計算機應(yīng)用基礎(chǔ)教程 第1章 計算機基礎(chǔ)知識

高職高專院校教學(xué)用書主編郭輝中國礦業(yè)大學(xué)出版社計算機應(yīng)用根底教程2021年4月18日第1章計算機根底知識授課班級：煤礦綜采技術(shù)專業(yè)2021級本章內(nèi)容提要1.1、概述計算機的開展歷程、特點及應(yīng)用、微機開展歷史1.2、數(shù)據(jù)與信息計數(shù)制、數(shù)據(jù)的度量單位、信息編碼1.3、計算機系統(tǒng)的組成概述、硬件系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)、微機的硬件1.4、平安使用計算機病毒、環(huán)境要求、操作本卷須知1.5、社會信息化和計算機技術(shù)信息技術(shù)和信息素養(yǎng)、計算機技術(shù)的影響、軟件與法律2021年4月18日什么是計算機計算機是一種能按照事先存儲的程序，自動、高速進行大量數(shù)值計算和各種信息處理的現(xiàn)代化智能電子裝置。2021年4月18日計算機的定義：

電子數(shù)字計算機是一種不需要人的干預(yù)，能夠自動連續(xù)地，快速地，準確地完成信息存儲，數(shù)值計算，數(shù)據(jù)處理和過程控制等多功能的電子機器。電子邏輯器件是它的物質(zhì)根底，其根本功能是進行數(shù)字化信息處理。簡稱為計算機。又因為它的工作方式與人的思維過程十分類似，亦被叫做“電腦〞。2021年4月18日1.1.1計算機的開展歷程從1946年美國賓夕法尼亞大學(xué)研制出世界上第一臺電子數(shù)字計算機ENIAC〔電子數(shù)字積分計算機的英文縮寫〕至今，六十多年的時間內(nèi)，計算機系統(tǒng)和計算機應(yīng)用得到了飛速開展。元件制作工藝水平的不斷提高是計算機開展的物質(zhì)根底，因此以計算機元器件的變革作為標志，將計算機的開展劃分為五個階段，這五個階段通常稱為計算機開展的五個時代。2021年4月18日

計算機的開展〔P2〕

1．第一代計算機電子管計算機〔1946～1959年〕

其主要特征是采用電子管作為主要元器件。

2．第二代計算機晶體管計算機〔1959～1964年〕

其主要特征是由電子管改為晶體管。

3．第三代計算計算機集成電路計算機〔1964～1971年〕

其主要特征是用半導(dǎo)體中小規(guī)模集成電路代替分立元件的晶體管。

4．第四代計算機大規(guī)模集成電路計算機〔1971年至今〕

其主要特征是以大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路為計算機的主要功能部件。

5.第五代計算機超大規(guī)模集成電路計算機〔現(xiàn)今〕2021年4月18日

第一代電子管計算機采用電子管作為根本邏輯元器件。代表機器：ENIAC、IBM等系列機器存儲器早期采用水銀延遲線，后采作磁鼓或磁芯。編程語言采用機器語言或匯編語言。應(yīng)用主要是科學(xué)計算2021年4月18日第二代晶體管計算機采用晶體管作為邏輯元件內(nèi)存采用磁芯存儲器，而外存采用磁盤這個時期開始使用操作系統(tǒng)以及各種早期的語言。〔FOR—TRAN、COBOL、BASIC〕應(yīng)用由科學(xué)計算拓展到數(shù)據(jù)處理，過程控制等領(lǐng)域。2021年4月18日第二代電子計算機代表機型IBM7094控制臺外觀

