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计算机应用基础教程

计算机应用基础教程. 第一章 计算机基础知识. 第一节 计算机系统的概述. 电子计算机是一种能够自动、高速、精确地进行科学计算和信息处理的电子设备。 多媒体计算机是指能够综合处理多种媒体信息，如文字、图形、图像、音频、视频、动画等，使多种信息建立联系，并具有交互性能的计算机。. 计算机的分类. 根据计算机所处理的信号分类： 数字计算机 模拟计算机 按照用途分类： 通用计算机 专用计算机. 按照规模分类： 巨型机 大型机 中型机 小型机 微型机. 计算机的发展简史.

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  1. 计算机应用基础教程

  2. 第一章 计算机基础知识

  3. 第一节 计算机系统的概述 电子计算机是一种能够自动、高速、精确地进行科学计算和信息处理的电子设备。 多媒体计算机是指能够综合处理多种媒体信息，如文字、图形、图像、音频、视频、动画等，使多种信息建立联系，并具有交互性能的计算机。

  4. 计算机的分类 • 根据计算机所处理的信号分类： • 数字计算机 • 模拟计算机 • 按照用途分类： • 通用计算机 • 专用计算机

  5. 按照规模分类： • 巨型机 • 大型机 • 中型机 • 小型机 • 微型机

  6. 计算机的发展简史 1946年2月，宾夕法尼亚大学莫尔小组研制的世界上第一台电子计算机宣告诞生并正式使用，命名为ENIAC(Electronic Numerical Integrator and Calculator)意思是：电子数值积分和计算机。运算速度为5000次/秒，内有18000只电子管，占地170平方米，重约30吨，耗电量为150千瓦时。

  7. 1946年6月匈牙利数学家冯·诺依曼在《关于电子计算机逻辑设计的初步讨论》的报告中，提出了“存储程序”这一全新理论和通用电子计算机方案，明确指出计算机的硬件结构应由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大部件构成，为计算机的发展奠定了理论基础。

  8. 几代计算机的发展历程 第一代计算机是1946年 1957年 电子管 磁鼓 数千次/秒 机器、汇编 用于科学计算 第二代计算机是从1958年 1964年 晶体管 磁芯（主存） 几万次/秒 管理程序、高级语言

  9. 第三代计算机是从1965年 1970年 集成电路 半导体 几百万次/秒 分时操作系统 结构化程序设计 第四代计算机是从1971年 至今 大规模、超大规模集成电路 半导体 几千万-几亿次/秒 并行处理技术、分布式计算机、网络

  10. 第二节　数字化信息编码与数据表示 一、数字化信息编码的概念 在计算机中采用二进制数表示的三个主要原因： 1、二进制数只有两个数字即“0”和“1”，则只需要两个稳定状态的电子元件就可以表示了，比如电压的高低，脉冲的有无，充电和放电，晶体管的导通和截止等，用物理表示很容易实现，并且可靠性高。 2. 对于十进制的运算有55种求和与55种积的运算规则，设备实现方面变得很繁琐和复杂，而二进制只有3种求和与3种求积的运算规则，运算规则的简单可使计算机运算设备和控制线路更为简化。 3. 算术运算与逻辑运算易于沟通，逻辑运算是二值的运算，而二进制运算也只有两个数0和1进行运算，这样两者很容易沟通和相互描述。

  11. 二、进位计数制 对于任何一种进位计数制来说，都可以写成： X= DNDN-1…D1D0D-1D-2D-M =DNJN+DN-1JN-1+…+D1J1+D0J0+D-1J-1+…+D-MJ-M 其中J为进位计数制中的基数，在十、二、八、十六进制中基数分别为10，2，8，16，任何进制数可按位权展开成多项式之和，例如十进制数369.28可展开成： 369.28＝3×102+6×101+9×100+2×10-1+8×10-2

  12. 1. 十进制数的主要特点 (1)十进制数有十个不同的数字： 0，1，2，3，4，5，6，7，8，9 (2)采用逢十进一的进位法，10为基数 2. 二进制数的主要特点 (1)二进制数有两个不同的数字：0，1 (2)采用逢二进一的进位法，2为基数 例：(1101)2＝1×23+1×22+0×21+1×20 (3)二进制的求和规则：0+0=0 0+1=1+0=1 1+1=10 二进制的求积规则：0×0=0 0×1=1×0=0 1×1=1

