第一章 計算機基礎(chǔ)知識

第1章計算機概論大學生計算機基礎(chǔ)主講：張浩大學計算機基礎(chǔ)第一章計算機概論第二章Windows7中文操作系統(tǒng)第三章文字處理軟件word2010第四章電子表格處理軟件Excel2010第五章演示文稿制作軟件PowerPoint2010第六章Internet基礎(chǔ)及應用目錄成績評定：大學計算機應用基礎(chǔ)期末考試成績（50%）+實驗成績（30%）+平時成績（20%）期末總評成績教學內(nèi)容第一章計算機概論1.信息科學與信息技術(shù)2.計算機的發(fā)展、分類與展望3.信息的表示與存儲4.計算機系統(tǒng)概述5.信息安全技術(shù)6.軟件知識產(chǎn)權(quán)與計算機道德

1.1信息科學與信息技術(shù)信息是客觀事物狀態(tài)和特征的反映，是關(guān)于事物運動的狀態(tài)和規(guī)律的表征，也是關(guān)于事物運動的知識。是用符號、信號或消息所包含的內(nèi)容來消除對客觀事物認識的不確定性。信息分類（1）重要性分為戰(zhàn)略信息、戰(zhàn)術(shù)信息和作業(yè)信息。（2）應用領(lǐng)域為管理信息、社會信息、科技信息、軍事信息等。（3）加工順序分為一次信息、二次信息和三次信息等。（4）反映形式分為數(shù)字信息、圖像信息和聲音信息等。1.1.1信息科學1.1信息科學與信息技術(shù)信息的特征（1）真?zhèn)涡?。?）普遍性和無限性。（3）可傳遞性和共享性。

（4）時效性和時滯性（5）有序性（6）可變換性四種形態(tài)：數(shù)據(jù)、文本、聲音和圖像。1.1.1信息科學1.1信息科學與信息技術(shù)信息系統(tǒng)是一個由人、計算機等組成的能進行信息收集、傳送、存儲、維護和使用的系統(tǒng)。一般信息系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)采集與輸入、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)加工處理和數(shù)據(jù)輸出等功能。1.1.1信息科學1.1信息科學與信息技術(shù)信息技術(shù)（InformationTechnology，縮寫：IT），是主要用于管理和處理信息所采用的各種技術(shù)總稱。它主要是應用計算機科學和通信技術(shù)來設(shè)計、開發(fā)、安裝和實施信息系統(tǒng)及應用軟件，也常稱為信息和通信技術(shù)（InformationandCommunicationsTechnology,ICT），有時也叫做“現(xiàn)代信息技術(shù)”。1.1.2信息技術(shù)1.1信息科學與信息技術(shù)1.按表現(xiàn)形態(tài)的不同，信息技術(shù)可分為硬技術(shù)（物化技術(shù)）與軟技術(shù)（非物化技術(shù)）。前者指各種信息設(shè)備及其功能，如顯微鏡、電話機、通信衛(wèi)星、多媒體計算機。后者指信息獲取與處理的各種知識、方法和技能，如語言文字技術(shù)、數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析技術(shù)、計算機軟件技術(shù)等。2.按工作流程中基本環(huán)節(jié)的不同，信息技術(shù)可分為信息獲取技術(shù)、信息傳遞技術(shù)、信息存儲技術(shù)、信息加工技術(shù)及信息標準化技術(shù)。3.按使用的信息設(shè)備不同，信息技術(shù)可分為電話技術(shù)、電報技術(shù)、廣播技術(shù)、電視技術(shù)、復印技術(shù)、縮微技術(shù)、衛(wèi)星技術(shù)、計算機技術(shù)、網(wǎng)絡技術(shù)等。4.按技術(shù)功能層次不同，可分為基礎(chǔ)層次的信息技術(shù)（新材料、新能源技術(shù)）、支撐層次的信息技術(shù)（機械、電子、激光、生物技術(shù)等等）、主體層次的信息技術(shù)（感測、通信、計算機、控制技術(shù)）以及應用層次的信息技術(shù)（文化教育、商業(yè)貿(mào)易、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等等）1.1.2信息技術(shù)1.2計算機的發(fā)展、分類與展望

了解計算機的發(fā)展階段及劃分依據(jù);了解計算機的分類及發(fā)展方向;了解計算機的主要應用領(lǐng)域。學習目的1.2計算機的發(fā)展、分類與展望

