信息技術應用基礎主講機電學院計算機系—趙學軍1第1頁總目錄第1章計算機基礎知識第2章微機用戶界面及其使用第3章Word字處理軟件第4章Excel電子表格軟件第5章演示軟件第6章多媒體技術應用第7章計算機網絡應用基礎第8章網頁制作2第2頁第1章計算機基礎知識1.1計算機發展1.2計算機應用1.3計算機中信息表示1.4計算機組成與工作原理1.5計算機軟件系統1.6操作系統基本概念3第3頁1.3計算機中信息表示1.3.1計算機采取二進制編碼1.3.2計算機中信息單位1.3.3計算機中數字系統1.3.4計算機中非數值信息4第4頁1.3.1計算機采取二進制編碼1.3計算機中信息表示計算機內部是二進制數字世界。指令、數據、圖形、聲音二進制含有以下優勢:①易于物理實現

因為含有二種穩定狀態物理器件是很多,如門電路導通與截止,電壓高與低,而它們恰好對應表示1和0兩個符號。假如采取十進制,要制造含有十種穩定狀態物理電路,那是非常困難。②二進制數運算簡單

數學推導證實,對R進制算術求和、求積規則各有R(R+1)/2種。如采取十進制,就有55種求和與求積運算規則;而二進制僅各有三種,因而簡化了運算器等物理器件設計。5第5頁③機器可靠性高

因為電壓高低,電流有沒有等都是一個質改變,兩種狀態分明，所以基2碼傳遞抗干擾能力強,判別信息可靠性高。④通用性強

基2碼不但成功地利用于數值信息編碼(二進制),而且適合用于各種非數值信息數字化編碼。尤其是僅有二個符號0和1恰好與邏輯命題兩個值“真”與“假”相對應,從而為計算機實現邏輯運算和邏輯判斷提供了方便。6第6頁

1.3.2計算機中信息單位（位、字節、字）①位（Bit）：度量數據最小單位,表示一位二進制信息。②字節（Byte）：最慣用基本單位,一個字節由八位二進制數字組成(1byte=8bit)K字節 1K=1024byteM（兆）字節 1M=1024KG（吉）字節 1G=1024M

T（太）字節 1T=1024Gb7b6b5b4b3b2b1b010010101=27+24+22+20=149來歷？IBM第一臺超級機：機器字長64位打印機120字符，7位夠但考慮發展用8位。7第7頁③字(word)

字是位組合,并作為一個獨立信息單位處理。字又稱為計算機字,指CPU一次操作中能處理最大數據單位。它取決于機器類型、字長以及使用者要求。慣用固定字長有8位、16位、32位等。④機器字長

是一個與機器硬件指標相關單位——機器字長。機器字長普通是指參加運算存放器所含有二進制數位數,它代表了機器精度。

機器功效設計決定了機器字長,普通大型機用于數值計算,為確保足夠精度,需要較長字長,如32位、64位等。而小型機、微機普通字長為16位、32位等。8第8頁1.3.3計算機中數字系統數值信息在機器內表示方法是二進制，編碼方法采取原碼與補碼。采取“定點數”和“浮點數”表示方式表示整型和實型數。我們熟悉十進制數據，但在與計算機打交道時，會接觸到二進制、八進制、十六進制系統，但不論哪種數制,其共同之處都是進位記數制。

9第9頁（1）認識進位記數制假如采取數制有R個基本符號，則稱為基R數制,R稱為數制“基數”,而數制中每一固定位置對應單位值稱為“權”。進位記數制編碼符合“逢R進位”規則,各位權是以R為底冪,一個數可按權展開成為多項式。256.47=2*102+5*10+6*100+4*10-1+7*10-21.進位計數制及不一樣進制數之間轉換10第10頁十進制 R=10，可使用0,1,2,3,4,5,6,7,8,9二進制 R=2，可使用0,1八進制 R=8，可使用0,1,2,3,4,5,6,7十六進制 R=16，可使用0,……,9,A,B,C,D,E,F“逢R進一，借一當R”進制概念11第11頁幾個數制間轉換：(2)R進制——十進制將各位數字與它權相乘，其積+，和即十進制數。例：P14

