计算机应用基础

1. 计算机应用基础 主编 王金兰 597969043@qq.com

2. 第一章 计算机基础知识

3. 学习目标： 1．了解计算机历史的发展过程及其发展趋势具有计算机系统的基本概念和基础知识。 • 2．了解计算机的分类、特点及应用范围。 • 3．知道计算机中信息的表示形式，并会进行数制之间的转换。 • 4．掌握计算机系统的基本概念、基本工作原理，熟悉计算机的主要性能指标。 • 5. 树立使用计算机的安全意识，知道如何采取基本的计算机病毒防范措施。 • 6. 了解计算机的相关法律法规，培养基本使用计算机的道德规范。

4. 主要知识点： • 计算机的发展过程；计算机的分类、特点、应用；计算机发展趋势；计算机中数的表示；数制转换；计算机中汉字表示；计算机的系统组成；计算机工作原理；计算机主要技术指标；多媒体技术；计算机病毒；计算机系统的维护；计算机相关法律法规；计算机职业道德。

5. 目录 • 1.1 计算机发展概况 • 1.2 计算机信息的表示形式 • 1.3 计算机系统 • 1.4 多媒体技术简介 • 1.5 微型计算机系统的安全与防护 • 1.6 计算机法律法规与职业道德规范

6. 1.1 计算机发展概况 • 1.1.1 计算机的发展过程 • 1.1.2 微型计算机的发展过程 • 1.1.3 我国计算机发展历史 • 1.1.4 计算机的分类 • 1.1.5 计算机的发展趋势 • 1.1.6 计算机的特点 • 1.1.7 计算机的应用

7. 1.1.1 计算机的发展过程 • 世界上第一台数字式电子计算机诞生于1946年2月14日，它是美国宾夕法尼亚大学物理学家莫克利（J.Mauchly）和工程师埃克特（J.P.Eckert）等人共同研制成功的，是电子数值积分式计算机（The Electronic Numerical Integrator and Computer，简称ENIAC）。ENIAC奠定了电子计算机的发展基础，它的问世标志着电子计算机时代的到来。

8. 1.1.1 计算机的发展过程 • ENIAC诞生后，数学家冯·诺依曼提出了重大的改进理论，主要有两点：其一是电子计算机应该以二进制为运算基础，其二是电子计算机应该采用“存储程序”方式工作，并且进一步明确指出了整个计算机的机构应由五个部分组成：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。 • 冯·诺依曼的这些理论，解决了计算机的运算自动化的问题和速度配合问题，对后来计算机的发展起到了决定性的作用。直至今天，绝大部分的计算机还是采用冯·诺依曼方式工作。

9. 1.1.1 计算机的发展过程

10. 1.1.2 微型计算机的发展过程 • 微型计算机（简称微机或PC机）是1971年出现的，属于第四代计算机。它的一个突出特点是将运算器和控制器集成在一块芯片上，一般称为微处理器（MPU，Micro Processor Unit）。根据微处理器的集成规模和功能，又形成了微机的不同发展阶段，如Intel 8086, Intel 80386、Pentium系列等。

11. 1.1.2 微型计算机的发展过程 • 1971年1月，Intel公司的霍夫(Marcian E.Hoff)研制成功世界上第一枚4位微处理器芯片Intel 4004，标志着第一代微处理器问世，微处理器和微机时代从此开始。 • 第二代微处理器是在1973年研制的，主要采用速度较快的NMOS（金属氧化物半导体）技术的8位微处理器。代表产品有Intel公司的Intel 8085、Motorola公司的M6800、Zilog公司的Z80等。 • 第三代微处理器是在1978年研制的，主要采用H－MOS新工艺的16位微处理器。其典型产品是Intel公司的Intel8086。 • 从1985年起采用超大规模集成电路的32位微处理器，标志着第四代微处理器的诞生。典型产品有Intel公司的Intel80386、Zilog公司的Z80000、惠普公司的HP-32等。

12. 1.1.2 微型计算机的发展过程 • 1989年，Intel公司推出了Intel80486微处理器，首次突破了100万个晶体管的界限，集成了120万个晶体管，使用1微米的制造工艺。 • 1993年，美国Intel公司推出了32位微处理器芯片Pentium（中文名为奔腾），工作频率为66～200MHz，含有310万个晶体管，这是一种速度更快的微处理器，被称为586，标志着第五代微处理器的诞生。 • 1998年Intel公司推出Pentium II、Celeron，后来又推出Pentium III、Pentium IV。第六代具有更先进的64位高档微处理器，当前主流Pentium IV系列微处理器工作频率为1.0 G ~ 3.0 G。 • 微机具有体积小、重量轻、功耗小、可靠性高、对使用环境要求低、价格低廉、易于成批生产等特点。所以，微机一出现，就显示出其强大的生命力，也加快了计算机在家庭中普及的速度。 • 微型机的研制、开发和广泛应用，标志着一个国家科学普及的程度。

