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计算机应用基础

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计算机应用基础. 计算机基础知识. 教学目的. 电子计算机( electronic computer )俗称电脑,是 20 世纪科学技术的卓越成就之一。计算机科学技术及其应用技术的高速发展,在世界范围内形成了一场信息革命。计算机的发展扩展了计算机的应用领域,而计算机的应用反过来又促进了计算机的发展。 通过本章的学习,使读者了解计算机的概念、发展、特点、应用领域、计算机中信息的表示。. A.1 计算机基本概念 A.1.1 计算机的概念 A.1.2 计算机的发展 A.1.3 计算机的分类 A.1.4 计算机的特点 A.1.5 计算机应用领域

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计算机应用基础

计算机基础知识

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教学目的

电子计算机(electronic computer)俗称电脑,是20世纪科学技术的卓越成就之一。计算机科学技术及其应用技术的高速发展,在世界范围内形成了一场信息革命。计算机的发展扩展了计算机的应用领域,而计算机的应用反过来又促进了计算机的发展。通过本章的学习,使读者了解计算机的概念、发展、特点、应用领域、计算机中信息的表示。

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A.1 计算机基本概念

A.1.1 计算机的概念

A.1.2 计算机的发展

A.1.3 计算机的分类

A.1.4 计算机的特点

A.1.5 计算机应用领域

A.2 计算机中信息的表示

A.2.1 数制

A.2.2 数制间的转换

A.2.3 信息的几种编码

计算机基础知识
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A.1 计算机的概念

20世纪40年代中期,由于导弹、火箭、原子弹等现代科学技术的发展,出现了大量极其复杂的数学问题,原有的计算工具已无法满足要求;而电子学和自动控制技术的迅速发展,也为研制新的计算工具提供了物质技术条件。1946年,在美国宾夕法尼亚大学,由John W.Mauchly博士和它的研究生J.Presper Eckert 领导的研制小组为精确测算炮弹的弹道特性而制成了ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Calculator)计算机,这是世界上第一台真正能自动运行的电子数字计算机。它占地面积约170m2 ,使用了18800只电子管,耗电量极大,其功能还比不上现在的一只掌上可编程计算器。但它毕竟是世界上第一台可以实际使用的电子计算机,为电子计算机的发展奠定了技术基础。它的问世,标志着电子计算机时代的到来。半个多世纪以来,计算机科学技术有了飞速的发展,计算机的性能越来越高、价格越来越便宜、应用越来越广泛。时至今日,计算机已经广泛应用于国民经济及社会生活的各个领域,计算机科学技术的发展水平、计算机的应用程度已成为衡量一个国家现代化水平的重要标志。本节将介绍计算机的概念、特点、用途和发展。

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A.1.1 计算机的概念

在计算机诞生的初期主要是用来进行科学计算的,因此被称为“计算机”,然而,现在计算机的处理对象已经远远超过了“计算”这个范围,计算机可以对数字、文字、声音、图像等各种形式的数据进行处理。

计算机是一种能够按照事先存储的程序,自动、高速度地对数据进行输入、处理、输出和存储的系统

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A.1.1 计算机的概念

一个计算机系统包括硬件和软件两大部分,硬件是由电子的、磁性的、机械的器件组成的物理实体,包括运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备等5个部分组成。软件则是程序及有关文档的总称,包括系统软件和应用软件。系统软件是为了对计算机进行管理、提高计算机的使用效率和方便用户使用的各种通用软件,一般由计算机厂商提供。常用的系统软件有操作系统、程序设计语言翻译系统、连接程序、诊断程序等。应用软件是指专门为某一应用的目的而编制的软件,常用的应用软件有字处理软件、表处理软件、统计分析软件、数据库管理系统、计算机辅助软件、实时控制与处理软件以及其他应用于国民经济各行各业的应用程序。计算机硬件执行各种基本的操作,是计算机应用的物质基础,软件则进一步扩大了硬件的功能或者通过程序告诉计算机应该做什么,使硬件完成特定的应用。任何一台计算机只有配备了各种使用方便的软件,才能发挥其作用、扩大其应用范围。

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A.1.2 计算机的发展

自从第一台电子计算机诞生以来,它发展之迅速,普及之广泛,对整个社会和科学技术影响之深远,远非其他任何学科所能比拟。时至今日,计算机已经成为人们生产劳动和日常生活中必备的重要工具。

电子器件的发展推动了电子电路的发展,为研制计算机奠定了物质技术基础。可以说电子元器件的发展是推动计算机发展的主要动力,所以计算机界常以电子器件作为计算机发展年代划分的依据。此外,在计算机发展的各个阶段,所配置的软件和使用的方式也有不同的特点,成为划分代的标志之一。

a 1 2
A.1.2 计算机的发展

第一代计算机(1946年~1957年)

第一代计算机的逻辑元件是电子管,主存储器先采用延迟线,后采用磁鼓磁芯,外存储器使用磁带,并用机器语言和汇编语言编写程序。

这一阶段计算机的主要特点是体积大、运算速度低、成本高、可靠性差、内存容量小。主要用于科学计算,从事军事和科学研究方面的工作。

第二代计算机(1958年~1964年)

第二代计算机是晶体管计算机时代,这一代计算机使用的主要逻辑元件是晶体管。晶体管较之电子管有体积小、耗电低、可靠性高、功能强、价格低等优点。主存储器采用磁芯,外存储器使用磁带和磁盘。并开始使用管理程序,后期使用操作系统并出现了一批高级程序设计语言。

这个时期计算机的应用扩展到数据处理、自动控制等方面。运行速度已提高到每秒几十万次,体积大大减小,可靠性和内存容量也有较大的提高。

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A.1.2 计算机的发展

第三代计算机(1965年~1970年)

第三代计算机逻辑元件采用小规模或中小规模集成电路来代替晶体管,这种器件把几十个或几百个分立的电子元件集中做在一块几平方毫米的硅片上(一般称为集成电路芯片),使计算机的体积和耗电大大减小,运算速度却大大提高,每秒钟可以执行几十万次到几百万次的加法运算,性能和稳定性进一步提高。

在这个时期,系统软件有了很大发展,出现了分时操作系统,在程序设计方法上采用结构化程序设计,为研制更加复杂的软件提供了技术上的保证。在应用方面,已被广泛地应用到科学计算、数据处理、事务管理和工业控制等领域。

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A.1.2 计算机的发展

第四代计算机(1970年至今)

第四计算机最为显著的特征就是使用了大规模和超大规模集成电路。大规模集成电路(Large Scale Integration,简记为LSI)每个芯片上的元件数为1000~10000个;而超大规模集成电路(Very Large Scale Integration,简记为VLSI)每个芯片上则可以集成10000个以上的元件。此外,使用了大容量的半导体存储器作为内存储器;在体系结构方面进一步发展了并行处理、多机系统、分布式计算机系统和计算机网络系统;在软件方面推出了数据库系统、分布式计算机系统以及软件工程标准等。

这一时代计算机的运行速度可达到每秒上千万次到万亿次,存储容量和可靠性有了很大提高,功能更加完备,价格越来越低。这个时期计算机的类型除小型、中型、大型机外,开始向巨型机和微型机两个方面发展,计算机逐渐进入了办公室、学校和普通家庭。

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A.1.2 计算机的发展

第五代计算机

目前使用的计算机都属于第四代计算机,第五代计算机尚处在研制之中,而且进展比较缓慢。第五代计算机的研究目标是试图打破计算机现有的体系,即以二进制数和存储程序控制为基础的结构,使得计算机能够具有像人那样的思维、推理和判断能力。也就是说,第五代计算机的主要特征是人工智能,它具有一些人类智能的属性,例如自然语言理解能力、模式识别能力和推理判断能力。

第五代计算机由于采用一系列的高新技术,所以这一代计算机已经很难再以器件来作为划分年代的依据了。大体上说,第五代计算机是采用更大规模集成电路、非冯.若依曼体系结构、人工神经网络的智能计算机系统。

现代计算机的发展正朝着巨型化、微型化的方向发展,计算机的传输和应用正朝着网络化、智能化的方向发展,并越来越广泛地应用于我们的工作、生活和学习中,对社会生活起到不可估量的影响。