  13. 3. 八进制数的主要特点 (1)八进制数采用八个不同的数字： 0，1，2，3，4，5，6，7 (2)采用逢八进一的进位法，8为基数 例：(3765)8＝3×83+7×82+6×81+5×80 4. 十六进制的主要特点 (1)十六进制有十六个不同的数字： 0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，A，B，C，D，E，F (2)采用逢十六进一的进位法，16为基数 例：(A6C8)16 =A×163 +6×162+C×161+8×160 =10×163 +6×162+12×161+8×160

  14. 二进制数和八进制数之间的对应关系 二进制数和十六进制数之间的对应关系

  15. 三、不同进制之间的转换 1、二、八、十六进制数转换为十进制数(按权展开法) (101.11)2＝１×２2＋０×２1＋１×２0＋１×２-1＋１×２-2 ＝４＋１＋０.５＋０.２５ ＝(5.75)10 (56.2)8 ＝ 5× 81 + 6× 80 + 2× 8-1 ＝４0＋6＋０．２５ ＝(46.25)10 (5AC)16 ＝5×162＋A×161＋C×160 ＝1280＋160＋12 ＝(1452)10

  16. 2. 十进制数转换成二进制数 (1)十进制整数转换成二进制整数 一般采用除基(2)取余法 (2)十进制小数转换成二进制小数 一般采用乘基(2)取整法

  17. 第三节　二进制数在计算机内的表示 • 字符编码及ASCII码 • 任何信息在计算机内部都是以二进制数的形式进行存储和处理的，这些信息中包括数字，还有大量的非数字信息如字符、英文字母和各种符号等，必须对它们进行统一的编码，才能有利于在计算机之间交换信息。 国际上对字符的编码作出了标准化的规定，其中最广泛运用的字符编码集为ASCII码(American Standard Code for Information Interchange)即美国信息交换标准码

  18. ASCII码的特点： • 每个编码由七位二进制数组成，共128(27)个编码，表示32个专用符号，52个大小写英文字母和10个阿拉伯数字，共计94个可打印字符和34个控制符号。 • 其中需要记忆的有： • 大写的“A”的代码为(65)10或(41)16 • 小写的“a”的代码为(97)10或(61)16 • 数字中“0”的代码为(48)10或(30)16

  19. 汉字的编码表示 • 计算机在处理汉字时，必须先对汉字进行编码。 • （1）国标区位码：一种数字编码，即用数字串代表汉字。 • （2）机内码：汉字机内码是汉字在设备或信息处理系统内部最基本的形式。 一般用两个字节存放汉字的机内码。每个字节的最高位置为“1”。 • （3）机外码：又称为输入码，用以将汉字输入到计算机内。常用的机外码有拼音码、五笔字型等。

  20. 第四节 计算机系统 • 计算机硬件系统 • 计算机软件系统

  21. 输 入 设 备 存储器 输 出 设 备 数据线 运算器 控制信号 控制器 一、计算机硬件组成

  22. 目前计算机的基本结构仍然依赖于冯·诺依曼理论结构，即计算机主要由控制器、运算器、存储器、输入设备、输出设备等五大部件组成。 常把运算器和控制器统称为中央处理器(CPU), 在微型计算机里，一般称为微处理器，CPU和内存储器又构成了主机，主机之外的输入及输出设备常称为外部设备或外设。

  23. 下面分别介绍计算机的五大基本部件： （一）运算器 运算器是计算机进行算术运算和逻辑运算的运算部件，因此，常把运算器称为算术与逻辑运算部件即 ALU (Arithmetic Login Unit)。运算器主要由加法器、寄存器、求补器、移位线路和算术逻辑运算和控制线路组成。

  24. （二）控制器 控制器主要功能是根据人们预先确定的操作程序控制计算机各部件的协调工作，它从内存中取出一条条指令，并指出下一条指令在内存中的地址，对所取出的指令进行译码和分析之后，产生相应的电子控制信号，启动相应的部件执行当前指令规定的操作，实现程序的自动执行。 计算机常以时钟频率来衡量运算速度，其脉冲信号频率称为机器的主频。主频越高，时钟周期越短，计算机的处理速度就越快。