13. 1.1.3 我国计算机发展的历史 • 我国自1956年开始研制计算机，1958年8月1日研制成功第一台数字电子计算机，取名103机。这台运算速度为每秒30次的电子管计算机，填补了我国现代电子计算机的空白。 • 1983年12月中国第一台每秒运算速度达到1亿次的巨型计算机“银河”研制成功。 • 1993年，“银河—Ⅱ” 巨型机在长沙通过了技术鉴定，每秒速度达到10亿次。 • 1997年6月再次推出“银河—Ⅲ”巨型机，运算速度达到100亿次，系统综合技术达到国际先进水平，从而使我国跻身于世界上少数几个掌握了巨型机技术国家的行列。 • 2000年9月2日，我国研制成功“自强2000—SUHPCS”高性能计算机系统，峰值速度达到了每秒3000亿次。它标志着我国已经成为继美国、日本之后，世界上第三个具备研制高性能巨型机能力的国家。

14. 1.1.4 计算机的分类

15. 1.1.5 计算机的发展趋势 • 巨型化 • 微型化 • 多媒体化 • 网络化 • 智能化

16. 1.1.6 计算机的特点 • 运算速度快 • 计算精度高 • 记忆力强 • 具有逻辑判断力 • 可靠性高、通用性强

17. 1.1.7 计算机的应用 • 科学计算 • 数据处理 • 计算机辅助工程 • 过程控制 • 人工智能 • 网络应用 • 电子商务 • 娱乐

18. 1.2 计算机信息的表示形式 • 1.2.1 数及其表示 • 1.2.2 不同进制数之间的转换 • 1.2.3 字符与汉字的表示 • 1.2.4 数据的存储

19. 1.2.1 数及其表示 • 1、进位计数制 按进位的原则进行计数，称为进位计数制。常用的进位计数制有十进制、二进制、八进制和十六进制等，在计算机中，二进制应用最为广泛。 我们所熟悉的十进制计数制，其加法规则是“逢十进一” 。 R进制进位计数制的基本特点如下： （1）逢R进一 （2）采用位权表示法

20. 1.2.1 数及其表示 • 2、二进制数的特点 （1）表示容易，实现简单 ，只有0和1两种数码 （2）运算简单 （3）工作可靠 （4）逻辑性强

21. 1.2.1 数及其表示 • 3、各种进制书写规范及对应关系 二进制。基数R＝2，基本符号0、1，进位规律是“逢二进一”，尾部标识符B，如：10010B，10011.101B 八进制。基数R＝8，基本符号0、1、2、3、4、5、6、7，进位规律是“逢八进一”，尾部标识符O，如：65O，753O 十六进制。基数R＝16，进位规律是“逢十六进一”，尾部标识符H，基本符号0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、E、E、F（其中A~F分别表示十进制数10、11、12、13、14、15），如 ：3AE7H，083EH 十进制。基数R＝10，进位规律是“逢十进一”，尾部标识符D或省略，基本符号0、1、2、3、4、5、6、7、8、9，如：478D或4783。

22. 1.2.1 数及其表示

23. 1.2.2 不同进制数之间的转换 • 1、R进制转换成十进制数 将非十进制数N转换成十进制数，只需将N按权展开相加即可。 例如： 1101.011B＝123＋122＋021＋120＋02－1＋12－2＋12－ 3＋02－4 ＝8＋4＋1＋0.25＋0.125＝13.375 D 42.57O＝481＋280＋58－1＋78－2＝34.6404D 1C.05H=1161+12160+016-1+516-2=28.0039D

24. 1.2.2 不同进制数之间的转换 • 2、十进制数转换为R进制数 （1）十进制数二进制数 整数部分，用除2取余法倒序写; 小数部分，用乘2取整法顺序写 【例1－1】将10进制的349转换成二进制数的过程如下： 余数（即转换后的结果） 2  349 …………. 1 (低位) 2  174 …………. 0 2  87 …………. 1 2  43 …………. 1 2  21 …………. 1 2  10 …………. 0 转换后的结果为（101011101）2 2  5 …………. 1 2  2 …………. 0 2  1 …………. 1 0 (高位)