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A.1.3 计算机的分类

由于计算机科学技术的发展,计算机已经成为一个庞大的家族,根据计算机的处理对象、计算机的用途以及计算机的规模等不同角度可作如下分类。

1. 按处理对象分类

按计算机处理对象及其数据的表示形式可分为数字计算机(Digital Computer)、模拟计算机(Analog Computer)和数字模拟混合计算机(Hybrid Computer)三类。

(1) 数字计算机。该类计算机输入、处理、输出和存储的数据都是数字量(0和1所构成的二进制数的形式),这些数据在时间上是离散的。非数字量的数据(如字符、声音、图像等)只要经过编码后也可以处理。通常使用的计算机都是数字计算机。

(2) 模拟计算机。该类计算机输入、处理、输出和存储的数据都是模拟量(如电压、电流、温度等),这些数据在时间上是连续的。模拟计算机不如数字计算机精确、通用性不强,但解题速度快,主要用于过程控制的模拟仿真。

(3) 数字模拟混合计算机。该类计算机将数字技术和模拟技术相混合,兼有数字计算机和模拟计算机的功能。

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A.1.3 计算机的分类

2. 按用途分类

按照计算机的用途及使用的范围可分为通用计算机(General Purpose Computer)

和专用计算机(Special Purpose Computer)两类。

(1) 通用计算机。该类计算机具有广泛的用途和使用范围,可以用于科学计算、数据处理和过程控制等。

(2) 专用计算机。该类计算机适用于某一特殊的应用领域,如智能仪表、生产过程控制、军事装备的自动控制等。

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A.1.3 计算机的分类

3. 按规模分类

按照计算机的规模可分为巨型计算机、大/中型计算机、小型计算机、微型计算机、工作站、服务器。

(1) 巨型计算机(Super Computer)

巨型计算机是指运算速度快、存储容量大,每秒可达1亿次以上浮点运算速度,主存储容量高达几百MB甚至几GB。这类机器价格相当昂贵,主要用于复杂、尖端的科学研究领域,特别是军事科学计算。

我国研制成功的银河I 型亿次机,银河II型十亿次机,银河III型百亿次计算机,联想iCluster1800万亿次机都是巨型机。

(2) 大/中型计算机(Mainframe)

该类计算机也具有较高的运算速度,每秒钟可以执行几千万条指令,并具有较大的存储容量及较好的通用性,但价格比较昂贵,通常被用来作为银行、铁路等到大型应用系统中的计算机网络的主机来使用。

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A.1.3 计算机的分类

(3) 小型计算机(Mini Computer)

小型计算机运算速度和存储容量略低于大/中型计算机,但与终端和各种外部设备连接比较容易,适合于作为联机系统的主机,或者工业生产过程的自动控制。

(4) 微型计算机(Micro Computer)

以运算器和控制器为核心,加上由大规模集成电路制作的存储器、输入/输出接口和系统总线,就构成体积小、结构紧凑、价格低但又具有一定功能的微型计算机。以微型计算机为核心,再配以相应的外部设备(如键盘、显示器、鼠标器、打印机)、电源、辅助电路和控制微型计算机工作的软件就构成了一个完整的微型计算机系统。微型计算机系统又称微电脑或个人计算机,简称PC(Personal Computer)。它的问世在计算机的普及应用中发挥了重大的推动作用。

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A.1.3 计算机的分类

(5)工作站(Workstation)

它是为了某种特殊用途由高性能的微型计算机系统、输入/输出设备以及专用软件组成。例如图形工作站包括有向性能的主机、扫描仪、数字化仪、高精度的屏幕显示器、其他通用的输入输出设备以及图形处理软件,它具有很强的对图形进行输入、处理、输出和存储的能力,在工程设计以及多媒体信息处理中有广泛的应用。

(6)服务器(Server)

服务器是一种在网络环境下为多用户提供服务的共享设备,一般分为文件服务器、通信服务器、打印服务器等。该设备连接在网络上,网络用户在通信软件的支持下远程登录,共享各种服务。

由于科学技术的发展,微型计算机与工作站、小型计算机乃至中、大型计算机之间的界限已经愈来愈模糊。无论按哪一种分类方法,各类计算机之间的主要区别是运算速度、存储容量及机器体积等。

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A.1.4 计算机的特点

各种类型的计算机虽然在用途、性能、结构等方面有所不同,但它们都具备以下一些特点:

1. 运算速度快

目前的巨型计算机的运算速度已达到每秒钟万亿次,微型计算机也可达到每秒亿次以上。使大量复杂的科学计算问题得以解决。例如卫星轨道的计算、大型水坝的计算、天气预报的计算等。过去人工计算需要几年甚至更长时间完成的工作,而现在用计算机只需几天、甚至几分钟就可以完成。

2. 计算精度高

科学技术的发展尤其是尖端科学技术的发展,需要高精度的计算。计算机控制的导弹之所以能够准确地命中目标,是与计算机的精度分不开的。一般计算机可以有十几位甚至几十位(二进制)有效数字,计算精度可达到千分之几到百万分之几,这是其他任何计算工望尘莫及的。

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A.1.4 计算机的特点

3. 具有记忆和逻辑判断的能力

随着计算机存储容量的不断增大,可存储记忆的信息越来越多,计算机不仅能进行计算,而且能把参加运算的数据、程序及计算结果保存起来,以供用户随时调用。还可以对各种信息(如文本、图象、音频和视频等)通过编码技术进行算术和逻辑运算,甚至进行推理和证明。

4. 具有自动控制能力

计算机内部操作是根据人们事先编好的程序自动控制执行的。用户根据实际应用需要,事先设计好运行步骤和程序,计算机会十分严格地按照程序规定的步骤操作,整个程序无需人工干预。

a 1 5
科学

计算

A.1.5 计算机的应用领域

CAD/CAM

CAI

实时控制

数据处理

人工

智能

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A.1.5 计算机的应用领域

1. 科学计算

科学计算也称数值计算,是计算机最基本的应用领域之一,计算机最开始是为了解决科学研究和工程设计中遇到的大量数值计算而研制的计算工具,随着现代科学技术发展,数值计算在现代科学研究中的地位不断提高。在尖端科学领域中显得尤为重要。如人造卫星轨迹的计算、房屋抗震强度的计算,火箭、宇宙飞船的研究设计以及我们每天收听收看的天气预报都离不开计算机的精确计算。

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A.1.5 计算机的应用领域

2. 数据处理

所谓数据处理即使用计算机对数据进行输入、分类、加工、整理、合并、统计、制表、检索以及存储等,也叫信息处理,是计算机应用最广泛的领域。在当今信息化的社会中,每时每刻都在产生大量的信息,只有利用计算机才能在浩如烟海的信息中管理和充分利用信息这一宝贵的资源。目前,字处理软件、电子报表软件的使用已经十分广泛,在办公自动化中发挥了巨大的作用。利用数据库技术开发的管理信息系统和决策支持系统等也大大提高了企业或政府部门的现代化管理水平。这些都是计算机在数据处理领域的典型应用。

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A.1.5 计算机的应用领域

3. 实时控制

所谓实时控制是指及时地采集、检测数据,使用计算机快速地进行处理并自动地控制被控对象的动作,实现生产过程的自动化。此外,计算机在实时控制中还具有故障检测、报警和诊断等功能。在钢铁、石油、化工、制造业等工业都需要进行实时控制,以提高生产效率和产品质量。

4. 人工智能

所谓人工智能是由计算机来模拟或部分模拟人类的智能。计算机应用于人工智能研究的主要领域包括:自然语言理解、专家系统、机器人、定理自动证明等。

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A.1.5 计算机的应用领域

5. 计算机辅助工程和辅助教育

计算机辅助工程主要包括:计算机辅助设计(Computer Aided Design,简记为CAD)、计算机辅助制造(Computer Aided Manufacturing,简记为CAM)、计算机集成制造系统(Computer Integrated Manufacturing System简记为CIMS)和计算机辅助教育(Computer Aided Instruction 简记为CAI)。

