大学计算机基础(科学版)电子教案

重庆师范大学计算机基础系电子教案大学计算机基础计算机与信息科学学院计算机基础系张高亮目录重庆师范大学计算机基础系2课程目标课程内容课程实施课程资源课程改革课程要求说课内容重庆师范大学计算机基础系3课程目标1.计算机基础教育在人才培养中的重要意义国民经济的飞速发展迫切要求培养大批计算机应用人才现代社会需要大力培养复合型人才计算机教育有利于大学生的全面素质教育2.计算机基础教育的定位计算机基础教育是对非计算机专业全体大学生的计算机教育计算机基础教育是以计算机技术为核心的信息技术教育计算机基础教育是计算机应用的教育重庆师范大学计算机基础系43.信息时代对人才素质和能力的要求本专业知识计算机应用能力操作使用能力应用开发能力研究创新能力信息素养信息意识信息知识信息能力信息道德重庆师范大学计算机基础系5课程内容1.课程内容选择的依据“全国高等院校计算机基础教育研究会”制订的《中国高等院校计算机基础教育课程体系》全国高等学校(重庆考区)非计算机专业计算机等级考试（简称CCT）大纲重庆师范大学计算机基础系62.各个教学模块的课时分配和课时数设计思路是：应用优先、重视实践环节第6~18周课26+机26内容理论课时上机课时1计算机基础知识642操作系统平台Windows243文字处理Word2007464电子表格Excel2007345演示文稿PowerPoint2007346多媒体技术基础227网络基础与应用228信息技术与信息安全2重庆师范大学计算机基础系73.课程所用教材教材情况根据课程内容和学生情况，教研室自编教材教材：《大学计算机基础》实验指导书：《大学计算机基础实践》科学出版社，21世纪高等学校规划教材特点规划教材根据考试大纲编写保持内容的时效性与先进性重庆师范大学计算机基础系8课程实施1.教学模式和教学方法传递—接受式自学—辅导式基于网络教学平台的自主学习模式讲授法、直观演示法任务驱动法、讨论法自主学习法教学模式教学方法上课上机课后重庆师范大学计算机基础系92.学习方法的指导目前情况措施每个班人数过多课时少学生基础参差不齐注重培养学生自主学习能力结合网络教学平台，引导学生自主合作开放式学习建设试题库、自主学习平台、交互讨论区等重庆师范大学计算机基础系10课程资源1.教学团队2.教材建设3.网络教学平台建设计算机基础教学网jsjjc.cqnu.edu.cn重庆师范大学计算机基础系11课程改革1.内容改革2.基于网络教学平台的教学模式改革3.分级教学课程要求通过二者之一：CCT全国高等学校(重庆考区)非计算机专业计算机等级考试一级NCRE全国计算机等级一级重庆师范大学计算机基础系12目录第1章计算机基础知识第2章操作系统第3章办公软件(Office2007)第4章计算机网络基础第5章多媒体技术基础第6章数据库与软件工程介绍第7章信息技术与信息安全重庆师范大学计算机基础系13第1章计算机基础知识返回结束计算机技术计算机系统组成计算机信息处理重庆师范大学计算机基础系141.1计算机技术1.1.1计算机发展和展望1．计算工具演变算筹算盘计算尺加法器计算器分析机重庆师范大学计算机基础系151834年，巴贝奇在研制差分机的工作中，看到了制造一种新的、在性能上大大超过差分机的计算机的可能性，他把这个未来的机器称为分析机。巴贝奇分析机3个主要部分：由许多轮子组成的保存数据的存储库；对数据进行各种运算的装置；对操作顺序进行控制，并对所要处理的数据及输出结果加以选择的装置，它相当于现代计算机的控制器。巴贝奇写出了世界上第一部关于计算机程序的专著。巴贝奇是国际计算机界公认的、当之无愧的计算机之父。重庆师范大学计算机基础系16计算机科学的奠基人是英国科学家艾兰·图灵（Turing，1912—1954）。他在计算机科学方面的主要贡献有两个：一是建立了图灵机（TM）模型，奠定了可计算理论的基础；二是提出图灵测试，阐述了机器智能的概念。阿兰.