25. 1.2.2 不同进制数之间的转换 • 2、十进制数转换为R进制数 （1）十进制数二进制数 整数部分，用除2取余法倒序写; 小数部分，用乘2取整法顺序写 【例1－2】将十进制小数0.385转换成二进制小数的过程如下（要求小数点后取4位）： 0．385 整数 高位 × 2 0．770 ………… 0 0．77 × 2 1.54 ………… 1 0.54 × 2 1.08 ………… 1 0.08 × 2 0.16 ………… 0 低位 （0．385）10 ＝（0.0110）2 对既有整数部分又有小数部分 的十进制数，可以先将其整数 部分转换为二进制数的整数部 分，再将其小数部分转换为二 进制的小数部分，然后把两部 分结果结合起来，就得到了转 换后的最终结果。例如: 6.375D = 6 + 0.375=110.011B

26. 1.2.2 不同进制数之间的转换 • 2、十进制数转换为R进制数 （2）十进制数八进制数 整数部分，用除8取余法倒序写； 小数部分，用乘8取整法顺序写。 （3）十进制数十六进制数 整数部分，要用除16取余法倒序写； 小数部分，要用乘16取整法顺序写。

27. 1.2.2 不同进制数之间的转换 • 3、二、八、十六进制数的关系与转换 （1）二进制数十六进制数：采用“四位一并”法。 （2）二进制数八进制数 ：采用“三位一并”法。 （3）十六进制数八进制数 ： 八进制和十六进制之间的转换，以二进制为桥梁是十分方便的。可以先将八进制（或十六进制）数转换成二进制数，再将二进制数按上述方法转换为十六进制（或八进制）数。

28. 1.2.3 字符与汉字的表示 • 1、ASCII 码 计算机中是用二进制表示字母、数字、符号及控制符号的，目前主要用ASCII码（American Standard Code for Information Interchange），即美国标准信息交换码，已被国际标准化组织（ISO）定为国际标准，所以又称为国际5号代码 。 ASCII码有7位ASCII码和8位ASCII码两种。 7位SSCII码亦称为基本ASCII码，是国际通用的，用7位二进制字符编码，表示128种字符编码，包括34种控制字符，52各英文大小写字母，10个数字0，1，……，9；32个字符和运算符 。 8位ASCII码称为扩充ASCII码，用8位二进制字符编码，其最高位有些为0，有些为1，它的范围为00000000B～11111111B，因此可以表示256种不同的字符。

29. 1.2.3 字符与汉字的表示 • 2、汉字输入码 汉字输入码，又称“外部码”，简称“外码”，指用户从键盘上输入代表汉字的编码。根据所采用输入方法的不同，外码大体可分为数字编码（如区位码）、字型编码（如五笔字型）、字音编码（如各种拼音输入法）和音形码等几大类。如汉字“啊”采用五笔字型输入时编码为“kbsk”，用区位码方式输入时编码为“1601”，那么这里的“ksbk”和“1601”都成为外码。

30. 1.2.3 字符与汉字的表示 • 3、汉字机内码 汉字机内码又称“汉字ASCII码”、“机内码”，简称“内码”，由扩充ASCII码组成，指计算机内部存储、处理加工和传输汉字时所用的由0和1符号组成的代码。输入码被接收后就由汉字操作系统的“输入码转换模块”转换成机内码，与所采用的键盘输入法（汉字输入码）无关。机内码是汉字最基本的编码，不管是什么汉字系统和汉字输入方法，汉字外码输入到机器内部都要转换成机内码，才能被存储和进行各种处理。

31. 1.2.3 字符与汉字的表示 • 4、汉字字模和汉字字库 （1）字形存储码：字形存储码也称汉字字形码，是指存放在字库中的汉字字形点阵码。不同的字体有不同的字库，如黑体、仿宋体、楷体等是不同的字体，点阵的点数越多，一个字的显示质量也越高，也就越美观。 （2）汉字字库：一个汉字的点阵字形信息叫做该字的字形。字形也称字模（沿用铅字印刷中的名词），两者在概念上没有严格的区分，常混为一谈。存放在存储器中的常用汉字和符号的字模的集合就是汉字字形库，也称汉字字模库，或称汉字点阵字库，简称汉字库。 （3）汉字字库容量大小:

32. 1.2.3 字符与汉字的表示 • 5、汉字处理流程 汉字通过输入设备将外码送入计算机，再由汉字系统将其转换成内码存储、传送和处理，当需要输出时再由汉字系统调用字库中汉字的字形码得到结果，这个过程参见下图。