(1) CAD

CAD是利用计算机的计算、逻辑判断、数据处理以及绘图等功能,并与人的经验和判断能力相结合,共同来完成各种产品或者工程项目的设计工作,实现设计过程的自动化或半自动化。如建筑、机械、汽车、飞机、船舶、大规模集成电路等设计领域都广泛地使用了计算机辅助设计系统,使得设计过程的部分工作实现了自动化。在CAD中所涉及的主要技术有:图形处理技术、工程分析技术、数据库管理技术、软件设计技术和接口技术等。

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A.1.5 计算机的应用领域

(2) CAM

CAM是使用计算机辅助人们完成工业产品的制造任务。从对设计文档、工艺流程、生产设备等的管理,到对加工与生产装置的控制和操作,都可以在计算机的辅助下完成。例如计算机监视系统、计算机过程控制系统和计算机生产计划与作业调度系统等都属于计算机辅助制造系统的应用,由于生产过程中的所有信息都可以利用计算机来存储和传送,而且可以把CAD的输出(即设计文档)作为CAM设备的输入,所以将CAD系统与CAM系统相结合能够实现无图纸加工,使得设计和制造过程的部分工作实现自动化,进一步提高生产的自动化水平。

(3) CIMS

CIMS是将计算机技术集成到制造工厂的整个制造过程中,使企业内的信息流、物流、能量流和人员活动形成一个统一协调的整体。CIMS的对象是制造业,手段是计算机信息技术、实现的关键是集成,集成的关键核心是数据库管理。在CIMS中,利用计算机将接受定单、产品设计、生产制造、入库与销售以及经营管理的整个过程连接起来,形成一个自动的流水线,从而建立企业现代化的生产管理模式。

(4) CAI

CAI所涉及的层面很广,从校园网到Internet,从CAI课件的制作到远程教学,从儿童的智力到中小学教学以及大学的教学,从辅助学生自学到辅助教师备课,从计算机辅助实验到学校教学管理等,都可以在计算机的辅助下进行,从而可以提高教学质量和学校管理水平与工作效率。在计算机辅助教育中使用的主要技术有:多媒体技术、校园网技术、Internet与Web技术、数据库与管理系统技术等。

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A.1.5 计算机的应用领域

6. 多媒体技术应用

随着电子技术特别是通信和计算机技术的发展,人们已经有能力把文本、动画、图形、图像、音频、视频等各种媒体综合起来,构成一种全新的概念——“多媒体”(Multimedia.)。在医疗、教育、商业、银行、保险、行政管理、军事、工业、广播和出版等领域中,多媒体的应用发展很快。

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目前,计算机能够处理文本、图像、音频、视频等多种信息和数据,这些信息都是使用二进制编码表示的,之所以使用二进制编码表示,是因为二进制易于用电子器件实现。本节将介绍计算机数制、二进制的运算规则、不同进制数之间的转换、常见的信息编码。A.2 计算机中的信息表示
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A.2.1 数制

按进位的原则进行计数称为进位计数制,简称数制。在日常生活中最常用的数制是十进制。此外,也使用许多非十进制的计数方法。例如计时采用60进制,即60秒为1分,60分为1小时;1星期有7天,是7进制;1年有12个月,是12进制。由于在计算机中是使用电子器件的不同状态来表示数的,而电信号一般只有两种状态,如导通与截止,通路与断路等。因此在计算机采用的是二进制。由于二进数书写起来不方便,因此常常根据需要使用八进制和十六进制数。

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A.2.1 数制

1.十进制数

1. 十进制数用十个数来表示:0,1,2,3,4,5,6,7,8,9;

2. 逢十进一;

3. 相同数字所在位置不同,表示的数值不同。

十进制的基数是10,各位的权值数部分从右至左分别是100,101,102,…,例如,数值76543.82用公式表示为:

7×104+6 ×103+5 ×102+4 ×101+3×100+8×10-1+2×10-2

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A.2.1 数制

事实上,无论哪一种数制,其计数和运算都具有共同的规律与特点。采用位权表示的数制具有以下3个特点:

(1)数字的总个数等于基数。如十进制数使用10个数字(0-9)。

(2)最大的数字比基数小1。如十进制中最大的数字为9

(3)每个数字都要乘以基数的幂次,该幂次由每个数字所在的位置决定。

slide30
A.2.1 数制

一般地,对于N进制而言,基数为N,使用N个数字表示数值,其中最大的数字为N-1,任何一个N进制数A:

A=AnAn-1An-2…A1A0A-1A-2A…A-m

均可表示为如下的形式:

A= AnAn-1An-2…A1A0A-1A-2…A-m

=An×Nn+An-1×Nn-1+ An-2×Nn-2+…+ A1×N1+ A0×N0

+A-1×N-1+…A-m×N-m

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A.2.1 数制

2. 二进制数

二进制使用数字0、1来表示数值,且采用“逢二进一”的进位计数制。二进制数中处于不同位置上的数字代表不同的值。每一个数字的权由2的幂次决定,二进制数的基数为2。二进制数也具有以下与十进制数相类似的3个特点:

(1) 数值的总个数等于基数,即二进制数仅使用0和1两个数字。

(2) 最大的数字比基数小1,即二进制中最大的数字为1,最小的数字为0。

(3) 每个数字都要乘以基数的幂次,该幂次由每个数字所在的位置决定。例如,二进制数(1101.1011)2可表示为:

(1101.1011)2= 1×23 + 1×22 + 0×21 + 1×20 + 1×2-1 + 0×2-2 + 1×2-3+ 1×2-4

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A.2.1 数制

二进制的表示方式是“逢二进一”,即每位计数满2时向高位进1,对于二进制数,小数点向右移一位,数就扩大2倍,反之,小数点左移一位,数就缩小2倍。例如:

1101.1011=110.11011×10

1011.011=10110.11×1/10

注意:式中等号右边的10是二进制数,等于十进制数的2,而不是十进制数的10。

这个性质与十进制类似,只不过在十进制中,小数点右移一位,数就扩大10倍;反之小数点左移一位,数就缩小10倍。

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A.2.1 数制

二进制的加法和乘法运算规则如下:

(1) 加法运算规则:

0+0=0 1+0=1 0+1=1 1+1=10(2) 乘法运算规则:

0×0=0 1×0=0 0×1=0 1×1=1

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1

0

1

1

0

22

+

+

0

1

1

0

1

13

35

1

1

2

1

2

0

0

2

0

1

1

1

1

1

1

1

0

0

0

1

1

二进制的运算
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A.2.1 数制

3. 八进制数

八进制使用数字0、1、2、3、4、5、6、7来表示数值,且采用“逢八进一”的进位计数制。八进制数中处于不同位置上的数值代表不同的值。每一个数字的权由8的幂次决定,八进制数的基数为8。例如,八进制数( 6320.127 )8可表示为:( 6320.127 )8=6×83+3×82+2×81+0×80

+1×8-1+2×8-2+7×8-3

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A.2.1 数制

4. 十六进制数

十六进制数使用数字0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F来表示数值,其中A、B、C、D、E、F分别表示数字10、11、12、13、14、15。十六进制数的计数方法为“逢十六进一”十六进制数中处于不同位置上的数值代表不同的值。每一个数字的权由16的幂次决定,十六进制数的基数为16。

例如十六进制数的(37B5)16可表示为:

( 37B5 )16=3×163+7×162+11×161+5×160

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十进制

二进制

八进制

十六进制

基数

10

2

8

16

数字符号

0~9

0、1

0~7

0~9、A、B、C、D、E、F

A.2.1 数制

常用数制的基数和数字符号

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A.2.2 数制间的转换

将数由一种数制转换为另一种数制称为数制之间的转换。由于日常生活中通常使用的是十进制数,而计算机中使用的是二进制数,所以,在使用计算机时必须将输入的十进制数转换成计算机所能接受的二进制数,计算机在运行结束后,再将二进制数转换为人们所习惯的十进制数输出,不过,这两个转换过程完全由计算机系统自行完成而不需要人的参与。而在计算机中引入八进制和十六进制的目的是为了书写和表示上的方便,在计算机内部信息的存储和处理仍然采用二进制数。