2021年4月18日第三代集成電路計算機第三代計算機它所采用的元器件是集成電路作為邏輯元件。存儲器采用半導(dǎo)體存儲器，體積小，耗電省，可靠性高。軟件技術(shù)也得到了進一步提升。2021年4月18日1964年CDC公司推出了第一代超級計算機，CDC66002021年4月18日第四代大規(guī)模集成電路計算機采用的是大規(guī)模集成電路作為邏輯元件第四代計算機的特點是微型化微型化計算機異軍突起特別是美國〔Intel〕公司臺式機、單片機、便攜式微型機等等。巨型化多處理結(jié)構(gòu)和并行處理技術(shù)的應(yīng)用代表機有美國的Cary的系列產(chǎn)品，中國的銀河系列。2021年4月18日PDP-8全世界第一臺集成電路的計算機2021年4月18日第五代超大規(guī)模集成電路計算機采用的是超大規(guī)模集成電路作為邏輯元件1976年美國〔克勒公司CARY—1〕生產(chǎn)的第一臺每秒1億次的計算機，還有我國的生產(chǎn)的銀河—Ⅰ，也是每秒1億次。銀河—Ⅱ每秒10億次。1981年IBM公司采用Intel8088芯片，生產(chǎn)出世界上第一臺個人電腦PC機型號是5150微型機2021年4月18日微型臺式機2021年4月18日巨型機：中國銀河系列12021年4月18日巨型機：中國銀河系列Ⅱ2021年4月18日計算機的未來開展趨勢是：〔P3〕1、巨型化2、微型化3、多媒體化4、網(wǎng)絡(luò)化5、智能化2021年4月18日1.1.2計算機的特點和應(yīng)用領(lǐng)域計算機的特點：運算速度快計算精度高具有記憶性，存儲容量大具有邏輯判斷功能具有自動控制能力2021年4月18日1.1.2計算機的特點和應(yīng)用領(lǐng)域計算機的應(yīng)用領(lǐng)域：科學(xué)計算信息處理實時控制計算機輔助系統(tǒng)人工智能網(wǎng)絡(luò)通信數(shù)字娛樂嵌入系統(tǒng)2021年4月18日計算機輔助系統(tǒng)〔CAS〕：計算機輔助設(shè)計〔CAD〕計算機輔助設(shè)計〔CAD〕是使用電子計算機來幫助設(shè)計人員進行設(shè)計。使用CAD技術(shù)可以提高設(shè)計質(zhì)量，縮短周期，提高設(shè)計自動化水平。計算機輔助制造(CAM)計算機集成制造系統(tǒng)〔CMIS〕計算機輔助教學(xué)〔CAI〕計算機輔助測試〔CAT〕計算機輔助學(xué)習(xí)〔CAL〕2021年4月18日1.1.3微型計算機的開展歷史個人計算機〔PC〕中央處理器〔CPU〕——核心部件字長微型計算機開展階段表〔P5〕2021年4月18日1.2數(shù)據(jù)與信息數(shù)據(jù)：數(shù)字化的信息信息：客觀事物的特征及其開展變化的反映。如情景現(xiàn)象聲音圖像符號文字等所承載的內(nèi)容統(tǒng)稱信息。信息是對人有用的數(shù)據(jù)信息技術(shù)：應(yīng)用信息科學(xué)的原理和方法，有效使用信息資源的技術(shù)體系，包括計算機技術(shù)、微電子技術(shù)、通信技術(shù)、控制技術(shù)、感測技術(shù)等。