  25. （三）存储器 存储器是计算机用来存储信息的重要部件，计算机在运行过程中所需要的大量数据和计算程序，都以二进制编码形式存于存储器中，在存储器中分为许多存储单元，存储单元的编号称为地址，可以向存储器存入(写入)数据，还可以获取(读出)存储器中的数据。无论是写入或读出，这样的一次操作称为访问存储器。存取周期就是指访问一次存储器所需要的时间，显然存取周期越短，计算机的运行速度越快。 　　存取周期的时间一般以纳秒为单位。 1ns（纳秒）＝10－9 s (秒）＝ 10－6微秒

  26. 　　　　　　　　　　 随机存取存储器（RAM） 　　　　　内存储器　 只读存储器（ROM） 存储器　　　　　　　　 　　　　　外存储器　　硬盘 　　　　　　　　　　　软盘 　　　　　　　　　　　光盘 　　　　　　　　　　　磁带

  27. 硬盘：硬盘是外部设备中存储数据的重要部件，容量大，存取速度快，一般固定在主机箱中。现在已达到TB（210210 210210B）。 软盘：容量小，存取速度比硬盘慢许多，易于携带。 现多用3.5英寸双面高密度盘，容量为1.44MB。 光盘：容量适中，存取速度比硬盘慢，耐用，易于携　　　　带，一般的光盘只能读不能写，称为CD－ROM光盘，也有可读可写的光盘。光盘的容量一般为650MB。 U盘：闪存存储器（flash memory）是一种移动存储设备，可以通过标准USB接口总线取电，可以热插拔，实现即插即用，携带非常方便，深受用户欢迎。

  28. 计算机中常用的一些术语和容量单位： 位：二进制数0或1称为一个比特位(bit) 字节：由八个二进制数位组成一个字节(byte)， 　　　简写为B，字节是存储容量的最小单位。 字：计算机数据存储和传输的基本单位。 字长：一个字所包含的二进制位数；字长越长，计算机数　　　值的有效位越多，精确度越高，因此字长是计算机　　　的一个重要的性能指标 内存容量：指内存中所包含的字节数。 例如：1KB＝210字节＝1024个字节(B) 1MB＝210 ×210字节＝1048576个字节(B) 1GB＝210 ×210×210字节＝230字节 1TB＝240字节

  29. （四）输入设备 输入设备用来接受用户输入的原始数据和程序，并将这些程序信息和数据转变成计算机能够识别和处理的二进制数形式存放到内存中，常用的输入设备有键盘、鼠标、扫措仪、光笔、数字化仪、话筒等。 （五）输出设备 输出设备用来把计算机处理的结果转换成人们所需要的形式，并且将结果送出。常用的输出设备有：显示器、打印机、绘图仪、影像输出系统、语音输出系统。

  30. 二、计算机软件系统　 软件是指在计算机中为完成指定任务而编制的程序及其相关文档的总和。 根据软件的用途可分为 系统软件 应用软件

  31. （一）系统软件 系统软件是指为计算机提供管理、控制、维护和服务等各项功能，充分发挥计算机性能，并且为用户提供服务平台的各种程序的集合，系统软件主要包括：操作系统、计算机语言处理系统、服务性程序和数据库管理系统等。 （二）应用软件 应用软件是为了解决应用领域中各种实际问题而开发编制的软件，用户用各种计算机语言编写的实用程序，用开发平台和工具包开发出的各种应用及专用软件。如文字处理软件，财会软件，计算机辅助设计与制造软件(CAD/CAM)，各种计算机辅助教学软件(CAI) 以及统计软件等等，这些软件都属于应用软件。

  32. （三）计算机语言 计算机在完成某种任务时，能够按照人们的意愿进行操作，这是由于计算机中的“程序”在起作用，编制程序的过程称程序设计，书写程序用的语言，称为计算机语言。计算机语言通常分为三类：机器语言，汇编语言和高级语言。　