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1. 十进制数转换为非十进制数

将十进制数转换为非十进制数分为整数和小数两部分进行转换:

(1)十进制整数转换为非十进制整数

将十进制整数转换为非十进制整数采用“除基取余法”,即将十进进制数逐次除以需转换为数制的基数,直到商为0为止,然后将所得的余数由下而上排列即可。

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÷2

1

换算方法:

1、除二

2、取余

3、倒序

1

3

9

69

÷2

÷2

÷2

÷2

÷2

÷2

1

0

1

0

0

0

4

17

2

34

1

8

十进制→二进制

10001011

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换算方法:

1、除八

2、取余

3、倒序

十进制→八进制

将十进制数77转换为八进制数。

( 77 )10=( 115 )8

slide42
换算方法:

1、除十六

2、取余

3、倒序

十进制→十六进制

将十进制数77转换为十六进制数

( 77 )10=( 4D )8

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十进制→二进制(小数部分)

(2) 十进制小数转换为非十进制小数

将十进制小数转换为非十进制小数采用“乘基取整法”,即将十进制小数逐次乘以需转换为数制的基数,直到小数的当前值等于0或满足所要求的精度为止,最后将所得到的乘积的整数部分从上到下排列即可。

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换算方法:

1、乘二

2、取整

3、正序

×2

1

.375

×2

1011

0

.75

×2

1

.5

×2

1

.0

十进制→二进制(小数部分)

.6875

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十进制→二进制(小数部分)

〖例1-4〗将十进制小数0.625转换成二进制小数。

〖解〗对0.625用乘2取整:

结果为:( 0.625 )10=( 0.101 )2

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十进制→二进制(小数部分)

通常,一个非十进制小数能够完全准确地转换成十进制数,但一个十进制小数并不一定能完全准确地转换成非十进制小数。在这种情况下,可以根据精度要求只转换到小数点某一位为止,这就是该小数的近似值。

例:将十进制小数0.32转换成二进制小数。

〖解〗对0.32用乘2取整:

结果为:

( 0.32 )10=( 0.0101… )2

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十进制数转换为非十进制数

如果一个数既有整数部分又有小数部分,应将整数部分和小数部分分别进行转换,然后把两者相加便得到结果。

〖例1-6〗 将十进制数77.625转换为二进制数。

〖解〗 ∵ ( 77 )10=( 1001101 )2

( 0.625 )10=( 0.101 )2

∴ ( 77.625 )10=( 1001101. 101 )2

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2. 非十进制数转换为十进制数

非十进制数转换为十进制数采用“位权法”,即把各非十进制数按权展开,然后求和,便可得到转换的结果。转换方式如下公式表示:

(F)x= a1×xn-1+a2×xn-2+ …+ am-1×x1+ am×x0+ am+1×x-1+…

式中a1、a2、…am-1 am…为系数,x为基数,n为项数。

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1

0

1

1

0

1

1

1

128

27

64

26

32

25

24

16

23

8

22

4

2

21

1

20

+

128+32+16+4+2+1= 181

二进制→十进制
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0

1

0

1

0

0

1

0

1

1

0

0

0

1

1

0

0

1

0

0

1

0

0

0

二进制→十进制(练习)

84

168

42

slide51
由于二进制数通常位数比较多,读和写时容易出错,因此人们又采用了另外一些进制的方法来书写数值,这些进制的数通常与二进制的数有良好的对应关系

八进制数是将二进制的三位一组,进行合并后来记录数值的计数方法

十六进制数是二进制的四位一组,进行合并后来记录数值的计数方法

必须明确一点:真正由计算机可以直接存贮和处理的数只能是二进制。

更多的进制……
slide52
十进制

1

8

3

1

0

1

1

0

1

1

1

二进制

2

6

7

八进制数

八进制

slide53
十进制

1

8

3

1

0

1

1

0

1

1

1

二进制

B

7

十六进制数

十六进制

值 :0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

表示:0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F

slide54
二进制数

八进制数

十进制数

十六进制数

二进制数

八进制数

十进制数

十六进制数

0000

0

0

0

1001

11

9

9

0001

1

1

1

1010

12

10

A

0010

2

2

2

1011

13

11

B

0011

3

3

3

1100

14

12

C

0100

4

4

4

1101

15

13

D

0101

5

5

5

1110

16

14

E

0110

6

6

6

1111

17

15

F

0111

7

7

7

10000

20

16

10

1000

10

8

8

……

……

……

……

需要说明的问题

注意:在进行八、十六进制数之间的转换时,往往利用二进制作为中介。即先把原数转换为

二进制,再把得到的二进制转换为目标进制。

slide55
A.2.3 信息的几种编码

由于计算机内部采用的是二进制的方式计数,因此输入到计算机中的各种数字、文字、符号或图形等数据都是用二进制数编码的。不同类型的字符数据其编码方式是不同的,编码的方法也很多。

slide56
BCD码

BCD(Binary Coded Decimal)码是用若干位二进制数码表示一位十进制数的编码,简称二—十进制编码。

二—十进制编码的方法很多,使用最广泛的是8421码,8421码采用4位二进制数表示1位十进制数,即每1位十进数用4位二进制编码表示,这4位二进制数各位权由高到低分别是23、22 、21、20,即8、4、2、1。

slide57
BCD码

〖例1-14〗将十进制数3879转换为BCD码。

即二进制数3879的BCD码为0011 1000 0111 1001

slide58
BCD码

〖例1-15〗 将BCD码1001 0111 0101 0110转换为十进制数。

即BCD码1001 0111 0101 0110的十进数为9756

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ASCII码

ASCII码是由美国国家标准委员会制定的一种包括数字、字母、通用符号、控制符号在内的字符编码,全称为美国国家信息交换标准代码(American Standard Code For Information Interchange)。

ASCII码能表示128种国际上通用的西文字符,只需用7个二进制位(27=128)表示。ASCII码采用7位二进制表示一个字符时,为了便于对字符进行检索,把7位二进制数分为高3位(b7b6b5)和低4位(b4b3b2b1)。7位ASCII编码如表1-3所示。利用该表可查找数字、运算符、标点符号以及控制字符与ASCII码之间的对应关系。例如数字“8”的ASCII码为0111000,大写字母“B”的ASCII码为1000010,小写字母“a”的ASCII码为1100001。

ascii
ASCII代码表

代码:100 0001 = 65

slide61
ASCII码

表中高3位为000和001的两列是一些控制符。例如“NUM”表示空白、“STX”表示文本开始、“ETX”表示文本结束、“EOT”表示发送结束、“CR”表示回车、“CAN”表示作废、“SP”表示空格、“DEL”表示删除等。

在计算机中一个字节为8位,为了提高信息传输的可靠性,在ASCII码中把最高位(b8)作为奇偶校验位。所谓偶校验位是指代码传输过程中,用来检验是否出现错误的一种方法,一般分奇检验和偶校验两种。偶校验规则为:若7位ASCII码中“1”的个数为偶数,则校验位置“0”;若7位ASCII码中“1”的个数为奇数,则校验位置“1”。校验位仅在信息传输时有用,在对ASCII码进行处理时校验位被忽略。

slide62
汉字编码

计算机在处理汉字时也要将其转换为二进制码,这就需要对汉字进行编码,通常汉字有两种编码:国标码和机内码。

slide63
国标码

我国根据有关国际标准于1980年制定并颁布了中华人民共和国国家标准信息交换用汉字编码GB2312-80,简称国标码。国标码的字符集共收录6763个常用汉字和682个非汉字图形符号,其中使用频度较高的3755个汉字为一级字符,以汉语拼音为序排列;使用频度稍低的3008个汉字为二级字符,以偏旁部首进行排列。682个非汉字字符主要包括拉丁字母、俄文字母、日文假名、希腊字母、汉语拼音符号、汉语注音字母、数字、常用符号等。

slide64
汉字机内码

汉字的机内码是计算机系统内部对汉字进行存储、处理、传输统一使用的代码,又称为汉字内码。由于汉字数量多,一般用2个字节来存放一个汉字的内码。在计算机内汉字字符必须与英文字符区别开,以免造成混乱,英文字符的机内码是用一个字节来存放ASCII码,一个ASCII码占一个字节的低7位,最高位为0,为了区分,汉字机内码中两个字节的每个字节的最高位置为1。

slide65
汉字输入码

汉字主要是从键盘输入,汉字输入码是计算机输入汉字的代码,是代表某一个汉字的一组键盘符号。汉字输入码也叫外部码(简称外码)。现行的汉字输入方案众多,常用的有拼音输入和五笔字型输入等。每种输入方案对同一汉字的输入编码都不相同,但经过转换后存入计算机的机内码均相同。

slide66
汉字字型码

存储在计算机内的汉字在屏幕上显示或在打印机上输出时,必须以汉字字形输出,才能被人们所接受和理解。所谓汉字字形是以点阵方式表示汉字。就是将汉字分解成由若干个“点”组成的点阵字形,将此点阵字形置于网状方格上,每一小方格就是点阵中的一个“点”。以24×24点阵为例,网状横向划分为24格,纵向也分成24格,共576个“点”,点阵中的每个点可以有黑、白两种颜色,有字形笔划的点用黑色,反之用白色,用这样的点阵就可以描写出汉字的字形了。