信息素養(yǎng)〔P291.5社會信息化和計算機技術(shù)〕信息社會2021年4月18日1.2.1計算機系統(tǒng)使用的數(shù)制計算機采用二進制代碼0和1表示數(shù)據(jù)進位計數(shù)制〔數(shù)制〕：按進位原那么進行計數(shù)數(shù)位：數(shù)碼在一個數(shù)種所處的位置基數(shù)：每一數(shù)位上能使用的數(shù)碼的個數(shù)位權(quán)：每個數(shù)位上的單位1所代表的數(shù)值2021年4月18日十進制數(shù)：3333個3百3十權(quán)：每個數(shù)位所固有的值。如1、10、100。2021年4月18日常見的數(shù)制十進制〔D〕十種狀態(tài)，逢十進一，(0,1,2,3,4,5,6,7,8,9)二進制〔B〕兩種狀態(tài)，逢二進一，〔0,1〕八進制〔Q〕八種狀態(tài)，逢八進一，〔0,1,2,3,4,5,6,7〕十六進制〔H〕十六種狀態(tài)，逢十六進一〔0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F〕2021年4月18日各進制數(shù)之間的關(guān)系十進制（D）二進制（B）八進制（Q）十六進制（H）0123456789101112131415011011100101110111100010011010101111001101111011110123456710111213141516170123456789ABCDEF2021年4月18日二進制與十進制對照表2021年4月18日不同進制間的轉(zhuǎn)換二進制八進制十進制十六進制2021年4月18日二、八、十六進制化為十進制規(guī)那么：按“權(quán)〞展開例：(1999.8)10=1╳103+9╳102+9╳101+9╳100+8╳10-1(1101.1)2=1╳23+1╳22+0╳21+1╳20+1╳2-1“權(quán)〞2021年4月18日二、八、十六進制化為十進制例1:將二進制數(shù)101.01轉(zhuǎn)換成十進制數(shù)。(101.1)2=1╳22+0╳21+1╳20+1╳2-1=〔5.5)10例2:將八進制數(shù)34.6轉(zhuǎn)換成十進制數(shù)。(34.6)8=3╳81+4╳80+6╳8-1=〔28.75)102021年4月18日二、八、十六進制化為十進制例3:將十六進制數(shù)2AB.6轉(zhuǎn)換成十進制數(shù)(2AB.6)8=2╳162+10╳161+11╳160+6╳16-1=〔683.375)102021年4月18日十進制化為二進制十進制整數(shù)化為二進制整數(shù)規(guī)那么：除二取余，直到商為零為止，倒排例：將十進制數(shù)86轉(zhuǎn)化為二進制2|86……0 2|43……12|21……1 2|10……02|5……1 2|2……02|1……1所以,(86)10=(1010110)202021年4月18日十進制化為二進制十進制小數(shù)化為二進制小數(shù)規(guī)那么：乘二取整，直到小數(shù)局部為零或給定的精度為止，順排例：將十進制數(shù)0.875轉(zhuǎn)化為二進制數(shù)0.875 ╳21.750.75╳21.50.5╳21.0所以(0.875)10=(0.111)22021年4月18日八進制化為二進制規(guī)那么：每一個八進制數(shù)改寫成等值的三位二進制數(shù)，次序不變例：〔17.36)8=(001111.011110)2=(1111.01111)2

