第1章 计算机基础知识.pps
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1、第一 一部分 计算机基础知识信 息 技 术 基 础计算机基础知识 Windows98 Office 2000因特网应用第一 一部分 计算机基础知识第一部分 计算机基础知识本部分包括:信息技术基础知识;计算机基础知识;计算机硬件系统知识;计算机软件系统知识;多媒体信息处理知识;信息安全与计算机病毒防范知识;计算机网络基础知识。第一 一部分 计算机基础知识第1章 计算机基础知识1.1 信息与信息技术1.2 计算机基础1.3 信息的表示与编码第一 一部分 计算机基础知识1.1 信息与信息技术 伴随着新世纪的到来,人类步入了信息化社会。在信息化社会中,可以说信息已经渗透到社会的各个领域,无处不有,并且
2、起着越来越重要的作用。因此,信息的获取、处理、存储、传递、分析以及开发应用的能力应是大学生必备的信息素养。第一 一部分 计算机基础知识1.1.1 信息的定义、特征、作用 信息:概念不惟一,不同学科的学者有不同的界定和解释。但通常是指:人们对客观存在的一切事物的反映,是通过物质载体所发出的消息、情报、资料、信号中所包含的一切可传递和交换的知识内容。日常生活中泛指对人有用的音讯、消息。特征:信息具有社会性、传载性、时效性、共享性、能动性、不灭性等。作用:认知作用、管理作用、控制作用、交流作用以及娱乐作用等。信息的符号化就是数据。如数字、文字、图象、图形、声音等。加工处理后的信息具有价值。总之,信息
3、是资源、是财富、是知识、是技术。第一 一部分 计算机基础知识1.1.2 信息技术 概念:能够提高和扩展人类信息能力的方法和手段。体系:主体层次、应用层次和外围层次。特点:数字化、网络化、高速化、智能化、个人化。功能:辅人功能、开发功能、协同功能、增效功能和先导功能。影响:对科研、对经济、对管理、对教育、对文化、对思维、对生活、对政府、对社会等。正面影响是巨大的,负面影响也是显而易见的。第一 一部分 计算机基础知识1.1.3 信息化社会与计算机 信息化:是指在国民经济各部门和社会活动各领域普遍地、大量地采用现代信息技术和装备,建设和完善先进的信息基础设施,发展信息产业,增强开发和利用信息资源能力
4、,提高社会劳动生产率、提高人们工作学习效率和生活质量的过程,从而促进经济发展和社会进步。信息化社会特征:信息成为社会的战略资源;信息、知识、智力日益成为社会发展的决定力量;信息技术、信息产业日益成为科技、经济、社会发展的主导因素;信息网络成为社会发展的基础设施;脑力劳动者、知识分子对社会发展的作用越来越大。第一 一部分 计算机基础知识 信息化社会与计算机:信息化社会的主要技术是:计算机技术、通信技术、网络技术和生物技术。在信息化社会中,对信息的采集获取、加工处理、识别检索、存储、传输、分析、显示输出等等都离不开计算机。因此,没有计算机就无法实现现代社会的信息化。我国的信息化建设第一 一部分 计
5、算机基础知识1.2 计算机基础 电子计算机最早应用于计算,它也就因此而得名。目前,电子计算机并不仅仅用于数学计算,更广泛地应用于信息处理、自动控制、辅助设计、辅助制造、辅助教学、人工智能和现代通信等。也就是说,电子计算机已经具有人脑的一些功能,可以代替人的一些脑力劳动,同时还可以开发人的智力,所以通常又称之为“电脑”。不仅如此,目前应用最多、最广的电子计算机是微型电子计算机,所以也称之为“微型计算机”、“微机”或“微电脑”等。第一 一部分 计算机基础知识1.2.1 计算机的定义 计算机是一种能快速、高效、准确地进行信息处理的数字化电子设备,它能按照人们事先编写的程序自动地对信息进行加工和处理,
6、输出人们所需要的结果,从而为人们的生产、生活服务。这里包括两个方面的含义:一是计算机是进行信息处理的工具。二是计算机能按照人们事先编制并存放在它内部的程序自动完成信息处理任务。1.2.2 计算机发展史1.第一台电子计算机 世界上第一台电子计算机取名为:ENIAC(Electronic第一 一部分 计算机基础知识 Numerical Integrator And Calculator)即电子数字积分计算机,于1946年2月在美国宾夕法尼亚大学研制成功。它采用电子管作为计算机的基本部件,使用了18800只电子管,10000只电容器,7000只电阻,每秒可进行5000次加减运算。这台计算机占地面积1
