第1、2章 基礎(chǔ)知識(shí)

1、主講：柯麗芳西安理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院軟件工程系計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)1課程說明課程名稱:計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)總學(xué)時(shí): 40(20學(xué)時(shí)課堂+20學(xué)時(shí)上機(jī))總學(xué)分: 2.5上課安排：第4-14 周五下午 4:00-6:00上機(jī)安排：第5-15 周二下午 4:00-6:00 2對(duì)學(xué)生的要求課前預(yù)習(xí)10分鐘按時(shí)上課,專心聽講,不要缺課課后復(fù)習(xí)30分鐘認(rèn)真完成課后作業(yè)同學(xué)之間多交流課業(yè)問題重視師生之間的溝通與互動(dòng) 3善于總結(jié). 學(xué)會(huì)做筆記.去粗取精.不必在次要內(nèi)容上糾纏不休。樹立信心.多上機(jī)，勤實(shí)踐，不懂就問。學(xué)習(xí)方法4課程總體介紹第一章 計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí) (4學(xué)時(shí))第二章 Windows2000中文操作系統(tǒng) (4學(xué)時(shí))

2、第三章 Word2000的基本操作 (6學(xué)時(shí))第四章 Excel的基本操作 (3學(xué)時(shí))第五章 PowerPoint的基本操作 (1學(xué)時(shí))第六章 網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ) (2學(xué)時(shí)) 5第一章 計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí) 1.1 計(jì)算機(jī)概述1.4 數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的表示1.2 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成與工作原理 1.3 微型計(jì)算機(jī)61.1 計(jì)算機(jī)概述 1.1.1 計(jì)算機(jī)的發(fā)展1.1.2 計(jì)算機(jī)的分代1.1.3 計(jì)算機(jī)的分類1.1.4 計(jì)算機(jī)的新技術(shù)1.1.5 未來新型計(jì)算機(jī)7 1.1.1 計(jì)算機(jī)的發(fā)展 算 盤 中國(guó)唐代 第一種手動(dòng)式計(jì)數(shù)器 計(jì)算尺 1622年，英國(guó)William Oughtred（奧特瑞德） 手動(dòng)式、減、乘、除、指數(shù)

3、和三角函數(shù)運(yùn)算 加法器 1642年，法國(guó)Blaise Pascal（帕斯卡） 機(jī)械式，只能做加法 計(jì)算器 1673年，德國(guó)Gottfried Leibniz（萊布尼茨） 機(jī)械式，加、減、乘、除和開方 差分機(jī) 1812年，英國(guó)Charles Babbage（巴貝奇） 分析機(jī) 1834年，英國(guó)Charles Babbage MARK- 1944年，美國(guó) 艾肯 計(jì)算機(jī) 1946年，賓夕法尼亞大學(xué)ENIAC8查爾斯.巴貝奇 1812年差分機(jī) 1834年分析機(jī) 差分機(jī)和分析機(jī)（計(jì)算機(jī)的直系祖先）三部分組成：(1)由許多輪子組成的保存數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)庫(kù)；(2)運(yùn)算裝置；(3)能對(duì)操作順序進(jìn)行控制，并選擇所需處理

4、的 數(shù)據(jù)以及輸出結(jié)果的裝置。9計(jì)算機(jī)科學(xué)奠基人英國(guó)科學(xué)家 阿蘭.圖靈電子計(jì)算機(jī)之父：美籍匈牙利數(shù)學(xué)家 馮.諾依曼阿蘭圖靈和馮諾依曼美國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)(ACM)1966年設(shè)立圖靈獎(jiǎng)主要貢獻(xiàn)： 建立圖靈機(jī)模型，奠定了可計(jì)算理論的 基礎(chǔ) 提出圖靈測(cè)試，闡述了機(jī)器智能的概念 主要貢獻(xiàn)： 與同事研制人類第二臺(tái)計(jì)算機(jī)EDVAC “存儲(chǔ)程序”概念 馮諾依曼計(jì)算機(jī) 奠定了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)和工作原理10電子計(jì)算機(jī)的問世 1946年2月由賓州大學(xué)研制的ENIAC電子計(jì)算機(jī)時(shí)代的到來。 Electronic Numerical Integrator And Calculator電子數(shù)字積分計(jì)算機(jī)重達(dá)30噸占地250m

