1、计算机基础知识计算机基础知识本讲主要内容 计算机概述 数字化信息编码与数据表示 计算机系统构成 微型计算机 多媒体 计算机安全 计算机与计算机文化计算机概述 计算机发展简介 我国计算机的发展 计算机的特点 计算机应用领域计算机发展简介 第一台电子计算机ENIAC（Electronic Numerical Integrator and Computer）于1946年在美国宾西法尼亚大学的莫尔学院研制成功。研制费用约50万美元，共使用了1.8万支电子管，7万只电阻，1万只电容，耗电量为180千瓦，占地面积为170平方米，总重量达30吨，运算速度每秒5000次。虽然其功能还不如现在一台价值几十美元的
2、可编程计算机，但在当时的历史条件下确实是一件了不起的大事。ENIAC是计算机发展鸣上的一个重要的里程碑。计算机发展简介 第一代计算机（19461958年），采用电子管作为逻辑元件 第二代计算机（19581964年），采用晶体管作为逻辑元件 第三代计算机（19641970年），逻辑元件采用中、小规模集成电路 第四代计算机（1971年至今），逻辑元件采用大规模和超大规模集成电路我国计算机的发展我国第一台电子管计算机是由中国科学院 计算机技术研究所于1958年8月研制成功的“103机”。1965年研制成功了第一台大型通用晶体管计算机“109乙机”。1971年研制成功第三代集成 电路计算机“150机”
3、。1983年研制成功银河亿次机。1996年研制成功运算速度每秒上百亿次的银河III。2000年7月，研制成功“神威”巨型计算机，运行速度达到3740亿次/秒。2002年9月，联想集团研制成功“深腾1800”计算机，运算速度超过1万亿次/秒。2003年12月，我国自主研发的国内最快的110万亿次曙光4000A高性能计算机落户上海超级计算机中心，目前倒还高性能计算机排行榜中位列第十。计算机的特点 运算速度快 计算机精度高 自动化程度高 具有很强的记忆能力 具有很强的逻辑判断能力计算机应用领域 科学计算（如计算机应用于天文学、量子化学、空气动力学、核物理学和天气预报、军事测控等领域）数据加工与处理（
4、对数据的收集、合并、分类、分析、检索、统计等）自动控制（制造业中的过程控制、生产控制、数值控制）计算机辅助系统（CAD、CAM、CAI、CAL）人工智能（机器人、专家系统、模式识别和智能检索等）络服务（上教育、上宣传、上商务、上通信等）数字化信息编码与数据表示 二进制数 信息编码二进制数 二进制数具有运算简单，容易实现等特点。因此计算机内部，数据都是以二进制数据的形式进行处理的。二进制数的基数为2，它只有0和1两个数码。信息编码计算机处理的信息是多种多样的，可以是数值、文字、声音、图形、图像、视频等，在计算机内部，各种信息必须经过数字化编码后才能被传送、存储和处理。这就是通常所谓的信息数字化。
5、在计算机中，数据的最小单位是二进制的位（bit），一个比特只能表示两种状态“0”或“1”。计算机中数据存储、处理的基本单位是字节（Byte），1Byte=8bit计算机中常用一个字（Word）来表示数据或信息的长度，一个字由若干字节组成。一个字所占的十进制位数称为字长。如一个字由2个字节组成，则该字字长16。不同的计算机系统内的字长是不同的，常用字长有8位、16位32位。信息编码 1KB=210Byte=1024字节 1MB=210KB=1024*1024字节=1048576字节 1GB=210MB=1024*1024*1024字节=1073741824字节 1TB=210GB=1024*10
