第1章計算機基礎與應用概述

1計算機基礎與應用授課老師：黃五星第1章計算機基礎知識課程要求總

學

時：68學時總成績分配■平時成績（30%）■平時作業(yè)■期中考試■課堂表現■考勤■期末70%第1章計算機基礎知識教學常規(guī)要求1、學生要有秩序進入室內，并按指定座位就坐，未經老師許可，不準使用其它電腦。2、室內保持安靜，不過位，嚴禁喧鬧。3、保持室內衛(wèi)生清潔，不吐痰，不吃零食，不亂扔紙屑，垃圾隨手帶出。4、要在老師的指導下正確使用電腦，發(fā)現問題要及時向老師報告，否則作使用者損壞處理。5、下課后，正確關閉計算機，有秩序離開電腦室。第1章計算機基礎知識教學常規(guī)要求6、服務器、教師機等主控設備只供老師使用，學生不得使用。7、愛護公物，損壞者按情節(jié)輕重給予批評教育或賠償。8、不準刪除硬盤文件、篡改軟件運行參數，安裝軟件，不準插、拔電源線、控制線等設備引線，否則按損壞公物論處。9、未經許可不準攜帶手機、ipad、U盤入室，否則一經發(fā)現，除沒收外還將予以嚴肅批評。10、上課時要按老師指定內容進行操作，不準玩游戲；不論是堂上還是課余上網，都不準看不健康的圖、文，如發(fā)現取消其本人該節(jié)課的上機資格，甚至全校通報批評。第1章計算機基礎知識導入第1章計算機基礎知識

同學們，讓我們共同來說一下計算機在日常生活中的應用以及你所掌握的計算機的一些操作。第1章計算機概述1.1計算機的發(fā)展和應用1.2

計算機組成1.3計算機硬件系統(tǒng)1.4計算機軟件系統(tǒng)1.5計算機病毒1.6上機初步知識第1章計算機基礎知識1.1計算機的發(fā)展和應用1.1.1計算機的發(fā)展1.1.2計算機的特點1.1.3計算機的分類1.1.4計算機的應用第1章計算機基礎知識1.1.1計算機的發(fā)展第1章計算機基礎知識1．1946年，在美國的賓夕法尼亞大學，第一臺電子計算機ENIAC誕生。5000次加法/秒體重30噸占地170m218800只電子管1500個繼電器功率150KW1.1.1計算機的發(fā)展2．計算機發(fā)展的幾個階段

第一代計算機：電子管計算機時代（1946年到1958年）

第二代計算機：晶體管計算機時代（1958年到1964年）

第三代計算機：中、小規(guī)模集成電路計算機時代（1964年到1971年）

第四代計算機：大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路計算機時代（1971年至今）第1章計算機基礎知識根據計算機所采用的主要電子元器件，我們將計算機發(fā)展的4個階段歸納如表1-2所示。1.1.1計算機的發(fā)展第1章計算機基礎知識1.1.2計算機的特點計算機是一種能存儲程序、自動連續(xù)地對各種數字化信息進行算術運算、邏輯運算和加工處理的電子工具。其特點概括起來主要有以下五個方面：

1．運算速度快

2．計算精度高

3．記憶能力強

4．具有邏輯判斷能力和自動運行能力

5．可靠性高、通用性強第1章計算機基礎知識1.1.3計算機的分類

在時間軸上，“分代”代表了計算機縱向的發(fā)展，而“分類”可用來說明計算機橫向的發(fā)展。

下面從計算機處理數據的方式、使用范圍、規(guī)模和處理能力三個角度進行說明。

1．從計算機處理數據的方式上劃分，可分為模擬計算機、數字計算機、數模混合計算機。

2．從計算機使用范圍上劃分，可分為專用計算機和通用計算機。

3．從計算機的規(guī)模和處理能力上劃分，可以將通用計算機進一步劃分為巨型機、大型機、小型機、微型機、工作站及服務器。第1章計算機基礎知識1.1.4計算機的應用1．科學計算2．信息處理3．過程控制4．計算機輔助系統(tǒng)計算機輔助系統(tǒng)是以計算機為工具，配備專用軟件輔助人們完成特定任務的工作系統(tǒng)，以提高工作效率和工作質量為目標。計算機輔助系統(tǒng)有:

計算機輔助設計CAD（ComputerAidedDesign）

計算機輔助制造CAM（ComputerAidedManufacturing）

計算機輔助教學CAI（ComputerAidedInstruction）

計算機輔助測試CAT（ComputerAidedTesting）

計算機集成制造CIM（ComputerIntegratedManufacturing）等系統(tǒng)。第1章計算機基礎知識5．網絡與通信6．人工智能

除此之外，計算機在電子商務、電子政務、辦公自動化、家庭娛樂等應用領域也得到了快速的發(fā)展。1.1.4計算機的應用第1章計算機基礎知識1.2

計算機組成一個計算機系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成，其基本結構如下所示。硬件軟件計算機主機外部設備中央處理器應用軟件內部存儲器運算器控制器外部存儲器輸入設備輸出設備操作系統(tǒng)支撐軟件編譯系統(tǒng)數據庫管理系統(tǒng)系統(tǒng)軟件第1章計算機基礎知識1.2

計算機組成硬件

是指實際的物理設備，主要包括運算器、控制器、存儲器、輸入設備和輸出設備五部分。軟件

是指為解決實際問題而編制的程序及文檔。計算機軟件包括計算機本身運行所需要的系統(tǒng)軟件和用戶完成任務所需要的應用軟件。

計算機是依靠硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)的協(xié)同工作來執(zhí)行給定任務的。第1章計算機基礎知識1.3計算機硬件系統(tǒng)1.3.1硬件系統(tǒng)的基本組成1.3.2計算機的工作原理1.3.3微型計算機第1章計算機基礎知識1.3.1硬件系統(tǒng)的基本組成計算機硬件系統(tǒng)是指計算機系統(tǒng)中由電子、機械、磁性和光電元件組成的各種計算機部件和設備，雖然目前計算機的種類很多，但從硬件體系結構來看，采用的基本上是計算機的經典結構——馮·諾依曼結構。這種結構的要點是：由運算器、控制器、存儲器、輸入設備和輸出設備五大部分組成；數據和程序以二進制代碼形式存放在存儲器中，存放位置由地址指定，地址碼也為二進制；控制器是根據存放在存儲器中的指令序列（即程序）來工作的，并由一個程序計數器（即指令地址計數器）控制指令的執(zhí)行；控制器具有判斷能力，能以計算結果為基礎，選擇不同的動作流程。第1章計算機基礎知識1.3.1硬件系統(tǒng)的基本組成輸入設備輸出設備存儲器控制器運算器數據流指令流計算機硬件的基本組成第1章計算機基礎知識1.3.2計算機的工作原理馮·諾依曼

“程序存儲”設計思想計算機的基本工作原理是由美籍匈牙利科學家馮·諾依曼于1946年首先提出的。概括3點：（1）計算機應包括存儲器、運算器、控制器、輸入設備、輸出設備等基本部件。（2）計算機內部采用二進制的形式表示數據和指令（3）采用存儲程序方式計算機的兩個基本能力：一是能夠存儲程序，二是能夠自動地執(zhí)行程序。馮·諾依曼第1章計算機基礎知識1.3.3微型計算機

目前計算機中發(fā)展最快、應用最廣泛的是微型計算機。微型計算機自1971年美國Intel公司研制了第一個單片微處理器Intel4004以來，由于其功能齊全、可靠性高、體積小、價格低廉、使用方便，得到了迅速的發(fā)展和廣泛的應用。微型計算機包含了多種系列、檔次、型號的計算機，比較普及的微型計算機是IBMPC系列及其兼容機。