5、2啟動(dòng)工耗150000瓦18000個(gè)電子管每秒5千次加減運(yùn)算沒有存儲(chǔ)器采用十進(jìn)制111.1.2 計(jì)算機(jī)的分代時(shí)代年份器件軟件應(yīng)用一 46-58電子管機(jī)器語言匯編語言 科學(xué)計(jì)算二58-64晶體管高級(jí)語言數(shù)據(jù)處理工業(yè)控制 三64-71集成電路操作系統(tǒng)文字處理圖形處理四71年迄今大規(guī)模集成電路數(shù)據(jù)庫(kù)、網(wǎng)絡(luò)等社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域電子管晶體管集成電路大規(guī)模集成電路121.1.3 計(jì)算機(jī)的分類 按綜合性能指標(biāo)分類高性能計(jì)算機(jī)（巨型機(jī)或大型機(jī)）： 速度最快、處理能力最強(qiáng)、 最快：NEC Earth Simulator 每秒35萬億次浮點(diǎn)運(yùn)算，峰值40萬億次 中國(guó)：曙光4000A 2560顆64位AMD Opter

6、on處理器 每秒8萬億次浮點(diǎn)運(yùn)算，全球排名第10(2004)工作站：介于PC與小型機(jī)之間高檔微機(jī)系統(tǒng) 高分辨率、大容量?jī)?nèi)外存，圖形功能較強(qiáng)微型計(jì)算機(jī)： 臺(tái)式機(jī)、筆記本和個(gè)人數(shù)字助理 (PDA)服務(wù)器：網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中為多個(gè)用戶提供服務(wù)的 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)按用途分類通用機(jī) 很強(qiáng)的綜合處理能力 專用機(jī) 功能單一 13曙光4000A 曙光4000A采用國(guó)際高性能計(jì)算機(jī)主流的機(jī)群結(jié)構(gòu)，整個(gè)系統(tǒng)規(guī)模達(dá)到640個(gè)結(jié)點(diǎn)，每個(gè)結(jié)點(diǎn)為4CPU的SMP系統(tǒng)，采用AMD 2.2GHz Opteron 64位處理器，峰值運(yùn)算速度為11TFLOPS。整個(gè)系統(tǒng)通過四套網(wǎng)絡(luò)互連，包括Myrinet2000、千兆以太網(wǎng)、百兆以太網(wǎng)和管理

7、網(wǎng)絡(luò)。系統(tǒng)的主要配置如下：* 11264 GFLOPS峰值運(yùn)算速度* 2560個(gè)CPU* 640個(gè)結(jié)點(diǎn)* 5TB內(nèi)存* 95TB存儲(chǔ)* 四套互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)* 曙光機(jī)群軟件 141.1.4 計(jì)算機(jī)的新技術(shù)1 嵌入式技術(shù) 將計(jì)算機(jī)作為一個(gè)信息處理部件，嵌入到應(yīng)用系統(tǒng)之中的一種技術(shù)。 系統(tǒng)和功能軟件固化起來，類似BIOS的工作方式。 應(yīng)用：各種家電、數(shù)碼相機(jī)等2 網(wǎng)格計(jì)算 利用互聯(lián)網(wǎng)把分散在不同地理位置的電腦組織成一個(gè)“虛擬的超級(jí)計(jì)算機(jī)”，其中每一臺(tái)的計(jì)算機(jī)就是一個(gè)“節(jié)點(diǎn)”，而整個(gè)計(jì)算是由成千上萬個(gè)“節(jié)點(diǎn)”組成的“一張網(wǎng)格”。 優(yōu)點(diǎn)：數(shù)據(jù)處理能力超強(qiáng)；充分利用網(wǎng)上的閑置處理能力。 示例：153 中間件技術(shù)

