第一篇 计算机基础知识与基本操作第 1 章计算机系统概述
1.1计算机的发展简史
1.1.1 电子计算机的概念
计算机是指能自动、高速、精确的进行算术运算和逻辑运算的电子机器。
1.1.2 计算机的产生人类追求的计算工具
1642 Blaise Pascal
加法器 Charles Babbage
1822 差分机
1833 分析机MARK IENIAC
电子计算机时代
1.1.2 计算机的产生第一台电子计算机( ENIAC)
5000次加法 /秒体重 30吨占地 170M2
18800只电子管
1500个继电器耗电 174KW
第一代
( 1946~1958)
电子管
5千 ~4万(次 /秒)
第二代
( 1958~1964)
晶体管几十万 ~百万(次 /秒)
第三代
( 1964~1971)
集成电路百万 ~几百万(次 /秒)
第四代
( 1971~今)
大规模集成电路超大规模集成电路几百万 ~几十亿(次 /秒)
1.1.3 计算机的发展过程晶体管数单位时间执行的指令数百万条/
每秒每 18个月芯片能力增长一倍。
计算机第一定律 —— 摩尔定律
1.1.4 计算机的发展趋势未来计算机的发展趋势主要是:微型化、网络化、智能化
1.2 计算机的特点及应用
1、运算速度快
2、计算精度高
3,记忆能力强
4,具有逻辑判断能力
5,具有自动执行程序的能力 Deepblue
Garry Kasparov
1.2.1 计算机的特点
1.2.2 计算机的应用
1、科学计算
2、信息处理
3、过程控制
4、计算机辅助系统
5、人工智能
6、办公自动化
1.2.3 计算机的分类巨型机、大型机、中型机、小型机、微型机、工作站等
CRAY-Ⅱ
银河 Ⅱ
1.3 计算机系统的组成概念计算机系统 =硬件系统 +软件系统硬件是指有形的物理设备,是计算机系统中实际物理装置的总称。
软件是指在硬件上运行的程序和相关的数据及文档。
硬件是软件的工作基础,软件是硬件功能的扩充和完善。
两者相互依存,相互促进。软件与硬件的结合,构成完整的计算机系统。
1.3.1 计算机的硬件系统一台计算机的硬件系统主要由运算器、控制器、
存储器、输入设备和输出设备五大功能部件组成输入设备 输出设备运算器存储器控制器表示数据表示控制信号
1.3.2 计算机的软件系统
系统软件
1、操作系统,DOS,Windows,OS/2,Unix等
2、程序设计语言
2、语言处理程序
3、实用程序,错误诊断、程序检查、自动纠错、测试程序和软硬 件的调试程序等
4、数据库管理系统,Dbase,Foxbase,FoxPro,Access等
应用软件字处理软件、表处理软件、计算机辅助设计软件微型机软件系统
系统软件
1、操作系统,DOS,Windows,OS/2,Unix等
2、语言处理程序
3、实用程序,错误诊断、程序检查、自动纠错、测试程序和软硬 件的调试程序等
4、数据库管理系统,Dbase,Foxbase,FoxPro,Access等
应用软件字处理软件、表处理软件、计算机辅助设计软件程序设计语言
机器语言采用二进制数编写程序的语言;计算机能直接执行。
汇编语言采用助记符(例如 MOV,ADD等)来编写程序的语言;需汇编程序汇编后计算机才能执行。
高级语言是一种易学易懂和书写的语言,采用人们习惯的自然语言和数学语言;
需解释和编译程序,是一种面向问题的语言,而前两者是面向机器的语言。
常见的高级语言有,C,Basic,Pascal 等。
1.4 微型计算机及操作系统微型机系统硬件软件主机外设中央处理器( CPU)
控制器( CU)
运算器( ALU)
内存储器输入输出设备(键盘、鼠标、显示器、打印机)
外存储器(硬盘、软盘、光驱,U盘)
系统软件操作系统( DOS,Unix,Windows)
程序设计语言( 机器语言、汇编语言、高级语言 )
语言处理程序(汇编、编译、解释)
实用程序应用软件应用软件包用户程序
