计算机文化基础第1章信息与计算机基础知识

1、计算机文化基础严约良上课时间:上午:8:00-11:00 下午:1:304:30 晚上:6:309:30第1章 信息与计算机基础知识 1.1 信息与信息技术 1.2 计算机的发展和应用 1.3 计算机中信息的表示与存储 1.4 计算机硬件系统 1.5 计算机软件系统信息是描述客观事物运动状态及运动方式的数据，是以一定目的组织起来的，具有一定结构的数据集合。数据则是一组表示数量、行为和目标的非随机的可鉴别的符号。由此可见，数据是原料，信息是产品。智慧是指经过客观现实验证而得到充实的知识数据和信息是知识的源泉1.1 信息与信息技术计算机（Computer）是一种能接收和存储信息，并按照存储在其内部

2、的程序（这些程序是人们意志的体现）对输入的信息进行加工、处理，然后把处理结果输出的高度自动化的电子设备。1.2 计算机的发展和应用电子计算机的诞生 1世界上第一台计算机ENIAC，1946年2月在美国诞生，它不具备现代计算机的主要原理特征存储程序和程序控制。2世界上第一台按存储程序功能设计的计算机EDVAC，美国1946年开始设计，1950年研制完成。3世界上第一台实现存储程序功能的计算机EDSAC，英国1947开始设计，1949年5月投入运行。 1.2 计算机的发展和应用计算机的发展 电子计算机的发展按电子逻辑器件可划分为4个阶段：1第一代计算机（从ENIAC问世20世纪50年代初期），电子

3、管时代。2第二代计算机（20世纪50年代中期20世纪60年代中期），晶体管时代。3第三代计算机（20世纪60年代中期20世纪70年代初期），中小规模集成电路时代。4第四代计算机（20世纪70年代中期至今），大规模超大规模集成电路时代。 1.2 计算机的发展和应用计算机分类 1按用途划分（1）通用机：适用解决多种一般问题，该类计算机使用领域广泛、通用性较强，在科学计算、数据处理和过程控制等多种用途中都能适应。（2）专用机：用于解决某个特定方面的问题，配有为解决某问题的软件和硬件，如在生产过程自动化控制、工业智能仪表等专门应用。1.2 计算机的发展和应用2按规模划分（1）巨型计算机：应用于国防尖端

4、技术和现代科学计算中。巨型机的运算速度可达每秒百万亿次，研制巨型机是衡量一个国家经济实力和科学水平的重要标志。（2）大/中型计算机：具有较高的运算速度，每秒可以执行几千万条指令，而且有较大的存储空间。往往用于科学计算、数据处理或作为网络服务器使用。（3）小型计算机：规模较小、结构简单、运行环境要求较低，一般应用于工业自动控制、测量仪器、医疗设备中的数据采集等方面。小型机在用作巨型计算机系统的辅助机方面也起了重要作用。（4）微型计算机：中央处理器（CPU）采用微处理器芯片，体积小巧轻便，广泛用于商业、服务业、工厂的自动控制、办公自动化以及大众化的信息处理。（5）工作站：工作站是一种以个人计算机和

5、分布式网络计算为基础，主要面向专业应用领域，具备强大的数据运算与图形、图像处理能力，为满足工程设计、动画制作、科学研究、软件开发、金融管理、信息服务、模拟仿真等专业领域而设计开发的高性能计算机。（6）服务器：在网络环境下为多个用户提供服务的共享设备，一般分为文件服务器、打印服务器、计算服务器和通信服务器等。1.2 计算机的发展和应用3按处理对象划分（1）数字计算机：计算机处理时输入和输出的数值都是数字量。（2）模拟计算机：处理的数据对象直接为连续的电压、温度、速度等模拟数据。（3）数字模拟混合计算机：输入输出既可是数字也可是模拟数据。1.2 计算机的发展和应用计算机是一种高度自动化的信息处理设

