第一章 主校區(qū)計算機與信息技術(shù).ppt

1、大學(xué)計算機基礎(chǔ)案例教程,科學(xué)出版社,第一章 計算機與信息技術(shù),1.1 信息與信息技術(shù),1.2 計算機概述,1.3 微型計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)知識,1.4 信息的表示與編碼,1.5 多媒體技術(shù),1.6 信息安全,目 錄,一、信息的概念、特征和分類,1.1 信息與信息技術(shù),1、概念： （1）信息是不確定性的減少或消除。,（2）信息是經(jīng)過加工的、能夠?qū)邮苷叩男袨楹蜎Q策產(chǎn)生影響的數(shù)據(jù)。,2、了解信息的主要特征：,二、信息技術(shù),1、信息技術(shù)的概念 是指對信息進(jìn)行采集、傳輸、存儲、加工、表達(dá)的各種技術(shù)總和。,三、信息化與信息化社會,1、信息化的概念 信息化是指在國民經(jīng)濟各部門和社會活動各領(lǐng)域普遍地、大量地采用現(xiàn)

2、代信息技術(shù)，從而大大提高社會生產(chǎn)力和生活質(zhì)量的過程。,1.2.1 計算機的發(fā)展 1.2.2 計算機的特點 1.2.3 計算機的分類 1.2.4 計算機的應(yīng)用 1.2.5 計算機系統(tǒng)的組成 1.2.6 計算機工作原理,1.2 計算機概述,1、計算機的誕生 1946年美國誕生了第一臺電子計算機ENIAC， 埃尼阿克（Electronic Numerical Integrator And Calculator）,即電子數(shù)值積分計算機。,1.2.1 計算機的發(fā)展,5000次加法/秒 體重28噸 占地170m2 18800只電子管,世界上第一臺計算機ENIAC,圖1,2、計算機的發(fā)展階段,（1）第一代計

3、算機 電子管時代計算機。 （2）第二代計算機 晶體管計算機時代 3）第三代計算機 集成電路計算機時代。 （4）第四代計算機 1972年至今，大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路計算機時代。,電子管,晶體管,集成電路,大規(guī)模集成電路,3、計算機的發(fā)展趨勢：,1.2.2 計算機的特點,1.2.3 計算機的分類,1.2.4 了解計算機的應(yīng)用范圍,1946年 馮.諾依曼提出“存儲程序”的方案。,(1)計算機由5個基本部分組成: 運算器、控制器、存儲器、輸入 設(shè)備和輸出設(shè)備。,(2)指令和數(shù)據(jù)以二進(jìn)制表示。,(3)指令和數(shù)據(jù)存放在存儲器中, 并要按地址尋訪。,該方案核心是：程序存儲、程序控制,1.2.5 計算機系統(tǒng)

4、的組成,John von Neumann 馮諾依曼,硬件系統(tǒng)：由電子部件和機電裝置組成的計算機實體。,一、計算機硬件系統(tǒng),功能:接受計算機程序；并在程序的控制下完成數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)處理和輸出結(jié)果等任務(wù)。,1.馮.諾依曼計算機系統(tǒng)基本組成,各類計算機（硬件系統(tǒng)）都是由5大基本部件組成:,（1）運算器ALU: Arithmetical and Logical Unit 功能:算術(shù)運算和邏輯運算。,（2） 控制器（CU：Control Unit） 功能:控制計算機各部件協(xié)調(diào)地工作。 運算器和控制器組成中央處理單元，即CPU,（3）存儲器（Memory） 存放程序和數(shù)據(jù)的記憶裝置。分為：內(nèi)存儲器、外存儲