33. 1.2.4 数据的存储 • 在计算机中，任何一个数都是以二进制形式存储的。计算机的内存是由千千万万个小的电子线路组成，每一个能代表0和1的电子线路能存储一位二进制数，若干个这样的电子线路就能存储若干位二进制数。 • 关于内存，常用到以下一些术语。 • 位（bit）：简写为b，每一个能代表0和1的电子线路称为一个二进制 位，是数据的最小单位。 • 字节（Byte）：简写为B，通常每8个二进制位组成一个字节。 • 字节的容量一般用KB、MB、GB、TB来表示，它们之间的换算关系如下： 1KB=1024B 1MB=1024KB 1GB=1024MB 1TB=1024GB

34. 1.2.4 数据的存储 • 字（Word）：在计算机中作为一个整体被存取、传送、处理的二进制数字串叫做一个字或单元，每个字中二进制位数的长度，称为字长。一个字由若干个字节组成，不同的计算机系统的字长是不同的，常见的有8位、16位、32位、64位等，字长越长，存放数的范围越大，精度越高。字长是计算机性能的一个重要指标。 • 地址（Address）：为了便于存取信息，每个存储单元必须有唯一的编号（称为地址），通过地址可以找到所需的存储单元，读取或存入信息。这如同旅馆中每个房间必须有唯一的房间号，才能找到该房间内的人。

35. 1.3 计算机系统

36. 1.3 计算机系统 • 1.3.1 计算机的硬件系统 • 1.3.2 计算机的软件系统 • 1.3.3 计算机的工作原理 • 1.3.4 计算机的主要技术指标

37. 1.3.1 计算机的硬件系统 • 1、中央处理器 中央处理器（Central Processing Unit，CPU），由运算器和控制器组成，是计算机中必备的核心部件。 运算器是对数据进行加工处理的部件，在控制器的作用下与内存交换数据，负责进行各类基本的算术运算、逻辑运算和其他操作。 控制器是整个计算机系统的指挥中心，负责对指令进行分析，并根据指令的要求，有序地、有目的地向各个部件发出控制信号，使计算机的各个部件协调一致地工作。 寄存器也是CPU的一个重要组成部分，是CPU内部的临时存储单元。

38. 1.3.1 计算机的硬件系统 • 1、中央处理器 CPU性能的高低，直接决定了一个计算机系统的性能。反映CPU性能的最重要指标是主频和数据传送的位数。主频指的是CPU的工作频率，目前常用的CPU主频有2.0GHz、2.4GHz、2.66GHz等。传送数据的位数是指计算机在同一时间能同时并行传送的二进制信息位数。人们常说的16位机、32位机和64位机，指的是该计算机中的CPU可以同时处理16位、32位和64位的二进制数据。

39. 1.3.1 计算机的硬件系统 • 2、存储器 • 存储器按功能分为主存储器（简称主存）和辅助存储器（简称辅存）。主存储器，也称为内存贮器（简称内存），与CPU相连接，存放当前正在运行的程序与数据。辅助存储器也称为外存储器（简称外存），计算机执行程序和加工处理数据时，外存中的信息按信息块或信息组先送入内存后才能使用。计算机通过外存与内存之间的不断交换数据，使用外存中的信息。 • 一个存储器中所包含的字节数称为该存储器的容量，简称为存储容量。存储容量通常用KB、MB或GB表示，其中B是字节（Byte），1KB=1024B，1MB=1024KB，1GB=1024MB。例如，640KB就表示640x1024＝655360个字节。

40. 1.3.1 计算机的硬件系统 • （1）内存储器 • 内存储器是半导体存储器，由大规模集成电路或超大规模集成电路芯片组成。按照工作方式不同，内存储器分为随机存取存储器（简称随机存储器）和只读存储器。 • ① 随机存储器。随机存储器（Random Acccess Memory，简称RAM）允许随机的按任意指定地址向内存单元存入或从该单元取出信息，对任一地址的存取时间都是相同的。由于信息是通过电信号写入存储器的，所以断电时RAM中的信息就会消失，计算机工作时使用的程序和数据等都存储在RAM中。

41. 1.3.1 计算机的硬件系统 • （1）内存储器 • ②只读存储器。只读存储器（Read Only Memory，简称ROM）只能读出所存储的信息，而不能随意写入信息，所存储的信息不会由于断电而丢失。ROM中的内容一般由厂家在制造时用特殊方法写入，或者要利用特殊的写入器才能写入。通常在ROM中存放计算机启动的引导程序、启动后的检测程序、系统最基本的输入输出程序、时钟控制程序以及计算机的系统配置和磁盘参数等重要信息。