2021年4月18日十六進制化為二進制規(guī)那么：每一個位十六進制數(shù)改寫成等值的四位二進制數(shù)，次序不變例：〔3A8C.D6)16=(0011101010001100.11010110)2=2

2021年4月18日二進制化為八進制規(guī)那么：每三位二進制數(shù)改寫成等值的一位八進制數(shù)，次序不變例：(11001111.01111)2=(11001111.011110)2=〔317.36)8

2021年4月18日二進制化為十六進制規(guī)那么：每四位二進制數(shù)改寫成等值的一位十六進制數(shù)，次序不變例：(11001111.01111)2=(11001111.01111000)2=(CF.78)16

2021年4月18日1.2.2二進制計量單位比特：bit，或稱位元，簡稱位，0或1；以“b〞表示，最小的信息單位。字節(jié)：byte，位組，8個bit；以“B〞表示，存儲容量的根本單位。一個字符用一個字節(jié)表示。1KB=1024B，1MB=1024KB，1GB=1024MB；1TB=1024GB〔1024=210〕字：word，表示方法不統(tǒng)一。速率：波特，b/s，bps；2400b/s，56kb/s。2021年4月18日1.2.3信息編碼數(shù)字編碼BCD碼〔每一位分別寫成4位二進制數(shù)〕字符編碼ASCII碼〔8位二進制編碼P10表1-5〕漢字編碼區(qū)位碼機內(nèi)碼〔區(qū)位碼+(2021)H〕輸入碼〔漢字外碼〕輸出碼〔字型碼點陣字庫〕2021年4月18日西文信息在計算機內(nèi)的表示西文是由拉丁字母、數(shù)字、標點符號及一些特殊符號組成，它們統(tǒng)稱為“字符〞〔Character〕。目前計算機中使用最廣泛的西文字符集為ASCII碼?！裁绹鴺藴市畔⒔粨Q碼，7位〕AmericanStandardCodeforInformationInterchange較常用的另一種編碼：EBCDIC〔8位〕ExtendedBinaryCodedDecimalInterchangeCode2021年4月18日ASCII碼常用字符有128個，編碼從0到127?？刂谱址?~31，127；普通字符：95個。每個字符占一個字節(jié)，7位，最高位為0。2021年4月18日字符范圍十六進制十進制空格20H320~930H~39H48~57A~Z41H~5AH65~90a~z61H~7AH97~1222021年4月18日中文信息在計算機內(nèi)的表示漢字在不同的處理階段有不同的編碼。漢字的輸入：輸入碼漢字的機內(nèi)表示：機內(nèi)碼漢字的輸出：字型碼〔字庫Font〕各種編碼之間的關(guān)系：輸入碼國標碼機內(nèi)碼輸出碼2021年4月18日漢字的輸入碼數(shù)字碼如：電報碼、區(qū)位碼、縱橫碼字音碼如：微軟拼音、搜狗拼音字形碼如：五筆字型音形碼如：智能ABC2021年4月18日漢字的機內(nèi)碼漢字在信息處理系統(tǒng)內(nèi)部最根本的表達形式。GB2312-80規(guī)定了7445個字符?！矅鴺舜a〕漢字6763個：一級漢字3755個，二級漢字3008個。漢字分區(qū)：94行〔區(qū)〕，94列〔位〕〔區(qū)位碼〕每個漢字兩個字節(jié)。機內(nèi)碼：最高位置1。2021年4月18日1.3計算機系統(tǒng)組成計算機系統(tǒng)由計算機硬件系統(tǒng)和計算機軟件系統(tǒng)兩大局部組成。計算機系統(tǒng)=硬件系統(tǒng)+軟件系統(tǒng)硬件是指有形的物理設(shè)備，是計算機系統(tǒng)中實際物理裝置的總稱。軟件是指在硬件上運行的程序和相關(guān)的數(shù)據(jù)及文檔。硬件是軟件的工作根底，軟件是硬件功能的擴充和完善。兩者相互依存，相互促進。軟件與硬件的結(jié)合，構(gòu)成完整的計算機系統(tǒng)。2021年4月18日2021年4月18日馮·諾依曼結(jié)構(gòu)〔P1〕完整的現(xiàn)代計算機雛形，用二進制表示程序和數(shù)據(jù)，以存儲程序控制為根底，包括：運算器控制器存儲器輸入設(shè)備輸出設(shè)備2021年4月18日馮·諾依曼結(jié)構(gòu)圖形運算器ALU控制器存儲器輸入設(shè)備輸出設(shè)備CPU輸入設(shè)備的功能:輸入原始數(shù)據(jù)或指令輸出設(shè)備的功能:將運算結(jié)果以文字或圖形的方式輸出運算器的功能:根據(jù)指令進行算術(shù)或邏輯運算存儲器的功能:存放數(shù)據(jù)和程序控制器的功能:控制計算機各部件的工作2021年4月18日

微型計算機系統(tǒng)

微型計算機硬件系統(tǒng)〔1〕微處理器簡稱CPU，是微機的核心部件，即運算器和控制器的集合體

2021年4月18日〔2〕存儲器①內(nèi)存儲器隨機存取存儲器RAM只讀存儲器ROM高速緩沖存儲器Cache②外存儲器軟磁盤存儲器硬磁盤存儲器光盤存儲器CD-ROM2021年4月18日〔3〕輸入/輸出設(shè)備①輸入設(shè)備鍵盤鼠標掃描儀②輸出設(shè)備顯示器打印機2021年4月18日

微計系統(tǒng)主要技術(shù)指標和系統(tǒng)配置

〔1〕主要技術(shù)指標①字長計算機能直接處理的二進制數(shù)據(jù)位數(shù)②CPU主頻〔CPU的工作頻率〕③存儲容量及速度主要指內(nèi)存容量④系統(tǒng)的兼容性、可靠性、可維護性2021年4月18日〔2〕系統(tǒng)配置①硬件系統(tǒng)配置包括主板、內(nèi)存、CPU、顯示卡、聲卡、硬盤、軟驅(qū)、光驅(qū)、鼠標、鍵盤、顯示器，音箱、打印機等。②軟件系統(tǒng)配置主要包括系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件2021年4月18日計算機軟件

