計算機應用基礎

計算機應用基礎1遼交?，F(xiàn)代教育技術中心第一講計算機基礎知識1.1信息與信息技術1.2計算機概述1.3計算機系統(tǒng)組成和基本結構1.4數(shù)制與編碼2遼交專現(xiàn)代教育技術中心1.1信息與信息技術1.1.1信息與載體簡單的說,”信息(information)”是對人類有一定意義的一系列符號的集合，它是一種資源，能給人類提供有用的消息，它能以多種形式傳播并為人類所感知。載體則是一種媒介，信息是依賴于載體進行傳播的，如語言、文字、報紙、電視、廣播、網絡等都是信息的載體。1.1.2什么是信息技術IT(InformationTechnology)從廣義上說，信息技術是指完成信息的獲取、傳遞、加工、再生和使用等功能的技術。3遼交?，F(xiàn)代教育技術中心1.2計算機發(fā)展概述1.2.1計算機的定義、特點

計算機通常指一種能夠存儲程序和數(shù)據(jù)、自動執(zhí)行程序、從而快速高效地完成對各種數(shù)字化信息的處理的電子設備，是一種能夠協(xié)助人們獲取、處理、存儲和傳遞信息的信息處理機。

計算機的基本特點：運算速度快運算精度高具有邏輯判斷能力具有超強的記憶能力具有自動控制能力4遼交?，F(xiàn)代教育技術中心1.2計算機發(fā)展概述1.2.2計算機的發(fā)展簡史

現(xiàn)代計算機體系結構馮?諾依曼思想（“存儲程序”的概念）：二進制；程序存儲、程序控制；五大模塊（輸入、存儲、運算、控制、輸出）。六十多年來，計算機系統(tǒng)基本結構沒有變。美籍匈牙利數(shù)學家馮·諾依曼5遼交?，F(xiàn)代教育技術中心世界上第一臺電子計算機的問世1946年2月由美國賓州大學研制成功的ENIAC電子計算機時代的到來電子數(shù)字積分計算機重達30噸每秒5000次運算啟動工耗150000瓦18000個電子管保存80個字節(jié)6遼交專現(xiàn)代教育技術中心傳統(tǒng)的計算機發(fā)展時代年份器件運算速度(次/S)應用46-55電子管幾千～幾萬科學計算55-64晶體管幾萬～幾十萬數(shù)據(jù)處理工業(yè)控制一64-71集成電路幾十萬～幾百萬文字處理圖形處理71年迄今大規(guī)模集成電路幾百萬～幾千萬、甚至達到幾億次、幾十億次社會的各個領域80年至今超大規(guī)模集成電路人工智能80年代末至今光導纖維人工神經網絡二三四計算機發(fā)展簡史：7遼交?，F(xiàn)代教育技術中心計算機發(fā)展簡史時代年份器件軟件應用一46—58電子管機器語言匯編語言科學計算二58—64晶體管高級語言數(shù)據(jù)處理工業(yè)控制三64—71集成電路操作系統(tǒng)文字處理圖形處理四71年迄今大規(guī)模集成電路數(shù)據(jù)庫、網絡等社會的各個領域8遼交?，F(xiàn)代教育技術中心1.2.3計算機的分類按綜合性能指標分類巨型機：速度最快、處理能力最強例如：曙光4000L644GB內存，浮點運算達每秒3萬億次

大型、通用、較快、較強大型機：作“客戶機/服務器”的服務器 作“終端/主機”的主機小型機：規(guī)模小，結構簡單，設計試制周期短 工藝先進、使用維護簡單

工作站：介于PC與小型機之間

高分辨率、大容量內外存，圖形功能較強微型計算機：小、巧、輕、使用方便、價格便宜 中央處理器：一個芯片網絡計算機：基于Java技術的客戶機系統(tǒng)9遼交?，F(xiàn)代教育技術中心計算機的應用類型

