第一章 计算机基础知识

1. 第一章 计算机基础知识 • 1.1 信息与信息技术 • 1.2 计算机概述 • 1.3 计算机的信息表示、存储及其它 • 1.4 计算机系统构成概述 • 1.5 微型计算机硬件构成 • 1.6 计算机的安全使用知识

2. 1.1 信息与信息技术 1.1.1 信息与载体 • 信息是对人类有一定意义的一系列符号的集合，信息依赖于载体进行传播。 1.1.2 什么是信息技术 • 信息技术即人们通常所讲的IT（Information Technology），从广义来看，信息技术是指完成信息的获取、传递、加工、再生和使用等功能的技术。 1.1.3 为什么要学习信息技术

3. 1.2 计算机概述 1.2.1 计算机的定义、特点和发展简史 • 计算机通常指一种能够存储程序和数据、自动执行程序、从而快速高效地完成对各种数字化信息的处理的电子设备，是一种能够协助人们获取、处理、存储和传递信息的信息处理机。 • 计算机的基本特点 ： （1）运算速度快 （2）运算精度高 （3）具有逻辑判断能力 （4）具有超强的记忆能力 （5）具有自动控制能力

4. 计算机的发展简史 • （1）近代计算机阶段 • （2）现代计算机阶段 按采用的主要逻辑元件划分为四代： • 第一代：采用电子管的计算机 • 第二代：采用晶体管的计算机 • 第三代：采用集成电路的计算机 • 第四代：超大规模集成电路计算机 • （3）微机和网络阶段

5. 计算机的分类和应用领域 • 计算机的分类： • 按照计算机的用途不同可以将计算机分为专用计算机和通用计算机等两类 • 从规模来看，计算机一般可以分为巨型机、大型机、小型机、工作站和微型机 • 主要应用领域： 1．科学和数值计算 2．信息处理 3．过程控制 4．计算机辅助设计与制造 5．计算机辅助教育CAI

6. 1.3 计算机的信息表示、存储及其它 • 信息与数据 • 数据（Data）是事实、概念或指令的特殊表达形式。 • 信息（Information）是对人类有一定意义的一系列符号的集合，它可以具体表现为各种数据。

7. 数制 • 基本术语：数制、权、基数 • 如十进制数1078按权展开为： 1078=1×103＋0×102＋7×101＋8×100 • 二进制：在计算机内部，通常采用二进制来计算和处理数据。二进制数的基数为2，由0、1两个数字组成，逢二进一 。 • 二进制数转换成十进制数：按位展开求和法 • 十进制数转换成二进制数：整数除2求余，余数倒排；小数乘2取整，结果正排。

8. （1）二进制数转换成十进制数（按位展开求和法）（1）二进制数转换成十进制数（按位展开求和法） 例1-1：将二进制数100101转换成十进制数。 （100101）2 =1×25+0×24+0×23+1×22+0×21+1×20 =32+4+1=（37）10 简便方法：列出位权值表，将二进制数按位对齐，求出1所对应的位权值的和，即为这个二进制数所对应的十进制数。 例：将二进制数1100001转换成十进制数。 位权值表： 128 64 32 16 8 4 2 1 二进制数： 0 1 1 0 0 0 0 1 • 求和：64+32+1=97 即（1100001）2=（97）10

9. （2）十进制数转换成二进制数（除2求余法） 例1-2：将十进制数（69）10转化为二进制数。 2 69 ……1 余数 2 34 ……0 2 17 ……1 2 8 ……0 2 4 ……0 2 2 ……0 2 1 ……1 0 （商为0时结束） 转化结果：（69）10=（1000101）2

10. （2）十进制数转换成二进制数 • 例：将十进制小数（0.375）10转化为二进制数。 • 0.375 • ╳ 2 • 0.750 ……0 • ╳ 2 • 1.500 ……1 • ╳ 2 • 1.000 ……1 • 转化结果：（0.375）10=（0.011）2