6、备。主要特点有：运算速度快；计算精度高；记忆能力强；可靠的逻辑判断能力；可靠性高，通用性强。 1.2 计算机的发展和应用计算机的主要技术性能指标有主频、字长、内存容量、存取周期、运算速度及其他指标。1主频（时钟频率）：是指计算机CPU在单位时间内输出的脉冲数。它在很大程度上决定了计算机的运行速度。单位MHz。2字长：是指计算机的运算部件能同时处理的二进制数据的位数。字长决定了计算机的运算精度。3内存容量：是指内存贮器中能存贮的信息总字节数。通常以8个二进制位(bit)作为一个字节（Byte）。1.2 计算机的发展和应用4存取周期：存贮器连续二次独立的“读”或“写”操作所需的最短时间，单位为纳秒

7、。存储器完成一次“读”或“写”操作所需的时间称为存储器的访问时间（或读写时间）。5运算速度：是个综合性的指标，单位为MIPS（百万条指令/秒）。影响运算速度的因素，主要是主频和存取周期，字长和存储容量也有影响。其他指标：机器的兼容性（包括数据和文件的兼容、程序兼容、系统兼容和设备兼容）、系统的可靠性（平均无故障工作时间MTBF）、系统的可维护性（平均修复时间MTTR）、机器允许配置的外部设备的最大数目、计算机系统的汉字处理能力、数据库管理系统及网络功能等。性能/价格比是一项综合性评价计算机性能的指标。1.2 计算机的发展和应用计算机的应用范围，按其应用特点可分为科学计算、信息处理、过程控制、计

8、算机辅助系统、多媒体技术、计算机通信、人工智能。计算机辅助系统：有计算机辅助教学（CAI）、计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助测试（CAT）、计算机集成制造（CIMS）等系统。1.3 计算机中信息的表示与存储计算机的基本功能是对数据进行运算和加工处理。数据有两种，一种是数值数据，另一种是非数值数据（信息）。无论哪一种数据在计算机中都是用二进制数码表示的。计算机中只有二进制数值，所有的符号都是用二进制数值代码表示的，数的正、负号也是用二进制代码表示。数值的最高位用“0”、“1”分别表示数的正、负号。采用二进制编码，它们具有运算简单、电路实现方便、成本低廉等优点。 1.

9、3 计算机中信息的表示与存储十进制数数码：0、1、23456789基数：10权：数码处于不同的位置表示的大小是不同的十进制数的运算规则是：逢10进1。二进制计算机中的数据是以二进制形式存放的，二进制数的数码是用0和1来表示的。二进制的基数为2，权为2n，二进制数的运算规则是：逢2进1。1.3 计算机中信息的表示与存储八进制数码：0、1、2、3、4、5、 6、7。八进制数基数为8，权为8n八进制数的运算规则是：逢8进1。十六进制数码:0、1、 9、A、B、C、D、E、F基数:16，权为16n运算规则是：逢16进1。其中符号A对应十进制中的10，B表示11，F表示十进制中的15。1.3 计算机中信

10、息的表示与存储数制之间的转换二进制数、八进制数、十六进制数转换为十进制数各种进制的数按权展开后求得结果即为十进制数。例1.1 将二进制数（1011.101）2转换成等值的十进制数。（1011.101）2 = 123+022+121+120 +12-1 + 02-2+12-3 = 8 + 0 + 2 + 1 +1/2 + 0 +1/8 （11.625）10八进制数和十六进制数均可按位权展开转换成十进制数。例1.2 将（2576）8、（3D.B）16分别转换成十进制数。（2576）8283+582781680（1406）10（3D.B）1631611316011161（61.6875）101.3

11、计算机中信息的表示与存储十进制数转换为二进制数对于十进制数的整数部分和小数部分在转换时须作不同的计算，分别求得后再组合。1. 十进制整数转换为二进制数（除2取余法）方法：逐次除以2，每次求得的余数即为二进制数整数部分各位的数码，直到商为0。2. 十进制纯小数转换为二进制数（乘2取整法）方法：逐次乘以2，每次乘积的整数部分即为二进制数小数各位的数码。例1.3 把十进制数69.8125转换为二进制数。 对整数部分69转换，得：（69）10（1000101）2将小数0.8125转换为二进制小数，得：（0.8125）10（0.1101）21.3 计算机中信息的表示与存储二进制数与八进制数的互相转换（1

