計算機應用基礎第一章計算機基礎知識第1章計算機基礎知識概述理解計算機計算機硬件計算機軟件信息技術相關問題小結1.概述何謂信息技術計算機技術的發展第一代計算機到第四代計算機摩爾定律如何學習何謂信息技術信息技術的概念信息技術（InformationTechnology，IT）主要是指利用計算機和現代通訊手段實現信息的獲取、傳遞、存儲、處理、顯示、分配等的相關技術四個方面信息獲取技術信息傳遞技術（包括存儲）信息處理與再生技術信息施用技術信息獲取技術作用：擴展人獲取信息的感覺器官功能。傳感技術：信息識別、信息提取、信息檢測等遙感技術：傳感技術、測量技術與通信技術相結合模式識別：一種用于信息識別的方法。信息識別包括文字識別、語音識別和圖形識別等。信息傳遞(包括存儲)技術主要功能：實現信息快速、可靠、安全的轉移。包括：各種通信技術廣播技術也是信息傳遞技術的一種信息存儲也可以看作信息傳遞技術——從“過去”向“現在”、從“現在”向“未來”傳遞信息信息處理與再生技術信息處理易于程序化的處理：分類、識別、變換、計算、篩選、整理、排序、制表等更深層次的處理：分析、綜合、抽象、演繹、證明等信息的再生：在對信息進行處理的基礎上，形成一些新的更深層次的決策信息。信息施用技術要點是信息過程的最后環節包括控制技術、顯示技術等——“用信息”現代信息技術的核心是計算機技術！計算機技術的發展從第一代到第四代分代的依據：制造計算機所用的器件電子管、晶體管、中/小規模集成電路、大/超大規模集成電路高速、大容量、微型化——功能提升摩爾定律集成電路的集成規模每年翻一番有一個期限，不是永遠有效的。第一代計算機（1946~1958）特征用電子管作為計算機的功能單元用電子射線管磁鼓存儲信息使用機器語言和匯編語言編制程序主要用于數值計算ENIAC和程序存儲原理1946年誕生第一臺電子計算機——(ElectronicNumerical

IntegratorAndCalculator)

ENIAC馮?諾伊曼提出的思想第一臺電子計算機——ENIAC5000次加法/秒重約30噸占地160m218000只電子管1500個繼電器功率150KW馮?諾伊曼提出的思想計算機采用二進制形式表示數據和指令“存儲程序”工作原理存儲程序自動執行程序馮?諾伊曼計算機模型計算機硬件部分由五大部件組成： 運算器 控制器 存儲器 輸入設備 輸出設備第二代計算機（1959~1964）特征用晶體管制作計算機的基本邏輯部件用磁芯作主存，用磁盤和磁鼓作外存提出操作系統概念，有了高級語言開始進入商用時期IBM公司IBM——國際商用機器公司當時全球最大的計算機制造和銷售公司，技術和營銷都遠超其他公司第三代計算機（1965~1972）特征用中、小規模集成電路制作計算機的元器件用半導體存儲器代替磁芯作主存系統軟件大發展，出現分時操作系統不僅用于事務處理，而且產生了MISIMB360應用更廣泛：“360”表示“全方位”有一定的通用性和兼容性第四代計算機（1972年起）特征用超大規模、極大規模集成電路CPU高度集成化—將控制器、運算器全部集成到一塊芯片中主存采用高集成度的半導體存儲器軟件資源豐富微型化

微型計算機，又稱個人計算機或PC機，以微處理器為中央處理單元而組成，它體積小、功能全、軟件豐富、價格低廉，廣泛應用于各行各業及家庭，極大推動了計算機的普及和應用。微型計算機的發展微芯片技術和微型計算機4位微處理器 (1971年）