什么是計算機？計算機（computer）俗稱電腦，是一種用于高速計算的電子計算機器，可以進行數(shù)值計算，又可以進行邏輯計算，還具有存儲記憶功能。特點：數(shù)字化通用性1.2.1計算機的發(fā)展階段(1)第一臺電子計算機ENIAC經(jīng)過了多年的科學積累，世界上第一臺電子計算機在1946年2月在美國賓西法尼亞大學研制成功，取名ENIAC（埃尼阿克，ElectronicNumericalIntegratorAndCalculator)即“電子數(shù)值積分式計算機”。用于美國陸軍部的彈道研究室。1.2.1計算機的發(fā)展階段(1)第一臺電子計算機ENIAC1.2.1計算機的發(fā)展階段(2)ENIAC的特點元器件：18800個電子管耗電：約150kW占地：170m2重量：約30噸速度：每秒可進行5000次加、減法運算主頻：0.1MHz用途：主要用于進行彈道軌跡分析計算，被譽為“比炮彈還要快的計算機”。不足：容量??；線路連接工作較繁瑣；耗電量大；電子管的壽命短。1.2.1計算機的發(fā)展階段(3)馮·諾依曼思想美籍匈牙利數(shù)學家馮·諾依曼（VonNeumann）為了解決這些不足，提出了重要的改進理論，主要有兩點：★電子計算機采用“存儲程序方式”工作。就是把原來改變配線及切換開關(guān)等工作以程序的方式預先存放在計算機中，在控制器的控制下自動執(zhí)行?！锩鞔_指出了整個計算機的結(jié)構(gòu)應有五個基本部分組成：運算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備。1.2.1計算機的發(fā)展階段(4)電子計算機的發(fā)展過程代次起止年份所用電子元器件數(shù)據(jù)處理方式運算速度應用領(lǐng)域第一代1946~1957電子管匯編語言、代碼程序5千~4萬次/秒國防及高科技第二代1958~1964晶體管高級程序設(shè)計語言幾十萬~百萬次/秒工程設(shè)計、數(shù)據(jù)處理第三代1964~1971中、小規(guī)模集成電路結(jié)構(gòu)化、模塊化程序設(shè)計、實時處理幾百萬~幾千萬次/秒工業(yè)控制、數(shù)據(jù)處理第四代19721至今大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路分時、實時數(shù)據(jù)處理、計算機網(wǎng)絡幾千萬~上億條指令/秒工業(yè)、生活等各方面1.2.1計算機的發(fā)展階段電子管晶體管超大規(guī)模集成電路集成電路1.2.1計算機的發(fā)展階段我國計算機的發(fā)展情況

我國計算機事業(yè)始于20世紀50年代1952年我國的第一個電子計算機科研小組在中科院數(shù)學所成立。1958年，我國第一臺電子計算機誕生。1960年，我國第一臺自行研制的通用電子計算機107問世。1964年，我國研制了大型通用電子計算機119機，用于我國第一顆氫彈研制工作的計算任務。20世紀70年代以后，我國生產(chǎn)的計算機進入了集成電路計算機時期。1.2.1計算機的發(fā)展階段進入20世紀80年代，我國又研制成了巨型機。1982年，我國獨立研制成功了沿河1型巨型計算機，運算速度為每秒1億次。1992年，國防科大研制成功銀河II通用并行巨型計算機，運算速度每秒10億次。1997年6月研制成功的銀河３型巨型計算機，運算速度為每秒１３０億次。１９９７—１９９９年，曙光計算機運算速度突破每秒１０００億次。２０００年，每秒３０００億次。２００４年，每秒１萬億次1.2.1計算機的發(fā)展階段(5)未來計算機的發(fā)展方向

計算機廣泛應用于科學研究、數(shù)據(jù)處理、過程檢測與控制、計算機輔助系統(tǒng)、電子商務、多媒體技術(shù)、虛擬現(xiàn)實、人工智能、通信網(wǎng)絡等方面。隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展，微型機的集成度將不斷加強，運行速度和存儲能力將不斷提高。電子計算機正朝著巨型化、微型化、網(wǎng)絡化、智能化方向發(fā)展。當前，世界上許多國家正在研制新一代計算機系統(tǒng)，科學家試圖通過納米技術(shù)、光技術(shù)、生物技術(shù)、量子技術(shù)等研制光學計算機、生物計算機、分子計算機、量子計算機等。1.2.2計算機的特點1.自動運行程序2.運算速度快3.運算精度高4.具有記憶能力5.具有邏輯判斷能力6.可靠性高7.支持人機交互8.通用性強1.2.3電子計算機的分類可以從不同的角度對計算機進行分類:(1)按處理的信號不同：數(shù)字計算和模擬計算機。

