教学课件:第一章计算机基础知识.ppt
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1、 计算机应用基础计算机应用基础 上海交通大学继续教育学院上海交通大学继续教育学院高万萍高万萍Email:1课程简介 计算机应用基础课程属于全国网络高等学历教育公共基础课程,是全国统一考试的科目。针对于国家统考大纲要求主要介绍以下内容:计算机基础知识、Windows 7 操作系统及其应用、文字处理软件Word 2010、电子表格软件Excel 2010、电子演示文稿制作软件PowerPoint 2010、计算机网络基础、Internet 应用、计算机安全、计算机多媒体技术。2教学过程包括两个环节o课堂讲授o上机实验计算机应用基础课程共4个学分,上课:44学时(11次)上机:16学时(四次)3学习
2、方式-全程网络学习模式 o学习资源:课程讲义、教学辅助资料、o学习方式:课堂教学、课程直播、点播、下载、移动学习o教学互动:n学习论坛n课程答疑n教学互动n小测验4考试成绩o考勤 15(面授11次:上海学生刷卡考勤不少3次,上机4次:机房上机不少两次,课程评价:每讲评价和综合评价)o作业成绩(共六次)25o期末考试(机考)60 作业及每日一练中客观题题目均选自统考题库,由系统自动批改 5 教学人员教学人员o主讲教师:高万萍主讲教师:高万萍 Email: Tel:52385159 职责:课程讲授,课程答疑职责:课程讲授,课程答疑o助教:唐自君助教:唐自君 Tel:52385346 职责:课程答疑
3、,上机辅导,批改作业职责:课程答疑,上机辅导,批改作业o课件制作技术人员:课件制作技术人员:Tel:523899003 职责:课件制作,解答课件下载、播放问题职责:课件制作,解答课件下载、播放问题o各专业教务(教学主管):各专业教务(教学主管):职责:教学及考试安排、学籍管理等事项由各专业的教务老职责:教学及考试安排、学籍管理等事项由各专业的教务老师负责。师负责。6第第1 1章章 计算机基础知识计算机基础知识v本章学习目标1.1 计算机的基本概念1.2 计算机系统的组成1.3 信息编码1.4 微型计算机的硬件组成互动题目7本章学习目标 本章主要学习计算机的基本概念、计算机中信息的表示、计算机系
4、统的组成、微型计算机的硬件组成。主要有以下内容:o计算机的发展过程;o数字计算机的主要特点;o计算机系统的基本组成;o位、字节、字、字长以及存储单元地址的概念;o信息在计算机中如何表示.81.1 计算机的基本概念计算机的基本概念1.1.1 计算机的诞生和发展历史计算机的诞生和发展历史1.1.2 计算机的分类计算机的分类1.1.3 计算机的主要特点计算机的主要特点1.1.4 计算机的主要用途计算机的主要用途1.1.5 信息的基本概念信息的基本概念1.1.6 计算机的发展方向计算机的发展方向9计算机的诞生和发展历史计算机的诞生和发展历史5000次加法/秒总重30吨占地150m218000只电子管1
5、500个继电器功率170KW1946年美国研制出第一台数字式电子计算机ENIAC10第一代第一代(19461957)电子管电子管5千(次千(次/秒)秒)第二代第二代(19581964)晶体管晶体管几十万(次几十万(次/秒)秒)计算机发展的几个阶段1)确立了模拟量可变化为数字量进行计算,开创了数字化技术的时代。2)形成了电子数字计算机的基本结构:冯诺依曼结构。3)确定了程序设计的基本方法,采用机器语言和汇编语言编程4)开创了使用CRT(cathode-ray tube)作为计算机的字符显示器1)开创了计算机处理文字和图形的新阶段。2)出现了操作系统3)出现高级语言。3)出现通用计算机和专用计算机
6、的区别。4)鼠标开始作为输入设备出现(主要在一些图形工作站上)。11计算机发展的几个阶段1.操作系统更加完善,出现分时操作系统2.出现结构化程序设计方法3.机器的种类开始根据性能被分为巨型机、大型机、中型机和小型机。4.较好解决了硬件更新过程中的兼容性问题。出现序列机第三代第三代(19651970)中小规模集成电路中小规模集成电路百万(次百万(次/秒)秒)第四代第四代(1971至今大规模和超大规至今大规模和超大规模集成电路模集成电路百万亿(次百万亿(次/秒)秒)1.开始出现微机微型计算机,计算机开始走入家庭。1971年intel公司使用LSIC率先推出4004。2.进入网络时代121.1.2