定義：從廣義上說，軟件是指為運行、維護、管理、應(yīng)用計算機所編制的所有程序合數(shù)據(jù)的總和。通常按功能分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。系統(tǒng)軟件的主要任務(wù)：所謂系統(tǒng)軟件，就是用來擴大計算機的功能，提高計算機的工作效率以及方便用戶使用計算機的軟件，如操作系統(tǒng)、故障診斷程序、語言處理程序數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、軟件工具等。應(yīng)用軟件的主要任務(wù)：是為解決某個應(yīng)用領(lǐng)域中的具體任務(wù)而編制的程序，如各種科學(xué)計算機程序、數(shù)據(jù)統(tǒng)計與處理程序、情報檢索程序、企業(yè)管理程序、生產(chǎn)過程自動控制程序等。由于計算機已應(yīng)用到幾乎所有的領(lǐng)域，因而應(yīng)用程序是多種多樣的。目前應(yīng)用軟件正向標準化、模塊化方向開展，許多通用的應(yīng)用程序可以根據(jù)其功能組成不同的程序包供用戶選擇。應(yīng)用軟件是在系統(tǒng)軟件的支持下工作的。

2021年4月18日系統(tǒng)軟件操作系統(tǒng)、各種驅(qū)動系統(tǒng)、編譯程序等等一般把靠近內(nèi)層、為方便使用和管理計算機資源的軟件，稱為系統(tǒng)軟件。系統(tǒng)軟件的功能：主要是簡化計算機操作，擴展計算機處理能力和提高計算機的效益。兩個主要特點：一是通用性。即無論哪個應(yīng)用領(lǐng)域的計算機用戶都要用到它們；二是根底性，即應(yīng)用軟件要在系統(tǒng)軟件支持下編寫和運行。2021年4月18日

操作系統(tǒng)

系統(tǒng)軟件的核心是操作系統(tǒng)。操作系統(tǒng)〔OperatingSystem，簡稱OS〕是由指揮與管理計算機系統(tǒng)運行的程序模塊和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)組成的一種大型軟件系統(tǒng)，其功能是管理計算機的全部硬件資源和軟件資源，為用戶提供高效、周到的效勞界面。例如，最早IBM－PC及其兼容機的運行要有PC－DOS、Win3.X到現(xiàn)WindowsMe、Windows2000、Windowsxp等操作系統(tǒng)軟件的支持。沒有配備任何軟件的硬件計算機稱為裸機。裸機向外部世界提供的界面只是機器指令，為了馴服令人費解且難以使用的裸機，用戶及其他程序都利用了系統(tǒng)軟件，即通過操作系統(tǒng)來使用計算機。

2021年4月18日

語言處理系統(tǒng)

程序設(shè)計語言按其開展的過程和應(yīng)用級別分為機器語言、匯編語言、高級語言。匯編語言也是一種面向機器的語言。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)

數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)就是在具體計算機上實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫技術(shù)的系統(tǒng)軟件，用戶用它來建立、管理、維護、使用數(shù)據(jù)庫等。·軟件工具

軟件工具是軟件開發(fā)、實施和維護過程中使用的程序。如輸入階段的編輯程序、運行階段的連接程序、測試階段的排錯程序、測試數(shù)據(jù)產(chǎn)生程序等。2021年4月18日應(yīng)用軟件應(yīng)用軟件是用戶利用計算機軟、硬件資源為解決各類應(yīng)用問題而編寫的軟件。應(yīng)用軟件一般包括用戶程序及其說明性文件資料。隨著計算機應(yīng)用的推廣與普及，應(yīng)用軟件將會逐步地標準化、模塊化，并逐步地按功能組合成各種軟件包以方便用戶的使用。應(yīng)用軟件的存在與否并不影響整個計算機系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)，但它必須在系統(tǒng)軟件的支持下才能工作。例如，WPS、Word、Excel等。2021年4月18日計算機語言計算機語言可以分為三個層次：機器語言、匯編語言、高級語言⑴機器語言是以二進制代碼0或1組成的機器指令的集合，是計算機能夠直接識別和執(zhí)行的語言。⑵匯編語言是用助記符號表示指示功能的計算機語言。⑶高級語言是更接近人類語言〔英語〕和數(shù)學(xué)語言的計算機語言。202