7、70m2,重30t,耗电150kW,是一个名符其实的“庞然大物”。同年6月,美籍匈牙利科学家冯 诺依曼发表了“电子计算机装置逻辑结构初探”的论文。主要观点有三:用0、1表示数据和指令;数据和指令同存储在计算机内部且自动执行;计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五部分组成。迄今为止,所有计算机系统均采用了冯 诺依曼体系结构。不过,相信不久的将来,会有所突破。第一 一部分 计算机基础知识2.计算机发展过程 计算机自1946年2月诞生至今经历了第一代电子管计算机、第二代晶体管计算机、第三代中小规模集成电路计算机、第四代超大规模集成电路计算机的发展过程,使计算机技术逐步走向成熟。这四个时
8、代是根据电子计算机采用的物理器件来划分的。(1)第一代电子管计算机时代(1946年1958年)。(2)第二代晶体管计算机时代(1958年1964年)。(3)第三代集成电路计算机时代(1964年1970年)。(4)第四代大规模、超大规模集成电路计算机时代(1971年至今)。第一 一部分 计算机基础知识3.我国计算机工业发展概况 1956年国家指定了12年科学规划,把半导体、计算机作为重点,并组建了计算机研究所,由钱学森挂帅。1958年,我国研制出了第一台电子管计算机(103);1959年研制出了第一台晶体管计算机(104);以后又相继推出了108、109乙、320等;71年生产出了中小规模集成电
9、路计算机(150);74年后又推出了DJS-130和DJS-131小型机;82年16位机DJS-150小型机和TP801、Z80等微型机;83年国防科技大学研制成功了速度达亿次/秒的“银河I”巨型机。进入90年代,我国先后创建了联想、长城、浪潮、方正、同创、海尔、TCL神舟等多家电脑集团公司,与世界同步生产各档微机,(例如:286/386/486/586及奔腾系列);92、97推出10亿次/秒银河和130亿次/秒的银河)。汉字处理技术居世界领先地位。4.计算机发展趋势 当前,计算机正朝着微型化、巨型化、网络化、智能化、多媒体方向发展,未来的计算机可能是:光子计算机、生物计算机、神经网络计算机,
10、非冯诺依曼结构计算机。第一 一部分 计算机基础知识 1.2.3 计算机的特点 1.运算速度快 2.计算精度高 3.具有“记忆”存储和逻辑判断功能 4.能自动执行程序且支持人工交互第一 一部分 计算机基础知识 1.2.4 计算机的分类 1.按处理信号分为:模拟计算机和数字计算机 2.按用途可分为:通用计算机和专用计算机 3.按规模和功能可分为:个人计算机、工作站(微型机)、小型机、主机(中型机)、小巨型机(大型机)和巨型机。其中,微型机又有台式、便携式(笔记本)和手持式(掌上机)之分。第一 一部分 计算机基础知识 1.2.5 计算机应用 正是由于计算机具有卓越的计算及信息处理能力,从而在现代社会
11、中得到越来越广泛的应用。所谓应用是指人们在社会生活的各个方面利用计算机为之服务的广度和深度。根据目前使用情况,计算机的应用大致分为以下几个方面。1.科学计算应用最早最成熟的领域 诸如人造卫星轨道计算、天体演化研究、气象预报等等,不仅计算数据量非常大、精度高,而且数学模型复杂,传统的计算工具是难以完成的,利用计算机进行计算,使很多幻想变成了现实。第一 一部分 计算机基础知识 2.信息(数据)处理应用最广泛的领域 现代社会是信息社会。信息是资源,信息已经和物质、能量一起被列为人类社会活动的三大基本要素。信息处理就是指对各种信息进行收集、存储、整理、统计、加工、利用、传播等一系列活动的统称,目的是获
12、取有用的信息作为决策的依据。其特点是:数据计算量很大但不复杂,需较多的逻辑判断和输入输出。例如:成本核算、图书资料检索、企业、人事、财务管理及办公自动化等。第一 一部分 计算机基础知识 3.计算机辅助系统 利用计算机辅助人们完成某一个系统的任务,叫做“计算机辅助系统”。目前计算机辅助系统主要有以下几种:计算机辅助设计(CAD)CAD即利用计算机辅助人们进行设计工作,使设计过程实现半自动化或自动化(如:轮船、飞机、核/水电站等大型机械、工程设计)。计算机辅助制造(CAM)CAM即利用计算机直接控制零件的加工,实现无图纸加工。计算机辅助教学(CAI)CAI即利用计算机辅助进行教学。第一 一部分 计