第1章計算機基礎知識1.3.3微型計算機

從外觀看，一臺微機由主機和外部設備組成。在主機箱內有主板（包括CPU和內存、總線擴展槽）、外存、輸入輸出接口電路等。如下圖所示：第1章計算機基礎知識1.3.3微型計算機1．主板主板是位于主機箱內包含計算機系統(tǒng)的主要組件的主電路板，又稱母板。包括中央處理器、主存儲器、支持電路和總線控制器及接插件。并口PCI插槽串口北橋芯片組CPU插槽南橋芯片組內存條插槽硬盤插槽IDE軟盤插槽FDDCMOS電池主板電源插槽第1章計算機基礎知識1.3.3微型計算機第1章計算機基礎知識2.中央處理器（CentralProcessingUnit）是一個大規(guī)模集成電路芯片，是整個微型機的核心，執(zhí)行對信息的處理與控制，主要包括運算器和控制器。ADM公司和Intel公司生產的CPUIntel公司生產的Pentium4251.3.3微型計算機CPU的性能指標：CPU速度即CPU每秒所能執(zhí)行的指令條數。

主頻也叫時鐘頻率，單位是MHz，用來表示CPU的運算速度。CPU的字長即CPU在單位時間內（同一時間）能一次處理的二進制數的位數指令本身的功能強弱及復雜程度CPU型號推出時間字長（位）芯片集成度（萬/片）主頻（MHz）尋址范圍80861978.6162.94.7～101MB80881979.

6準162.94.7～101MBPentium1993.33231060～2334GBPentium42001644200以上1000～200064GBIntelCPU主要性能指標第1章計算機基礎知識1.3.3微型計算機3．存儲器隨機存儲器RAM（可讀可寫，斷電數據丟失）只讀存儲器ROM（只能讀不能寫，斷電數據不丟失）高速緩沖存儲器CacheCMOS存儲器存儲器主存儲器（內存）輔助存儲器（外存）光盤存儲器、優(yōu)盤磁盤存儲器：軟磁盤、硬磁盤第1章計算機基礎知識1.3.3微型計算機（1）內存儲器內存是微型計算機主機的組成部分，用來存放當前正在使用的或隨時要使用的程序或數據。CPU可以直接訪問內存。微機以字節(jié)為單位線性地組織內存儲器，每個存儲單元（一個字節(jié)）都有一個唯一的編號稱為地址。內存儲器按其工作特點分為：

隨機存取存儲器RAM（RandomAccessMemory）

只讀存儲器ROM（Read-OnlyMemory）常見的內存容量有512MB、1GB、2GB(主流)、4GB等。第1章計算機基礎知識金士頓內存條1.3.3微型計算機隨機存取存儲器RAM（RandomAccessMemory），計算機運行時的程序和數據均放在RAM中，可讀可寫，斷電后數據丟失。①動態(tài)內存DRAM（DynamicRAM）：需要周期性地給電容充電。一種叫做SDRAM的新型DRAM，由于采用與系統(tǒng)時鐘同步的技術，所以比DRAM快的

多。當今，多數計算機用的都是SDRAM。②靜態(tài)內存SRAM（StaticRAM）：靜態(tài)RAM是利用雙穩(wěn)態(tài)的觸發(fā)器來存儲“1”和“0”的。“靜態(tài)”的意思是指它不需要像DRAM那樣經常刷新。只讀存儲器ROM（ReadOnlyMemory）其中的信息是在制造時一次寫入

的，只能讀不能寫，斷電后信息不丟失。只讀存儲器常用來存放固定不

變、重復使用的程序、數據或信息，如存放漢字庫、各種專用設備的控制程序等。最典型的是ROMBIOS（基本輸入/輸出系統(tǒng)），其中部分內容適用于啟動計算機的指令，內容固定但每次開機時都要執(zhí)行。存儲在ROM中的指令叫微程序，這樣的ROM稱為固件。第1章計算機基礎知識1.3.3微型計算機高速緩沖存儲器（Cache）一種特殊的高速存儲器，也稱緩存。緩存的存取速度比內存要快，多數現代計算機都配有兩級緩存。一級緩存也叫主緩存或內部緩存，直接設計在CPU芯片內部。一級緩存容量很小，通常在8KB~64KB之間。二級緩存也叫外部緩存，不在CPU內部而是獨立的SRAM芯片，其速度比一級緩存稍慢，但容量較大，多在64KB~2MB之