12、）二进制数转换成八进制数二进制数转换成八进制数的方法是：将二进制数从小数点开始分别向左（整数部分）和向右（小数部分）每3位二进制数码分成一组，转换成八进制数码中的一个数字，连接起来。不足3位时，对原数值用0补足3位。例1.4 把二进制数（11110010.1110011）2转换为八进制数。011 110 010 . 111 001 100 3 6 2 . 7 1 4二进制3位分组：011110010.111001100转换成八进制数：362.7141.3 计算机中信息的表示与存储（2）八进制数转换成二进制数八进制数转换成二进制数的方法是：将每一位八进制数写成相应的3位二进制数，再按顺序排列好。

13、例1.5 把八进制数（2376.14）8转换为二进制数。八进制： 2 3 7 6 . 1 4二进制：010 011 111 110. 001 100 （2376.14）82（3）二进制与十六进制的转换1.3 计算机中信息的表示与存储十进制数二进制数八进制数十六进制数000011112102231133410044510155611066711177810001089100111910101012A11101113B12110014C13110115D14111016E15111117F161000020101.3 计算机中信息的表示与存储一、ASCII码ASCII码（American Stan

14、dard Code for Information Interchange）是美国信息交换标准代码的简称。ASCII码占一个字节，有7位ASCII码和8位ASCII码两种，7位ASCII码称为标准ASCII码，8位ASCII码称为扩充ASCII码。7位二进制数给出了128个不同的组合，表示了128个不同的字符。其中95个字符可以显示，包括大小写英文字母、数字、运算符号、标点符号等。另外的33个字符，是不可显示的，它们是控制码，编码值为031和127。例如回车符（CR），ASCII码字符编码表。1.3 计算机中信息的表示与存储汉字编码 在GB2312-80中共收录了汉字6763个，各种字母符号6

15、82个，合计7445个。这些汉字根据其常用程度又分为一级汉字、二级汉字。一级常用汉字3755个，以拼音为序，约占近代文献汉字累计使用频度99.9%左右；二级汉字3008个，以偏旁部首为序。一级、二级汉字约占累计使用频度99.99%以上。1.3 计算机中信息的表示与存储汉字机内码计算机系统中用来表示中文或西文信息的代码称为机内码，简称内码ASCII码是一种西文机内码，用一个字节表示。汉字机内码用连续两个字节表示，每个字节的最高位是1。GB2312-80的内码编码的范围为：A1A1HFEFEH。汉字机内码与区位码的关系为：汉字机内码高位字节区位码高位字节A0H汉字机内码低位字节区位码低位字节A0H

16、例如，“”的区位码是0133，则：高字节：（01）10+（A0）16=（01）16+（A0）16=（A1）16低字节：（33）10+（A0）16=（21）16+（A0）16=（C1）16则“”的内码为A1C1。又如，“山”的区位码是4129，则：高字节：（41）10+（A0）16 =（29）16+（A0）16=（C9）16低字节：（29）10+（A0）16=（1D）16+（A0）16=（BD）16则“山”的内码为C9BD。1.3 计算机中信息的表示与存储汉字输入码汉字输入方法一般有两种实现途径：一是由计算机自动识别汉字，要求计算机模拟人的智能；二是由人来完成识别工作，将相应的计算机编码以手动方

17、式用键盘输入计算机。自动识别主要有3种方法：一是利用汉字识别技术；二是利用语音识别技术；三是扫描识别输入，键盘输入方法。 汉字输入码主要分为4类：顺序码（无重码）、音码、形码和以汉字的音、形相结合的音形码或形音码。 1.4 计算机硬件系统硬件系统的基本组成计算机的硬件由输入设备、输出设备、运算器、存储器和控制器5部分组成。 CPU：控制器+运算器。主机：控制器+运算器+内存储器。 控制器运算器输出设备存 储 器输入设备指令流控制流数据流1.4 计算机硬件系统1、控制器：是计算机的控制中心，实现处理过程的自动化。计算机系统各个部件在控制器的控制下协调地进行工作：(1)、控制器控制输入设备将数据和