(3)十進制——R進制用短除法。除R取余法、乘R取整法：例：P14-15

(3)二、八、十六相互轉換例：P1512第12頁2、計算機中正、負數表示符號位放最高位。1：負0：正編碼方法：原、反、補碼（1）原碼原碼簡單直觀，但0表示不唯一，四則運算時，符號位單獨處理，復雜。（2）反碼符號位同，其余按位取反。（3）補碼反碼+1。0表示唯一：+0=-0=00000000正數原反補同，負數不一樣，用補碼。13第13頁3、計算機中實數浮點表示X=+-M*2+-E尾數階碼0-11位尾數12-15位階數14第14頁如：57.3125=111001.0101=0.1110010101*26(110)011000111001010115第15頁計算機最主要功效是處理各種各樣信息，比如：數值、文字、聲音、圖形和圖象等。在計算機內部，各種信息都必須經過數字化編碼后才能被傳送、存放和處理。非數值信息也用0、1來進行編碼表示。所以，掌握信息編碼概念與處理技術是至關主要。1.3.4計算機中非數值信息16第16頁包含0~9十個數字，大小寫英文字母及專用符號等95種可打印字符，33種控制字符。一個ASCII碼占1個字節，由7位二進制編碼組成，最多表示128個不一樣符號。Computer0100001101101111011011010111000001110101

0111010001100101011100107654321

⑴ASCII碼（美國國家標準信息交換碼）1.西文字符編碼17第17頁⑵EBCDIC碼

是美國IBM企業在它各類機器上廣泛使用一個信息代碼。一個碼占一個字節，用8位二進制碼表示信息，最多表示256個不一樣代碼。0=F0H(11110000),A=C1H(11000001)18第18頁2.漢字信息編碼

慣用漢字幾千個，八位編碼不夠。編碼方案有二字節、三字節、四字節。主要介紹“國家標準信息交換用漢字編碼”=國家標準碼國家標準碼是二字節碼，用兩個7位二進制編碼表示一個漢字。當前國家標準碼收入6763個漢字，一級3755個，二級3008個，還有682個西文字符和圖符。如：“巧”39H41H在機內形式01110011000001第一字節第二字節19第19頁3.多媒體信息編碼圖形用圖形原語描述圖象用象素矩陣20第20頁信息內部表示與外部顯示信息多樣，都可用0，1表示，機器才能處理，就需要編碼實現。計算機外部信息需經轉換——二進制編碼后，才能處理；計算機內部信息需經轉換，才能顯示；轉換由I/O設備實現，還需軟件參加。

如：①輸入10，終端編碼電路變成對應ASCII碼31H和30H，送往主機。②主機終端接口程序，首先將這兩個ASCII碼送給終端，另首先傳給相關程序。③程序將10轉換成二進制表示。21第21頁同理：

將結果送往終端顯示時，①數字轉換成ASCII碼，由主機——終端。②將ASCII碼轉換成字符點陣信息，控制顯示器顯示。將圖形、圖象、聲音等信息送入計算機，要靠專用外設。22第22頁電子計算機是什么？

電子計算機（ElectronicComputer），又稱電腦，是一個能存放程序和數據并能自動執行程序機器，是一個能對各種數字化信息進行處理工具?？蓭椭藗儷@取信息、處理信息、存放信息和傳遞信息信息處理機。1.4計算機組成與工作原理23第23頁1.4.1“存放程序”工作原理程序計算機模擬人腦—程序數據裝入大腦—腦力勞動。用計算機完成工作—制訂處理方案—分解成計算機能識別執行基本操作命令—命令排列——程序。計算機能識別執行每一條操作命令——機器指令。它要求了計算機所要執行一個操作。程序——完成即定任務一組指令序列，計算機照程序要求流程依次執行一條條指令，最終完成程序目標。24第24頁存放程序工作原理：計算機兩個基本能力：