6、24*1024*1024字节=1099511627776字节 Byte常简记为B，bit常简记为b，1MB=8Mb计算机系统构成计算机系统构成 计算机硬件系统 软件系统计算机硬件系统 运算器ALU（Arithmetic Logic Unit）控制器（Control Unit）存储器（Memory）内存储器 外存储器 输入设备（Input）输出设备（Output）运算器 对数据进行运算的部件。通常由累加器和各种寄存器组成，它能够快速地对数据进行加、减、乘、除等基本运算和与、或、非、异或、移位等逻辑运算以及其他操作。控制器 整个计算机的指挥中心。主要功能是通过向机器的各个部分发出控制信号使整个计算
7、机得以自动协调地进行工作。内存储器 是计算机主机内部的存储器，简称内存。内在由主存储器和调整缓冲存储器（Cache）组成。是CPU能直接随机存取的存储器，容量小，存取速度快。程序通常只有调入内存中才能运行。内存有随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM）两种。RAM是计算机的工作区，用业存放程序和数据，但断电之后，RAM的内容就会被 清除。ROM中有事先写好的系统程序，不能被修改，关机之后ROM的内容也不会被清除。CPU和内在是整个系统的核心部分，被称为主机。其余的硬件被称为外设。外存储器 包含在外设中的辅助存储器，简称外存。CPU间接地随机存取外存中的数据。存取速度虽慢，但容量大，且断电后存
8、放在外在中的数据仍存在。常用的外存有软磁盘、硬磁盘、磁带和光盘等。输入设备 将形式多样的外部信息送进计算机内，并将它变为计算机能识别的信息，然后存放到存储器中。常用的输入设备有键盘、鼠标、扫描仪、条码阅读器、光笔、语音识别器、磁盘、磁带、光盘等。输出设备 将计算机中的信息以能为人们或其他设备所接受的形式输出来。常用 的输出设备有显示器、打印机、绘图仪、音箱、磁盘、磁带等。输入输出设备简称为I/O设备。软件系统 系统软件 应用软件系统软件 操作系统 语言处理程序 诊断程序 数据库管理系统操作系统 操作系统是统一管理和调度计算机所有资源的软件。它能使计算机系统中的所有资源得以最大限度地发挥作用，并
9、为用户提供方便、有效、友善的服务界面。常用的操作系统有DOS，Windows，UNIX，Linux等。语言处理程序 计算机程序设计语言实际上就是人与计算机进行信息交换、人机对话的一种工具。语言处理程序就是为这种工具提供的支撑环境。它规定程序设计的词法与语法结构并充当人与计算机之间的“翻译”。比较流行的高级语言有FORTRAN，PASCAL，C，BASIC，FOXPRO，VB，VC等。诊断程序 诊断程序主要用于对计算机硬件系统的检测，能对CPU、内存、软硬盘驱动器、显示器、键盘及I/O接口的性能和故障进行检测。它可使对计算机进行维修维护变得更加方便。数据库管理系统 数据系统是数据处理的核心机构。
10、如何有效地管理大量的数据信息，如何合理地组织、存储、检索和维护数据信息，是数据库管理系统所要解决的问题。应用软件 应用软件是为解决各类问题而开发的软件，如科学计算、工程设计、财务管理、办公自动化、图形处理等软件。应用软件可由用户自己开发，也可在市场上购买。应用软件需要在系统软件的支持下开发和运行。微型计算机 微机的分类 微机硬件基本构成微机的分类 单板机和单片机 便携式计算机 台式机单板机和单片机将微处理器、存储器和输入输出接口电路集成 在一块电路板或一块集成电路芯片上就构成了单板机或单片机。单板机和单片机也是一个可以独立工作的计算机，它们主要用于工业生产测控和智能仪表仪器等方面。尤其是单片机
