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计算机基础教程第一章 计算机基础学问学习目标n了解计算机发展的历史与现状n驾驭计算机中的二进制、八进制、十进制、十六进制之间的数制转换n了解ASCII码和汉字编码n了解计算机的组成及硬件配置n了解媒体的类型、文件格式和数据压缩技术n了解计算机病毒的特点、分类及防治措施1.1.1 1.1.1 计计算机的算机的发发展展n计算机（Computer）又称电脑，是一种能快速、精确、自动地进行信息处理的电子设备。世界上第一台电子计算机称为世界上第一台电子计算机称为”ENIAC”，它于，它于1946年诞生于美国。它的诞生宣告了计算机时代的到来。年诞生于美国。它的诞生宣告了计算机时代的到来。1.1 计算机的发展阶段重达30吨占地250m2启动工耗150000瓦18000个电子管保存80个字节 计算机发展的几个阶段第一代第一代（19451955）电子管电子管5千千几万（次几万（次/秒）秒）第二代第二代（19551965）晶体管晶体管几万几万几十万（次几十万（次/秒）秒）第三代第三代（19651980）集成电路集成电路几十万几十万几百万（次几百万（次/秒）秒）第四代第四代（1980至今）至今）集成电路集成电路上千万上千万万亿（次万亿（次/秒）秒）计算机的发展的四个阶段n以电子元器件更新为标记进行划分阶段时段所用电子元器件运算速度(次/秒)第一代 19461958电子管5千3万第二代 19591964晶体管数十万几百万第三代 19651970中小规模集成电路数百万几千万第四代1971超大规模集成电路上亿、十万亿1.5计算机的特点n运算速度快：运算速度一般达到几亿次/秒,快的达一万亿次/秒n计算精度高：一般都能达到32位以上二进制数,通过配置相关的硬件电路还可以提高n具有记忆和逻辑推断功能：因此功能使计算机能仿照人的智能活动,所以计算机又称为电脑n有自动限制实力n 5.牢靠性高1.6计算机的主要应用领域科学计算。科学计算是计算机最重要的应用之一，一般数据量不会很大，但比较困难，对精度的要求比较高。数据处理。数据处理是指对大量的数据进行加工处理的过程。过程限制。过程限制是指用计算机对生产或其他过程中所采集到的数据依据确定的算法经过处理后反馈到执行机构去限制相应过程。计算机协助工程。主要包括计算机协助设计CAD（汽车、微电子、建筑、服装等）、计算机协助制造CAM（无图纸加工）、计算机集成制造系统CIMS（企业生产管理）和计算机协助教学CAI（教学网络化）。n人工智能方面的探讨和应用。人工智能（Artificial Intelligence，AI）指计算机模拟人类某些智力行为的理论、技术和应用。n多媒体技术应用。随着电子技术特殊是通信和计算机技术的发展，人们已经有实力把文本、音频、视频、动画、图形和图像等各种媒体综合起来，构成一种全新的概念“多媒体”（Multimedia）。n其他方面n位 bitn计算机中全部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。n字节 Byten在对二进制数据进行存储时，以八位相邻的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。计算机中常用的名词0100010169高位高位字节字节D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0低位低位n字 Wordq一条指令或一个数据信息，称为一个字。字是计算机进行信息交换、处理、存储的基本单元。通常由一个或几个字节组成。n字长qCPU中每个字所包含的二进制代码的位数，称为字长。字长是衡量计算机性能的一个重要指标。计算机中常用的名词0 1 0 0 0 1 0 1字节字节0 1 0 0 0 1 0 1字节字节字字计算机中常用的名词n指令n指挥计算机执行某种基本操作的吩咐称为指令。一条指令规定一种操作，由一系列有序指令组成的集合称为程序。