一是能夠存放程序，二是能夠自動地執行程序。計算機是利用“存放器”（內存）來存放所要執行程序，用CPU能夠依次從存放器中取出程序中每一條指令，并加以分析和執行，直至完成全部指令任務。25第25頁存放程序原理是由美籍匈牙利數學家馮·諾依曼于1946年提出。

把程序本身看成數據來對待，程序和該程序處理數據用一樣方式儲存。馮·諾依曼和同事們依據此原理設計出了一個完整當代計算機雛形，并確定了存放程序計算機五大組成部分和基本工作方法。馮·諾依曼這一設計思想被譽為計算機發展史上里程碑，標志著計算機時代真正開始。JohnvonNeumann馮

諾依曼26第26頁二進制編碼表示數據和指令程序和數據預先入內存，計算機自動從內存中取指令執行。五大部件（分別解釋）27第27頁即使計算機技術發展很快，但“存放程序原理”至今依然是計算機內在基本工作原理。自計算機誕生那一天起，這一原理就決定了人們使用計算機主要方式——編寫程序和運行程序。科學家們一直致力于提升程序設計自動化水平，改進用戶操作界面，提供各種開發工具、環境與平臺，其目標都是為了讓人們愈加方便地使用計算機，能夠少編程甚至不編程來使用計算機。但不論用戶開發與使用界面怎樣演變，“存放程序原理”沒有變，它依然是我們了解計算機系統功效與特征基礎。1949

EDSAC28第28頁1.4.2計算機組成—硬件系統計算機硬件由5個部分組成：（外）存放器（內）存放器中央處理器（CPU）控制器輸入設備輸出設備數據流地址控制流運算器主機29第29頁微型計算機硬件組成主機是包含電源、存放設備和電路板機箱，其中電路板上有計算機主處理器和內存。監視器是計算機主要輸出設備，它未來自計算機顯卡電信號轉換為屏幕上彩色亮點，從而形成圖像。硬盤驅動器普通安裝在系統單元內，當其工作時，機箱上指示燈會亮。軟盤驅動器將數據寫到軟盤上，當其工作時，其指示燈就亮，警告用戶此時不要取出軟盤。CD-ROM和DVD驅動器采取激光技術從光盤上讀取數據。鼠標是一個輸入指示設備，幫助用戶操作對象并選擇菜單項。鍵盤作為多數計算機主要輸入設備。聲卡位于系統單元內，提供到揚聲器、麥克風和耳機連接。30第30頁中央處理器CPUP4AMD31第31頁1、運算器

用來算術運算、邏輯運算。叫算邏部件ALU。2、控制器硬件系統指揮和控制中心。3、存放器

用來存放程序、原始數據和運算結果。計算機存放信息記憶部件。內部存放器訪問速度快暫時性價高外部存放器訪問速度慢永久性價低有內（主）、外（輔）存之分。32第32頁內存：存執行程序和待處理數據，直接與CPU交換信息。外存：保留程序和數據。內存以半導體存放器為主，為RAM外（輔）存（磁存放器、光存放器、半導體集成電路存放器）1、內存隨機存放器（RAM）

所指內存。微機普通52M——512M。33第33頁內存地址讀寫控制電路地址譯碼器地址總線數據總線內存放器內存是易失性存放器，斷電信息失。外存是倉庫，可長久保留。34第34頁特殊存放器芯片：ROM，CMOS只讀存放器（ROM）ROM中保留一個BIOS小型指令集合，是固化程序，ROM又叫固件。BIOS非常小。但有用，它告訴OS怎樣訪問磁盤驅動器。當開機時，CPU執行ROM中BIOS指令，搜索并加載磁盤上OS，然后計算機開始運行。CMOS小內存保留機器當前配置信息。這也是計算機調入OS之前必須知道信息。保留信息時間要比RAM長、但不象ROM那樣不能修改。35第35頁虛擬存放器為運行大程序，為同時運行多道程序，需配大內存或擴大內存，但內存數量有限。處理小內存運行大程序。用虛擬存放技術=經過軟件方法，將主存及一部分外存組成一個整體，提供比物理內存大多存放器=虛擬存放器。36第36頁CPU主存放器高速緩存外存頁進頁出I/O虛擬存放器37第37頁存放單位：位(bit)，存放信息最小單位