間。人們討論緩存時，通常是指外部緩存。當CUP需要指令或數據時，實際檢索存儲器的順序是：首先檢索一級緩存，然后二級緩存，再后是RAM。內存條內存集成電路，通常封裝在一條形電路板上，俗稱內存條。所謂的內存條是多少線就是指內存條與主板插接時有多少個接觸點，這些接觸點也叫金手指，如30線、72線、168線、184線等。一般說來，內存的線數越多，傳輸速度就越快。第1章計算機基礎知識1.3.3微型計算機（2）外存儲器又稱輔助存儲器，是指除計算機內存及CPU緩存以外的儲存器，此類儲存器一般斷電后仍然能保存數據。外存儲器分類：軟磁盤存儲器

硬磁盤存儲器

光盤存儲器優(yōu)盤（FlashMemory)移動硬盤第1章計算機基礎知識硬盤移動硬盤軟盤U盤光盤1.3.3微型計算機計算機中數據處理和容量存儲的基本單位計算機存儲信息的最小單位，稱之為位（bit，又稱比特）

存儲器中所包含存儲單元的數量稱為存儲容量，其計量基本單位是字節(jié)（Byte。簡稱B），8個二進制位稱為1個字節(jié)，比字節(jié)大的存儲單位有KB、MB、GB、TB等，它們之間的換算關系是1Byte＝8bit，1KB=1024B，1MB=1024KB，1GB=1024MB，1TB=1024GB。通常存儲一個英文字母或是一個數字需要一個字節(jié)，存儲一個漢字需要兩個字節(jié)。第1章計算機基礎知識1.3.3微型計算機4．輸入設備向計算機輸入數據和信息的設備，是計算機與用戶或其他設備通信的橋梁。鍵盤，鼠標，攝像頭，掃描儀，光筆，手寫輸入板，游戲桿等都屬于輸入設備。（1）鍵盤（Keyboard）鍵盤作為最普通的輸入設備，是用戶與計算機之間進行聯(lián)系和對話的工具。鍵盤的種類繁多，目前常見的有101鍵、102鍵和104鍵的鍵盤，鍵盤的基本形狀如下所示。鍵盤劃分為主鍵盤區(qū)、功能鍵區(qū)、光標控制鍵區(qū)、數字小鍵盤鍵區(qū)。功能鍵編輯鍵指示燈光標移動鍵打字機鍵盤數字小鍵盤第1章計算機基礎知識1.3.3微型計算機（2）鼠標器（Mouse）鼠標器也是微機上的一種常用的輸入設備，是控制顯示屏上光標移動位置的一種指點式設備。常見的鼠標器有2種：機械式和光電式。（3）掃描儀（Scanner）（4）彩色攝像頭（ColorCameraforPC）近年來，隨著電子技術的發(fā)展，數字相機和數字攝像機（DigitalCamera&DigitalVideo）、觸摸屏（TouchScreen）和光筆（LightPen）等也被廣泛應用于計算機的輸入設備。第1章計算機基礎知識掃描儀光筆手寫輸入板游戲桿1.3.3微型計算機5．輸出設備（1）顯示器（Monitor）顯示器是微型計算機不可缺少的輸出設備，是計算機將信息傳給人的重要窗口。計算機操作時的各種狀態(tài)，工作的結果，編輯的文件、程序、圖形等都要隨時顯示在顯示器上。衡量顯示器的技術指標有：點節(jié)距、行頻、場頻及帶寬等。例如：PHILIPS105A15英寸顯示器的點節(jié)距為0.28mm，行頻（水平掃描頻率）為30～70KHz，場頻（垂直掃描頻率）為55～120Hz，帶寬為108MHz。第1章計算機基礎知識1.3.3微型計算機（2）打印機（Printer）目前，打印機的種類繁多，常用的有針式打印機、噴墨打印機和激光打印機。但目前市場上應用最廣泛的是激光打印機。激光打印機是頁式的非擊打式打印機，它有很好的打印質量，實際上是復印機、計算機和激光技術的復合，聚集了光、電、機等技術。激光打印機的特點是速度快