18、程序从输入设备输入到内存储器。(2)、在控制器指挥下，从存储器取出指令送入控制器。(3)、控制器分析指令，指挥运算器、存储器执行指令规定的操作。(4)、运算结果由控制器控制送存储器保存或送输出设备输出。 1.4 计算机硬件系统2、运算器：运算器的功能是在控制器的指挥下，对信息或数据进行处理和运算，包括算术运算和逻辑运算，其内部有一个算术逻辑运算部件ALU（Arithmetical Logic Unit）和若干种寄存器。运算器主要工作是数据处理（运算）和暂存运算数据。 1.4 计算机硬件系统3、存储器（Memory）：Memory是指内存储器，是计算机用来存放程序和数据的记忆部件。（1）位（bi

19、t）：表示一位二进制信息，可存放一个0或1。位是计算机中存储信息的最小单位（2）字节（Byte）：是计算机中存储器的一个存储单元，由8个二进制位组成。字节（B）是存储容量的基本单位，常用的单位有：KB1KB=210 Byte =1024ByteMB1MB=210 KB =1024KBGB1GB=210 MB =1024MBTB1TB=210 GB =1024GB（3）字：由若干个字节组成，用作信息处理的单位。 1.4 计算机硬件系统向存储单元保存信息的操作称作“写”操作，向存储单元获取信息的操作称作“读”操作，“读”、“写”时一般都以字节为单位。“读”操作不会影响存储单元中的信息，“写”操作将

20、新的信息取代存储单元中原有的信息。内存（Memory）直接和运算器、控制器交换信息，分为随机存取存储器RAM（Random Access Memory）和只读存储器ROM（Read-Only Memory）两种。RAM中的信息：可随机地读出或写入，一旦关机（断电）后，信息不再保存。ROM中的信息：只有在特定条件下才能写入，通常只能读出而不能写入，断电后，ROM中的原有内容保持不变。ROM一般用来存放自检程序、配置信息等。 1.4 计算机硬件系统4、输入设备：把原始数据和处理这些数据的程序通过输入接口输入到计算机的存储器中。常用输入设备：键盘、鼠标、扫描仪、光笔、写字板、数字化仪、条形码阅读器、

21、数码相机、扫描仪、模数（A/D）转换器等。从读取数据的角度看，当从磁盘、光盘、电子盘或磁带读取文件时，它们是输入设备，5、输出设备：输出计算机的处理结果。常用输出设备：显示器、打印机、绘图仪、X/Y记录仪、数/模（D/A）转换器等。从保存数据的角度看，当向磁盘、光盘、电子盘或磁带保存文件时，它们是输出设备。 1.4 计算机硬件系统1、 指令：是让计算机完成某个操作发出的命令。它是由操作码、地址码两部分组成的一串二进制数码。操作码规定了操作的类型，即进行什么样的操作；地址码规定了要操作的数据（操作对象）存放在什么地址中，以及操作结果存放到哪个地址中去。2、 指令系统：是指机器所具有的全部指令的集

22、合。它反映了计算机所拥有的基本功能。（1）复杂指令系统(CISC)：不断的增加指令系统中的指令，增加指令复杂性及其功能，即增加新的指令来代替可由多条简单指令组合完成的功能，如现用PC机中MMX多媒体扩展指令等。以此来提高计算机系统的性能。（2）简化指令系统(RISC)：其基本思想为简单的指令能执行得更快以及指令系统只需由使用频率高的指令组成。3、程序：设计者为解决某一问题而设计的一组排列有序的指令序列 1.4 计算机硬件系统微型计算机是由主机箱、显示器、键盘、鼠标、打印机组成，主机箱里面一般有主板、硬盘、软驱、光驱、电源，主板上一般插有CPU、内存、显示卡等。 1.4 计算机硬件系统1、微机的

23、启动与关闭微机的启动是把系统盘上的系统文件依次装入到计算机中并运行的过程。（1）冷启动：先打开外设电源，后打开主机电源（2）热启动：当计算机正在工作时要重新启动计算机。按机箱上的RESET钮，进行复位启动，从自检开始引导系统。同时按CtrlAltDel 3个键：不经过自检，引导系统。（3）关机：先关上主机电源，后关外设电源。1.4 计算机硬件系统微处理器第一代微处理器： 1971年Intel公司制成的4位微处理器4004、4040和早期的8位微处理器8008。第二代微处理器：以Intel公司1973年12月研制成功的8080为标志。第三代微处理器：1978年制造的8086和1979年研制的80