8、 中間件是介于應(yīng)用軟件和操作系統(tǒng)之間的系統(tǒng)軟件。 4 多媒體技術(shù)5 仿生學(xué)技術(shù) 161.1.5 未來新型計(jì)算機(jī)1 光子計(jì)算機(jī) 利用光子取代電子進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算、傳輸和存儲(chǔ)。 不同波長(zhǎng)的表示不同的數(shù)據(jù) 優(yōu)點(diǎn)：超高速 缺點(diǎn)：體積龐大2 生物計(jì)算機(jī)（分子計(jì)算機(jī)） 20世紀(jì)80年代中期開始研制 采用了生物芯片3 量子計(jì)算機(jī) 利用處于多現(xiàn)實(shí)態(tài)下的原子進(jìn)行運(yùn)算的計(jì)算機(jī)171.2 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成與工作原理1.2.1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成 1.2.2 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件組成 1.2.3 計(jì)算機(jī)的基本工作原理 18系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件計(jì)算機(jī)系統(tǒng)分為：硬件+軟件硬 件軟 件1.2.1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成 19輸入設(shè)備：鍵盤、鼠

9、標(biāo)、掃描儀 輸出設(shè)備：顯示器、打印機(jī) 外 存：軟、硬盤、光盤、閃存 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備：網(wǎng)卡、調(diào)制解調(diào)器等計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件外部設(shè)備系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件硬件運(yùn)算器寄存器控制器主機(jī)內(nèi)存CPU隨機(jī)存儲(chǔ)器(RAM)只讀存儲(chǔ)器(ROM)高速緩沖存儲(chǔ)器 操作系統(tǒng)：Windows、Unix、Linux語言處理程序：C、Pascal、VB等 實(shí)用程序：診斷程序、排錯(cuò)程序等 辦公軟件包、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng) 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成20計(jì)算機(jī)硬件包括主機(jī)和外設(shè)主機(jī)外設(shè)輸入設(shè)備輸出設(shè)備外存設(shè)備網(wǎng)絡(luò)設(shè)備1.2.2 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件組成 21計(jì)算機(jī)的五大部件馮諾依曼思想： 二進(jìn)制 程序與數(shù)據(jù)一樣存 放在內(nèi)存 五大模塊數(shù)據(jù)流控制流存儲(chǔ)器運(yùn)算器外存儲(chǔ)

10、器輸出設(shè)備內(nèi)存儲(chǔ)器輸入設(shè)備控制器中央處理單元 CPU22處理器（中央處理單元 CPU）處理器控制器運(yùn)算器控制整個(gè)計(jì)算機(jī)所有部件的工作執(zhí)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算23存儲(chǔ)器 存儲(chǔ)器是計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和程序的記憶單元集合，每個(gè)記憶單元由8位二進(jìn)制位組成，可讀寫其中的數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器通常分為內(nèi)存儲(chǔ)器和外存儲(chǔ)器。存放大量信息外存儲(chǔ)器信息交流中心內(nèi)存儲(chǔ)器24存儲(chǔ)器相關(guān)術(shù)語1KB=210B=1024B1MB= 210KB= 1024KB1GB= 210MB= 1024MB1TB= 210GB= 1024GB字節(jié)BYTE7 6 5 4 3 2 1 0位Bit位(Bit)：計(jì)算機(jī)中采用二進(jìn)制 0或1在CPU中占1位

11、字節(jié)(Byte)：8個(gè)二進(jìn)制位為一個(gè)字節(jié) 1KB = 1024B, 1MB = 1024KB, 1GB = 1024MB (1024 = 210)字長(zhǎng)(Length Word)：CPU在單位時(shí)間內(nèi) 能一次處理的二進(jìn)制數(shù)據(jù)的位數(shù) 地址(Address)：內(nèi)存被分為一個(gè)個(gè)字節(jié) 每個(gè)字節(jié)都有一個(gè)惟一的標(biāo)識(shí)25輸入/輸出設(shè)備常用輸入設(shè)備：鍵盤、鼠標(biāo)、掃描儀、光筆、數(shù)字化儀等。常用輸出設(shè)備：顯示器、打印機(jī)、繪圖儀等。26指令是能被計(jì)算機(jī)識(shí)別并執(zhí)行的的二進(jìn)制代碼，完成一種操作。操作碼 操作數(shù) 數(shù)據(jù)傳送指令 數(shù)據(jù)處理指令 程序控制指令 輸入輸出指令 其它指令 If Goto And OrCPU內(nèi)存I/O設(shè)備