（每分鐘可打印好幾頁）、分辨率高、噪音小。激光打印機的價格相對較貴。第1章計算機基礎知識1.4計算機軟件系統(tǒng)一個完整的計算機系統(tǒng)包含計算機硬件和軟件兩大部分。如果把計算機硬件看成是計算機的軀體，那么計算機軟件就是計算機系統(tǒng)的靈魂。廣義的計算機軟件是相對計算機硬件而言，泛指各種程序的總稱，有時也稱為程序系統(tǒng)。目前更為流行的提法是：軟件是某一程序系統(tǒng)連同其相應的全部文檔。1.4.1系統(tǒng)軟件1.4.2應用軟件1.4.3計算機語言概述第1章計算機基礎知識1.4.1系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件是計算機系統(tǒng)的基本軟件，也是計算機系統(tǒng)必備的軟件。它包括四個方面的軟件：操作系統(tǒng)、各種語言處理程序、系統(tǒng)支持和服務程序、數據庫管理系統(tǒng)。1．操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)是為了合理、方便地利用計算機系統(tǒng)，而對其硬件資源和軟件資源進行管理和控制的軟件。第1章計算機基礎知識1.4.1系統(tǒng)軟件2．各種語言處理程序用匯編語言和各種高級語言各自規(guī)定使用的符號和語法規(guī)則，并按規(guī)定的規(guī)則編寫的程序稱為“源程序”。將計算機本身不能直接讀懂的源程序翻譯成相應的二進制語言（機器語言）程序，這樣的程序稱為“目標程序”。這些翻譯程序就是語言處理程序，包括匯編程序、編譯程序和解釋程序。3．系統(tǒng)支持和服務程序為了保證計算機的正常運轉，系統(tǒng)配有一系列的維護程序，常用的有：設備安裝程序、設備診斷程序、軟件維護程序等。第1章計算機基礎知識1.4.1系統(tǒng)軟件4．數據庫管理系統(tǒng)數據庫管理系統(tǒng)（DataBaseManagementSystem，DBMS）是對數據庫中的資源進行統(tǒng)一管理和控制的軟件，數據庫管理系統(tǒng)是數據庫系統(tǒng)的核心，是進行數據處理的有利工具。目前，廣泛使用的數據庫管理系統(tǒng)有Oracle、Sybase、SQLServer、VisualFoxPro、Informix等。第1章計算機基礎知識1.4.2應用軟件應用軟件是指為用戶解決某個實際問題而編制的程序和有關資料，可分為應用軟件包和用戶程序。應用軟件包是指軟件公司為解決通用性的問題精心研制的供用戶選擇的程序。用戶程序是指，為特定用戶解決特定問題而開發(fā)的軟件，面向特定的用戶，如銀行、郵電等行業(yè)，具有專用性。第1章計算機基礎知識1.4.3計算機語言概述人使用計算機，就需要和計算機交換信息。為解決人和計算機對話的語言問題，就產生了計算機語言。計算機語言是隨著計算機技術的發(fā)展，根據解決實質問題的需要逐步形成的。程序設計語言分為三個層次：機器語言、匯編語言、高級程序設計語言。第1章計算機基礎知識1.4.3計算機語言概述1．機器語言（MachineLanguage）機器語言是以二進制代碼表示的指令集合，是計算機中的CPU能唯一直接識別、直接執(zhí)行的計算機語言。2．匯編語言（AssembleLanguage）匯編語言是第二代程序設計語言。它的特點是用助記符來表示機器指令，用符號地址來表示指令中的操作數和操作地址。用匯編語言編寫的程序稱為匯編語言源程序，由于計算機只能執(zhí)行用機器語言編寫的程序，因而，必須用匯編程序將匯編語言編制的源程序（SourceProgram）翻譯成能直接執(zhí)行的機器語言表示的目標程序（ObjectProgram），這一翻譯加工過程稱作匯編。第1章計算機基礎知識1.4.3計算機語言概述匯編語言和機器語言都是面向機器的程序設計語言，不同的機器具有不同的指令系統(tǒng)，一般將它們稱為“低級語言”。3．高級程序設計語言（HighProgrammingLanguage）高級程序設計語言簡稱高級語言，也稱算法語言，是20世紀50年代末推出的第三代程序設計語言。用高級語言編寫的源程序，必須翻譯成機器指令才能在計算機上運行。計算機將源程序翻譯成機器指令時，采用解釋方式或編譯方式。第1章計算機基礎知識1.4.3計算機語言概述編譯方式是把源程序用相應的編譯程序翻譯成相應的機器語言的目標程序，然后通過連接裝配程序連接成可執(zhí)行程序，再運行可執(zhí)行程序而得到結果。在編譯之后形成的程序稱為“目標程序”，連接之后形成的程序稱為“可執(zhí)行程序”，目標程序和可執(zhí)行程序都是以二進制文件方式存放在磁盤上，再次運行該程序，只需直接運行可執(zhí)行程序，不必重新編譯和連接。解釋方式就是將源程序輸入計算機后，用該種語言的解釋程序將其逐條解釋，逐條執(zhí)行，執(zhí)行完后只得到結果，而不保存解釋后的機器代碼，下次運行該程序時還要重新解釋執(zhí)行。第1章計算機基礎知識1.4.3計算機語言概述綜上所述，計算機語言的發(fā)展經歷了機器語言、匯編語言和高級語言三個階段。機器語言始終是最基礎的語言，是計算機唯一可識別的語言，匯編語言和高級語言的執(zhí)行都離不開機器語言。從編程的角度出發(fā)，使用高級語言比匯編語言來得容易，但是高級語言程序運行的速度較慢，而匯編語言編制的程序運行速度較快。因此，在許多領域仍然使用匯編語言來編程，特別是在計算機實時控制的應用領域中。第1章計算機基礎知識1.5.1計算機病毒的概念1.5.2計算機病毒的特征1.5.3計算機病毒的分類1.5.4計算機病毒的預防1.5