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24×24点阵的汉字字模“跑”汉字的字形码及字库
  • 一个24×24汉字需要576位,共576/8=72字节。
  • 一个6763个汉字的字库需要72X6763字节的存储空间。
slide68
汉字字型码

根据汉字输出精度的要求,有不同密度点阵。汉字字形点阵有16×16点阵、24×24点阵、32×32点阵。汉字字形点阵中每个点的信息用一位二进制码来表示,1表示对应位置处是黑点,0表示对应位置处是空白。

字形点阵的信息量很大,所占存储空间也很大。例如16×16点阵,每个汉字要占32个字节;24×24点阵,每个汉字要占72个字节。因此字形点阵只用来构成“字库”,而不能用来代替机内码用于机内存储,字库中存储了每个汉字的字形点阵代码,不同的字体对应不同的字库。在输出汉字时,计算机要先到字库中找到它的字形描述信息,然后输出字形。

slide70

计算机应用基础

微型计算机系统

slide71
本章教学目标

微型计算机是大规模或超大规模集成电路和计算机技术结合的产物,自美国IBM公司于1981年推出它的微型计算机系统后,在短短的20多年,微型计算机以其体积小、功能强、价格低、使用方便等优点迅猛发展,现已成为国内外应用最广泛、最普及的一类计算机。

通过本章的学习,使读者了解微型计算机硬件系统、软件系统、计算机安全与计算机病毒。

slide72
B.1 微型计算机系统的组成

B.2 微型计算机硬件系统

B.3 软件系统

B.4 计算机安全知识

微型计算机系统
slide73
B.1 微型计算系统的组成

微型计算机也称微机、电脑(更多的用户将“电脑”作为微型计算机的代名词)、个人计算机或PC(Personal Computer)等,是计算机家族中的一员。普通用户日常所见到的和接触的大多都是微型计算机,下图是微型计算机(台式、笔记本)外型。

slide74
B.1 微型计算系统的组成

微型计算机和其他计算机一样,也是由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备5大部件组成的。随着大规模和超大规模集成电路技术的迅猛发展,将运算器和控制器集成在一片很小的半导体芯片上,这种芯片称为微处理器(CPU)。以微处理器为基础,配以存储器、I/O设备、连接各部件的总线和足够的软件就构成了微型计算机系统。下图所示是微型计算机系统结构图。

slide75
中央处理机(CPU)

运算器

控制器

各部件之间的关系

输入设备

输出设备

信息

主机

主存贮器(内存)

辅助存贮器(外存)

slide76
B.1 微型计算系统的组成

简单地说,微型计算机系统是由硬件系统和软件系统两大部分组成。其中硬件系统主要包括CPU、主板、存储器和输入输出设备等;软件系统主要包括系统软件和应用软件,它们也包括了若干种分类。

slide77
B.2 微型计算机硬件系统

计算机硬件是指看得见摸得着的物理装置,即机械器件、电子线路等设备,它是计算机系统的物质基础,也是软件系统得以正常运行的平台。

从外观上看,微型计算机硬件主要包括主机箱、显示器、常用I/O设备(如鼠标、键盘等)。其中,主机箱里装着微型计算机的大部分重要硬件设备,如CPU 、主板、内存、硬盘、光驱、软驱、各种板卡,电源及各种连线等。

如果再配置声卡、音箱等,就构成了一台多媒体计算机。为了特殊用途,还需配置打印机、扫描仪等常用设备。

slide78
微型计算机硬件系统

B.2.1 主机

B.2.2 外部设备

slide79
B.2.1 主机

主机是指计算机机箱内的主要部件,包括主板、中央处理器CPU、内存储器、输入/输出接口插槽(I/O接口)、电源、硬盘,其主要部分是CPU和内存储器。

1. CPU

CPU(Central Processing Unit)中文名称是中央处理器,微型计算机的CPU又称为微处理器,是计算机的核心部件,负责计算机系统中最重要的算术运算和逻辑运算。CPU是判断计算机性能高低的首要标准,它一般安插在主板的CPU插座上。

CPU的主要性能指标有芯片型号,如Pentium III;时钟频率,如800MHZ;字长,即计算机一次能处理的二进制位数,目前计算机的字长为32位,也有64位的,字长越长,计算机的运算速度和效率越高。

slide80
CPU

CPU目前主要生产厂商有美国的Intel(英特尔)、AMD(超微)公司和中国台湾的VIA(威盛)等,Intel公司是CPU市场的老大。如下图所示分别是Intel、AMD和VIA公司的CPU产品。

slide81
主 板

主板实际上就是一块电路板,是计算机最重基本也是最重要的部件之一。主板上集成了各式各样的电子零件并布满了大量的电子线路,如下图所示。主板是整个计算机内部结构的基础,无论是CPU、内存、显卡还是鼠标、键盘、声卡、网卡都是靠主板来协调工作的。因此,主板的好坏,将直接影响计算机性能的发挥。

slide82
内存储器

内存即内部存储器,安装在主板上。是具有“记忆”功能的物理部件,由一组高集成度的COMS半导体集成电路组成,用来存放数据和程序。如下所示为内存储器的一般外形。

slide83
内存储器

内存储器通常分为只读存储器(Read Only Memory 简称ROM)和随机存储器(Random Access Memory 简称RAM),只读存储器用于存储由计算机厂家为该机编写好的一些基本的检测、控制、引导程序和系统配置等,如系统的BIOS 即为ROM存储器。只读存储器的特点是存储的信息只能读出,不能写入,断电后信息不会丢失。

随机存储器的特点是既可以读出数据,也可以写入数据,因此随机存储器又称为可读写存储器。用于存放当前正在使用或常要使用的程序和数据。随机存储器只能在加电后保存数据和程序,一旦断电则其内所保存的所有信息将自然消失。

存储器的容量单位有:位(Bit)、字节(Byte)、千字节(KB)、兆字节(MB)和吉字节(GB)。Bit是最小的存储单位,可存放一位二进制数,8个Bit组成一个Byte,一个Byte可存放一个8位的二进制数或一个英文字符的编码,两个字节存放一个汉字编码。目前一般微型计算机的内存配置为:32M、64M、128M、256M等。存储容量的换算关系是:

1KB=1024B 1MB=1024KB 1GB=1024MB

slide84
总 线

总线是连接微型机CPU、内存储器和外部设备(I/O设备)的公共信息通道。在总线上传送数据、地址和控制三种信号。传送数据信号的线称为数据总线DB(Data Bus),传送地址信号的线称为地址总线AB(Address Bus),传送控制信号的线称为控制总线CB(Control Bus),目前微型计算机的总线由这三种总线构成。

微型计算机常用的总线有以下几种:

(1) ISA总线

ISA(Industry Standard Architecture)总线,简称AT总线。为工业标准体系结构总线,是一种16位总线,用于80286微机。

(2)EISA总线

EISA(Extension Industry Standard Architecture)总线, 为扩展工业标准体系结构总线,是ISA总线的扩展,是一种32位总线,目前这种总线用在服务器系统板上。

slide85
总 线

(3)VESA总线

VESA(Video Electronics Standard Architecture)总线, 简称VL总线, 是一种32位总线,主要用于386、486微型机。

(4)PCI总线

PCI(Peripheral Component Interconnect)总线, 是一种32位总线,也支持64位数据传送。这种总线具有一个管理层,用来协调数据传输,可以支持 3~4个扩展槽,数据传送率较高,目前主要用在服务器和Pentium微型机系统板上。

(5)USB总线

USB(Universal Serial Bus)总线,它是由Intel公司提出的一种新型接口标准。利用它可以将一些低速设备(如键盘、鼠标、扫描仪)连接在一起。USB总线支持多个并行操作,能为设备提供电源。

slide86
I/O接口

I/O接口即输入(Input)、输出(Output)接口,是主机与外部设备交换信息的渠道。例如,显示器通过显卡接入主机,打印机通过LPT(并口)接入主机,鼠标通过COM(串口)、PS/2或USB接口接入主机等。I/O接口是计算机的重要组成部分,其主要功能一是承担主机与外设之间数据类型的转换,例如:显示器使用的是模拟信号,而主机使用的是数字信号,显卡使二者实现转换;二是协调主机与外部设备之间数据传输速度不匹配的矛盾,使之能同步地工作。

slide87
B.2.2 外部设备

外部设备是指主机以外的硬件设备。主要包括输入设备、输出设备、外存设备。

slide88
输入设备

输入设备是指可输入数据程序和命令的设备。微型计算机上的输入设备有键盘、鼠标、扫描仪、手写笔、触摸屏等。

                                                       <>

slide89
1.键盘
  • 键盘是主要的输入设备,主要由以下几部分组成:

1.主键盘区:与英文打字机的键盘类似,可直接键入英文字母和数字 。

2.数字小键盘区:位于键盘右侧,主要用输入数据。

3. 功能键区:在键盘第一行,有12个功能键F1-F12。

4 编辑键区:位于主键盘与数字小键盘的中间,用于光标和编辑操作。

slide92
功能键区

功能键区位于键盘最上面的一排,从F1~F12,以及Esc键,共13个键。Esc键的作用是放弃或改变当前操作,F1~F12键在不同的系统环境下有不同的功能。

slide93
全屏幕编辑键区

全屏幕编辑键区的键是为了方便使用者在全屏幕范围内操作使用,如下图。全屏幕编辑键区的键表示一种操作,例如光标的上下移动,插入和删除等。

slide94
数字小键盘区

数字小键盘区中几乎所有键都是其他区的重复键,例如打字机键区中的数字,运算符,全屏幕操作键区的光标移动操作键等。如果要用数字小键盘区中各键输入数字,必须先选中Num Lock(数字锁定)键,如图2-10所示。

数字小键盘区不但兼有全屏幕操作键区的所有操作功能,还包括数字键0~9,加(+)、减(-)、乘(*)、除(/)4个运算符,以及小数点(.)等。

slide95
键 名

功 能

Shift

又称上档键,利用此键来输入上档字符。

Caps Lock

大I小写字母锁定键,利用此键来输入大、小写字母。

空格键

是位于键盘最下面的一个最长的键位,按下空格键,将输入一个空格字符。

Backspace ←

按下此键可使光标回退一格,删除一个字符。

Enter

回车键,按下此键,表示前面的输入结束。

Tab

制表定位键。

常用键及组合键的使用

slide96
Alt

转换键,此键通常和其它键组成特殊功能键。

Alt+Fn

用在汉字系统中,实现多种汉字输入方法的转换。

Ctrl

控制键,必须和其它键组合在一起使用。

Ctrl+P

联打印机控制,此组合键具有开关的作用,操作一次将输出到显示器上的内容,同时送到打印机上打印输出。

Ctrl+C

表示终止程序或指令的执行。

Ctrl+S

暂时停止程序或命令的执行,若要继续执行,按任意键即可。

Ctrl+Alt+Del

系统的热启动,使用的方法是,按住Ctrl和Alt键不放,再击打Del键。

slide97
Page Down

光标移到下一页。

Del

删除键,删除光标位置的一个字符。

Ins

插入键,此键是开关键,有两种状态:插入状态和改写状态。按下此键(奇数次),进入插入状态,所输入的字符将被插入在当前光标之前;再按下此键(偶数次),进入改写状态,所输入的字符将覆盖当前光标处的字符。

slide99
鼠标通过串行口与主机相连,最常用的鼠标一般有左右两个键,中间有一个滚轮,通常称为3D鼠标

因为它的外形很象一只老鼠,在英语里面它的名字叫 Mouse,意思就是老鼠,我们的操作通过它的左右两个按键来实现,也有三个键的鼠标,但中间那个键有特殊功能,在基本操作中几乎用不上。

鼠 标
slide100
鼠标的历史

第三代鼠标

1963年的

鼠标原型

微软鼠标的

黏土模型

微软的第一款

鼠标产品

最新鼠标产品

mouse
鼠标(Mouse)的分类

鼠标测量位移

部件的类型

光电式

光机式

机械式

主机

鼠标通过串行口与主机相连。

两键

<>

按键分

三键

slide102
鼠标的基本操作
  • 单击:有左单击和又单击。左单击:用于选某个对象;右单击:用于弹出快捷菜单。
  • 双击:快速击鼠标两下,双击用于运行某个对象
  • 拖动:用于将选中的对象移动到所需的位置
slide105
鼠标双击操作

鼠标双击动作:不要移动鼠标,用食指快速地按两下鼠标左键,马上松开。初次使用鼠标的朋友要多练习双击动作,注意掌握好节奏,现在请您试一试

slide108
图形扫描仪

图形扫描仪是一种光机电一体化的输入设备,它可以将图文形象转换成可由计算机处理的数字数据。目前使用最普遍的是CCD(电荷耦合元件)阵列组成的电子扫描仪,其主要技术指标有分辨率、扫描幅面,扫描速率。图形扫描仪外观如下。

slide110
其他输入设备

条形码阅读器

游戏手柄

slide111
数字化仪

数字化仪是一种图形输入设备,它可将各种图纸的图形信息转换成计算机可识别的数字信号输入计算机中。它与绘图仪一起常用于工程设计单位。

麦克风

利用话筒可以进行语音输入。其硬件系统是由声卡和话筒(麦克风)组成。

slide112
输出设备

输出设备的主要作用是把计算机处理的数据、计算结果等内部信息转换成人们习惯接受的信息形式输出,常用的有显示器、打印机、绘图仪等

显示器

打印机

monitor
显示器(Monitor)

按使用技术的不同,显示器可分为CRT显示器和LCD显示器两种,CRT显示器的完整名称是“阴极射线管显示器”。在CRT显示器中,纯平显示器为用户首选。LCD显示器即液晶显示器,具有图像显示清晰、体积小、重量轻、便于携带、能耗低和对人体辐射小等优点,但价格比CRT显示器高。

CRT显示器

LCD显示器

slide114
显示器(Monitor)

① CRT显示器分类

CRT显示器按显示颜色分为单色(黑白)显示器和彩色显示器。彩色显示器有多种前景和背景色,常用的有256色、增强色16位、真彩色32位等。按显示的分辨率可分为低、中、高3种分辨率。

② 显示器的主要性能指标

显示器的分辨率是显示器的一个重要指标。显示器的一整屏为一帧,每帧有若干条线,每线又分为若干个点,每个点称为像素。每帧的线数和每线的点数的乘积就是显示器的分辨率。常用的分辨率有低分辨率:300×200;中分辨率600×350;高分辨率1024×768、1280×1024等。

slide116
打印机

使用打印机可以将计算机的处理结果、用户数据或文字打印到纸上。打印机分为击打式打印机和非击打式打印机。最流行的击打式打印机有点阵式打印机,非击打式打印机主要有喷墨打印机和激光打印机两类。