图灵为纪念图灵对计算机科学做出的贡献，美国计算机学会（ACM）于1966年创立了“图灵奖”，每年颁发给在计算机科学领域中做出突出贡献的研究人员，目前是计算机科学的最高奖，被称为“计算机界的诺贝尔奖”。重庆师范大学计算机基础系17另一个也被称为现代计算机之父的是美籍匈牙利数学家冯·诺依曼（VonNeumann，1903-1957）。他和同事们研制出了人类第二台计算机EDVAC，对后来的计算机在体系结构和工作原理方面都产生了重大影响。在EDVAC中采用了“存储程序”的概念，以此概念为基础的各类计算机统称为冯·诺依曼机。冯.诺依曼六十多年来，虽然计算机系统从性能指标、运算速度、工作方式、应有领域等各方面都与当时的计算机产生了很大差别，但其基本结构并没有变，都属于冯·诺依曼机。但是，冯·诺依曼自己也承认，他的关于计算机“存储程序”的想法都来自图灵。重庆师范大学计算机基础系182．计算机的发展史世界上公认的第一台电子计算机于1946年2月诞生于美国宾夕法尼亚大学，取名为ENIAC，即电子数字积分计算机，两位主要研制人为莫克利和埃克特。ENIAC本身存在两大缺点：一是没有存储器；二是没有太明晰的CPU概念。第一款商用计算机是1951年开始生产的UNIVAC计算机。1948年12月，莫克利和埃克特创立了自己的计算机公司—埃克特-莫契利计算机公司（EMCC），生产UNIVAC计算机，于1951年6月14日正式移交给了美国人口普查局，用于公众领域的数据处理。莫契利和埃克以及他们的UNIVAC奠定了计算机工业的基础。重庆师范大学计算机基础系19一般将现代计算机的发展分成以下几个阶段。第一代计算机（1946～1957年）电子管第二代计算机（1958～1964年）晶体管第三代计算机（1965～1970年）中小规模集成电路第四代计算机（1971年至今）大规模集成电路第五代计算机智能型时代智能型计算机应具有功能：具有处理各种信息的能力。能对声音、文字、图象等形式表达的信息进行识别处理。具有一定的学习、联想、推理和解释问题的能力。具有对人类自然语言的基本理解能力和对自然语言编写的程序的处理能力。重庆师范大学计算机基础系203．计算机新技术计算机新技术的发展日新月异。从现今的技术角度来说，在21世纪初将得到快速发展并具有重要影响的新技术有云计算、嵌入式计算机和中间件技术等。2）嵌入式计算机1）云计算云计算是基于互联网的相关服务的增加、使用和交付模式，通常涉及通过互联网来提供动态易扩展且经常是虚拟化的资源。3）中间件技术重庆师范大学计算机基础系214．未来新型计算机光计算机是利用光作为信息传输介质，具有超强的并行处理能力和超高速的运算速度，这是现代计算机望尘莫及的。目前，光计算机的许多关键技术，如光存储技术、光存储器、光电子集成电路等都已取得重大突破。生物计算机（分子计算机）采用由生物工程技术产生的蛋白质分子构成的生物芯片。在这种芯片中，信息以波的形式传播，运算速度比当今最新一代计算机快10万倍，能量消耗仅相当于普通计算机的十分之一，并且拥有巨大的存储能力。量子计算机是利用处于多现实态下的原子进行运算的计算机。刚进入21世纪之际，人类在研制量子计算机的道路上取得了新的突破。美国研究人员已成功地实现了4量子位逻辑门,取得了4个锂离子的量子缠结状态。重庆师范大学计算机基础系221.1.2计算机的特点、分类及应用1．计算机的特点运算速度快存储能力强计算精度高、可靠性强具有逻辑判断能力运行自动化通用性强2．计算机的分类计算机按其规模可分为巨型机、大中型机、小型机、微型机、服务器等。这里的规模并不是单纯的体积，而是计算机的运算速度、字长、存储容量、指令系统类型、输入输出能力、软件配置等各方面性能指标的综合。重庆师范大学计算机基础系233．计算机的应用随着计算机的迅猛发展，其应用领域已渗透到国民经济各个部门及社会生活的各个方面。