數(shù)字計算機處理數(shù)字信號數(shù)據(jù)，模擬計算機處理模擬

信號數(shù)據(jù)。(2)按功能可分為:專用計算機和通用計算機。

專用計算機功能單一、適應性差但是在特定用途下有效、

經(jīng)濟、快速。通用計算機功能齊全、適應性強。目前所說的計算機都是指通用計算機。1.2.3電子計算機的分類(3)IEEE(美國電氣和電子工程師學會)的分類IEEE分類主機：即大型計算機小型機：結(jié)構(gòu)簡單、價格較低，使用方便個人計算機：包括臺式計算機、筆記本計算機、掌上電腦（PDA） 小巨型機：即小型化的巨型機工作站：專門處理特殊事務的一種獨立的計算機1.2.3電子計算機的分類(4)按計算機綜合性能指標劃分按照運算速度、存儲容量、軟件配置、價格等指標劃分又可分為巨型計算機、大型計算機、小型計算機、工作站和微型計算機。巨型計算機也稱超級計算機。

2009年10月，在我國高性能計算學術(shù)年會上國防科技大學發(fā)布了國內(nèi)首臺峰值性能超千萬億次的超級計算機系統(tǒng)——天河一號?！疤旌右惶枴本邆涿棵腌?206萬億次的峰值速度和每秒563．1萬億次的Linpack實測性能?！疤旌右惶枴钡某晒ρ兄剖刮覈蔀槔^美國之后第二個能研制千萬億次計算機的國家。1.2.3電子計算機的分類“天河一號”超級計算機

我國正在研發(fā)的千萬億次高性能計算機“曙光6000”于2010年11月問世。它采用“混合動力”，最重要的計算部分將采用國產(chǎn)的八核龍芯，是完全自主設(shè)計和擁有全部知識產(chǎn)權(quán)的處理器。服務分區(qū)由近6萬個通用處理器核及近5000個通用圖形處理器(GPGPU)加速部件組成，峰值性能為每秒近3000萬億次，實測Linpack（線性系統(tǒng)軟件包）性能達到每秒1000多萬億次。并計劃提供給國家華南超級計算中心使用。這一實測性能超過了落戶在天津濱海新區(qū)的“天河一號”，后者實測Linpack性能為每秒500多萬億次。1.2.3電子計算機的分類1.2.3電子計算機的分類天河二號天河二號由中國國防科學技術(shù)大學研制的超級計算機系統(tǒng)，以峰值計算速度每秒5.49億億次、持續(xù)計算速度每秒3.39億億次雙精度浮點運算的優(yōu)異性能位居榜首，成為全球最快超級計算機。2013年11月18日，國際TOP500組織公布了最新全球超級計算機500強排行榜榜單，“天河二號”以比第二名—美國的“泰坦”快近一倍的速度再度登上榜首。在2015年公布的全球超級計算機500強榜單中，中國“天河二號”以比第二名美國“泰坦”快近一倍的速度連續(xù)第五次獲得冠軍。2015年5月，“天河二號”上成功進行了3萬億粒子數(shù)中微子和暗物質(zhì)的宇宙學數(shù)值模擬，揭示了宇宙大爆炸1600萬年之后至今約137億年的漫長演化進程。1.2計算機的工作原理與系統(tǒng)組成1.2.1計算機工作原理計算機工作原理采用的是“存儲程序”原理，由美籍匈牙利數(shù)學家馮·諾依曼（J.VonNeumann）提出的。2.“存儲程序”原理核心內(nèi)容如下：

1.)計算機硬件包括控制器、運算器、存儲器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備5部分。

2.)計算機的指令和數(shù)據(jù)都用二進制數(shù)表示。

3.)程序存放在存儲器中，計算機自動執(zhí)行程序中的指令。3.由以上原理可知，計算機要完成一項任務，首先要編寫該任務的程序，然后將程序裝入計算機的存儲器，再運行該程序即可。1.2計算機的工作原理與系統(tǒng)組成1.2.1計算機工作原理計算機運行程序的過程就是執(zhí)行程序中指令的過程，執(zhí)行指令有以下3個步驟：1.取指令：