7、计算机的分类v按信号分按信号分数字电子计算机数字电子计算机模拟电子计算机模拟电子计算机数模混合计算机数模混合计算机v按设计目的分按设计目的分通用计算机通用计算机 专用机算机专用机算机vv按用途分按用途分按用途分按用途分n科学科学计算计算n工业控制工业控制n数据处理数据处理n辅助辅助设计设计设计设计/制造制造制造制造/教学教学教学教学 vv按规模分按规模分按规模分按规模分(字长、运算速度、存储容量)(字长、运算速度、存储容量)巨型机巨型机:速度最快、处理能力最强速度最快、处理能力最强 大中型机大中型机:大型、通用、较快大型、通用、较快 小型机小型机:规模小、结构简单、设计周期短、规模小、结构简单
8、、设计周期短、使用维护简单。使用维护简单。微型机微型机:小、巧、轻、使用方便、价格便小、巧、轻、使用方便、价格便宜。宜。131.1.3 计算机的主要特点计算机的主要特点1.自动控制能力:程序和数据都以二进制的形式存储在存储器中,由程序控制计算机自动执行,存储程序是计算机能自动控制处理的基础。2.高速运算的能力3.具有“记忆”能力4.具有很高的计算精度5.具有逻辑判断能力6.通用性强,用途广泛141.1.4 计算机的主要用途计算机的主要用途1.科学计算(最早应用的领域)2.数据处理(目前应用最广的领域)3.自动控制(实时控制)4.计算机辅助系统5.人工智能:CAD,CAM,CAE,CAI,CIM
9、S网络应用、电子商务等151.1.5 1.1.5 信息的基本概念信息的基本概念v信息 人们进行各种活动所需和所获取的知识,例如:各种消息、数字、信号、图形、图像、语言等所包含的内容v数据 客观事物属性的表示,是符号。分:数值数据和非数值数据,v数据与信息的关系 数据是信息的表示形式,是信息的载体;信息是数据所表达的含义,是人们通过对数据的分析和理解得到的。信息不能独立存在,必须依附在某种载体之上。161.1.6 计算机的发展方向计算机的发展方向v巨型化巨型化v微型化微型化v网络化网络化v智能化智能化17 计算机发展趋势巨型化 运算速度可达每秒几百亿次运算的超级计算机o1975年世界上第一台超级
10、计算机“Cray-I”o中国超级计算机:中国超级计算机:n国防科技大学研制的“银河1号”、“银河2号”和“银河3号”、“天河一号”2570万亿次,排名第二n国家职能计算机中心推出的“曙光1000”、“曙光2000”和“曙光3000”,运算速度为每秒3800亿次(排名80位)。18 计算机发展趋势微型化计算机不再是单一的计算机器,而是一种计算机不再是单一的计算机器,而是一种信息机器,一种个人的信息机器。信息机器,一种个人的信息机器。19 计算机发展趋势网络化计算机网络:计算机网络:计算机网络:计算机网络:计算机技术与通信技术结合计算机技术与通信技术结合的产物。的产物。计算机网络的发展动力:计算机
11、网络的发展动力:计算机网络的发展动力:计算机网络的发展动力:使用远程资源,共享程序、使用远程资源,共享程序、数据和信息资源,网络用户数据和信息资源,网络用户的通讯和合作。的通讯和合作。20 计算机发展趋势智能化p 第一代机器人第一代机器人:机械手(机械手(1962年出年出现)。人类第一个现)。人类第一个“工业机器人工业机器人”:一头在纺织机上挑纱的一头在纺织机上挑纱的“驴驴”(1742年)年)p第二代机器人第二代机器人:具有具有“感觉感觉”的机器的机器人人p第三代机器人第三代机器人:装有启发式计算机的装有启发式计算机的“智能机器人智能机器人”DeepblueDeepblueGarry Kasp
12、arovGarry Kasparov 211.1.2 2 计算机系统的组成1.2.1 计算机系统的组成1.2.2 计算机硬件系统1.2.3 软件的概念及软件的分类22硬件系统硬件系统(设备)(设备)软件系统软件系统(程序、数据、文档)(程序、数据、文档)软件(软件(softwaresoftware)是指实现算法的程序、数据和相关文档。软件系统软件系统包括计算机本身运行所需的系统软件和用户完成特定任务所需要的应用软件。硬件(硬件(hardwarehardware)是指实际的物理设备,包括计算机的主机和外部设备。23计算机系统的组成 输入设备:输入设备:键盘、鼠标、扫描仪键盘、鼠标、扫描仪 输出设