1.科學計算

2.數(shù)據(jù)處理

3.電子商(E_Business) 4.過程控制

5.CAD/CAM/CIMS

6.辦公自動化(OA)7.虛擬現(xiàn)實 8.人工智能（AI） 9.多媒體技術計算機的主要應用領域

1.工商：電子商務、CAD/CAM

2.教育：多媒體教育、遠程教育

3.醫(yī)藥：MRI、遠程醫(yī)療

4.政府：電子政府

5.娛樂：虛擬現(xiàn)實、電影特技

6.科研：數(shù)據(jù)采集、計算分析

7.家庭：家庭信息化

1.2.4計算機在信息社會中的應用10遼交?，F(xiàn)代教育技術中心1.3計算機系統(tǒng)組成和基本結構

1.3.1計算機系統(tǒng)組成系統(tǒng)軟件應用軟件計算機系統(tǒng)分為：硬件+軟件硬件軟件11遼交?，F(xiàn)代教育技術中心計算機硬件組成計算機硬件包括主機和外設

主機外設輸入設備輸出設備外存設備網絡設備12遼交專現(xiàn)代教育技術中心計算機系統(tǒng)的組成輸入設備：鍵盤、鼠標、掃描儀

輸出設備：顯示器、打印機

外

存：軟、硬盤、光盤、閃存

網絡設備：網卡、調制解調器等

計算機系統(tǒng)軟件外部設備系統(tǒng)軟件應用軟件硬件運算器寄存器控制器主機內存CPU隨機存儲器(RAM)只讀存儲器(ROM)高速緩沖存儲器

操作系統(tǒng)：Windows、Unix、Linux語言處理程序：C、Pascal、VB等

實用程序：診斷程序、排錯程序等

辦公軟件包、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)

13遼交?，F(xiàn)代教育技術中心1.3.2計算機系統(tǒng)的硬件組成馮·諾依曼思想：

二進制程序與數(shù)據(jù)一樣存放在內存五大模塊存儲器數(shù)據(jù)流控制流運算器外存儲器輸出設備內存儲器輸入設備控制器14遼交?，F(xiàn)代教育技術中心處理器存放程序和數(shù)據(jù)處理器控制器運算器控制整個計算機所有部件的工作執(zhí)行算術運算和邏輯運算存儲器大容量存儲器I/O設備I/O子系統(tǒng)15遼交?，F(xiàn)代教育技術中心存儲器存儲器是計算機存儲數(shù)據(jù)和程序的記憶單元集合每個記憶單元由8位二進制位組成可讀寫其中的數(shù)據(jù)。。1KB=1024B1MB=1024KB1GB=1024MB1TB=1024GB字節(jié)Byte76543210位（Bit）16遼交?，F(xiàn)代教育技術中心存儲器的訪問過程111011011100110110001101111011011110100111101101111011011110110111101101111011011110110111101101100011011100110110001101111011010000000100100011010001010110011110001001101010111100110111101111地址0001控制:寫數(shù)據(jù)1000000010000000存儲器的訪問過程：向[0001]單元寫數(shù)據(jù)17遼交?，F(xiàn)代教育技術中心輸入設備常用輸入設備：鍵盤、鼠標、掃描儀、光筆、數(shù)字化儀等。常用輸出設備：顯示器、打印機、繪圖儀等。18遼交專現(xiàn)代教育技術中心常見微機系統(tǒng)計算機、電視、影音三模式

平板電腦

家庭網絡計算機

筆記本電腦

19遼交?，F(xiàn)代教育技術中心微機基本結構顯示器、鍵盤和主機20遼交專現(xiàn)代教育技術中心系統(tǒng)主板（又稱母板）處理器硬盤驅動器高密度只讀光盤驅動器軟盤驅動器顯示器適配器內存電源微型計算機主機構成21遼交?，F(xiàn)代教育技術中心PC99規(guī)范要求主板各接口必須采用有色識別標識，方便識別2.系統(tǒng)主板內存總線插槽接口卡處理器串行接口萬用串列總線接口芯片組優(yōu)化板上元件布局配合ATX電源，實現(xiàn)軟關機Modem遠程遙控開關機需要配合專門的ATX機箱使用主板：AT結構和ATX結構ATX新型主板結構規(guī)范：22遼交?，F(xiàn)代教育技術中心處理器處理器字長：單位時間內一次處理的二進制數(shù)的位數(shù)。處理器外頻：處理器總線頻率處理器主頻：處理器內核電路的實際工作頻率?生產工藝技術：通常用微米數(shù)字來描述