Intel公司的4004，最早問世的微處理器芯片8位微處理器 Intel8008，Motorola6800，ZilogZ80,Rockwell6502Intel8080/8085,APPLE-II16位微處理器 Intel8086(8088),Motorola68000，ZilogZ8000,32位微處理器 Intel80386,80486,……Pentium64位微處理器 Itanium8038680486奔騰奔騰2代奔騰4代802868086奔騰3代4004微處理器飛速發展如何學習充分利用Internet從網上查找資源不斷嘗試和體驗必須不斷嘗試，才能夠真正學會勤于觀察他人先從看、問、模仿再到創造性應用學會分析、抽象總結規律，提高理解層次2.理解計算機內部結構及工作原理外觀組成形式計算機系統計算機中信息的表示二進制系統信息存儲單位信息編碼數值和文字的轉換處理內部結構及工作原理內部結構控制器、運算器、存儲器、輸入設備和輸出設備5大部件工作原理在控制器的控制下，操作人員通過輸入設備把程序和數據輸入計算機，存儲在存儲器中；控制器從存儲器中取出程序指令，對指令進行分析后，控制運算器執行相應指令，完成計算，中間結果和最終結果仍然存儲在存儲器中；計算完畢后，通過輸出設備將計算結果按需要的形式輸出。外觀組成形式不同類型的計算機外觀不盡相同超級計算機，大、中、小型機，臺式個人機，筆記本便攜機，掌上型（手持）計算機組成部件（以臺式機為例）主機箱：其中有主板、電源、磁盤光盤驅動器等顯示器鍵盤鼠標各種類型的計算機（a）超級計算機（b）大中小型機（c）臺式機（d）筆記本（e）手持式電腦臺式機的組成計算機系統硬件系統物理的計算機設備部件是計算機能夠正確工作的物質基礎軟件系統指揮計算機工作的程序是控制計算機正確工作的靈魂計算機系統組成結構圖計算機中信息的表示二進制系統數制二進制數碼信息存儲單位（二進制）位（bit）、字節（Byte）、字（word）、KB、MB、GB等信息編碼BCD，ASCII，漢字編碼等數字和文字的轉換處理輸入編碼，文字信息運算，輸出編碼二進制系統數制問題：進位計數制基數，權；具體所用的數碼符號計算機采用的數制：機內一律采用二進制人一般習慣用十進制八進制和十六進制的作用數據的數制轉換：二進制與八進制、十六進制之間十進制與二進制、八進制、十六進制之間數制問題進位計數制是一種計數方法，最常用的是十進制計數制，在計算機中，一般在數字的后面用特定字母表示該數的進制，具體表示方法為：

B表示二進制；

D表示十進制（D可省略）；Q表示八進制；H表示十六進制。基數是一個進位計數制允許使用的基本數碼符號的個數權是是數制中每一固定位置對應的單位值計算機采用的數制機內：依據馮.諾依曼體系，計算機中從存儲到計算，一律采用二進制八進制和十六進制的作用：人一般習慣用十進制，二進制基數小，位數多，不便于人讀寫八進制和十六進制的基數接近十，且是二的冪，便于轉換。早期多用八進制，后來更多是用十六進制，因為一個字節是8個二進制位，又正好是2個十六進制位。數據的數制轉換二進制與八進制、十六進制：八進制1位對應二進制3位十六進制1位對應二進制4位十進制與二進制、八進制、十六進制：二進制、八進制、十六進制轉換為十進制，用展開式十進制（整數）轉換為二進制、八進制、十六進制，用連除取余數十進制與二進制數據的轉換，通常由計算機完成二進制、八進制、十六進制1

011

100

001

100

101 二進制

001011100001100101 134145 八進制

1011100001100101 B865 十六進制11100100B=（11100100）2=27+26+25+22=228E4H=（E4）16=14161+4160=228344Q=（344）8=382+481+3480=228二進制、八進制、十六進制與十進制各種進制之間的關系信息存儲單位二進制位、字節和字１個二進制位稱為１個bit，是最小存儲單位８個二進制位稱為１個字節，記為１Byte字是計算機進行一次運算能夠處理的一組二進制數，是計算機內部信息交換、加工、存儲及輸入/輸出處理的基本信息單元一個字所包含的二進制數碼的位數稱為字長，不同的計算機字長不同信息存儲單位存儲容量單位字節：存儲容量的基本單位大容量存儲的單位：1KB＝1024Byte1MB＝1024KB1GB＝1024MB1TB＝1024GB信息編碼十進制數據在計算機中的表示：BCD碼，用二進制代碼表示的十進制數字十進制數0~19的8421編碼表信息編碼ASCII碼：AmericanStandardCodeforInformation

Interchange“美國信息交換標準代碼”，已成為國際標準7位碼，加上校驗位1字節表示1個字符包括字母、數字、標點、運算符和控制字符漢字編碼：國標碼：2字節1個漢字，兩表7千多漢字和符號多媒體信息的編碼圖形、圖像、聲音、視頻等多媒體信息在計算機中也是以某種二進制編碼表示和存儲數值和文字的轉換處理數值的轉換處理數值轉換成二進制進行存儲和運算處理，以十進制輸出，二—十進制轉換計算機自動完成文字的轉換處理輸入編碼：西文：鍵入的是鍵盤上標的符號的ASCII碼漢字：外碼（輸入碼）內碼（漢字在機內存儲、傳輸、處理的編碼）文字信息運算：對代碼進行運算數值和文字的轉換處理文字的轉換處理輸出編碼：