针式打印机、喷墨打印机和激光打印机外型

slide117
打印机

点阵式打印机也就是常见的针式打印机,主要由走纸机构、打印头和色带组成。打印头通常是由24根针组成的点阵,根据主机在并行端口送出的各个信号,使打印头中的一部分针击打色带,从而在打印纸上产生一个个由点阵构成的字符。点阵式打印机具有宽行打印、连续打印的优点,但打印速度慢、噪声大、字迹质量不高。但性能价格比最高,目前虽有被激光和喷墨打印机取代趋势,但因功能较多、价格低廉,维修方便等特点,因而还有一定的生存空间。

激光打印机是激光技术和电子照相技术相结合的产物,由受到控制的激光束射向感光鼓表面,感光鼓充电部分通过碳粉盒时,使有字符或图像的部分吸附不同厚度的碳粉,再经过高温高压定影,使碳粉永久粘附在纸上。激光打印机具有高速度、高精度、打印出的图形清晰美观、低噪声等优点,但价格高,对纸张要求高。

喷墨打印机主要靠墨水通过精制的喷头喷射到纸面上形成输出的字符或图形。喷墨打印机价格便宜、体积小、无噪声、打印质量高、但对纸张要求高、墨水的消耗量大

slide118
绘图仪

绘图仪有笔式、喷墨式和发光二极管(LED)3类。目前使用最为广泛的是笔式绘图仪。

绘图仪是一种输出图形的硬拷贝设备,绘图仪在绘图软件的支持下绘制出复杂、精确的图形,是各种计算机辅助设计(CAD)不可缺少的工具,下图所示为绘图仪外观。

slide119
声音输出设备

声音输出设备是以声波的形来表示计算机中声音信息的电子装置,最主要的声音输出设备是声卡和扬声器两部分。扬声器是微机的基本配置,安装在主机箱内。音箱只能在有声频卡的微机中才能使用,声频卡的作用是对各种声音信息进行解码,并将解码后的结果送入音箱中播放。

slide120
外部存储器

外存储器又称辅助存储器,它既是输入设备、又是输出设备,用于存放等待运行或处理的程序或文件,存放在外存储器中的程序必须调入内存储器才能执行,因此外存储器主要用于和内存储器交换信息。与内存相比,外存储器的主要特点是:存储容量大,价格便宜,断电后信息不会丢失,但存取速度慢。

                                               <>

                                                               <>

                                                               <>

  • 软磁盘存储器:Floppy
  • 硬盘存储器:Hard-disk
  • 光盘存储器:CD-ROM
slide121
主机

硬盘

硬盘是计算机中不可缺少的存储设备。一台独立运行的计算机如果没有硬盘,无论是操作系统、应用软件还是用户的文件都将无处保存。近年来,硬盘的技术进展速度比其他存储设备要快,容量越来越大,速度越来越快,价格却越来越低。如今在系统软件和应用程序的功能越来越多、占用存储空间越来越大的情况下,硬盘的这种发展趋势无疑给用户带来了很大的好处。

slide123
使用硬盘时的几点注意
  • 保持使用环节的清洁
  • 使用环境,温度10℃~40℃,湿度20%~80%
  • 避免震动与冲击
  • 不要随意拆卸硬盘
  • 避免频繁的开关机器电源
  • 计算机在运行时,不要随意移动计算机
slide124
软驱
  • 软驱即软盘驱动器,其基本作用是存取数据,也是数据交换的传递媒体。目前所使用的软驱主要是1.44MB软驱,所使用的软盘为3.5英寸软盘。
slide125
软磁盘存储器

软磁盘存储器:简称软盘,使用柔软的聚酯材料圆形底片,在两个表面涂有磁性材料,盘片的外面有塑料封套对盘有保护作用。目前所使用的软驱主要是1.44MB软驱,所使用的软盘为3.5英寸软盘。

slide126
写保

护口

软盘

软驱

存储容量= 面数×磁道数/面×扇区数/道×字节数/扇= 2 ×18×80× 512

slide127
关于磁盘存储器的说明
  • 磁盘先划分为一个一个同心圆(称为磁道),再沿磁盘的半径方向把各个磁道划分为一个一个的弧形区域(称为扇区,一般一个扇区能保存512字节数据),最后才把扇区分给每个要使用磁盘的文件和数据,小于等于512个字节的文件存储在一个扇区中,大的文件被分割存储在多个扇区中。划分磁道、扇区的工作叫做磁盘的格式化。磁盘的格式化还要在磁盘上标明磁道的数目,扇区的大小、地址标志等信息。
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软盘存储器图

图1-5 3.5HD软盘构造图

设置写保护状态的方法:用手指滑动盘片右侧的一个小方块

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使用软盘时的几点注意
  • 避免物理损伤,不能弯折、划伤盘片
  • 注意防磁,不能将软盘片放在强磁场附近
  • 注意防潮,不要让磁盘上出现霉点
  • 注意盘片清洁,不要弄脏盘片
  • 重要的数据软盘置于写保护状态,并注意备份
  • 在软驱灯亮时,切勿插进或取出盘片,以免片被软驱磁头划伤
  • 新的软盘在使用前要格式化,其作用是划分磁道、扇区,并指明磁道、扇区的大小和位置。
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光盘存储器

光盘用盘面的凸凹不平表示“0”和“1”信息,光驱利用其激光头产生激光扫描光盘盘面。从而读出“0”和“1”信息。

光盘的特点是记录密度高,存储容量大,数据保存时间长。

目前使用较多的光盘主要有三类:只读光盘,一次性写入光盘和可擦型光盘。

只读光盘(CD-ROM),其上面的信息只能读出,不能写入,可提供650M存储空间。

一次性写入光盘(CD-R),只能写一次,写后不能修改,必须采用专用的光盘刻录机才能刻录信息。

可擦型光盘(CD-RW),是可反复擦写的光盘,这种光盘驱动器既可作为光盘刻录机,用来写入信息;又可作为普通光盘驱动器,用来读取信息。CD-RW盘片就像软盘片一样,可读可写。

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光驱、光盘

普通光驱

刻录机

DVD光驱

DVD盘片

普通光盘

可擦写光盘片

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移动设备-优盘

优盘又名“闪存盘”,是一种采用快闪存储器(Flash Memory)为存储介质,通过USB与计算机交换数据的新一代可移动存储装置。 优盘实际上是朗科公司(最早生产USB移动存储产品的厂商之一)用于闪存产品的注册商标,目前几乎成为同类产品的通用名称。优盘采用了普及的USB接口作为与计算机沟通的桥梁,具有即插即用的功能,使用者只需将它插入USB接口,计算机就可自动检测到此装置。优盘在读写、复制及删除数据等操作上就像一般抽取式磁盘装置一样。目前,优盘最高可达2GB的存储空间,可重复擦写100万次以上。由于优盘具有防潮耐高低温、抗震、防电磁波、容量大、造型精巧、携带方便等优点,因此受到微机用户的普遍欢迎。

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移动硬盘

移动硬盘与采用标准的IDE接口的主机相连的台式机硬盘不同,它是一种采用了电脑外设标准接口(USB或IEE1394)的便携式大容量存储系统。移动硬盘一般由硬盘体加上带有USB/IEE1394控制芯片及外围电路板的配套硬盘盒构成。与同类产品相比有许多出色的特性:如容量大(主流产品都至少是5GB,最大能提供上百GB的储存空间)、存取速度快、兼容性好(即插即用)、具有良好的抗震性能。

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数码相机

数码相机是一种数字化的图像捕捉设备,与传统的相机最大的区别在于图像的感光与保存的介质不同,数码相机使用称为CCD(电荷耦合元件)的光敏器件代替感光成像,并利用了数据压缩技术来实现相片的存储,而且可以通过串口或USB口与计算机直接相连接进行数据传输。数码相机的主要指标是像素(即CCD所表现的点)、分辨率、存储容量、变焦性能和接口类型等。

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2.3 软件系统

计算机依靠硬件和软件的协同工作来完成某一特定的任务,一个完整的计算机系统包括硬件和软件两大部分。丰富的软件是对硬件功能强有力的扩充,使计算机系统的功能更强,可靠性更高,使用更方便。

