第 1 章 计算机基础知识

1. 第1章 计算机基础知识 • 1.1 计算机发展史 • 1.2 数字化信息编码与数据表示 • 1.3 微型计算机系统的组成 • 1.4 多媒体技术应用基础 • 1.5 计算机数据的安全

2. 1.1 计算机发展 • 1.1.1 计算机的发展 • 1.1.2 计算机的特点 返回本章首页

3. 1.1.1 计算机的发展 • 1．传统计算机的发展 • 2．微型计算机的发展 • 3．现代计算机的分类 • 4 . 计算机的发展趋势

4. 与计算机诞生相关的人物 1。 查尔斯·巴贝奇（1791—1871）是英国数学家，在近代计算机发展中，查尔斯·巴贝奇起着奠基的作用。 主要发明 ： 1）。 1822年设计了“差分机” 2）。1834年设计了“分析机” （以上两种机器均用蒸汽机作为动力） 3）。在他的分析机中已经具有输入、处理、存储、输出及控制五个基本装置的构思。当时他还提出了“条件转移”的思想。这些构思，成了今天计算机硬件系统组成的基本框架。 2。霍华德·艾肯（1900—1973）是美国人。1936年他提出用机电方法而不是纯机械方法来实现巴贝奇分析机的想法。 主要发明： 1944年成功地制造了Mark2 计算机，使巴贝奇的梦想变成了现实。 3。 阿伦·图灵（1912—1954）是英国数学家，他为计算机的诞生奠定了理论基础。 主要理论： 1936年提出了计算机的抽象理论模型，发展了可计算性理论。 4。埃克特(J . P . Eckert) 和莫克里（John Mauchly)带领的研制组是1943年2月在美国宾夕法尼亚大学 成立的。。 主要发明：1946年2月制成了ENIAC，是世界上公认的第一台计算机。（背景资料） 5。冯·诺依曼（1903—1957）是美籍匈牙利数学家，是冯。诺依曼型计算机的设计者。 返回

5. ENIAC(1) • 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，原由的计算工具已无法满足要求，于是在1943年，美国陆军部出钱，在宾夕法尼亚大学，由埃克特和莫克里带领研究人员开始了研制工作。1945年，新机器研制成功，经过试运行后于1946年2月正式交付使用，由于这部机器的主要电子元件是电子管，它的主要工作原理是利用电脉冲转换，因此它被命名为“电子数字积分机和计算机（ElectronicNumericalIntegratorandComputer），英文简称“ENIAC”，通称“爱尼亚克”。ENIAC虽然存在着很多缺陷，但是它成为公认的世界上第一台计算机. 下一页

6. ENIAC(2) • ENIAC装有16种型号的18000个真空管、1500个电子继电器、70000个电阻器、18000个电容器，8英尺高，3英尺宽，100英尺长，总重量有30吨之巨，简直就是庞然大物。ENIAC每秒5000次加法运算，50次sin和cos函数数值运算的计算速度，还是让人类第一次感到了自卑。有人这样评价ENIAC，“弹道计算的速度比炮弹飞行的速度还快”，“这样的机器，全世界只要有两台就足够了”。ENIAC的问世深刻地影响着世界的政治、军事、经济格局，影响着人类的工作与生活方式，称ENIAC为信息时代的蒸汽机毫不为过。 返回

7. ENIAC机房 

8. 冯·诺依曼 • 冯.诺依曼提出的主要理论： • （1） ENIAC以后的电子计算机由五大部分构成的硬件结构。 • （2） 指令和数据均以二进制数的形式存储并加以处理 ；采用“存储程序，程序控制”的设计原理。 • 1949年，英国专家威尔克斯根据EDVAC方案，研制出了程序存储式计算机。这是世界上第一台属于第一代的电子计算机。 由于第一代电子计算机结构复杂、价格昂贵、调试困难，因此，发展缓慢。直到1956年，美国总共才生产了1000台左右。不过，它为人类的科学进步作出了很大的贡献. 返回

9. 代次 起止年份 所用电子元器件 数据处理方式 运算速度 应用领域 第一代 1946~1958 电子管 汇编语言、代码程序 5千~3万次/秒 国防及高科技 第二代 1958~1964 晶体管 高级程序设计语言 数十万~几百万次/秒 工程设计、数据处理 第三代 1964~1970 中、小规模集成电路 结构化、模块化程序设计、实时处理 数百万~几千万次/秒 工业控制、数据处理 第四代 1970~今 大规模、超大规模集成电路 分时、实时数据处理、计算机网络 上亿条指令/秒 工业、生活等各方面 传统计算机的发展 • 传统计算机发展的四个阶段