13、算机基础知识 4.过程控制实时控制 是利用计算机及时采集被控对象的检测信息,按最佳值立即对被控对象进行自动调节与控制。工业生产过程自动控制能有效地提高劳动生产率。例如:数控机床、交通/电力的调度、服装裁减与机绣、宇宙飞船和航天飞机制导、导弹发射等。5.人工智能 人工智能是计算机应用的一个崭新领域,利用计算机模拟人的感应、判断、理解等智能,用于机器人、医疗诊断专家系统、推理证明、摸式识别等方面。6.网络应用 定义:多台计算机、线路设备、网络软件、功能 功能:资源共享、数据通信,信息传输与处理快捷第一 一部分 计算机基础知识1.3 信息的表示与编码 1.3.1 计算机中的数制 1.3.2 二进制数
14、的基本运算 1.3.3 计算机中数据的编码第一 一部分 计算机基础知识1.3.1 计算机中的数制一、进位计数制的特点 现实生活中,人们习惯使用十进制计数,而计算机则因电子元器件只有两种稳态的局限,故采用二进制计数。其实,不论哪种进位计数制,它们都有共同的计数规则和方法。其共同的规则和方法如下:1.计数规则逢N进一 N是指数制中所使用的数码符号的总个数,称为基数。例如:十进制数使用0、1、2、3、4、5、6、7、8、9共十个数码计数,基数N=10,故“逢十进一”;二进制数只使用0、1两个数码计数,基数N=2,故“逢二进一”;八进制数只使用0、1、2、3、4、5、6、7八个数码计数,基数N=8,故
15、“逢八进一”;十六进制数需使用0、1、29、A、B、C、D、E、F共16个数码计数,基数N=16,因此应采用“逢十六进一”。第一 一部分 计算机基础知识 2.计数方法 位权表示法 在进位计数制中,数码所处的位置不同,它所代表的值也就不相等。对每一个数位赋予的位值,在数学上叫做“权”(即位权)。某一位数码所代表的值等于该数码与该位的“位权”值的乘积。位权的值等于基数的若干次幂。如:第1位:N0、第2位:N1、第3位:N2、第4位:N3、第5位:N4第n位:Nn-1。一般地:M=Dn-1 Dn-2 D0 D-1 D-m=其中:i表示位数;Di表示第i位上的数码;N表示基数 例如:368.25=3*
16、102+6*101+8*100+2*10-1+5*10-2第一 一部分 计算机基础知识十进制 二进制 八进制 十六进制0 0000 0 01 0001 1 12 0010 2 23 0011 3 34 0100 4 45 0101 5 56 0110 6 67 0111 7 78 1000 10 89 1001 11 910 1010 12 A11 1011 13 B12 1100 14 C13 1101 15 D14 1110 16 E15 1111 17 F16 10000 20 10二、常用计数制的表示方法(见表1-1)第一 一部分 计算机基础知识三、不同进制数之间的转换 数制间的转换就
17、是将数从一种数制转换成另一种数制。用计算机解决实际问题时,由于计算机内部采用二进制,对数值的输入输出通常使用人们熟悉的十进制数,这就需要进行不同进制数之间的转换。1.二、八、十六进制数十进制数 把二进制数、八进制数、十六进制数转换为十进制数,通常采用按权展开相加的方法,即把二进制数(或八进制数、十六进制数)写成2(或8、16)的各次幂之和的形式,然后按十进制计算结果。第一 一部分 计算机基础知识【例1-1】把二进制数(1011.101)2转换成十进制数。解析:(1011.101)2=123022121120 12-102-212-3 80210.500.125(11.625)10【例1-2】把
18、八进制数(153.24)8转换成十进制数。解析:(153.24)8=18258138028-148-2(107.3125)10【例1-3】把十六进制数(3AF.4)16转换成十进制数。解析:(2AF.4)16=21621016115160416-1(667.25)10 注:二、八、十、十六进制数的下标也可以分别使用字母B(b)、O(o)、D(d)、H(h)表示。第一 一部分 计算机基础知识 2.十进制数二进制数 为了将一个既有整数部分又有小数部分的十进制数转换成二进制数,可以将其整数部分和小数部分分别转换,然后再组合起来。例如:(69.6875)10=(?.?)2 十进制整数二进制整数 十进制
19、整数转换成二进制整数采用“除2取余”法。具体方法为:将十进制数除以2,得到一个商数和一个余数,再将商数除以2,又得到一个商数和一个余数,继续该过程,直到商数等于0为止。将每次得到的余数(必定是0或1)自右向左排列就是对应的二进制数的各位数字。第一 一部分 计算机基础知识【例1-4】将十进制数69转换成二进制数。解析:将十进制数69转换成二进制数的过程如下:2|69 2|34 余数为1 2|17 余数为0 2|8 余数为1 2|4 余数为0 2|2 余数为0 2|1 余数为0 0 余数为1,商为0,结束 因此,(69)10=(1000101)2。第一 一部分 计算机基础知识 十进制小数二进制小数