1.4.1 微型计算机系统组成微型机系统主要技术指标
( 1)字长 例如,8位,16位,32位,64位
( 2)主频 例如,166MHz,233MHz
( 3)运算速度 单位,MIPS(每秒执行百万条指令)
( 4)存储容量
( 5)系统总线的传输速率
( 6)系统配置内存容量一般为 64M,128M,256M
单位,MB/s
1.4.1 微型机硬件系统
1、主机主板,CPU、内部存储器,I/O接口、总线
2、外部设备磁盘、硬盘、光盘等外存及 I/O设备系统主板
1,组成:由处理器模块、
内存模块、
基本 I/O接口、
中断控制器、
DMA控制器及系统总线组成
2,一体化主板微处理器( CPU)
奔腾 4 CPU AMD CPU
微处理器由运算器、控制器及一组寄存器组成中央处理器
– 处理器是计算机的核心部分,主要由运算器、
控制器组成。运算器用来对数据进行各种算术和逻辑运算。也称为执行单元。控制器是计算机硬件系统的指挥中心,它的作用是控制程序的执行,确保各个部件协调一致,有条不紊地完成各种操作。
– 一台计算机中可以包含多个处理器,其中承担系统软件和应用软件运行任务的处理器称为中央处理器,简称 CPU
主存储器(内存)
概念
组成:由 RAM和 ROM构成
RAM和 ROM的特点
内存条
内存的主要技术指标容量、存取时间、奇偶校验位、接口类型主存储器
– RAM( Random Access Memory)即随机存取存储器。
即可从其中读取信息,也可向其中写入信息。开机之前 RAM中没有信息,开机后操作系统对其管理,
关机后其中的信息都将消失。 RAM中的信息可随时根据需要而改变。
– Rom(Read Only Memory)即只读存储器。只可从其中读取信息,不可向其中写入信息,在开机之前
ROM中已经事先存有信息,关机后其中的信息不会消失。
– 内存中可存储信息的多少称为存储的容量,其基本单位为字节( Byte),目前,主存的容量为 几兆字节到几十兆字节 。
三级存储体系内存CPU 外存
Cache
Cache称为高速缓冲存储器,分为 L1
Cache和 L2 Cache
I/O总线与扩展槽
( 1)概念
( 2)总线类型
ISA 16位,8MHz
PCI 32位或 64 位
AGP 只用于显卡
( 3) I/O接口
USB
其他接口外存储器
– 外存储器又称为辅助存储器,或外存。其容量相对较大,一般用来存放长期保存或相对来说暂时不用的各种程序和信息。计算机实际执行程序和加工处理数据时,辅存中的信息需要先传送到主存后才能被 CPU使用。
– 辅存容量大,能长期可靠地保存信息,存取方便
– 目前,微机中常用辅存有软磁盘存储器、硬磁盘存储器、光盘存储器和 U盘存储器。
辅助存储器(续 1)
( 1)软盘
– 3.5英寸软盘存储容易 1.44MB,软盘驱动器是读写软盘的专用装置。一般用标识符 A:(或 B:)表示软盘驱动器(盘号)软盘使用注意几点:
– ①软盘首次使用前需格式化
– ②软盘角上有一个方形小孔(写保护窗口),将窗口内滑块推上露出小口,则对软盘只能读出信息而不能写入信息,称为写保护。
– ③软盘易损坏,受潮、受热、磁场干扰,挤压均会引起软盘受损 。
辅助存储器(续 2)
<2>硬盘
– 硬磁盘存储器是由一组磁盘和硬盘驱动器构成,二者封装在金属盒中,称为硬盘。与软盘相比硬盘容量大,存取速度快,目前微机上硬盘容量 1GB-
120GB,一般用 C:表示硬盘驱动器。硬盘若分成几个逻辑驱动器,一般再用 D:(或 E:等)表示,
硬盘首次使用前也要格式化。
<3>光存储器
– CD光盘存储容量达 650MB,DVD光盘达几 GB 。
– 光驱分为 CD-ROM和 DVD-ROM;倍速(单倍速为
150KB/S)
<4>U盘 ( 32MB,64MB,128MB等 )
软盘外观图读写窗口标 签写保护口硬盘外观图
转速:
5400rpm和 7200rpm
接口:
IDE接口和 SCSI接口