10. 代次 起止年份 CPU 数据位数 主频（MHZ） 第一代 1971~1972 Intel4004、8008 4位、8位 1 第二代 1973~1977 Intel8080 8位 2 第三代 1978~1980 Intel8086 16位 >5 第四代 1981~1992 Intel80386、80486 32位 >25 第五代 1993~1998 Pentium及Pentium Pro 64位 60~400 第六代 1999~今 PentiumⅢ 64位 450~800 微型计算机的发展 微型计算机的六个发展阶段

11. 计算机的特点 • （1）运算速度快。 • （2）精度高。 • （3）存储容量大。 • （4）具有逻辑判断能力。

12. 微型计算机及特点 • 微型计算机是电子计算机技术和大规模（以及超大规模）集成电路工艺技术的结晶，它的出现和发展是和大规模集成电路工艺技术的发展分不开的。在结构上，各类计算机并没有本质上的区别，都是由运算器、控制器、存储器和输入及输出设备组成，其中的运算器和控制器是核心部分，通常把它们称为中央处理器（Central Processing Unit），其缩写符号为CPU，随着大规模集成电路工艺技术的发展，到了70年代初期，已经能够把原来体积很大的中央处理器集成在一片大规模集成电路芯片上，称为微处理器（简称μP或Mpu），习惯上我们称为CPU。以Mpu为基础，由Mpu、存储器、输入/输出接口以及其它支持逻辑组成的计算机称为微型计算机。微型机具有以下一系列的特点：1、体积小、重量轻 由于采用大规模集成电路（LSI）和超大规模集成电路（VLSI）使微型机所含的器件数目大为减少，体积大为缩小。2、价格低廉 使得其成为个人计算机PC（Personal Computer）。3、可靠性高、结构灵活 由于所含元器件数目少，所以连线比较少，这样，使微型机的可靠性较高，结构灵活方便。4、应用面广 现在，微型机不仅占领了原来使用小型机的各个领域，而且广泛用于过程控制等新的场合。此外，微型机还进入了过去电子计算机无法进入的部门。如测量仪器、教学部门、医疗设备和家用电器等。 返回

13. 计算机的分类 • 依据IEEE（美国电气和电子工程师协会）的划分标准，计算机分成: (1)巨型机 (2)小巨型机 (3)大型主机 (4)小型机 (5)工作站 (6)个人计算机 返回本节目录

14. 计算机的发展趋势 • 巨型化 （高速、大存储容量、强功能，目前的运算速度几十万亿次/秒） • 微型化（体积小、轻便） • 多媒体化（以数字技术为核心的图象、声音与计算机、通信融为一体的信息环境，目的是，无论什么地方，只用简单的设备就能互相交换信息） • 网络化（现代通信技术与计算机技术结合的产物。特点是打破了地域、不同机型、不同操作系统，共享资源，信息的交流非常方便） • 智能化（让计算机具备视觉、听觉、语言、思维、逻辑推理的能力）

15. . 计算机的应用 • （1）科学计算 。 • （2）自动化 。 • （3）数据处理 。 • （4）计算机网络 。 • （5）计算机辅助教育（CAI） 。 返回本节目录

16. 数字化信息编码与数据表示 • 1. 数字化信息编码的概念 • 2. 常用信息编码 返回本章首页

17. 1 数字化信息编码的概念 • 1．数字化信息编码的概念 • 计算机中的信息也称为数据。由于二进制电路简单、可靠且具有很强的逻辑功能，因此数据在计算机中均以二进制表示，并用它们的组合表示不同类型的信息。

18. 2．计算机中常用的名词 • （1）位 • 计算机中所有的数据都是以二进制来表示的，一个二进制代码称为一位，记为bit。位是计算机中最小的信息单位。 （2）字节 在对二进制数据进行存储时，以八位二进制代码为一个单元存放在一起，称为一个字节，记为Byte。字节是计算机中次小的存储单位。

19. （3）容量 容量是衡量计算机存储能力常用的一个名词，主要指存储器所能存储信息的字节数。常用的容量单位有B、KB、MB、GB，它们之间的关系是：1KB=1024B，1MB=1024KB，1GB=1024MB。 返回本节目录