n容量n容量是衡量计算机存储实力常用的一个名词，主要指存储器所能存储信息的字节数。n常用的容量单位有B、KB、MB、GB，TBn 1KB=210=1024B 1MB=220=1024KBn 1GB=230=1024MB 1TB=240=1024GB1.2 数制与编码n1.2.1 数制的概念n1.2.2 数制转换n1.2.3 ASCII码与汉字编码 数制的概念n数制有进位计数制和非进位计数制之分n由于二进制电路简洁、牢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。进位计数制n进位计数制的特点是表示数值大小的数码与它所在的位置相关 n任何R进制的数必需符合三点n基数为R，运用R个数码n逢R进一n第n 位上的数码对应的权为Rn ，第n位上数码代表的值=an X Rn1234.56a3a2a1a0a-1a-21234.56 十进制十进制5X10-1=0.53X101=30进位计数制n十进制 Decimaln用十个不同的符号来表示：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9n二进制 Binaryn二进制数只有两个代码 0 和 1，n十六进制 Hexn十六进制数接受09和A、B、C、D、E、F六个英文字母一起构成十六个代码。n八进制 Octal Qn用八个不同的符号来表示：0、1、2、3、4、5、6、7n二进制转换为十进制n(10110.011)B =1x24+0 x23+1x22+1x21+0 x20+0 x2-1+1x2-2+1x2-3 =(22.375)D数制转换02 292 141112 72 311011110110例：例：将将(118)D转换成二进制转换成二进制十进制转换为R进制(118)D=2 1182 59高位高位低位低位0例：例：将将(0.125)D转换成二进制转换成二进制十进制转换为R进制(0.225)D=(0.001)22 0.1252 .25002 0.5002 1.00001高位高位低位低位000例：例：将将0.33转换为二进制，精确到小数后转换为二进制，精确到小数后4位位十进制转换为R进制(0.33)D=(0.0101)22 0.332 .6602 0.642 0.2801高位高位低位低位2 .32101二进制数与十六进制数的相互转换n二进制 十六进制n 以四换一，即从最右侧起先，每四位二进制数划为一组，用一位十六进制数代替n十六进制二进制n 以一换四，每位十六进制数用四位二进制数来替换012345670000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 011189ABCDEF1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 11110110二进制数与十六进制数的相互转换n例：将二进制1001100011转换为十六进制100110 101126B1011二进制数与十六进制数的相互转换n例：将十六进制4EC转换为二进制401001110110010011101100CE3.二进制的运算规则二进制的运算规则n1）算术运算规则）算术运算规则n加法规则：加法规则：0+0=0；0+1=1；1+0=1；1+1=10（向高位有进位）（向高位有进位）n减法规则：减法规则：0-0=0；10-1=1（向高位借位）；（向高位借位）；1-0=1；1-1=0n乘法规则：乘法规则：00=0；01=0；10=0；11=1n除法规则：除法规则：0/1=0；1/1=13.二进制的运算规则二进制的运算规则n2）逻辑运算规则）逻辑运算规则n逻辑与运算（逻辑与运算（AND）：）：0 0=0；0 1=0；1 0=0；1 1=1n逻辑或运算（逻辑或运算（OR）：）：0 0=0；0 1=1；1 0=1；1 1=1n逻辑非运算（逻辑非运算（NOT）：非）：非0=1，非，非1=0。2.