23遼交?，F(xiàn)代教育技術中心內部存儲器訪問速度快信息暫時性相對價格高外部存儲器訪問速度慢信息永久性相對價格低3.存儲器微型計算機存儲器分內部存儲器和外部存儲器24遼交專現(xiàn)代教育技術中心（1）隨機存儲器(RAM,隨意存取記憶，簡稱隨機存取儲存器)隨機存取儲存器通常指計算機主存，使用動態(tài)隨機存儲器，制作成內存條形式出現(xiàn)。處理器對它們既可讀出又可寫入數(shù)據(jù)。（2）只讀存儲器(讀唯一的記憶，簡稱ROM)處理器對它們只取不存，其信息用戶無法修改斷電時信息不會丟失。ROM中一般存放計算機系統(tǒng)管理程序。。（3個）高速緩沖存儲器隱藏所(CACHE)是介于CPU和內存之間的一種可高速存取信息的芯片，用于解決它們之間的速度沖突問題，內部存儲器CPUCacheRAM25遼交?，F(xiàn)代教育技術中心（1）軟盤用表面涂有磁性材料柔軟的聚酯材料制成讀寫軟盤時，磁頭直接接觸盤面常用軟盤容量為1.44MB。新型磁盤具有100MB~250萬位元組容量（2）光盤衡量光盤驅動器傳輸數(shù)據(jù)速率的指標叫做倍速，一倍速率=150KB/s常用：只讀型光盤唯讀光盤 一次性可寫入光盤可寫式光盤，需要光盤刻錄機完成數(shù)據(jù)的寫入后繼產品高密度只讀光盤，高密度只讀光盤一倍速率是1.3個萬位元組/s外部存儲器26遼交?，F(xiàn)代教育技術中心硬盤的磁道、扇區(qū)、柱面柱面扇區(qū)磁道硬盤片是由涂有磁性材料的鋁合金構成讀寫硬盤時，磁性圓盤高速旋轉產生的托力使磁頭懸浮在盤面上而不接觸盤面硬盤容量視具體類型而定硬盤片讀寫磁頭硬盤27遼交專現(xiàn)代教育技術中心移動存儲產品

磁光技術移動存儲產品磁盤技術與光技術結合閃現(xiàn)存儲設備閃存芯片為存儲介質采用萬用串列總線的接口可擦寫100萬次以上28遼交?，F(xiàn)代教育技術中心4.總線與輸入/輸出接口電路處理器存儲子系統(tǒng)I/O子系統(tǒng)總線：微處理器與各部件和外圍設備共用的連接線路29遼交?，F(xiàn)代教育技術中心總線分類地址總線:傳輸?shù)刂沸畔?shù)據(jù)總線:傳輸數(shù)據(jù)信息控制總線:傳輸控制信息內部總線：連接處理器的各個組成部件（芯片內部）系統(tǒng)總線：連接計算機中各大部件外部總線：連接計算機和外部設備連接對象傳輸對象并行總線:通信速度快、實時性好串行總線:簡易、方便、靈活通信方式30遼交?，F(xiàn)代教育技術中心系統(tǒng)總線外部設備接口電路微處理器存儲器數(shù)據(jù)總線控制總線地址總線微處理器、總線、存儲器、接口電路和外設邏輯關系31遼交?，F(xiàn)代教育技術中心軟件分類系統(tǒng)軟件操作系統(tǒng) Windows、UNIX語言處理程序 TurboC連接程序LINK診斷程序 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) FoxPro、Oracle應用軟件文字處理軟件WPS、Word表格處理軟件Excel輔助設計軟件AutoCAD實時控制軟件三、微型機系統(tǒng)計算機軟件基礎

