第1章 计算机基础知识,计算机基础教学部：陈勇Email:cynwsuaf.edu.cn,1.1 计算机发展史（自学）1.2 计算机系统组成1.3 微机系统的组成1.4 信息与编码1.5 计算机应用（自学）1.6 计算机安全（自学）,本章内容,1.1 计算机的发展史,自学要求 1.计算机按所用物理器件的不同可以分为几个阶段及各阶段的主要特点？ 2. 微型机的四个时代各有什么特点？ 3. “二进制”是由谁在哪一年提出的？ 4. 历史上第一个程序员是谁？ 5. 为数字计算机的开关电路设计提供了重要的数学方法和理论基础的科学家是谁？ 6.人工智能之父？ 7. 控制论之父？ 8. 被世界公认的第一台计算机名及主要的两位研制者 9. 信息论的奠基人是？,1.1 计算机的发展史,自学要求 10. 电子计算机之父？ 11. 晶体管之父？ 12. 了解摩尔定律相关知识 13. “温彻斯特/Winchester”技术 于哪一年提出，主要用于计算机哪个部件？ 14. intel、AMD公司的创始人？ 15. Unix操作系统的编制者？ 16. intel4004是哪一年推出的？ 17. C语言的作者及公布时间？ 18. 了解“牛郎星”的相关情况？ 19. 第一位计算机病毒程序编制者？,1.2 计算机系统的组成,计算机系统,软件系统,硬件系统,运算器,控制器,CPU,随机存储器（RAM）,只读存储器（ROM）,内存,高速缓冲存储器（Cache）,输入设备,输出设备,外设,外存,网络设备,主机,1.2.1 计算机系统组成,1.2 计算机系统的组成,计算机系统,软件系统,硬件系统,运算器,控制器,CPU,随机存储器（RAM）,只读存储器（ROM）,内存,高速缓冲存储器（Cache）,输入设备,输出设备,外设,外存,网络设备,主机,键盘、鼠标、扫描仪、光笔、数字化仪、麦克风等,1.2.1 计算机系统组成,1.2 计算机系统的组成,计算机系统,软件系统,硬件系统,运算器,控制器,CPU,随机存储器（RAM）,只读存储器（ROM）,内存,高速缓冲存储器（Cache）,输入设备,输出设备,外设,外存,网络设备,主机,显示器、打印机、绘图仪、音响等,1.2.1 计算机系统组成,1.2 计算机系统的组成,计算机系统,软件系统,硬件系统,运算器,控制器,CPU,随机存储器（RAM）,只读存储器（ROM）,内存,高速缓冲存储器（Cache）,输入设备,输出设备,外设,外存,网络设备,主机,软盘、硬盘、光盘、闪存（优盘）等,1.2.1 计算机系统组成,1.2 计算机系统的组成,计算机系统,软件系统,硬件系统,运算器,控制器,CPU,随机存储器（RAM）,只读存储器（ROM）,内存,高速缓冲存储器（Cache）,输入设备,输出设备,外设,外存,网络设备,主机,网络适配器（网卡）、调制解调器、集线器等,1.2.1 计算机系统组成,1.2 计算机系统的组成,计算机系统,软件系统,硬件系统,运算器,控制器,CPU,随机存储器（RAM）,只读存储器（ROM）,内存,高速缓冲存储器（Cache）,输入设备,输出设备,外设,外存,网络设备,主机,Windows、UNIX、Linux、OS/2、DOS等,1.2.1 计算机系统组成,1.2 计算机系统的组成,计算机系统,软件系统,硬件系统,运算器,控制器,CPU,随机存储器（RAM）,只读存储器（ROM）,内存,高速缓冲存储器（Cache）,输入设备,输出设备,外设,外存,网络设备,主机,C、Pascal、Fortran、Visual Basic等,1.2.1 计算机系统组成,1.2 计算机系统的组成,计算机系统,软件系统,硬件系统,运算器,控制器,CPU,随机存储器（RAM）,只读存储器（ROM）,内存,高速缓冲存储器（Cache）,输入设备,输出设备,外设,外存,网络设备,主机,诊断程序、排错程序等,1.2.1 计算机系统组成,1.2 计算机系统的组成,计算机系统,软件系统,硬件系统,运算器,控制器,CPU,随机存储器（RAM）,只读存储器（ROM）,内存,高速缓冲存储器（Cache）,输入设备,输出设备,外设,外存,网络设备,主机,办公软件包、数据库管理系统等,1.2.1 计算机系统组成,1.2 计算机系统的组成,计算机系统,软件系统,硬件系统,运算器,控制器,CPU,随机存储器（RAM）,只读存储器（ROM）,内存,高速缓冲存储器（Cache）,输入设备,输出设备,外设,外存,网络设备,主机,各企业的管理信息系统等,1.2.1 计算机系统组成,1.2.2 计算机硬件组成,1.2 计算机系统的组成,输入设备,输出设备,外存储器,内存储器,运算器,控制器,1.2 计算机系统的组成,输入设备,输出设备,外存储器,内存储器,运算器,控制器,存储器,1.2.2 计算机硬件组成,1.2 计算机系统的组成,与存储器有关的术语：位（Bit） 二进制中的“0”或“1”就是一位。字节（Byte）8个二进制位为一个字节，简称（B），用于衡量存储器的大小，还有KB、MB、GB等。 1B=8Bits 1KB=1024B = 210 B 1MB=1024KB = 220B 1GB=1024MB = 230B 1TB=1024GB = 240B 1PB=1024TB = 250B地址 内存被分成一个一个字节，每个字节都由一个惟一的地址来标识，如同旅馆中每个房间必须有惟一的房间号。