数值的表示 为了在计算机的输入输出操作中能直观快速地与常用的十进制数相对应，就产生了用二进制代码表示十进制数的编码方法，我们把这种编码方法称为：BCD码或8421码：1.3.2 信息的编码信息的编码十十进进制数制数2398421编码编码001000111001考题考题:数值在计算机中的表示一般用数值在计算机中的表示一般用8421BCD码，那么十进码，那么十进制数制数45的的8421 BCD码的表示为（码的表示为（）1.2.3 ASCII码和汉字编码n数字化信息编码是把少量二进制符号（代码），依据确定规则组合起来，以表示大量困难多样的信息的一种编码。一般来说，依据描述信息的不同可分为n字符编码n汉字编码ASCII码n基本ASCII码 美国标准信息交换码n可以表示128种字符n字符依据其ASCII码值比较大小n限制字符 数字 大写字母 小写字母0 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0基本ASCII码100001042H21H7EH各种汉字编码之间的关系机内码其他系统代码输入码输出码交换码n汉字输出示例：汉字编码汉字编码0 0111100 010011101 0111100 1 1001110GB2312-80n6763个汉字和682个符号n区位码，用2字节表示一个汉字，首字节表示汉字所在的区(21H-7EH)，尾字节表示汉字在区中的位置(21H-7EH)0 0 1 1 0 0 0 0区区0 0 1 0 0 0 0 1位位啊：啊：16区第区第1位位区：区：16+32=48=30H=00110000位：位：1+32=34=21H=00100001返回返回机内码n为了与ASCII区分，将两字节的最高位都置为一，即在原2字节上各加上80H(10000000)0 0 1 1 0 0 0 0区区30H0 0 1 0 0 0 0 1位位21H啊：啊：16区第区第1位位 GB2312-80 3021H返回返回1 0 1 1 0 0 0 0区区B0H1 0 1 0 0 0 0 1位位A1H 30H+80H=B0 21H+80H=A1GB内码内码 B0A1汉字字形码n一般用点阵来表示每个汉字,每个点对应一个位 16x16 24x24 32x32 48x48 存储一个字的空间(字节)48x48/8=288 字节计算机系统组成软件系统软件系统运算器运算器中央处理器中央处理器CPU控制器控制器只读存储器只读存储器ROM存储器存储器 随机读写存储器随机读写存储器RAM输入设备（键盘、鼠标、扫描仪等）输入设备（键盘、鼠标、扫描仪等）输出设备（显示器、打印机等）输出设备（显示器、打印机等）系统软件系统软件Windows、DOS、Linux应用软件应用软件Office、AutoCAD硬件系统硬件系统微机系统微机系统运算器n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，并将最终的结果送回存储器中，整个过程在限制器的指挥下有条不紊地进行。限制器n限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吩咐。返回返回微处理器微处理器CPUn微处理器是将运微处理器是将运算器、限制器、高速算器、限制器、高速内部缓存集成在一起内部缓存集成在一起的超大规模集成电路的超大规模集成电路芯片，是计算机中最芯片，是计算机中最重要的核心部件。重要的核心部件。返 回存储器n存储器主要负责对数据和限制信息的存储，是计算机的记忆单元。n内存,也称主存n只读存储器（ROM）n随机读写存储器（RAM）断电信息消逝n外存,也称为协助存储器n磁介质型常指硬盘、闪存等n光介质型则指光盘返回返回内存条n性能指标：容量、存取速度、稳定性等硬盘n性能指标q容量 40GB 60GB 80GB 120GBq转速 5400转/分钟 7200转/分钟 10000转/分钟 微机常用外部设备介绍微机常用外部设备介绍-闪存闪存光驱n性能指标n容量n一般CD光盘的容量约650MB，DVD光盘可达10GBn数据传输率 n倍速n蓝光DVD光盘现行的现行的DVD技术基于红色激光，而蓝光技术基于红色激光，而蓝光DVD基于蓝色激光。