24、88，1983年又制造了全16位的80286。第四代微处理器：1985年Intel公司制造出32位字长的微处理器80386；1989年4月又研制成功80486；1993年3月Intel公司制造出Pentium（奔腾）微处理器；1995年11月，推出了Pentium Pro，接着又推出了含有MMX（多媒体扩展指令集）功能的Pentium处理器P55C；1999年11月推出P微处理器；2000年11月，Intel推出更新的微处理器芯片P4， 1.4 计算机硬件系统3、主板微型计算机中最大的一块电路板是主板。微处理器、内存、显示接口卡以及各种外设接口卡都插在这块主板上。不同的CPU能用的主板不一定相

25、同。4、基本输入/输出系统（BIOS）。主板上有一块Flash Memory（快速电擦除可编程只读存储器，也称为“闪存”）集成电路芯片，其中存放着一段启动计算机的程序，微机开机后自动引导系统。5、CMOS。主板上有一片CMOS集成芯片，它有两大功能：一是实时时钟控制，二是由SRAM构成的系统配置信息存放单元。CMOS采用电池和主板电源供电，当开机时，由主板电源供电；断电后由电池供电。系统引导时，一般可通过Del键，进入BIOS系统配置分析程序修改CMOS中的参数。6、总线总线是计算机系统中信息传递的通道。在微机中，微处理器与存储器输入输出以及其他接口部件之间的总线称为系统内部总线；主机系统与外

26、部设备之间的通信的总线称为外部总线。总线分控制总线、数据总线、地址总线。系统总线标准有：ISA、EISA、VESA、PCI等。 1.4 计算机硬件系统一、 内存储器1、主存储器（内存储器）主存储器一般采用动态存储器DRAM。目前主要用同步动态存储器SDRAM（Synchronous Dynamic RAM）和双速率DDR SDRAM（Double Data Rate SDRAM）内存储器。RDRAM（Rambus DRAM）是美国Rambus公司研制的另一种性能更高，速度更快的内存，有很大的发展前景。2、高速缓冲存储器Cache。高速缓冲存储器Cache是为了提高DRAM与CPU之间的传输速率

27、，在CPU和主存储器之间增加了一层用静态存储器SRAM。SRAM的存取速度要比DRAM快，但制造成本较高。1.4 计算机硬件系统一、 外存储器磁盘存储器由驱动器、控制器和盘片三部分组成。1、软盘：磁头读写窗口：供磁盘驱动器读写磁头读写磁盘信息。写保护口：写保护使盘片不能再写入信息。磁盘由外向里外分成许多同心圆槽称为磁道。磁道被划分为多组圆弧区域称为扇区。2、硬盘：由若干个磁性圆盘组成。存储容量=磁头数 柱面数 扇区数每扇区字节数(512B)1.4 计算机硬件系统3、可移动外存目前，移动存储器所使用的存储介质有半导体、磁、光三种主要的类型。（1）半导体介质：优盘、优卡等闪存（Flash Memo

28、ry）是最好的一种，具有体积、重量、功耗、抗震、防尘等方面的绝对优势。（2）磁介质：移动硬盘，数据存储在高速旋转的磁盘上，普遍采用了非接触的磁头等台式机硬盘的存储技术，同时具有为方便携带而做的特殊抗震防尘设计。（3）光存储介质：CD-ROM（只读型）、CD-R（一次写入型）、CD-RW（可擦写型）、DVD-ROM、DVD-RAM，分别根据不同的工作原理，利用激光产生的高温令光盘的感光材料变质，从而形成不同反射率、不同长短的坑槽而存储数据；MO（Magneto Optical），即磁光，它储存数据利用的是MOKerr效应，是一种光磁联合作用而令存储材料相变的技术。PD，所采用的相变可重写技术是利

29、用激光照射相变介质材料，使其结晶状态改变从而存储数据。1.4 计算机硬件系统一、 键盘键盘划分为主键盘区、功能键区、光标控制键区、数字小键盘键区。1、主键盘区字母锁定键（Caps Lock）：按下此键，字母锁定为大写；再按此键，锁定为小写。换档键（Shift）：左右各有一个，按下此键，再按打字键，输入上档符号，或改变字母大小写。制表键（Tab）：光标向右移动至下一个8格的头一位；同时按换档键，光标向左移动至上一个8格的头一位。退格键（或Backspace）：光标回退一格，用于删除光标前字符。回车键（Enter）：结束命令行或结束逻辑行。空格键：光标右移一格，使光标所在处出现空格。换码键（Esc