11. 数据的存储单位 • 位 －也称比特，记为“bit”或小写字母b，是最小的信息单位。 • 字节 －记为“Byte”或大写B。字节是计算机中的最小存储单元，一个字节由8个二进制位构成。 • 字 －记为Word，是计算机信息交换、加工、存储的基本单元。一个字由一个字节或若干字节构成。 • 字长 －计算机的中央处理器（CPU）中每个字所包含的二进制数的位数或包含的字符的数目称为字长。常见的字长有8位、16位、32位、64位。

12. 数据的存储单位 • K 字节 1KB = 1024 B= 210B • M（兆）字节 1MB = 1024 KB= 220 B • G（吉） 字节 1GB = 1024 MB= 230B • T（太）字节 1TB = 1024 GB= 240B

13. 1.3.3指令、指令系统、程序和源程序 • 指挥计算机执行某种基本操作的命令称为指令。 • 指令是一系列的二进制代码，是对机器进行程序控制的最小单位，也称为机器语言的语句。 • 指令由操作码和操作数两部分组成，操作码指示计算机要执行的操作，操作数指出参加操作的数本身或操作数所在的地址。 　　　　　　　操作码 操作数

14. 1.3.3指令、指令系统、程序和源程序 • 计算机提供给用户使用的全部指令就是这种计算机的指令系统或称为指令集。 • 不同型号的计算机指令系统一般是不同的，使用某种计算机时，必须向计算机提供根据指令系统编写的相应指令，这样计算机才能识别并执行它们。 • 程序是为完成一个完整的任务，计算机必须执行的一系列指令的集合。 • 用户自己编制的程序，称为源程序。

15. 1.3.4 ASCII码和汉字码 计算机需要处理的信息，包括各种数值数据和非数值数据，如各种键盘字符、汉字、特殊字符等，这些非数值数据需要转变成相应的二进制编码才能由计算机来进行处理。用来表示这些字符的二进制编码就被称为字符编码。 目前通常使用的字符编码有ASCII码和汉字码两大类。

16. 1.3.4 ASCII码和汉字码 1.ASCII码 ASCII码是美国标准信息交换码，有7位码和8位码两种版本。国际通用的7位ASCII码使用7位二进制数表示一个字符的编码，其编码范围从0000000B到1111111B，共有27=128个不同的编码值，相应地可以表示128个不同字符的编码。 8位ASCII码称为扩充ASCII码，它的范围是00000000B到11111111B，可以表示256种字符。

17. 2.汉字码 汉字编码主要包括汉字信息交换码（国标码）、汉字内码、汉字字型码、汉字输入码、汉字地址码等。各种汉字码之间的关系，如图所示。

18. 1.4 计算机系统构成概述 一个完整的计算机系统是由硬件系统和软件系统两大部分组成的，硬件也称硬设备，是指计算机中各种看得见、摸得着实实在在的装置，是计算机系统的物质基础。软件是指程序系统，是发挥机器硬件功能的关键。硬件是软件建立和依托的基础，软件是计算机系统的灵魂。

19. 1.4.1计算机系统构成 中央处理器 主机 硬件系统 计算机系统的基本构成 内存储器 外存储器 外设 输入输出设备 声卡、网卡、显卡 软件系统 系统软件 应用软件

20. 1.4.2计算机的硬件系统 1945年美籍匈牙利科学家冯·诺依 曼(Von Neumann)提出了一个“存储 程序”的计算机方案。这个方案包含 3个要点： ⑴采用二进制数形式表示数据和指令。 ⑵将指令和数据存放在存储器中。 ⑶计算机硬件由控制器、运算器、存储 器、输入设备和输出设备5部分组成。