12、主機(jī)對(duì)計(jì)算機(jī)的硬件進(jìn)行管理等指令 結(jié)構(gòu)分類操作碼 要完成的操作類型或性質(zhì)操作數(shù) 操作的內(nèi)容或所在的地址 1.2.3 計(jì)算機(jī)的基本工作原理 計(jì)算機(jī)的工作原理： 計(jì)算機(jī)的工作過程實(shí)際上是快速地執(zhí)行指令的過程。27指令的執(zhí)行過程分為以下4個(gè)步驟： 取指令 分析指令 執(zhí)行指令 一條指令執(zhí)行完成，指令計(jì)數(shù)器加1或?qū)⑥D(zhuǎn)移地址 碼送入程序計(jì)數(shù)器，然后回到。28291.3 微型計(jì)算機(jī)1.3.1 微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展方向 1.3.2 微型計(jì)算機(jī)的分類 1.3.3 微型計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng) 30 高速化 處理器主頻 超小型化 典型的標(biāo)志是筆記本電腦和PDA的流行。 多媒體化 全新的多媒體處理芯片、多媒體和超媒體系 統(tǒng)的開

13、發(fā)和標(biāo)準(zhǔn)化、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和發(fā)展多 媒體通信等。 網(wǎng)絡(luò)化 網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)、具有聯(lián)網(wǎng)功能的PDA以及各種類 型的個(gè)人計(jì)算機(jī)等正在飛速發(fā)展。 隱形化 今后將擺脫顯示屏、鍵盤加主機(jī)的傳統(tǒng)形像， 電視計(jì)算機(jī)、影音計(jì)算機(jī)等將大量出現(xiàn)。1.3.1 微型計(jì)算機(jī) 的發(fā)展方向 31按組成結(jié)構(gòu)分類： 單片機(jī) 組成部分集成在一個(gè)超大規(guī)模芯片上，廣泛用于控制、 儀器儀表、通信、家用電器等領(lǐng)域。 單板機(jī) 各組成部分裝配在一塊印刷電路板上，常用于過程控 制或作為儀器儀表的控制部件 。 多板機(jī) 各組成部分裝配在多塊印刷電路板上，如臺(tái)式、便攜 式PC 機(jī)。 按用途分類： 微型計(jì)算機(jī)按用途可分為臺(tái)式、便攜式、手持式等。 1.3.2

14、微型計(jì)算機(jī)的分類 32微型計(jì)算機(jī)的主要性能指標(biāo)： CPU指標(biāo) 主要包括CPU字長(zhǎng)、時(shí)鐘頻率。 運(yùn)算速度 計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度通指平均運(yùn)算速度，即每 秒鐘所能執(zhí)行的指令條數(shù)。 內(nèi)存容量 內(nèi)存容量反映了內(nèi)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的能力。 33主機(jī)內(nèi)基本結(jié)構(gòu)： 系統(tǒng)主板（又稱母板）、CPU、硬盤驅(qū)動(dòng)器、DVD-ROM驅(qū)動(dòng)器、軟盤驅(qū)動(dòng)器、顯示器適配器、內(nèi)存、電源。1.3.3 微型計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng) 從外部看，計(jì)算機(jī)由顯示器，主機(jī)，鍵盤，鼠標(biāo)，音箱等組成。 微型計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)： 主板、CPU、存儲(chǔ)器、總線與接口、輸入/輸出設(shè)備。34系統(tǒng)主板 微型計(jì)算機(jī)中最大的一塊集成電路板。 微型計(jì)算機(jī)中各種設(shè)備的連接載體。 主板的