字節(byte)，存放器一個存放單元，最慣用單位

字(word)，有若干個字節組成 KB1KB=210Byte=1024Byte MB1MB=210KB=1024KB GB1GB=210MB=1024MB

TB1TB=210GB=1024GB38第38頁存放器是一個含有保留和存取信息（程序、數據）設備/器件，是計算機系統不可或缺資源。當代微型計算機存放系統結構：高速緩存--主存--外存為何采取這種結構？指令執行速度依賴于內存讀寫速度高速CPU需配置高速內存大軟件需配置大容量內存

高速度低成本大容量存放器與存放系統矛盾CPU高速緩存M1M2...Mn外存2外存1...外存n主存外存存放器SRAMDRAM硬盤、光盤、U盤等計算機工作原理39第39頁4、輸入輸出設備輸入設備：把原始數據和處理這些數據程序經過輸入接口輸入到計算機存放器中。慣用有：鍵盤、鼠標、掃描儀、數碼相機等輸出設備：輸出計算機處理結果。慣用有：顯示器、打印機、繪圖儀等輸入輸出設備又稱I/O設備，屬外部設備40第40頁顯示系統顯示器顯示卡41第41頁顯示器有陰極射線管（CRT）和液晶（LCD）顯示器如圖，是計算機中最主要輸出設備，它直接將計算機信息反饋給我們，是人機對話主要工具。顯示器主要指標包含顯示器屏幕大小、顯示分辨率、掃描頻率、象素色彩等。屏幕越大，顯示信息越多；顯示分辨率越高，顯示圖像就越清楚。42第42頁輸入/輸出設備（外部設備）完成數據輸入/輸出信號轉換（模擬信號/數字信號、電信號/非電信號等）數據采樣與接口進行連接接口信號，電平標準等與主機進行通信通信協議工作時序43第43頁總線總線是微機中各功效部件之間通信信息通路，主要由地址、數據和控制三大總線組成，每種總線都由若干根信號線（總線寬度）組成。存儲器I/O接口輸入設備I/O接口數據總線DB控制總線CB輸出設備CPU三大總線44第44頁三總線硬件5個部分經過三總線連接?？偩€是信息通道。數據、地址、控制總線。1、數據總線數據是廣義。指令代碼、狀態、控制信息。是雙向總線。數據總線位數是計算機主要指標。表達傳輸數據能力，與CPU位數對應，32位微處理器采取32位數據總線。32位飛躍，內部總線32位，與存放器相連外部總線是64位，提升數據傳輸能力。45第45頁2、地址總線傳輸地址信息，如：訪問內存、某外設地址等。地址由CPU提供，是單向總線。地址總線傳輸內存地址，所以，總線位數決定CPU可直接尋址內存范圍。32位=232個內存地址=4GB46第46頁3、控制總線傳輸控制信號。CPU向內存或I/O接口電路發出讀寫信號；I/O接口電路向CPU發送同時工作聯絡信號。I/O接口——實現CPU和外設信息交換。端口地址——對I/O接口中存放器統一編址，便于訪問，同內存。外設經過接口同CPU相連？數字/模擬并行/串行速度