11、，由于其体积小、价格低、易学易用等特点，已广泛用于计算机外设、医疗设备、家电智能控制和高精尖武器上。便携式计算机便携式计算机有笔记本、亚笔记本、掌上型、电子书（E-book)、个人数字助理（PDA）等多种式样。特点是体积较小、重量轻、便于携带、可方便接入因特我。一般都配有可充电电池，铝合金用于野外作业、移动作业、出差旅行等方面。台式机其特点是功能强、价格便宜、操作方便。从外观上看，台式机一般包括主机箱、显示器、键盘、鼠标、打印机等。多媒体计算机还需配有光驱、音箱、话筒等。微机硬件基本构成 微型计算机与一般计算机的不同之处在于，微机系统将运算器和控制器集成在一块微芯片上构成了CPU,又称微处理器
12、。微机主机箱 CPU 内存储器 主板 微机接口 外存储器 盘符号 输入设备 输出设备微机主机箱 与大型计算机不同，微机的主机箱中不仅包括主机而且还安放了一些外部设备。机箱一般有卧式机箱和立式机箱两种。机箱内安装有电源、板卡、内在、CPU、软驱和硬盘等。CPU主频：也叫时钟频率，单位是MHz，用来表示CPU的运算速度。主频高，表明CPU的运算速度越快，目前市场上主流的CPU主频为24GHz。工作电压：指CPU正常工作所需要的电压。目前CPU工作核心电压一般为1.5V左右，随着CPU主频 的提高，CPU的工作电压有逐步下降的趋势，以解决发热导致温度过高的问题。字长：字长是CPU能直接处理二进制数的
13、位数，它既决定了CPU内部寄存器、加法器的位数，又决定了数据总线的宽度，因而决定了计算机一次数据传输吞吐能力。一般来说，字长越长，运算精度越高，处理速度越快，但价格也越高。I3,I5,I7内存储器内存是微机主机的另一个重要部件。目前微机中常用 的内存有DDR内存。内存条的容量 一般为256MB,512MB,1GB,2GB等不同规格。内存安装在主板上相应的内存插槽中。主板主板是整个计算机的中枢，所有的部件 及外设都是通过它与处理器连接在一起，并进行通信，然后由处理器发出相应的操作指令，执行相应的操作。内外接口的边境，以及整个系统的控制中心（BIOS）都驻留在主板之内。主板上有68条插槽，用于连接
14、基本外部设备和一些扩展设备。微机接口 微机 接口主要是应性能差别较大的外部设备而存在的。微机 的基本部件由于匹配比较容易，可以直接通过总线连接，而外部设备则不能。外部设备必须通过接口电路作为桥梁连接到主机上，从而使不同特性的外部设备通过输入/输出接口电路的信息缓冲及信息变换作匹配处理。外存储器 磁盘存储器 软盘 硬磁盘存储器 光盘存储器 闪存器磁盘存储器利用磁记录技术在旋转的圆盘介质上进行数据存储的辅助存储器。其容量较内存大千百倍且价格相对便宜，在各种规模的计算机系统中，常用 作存放操作系统、程序和数据，是对主存储器的扩充。磁盘存储器存入的数据可长期保存，与其他辅助存储器比较，磁盘存储器具有较
15、大的存储容量和较快的数据传输速率。磁盘存储器通常由磁盘、磁盘驱动器和磁盘控制器三部分构成。磁盘是两面涂着可磁化介质的平面加息，数据按闭合同心贺轨道记录在磁性介质上，这种同心圆轨道称磁道。工作时磁盘在磁盘驱动器中以恒定转速旋转，碰头在磁盘控制器的控制下，经碰头的电磁转换在盘面磁层上按同心圆轨道写入、读出数据。因盘基不同，磁盘可分为硬盘和软盘两种。软盘封闭在方形保护套内的，在软质基片上涂有氧化铁磁层的单片记录介质。常用 软盘的大小为3.5英寸。硬盘硬磁盘存储器由硬磁盘和硬盘驱动器构成。硬盘租期用非磁性硬质材料制成，表面涂上磁膜。硬磁盘片组和硬盘驱动器作为一个整体密封在一个金属腔体中，简称硬盘。光盘