15、結(jié)構(gòu)：主要有AT、ATX、NLX、EATX等類型。 ATX是目前最常用的主板結(jié)構(gòu)。 35內(nèi)存總線插槽接口卡CPU插座串行接口USB接口芯片組36芯片組 芯片組決定了主板的結(jié)構(gòu)及CPU的使用。 根據(jù)芯片的功能，可分為南橋芯片和北橋芯片。南橋芯片：主要負(fù)責(zé)I/O接口控制、IDE設(shè)備（硬盤等） 控制以及高級(jí)能源管理等；北橋芯片：負(fù)責(zé)與CPU的聯(lián)系并控制數(shù)據(jù)在北橋內(nèi)部傳輸，發(fā)熱量較高，芯片上會(huì)裝有散熱片。 37CPU通用CPU：高性能，功能強(qiáng)，微機(jī)采用嵌入式CPU：面向特定領(lǐng)域Intel的處理器：Pentium，Celeron(賽揚(yáng))，Banias(迅馳) 38CPU早期使用過的微處理器 39CPUP

16、entium 4微處理器和Itanium微處理器內(nèi)部結(jié)構(gòu)照片 40國(guó)產(chǎn)CPU龍芯 漢芯假冒！ 標(biāo)志著我國(guó)在現(xiàn)代通用微處理器設(shè)計(jì)方面實(shí)現(xiàn)了“零”的突破，打破了我國(guó)長(zhǎng)期依賴國(guó)外CPU產(chǎn)品的無芯的歷史。 41內(nèi)部存儲(chǔ)器訪問速度快信息暫時(shí)性相對(duì)價(jià)格高外部存儲(chǔ)器訪問速度慢信息永久性相對(duì)價(jià)格低存儲(chǔ)器微型計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器分內(nèi)部存儲(chǔ)器和外部存儲(chǔ)器42（1）隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(Random Access Memory，簡(jiǎn)稱RAM) RAM通常指計(jì)算機(jī)主存，CPU對(duì)它們既可讀出又可寫入數(shù)據(jù)。 微型計(jì)算機(jī)上廣泛采用動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器DRAM ，制作成內(nèi)存條形式出現(xiàn)。內(nèi)部存儲(chǔ)器用于筆記本電腦內(nèi)存條 用于臺(tái)式機(jī)內(nèi)存條43（2）只讀

17、存儲(chǔ)器(Read only Memory，簡(jiǎn)稱ROM) CPU對(duì)它們只取不存，其信息用戶無法修改。斷電時(shí)信息不會(huì)丟失。ROM中一般存放計(jì)算機(jī)系統(tǒng)管理程序。（3）高速緩沖存儲(chǔ)器(Cache) 介于CPU和內(nèi)存之間的一種可高速存取信息的芯片，用于解決它們之間的速度沖突問題。 一般采用靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器SRAM構(gòu)成，它的訪問速度是DRAM的10倍左右。 CPUCacheRAM2.6GHZ533MHZ44(1) 軟盤 用表面涂有磁性材料柔軟的聚酯材料制成。 讀寫軟盤時(shí)，磁頭直接接觸盤面。常用軟盤容量為1.44MB。外部存儲(chǔ)器45硬盤的磁道、扇區(qū)、柱面柱面扇區(qū)磁道硬盤片讀寫磁頭(2) 硬盤46利用光學(xué)方

18、式讀/寫數(shù)據(jù)。(3)光介質(zhì)存儲(chǔ)器 CD：只讀型和可讀寫型，650MB 可錄式光盤，只能寫一次 可重復(fù)刻錄的光盤，可重復(fù)擦寫DVD：提供相當(dāng)于普通CD的8到25倍的存儲(chǔ)容量和 9倍以上的讀取速度。 47(4)移動(dòng)存儲(chǔ)產(chǎn)品 移動(dòng)硬盤 由臺(tái)式電腦硬盤或者由筆記本電腦硬盤改裝而成，這類產(chǎn)品性價(jià)比非常好。 通常來講可按產(chǎn)品的接口類型分為USB1.1、USB2.0和IEEE 1394這三種。 48 Flash存儲(chǔ)設(shè)備 49總線地址總線:傳輸?shù)刂沸畔?shù)據(jù)總線:傳輸數(shù)據(jù)信息控制總線:傳輸控制信息內(nèi)部總線：連接CPU的各個(gè)組成部件（芯片內(nèi)部）系統(tǒng)總線：連接計(jì)算機(jī)中各大部件外部總線：連接計(jì)算機(jī)和外部設(shè)備連接對(duì)象傳輸對(duì)象并行