32遼交?，F(xiàn)代教育技術中心操作系統(tǒng)(OperatingSystem)管理和控制計算機的所有硬件、軟件資源的程序。人和機器的接口。常用操作系統(tǒng)：WindowsXP

WindowsNT/2000UNIXOS/2LINUX1、系統(tǒng)軟件33遼交專現(xiàn)代教育技術中心(1)文字處理軟件WPS、Word等。(2)表格處理軟件Excel、Lotus1-2-3等。(3)輔助設計軟件AutoCAD(4)實時控制軟件監(jiān)察控制和數(shù)據(jù)采集SCADA。2.應用軟件34遼交?，F(xiàn)代教育技術中心計算機語言1、機器語言直接用二進制代碼表示指令系統(tǒng)的語言稱為機器語言。機器語言是計算機硬件系統(tǒng)惟一能直接執(zhí)行的語言。35遼交?，F(xiàn)代教育技術中心2、匯編語言計算機只能執(zhí)行二進制編碼指令（或稱機器語言），但機器語言不適合于人記憶和使用。采用英文單詞或其縮寫形式的助記符代替二進制指令來編寫的程序稱作匯編語言程序(如MOV,ADD，等)。但匯編語言編寫的程序計算機不能直接執(zhí)行，需用“匯編程序”將其翻譯成二進制程序后方能執(zhí)行。匯編語言與機器語言比較接近，都稱作低級語言。用匯編語言編成的程序短小精悍，效率高，運行速度快。學習匯編語言要掌握一定的計算機硬件知識，編程難度較大，不適合于初學者使用。36遼交?，F(xiàn)代教育技術中心3、高級語言高級語言的形式比較接近于我們日常用語（英語和數(shù)學公式）。用高級語言編寫的程序稱作源程序。與匯編語言程序一樣，源程序是不能由計算機直接執(zhí)行的，必須先將其翻譯成機器語言后才能執(zhí)行。高級語言的翻譯方式有兩種：（1）解釋型：對源程序逐句翻譯、逐句執(zhí)行。也就是邊翻譯邊執(zhí)行，如BASIC的程序就屬于此類。37遼交?，F(xiàn)代教育技術中心解釋方式最適合于初學者使用，發(fā)現(xiàn)錯誤系統(tǒng)會立即指出，改正后又可重新運行。其缺點是運行速度較慢，因為每次運行時都要重新翻譯。（2）編譯型：將源程序全部翻譯完后再執(zhí)行。首先將源程序文件翻譯成二進制形式的目標文件（擴展名為0BJ），然后再將二進制目標文件連接成可執(zhí)行文件（擴展名為EXE或COM），最后運行可執(zhí)行文件。3、高級語言38遼交專現(xiàn)代教育技術中心編譯方式的優(yōu)點是運行速度快。但由于需要一次將源程序全部翻譯完，如果程序較大，錯誤可能太多，致使初學者感到無從著手，難以查找和修改錯誤。常用的編譯型高級語言有FORTRAN，C，PASCAL等4、第四代語言：面向對象的編程語言，一般有可視化、網絡化、多媒體等功能。如：VB、VC、VFP等。3、高級語言39遼交專現(xiàn)代教育技術中心1.4數(shù)制與編碼

1.4.1數(shù)制N=an-1×rn-1＋an-2×rn-2＋…＋a0×r0＋a-1×r-1＋…＋a-m×r-mr進制數(shù)N可表示為：R進制數(shù)用r個基本符號（例如0，1，2，…，r-1）表示數(shù)值基數(shù)權數(shù)碼40遼交專現(xiàn)代教育技術中心1.4.2不同進位計數(shù)制間的轉換1.r進制轉化成十進制原則：按權展開，相加之和。