16、存储器利用激光技术存储信息。由光盘片和光盘驱动器构成。目前用于计算机系统的光盘有：只读型光盘（CD-ROM）、一次写入型光盘（WORM）和可重复写入型光盘（MO，CD-RW）等。CD-ROM是现在普遍使用的外部存储器。DVD是CD-ROM的升级换代产品。DVD采用了新的制造技术和新的压缩技术，因此可容纳更多的信息。目前DVD盘算有单面单层、单面双层、双面单层和双面双层四种，相应的容量为4.7GB，8.5GB，9.4GB和17GB。DVD向下兼容，在DVD驱动器上可使用CD-ROM和VCD光盘。闪存盘用USB（Universal Serial Bus，通用串行总线）接口，内置Flash（快闪芯片
17、，即静态存储器，断电后仍可保存数据）。内存盘（即U盘）插在电脑上的USB接口上，无需驱动器，即插即用，可插拔，只有拇指大小，有的U盘还附带MP3随身听功能。目前已完全取代软盘。盘符号计算机对外存储器的操作访问是很频繁的，微机的外在可能有多项。一台微机可以配备两个软驱，一个以上的硬盘和多个光驱。对当前较大容量的硬盘，为操作方便常常将其划分为若干区域，形成若干个逻辑硬盘。操作系统给每一个外存设备连同逻辑硬盘都指派一个操作盘符号。软驱固定分配两个盘符“A”和“B”，如果公用一个软驱则一般指派其盘符号为“A”，盘符号“B”暂缺不用。然后按字母顺序从盘符号“C”开始指派给硬盘，分别对各硬盘（包括各逻辑盘
18、）和光驱分配盘符号“C”，“D”，“E”输入设备 键盘 鼠标 图形扫描仪 其他键盘 打字键 控制键 功能键打字键 包括字母键、空格键、数字键和各种符号键。上档转换键：Shift，同时按下此键与标有上下两档功能的字符键，可输入字符键上档所注的符号，同时按此键与字母键，可转换字母的大小写状态。大写锁定键：Caps Lock，可将字母“A”到“Z”锁定为大写状态，而对其它键无影响。回车键：Enter，用途由使用的程序定义的，它常被用来告诉计算机开始执行某项工作。后退键：Backspace，将光标右移到下一个跳格位置，同时按下Shift键时，将把光标左移到前一个跳格的位置。控制键Ctrl键：该键总是与
19、其他键同时使用以实现各种功能，这些功能是在操作系统中或其他应用程序中进行定义的。Alt键：它总是与其他键同时使用，以进行各种选择。Esc键：功能由程序定义，通常作放弃、退出等功能。屏幕拷贝键：Print Screen，在Windows中按下此键可复制屏幕上的信息，此键与Alt键合用可复制屏幕上活动窗口的信息。屏幕锁定键：Scroll Lock，按下此键屏幕停止滚动，直到再次按下此键为止。Pause键：按下则暂停，同时按下Ctrl键和Pause键，即可中止程序的执行。PageUp键：浏览文件内容时，上翻一页PageDown键：浏览文件内容时，下翻一页Insert键：插入/修改状态开关Delete
20、键：删除光标对应的字符。Home键：将光标移到光标所在行的行首。End键：将光标移到光标所在行的行尾。功能键 F1F12的功能由应用程序定义。鼠标 常用 的有机械式和光电式二键、三键鼠标，还有带滚轮和侧键的鼠标。按接口方式的不同，鼠标可分为串口、PS/2和USB三各：串中是把鼠标接到电脑的COM口上；而PS/2由IBM所制定，鼠标接到主板的PS/2接口上；USB鼠标插在电脑上的USB接口上。鼠标 指向：将鼠标指针的尖移到需要的项目和区域上方，就是“指向了对象”单击：按下再放开鼠标左键一次。双击：快速按下再放开鼠标左键两次。右键单击：按下再放开鼠标右键一次。拖动：首先把鼠标指向要移动的对象上。然