計算機病毒第1章計算機基礎知識計算機病毒

是指編制或者在計算機程序中插入破壞計算機功能或者數據，影響計算機使用并且能夠自我復制的一組計算機指令或者程序代碼。1.5.1計算機病毒的概念第1章計算機基礎知識1.傳染性2.隱蔽性3.潛伏性4.觸發(fā)性5.破壞性6.不可預見性1.5.2計算機病毒的特征第1章計算機基礎知識1.宏病毒(宏病毒是針對微軟公司的文字處理軟件Word編寫的一種病毒。)2.CIH病毒(CIH病毒是一種能夠破壞計算機系統(tǒng)硬件的惡性病毒，產自臺灣，CIH病毒只感染Windows95/98操作系統(tǒng)，CIH病毒每月26日都會爆發(fā)（有一種版本是每年4月26日爆發(fā)）。CIH病毒發(fā)作時，一方面全面破壞計算機系統(tǒng)硬盤上的數據，另一方面對某些計算機主板的BIOS進行改寫。BIOS被改寫后，系統(tǒng)無法啟動，只有將計算機送回廠家修理，更換BIOS芯片。)3.蠕蟲病毒（計算機蠕蟲（Worm）與病毒、木馬等類似，都是在用戶不知情的情況下，偷偷執(zhí)行預期外的惡意行為，以達到破壞電腦環(huán)境、竊取用戶信息或傳播自身等操作。如：“熊貓燒香”，2006年10月16日由25歲的中國湖北武漢新洲區(qū)人李俊編寫，擁有感染傳播功能用戶電腦中毒后可能會出現藍屏、頻繁重啟以及系統(tǒng)硬盤中數據文件被破壞等現象。）1.5.3計算機病毒的分類第1章計算機基礎知識4.特洛伊木馬病毒（特洛伊木馬在計算機領域中指的是一種后門程序，是黑客用來盜取其他用戶的個人信息，甚至是遠程控制對方的計算機而加殼制作，然后通過各種手段傳播或者騙取目標用戶執(zhí)行該程序，以達到盜取密碼等各種數據資料等目的。與病毒相似，木馬程序有很強的隱秘性，隨操作系統(tǒng)啟動而啟動。源于古希臘傳說。）5.愛情后門病毒（屬蠕蟲病毒該病毒通過病毒郵件進行傳播，一旦感染計算機后，就會建立一個