42. 1.3.1 计算机的硬件系统 • （2）高速缓冲存储器 • 介于CPU和主存之间的高速小容量存储器称为高速缓冲存储器，简称Cache。它和主存储器一起构成一级存储器。目前CPU一般设有一级缓存（L1 Cache）和二级缓存（L2 Cache）。一级缓存是由CPU制造商直接做在CPU内部的，其速度极快，但容量较小，一般只有十几K。二级缓存一般比一级缓存大一个数量级以上，在目前的CPU中，已经出现了带有三级缓存的情况。

43. 1.3.1 计算机的硬件系统 • （3）外存储器 • ① 软盘（Floppy Disk） • ② 硬盘（Hard Disk） • ③ 光盘(Compact Disc) • ④ U盘

44. 1.3.1 计算机的硬件系统 • 3、输入设备 • 输入设备用于向计算机输入命令、程序、数据、文本、图形、图象、音频、和视频等信息，把人们可读的信息（数据、程序等）转化为计算机能识别的二进制代码，或者说转变为计算机能接受的电信号送入计算机。 • （1）键盘 • （2）鼠标 • （3）手写笔

45. 1.3.1 计算机的硬件系统 • 4、输出设备 • 输出设备的主要功能是把运算结果或工作过程以人们要求的直观形式表现出来。计算机常用的输出设备有显示器和打印机、绘图仪等。外存储器既可以属于输入设备，又可以属于输出设备。计算机的输入设备和输出设备统称为I/O设备。 • （1）显示器：显示器是计算机系统最常用的输出设备，它的类型很多，根据显像管的不同可分为三种类型：阴极射线管（CRT）、发光二极管（LED）和液晶（LCD）显示器 • （2）打印机 ：目前常用的打印机有点阵式打印机、喷墨打印机和激光打印机三种。

46. 1.3.1 计算机的硬件系统 • 5、总线 • 总线是连接计算机中各个部件的一组物理信号线。 • 总线通常可分为“内部总线”和“系统总线”。内部总线通常是指在CPU内部或CPU与存储器之间交换信息用的总线；系统总线是CPU、存储器与各类I/O设备之间互相连接交换信息的总线。 • PC机的总线结构有ISA、EISA、VESA、PCI等几种，目前以PCI总线为主流。

47. 1.3.1 计算机的硬件系统 • 6、主板 • 位于机箱底部的一块大型印刷电路板，称为主板（又称系统板或母板）。主板上通常有微处理器插槽、内存储器（ROM、RAM）插槽、输入/输出控制电路、扩展插槽、键盘接口、面板控制开关等。 • 7、机箱 • 机箱是计算机的外壳，从外观上分为卧式和立式两种。机箱一般包括外壳、用于固定软硬盘驱动器的支架、面板上必要的开关、指示灯和显示数码管等。配套的机箱内还有电源。

48. 1.3.2 计算机的软件系统 • 计算机的软件系统（Software System）也称作计算机的程序系统。它是计算机运行中所涉及到的各种程序的统称。程序是由一系列的指令或命令语句所组成的，它指挥计算机一步步地对信息进行加工处理并最终得到我们所希望的结果。程序一般保存在存储介质（如：软盘、硬盘、光盘和磁盘）中，以便在计算机上使用。 • 计算机软件按用途分为系统软件和应用软件。

49. 1.3.2 计算机的软件系统 • 一、 系统软件 • 系统软件是管理、监控和维护计算机资源的软件，用来扩充计算机的功能、提高计算机工作效率。系统软件是计算机正常运转不可缺少的，一般由计算机生产厂家或专门的软件开发公司研制，任何用户都要用到系统软件，其他程序都要在系统软件支持下编写和运行。常见的系统软件有： • 1、操作系统 • 2、计算机语言 • 3、语言处理程序 • 4、数据库管理系统 • 5、系统服务程序

50. 1.3.2 计算机的软件系统 • 1、 操作系统 • 操作系统（Operating System，简称OS）是系统软件的核心。 • （1）操作系统的概念 • 操作系统是能够统一管理计算机的各种软、硬件资源，使其自动、协调、高效地工作，并为用户提供服务的一组程序，是计算机系统的控制和管理中心，一方面是对系统进行管理，另一方面是为用户提供服务。