要將編碼轉化為字符的圖形字庫:編碼和圖形的對照表漢字字形點陣表示3.計算機硬件主板中央處理器存儲器內存儲器外存儲器輸入設備輸出設備主板“主機”主機箱中最重要的部分是主板，所有部件均與主板相連主板上有CPU、主存儲器，即所謂“主機”總線插口主板上有總線插口，各種板卡都插在總線插口，通過總線與CPU相連中央處理器（CPU）CPU（CentralProcessingUnit）CPU是一塊集成了控制器和運算器的芯片CPU即“中央處理單元”，又稱“微處理器”CPU的性能指標主頻：CPU內部時鐘晶體振蕩頻率，用MHZ表示，它是協調同步各部件行動的基準，主頻率越高，CPU運算速度越快。總線性能：總線是CPU連接微機各部件的樞紐和CPU傳送數據的通道。分為數據總線（DataBusDB）、地址總線（AddressBusAB）和控制總線（ControlBusCB），總線的帶寬、時鐘和傳輸率直接影響計算機性能存儲器——主（內）存儲器存儲器計算機的存儲器分“內存”和“外存”“內存”即主存儲器，五大部件中的“存儲器”就是指內存，內存是主機的一部分，是CPU直接訪問的存儲器，程序必須裝入內存才可以執行存儲器——主（內）存儲器主（內）存儲器的類型只讀存儲器ROM只能讀出不能寫入的存儲器，斷電后，其內容不會丟失隨機存儲器RAM（內存條）存取速度快、容量小、價格高、斷電后，信息丟失高速緩沖存儲器CacheCache在邏輯上位于CPU與內存之間，速度上接近CPU，其作用是加快CPU與RAM之間的數據交換速率存儲器——輔助（外）存儲器外存“外存”即輔助存儲器，屬于外部設備，主要用于存放暫時不用的或需要永久保存的程序和數據。存取速度慢、容量大、價格低外存的種類軟盤硬盤USB閃存存儲器光盤輸入設備功能輸入設備的功能是將程序和原始數據轉換為計算機能夠識別的形式送到計算機的內存。輸入設備的種類鍵盤鼠標——筆記本電腦用跟蹤球、觸控板多媒體輸入設備：數碼照相機、掃描儀、麥克風、錄音機、語音手筆識別系統、光學字符閱讀器和觸摸屏等輸出設備功能將內存中經CPU處理過的信息以人們能接受的形式輸送出來種類顯示器：CRT顯示器和LCD顯示器打印機：針式，噴墨，激光其他多媒體輸出設備：投影儀、繪圖儀、音箱、VCD機、語音輸出合成器和縮微膠片等4.計算機軟件算法和程序軟件的分類系統軟件應用軟件計算機語言機器語言、匯編語言和高級語言算法和程序“算法”是指在解決一個問題時采用的準確的、系統的方法

完成同一個任務可以有多種算法不同算法效率不同“程序”就是采用一種特定的編程語言針對一系列特定的條件而寫下的算法完成某種功能的計算機指令的有序集合程序的編寫過程稱之為編程軟件的分類系統軟件系統軟件是管理、監控、維護計算機正常運行的各類程序系統軟件有兩個特點：一是通用性，二是基礎性應用軟件應用軟件是用戶為了解決某些具體問題而開發和研制或購買的各種軟件，是針對某一應用領域的、面向最終用戶的軟件計算機語言任何程序都是用一種專門的語言編寫的機器語言機器語言是由“0”和“1”編碼的指令組成，CPU可以直接理解執行匯編語言匯編語言的指令采用助記符來取代二進制編碼，和機器機型有關高級語言高級語言的特點是脫離特定的機器，是一種類似于自然語言和數學描述語言的程序設計語言計算機語言匯編語言和高級語言編寫的程序需要經過轉換計算機才能執行使用匯編語言的工作過程匯編程序連接程序運行匯編語言源程序機器語言目標程序運行程序結果(.obj)(.exe)編輯程序計算機語言使用高級語言的工作過程編譯程序連接程序運行高級語言源程序機器語言目標程序運行程序結果(.obj)(.exe)編輯程序解釋程序運行高級語言源程序結果編輯程序5.信息技術相關問題數字化社會計算機的局限性計算機安全性計算機犯罪病毒與黑客知識產權軟件的使用許可網上的版權數字化社會以計算機和軟件為核心的數字和信息技術的日益發展，在全球掀起了一場意義深遠的數字化革命。“數字化”已經滲透到當今社會人們生活、工作、學習、娛樂的方方面