13、备:输出设备:显示器、打印机显示器、打印机 外外 存:软、硬盘、光盘、闪存存:软、硬盘、光盘、闪存 网络设备:网卡、调制解调器等网络设备:网卡、调制解调器等 计计算算机机系系统统软件软件外部设备外部设备系统软件系统软件应用软件:应用软件:办公软件包、用户程序办公软件包、用户程序硬件硬件运算器运算器寄存器寄存器控制器控制器主机主机内存内存CPU随机读写存储器随机读写存储器(RAM)只读存储器只读存储器(ROM)高速缓冲存储器高速缓冲存储器 操作系统:操作系统:WindowsWindows、UnixUnix、LinuxLinux语言处理程序:语言处理程序:C C、PascalPascal、VBVB
14、等等 实用程序:诊断程序、排错程序等实用程序:诊断程序、排错程序等 数据库管理系统数据库管理系统 241.2.2 计算机硬件系统计算机硬件系统o“存储程序存储程序”工作原理工作原理o计算机硬件基本组成一、中央处理器二、存储器三、输入设备四、输出设备五、微型计算机主板、总线与接口25John von Neumann冯冯诺依曼计算机的基本工作原理诺依曼计算机的基本工作原理1 1)数据和指令以二进制方式表示,存入存)数据和指令以二进制方式表示,存入存储器中。储器中。2 2)控制器能够将程序自动读出并自动地执)控制器能够将程序自动读出并自动地执行。行。计算机是利用计算机是利用“存储器存储器”(内存)来
15、存放(内存)来存放所要执行的程序的,所要执行的程序的,CPUCPU依次从存储器中取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。行,直至完成全部指令任务为止。“存储程序存储程序”工作原工作原理理26计算机硬件基本组成(外)存储器(外)存储器(外)存储器(外)存储器(内)存储器内)存储器内)存储器内)存储器控制器控制器数据流数据流控制流控制流运算器运算器27I/O设备设备内存储器内存储器运算器运算器控制器控制器计算机的基本工作流程28一、中央处理器(CPU)中央处理器包括:运算器和控制器。运算器(算术逻辑运算单元):完成各种
16、算术运算与逻辑运算。控制器:负责从内存读取各种指令,对指令进行分析,根据指令的具体要求向计算机的各个部件发出控制信号,协调计算机各个部件的工作。主要包括:寄存器、程序计数器、译码器、时序信号发生器、操作控制信号等。CPU性能指标:主频:主时钟的频率。在计算机中有一个不断产生时钟脉冲信号的装置,称主时钟。主频决定了机器的工作节拍,各部件均在此节拍下共同工作。机器字长:CPU能够同时处理的数据的二进制位数,它代表了机器的精度。机器字长有16位、32位、64位等(16位字长计算机整型数占两个字节,32位字长计算机整型数占4字节)。29微处理器芯片的组成结构在微机中,把CPU制作在一块超大规模集成电路
17、芯片上,称微处理器(MPU)30二、存储器存储器存储器存储器通常分为内存储器和外存储器存储器通常分为内存储器和外存储器外存储器:存放所有外存储器:存放所有软件和用户文件软件和用户文件内存储器:半导体存储器。存内存储器:半导体存储器。存放正在运行程序和访问数据放正在运行程序和访问数据31位位字节字节字及字长字及字长字(字(机器字)机器字)字节(字节(8位)位)(1B=1Byte)位位:信息存储的最小单位(:信息存储的最小单位(1 1b=1bit)b=1bit)32存储单元存储单元(字节)(字节)存储体存储体存储体结构图存储器是计算机存储数据和程存储器是计算机存储数据和程序的存储单元集合,每个存储
18、序的存储单元集合,每个存储单元由单元由8 8位二进制位组成,可读位二进制位组成,可读写其中的数据。写其中的数据。33 2、内存储器(内存、主存)内存:内存:一般用半导体组成,通过电路与一般用半导体组成,通过电路与CPUCPU相连。相连。用来存放当前用来存放当前运行的程序、待处理的数据以及运算结果。它可直接跟运行的程序、待处理的数据以及运算结果。它可直接跟CPUCPU进行数据交换,存储速度快。进行数据交换,存储速度快。v内存储器的容量是以字节为基本单位的,存储容量单位:内存储器的容量是以字节为基本单位的,存储容量单位:K K 字节字节1 1KB=1024 ByteKB=1024 Byte M M
19、(兆)字节兆)字节1 1MB=1024 KBMB=1024 KB G G(吉)字节吉)字节1 1GB=1024 MB GB=1024 MB T T(太)字节太)字节1 1TB=1024 GBTB=1024 GBv内存储器的每一个存储单元对应一个唯一的地址内存储器的每一个存储单元对应一个唯一的地址(按字节寻按字节寻址),址),CPU CPU按地址来存取存储器中的数据。按地址来存取存储器中的数据。34内存储器的访问过程1110110111001101100011011110110111101001111011011110110111101101111011011110110111101101111