CPU根據(jù)其內(nèi)部的程序計數(shù)器的內(nèi)容，從存儲器中取出對應的指令，同時程序計數(shù)器增加一個數(shù)，使其為下一條指令的地址。2.分析指令：

CPU分析所取出的指令，確定要進行的操作。3.執(zhí)行指令：

CPU根據(jù)指令的分析結(jié)果，向有關(guān)的部件發(fā)出相應的控制信號，相關(guān)的部件進行工作，完成指令規(guī)定的操作。1.2.2計算機系統(tǒng)的組成

1.2.3計算機硬件的組成

中央處理器（CPU）2.存儲器3.輸入、輸出設(shè)備4.主板1.2.2計算機硬件系統(tǒng)CPU----中央處理器或中央處理單元（CentralProcessingUnit），由運算器和控制器組成，是計算機的核心部件，用來讀取程序和執(zhí)行程序指令，進行運算和做出判斷。運算器主要由算術(shù)邏輯單元、浮點運算單元、通用寄存器組和專用寄存器組成。用來執(zhí)行加減等算術(shù)運算和比較數(shù)據(jù)等邏輯運算?？刂破髦饕芍噶罴拇嫫?、指令譯碼器、操作控制器、程序計數(shù)器等組成正面反面CPU主要性能指標主頻、外頻和倍頻前端總線頻率擴展總線速度緩存返回存儲器存儲器是計算機的記憶和存儲部件，用來存放信息。對存儲器而言，容量越大，存取速度則越快。計算機中的操作，大量的是與存儲器交換信息，存儲器的工作速度相對于CPU的運算速度要低得多，因此存儲器的工作速度是制約計算機運算速度的主要因素之一。存儲器分為內(nèi)存和外存兩種。返回1、內(nèi)存也稱主存儲器，簡稱貯存。它直接與CPU相連接，存儲容量較小，但速度快，用來存放當前運行程序的指令和數(shù)據(jù)，并直接和cpu交換信息。

內(nèi)存分成：隨機存儲器和只讀存儲器兩種。RAM（隨機存儲器）（內(nèi)存條）RAM的全名是讀寫隨機存儲器。特點：

可以讀出，也可以寫入；當斷電后，存儲內(nèi)容立即消失，稱為易失性返回ROM（只讀存儲器）ROM為只讀存儲器（ReadOnlyMemory）或譯唯讀存儲器的縮寫。特點：

只可以讀出，當斷電后，存儲內(nèi)容仍然存在，不會消失Cache（高速緩沖存儲器）高速小容量存儲器，與內(nèi)存之間的信息調(diào)度，傳送自動完成。存儲器的主要功能：存放數(shù)據(jù)和程序。內(nèi)存儲器（主存儲器）外存儲器（輔存）隨機存儲器（RAM）只讀存儲器（ROM）CMOS返回（硬盤、光盤、優(yōu)盤等）存儲器類型主板主板又叫主機板、系統(tǒng)板和母板，是計算機的調(diào)度中心，負責協(xié)調(diào)計算機各部件之間的工作。主板上有用于安裝CPU、RAM內(nèi)存條的插槽、用于擴展主板功能和實現(xiàn)外部設(shè)備與CPU通信的擴展槽、用于連接外部設(shè)備、存儲驅(qū)動器和電源的插槽或插座、連接主機面板上的指示燈和功能按鈕的插件、在主板各部件之間傳輸數(shù)據(jù)和指令的數(shù)據(jù)線等。CPU插槽內(nèi)存插槽擴展插槽I/O接口電源插座輸入輸出設(shè)備輸入輸出設(shè)備簡稱I/O設(shè)備，統(tǒng)稱為外部設(shè)備。輸入設(shè)備用來接受用戶輸入的原始數(shù)據(jù)和程序，并將它們轉(zhuǎn)變?yōu)橛嬎銠C能識別的二進制代碼形式，存放到存儲器中。常用的輸入設(shè)備有鍵盤、鼠標、掃描儀、數(shù)字化儀、磁卡讀入機、條形碼閱讀器、漢字手寫輸入板、麥克風、音頻輸入設(shè)備、視頻輸入設(shè)備等。輸出是計算機系統(tǒng)送出信息的過程。輸出設(shè)備是指能從計算機系統(tǒng)中送出信息的設(shè)備。常用的輸出設(shè)備有：顯示器、打