接口技術——CPU和外設數據傳遞方式。47第47頁Inter8048單片機譯碼器鍵盤工作原理：鍵盤接口8042CPU應用程序鍵盤緩沖區內存主板掃描和識別發中止請求調中止處理程序鍵盤子系統：鍵盤和接口48第48頁1.4.3程序自動執行程序執行在控制器控制下自動完成。計算機硬件系統最終只能執行由機器指令組成程序。程序在執行前必須首先裝入內存,程序執行時CPU負責從內存中逐條取出指令——分析識別（譯碼）——最終執行指令，從而完成了一條指令執行周期。CPU就是這么周而復始地工作，直至程序完成。開啟一個程序執行只需將程序第一條指令地址置入程序計數器（PC）中即可。49第49頁1.取指從內存中取出要執行指令。IP地址內存IR（指令存放）2.譯碼IR（指令存放）控制器控制信號序列3.執行但程序并不總是次序執行，有時要轉移，指令分2種類型：操作類指令：算邏運算、數據存取和傳送等。轉移類指令：實現程序分支、轉移（有沒有條件）等。機器指令格式操作碼地址碼/操作數50第50頁比如：P251、IP取指IR，IP+1IP2、譯碼器識別指令，生成控制信號序列3、IPAR，IP+1IP4、依據AR地址取出數10數據總線AX存上5、IPIR，IP+1IP6、譯碼器識別指令，生成控制信號序列7、IPAR，依據AR地址取出數15數據總線DR存上8、DR中數與AX中數運算器+AX存放器9、IPIR，IP+1IP10、譯碼，HLT，暫停。51第51頁機器指令—計算機執行某種操作命令，由計算機直接識別執行。指令是對計算機進行程序控制最小單位。全部指令集合稱為計算機指令系統。指令系統是軟件和硬件界面。指令系統內核是硬件。在指令系統基礎上結構軟硬件——。用機器指令編寫程序——機器語言程序1.4.4計算機指令系統52第52頁機器指令格式操作碼地址碼/操作數指令按功效分：操作類：命令計算機各部件完成基本算術邏輯運算、數據存取、數據傳送等操作。

控制轉移類：控制程序執行次序、實現程序分支、轉移等。指令系統指令數目和種類決定計算機能力和體系結構。53第53頁指令種類：P26-27

算術邏輯運算類移位

數據傳送

轉移類系統特權指令其它指令指令發展：P2754第54頁1.4.5微處理器CPU與CPU性能相關問題：

1、CPU速度與主頻由高速電子線路組成。飛躍達億次/S。

CPU執行指令速度與系統時鐘親密相關。系統時鐘：是計算機特殊器件，它周期發出脈沖式電信號，控制和同時各個器件工作節拍。時鐘頻率越高，機器工作速度越快。CPU主頻——CPU能夠適應時鐘頻率（標準工作頻率）=1秒內CPU能完成工作周期數。單位：MHZ、GHZ1MHZ=100萬周期/S55第55頁

2、CPU字長

CPU在一次操作中能處理最大數據單位，它表達了一條指令所能處理數據能力。決定運算精度。如：一個CPU字長為16位，每執行一條指令可處理16位二進制數據。若處理多位數據，則需要幾條指令才能完成。飛躍是64位。56第56頁3、高速緩存處理：CPU速度》內存存取速度普通，在一定時間，程序執行總集中于程序代碼一個小范圍內，將此范圍代碼由內存調入緩存，所以，加緊CPU訪問內存速度，加緊指令執行速度。如：有512K緩存，與CPU封裝在一塊芯片上，不能隨意選擇。57第57頁4.指令流水線控制技術原指令執行是串行。為加緊指令執行速度路徑：提升單條指令執行速度（提升主頻）指令并行執行（如圖P28）

如：飛躍CPU結構圖：64位數據總線，32位地址和控制總線58第58頁中央處理器（CPU）總線接口單元指令代碼高速緩存數據高速緩存指令預取緩沖器譯碼部件整數部件轉移預測部件浮點部件接內存RAMALUALU59第59頁中央處理器CPUCPU是計算機心臟，用來實現程序控制功效（自動從內存中讀入指令和自動執行指令）。CPU結構示意圖地址總線標志存放器指令存放器數據暫存器控制電路指令譯碼器地址存放器指令指針存放器R1R2R3R4存放器組運算器PC數據總線控制總線ALU計算機工作原理60第60頁主板中央處理單元CPU主存MEMORY主板接口卡總線插槽存放子系統輸入輸出子系統61第61頁1.5計算機軟件系統1.5.1計算機軟件概述硬件裸機62第62頁計算機系統組成硬件軟件運算器：執行各種算術運算和邏輯運算控制器：控制程序運行，協調各部件動作存放器：存放指令和數據輸入設備：接收用戶指令和數據輸出設備：展現程序運行結果系統軟件：面向系統應用軟件：面向應用CPU（微處理器）內存：RAM、ROM外存：硬盤、軟盤、CD-ROM鍵盤、鼠標、掃描儀……顯示器（屏幕）、打印機……Windows、Unix、C……MSOffice、Photoshop、WPS……主機外設關系：軟件和硬件有機結合整體，之間關系說明。63第63頁計算機系統層次結構用