  33. 1.机器语言 　　机器语言是计算机能够直接识别和执行的用二进制代码表示的机器指令的集合，它的每条机器指令由操作码和操作数组成，不同型号的计算机编制的机器语言不同，并且互不相通。 特点：机器语言具有灵活，直接执行和速度快等特点。但是难于编写，不易阅读和修改，易出错，难以记忆，目前只有极少数专业人员使用此语言。

  34. 2.汇编语言 　　为了克服机器语言的缺点，人们采用一种叫做助记符号来表示指令代码，即用助记符取代了二进制形式的机器指令，在一定程序上简化了编程过程。 特点：较为灵活，比机器语言要方便，简化了编程过程，速度较快。但是，兼容性差，它仍然是面向机器的语言。 　　计算机只能识别机器语言编制的程序，不能直接识别汇编语言编制的程序，必须通过计算机中的“汇编程序”进行翻译将其转换成计算机能够识别的二进制代码程序。 源程序：用汇编语言等非机器语言编写的程序。 目标程序：源程序经过翻译形成的机器语言程序。

  35. 3.高级语言 　　人们陆续开发出一些与人类自然语言相接近的并为计算机所能识别和执行的计算机语言，这类语言称为高级语言。 翻译方式分为两种：一种为“编译”方式，另一种为“解释”方式。 编译方式：指用编译程序将源程序整个地翻译成一个等价的目标程序，然后再执行此目标程序。 解释方式：把程序逐句翻译，翻译一句执行一句，并不产生目标程序。

  36. 目前高级语言已有数百种，常见的有： (1)BASIC语言 BASIC语言全称为“初学者通用符号指令代码”，BASIC语言简单易学，人机对话功能强，是初学者的入门语言。 (2)PASCAL语言 PASCAL语言是结构化程序设计语言，适用于教学科学计算，数据处理和系统软件开发，应用范围较为广泛。 (3)C语言 C语言兼顾了高级语言和汇编语言特点，程序简练，功能强，可移植性好。适用于系统软件、数值计算、数据处理等。目前常用的C语言版本有Turbo C,Visual C++等。

  37. (4)LISP语言 LISP语言是专用于人工智能和符号处理的计算机语言，在人工智能学科领域应用最为广泛，具有很强的符号处理功能。 (5)Java语言 Java语言是一种跨平台分布式程序设计语言，它简单、安全，移植性好，具有面向对象、多线程处理和具有动态等特性。Java语言基于 C++语言的基础，一次编写，处处运行，目前在Internet国际互联网上Java语言得到越来越广泛的应用。

  38. 微型计算机的硬件组成图例 （一）系统主板（母板、主板） • 一块电路板，上面装有控制芯片、BIOS芯片等，控制和驱动整个计算机 • CPU插座、内存插槽、总线扩展槽、外设接口插座、串行和并行端口 • 常见的有华硕、微星等品牌

  39. （二）CPU （运算器和控制器） • CPU是计算机的心脏。计算机的处理功能由CPU来完成，CPU的性能直接决定了计算机的性能。 衡量CPU的性能有以下几个技术指标： • 主频（CPU时钟频率，500MHZ以上) • 内部数据总线（与内部数据传输的通道） • 外部数据总线（与外部数据传输的通道） • 地址总线（访问内存时的数据传输通道） • 通常地址总线是N位，CPU的物理地址空间就是2N字节。

  40. （三）内　存 • 内存用来存储运行的程序和数据，CPU可直接访问。 • ROM和RAM两种 • 内存有两个主要指标： • 存储容量（内存所包含的字符数） • 存取速度（从存储单元中存取数据所用的时间，以NS纳秒为单位，80NS）

  41. 注意 RAM主要用于数据的暂时存放和程序指令的随时启用，RAM在断电时，所存的信息全部自动消失。 ROM中的信息一般是固化到芯片上的一些驱动程序和数据,在计算机运行时只能读出信息，而不能写入信息。所存的信息不会因断电而消失，

  42. 内存条

  43. （四）硬盘 　　硬盘是外部设备中存储数据的重要部件，它属于外存储器（外存），硬盘的容量很大，现在已达到TB（210210 210210B）

  44. 硬盘

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