容量磁盘容量和缓存容量光盘和光驱外观图
U盘外观图
U2D高速优盘加密 III型大容量外围设备
显示系统,显示器和显示卡
打印机,针式、激光、喷墨等打印机
鼠标和键盘,鼠标分为机械式、光电式
音效系统,声卡、音箱、麦克风等
调制解调器和网卡
其它外设扫描仪、数码相机、数码摄像机、视频摄像头等显示系统一、显示器
技术指标分辨率、点距、逐行和隔行扫描、刷新频率
类型按原理分,CRT显示器和液晶显示器;按尺寸分,15英寸、
17英寸;按外观分:纯平、平面直角等二、显示卡(性能主要取决于显示芯片和显存)
按总线标准分,ISA,PCI,AGP三种显卡。
显示器外观图显示卡外观图显示芯片打印机外观图激光式 针式喷墨式鼠标器外观图音效系统调制解调器外置内置网 卡其它外设
1.4.3 微型计算机的操作系统
常见的操作系统有 DOS,Unix、
Windows98/2000/XP/NT,Netware 等
1,DOS基本组成引导记录,输入输出接口程序,文件管理模块、命令处理模块
2,DOS的基础知识文件、目录、路径、通配符、命令类型
1.5 计算机的基本工作原理
John von Neumann
冯?诺依曼
1.5.1 冯 ·诺依曼思想存储程序工作原理
( 1)采用二进制形式表示程序和数据
( 2) 存储程序、程序控制
( 3)由运算器、存储器、控制器、输入和输出设备 5大基本部件组成计算机系统。
1.5.2 程序和指令指令 是指计算机完成某个基本操作的命令,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 是所有指令的有序集合 。
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)
微型计算机系统组成
1.6 计算机内部表示信息的方法
1.6.1 数制的概念数制是数的表示及计算方法,一般从以下几个方面来反映:
( 1)数码
( 2)进位原则
( 3)基数
( 4)位权
( 5)位权展开式常见的数制有十进制、二进制、十六进制、八进制计算机的语言 —— 二进制十进制 R=10,可使用 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 可用 D表示二进制 R=2,可使用 0,1 可用 B表示八进制 R=8,可使用 0,1,2,3,4,5,6,7 可用 O表示十六进制 R=16,可使用 0,……,9,A,B,C,D,E,F 可用 H表示位权展开式:例如,1110B=1× 23+1× 22+1× 21+0× 20=14D
进位原则:“逢 R进 一,借 一 当 R”
进制的概念二进制概念
128瓦 32瓦64瓦 16瓦 8瓦 4瓦 1瓦2瓦
1 1 1 1 10 0 0
我认识她已有 1111年了。
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三种数制的对照表十进制 二进制 十六进制 十进制 二进制 十六进制
0 0000 0 8 1000 8
1 0001 1 9 1001 9
2 0010 2 10 1010 A
3 0011 3 11 1011 B
4 0100 4 12 1100 C
5 0101 5 13 1101 D
6 0110 6 14 1110 E
7 0111 7 15 1111 F
1.6.2 不同计数制之间的等值转换
二、八、十六进制转换成十进制转换方法:按位权展开相加求和。
举例:
十进制转换成二、八、十六进制转换方法:整数部分除基取余小数部分乘基取整举例:
二进制与八、十六进制的转换举例:
数制转换二进制 十进制十六进制八进制三合一一分三按位权展开相加按位权展开相加除 8取余乘 8取整除 2取余乘 2取整四合一一分四除
16
取余乘
16
取整按位权展开相加
1.6.3 计算机中的数值型数据( 1)
位( Bit):度量数据的最小单位字节( Byte):最常用的基本单位
