机存储器中。（3）计算机根据程序的指令序列进行，即程序存储（Stored-Program）的概念。1.3.2软件系统计算机软件(ComputerSoftware)是指计算机系统中的程序及其文档。程序是计算任务的处理对象和处理规则的描述；文档是为了便于了解程序所需的阐明性资料。程序必须装入电脑内部才能工作，文档一般是给人看的，不一定装入电脑。计算机软件系统系统软件应用软件操作系统（Windows、UNIX等）程序设计语言（BASIC、C语言等）开发工具、网络系统软件、诊断程序、数据库系统等文字处理程序、人事档案管理、财务管理等软件分类语言处理程序计算机所能识别的语言只有机器语言，即由0和1构成的代码。但通常人们编程时，不采用机器语言，因为它非常难于记忆和识别。为了让计算机能够更方便供人使用，出现了类似人类语言的高级程序设计语言。高级语言所编制的程序不能直接被计算机识别，必须经过解释或编译成一条条的通用二进制代码，才能被计算机识别和运行。比较流行的高级语言有：Basic、C、C++、C#、VB、Java、PHP1.4微型计算机微型计算机简称“微型机”、“微机”，由于其具备人脑的某些功能，所以也称其为“微电脑”。它是由大规模集成电路组成的、体积较小的电子计算机。它以微处理器为基础，特点是体积小、灵活性大、价格便宜、使用方便。1.4.1微机的分类从功能和用途上区分，微机可分为台式、便携式、单板和单片机。1.4.2微机硬件基本构成微机硬件系统也是由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备组成的。与其他计算机不同之处在于：微机系统将运算器和控制器集成在一块微芯片上构成CPU，又称微处理器。微机主要硬件介绍微机主机箱内安装有电源、板卡、内存、CPU、光驱和硬盘等。CPU的主要技术指标CPU是微机的核心部件，其主要技术指标有：主频：CPU内核工作的时钟频率，单位是Hz。工作电压：指CPU正常工作所需要的电压。字长：字长是CPU能直接处理二进制数的位数。一般来说，字长越长，运算精度越高，处理速度越快，但价格也越高。CPU字长一般为16位、32位和64位等。目前微机中使用的CPU主要是美国Intel公司和AMD公司设计生产的32位和64位产品。主流CPU的生产多采用纳米级工艺技术，核心集成了几亿只晶体管。体积小、耗能低而性能强。Intel和AMD的CPU主板内存(RAM)BIOS(ROM)内存电源网卡显示卡鼠标电源、板卡内置外置调制解调器所谓调制，就是把数字信号转换成电话线上传输的模拟信号；解调，即把模拟信号转换成数字信号。合称调制解调器，即Modem。硬盘及工作原理图示软盘结构示意图软盘片示意图软盘U盘和存储卡光驱液晶显示器CRT显示器显示器笔记本电脑扫描仪数码照相机彩色打印机外设按功能可分为打字键、控制键和功能键键盘1•上档转换键:Shift•大写锁定键:CapsLock•回车键:Enter或•删除键:Delete•左删除键:Backspace或•数字锁键:NumLock•插入/修改状态键:Insert功能键:F1～F12的功能由应用程序定义键盘2控制键:Ctrl选择键:Alt放弃键:Esc屏幕拷贝键:PrintScreen开始菜单键:鼠标右键:上翻页键:PageUp下翻页键:PageDown光标到行首键:Home光标到行尾键:End跳格键:Tab光标移动键:→←↑↓键盘3打字时坐势要端正，双脚自然平放在地上，肩部要放松，上臂自然下垂，大臂和肘不要远离身体，指、腕不要压到键盘上，座位高低要适度。打字坐势指法分布一是计算机设备安全二是数据安全1.5计算机安全防止窃贼和破坏者对计算机设备的盗窃与破坏按照计算机操作规范正确使用计算机防止自然灾害和其他物理环境变化对计算机的破坏1.5.1计算机设备安全保证存储介质不受外界客观环境破坏防止信息盗窃和信息破坏防止计算机病毒破坏防御“黑客”入侵1.5.2计算机数据安全计算机病毒:指编制或者在计算机程序中插入破坏计算机功能或者毁坏数据，影响计算机使用，并能自我复