30、）：删除当前行。如果输入的命令有错，可按此键删除，以重新输入命令。控制键（Ctrl）、组合键（Alt）：左右各有一个，与其他键配合使用，完成特殊的控制功能。如Ctrl+Alt+Del键的功能是使系统热启动，Ctrl+Print Screen SysRq键的功能是屏幕硬拷贝，Ctrl+Break键的功能是中止当前执行中的命令。Windows徽标键：位于Ctrl和Alt两键之间的键，左右各有一个，上有Windows徽标，按此键可快速启动Windows的“开始”菜单。与其他键配合使用，可完成多种Windows的窗口操作。1.4 计算机硬件系统2、功能键区功能键F1F12也称可编程序键（Program

31、mable Keys），可以编制一段程序来设定每个功能键的功能。不同的软件可赋予功能键不同的功能。3、光标控制键区小键盘数字键区删除键（Del或Delete）：用于删除光标所在处的字符。插入键（Ins或Insert）：常用来改变输入状态，即插入或改写方式的转换。暂停键（Pause）：暂停程序或命令的执行，再按其它键继续执行。屏幕复制键（Print Screen）：将Windows桌面复制到剪贴板上，Alt+ PrintScreen将Windows桌面的活动窗口复制到剪贴板上。Numlock：转换小键盘区为数字状态（NumLock灯亮）或光标控制状态（NumLock灯灭）。1.4 计算机硬件系统

32、一、 显示系统显示系统包括显示器和显示适配器(显示卡)两部分,它的性能也由这两部分的性能决定。1、显示器目前显示器有液晶显示器LCD和普通CRT显示器。（1）像素：即光点（2）点距：指屏幕上相邻两个相同颜色的荧光点之间的最小距离。点距越小，显示质量就越好。目前，CRT显示器光点点距大多为毫米，LCD的点距多为毫米。（3）分辨率：水平分辨率垂直分辨率。如1024768，表示水平方向最多可以包含1 024个像素，垂直方向有768条扫描线。 1.4 计算机硬件系统2、显示适配器（1）显示存储器：也叫显示内存、显存，显存容量大，显示质量高，特别是对图像。显示存储空间水平分辨率垂直分辨率色彩数目。（2）

33、显示标准：CGA（Color Graphics Adapter，彩色图形显示控制卡）、EGA（Enhanced Graphics Adapter，增强型图形显示控制卡）和VGA（Video Graphics Array，视频图形显示控制卡）几种。目前流行的是SVGA（Super VGA）和TVGA，它的分辨率可达到1024768甚至可达10241024、12801024。1.4 计算机硬件系统一、 打印机打印机是计算机系统最基本的设备之一。打印机按印字方式可分为击打式打印机和非击打式印字机两种。1、击打式打印机：利用机械原理由打印头通过色带把字体或图形打印在打印纸上。点阵针式打印机(例如EPS

34、ON LQ-1600K)2、非击打式印字机：利用光、电、磁、喷墨等物理和化学的方法把字印出来。主要有激光打印机和喷墨打印机。（1）喷墨打印机：利用特制技术把墨水微粒喷在打印纸上绘出各种文字符号和图。（2）激光打印机：激光打印机是激光扫描技术和电子照相技术相结合的产物。是页式打式打印机，它具有很好的印刷质量和打印速度。 1.5 计算机软件系统1.5 计算机软件系统计算机软件是能指挥计算机工作的程序与程序运行时所需要的数据，以及与这些程序和数据有关的文字说明和图表资料，其中文字说明和图表资料又称为文档。计算机软件分系统软件、应用软件二类。1、系统软件：是计算机系统必备的软件，主要功能是管理、控制和维护计算机资源以及开发应用软件。系统软件包括：操作系统、各种语言处理程序、系统支撑和服务程序、数据库管理系统。2、应用软件：