21. 计算机工作原理 • “存储程序”工作原理的核心是“程序存储”和“程序控制”。 • 计算机是利用“存储器”（内存）来存放所要执行的程序的，CPU可以依次从存储器中取出程序中的每一条指令，并加以分析和执行，直至完成全部指令任务为止。 • 我们把按照这一原理设计的计算机称为“冯·诺依曼型计算机” 。

22. 1.4.2计算机的硬件系统 计算机的硬件系统由五大部分组成 1.控制器 —计算机的指挥中心,控制和协调整机的工作 2.运算器 —完成算术和逻辑运算 3.内存储器 —存储程序或数据 4.输入设备 —输入运行所需的程序或数据 5.输出设备 —输出运行结果及其它信息 ☆ 输入输出设备统称外部设备或 I/O 设备

23. CPU • 通常控制器和运算器合称为中央处理器（CPU） • CPU的速度和主频： • 速度：单位--MIPS（每秒钟百万条指令） • 主频（时钟频率）： • 单位--MHZ（兆赫兹），GHZ • 目前Pentium IV（CPU型号）的主频多为2GHz以上。 • 主要厂家：INTEL（奔腾、赛扬），AMD（毒龙、速龙、闪龙）

24. 几种类型的CPU（毒龙、速龙、奔腾4、至强）

25. 存储器 存储器是计算机的记忆部件，负责存储程序和数据。 主存储器（内存） 随机存储器RAM 在主机内部 只读存储器ROM 辅助存储器（外存）属于计算机外部设备 ROM存放固定不变的程序、数据和系统软件；其中的信息只能读出不能写入；断电后信息不会丢失。 RAM是一种读写存储器，其内容可以随时根据需要读出或写入；断电后信息丢失。

26. 内存储器（与CPU一起构成主机） 一般使用半导体存储器，存取速度比外存快，但内存容量不大，多在128MB～1GB之间，而且随机存储器中的信息在断电后会消失，因此不利于数据的保存。

27. 外存储器 • 外存储器也称辅助存储器、外存，存储容量大，通常容量为几十GB,可以用来存储CPU暂时不会用到的信息和数据。 • 外存只同内存交换信息，而CPU则只和内存交换信息。 • 外存主要有磁盘存储器（硬盘、软盘）、光盘存储器、USB接口存储器。（P17）

28. 硬磁盘图片

29. 光盘是利用光盘片存储信息的圆盘。

30. 软磁盘

31. 4.输入设备 输入设备可以将各种外部信息和数据转换成计算机可以识别的电信号，从而使计算机能够接收。常见的输入设备有键盘、鼠标、手写笔、扫描仪、数码相机、摄像头等。

32. 鼠标 鼠标根据其使用原理可分为：机械鼠标、光学鼠标和光电鼠标。

33. 4.输入设备

34. 4.输入设备 光电笔：

35. 5.输出设备 输出设备可以将计算机内部处理后得出的电信号形式的信息传递出来，让人能够接收，如用显示器显示、用打印机打印等，常见的输出设备有打印机、显示器、绘图仪等。

36. 显示器： 显示控制适配器（显卡） 显示器

37. 显示器： 通常所说的显示器就是指监视器，划分为阴极射线管CRT显示器和液晶LCD显示器两大类。 主要技术指标有屏幕尺寸、显示分辨率、刷新频率等。 分辨率：屏幕能显示像素的数目，像素是可以显示的最小单位。 分辨率越高，则像素越多，能显示的图形就越清晰。1024*768 刷新频率：指每秒钟内屏幕画面刷新的次数。刷新频率越高，画面闪烁越小，通常是75Hz～90Hz。

38. 打印机：（P19） 打印机是重要的输出设备之一，通常可以按成字方式的不同分为击打式和非击打式两种。针式打印机是最常见的击打式打印机，非击打式打印机主要有激光打印机和喷墨打印机。