20. 3 常用信息编码 • 1． ASCII码 • 2．汉字国标码

21. 765 4321 000 001 010 011 100 101 110 111 0000 NUL DLE SP 0 @ P ′ p 0001 SOH DC1 ！ 1 A Q a q 0010 STX DC2 ” 2 B R b r 0011 ETX DC3 # 3 C S c s 0100 EOT DC4 $ 4 D T d t 0101 ENQ NAK % 5 E U e u 0110 ACK SYN & 6 F V f v 表1-5 7位ASCII码表

22. 765 4321 000 001 010 011 100 101 110 111 0111 BEL ETB ’ 7 G W g w 1000 BS CAN （ 8 H X h x 1001 HT EM ） 9 I Y i y 1010 LF SUB * ： J Z j z 1011 VT ESC + ； K [ k { 1100 FF FS ， < L \ l | 1101 CR GS - = M ] m } 1110 SO RS . > N ^ n ~ 1111 SI VS / ？ O _ o DEL 返回本节目录

23. 2。汉字国标码 • GB2312-80标准 • 收录了6763个汉字 • GB18030-2000标准 • 收录了27000多个汉字

24. 1.3 微型计算机系统的组成 • 1.3.1 微型计算机基本工作原理 • 1.3.2 微机硬件系统 • 1.3.3 微机软件系统 返回本章首页

25. 微型计算机示意图 软盘驱动器 显示器 光盘驱动器 主机 电源开关 鼠标 键盘 

26. 当前流行的多媒体微型计算机 

27. 1.3.1 微型计算机基本工作原理 • 1．微机系统的组成 • 微型计算机由硬件系统和软件系统组成。硬件指的是所能够看得见的组成计算机的物理设备，例如：显示器、主机等，是构成计算机的实体；软件是用来指挥计算机完成具体工作的程序和数据，是整个计算机的灵魂。

28. ２．微机系统的工作原理 图1-9 微机系统

29. 图1-10 微机硬件系统工作原理图 返回本节目录

30. 1.3.2 微机硬件系统 • 1．运算器 • 2．控制器 • 3．存储器 • 4．输入设备 • 5．输出设备

31. 主机 主板 CPU 内存 适配器和总线 外部设备接口 磁盘驱动器 光盘驱动器 电源 

32. 1．运算器 • 运算器是计算机的核心部件，主要负责对信息的加工处理。运算器不断地从存储器中得到要加工的数据，对其进行加、减、乘、除及各种逻辑运算，并将最后的结果送回存储器中，整个过程在控制器的指挥下有条不紊地进行。

33. 2．控制器 • 控制器是计算机的指挥中枢，主要作用是使计算机能够自动地执行命令。

34. CPU 

35. CPU 

36. 3．存储器 • 存储器主要负责对数据和控制信息的存储，是计算机的记忆单元。存储器分为内存和外存两种。 • （1）内存 • 也称主存。内存分成只读存储器（ROM）和随机读写存储器（RAM）两种。 • （2）外存 • 外存也称为辅助存储器。外存分为磁介质型存储器和光介质型存储器两种，磁介质型常指硬盘和软盘，光介质型则指光盘。

37. 内存条 

38. 硬盘 

39. 光驱 

40. 主板 

41. 主板 

42. 3.5英寸软盘结构图 软盘正面 软盘反面

43. 图1-12 磁盘的磁道及扇区

44. 4．输入设备 • 外部信息与计算机的接口称为输入设备。常用的输入设备有键盘、鼠标和扫描仪等。 （1）键盘 图1-13 101键键盘示意图

45. 键盘 ①打字机键区 ②功能控制键区 ③全屏幕控制键区 ④小键盘区 

46. （2）鼠标 • 鼠标的外形非常像一只老鼠，所以取名鼠标，在Windows及网络中使用频率相当高，可以代替键盘的大部分功能。鼠标分为机械式、光学式和光学机械式三种，对鼠标的操作可分为左击、右击、双击及拖动，这四种不同的操作可以实现不同的功能。

47. 5．输出设备 • （1）显示器：显示器由监视器和显示适配卡组成，是最常用的输出设备。 • （2）打印机：打印机也是计算机中最常用的输出设备。按输出方式可分为击打式和非击打式，击打式以针式打印机为主要代表，非击打式以激光打印机和喷墨打印机为主流。 返回本节目录

48. 显卡 

49. 显示器

50. 声卡 