5、器,內(nèi)存儲器：簡稱內(nèi)存（又稱主存），用來存儲計算機正在使用的數(shù)據(jù)和信息。內(nèi)存與運算器、控制器直接進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。 特點：容量小、存取速度快、斷電后數(shù)據(jù)丟失。,外存儲器:用來存儲大量暫時不參與運算的數(shù)據(jù)程序及運算結(jié)果。,特點：容量大、存取速度慢、斷電后數(shù)據(jù)不丟失。常見的 外存設(shè)備：軟盤、硬盤、U盤、光盤等。,2.存儲器有關(guān)術(shù)語 地址：標(biāo)識每個存儲單元的編號。 位： 一個二進(jìn)制數(shù)（0或1）稱一位 字節(jié)：基本存儲單位，八位二進(jìn)制為一個字節(jié)， Byte簡寫B(tài) 1B=8 Bit （二進(jìn)制位） 1KB=1024 B 1MB=1024 KB 1GB=1024 MB 1TB=1024 GB,1024=210,（

6、4）輸入設(shè)備（Input Device） 鍵盤、鼠標(biāo)、掃描儀、觸摸屏等。,1. 顯示器,2.打印機,（5）輸出設(shè)備（Output Device） 顯示器、打印機、繪圖儀和音響等。,軟件是指為了運行、管理和維護(hù)計算機而編制的各種程序、數(shù)據(jù)、文檔的總稱。計算機軟件按功能分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。 1、 系統(tǒng)軟件（System Software） 是指控制計算機的運行，管理計算機的各種資源，為應(yīng)用軟件提供支持和幫助的軟件。 （1）操作系統(tǒng)（OS：Operating System） （2）語言處理程序 （3）數(shù)據(jù)庫管理程序 （4）工具軟件（服務(wù)性程序） 在系統(tǒng)開發(fā)和系統(tǒng)維護(hù)時使用的工具。,二、計算機軟件

7、系統(tǒng),第二代計算機語言，采用助記符代 替機器語言中的指令和數(shù)據(jù)。,（5）程序設(shè)計語言,接近自然語言，由各種意義的“詞” 和“數(shù)學(xué)公式”按照一定的“語法規(guī) 則”組成。,軟件系統(tǒng)的組成,2、應(yīng)用軟件（Application Software）應(yīng)用軟件是為解決某種專門問題而設(shè)計的軟件。,1.3 微型計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)知識,1.3.1 微型計算機的硬件系統(tǒng),一、總線（bus） 概念：一組各個功能部件共享的信息傳輸線。,1.3.1 微型計算機的硬件系統(tǒng),根據(jù)傳送信號的不同，將系統(tǒng)總線分為： 數(shù)據(jù)總線（DB: Data Bus） 地址總線（AB: Address Bus） 控制總線（CB: Control B

8、us）,二、中央處理單元（CPU）,1、功能與組成部件,功能：執(zhí)行主存儲器中的程序，進(jìn)行算術(shù)和邏輯運算。,cpu,三、主存（內(nèi)存）,（1）半導(dǎo)體隨機存儲器RAM 作用：臨時存放正在運行的程序和數(shù)據(jù)及臨時調(diào)用的 系統(tǒng)程序。存放當(dāng)前參與運行的程序和數(shù)據(jù)。 特點：容量大、可讀可寫、信息無法長期保存。,通常以RAM的容量來表示微機的內(nèi)存容量。,DDR內(nèi)存,SDRAM 內(nèi)存,（2）半導(dǎo)體只讀存儲器ROM（Read Only Memory） 作用：存放一些需長期保留的程序和數(shù)據(jù)，CPU對它只能讀（取數(shù)據(jù)），不能寫（存數(shù)據(jù)）， ROM保存的信息不受斷電或關(guān)機的影響。,（3）高速緩沖存儲器（Cache） 作用