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2.3.1 软件的概念

软件(Software)是计算机系统中各类程序、有关文档以及所需要的数据的总称。软件是计算机的灵魂,包括指挥、控制计算机各部分协调工作并完成各种功能的程序和数据。计算机系统的软件极为丰富,通常分为系统软件和应用软件两大类。系统软件一般是用来管理、维护计算机及协调计算机内部更有效地工作,主要包括操作系统、语言处理程序和一些服务性程序。

应用软件一般是为了某个具体应用开发的软件,如文字处理软件,杀毒软件,财会软件,人事管理软件等。

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系统软件

系统软件一般是由开发商提供的,为了管理和充分利用计算机资源,帮助用户使用、维护和操作计算机,发挥和扩展计算机功能,提高计算机使用效率的一种公共通用软件。系统软件大致包括以下几种类型:

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操作系统
  • 操作系统(Operating System 简称OS)是最基本、最重要的系统软件。它是对计算机系统进行控制和管理的程序,它可以有效地管理计算机的所有硬件和软件资源,合理地组织计算机的整个工作流程,为用户提供强有力的使用功能和灵活方便的使用环境。
  • 操作系统提供了用户和计算机之间的接口。其主要功能是CPU管理,作业管理,存储管理,文件管理和设备管理。本书第3章将介绍微型机上使用的操作系统Windows 2000。
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机器指令

指挥计算机执行某种操作的命令称为指令。指令的作用是规定机器运行时必须完成的一次基本操作。如从哪个存储单元取操作数,得到的结果存到哪个地方等。指令的集合称为指令系统。

每条指令由操作码和地址码两部分组成,其命令格式为:操作码+地址码

操作码表示要执行的操作,如加、减、乘、除、移位、传送等。地址码表示操作数据应存放的位置。由机器指令组成的程序为目标程序,用各种计算机语言编制的程序称为源程序。源程序只有被翻译成目标程序才能被计算机接受和执行。

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机器语言(Machine Language)
  • 机器语言是一种用二进制代码0和1形式表示,能被计算机直接识别和执行的语言。在机器语言中,每一条指令的地址,操作码及操作数都是用二进制表示的。机器语言是计算机能够唯一识别的,可直接执行的语言。它是一种低级语言,是各种计算机语言中运行最快的一种语言,但它不便于记忆、阅读和书写。
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汇编语言(Assemble Language)

为了克服机器语言编写程序时的不足,人们发明了汇编语言。汇编语言采用一定的助记符号表示机器语言中的指令和数据,如MOV表示传送指令,ADD表示加法指令等。汇编语言比机器语言容易理解,便于记忆,使用起来方便得多。但对于机器来讲,汇编语言不能直接执行,必须将汇编语言翻译成机器语言,然后再执行。用汇编语言编写的程序称为汇编语言源程序,被翻译的机器语言称为目标程序。汇编语言比机器语言使用起来方便了一些,但其通用性仍然较差,因为不同型号的计算机系统一般有不同的汇编语言。汇编语言适用于编写直接控制机器操作的低层程序。

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高级语言(High Level Language)

为了克服机器语言和汇编语言依赖于机器,通用性差的问题,人们发明了高级语言。高级语言的特点是接近于人类的自然语言和数学语言,比如在Basic中,用input表示输入,print表示输出,用符号+、-、*、/表示加、减、乘、除等。另外,高级语言和计算机硬件无关,不需要熟悉计算机的指令系统,只需要考虑解决问题和算法即可。

计算机高级语言的种类很多,常用的有Basic、Fortran、Pascal、C、C++和Java等。

用高级语言编写的源程序在计算机中不能直接执行,必须翻译成机器语言才可以执行。翻译的方式一般有两种,一种是编译方式,另一种是解释方式。

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编译方式

在编译方式中,将高级语言源程序翻译成目标程序的软件称为编译程序,这种翻译过程称为编译。在翻译过程中,编译程序要对源程序进行语法检查,如果有错误,将给出相关的错误信息;如果无错,才翻译成目标程序。翻译程序生成的目标程序也不能直接执行,还需要经过连接和定位后生成可执行文件。用来进行连接和定位的程序称为连接程序。经编译方式编译的程序执行速度快,效率高。

编译过程

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解释方式

在解释方式中,将高级语言源程序翻译和执行的软件称为解释程序。解释程序不是对整个源程序进行翻译,也不生成目标程序,而是将源程序逐句解释,边解释边执行。如果发现错误,给出错误信息,并停止解释和执行:如果没有错误,解释执行到最后一条语句。解释方式对初学者较有利,便于查找错误,但效率较低。

解释过程

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无论是编译方式还是翻译方式都起着将高级语言源程序翻译成计算机可以识别和运行的二进制代码的作用。但两种方式是有区别的,编译方式将源程序经编译,连接得到可执行程序文件后,就可以脱离源程序和编译程序,单独执行,所以编译方式的效率高,执行速度快。解释方式是在执行时,源程序和解释程序必须同时参与才能运行,并且不产生目标文件和可执行程序文件,所以效率低 ,执行速度慢,但是便于人机对话。
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应用软件

应用软件是指为了解决各种计算机应用中的实际问题而编制的程序。应用软件具有很强的实用性、专业性,正是由于应用软件的特点,才使得计算机的应用日益渗透到社会的方方面面。应用软件包括商品化的通用软件,也包括用户自己编制的各种应用程序,如文字处理软件、表格处理软件、图形处理软件等。

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应用软件

1. 文字处理软件

文字处理软件主要用于将文字输入到计算机,可以对文字进行修改、排版等操作,还可以将输入的文字以文件的形式保存到软盘或硬盘中。目前常用的文字处理软件有Microsoft Word和金山WPS等。

2. 表格处理软件

表格处理软件主要是用于对表格中的数据进行排序、筛选及各种计算,并可用数据制作各种图表等。目前常用的表格处理软件有Microsoft Excel等。

3. 辅助设计软件

计算机辅助设计(CAD)技术是近二十年来最有成效的工程技术之一。由于计算机具有快速的数值计算、数据处理以及模拟的能力,因此目前在汽车、飞机、船舶、超大规模集成电路VLSI等设计、制造过程中,CAD占据着越来越重要的地位。辅助设计软件主要用于绘制、修改、输出工程图纸。目前常用的辅助设软件有AutoCAD等

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应用软件

4. 图像处理软件

图像处理软件主要用于绘制和处理各种图形图像,用户可以在空白文件上绘制自己需要的图像,也可以对现有图像进行简单加工及艺术处理,最后将结果保存在外存中或打印出来。常用的图像处理软件有Adobe Photoshop和我形我速等。

5. 多媒体处理软件

多媒体处理软件主要用于处理音频、视频及动画,安装和使用多媒体处理软件对计算机的硬件配置要求相对较高。播放软件是重要的多媒体处理软件,例如豪杰超级解霸和Winamp等。常用的视频处理软件有Adobe Premier及Ulead会声会影等,而Flash用于制作动画,Maya、3DMAX等是大型的3D动画处理软件。

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用户

应用开发人员

应用软件

操作系统

开发人员

系统工具

操作系统

计算机硬件

计算机硬件、软件与用户的关系

一个完整的计算机系统,硬件和软件是按一定的层次关系组织起来的。系统软件为用户和应用程序提供了控制和访问硬件的手段,只有通过系统软件才能访问硬件;操作系统是系统软件的核心,它紧贴系统硬件之上,所有其他软件之下,是其他软件的共同环境;应用软件位于系统软件的外层,是以系统软件作为开发平台的;软 件系统与硬件系统是不可分割的,只有硬件而没有软件的系统,是无法工作的。

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机房环境

电源

温度、湿度

清洁度

数据安全

数据备份

传输安全

共享安全

软件管理

应用软件管理

计算机病毒防治

计算机的安全知识

硬件

数据

软件

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携带病毒

的程序

阻源

定期用病毒检测软件检测

发现病毒应及时查杀和追查

截流

破坏

感染

潜伏

传染

激发

防止使用来历不明的软盘

确保网络下载程序的可靠性

加强软件安装及运行的管理

健康程序→带毒程序

计算机病毒的防治

重要数据应定期备份

End

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