蓝色激光的波长较基于蓝色激光。蓝色激光的波长较短，因此可以对光盘进行高密度记录与短，因此可以对光盘进行高密度记录与读取。蓝光标准可以使单层碟片的存储读取。蓝光标准可以使单层碟片的存储容量达到容量达到25GB，双层碟片的存储容量，双层碟片的存储容量则达到则达到50GB以上以上输入设备输入设备n输入设备输入设备是将原始信息转化为计算机能接受的二进制数，以便计算机能够处理的设备。返 回输出设备输出设备n输出设备：输出设备：有显示器、打印机、绘图仪和音箱等。n1）显示系统:包括显示器和显示适配器（又称显示卡）显示卡 点阵点阵(针式针式 )打印机打印机 喷墨打印机喷墨打印机 激光打印机激光打印机 输出设备输出设备主板主板n主主板板是是微微型型计计算算机机系系统统中中最最大大的的一一块块电电路路板板，有有时时又又称称为为母母板板或或系系统统板板，是是一一块块带带有有各各种种插插口口的的大大型型印印刷刷电电路路板板（PCB）。它它将将主主机机的的CPU芯芯片片、存存贮贮器器芯芯片片、限限制制芯芯片片、ROM BIOS芯芯片片等等结结合合在在一起。一起。计算机软件n软件是微机的灵魂。没有安装软件的微机称为“裸机”，无法完成任何工作。q系统软件q应用软件计算机软件基础计算机软件基础n1）系统软件）系统软件:是管理、监控和维护计算机资源（包括硬件和软件）、开发应用软件的软件。系统软件居于计算机系统中最靠近硬件的一层，它主要包括操作系统、语言处理程序、数据库管理系统、支撑服务软件等。n2）应用软件）应用软件:是是为解决计算机各类应用问题而编写的软件，随着计算机应用领域的不断拓展和计算机应用的广泛普及，各种各样的应用软件与日俱增，如Microsoft Office、WPS Office、Adobe Photoshop等。1）系统软件）系统软件n 操作系统操作系统 是一组对计算机资源进行限制与管是一组对计算机资源进行限制与管理的系统化程序集合，它是用户和计算机硬件系理的系统化程序集合，它是用户和计算机硬件系统之间的接口，为用户和应用软件供应了访问和统之间的接口，为用户和应用软件供应了访问和限制计算机硬件的桥梁限制计算机硬件的桥梁 n 操作系统是一个浩大的管理限制程序，它操作系统是一个浩大的管理限制程序，它包括五个管理功能：处理器管理、存储管理、设包括五个管理功能：处理器管理、存储管理、设备管理、文件管理和作业管理备管理、文件管理和作业管理机器语言机器语言n用二进制代码编程序nCPU能干脆识别n特点：n运行速度快n含义不明显n通用性差01010101高级语言高级语言n接近日常生活，有语法n转变为机器可识别的代码后才有用n常用高级语言qBASIC及其变种qC、FORTRAN、PASCALqC+、JAVA、C#等编译和说明n用汇编语言和各种高级语言编写出来的程序称为源程序，将高级语言或汇编语言经编译后产生的机器语言程序称为目标程序。目标目标程序程序执行执行结果结果编译编译运行运行编译程序编译程序源程序源程序系统软件n工具软件 如数据库管理系统n常用服务程序n驱动程序n驱动程序是用来向操作系统供应一个访问、运用硬件设备的接口 应用程序 应用程序是用各种高级语言编写出来的具有特定功能的程序n办公自动化 Office 2010,WPS2010n图形图像处理系统 Adobe Photoshop计算机系统的层次关系n内层是外层的支撑应用程序应用程序语言处理程序语言处理程序操作系统操作系统 裸机裸机计算机工作原理控制流控制流数据流数据流输输入入设设备备输输出出设设备备运算器运算器控制器控制器存储器存储器冯冯诺依曼存储程序工作原理诺依曼存储程序工作原理冯冯诺依曼是诺依曼是 20 世纪最杰出的数学家之一，于世纪最杰出的数学家之一，于1945年提出了年提出了“程序内存式程序内存式 ”计算机的设计思想。这一卓计算机的设计思想。这一卓越在思想为电子计算机的逻辑结构设计奠定了基础，已越在思想为电子计算机的逻辑结构设计奠定了基础，已成为计算机设计的基本原则。成为计算机设计的基本原则。