9、：緩解高速的CPU和低速的DRAM之間的矛盾，提高 整機的工作效率。,CPU插座,內(nèi)存插槽,PCI插槽,AGP插槽,磐英8KHA+,四、主板將CPU等各種器件和外部設(shè)備有機地連在一起的板子。,五、（輔存）,.磁盤存儲器：由磁盤、磁盤驅(qū)動器和驅(qū)動器接口電路組成。通常使用的有軟盤和硬盤兩種。 .光盤驅(qū)動器：由光盤、光盤驅(qū)動器和驅(qū)動器接口電路組成。 外存儲器:主要有軟盤、光盤、硬盤、閃盤（U盤）,六、輸入設(shè)備 鍵盤 、鼠標(biāo),七、輸出設(shè)備 顯示器、打印機,1.4 信息的表示與編碼,1.4.1 計算機中的數(shù),1.4.2 計算機常用編碼,計算機內(nèi)部的數(shù)據(jù)全部是以二進(jìn)制表示，計算機只能直接識別二進(jìn)制,1.4

10、.1 計算機中的數(shù),位權(quán)與基數(shù)的關(guān)系：位權(quán)的值等于基數(shù)的若干次冪。 進(jìn)位計數(shù)制的計數(shù)原則：逢基數(shù)進(jìn)一 任何一種數(shù)制表示的數(shù)都可以寫成按位權(quán)展開的多 項式之和。,例1： 十進(jìn)制數(shù) 1 9 9 8 . 2 1 5 各位的權(quán) 10 10 10 10 10-1 10-2 10-3 數(shù)值為： (1998.215)10 = 110 + 910 + 910 + 810 + 210-1 + 110-2 +510-3,又如： 二進(jìn)制數(shù)：1 0 1 1 0 1 1 . 1 0 1 各位權(quán): 26 25 24 23 22 21 20 2-1 2-2 2-3 (1011011.101)2 =126 +025 +124

11、 +123 +022 +121 +120 +12-1 +02-2 +12-3,書寫規(guī)則 (1)在數(shù)字后面加寫相應(yīng)英文字母作為標(biāo)識： B(Binary) - 二進(jìn)制1100可表示為1100B O(Octonary) - 八進(jìn)制172可表示為172O D(Decimal)- 十進(jìn)制95可表示為95D H(Hexadecimal)-十六進(jìn)制6FA2可寫成6FA2H (2)在括號外面加數(shù)字下標(biāo)： (100)2 - 二進(jìn)制 (100)8 - 八進(jìn)制 (100)10 - 十進(jìn)制 (100)16 -十六進(jìn)制,(1)r進(jìn)制數(shù)與十進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換 （r進(jìn)制包括：二進(jìn)制、八進(jìn)制、十六進(jìn)制） r進(jìn)制轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制 使

12、用“位權(quán)展開式求和”的方法 例如：(1101.011)2 = 12 + 12 + 02 + 12 + 02-1 + 12-2 +12-3 = (13.375)10,4、 不同進(jìn)制數(shù)間的轉(zhuǎn)換,十進(jìn)制轉(zhuǎn)換為r進(jìn)制 整數(shù)和小數(shù)分別進(jìn)行轉(zhuǎn)換，再組合起來。 整數(shù)部分的轉(zhuǎn)換:采取除R取余法 小數(shù)部分的轉(zhuǎn)換:采取乘R取整法, 保留到小 數(shù)點后7位。,【例1】 將303.6875D轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制。, 整數(shù)部分的轉(zhuǎn)換。,1,0,2,2,2,2,2,2,2,2,2,所以, (303)10=(100101111)2,先得到的余權(quán)低，后得到的權(quán)高,余數(shù),1= a0,1= a1,1= a2,1= a3,0= a4,1=

13、a5,0= a6,0= a7,1= a8, 小數(shù)部分的轉(zhuǎn)換 : 【例2】 把小數(shù)部分轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)。 積的整數(shù)部分 0.68752=1.375 a-1 =1,乘R取整時，先得到的整數(shù)權(quán)高，后得到的權(quán)低，書寫時順序應(yīng)為：上到下,所以，(0.6875)10 =(.1011)2,0.52=1.0 a-4 =1,0.752=1.5 a-3 =1,0.3752=0.75 a-2 =0,(2) 二進(jìn)制和八進(jìn)制、十六進(jìn)制間的轉(zhuǎn)換： 由于8=23,16=24，所以一位八進(jìn)制數(shù)相當(dāng)于3位二進(jìn)制數(shù)，一位十六進(jìn)制數(shù)相當(dāng)于4位二進(jìn)制數(shù)。, 二進(jìn)制數(shù)和八進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換。 方法是：用3位二進(jìn)制數(shù)表示每一位八進(jìn)制數(shù)。 整