20、 十进制小数转换成二进制小数采用“乘2取整”法。具体方法为:用2乘十进制小数,得到一个整数部分和一个小数部分,再用2乘小数部分,又得到一个整数部分和一个小数部分,继续该过程,直到余下的小数部分为0或满足精度要求为止。最后将每次得到的整数部分(必定是0或1)从左到右排列,即得到所对应的二进制小数。第一 一部分 计算机基础知识【例1-5】将十进制小数0.6875转换成二进制小数。解析:将十进制小数0.6875转换成二进制小数的过程如下:0.6875 2 1.3750 整数部分为1 0.3750 余下的小数部分 2 0.7500 整数部分为0 0.7500 余下的小数部分 2 1.5000 整数部分
21、为1 0.5000 余下的小数部分 2 1.0000 整数部分为1 即:(0.6875)10=(0.1011)2 最后:(69.6875)10=(1000101.1011)2 第一 一部分 计算机基础知识 3.十进制数八/十六进制数 十进制整数八/十六进制整数 十进制整数转换成八进制整数可采用“除8取余”法。十进制整数转换成十六进制整数可采用“除16取余”法。十进制小数八/十六进制小数 十进制小数转换成八进制小数可采用“乘8取整”法。十进制小数转换成十六进制小数可采用“乘16取整”法。不过,上述运算过程较复杂,不提倡使用;我们推荐使用下述方法:十进制二进制八进制/十六进制 或:八进制/十六进制
22、二进制十进制第一 一部分 计算机基础知识 4.二进制数与八/十六进制数的转换 二进制数八/十六进制数 方法:根据23=8,将二进制数从小数点分开,分别向左、向右每3位一组,不够3位时前、后分别补0,然后每组用1位八进制数码写出即可。【例1-6】(011,101.010)2=(35.2)8 同理:根据24=16,将二进制数从小数点分开,分别向左、向右每4位一组,不够4位时前、后分别补0,然后每组用1位十六进制数码写出即可。【例1-7】(0001,1101.0100)2=(1D.4)16 第一 一部分 计算机基础知识 八/十六进制数二进制数 方法:根据23=8,按整数和小数,分别将每一位八进制数用
23、3位二进制数码写出即可,前、后0可省略。【例1-8】(35.2)8=(11,101.01)2=(29.25)10 同理:根据24=16,按整数和小数,分别将每一位十六进制数用4位二进制数码写出即可,前、后0可省略。【例1-9】(1D.4)16=(1,1101.01)2=(29.25)10第一 一部分 计算机基础知识四、二进制数的常用单位 在计算机内部,所有数据都是用二进制数表示的,为了衡量计算机中数据的存储量及参加运算的数的大小,我们介绍以下二进制数的常用单位。1.位:位是二进制数中的一个数位,可以是“0”或“1”。它是计算机中数据的最小单位,称为比特(bit)。2.字节:计算机中,通常将8位
24、二进制数,叫做一个字节(Byte),它是数据处理和存储容量的基本单位(即:1B=8 bit)。比Byte更大的单位有:KB(千字节)、MB(兆字节)、GB(吉字节):1KB=1024B 1MB=1024KB 1GB=1024MB 3.字(字长):作为一个整体一次被存储或运算的一组二进制数,叫做一个“字”(机器字);该字所包含的二进制位数叫字长。它是衡量计算机性能的一个重要指标,字长越长,其运算速度越块,计算精度越高。第一 一部分 计算机基础知识1.3.2 二进制数的基本运算 1.算术运算 由于二进制数只有0和1两个数字,所以它的四则运算特别简单。二进制数的加法运算规则为:0+0=0;0+1=1
25、;1+0=1;1+1=10。二进制数的减法运算规则为:0-0=0;0-1=1;1-0=1;1-1=0。二进制数的乘法运算规则为:00=0;01=0;10=0;11=1。二进制数的除法运算规则为:0/1=0;1/1=1。第一 一部分 计算机基础知识 2.逻辑运算 计算机中的逻辑关系是一种二值逻辑,二值逻辑很容易用二进制的0或1表示,例如:真与假、是与否、成立与不成立等等。在逻辑代数中有3种基本的逻辑关系:逻辑非、逻辑与、逻辑或。其他复杂的逻辑关系均可由这3种基本逻辑关系组合而成。逻辑非(NOT)逻辑非是实现逻辑否定,即进行“求反”运算,常在逻辑变量上面加一横线表示。例如A的“逻辑非”写成。第一
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