所以计算机都遵循同一原理：所以计算机都遵循同一原理：二进制二进制:任何信息都必需用二进制表示任何信息都必需用二进制表示存储程序限制存储程序限制:将须要解决的问题用程序设计语言写将须要解决的问题用程序设计语言写成程序，与处理问题所需的原始数据一起通过输入设成程序，与处理问题所需的原始数据一起通过输入设备送给计算机的内存，即存储程序；然后，限制器依备送给计算机的内存，即存储程序；然后，限制器依据程序规定的运算步骤或用户提出的要求向计算机的据程序规定的运算步骤或用户提出的要求向计算机的有关部件发布吩咐并限制它们执行相应的操作，对数有关部件发布吩咐并限制它们执行相应的操作，对数据进行处理，即程序限制。据进行处理，即程序限制。指令：计算机执行某一操作的的吩咐指令：计算机执行某一操作的的吩咐指令系统：计算机全部指令的集合指令系统：计算机全部指令的集合程序：为解决一个具体问题而编写的程序：为解决一个具体问题而编写的一系列有序的指令一系列有序的指令衡量计算机性能的主要指标衡量计算机性能的主要指标衡量计算机性能的主要指标衡量计算机性能的主要指标1.运算速度运算速度衡量一台微型计算机的主要性能指标包括：衡量一台微型计算机的主要性能指标包括：衡量一台微型计算机的主要性能指标包括：衡量一台微型计算机的主要性能指标包括：2.存储器的指标存储器的指标3.I/O的速度的速度计算机的运算速度是指计算机每计算机的运算速度是指计算机每秒钟执行的指令数。影响运算速秒钟执行的指令数。影响运算速度的主要因素有：度的主要因素有：CPU的主频。的主频。字长。字长。衡量计算机性能的主要指标衡量计算机性能的主要指标衡量计算机性能的主要指标衡量计算机性能的主要指标衡量一台微型计算机的主要性能指标包括：衡量一台微型计算机的主要性能指标包括：衡量一台微型计算机的主要性能指标包括：衡量一台微型计算机的主要性能指标包括：3.I/O的速度的速度存取速度存取速度存储容量存储容量2.存储器的指标存储器的指标1.运算速度运算速度 衡量计算机性能的主要指标衡量计算机性能的主要指标衡量计算机性能的主要指标衡量计算机性能的主要指标衡量一台微型计算机的主要性能指标包括：衡量一台微型计算机的主要性能指标包括：衡量一台微型计算机的主要性能指标包括：衡量一台微型计算机的主要性能指标包括：I/O速度是指速度是指CPU与外部设备数据与外部设备数据交换的速度。主机交换的速度。主机I/O的速度取决的速度取决于于I/O总线的设计。总线的设计。1.运算速度运算速度3.I/O的速度的速度2.存储器的指标存储器的指标1.6 多媒体技术基础 n 多媒体的基本概念n 媒体(Media)n 信息表示和传播的载体。计算机领域中有以下几种媒体：n（1）存储媒体：存放表示媒体的实体。如磁盘、光盘n（2）感觉媒体:作用于人感官的信息载体。如语言、声音、图像、文字。n（3）表示媒体:为了加工处理、传输感觉媒体而人为构造出来的各种编码。n（4）表现媒体：感觉媒体与计算机的界面。如键盘、显示器等。n（5）传输媒体：传送信息的物理载体。如电缆、光纤等。媒体在计算机领域中有两种含义：一是指用以存媒体在计算机领域中有两种含义：一是指用以存储信息的实体，如磁带、磁盘、光盘和半导体存储器；储信息的实体，如磁带、磁盘、光盘和半导体存储器；另一种是指多媒体技术中的媒体，即指信息载体，如另一种是指多媒体技术中的媒体，即指信息载体，如文本、声频、视频、图形、图像、动画等。文本、声频、视频、图形、图像、动画等。n2 2、多媒体和多媒体技术、多媒体和多媒体技术n(1)(1)多媒体多媒体(Multimedia):(Multimedia):n 多种媒体的综合。具体媒体有数字、文字、多种媒体的综合。具体媒体有数字、文字、声音、图形、图像和动画。声音、图形、图像和动画。n(2)(2)多媒体技术多媒体技术:n 把字符、声音、图形、图像、动画等各种把字符、声音、图形、图像、动画等各种媒体组合起来，利用计算机、通信、广播电视技媒体组合起来，利用计算机、通信、广播电视技术，使它们建立起逻辑联系，并能进行加工处理术，使它们建立起逻辑联系，并能进行加工处理的技术。