K 字节 1KB = 1024B
M(兆)字节 1MB = 1024 KB
G(吉) 字节 1GB = 1024 MB
T(太)字节 1TB = 1024 GB
b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0
1 0 0 1 0 1 0 1 =27+ 24+ 22+ 20 =149
计算机数制
1.6.3 计算机中的数值型数据( 2)
概念符号用二进制数来表示的机器数,有符号位( 0为正,1为负)
有原码、反码、补码 3种表示方式。
求法正数的原码、反码、补码为同一个数;负数的反码为原码的各位求反,补码为反码 +1
举例:
二 — 十进制编码( 8421— BCD码)
1.6.4 计算机中的字符型数据( 1)
概念:各种字符与二进制数的对应关系
ASCII码(美国标准信息交换码)
用 7位二进制数与字母、数字、符号、控制符等一一对应,在最高位加 0构成 8位二进制数( 1B),
便于存储,也便于与汉字编码区别(最高位为 1)。
例如,A的 ASCII码为 01000001( 41H,65D)
字符 ASCII码的大小规律:
a~z > A~Z>0~9>空格 >控制符
1.6.4 计算机中的字符型数据( 2)
国标码
汉字输入码(全拼、五笔字型等)
汉字交换码(国标码)
汉字机内码用一个 16位二进制数来表示一个汉字,每个字节的最高位为 1,以区别于 ASCII码。共可表示 214( 16384)个汉字。一个汉字占 2B。
汉字字形码
( 1)点阵 一个点阵汉字占多少字节的存储空间?
( 2)汉字库:硬字库、软字库。
1.7 多媒体技术
1.7.1 多媒体的基本知识
1,媒体感觉,表示、表现、存储、传输媒体
2、多媒体及多媒体技术
( 1)概念
( 2)特点
1.7.2 多媒体计算机系统
多媒体计算机的硬件音频卡,视频卡,采集卡,扫描仪、光驱等
多媒体计算机的软件是由多媒体硬件的驱动软件、支持多媒体的操作系统或操作环境、多媒体数据准备软件、多媒体创作工具、多媒体应用软件等组成
1.7.3 多媒体数据信息
文件表示媒体的各种编码数据在计算机中都是以文件的形式存储的,是二进制数据的集合
类型多媒体的信息类型主要有文本、图像、动画、声音、视频影像等
1.7.4 媒体播放工具
媒体播放工具也叫媒体播放器,是一种接收并播放媒体的软件。常见的播放工具主要有:
Media Player播放器,Winamp 是音乐播放软件,RealPlayer ( RealOne Player)、
,豪杰超级解霸 3000》
1.8 计算机病毒及其防范
1.8.1 计算机病毒及特点
病毒的概念计算机病毒是指编制或者在计算机程序中插入的破坏计算机功能或者破坏数据,
影响计算机使用并且能够自我复制的一组计算机指令或者程序代码,
计算机病毒的产生
计算机病毒的特点传染性、隐蔽性、可激活性、破坏性
1.8.2 计算机病毒的种类
按破坏性可分为:良性病毒、恶性病毒
按传染方式分为:引导型病毒、文件型病毒、网络型病毒
按连接方式分为:源码型病毒、入侵型病毒、操作系统型病毒、外壳型病毒
根据病毒特有的算法,病毒又可以划分为:
伴随型病毒,,蠕虫,型病毒、寄生型病毒、练习型病毒、诡秘型病毒、变型病毒
1.8.3 计算机病毒的症状
程序装入时间比平时长,运行异常;
有规律地发现异常信息;
用户访问设备时发现异常情况,如打印机不能联机或打印符号异常;
磁盘的空间突然变小了,或不识别磁盘设备;
程序或数据神秘地丢失了,文件名不能辨认;
显示器上经常出现莫名其妙信息或不能正常显示;
机器经常出现死机现象或不能正常启动;
发现可执行文件的大小发生改变或发现不知来源地隐藏文件 。
1.8.4 计算机病毒的防治计算机病毒的预防计算机病毒的预防一般采用技术手段和管理手段相结合的方法计算机病毒的查毒和解毒常用的方法是通过反病毒软件来进行查毒和解毒