系

統戶應

其操

裸機

統

件

件用軟他作

系軟64第64頁1.5.2計算機語言概述不論是操作系統還是應用軟件，都需要使用對應程序設計語言編寫程序。

程序設計是指編寫一系列能為計算機所識別并執行指令。這些指令用程序設計語言編寫。

程序設計語言是一組專門設計用來生成一系列可被計算機處理和執行指令符號集合。伴隨計算機發展，程序設計語言經歷了不一樣發展過程。人們開發各種編程語言以適應不一樣時期編程需要。65第65頁1第一代語言——機器語言計算機編程最先使用就是機器語言。因為計算機只識別二進制0和1代表電子數字信號，機器語言就直接用0和1編寫程序，它不需要任何翻譯就能被計算機硬件了解和執行，所以程序執行效率高。不過用二進制代碼表示機器語言編寫程序十分困難，而且編寫出來程序也難以閱讀。另外，因為機器語言只能為特定計算機所識別，所以，對于不一樣計算機編程，就要使用不一樣二進制編碼。66第66頁2第二代語言——匯編語言

為使編程人員從煩瑣、難以了解機器語言中解放出來，人們研制了用字母、數字和符號組成匯編語言來表示0和1組成機器語言。比如，在機器語言中，乘表示為001011，而用匯編語言只需用M表示。因為計算機只能識別0和1組成指令，所以，用匯編語言編寫源程序不能直接被計算機所識別，必須由翻譯程序將其編譯成機器語言目標程序才能被計算機識別。匯編語言與機器語言一樣，都是面向機器語言，它與機器語言指令是一一對應，所以，用匯編語言編寫程序執行速度快，占用內存小，運行效率也較高，所以經慣用匯編語言編寫系統軟件、實時控制程序、外部設備或端口數據輸入輸出程序。用匯編語言編寫程序與用機器語言編寫程序一樣，都需要了解CPU結構，依賴于詳細機器，都是面向機器低級語言，用它們編寫程序工作量較大而且無通用性。67第67頁3第三代語言——高級語言（過程語言）

為了使程序設計語言獨立于機器，而且提升編程效率，人們研究出了高級語言。高級語言采取類似英語單詞字符來表示指令，它能夠將幾條機器語言指令合并為一條高級指令，并與詳細計算機指令系統無關。使用高級語言好處是無需了解計算機內部結構。用高級語言編寫程序不但能夠提升工作效率，而且易于移植。當前慣用高級語言有：用于編程初學者和非專用人員BASIC以及以后發展QuickBASIC、QBASIC和TrueBASIC；用于商業賬務管理COBOL；用于科學、數學和工程FORTRAN；用于教學和開發Pascal；

20世紀60年代十年內，人們最少創造了200各種高級語言。LISP、SNOBOL、BASIC。20世紀70年代，結構化程序設計。PASCAL、C、Ada68第68頁面向對象程序設計語言20世紀80年代，提出面向對象概念。C++、Java（網絡應用開發語言）可運行于全部操作系統平臺。用于程序設計、數據庫、多媒體應用等。用類與對象、封裝性等69第69頁5.面向對象與可視化程序設計語言VB、Delphi、VC++等。提供可視化集成開發環境，以組件形式提供可視化類庫，程序開發是可視化。即編程工作經過可視化操作實現，對應代碼系統自動生成。適合開發圖形用戶界面，做到所見即所得。降低編程復雜度，提升編程效率。70第70頁6非過程化語言告訴計算機做什么只需說明要完成工作目標和條件，即可得到所要結果。其它是系統完成。編程是系統完成。但適合部分領域，通用性、靈活性不如過程化語言。如：關系數據庫SQL語言。71第71頁1.5.3操作系統概述操作系統是指控制和指揮計算機系統工作程序組。操作系統主要工作包含