39. 绘图仪

40. 1.4.3计算机的软件系统 • 计算机软件指计算机运行所必须的各种程序、数据和相关文档的集合。 • 无软件的计算机称为裸机。 • 软件通常分为系统软件和应用软件两类。 • 系统软件是负责管理、监控和维护计算机资源的软件，包括操作系统、高级语言的编译或解释程序、数据库管理系统以及系统服务程序等。 • 应用软件是为解决某些领域的实际问题而开发编制的计算机程序，如字处理软件、电子表格软件、图象处理软件、CAD/CAI软件等。

41. 程序设计语言 • 程序设计语言通常分为：机器语言、汇编语言和高级语言。 • 机器语言是计算机唯一能够识别并直接执行的语言。 • 汇编语言是符号化的机器语言，将汇编源程序翻译为机器指令（目标程序）的过程叫做汇编。 • 高级语言源程序可以通过编译或解释程序翻译成机器语言程序，一般采用编译方法。

42. 1.5 微型计算机硬件构成 • 1.5.1 微型计算机硬件基本配置 • 主机 • 包括：CPU、内存、主板、显卡、声卡、网卡、硬盘、光驱、小驱 • 显示器 • 鼠标、键盘 • 音箱等附设

43. 微型计算机的主机 • 微型计算机的主机包括中央处理器、主板、主存储器、外存储器、电路接口部件、网络设备和多媒体设备等部件，是计算机系统的核心。 • 1. 中央处理器 • 2. 主板 • 3. 主存储器（内存） • 随机存储器（RAM） • 只读存储器（ROM） • 高速缓冲存储器（Cache） • 4．输入输出接口：串行通讯接口、USB接口等。

44. 微型计算机的主机 • 微型计算机一般采用总线结构。所谓总线是一组共享的通信链路，它使用一组线路将多个子系统连接起来。 • 根据总线所处的位置，总线分为内部总线和外部总线两类。内部总线是指CPU内各部件的连线，外部总线是指系统总线，即CPU与存储器、I/O系统之间的连线。 • 微型计算机的系统总线从功能上分为地址总线、数据总线和控制总线。

45. 微型计算机的主机 1．地址总线 地址总线是单向的。地址总线的位数决定了CPU的寻址能力，也决定了微型机的最大内存容量。 2．数据总线 数据总线用于CPU与存储器、CPU与I/O接口之间的双向传输，其宽度(根数)称做字长,决定了计算机每次传送(处理)的二进制数据位数。传输方向是双向的。 3．控制总线 控制总线是CPU对外围芯片和I/O接口的控制以及这些接口芯片对CPU的应答、请求等信号组成的总线。

46. 机箱： • 分立式和卧式 • 背部用于集中各种线缆连接接口（电源接口、显示器接口、打印机接口、鼠标接口、键盘接口、网络接口等）。 • 前面板便于操作和状态显示（软驱、CD-ROM、电源开关、指示灯等） • 防尘、散热

47. 主板： 主板是安装在主机机箱内的一块矩形电路板。主板的类型和档次决定着整个微机系统的类型和档次，主板的性能影响着整个微机系统的性能，是电脑中最重要的部件之一。 主板是一块印刷线路板，上面集成了控制芯片组、各种I/O控制芯片、晶振、扩展槽（与各种适配卡如显卡、声卡、网卡、Modem等的接口）、除适配卡外的其他配件与主板的接口（如CPU插座、内存插座等）。芯片组是整块主板的心脏，起着决定主板性能的关键作用。

48. 主板： • CPU插座 • 存储器插槽 • 总线扩展槽（PCI, AGP，PCI-E) • IDE，SATA接口（用于连接硬盘、CD-ROM和软驱） • 键盘、串口、并口、USB等接口 • 电源（直流5V和12V)接口 • CMOS、BIOS

50. 主板的说明 1．CMOS只读存储器 CMOS 只读存储器中装载着BIOS程序。BIOS负责处理主板与操作系统之间的接口问题。 2．I/O扩充插槽 在主板上备有一些扩充插槽，用来插入部件或连接外部设备。