20、011011000110111001101100011011110110100000000000100010010001000110011010001000101010101100110011101111000100010011001101010101011101111001100110111011110111011111111地址地址00010001控制控制控制控制:写写写写数据数据1000000010000000存储器的访问过程:向存储器的访问过程:向存储器的访问过程:向存储器的访问过程:向0001000100010001单元写数据单元写数据单元写数据单元写数据1000000035 内存储
21、器分类v只读存储器(只读存储器(read only memoryread only memory):):简称简称ROMROM,CPUCPU对它们只取对它们只取不存,用于永久存放特殊的专用数据。不存,用于永久存放特殊的专用数据。例例如如:BIOSBIOS(Basic Basic Input/Output Input/Output SystemSystem)芯芯片片(快快速速电电擦擦除除可可编编程程只只读读存存储储器器:闪闪存存),启启动动计计算算机机时时,负负责责通通电电时时自自检检(显显卡卡、RAMRAM、键键盘盘、驱驱动动器器),并并把把磁磁盘盘中中的的部部分分操操作作系系统文件(内含基本输
22、入输出设备的驱动程序)调入统文件(内含基本输入输出设备的驱动程序)调入RAMRAM。v随机读写存储器(随机读写存储器(random access memoryrandom access memory):):简称简称RAMRAM,CPUCPU对对它们可存可取,分它们可存可取,分SRAMSRAM和和DRAM,DRAM,是内存的主要部分。是内存的主要部分。内存条主内存条主要由要由DRAMDRAM构成,一旦切断计算机的电源(关机或事故),其中构成,一旦切断计算机的电源(关机或事故),其中的所有数据便随即丢失。的所有数据便随即丢失。v特殊特殊:CMOSCMOS芯片,用来存放机器系统配置的基本信息(如时间
23、、芯片,用来存放机器系统配置的基本信息(如时间、日期等)。用户可进入日期等)。用户可进入CMOS setupCMOS setup程序来修改其中信息(程序来修改其中信息(Del)Del),关机后由电池供电以保持其中信息。关机后由电池供电以保持其中信息。36内存储器分类v高速缓冲存储器Cache:是介于CPU和内存之间的一种可高速存取信息的芯片,用于解决它们之间的速度冲突问题。主要由SRAM构成,Cache又分为一级Cache(L1 Cache)和二级Cache(L2 Cache),L1 Cache集成在CPU内部,L2 Cache早期一般是焊在主板上,现在也都集成在CPU内部,常见的容量有256
24、KB、512KB或几兆。CPUCacheRAM37v存储容量:几百M到几G.v存储周期:对存储器进行一次完整的读或写操作所需的时间。微机中存储周期一般为几十到几百纳秒(ns)。主要技术指标383、外存储器外存储器(辅存辅存)外存容量比内存大,可移动。有磁盘(硬盘和软盘)、光盘、磁带等。1、软盘:5.25英寸,3.5英寸软盘存储系统:软盘、软盘驱动器。软盘分:单面单密(SS,SD)、单面双密(SS,DD)、双面单密(DS,SD)、双面双密(DS,DD)、双面高密(DS,HD)。3.5英寸(DS,HD):1.44MB。2、硬盘(温盘):由若干硬盘片组成的盘片组,且存储介质与驱动机构密封在同一盘体内
25、。微机常用的3.6G-80GB。软软 盘盘硬硬 盘盘外存储器外存储器写写保保护护39柱面扇区扇区(512字节字节)磁道硬盘片是由涂有磁性材料的铝合金构成,读硬盘片是由涂有磁性材料的铝合金构成,读写硬盘时,磁性圆盘高速旋转产生的托力使写硬盘时,磁性圆盘高速旋转产生的托力使磁头悬浮在盘面上而不接触盘面磁头悬浮在盘面上而不接触盘面硬盘片读写磁头硬盘0 0磁道磁道主引导扇区:第一物理扇区,主引导扇区:第一物理扇区,在在0磁道。它由主引导记录和磁道。它由主引导记录和硬盘分区表组成,主引导扇区硬盘分区表组成,主引导扇区是硬盘正确引导和使用的必要是硬盘正确引导和使用的必要保证。保证。存储量面数存储量面数每面
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