其应用主要体现在以下几个方面：科学计算信息处理过程控制多媒体应用电子商务计算机辅助工程CAD、CAI、CIMS网络应用智能模拟人工智能（AI）和虚拟现实重庆师范大学计算机基础系241.2计算机系统组成与工作原理1.2.1计算机系统重庆师范大学计算机基础系251.2.2硬件系统1946年，美籍匈牙利数学家冯·诺依曼在一篇题为《关于电子计算机逻辑设计的初步讨论》的学术报告中，提出了“存储程序”的概念，并且进行了论证。其主要观点可归结为：计算机硬件应由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备等五大部分组成的体系结构；计算机中处理的数据模型是由二进制数所表示的指令和数据；将事先编制好的程序和原始数据一并存入计算机的存储器中，启动计算机，在不受人工干预的情况下，计算机自动地、高速地从存储器中取出指令并且执行（归纳：二进制、存储程序、程序控制）的思想。重庆师范大学计算机基础系26冯·诺依曼的上述思想奠定了现代计算机体系结构的基础。六十多年来，虽然计算机系统从性能指标、运算速度、工作方式、应有领域等各方面都与当时的计算机产生了很大差别，但其基本结构并没有变，所以，现代计算机又统称为冯·诺依曼计算机。重庆师范大学计算机基础系271．中央处理器CPU运算器由数据寄存器、累加器、算术逻辑部件、辅助电路等组成，主要功能是算术运算和逻辑运算。运算器又称算术逻辑单元（ALU）。控制器由程序计数器、指令寄存器、指令译码器、时序部件和微操作控制部件等组成，是计算机的“神经中枢”和“指挥中心”，它从内存依次取出指令，对其译码，并按每条指令所规定的功能，向整个系统发出相应的控制信号，实施对其他部件的控制，使计算机各部件统一协调地动作。中央处理器CPU由运算器和控制器组成。微处理器现在流行的微型计算机中，运算器和控制器并不是两个独立的部件，而是被集成在一块芯片上，构成微处理器。重庆师范大学计算机基础系283．存储器存储器是用来存放程序和数据，是计算机中各种信息存储和交流的中心。存储器是由许多存储单元组成的。存储器容量是指存储器中存储数据的最大容量，其基本单位是字节（Byte，B）。换算关系：1B=8bit1KB=210B=1024B1MB=220B=1024KB1GB=230B=1024MB1TB=240B=1024GB2．主板主板是微型计算机中各种设备的连接载体。是PC机的主要核心部件之一，其档次的高低决定了是否能充分发挥CPU的性能。重庆师范大学计算机基础系291）内存储器内存储器简称内存，又称主存储器，通常由半导体材料制成。用户通过输入设备输入的程序和数据送入内存；控制器执行的指令和运算器处理的数据取自内存，运算的中间结果和最终结果保存于内存；输出设备输出的信息来源于内存；内存中的信息如要长久保存应送到外存储器中。总之，内存要与计算机的各个部件打交道，进行数据传送。因此，内存的存储速度直接影响着计算机的运算速度。内存储器分为只读存储器（ROM）、随机存储器（RAM）、高速缓冲存储器（Cache）。存储器分为内存储器和外存储器两种。重庆师范大学计算机基础系30只读存储器（ROM）容量较小，通常用来存放一些不能改写而用于管理机器本身的监控程序和其它基本的服务程序。它存储的信息一般是厂商在制造时写入的。如主板上的基本输入输出系统BIOS。BIOS是一个小型指令集合，在开机时，CPU首先执行BIOS中的指令来搜索磁盘上的操作系统文件。早期ROM不能修改或更新数据，而今天随技术的发展，ROM中数据已经可以更新。随机存储器（RAM）是一种既可“读”又可“写”，断电后数据会丢失的存储器。相对于ROM来说，RAM容量较大，是通常所说的主存储器。高速缓冲存储器（Cache）是介于CPU和内存之间的一种可高速存取信息的芯片，是CPU和RAM之间的桥梁，用于解决它们之间的速度冲突问题。重庆师范大学计算机基础系312）外存储器外存储器简称外存，又称辅助存储器，主要用来长期存放“暂时不用”的程序和数据。通常外存不和计算机的其他部件直接交换数据，