21、后，按住鼠标左键选中对象，按住不放的同时移动鼠标指针到要旋转对象的地方，然后释放鼠标左键。图形扫描仪 是一种图形、图像的专用输入设备。利用它可以迅速地将图形、图像、照片、文本从外部环境输入到计算机中。其他 其他的输入设备还有：数字化仪 条形码读入器 光笔 触摸屏 数码相机输出设备 显示器 显示卡 打印机 绘图仪显示器 微机的显示系统由监视器（俗称显示器）和显示控制适配器（俗称显卡）两部分组成。显示器按颜色可分为单色和彩色两类。目前大多数微机都使用彩色CRT显示器和LCD显示器。CRT显示器最基本的特性参数有两个：一个是点距（栅距），它是显示器所采用显像管的基本物理参数，以mm为单位，表明了显示
22、图像的精细程序，点距越小，显示器越清晰；另一个是带宽，它是显示器显示能力的综合指标，以MHz为单位，是每秒种 每条扫措线上显示的频点数总和，表明了显示器的显示能力，带宽越大，所支持的分辨率和刷新频率也越大。显示器 LCD显示器最主要的参数是分辨率。分辨率是屏幕上能显示的像素的个数，常表示为：水平像素数*垂直像素数。如1024*768 由于显示器在工作中会产生一定的辐射，可能对人体有不良影响。因此要选择符合低电磁辐射、低磁场辐射和节能要求的绿色环保产品。国际标准化组织对显示器的辐射要求已有不少标准，其中较著名的有：MPRII，TCO-95，TCO-99等。显示卡显卡是连接显示器和主机的硬件设备。
23、通常显卡是以附加卡的形式安装在电脑主板的扩展槽中，也有的集成在主板上。打印机 从计算机获得硬拷贝的输出设备。按打印的方式可分为击打式打印机和非击打式打印机两类。击打式打印机中普遍采用针式打印机，而非击打式中目前流行喷墨打印机、激光打印机、热敏打印机三种。激光打印机的打印效果是最好的。多媒体 多媒体实际上是指多媒体计算技术，是指对文字、声音、图形、图像、动画、视频等多种媒体信息通过计算机进行数字化彩信、获取、压缩/解压缩、编辑、存储等加工处理，再以单独或合成的形式表现出来的一休化技术。多媒体的关键技术 多媒体技术的应用多媒体的关键技术 数据压缩与解压技术 多媒体专用芯片技术 媒体输入/输出技术数
24、据压缩与解压技术 对多媒体计算机系统来说，要解决的首要问题是能实时地综合处理视频、图像和声音等信息。而数字化的视频、图像和声音的数据量是非常巨大 的，如未经压缩的视频图像处理进的数据量每秒约28MB，而播放一分钟的立体声音乐就需要100MB有存储技术，如不对这些数据进行压缩/解压缩处理，是很难进行存储和实时传输的。解决方法是，采用压缩编码算法对数据进行压缩处理。多媒体专用芯片技术 采用大规模集成电路技术制造的多媒体专用芯片，不公能实现音频、视频信号的快速压缩/解压缩和播放处理，而且可在音频、视频数据编码时增加特技效果。多媒体专用芯片主要有两类，即固定功能的芯片和可编程的数字信号处理DSP芯片。
25、媒体输入/输出技术 输入技术主要有键盘输入，指点输入（鼠标、触摸屏、光笔、手写板、数字板等），扫描输入（扫描仪、条形码、光学符号识别、数学照相机和数字摄录机，磁字符识别等），传感输入、语音输入和视频输入。输出技术主要有显示输出、打印输出、绘图仪、影像输出和语音输出等。多媒体技术的应用 多媒体技术应用领域有：教育与培训、多媒体通信、信息管理、宣传广告、演示系统、咨询服务、电子出版物、电子商务、建筑设计等。计算机安全 计算机设备安全 计算机数据安全计算机设备安全 防止窃贼和破坏者对计算机设备的盗窃和破坏 使用者要按照计算机操作规范正确使用计算机，以防止损坏设备 防止自然灾害和其他物理环境变化对计算