14、數(shù)：從右向左； 小數(shù)：以小數(shù)點為界，分別向左，向右劃分。,例5 把二進(jìn)制數(shù)10110101.01101轉(zhuǎn)換為八進(jìn)制數(shù)。 二進(jìn)制數(shù)： 010 110 101 . 011 010 八進(jìn)制數(shù)： 2 6 5 . 3 2,例6 把 (345.23)8轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)。 八進(jìn)制數(shù)： 3 4 5 . 2 3 二進(jìn)制數(shù)： 011 100 101 . 010 011,所以， (010110101.011010)2 = (265.32) 8,所以，(345.23) 8 =(011100101.010011) 2,4、 進(jìn)制數(shù)在計算機中的表示 （1）機器數(shù),計算機解決任何問題，都是建立在“編碼”基 礎(chǔ)上的。,1.4.

15、2 計算機常用編碼,1 十進(jìn)制的二進(jìn)制編碼： BCD碼：BCD(Binary-Coded Decimal)碼又稱“二-十進(jìn)制編碼”，專門用于解決二進(jìn)制數(shù)表示十進(jìn)制數(shù)問題。 BCD碼最常用的是8421碼，其方法是用四個二進(jìn)制數(shù)表示一位十進(jìn)制數(shù)。,如:寫出十進(jìn)制數(shù)5803的8421碼 5 8 0 3 0101 1000 0000 0011,2 ASCII碼(字符編碼) ASCII(American Standard Code for Information Interchange)碼是美國標(biāo)準(zhǔn)信息交換碼的簡稱,用于字符編碼。 一個字節(jié)中的低7位（最高位為0）表示128個不同的字符，如表1.2所示。

16、,表1.2 7位ASCII編碼表(B6B5B4B3B2B1B0),根據(jù)漢字處理過程中不同的要求有多種編 碼，分為： 漢字輸入編碼 漢字交換碼 漢字內(nèi)碼 漢字字型碼,3 漢字編碼,1.5 多媒體技術(shù),1.5.1 多媒體技術(shù)的基本概念,1.5.3 多媒體計算機的組成與應(yīng)用,1.5.2 多媒體應(yīng)用中的媒體元素,1、了解媒體的概念,1.5.1 多媒體技術(shù)的基本概念,2、了解多媒體的概念 (1)多媒體概念(Multimedia) (2) 那些是多媒體信息,3.多媒體處理的關(guān)鍵技術(shù) （1）視頻、音頻的數(shù)字化 無論是何種視頻、音頻信號,要用計算機處理必須先數(shù)字化（將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號）。,數(shù)據(jù)壓縮的目的

17、：用最少的代碼表示源信息,減少所占存儲空間,并利用傳輸。 數(shù)據(jù)壓縮的分類（按壓縮后丟失信息的多少）,無損壓縮:去掉原數(shù)據(jù)中的冗余數(shù)據(jù)，解壓后信息不丟失,有損壓縮:其做法是在采樣過程中設(shè)置一個限值,只取超過限值的數(shù)據(jù)，即以丟失部分信息達(dá)到壓縮目的。,（2）數(shù)據(jù)壓縮與解壓縮,主要的圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn) JPEG “靜態(tài)圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)”, MPEG (Moving Picture Expert Group) 用于視頻影像和高保真聲音的數(shù)據(jù)壓縮。,1.6 信息安全,1.6.1 信息安全,1.6.3 黑客和計算機病毒的防范,1.6.2 黑客和計算機病毒的概念,1.6.1 信息安全,一、了解信息安全的概念,1.6.2 黑客與計算機病毒的概念,1、網(wǎng)絡(luò)黑客：是