的技术。(3)(3)多媒体系统多媒体系统 可组织、存储、操纵和限制多媒体信息的集成环境和交互可组织、存储、操纵和限制多媒体信息的集成环境和交互系统。系统。1.6.2 多媒体技术的特性 n多媒体技术的关键特性是信息的多样性、集成性和交互性。n1.多样性：信息载体的多样性：n 有数字、文字、声音、图形、图像和动画。n2.集成性：多种信息的综合和集成处理：n (1)多媒体信息的集成；n (2)操作多媒体信息的工具和设备的集成。n交互性：多媒体系统是一个交互系统，用人机对话方式进行多媒体信息的操作。n1.6.3 1.6.3 多媒体的关键技术多媒体的关键技术 n多媒体的关键技术多媒体的关键技术:数据的压缩和数据的压缩和解压缩技术解压缩技术n 视频信号和音频信号数字化后视频信号和音频信号数字化后的数据量大得惊人，一部放映时间的数据量大得惊人，一部放映时间为为2 2小时的电影，视频和音频的数据小时的电影，视频和音频的数据量约为量约为 208800MB(200GB),208800MB(200GB),现在没现在没有这么大的存储设备。有这么大的存储设备。n图像压缩：把图像从以像素存储方图像压缩：把图像从以像素存储方式，经过图像变换、量化和高速编式，经过图像变换、量化和高速编码等处理，转换成特殊形式的编码，码等处理，转换成特殊形式的编码，从而降低存储和处理的数据量。从而降低存储和处理的数据量。n目目前主要有三大前主要有三大编码编码及及压缩标压缩标准准:n(1)JPEG(1)JPEG 标标准准n(2)(2)MPEGMPEGn(3)(3)H.261H.2611.5.5 多媒体技术的应用多媒体技术的应用 教化与训练、演示系统、询问服务、信息管理、宣扬广教化与训练、演示系统、询问服务、信息管理、宣扬广告、电子出版物、游戏与消遣、广播电视、通信等领域。告、电子出版物、游戏与消遣、广播电视、通信等领域。可视电话，视频会议系统。可视电话，视频会议系统。多媒体声像功能百科全书、旅游指南系统、地图系统等电多媒体声像功能百科全书、旅游指南系统、地图系统等电子工具和电子出版物。多媒体电子邮件、电脑购物等都是子工具和电子出版物。多媒体电子邮件、电脑购物等都是多媒体技术在信息领域中的应用。多媒体技术在信息领域中的应用。1.3 信息平安、病毒防治和版权n信息平安概述n计算机病毒n版权信息平安概述n信息平安技术是为保证信息平安，防止计算机的数据库、数据文件及一切数据信息遭到破坏、修改、泄漏、遗失和窃取而接受的一切技术、方法和措施n常用的信息平安技术n计算机病毒防治技术n数据和加密技术n用户身份识别技术n建立备份、系统复原等技术n病毒本身是一段程序，它的自我复制、自动传播、破坏都是通过运行这段程序来实现的，得不到运行的病毒程序是不起作用的n病毒程序不会象一般程序那样光明正大地保存，而是安插寄生在其它有用程序中，借其它程序运行的机会得到运行，起到传染、破坏作用，因此推断一项操作是否会传染病毒最根本的依据就是看该操作是否会引起病毒程序的执行计算机病毒n隐藏性n传染性n破坏性n潜藏性n触发性n针对性病毒的特点发作发作条件条件潜伏潜伏繁殖繁殖触发触发表现表现感染计感染计算机算机病毒的传播途径 n传播的媒介q存储介质q网络 n传播的方式q复制q运行程序计算机病毒的预防 n尽量少用盗版光盘、来历不明的U盘等其它存储介质n安装防毒软件和防火墙，并要刚好升级n将无毒盘用于其他计算机时，要留意打开写爱护n为计算机安装特地用于杀毒、防毒的硬件n不要轻易打开生疏邮件，尤其是附件n对Windows系统来说，要关注微软网站，刚好给系统打补丁n平常多留意计算机的运行状况，发觉异样后要实行相应的措施n做好备份最终一道防线病毒的检测与消退n计算机启动速度很慢。n内存无缘由丢失。n常常无故死机。n出现稀里糊涂的信息。n程序运行出现不合理的结果。n对病毒的清除一般运用杀毒软件来进行。杀毒软件的作用原理与病毒的作用原理正好相反，可以同时清除几百种病毒，且对计算机中的数据没有影响。n常见的杀病毒软件有360、瑞星、金山毒霸等 病毒的清除