26、机的破坏计算机数据安全 计算机病毒及其防治 黑客入侵及防治计算机病毒及其防治 计算机病毒是指编制或者在计算机程序中插入破坏计算机功能或者毁坏数据，影响计算机使用，并能自我复制的一组计算机指令或者程序代码。计算机病毒程序一般由两个部分组成：一是传染部分，可使病毒传播扩散；二是表现部分，体现病毒的破坏性，如屏幕不正常显示或破坏计算机系统资源。传播传染部分决定病毒的生存，而表现部分决定病毒的目的。病毒表现出来产生破坏性是有一定条件的，条件不满足时或不成熟时就不会表现出来，因此计算机病毒还有潜伏性。计算机病毒及其防治 计算机病毒有五大特征：破坏性，传染性，隐蔽性，潜伏性，变异性。计算机病毒一般有四种类
27、型：引导型，文件型，混合型，宏病毒。引导型病毒是普遍流行的病毒类型，它传染启动盘中的引导区记录。文件型病毒专门攻击文件，也称为寄生病毒，它常感染扩展名为COM，EXE，DRV，SYS等的操作性文件。每一次它们被激活时，感染文件把自身复制到其他文件中，并能在存储器里保存很长时间，直到再次激活。计算机病毒及其防治 混合型病毒兼有引导型和文件型两种病毒的特征。如“新世纪”，它即感染引导区也感染文件。宏病毒一般指用Visual Basic书写的病毒程序，寄存在Microsoft Office文档上的宏代码中。它影响对文档的各种操作，如打开、存储、关闭或清除等。即打开被病毒感染文档操作时，这类病毒就会被
28、激活，开始传染、表现和破坏。宏病毒是计算机病毒中发展最快、份额最大的病毒。宏病毒并不依赖于操作系统，它能通过电子邮件、软盘、Web、文件传输和协作很容易地得以蔓延。计算机病毒及其防治 CIH病毒不光感染Windows应用程序，该病毒发作时，还破坏计算机系统Flash Memory芯片中的BIOS系统程序，导致系统主板损坏，同时破坏硬盘中的数据。CIH病毒是首例直接攻击、破坏硬件系统的计算机病毒，是破坏力最为严重的病毒之一。计算机病毒的预防 用管理手段预防计算机病毒的传染 用技术手段预防计算机病毒的传染黑客入侵及防治 黑客是指利用通信软件，通过络非法进入他人计算机系统，获取或自发各种数据，危害信
29、息安全的入侵者。防御黑客入侵的方法 实体安全的防范 基础安全防范 授权认证 数据加密和信息传输加密 防火墙 内部安全防范计算机与计算机文化 计算机文化的诞生 计算机文化的内涵和外延 计算机文化素养的构成 计算机文化素养的培养 计算机文化课程的学习要求计算机文化的诞生 当前，以计算机技术、微电子技术和通信技术为特征的现代信息技术，已在社会各个领域名得到 广泛应用，正在改变着人们的生产与生活方式，工作与学习方式。人类社会也随之由工业社会向信息社会迈进。在信息时代，计算机作为现代信息技术的核心，能够替代人脑的劳动，成为人脑的延伸。因此进入信息社会以后，就会形成一种新的文化计算机文化。现代文明人也就需
30、要一种新的文明素养计算机文化素养。计算机文化的内涵与外延 文化是指在社会历史实践中所创先的特技财富与精神财富的总和。文化有历史的继承性和延续性。计算机文化是对计算机的特性、功能 和作用的理解，以及能熟练地应用计算机来有效地解决个人和社会的问题。掌握计算机文化的人应用有四个标准，能一般性使用计算机，知道计算机系统的一般概念和原理，能用计算机语言编程序，对计算机和计算机科学持有积极的态度。计算机文化素养的构成 获取知识的方式发生了巨大的变化 表达自己的方式发生了巨大的变化 社会交往活动的方式发生了巨大的变化 计算机文化素养的培养 加强使用计算机机进行信息处理的意识 掌握基本的计算机科学技术知识 提高获取信息与处理信息的能力 加强信息道德能力计算机文化课程的学习要求 通过学习，要培养以下三种能力 操作使用能力 应用开发能力 研究创新能力