10101(B)=24+22+1=21101.11(B)=22+1+2-1+2-2=5.75101(O)=82+1=6571(O)=7*8+1=57101A(H)=163+16+10＝4106進制表示符號B二進制O八進制D十進制H十六進制41遼交?，F(xiàn)代教育技術中心十進制轉化成r進制整數(shù)部分：除以r取余數(shù)，直到商為0，余數(shù)從右到左排列。小數(shù)部分：乘以r取整數(shù)，整數(shù)從左到右排列。100(D)=144(O)=64(H)

1.04~例100.345(D)=1100100.01011(B)1.3800.34520.69022

0.7602

1.520210025022521226232100010011八進制100812818044110016604616十六進制42遼交?，F(xiàn)代教育技術中心二進制、八進制、十六進制數(shù)間的相互轉換64(H)=0110

0100(B)64144(O)=001

100

100(B)1441101101110.110101(B)=1556.65(O)1556651101101110.110101(B)=36F.D4(H)

36FD4一位八進制數(shù)對應三位二進制數(shù)一位十六進制數(shù)對應四位二進制數(shù)二進制轉化成八(十六)進制整數(shù)部分：從右向左按三(四)位進行分組小數(shù)部分：從左向右按三(四)位進行分組，不足補零43遼交專現(xiàn)代教育技術中心十進制二進制八進制十六進制000011112102231133410044510155611066711177810001089100111910101012A11101113B12110014C13110115D14111016E15111117F44遼交?，F(xiàn)代教育技術中心1.4.3數(shù)據(jù)在計算機中的表示二進制優(yōu)點：物理上容易實現(xiàn)，運算簡單，可靠性、通用性強11111111101

0

0

10145遼交?，F(xiàn)代教育技術中心1字符西文字符

ACSII碼(美國信息交換標準代碼)

128個常用字符，用7位二進制編碼，從0到127控制字符：0～32，127；普通字符：94個。例如："一"字符的編碼為1100001，對應的十進制數(shù)是97；空格 20H 32‘0’～‘9’30H～39H48～57‘A'～‘Z'41H～5AH 65～90‘a'～‘z' 61H～7AH 97～12246遼交?，F(xiàn)代教育技術中心2漢字編碼(1)漢字輸入碼

音碼類全拼，雙拼，微軟拼音,自然碼和智能美國廣播公司等 形碼類五筆字型法、鄭碼輸入法等。(2)漢字國標碼(GB2312－80)每個漢字占兩個字節(jié)。 一級漢字：3755個；二級漢字：3008個。 漢字分區(qū)，每個區(qū)94個漢字。(3)機內碼漢字在設備或信息處理系統(tǒng)內部最基本的表達形式。

區(qū)號區(qū)中位置47遼交專現(xiàn)代教育技術中心2漢字編碼(4)漢字字形碼點陣：漢字字形點陣的代碼16×16、24×24、32×32、48×48。

編碼、存儲方式簡單、無需轉換直接輸出放大后產生的效果差矢量：存儲的是描述漢字字形的輪廓特征矢量方式特點正好與點陣相反（5）漢字地址碼每個漢字字形碼在漢字字庫中的相對位移地址地址碼和機內碼要有簡明的對應轉換關系48遼交?，F(xiàn)代教育技術中心3聲音聲波采樣與數(shù)字化采樣頻率f：1/T，每秒鐘的采樣次數(shù)；采樣點精度：存放采樣點振幅值一的二進制位數(shù)；聲道數(shù)：聲音通道的個數(shù)，立體聲為雙聲道。每秒鐘存儲聲音容量的公式為：采樣頻率×采樣精度（位數(shù)）×聲道數(shù)/8=字節(jié)數(shù)49遼交?，F(xiàn)代教育技術中心聲音文件波動格式文件（.WAV）

記錄了真實聲音的二進制采樣數(shù)據(jù)，通常文件較大。移動圖象專家組格式音頻文件（.MP1/.MP2/.MP3）

采用移動圖象專家組格式音頻壓縮標準進行壓縮的文件。WAV文件50遼交?，F(xiàn)代教育技術中心4圖形