,1.2 计算机系统的组成,输入设备,输出设备,外存储器,内存储器,运算器,控制器,CPU,1.2.2 计算机硬件组成,1.2 计算机系统的组成,计算机的主要性能指标： 字长 CPU一次处理的二进制数据的位数。所以有8位、16位、32位及64位机等说法。 运行速度 每秒钟执行的指令数，一般用MIPS(百万次/秒)来表示。 时针频率 指CPU在单位时间发出的脉冲数，以MHz为单位。,CPU(中央处理单元),1.2 计算机系统的组成,输入设备,输出设备,外存储器,内存储器,运算器,控制器,主机,1.2.2 计算机硬件组成,1.2.3 冯诺依曼计算机思想,（1）采用“程序存储，程序控制”方案 （2）计算机中的指令和数据均采用二进制码表示和运算 （3）存储在存储器中的指令顺序执行 （4）完整的计算机系统:硬件系统与软件系统 （5）计算机由五部分组成:输入设备、存储器、运算器、控制器、输出设备,1.2 计算机系统的组成,1. 计算机指令：能够被计算机识别并执行的二进制代码。一条指令通常由操作码和操作数组成。 操作码：指明指令要完成的操作类型或性质 操作数：指明操作对象 例如：print A,1.2 计算机系统的组成,1.2.4 计算机基本工作原理,2. 指令系统：指一台计算机的所有指令的集合3. 程序：能够完成一定功能的计算机指令有序的集合。4. 工作原理：程序与数据一样存贮，按程序编排的顺序，一步一步地取出指令，自动地完成指令规定的操作。,1.2 计算机系统的组成,1.2.4 计算机基本工作原理,5. 指令周期：指令执行过程分为取指令、分析指令、执行指令三个步骤，计算机完成一条指令所花费的时间为1个指令周期。 CPU主频反映指令执行周期的长短。,1.2 计算机系统的组成,1.2.4 计算机基本工作原理,1.软件的概念软件是指程序、程序运行所需要的数据以及开发、使用和维护这些程序所需要的文档。,1.2 计算机系统的组成,1.2.5 计算机的软件系统,2.软件的分类系统软件：指控制计算机的运行，管理计算机的各种资源，并为应用软件提供支持和服务的一类软件。应用软件：利用计算机的软硬件资源为某一专门的应用目的而开发的软件。系统软件和应用软件没有严格的分界线。,1.2 计算机系统的组成,1.2.5 计算机的软件系统,系统软件：是计算机运行所必需的基础软件、为其它应用程序运行提供环境和支撑。包括： 操作系统、语言处理程序、机器的监控管理程序、调试程序、故障检查和诊断程序、输入输出设备驱动程序等工具软件。,1.2 计算机系统的组成,1.2.5 计算机的软件系统,1.3 微机系统的组成,硬件（CPU（运算器、控制器）、存储器(内存、外存)、输入设备（键盘、鼠标）、输出设备（显示器、打印机）、系统主板、CD-ROM、显卡、声卡、网卡、音箱等）。,1.3.1 微机的硬件组成,1.4 微机系统的组成,CPU插槽,带散势片和风扇的CPU,内存条,各种外存,磁盘格式化,磁盘格式化是对磁盘重新划分磁道和扇区磁道（cylinders）0磁道中存有文件分配表（FAT）信息扇区（Sectors,512字节）FAT（文件分配表）：用于描述文件在软盘上的存放位置以及整个软盘扇区的使用情况。,磁盘结构及磁道扇区划分,硬盘逻辑结构,磁盘容量的计算公式为：磁盘容量=记录面数磁道数扇区数每扇区的字节数,常见输出设备,接口是一套规范，满足这个规范的设备，就可以把它们组装到一起，从而实现该设备的功能。分为硬件接口和软件接口，常见的计算机硬件接口包括：1. 通信接口用于实现主机和外部设备之间进行数据通信端口。串行通信端口：并行通信端口：USB通信端口：,微型计算机系统各种接口,微型计算机系统各种接口,2. 主板扩展槽 用于连接外接声卡、网卡、显卡等设备的接品,微型计算机系统各种接口,3. 显示适配器 连接主板与显示器之间的桥梁,微型计算机系统各种接口,4. 音频适配器（声卡） 连接声音设备与主板之间的桥梁。,微型计算机系统各种接口,5. 网络适配器（网卡）连接网线与主板之间的桥梁,微型计算机系统各种接口,软件接口是指不同设备（或软件模块）之间的通信规则。 对于硬件设备而言，除了接口间的硬件匹配外，还需要驱动程序，这个驱动程序就是硬件之间的软件接口。 对于软件模块而言，指模块之间的参数传递规则，包括参数个数、参数的数据类型等。,微型计算机系统各种接口,1.3 微机系统的组成,由系统软件和应用软件组成 系统软件： 1.操作系统Windows/Linux/DOS 2.数据库管理系统（Access, FoxPro, SQL Server, Oracle 等） 3.语言处理系统（Fortran, basic, pascal, c, VB, VC, Java等）,1.3.2 微机的软件系统组成,1.3 微机系统的组成,应用软件 1. 办公软件：记事本、Office、 WPS 2. 图形图像处理：PhotoShop、CorelDraw、Freehand 3. 工程设计和数学计算软件（AutoCAD、 MATLAB、 Mathematica、SAS、SPSS） 4. 动画制作：AutoDesk Animator Pro、3DS MAX、Flash 5. 声音处理：Ulead Media Studio、Audition(Cool Edit) 6. 视频处理：Ulead Media Studio、Adobe Premiere 7. 网页制作应用软件：FrontPage, DreamWeaver 8. 网页浏览器：IE、QQ、360 9. 即时通讯：QQ、MSN、飞信、UC、阿里旺旺、网易泡泡,