计算机与信息技术应用基础 徐东雨 cmudy@126.com 18900910905 计算机中心 www.cmu.edu.cn/computer

期末最终成绩= 形成性评价成绩*30%+期末理论考试*70% “计算机基础”部分形成性评价成绩=出勤+课堂提问及表现+论文+…… 本课程章节学时分配 第1章 基础知识 4学时 第2章 操作系统 4学时 第3章 网络技术与应用 4学时 第4章 数据库系统概论 2学时 第7章 多媒体技术 2学时 期末最终成绩= 形成性评价成绩*30%+期末理论考试*70% “计算机基础”部分形成性评价成绩=出勤+课堂提问及表现+论文+……

第1章 计算机基础知识

导学 一、学习目标 了解: 掌握: 二、重点、难点 1.计算机的特点、主要用途和信息 的基本概念； 2.计算机系统的基本组成； 3.微型计算机的硬件组成； 4.信息编码。 二、重点、难点 本章重点是计算机基本概念，计 算机系统和微型计算机硬件的组成。 难点是数值在计算机中的表示形 式和数制转换。

1.1 计算机的基本概念 1.1.1 计算机的发展 1.第一代计算机、电子管时代（1946年～1957年）； 2.第二代计算机、晶体管时代（1958年～1964年）； 3.第三代计算机、集成电路时代（1965年～1970年）； 4.第四代计算机、超大规模集成电路时代（1971年～至今） 。 基本概念 系统组成 硬件组成 信息编码 知识 拓展 计算机的创始人，莫奇利和他的学生爱克特 世界第一台电子计算机“ENIAC”

1.1 计算机的基本概念 1.1.1 计算机的发展 第一代计算机、电子管时代（1946年～1957年）； 系统组成 第一代计算机、电子管时代（1946年～1957年）； 硬件组成 第二代计算机、晶体管时代（1958年～1964年）； 信息编码 第三代计算机、集成电路时代（1965年～1970年）； 知识 拓展 第四代计算机、超大规模集成电路时代（1971年～至今） 。 计算机的创始人，莫奇利和他的学生爱克特 世界第一台电子计算机“ENIAC”

1.1.2 微型计算机的发展 霍夫和Intel 4004 8位微处理器8080 APPLEⅡ计算机 IBM与“PC机” PC之父 基本概念 霍夫和Intel 4004 8位微处理器8080 APPLEⅡ计算机 IBM与“PC机” PC之父 系统组成 硬件组成 信息编码 知识 拓展 当前计算机技术正朝着巨型化、微型化、网络化、 智能化、多功能化和多媒体化的不同方向发展。

1.1.4 计算机的分类 1．小超级机或称小巨型机; 2．大型主机; 3．小型机 ; 4．工作站 ; 5．服务器; 6．个人计算机; 基本概念 系统组成 1．小超级机或称小巨型机; 2．大型主机; 3．小型机 ; 4．工作站 ; 5．服务器; 6．个人计算机; 7．专用计算机; 8. 模块化计算机。 硬件组成 信息编码 知识 拓展 模块化概念机

1.1.5 计算机系统的主要特点 1. 快速的运算能力; 2. 超强的记忆能力; 3. 足够高的计算精度; 4. 复杂的逻辑判断能力; 1.1.5 计算机系统的主要特点 基本概念 系统组成 1. 快速的运算能力; 2. 超强的记忆能力; 3. 足够高的计算精度; 4. 复杂的逻辑判断能力; 5. 通用性强。 硬件组成 信息编码 知识 拓展

1.1.5 计算机系统的主要用途 1.军事、航天航空、科学计算； 2.数据处理； 3. 过程控制； 4. 计算机辅助系统； 5. 人工智能； 1.1.5 计算机系统的主要用途 1.军事、航天航空、科学计算； 2.数据处理； 3. 过程控制； 4. 计算机辅助系统； 5. 人工智能； 6. 计算机网络； 7. 多媒体计算机系统； 8. 虚拟现实技术（VR）、 增强现实（AR）； 10. 云计算（Cloud Computing）； 11. 大数据等。 基本概念 系统组成 硬件组成 信息编码 知识 拓展

1.2 计算机系统的组成(重点掌握) 基本概念 系统组成 硬件组成 信息编码 知识 拓展 控制器 中央处理器CPU 运算器 主机 1.2 计算机系统的组成(重点掌握) 计算机系统 硬件系统 软件系统 主机 外设 系统软件 应用软件 中央处理器CPU 内存 控制器 运算器 ROM（只读存储器） RAM（读写存储器） Cache（高速缓冲存储器） 寄存器 输入/输出设备—键盘、鼠标、扫描仪等 外存—硬盘、光盘、闪存等 操作系统 编译程序和解释程序 数据库管理 各种字处理系统,如数据库,OA   各种软件包,如HIS 基本概念 系统组成 硬件组成 信息编码 知识 拓展

1.2.1 硬件系统 基本概念 “冯·诺依曼”体系结构 系统组成 硬件组成 信息编码 知识 拓展 1/1

中央处理器（ Central Processing Unit ，简称CPU），其功能主要是解释 计算机指令以及处理计算机软件中的数据。电脑中所有操作都由CPU负责 读取指令，对指令译码并执行指令。CPU包括运算逻辑部件、寄存器部件 和控制部件等。 运算逻辑部件，可以执行定点或浮点算术运算操作、移位操作以及逻辑操 作，也可执行地址运算和转换。 控制部件，主要负责对指令译码，并且发出为完成每条指令所要执行的各 个操作的控制信号。 （１） 中央处理器 CPU从存储器或高速缓冲存储器 中取出指令，放入指令寄存器， 并对指令译码。它把指令分解成 一系列的微操作，然后发出各种 控制命令，执行微操作系列，从 而完成一条指令的执行。

（２） 存储系统 存储系统分为：主存储器和二级存储器 （２） 存储系统 存储系统分为：主存储器和二级存储器 主存储器有内存,寄存器 和缓存，一旦把程序装 入主存储器（简称主存） 中，就可以由CPU自动 地完成从主存取指令和 执行指令的任务。 二级存储器有硬盘、 CD、Ｕ盘等。

（３ ） I/O设备 I/O是input/output的缩写，即输入输出端口。每个设备 都会有一个专用的I/O地址，用来处理自我的输入输出信 息。CPU与外部设备、存储器的连接和数据交换都需要通 过接口设备来实现，前者被称为I/O接口，而后者则被称 为存储器接口。存储器通常在CPU的同步控制下工作，接 口电路较简单；而I/O设备品种较多，其相应的接口电路 也各不相同，因此，习惯说到接口只是指I/O接口。

（４）南桥和北桥 北桥芯片（North Bridge）： 南桥芯片（South Bridge）： 是主板芯片组中起主导作用的最重要组成部分，也称为主桥（Host Bridge）。北桥芯片负责与CPU的联系并控制内存、AGP数据在北桥内部传输，提供对CPU的类型和主频、系统的前端总线频率、内存的类型和最大容量、AGP插槽。 南桥芯片（South Bridge）： 是主板芯片组的重要组成部分，用来处理低速信号，通过北桥与CPU联系。南桥包含大多数周边设备接口、多媒体控制器和通信接口功能。例如PCI控制器、ATA控制器、显卡、USB控制器、网络控制器(有线,无线)、音效控制器。如下图所示:

1.2.２ 计算机中数据存储概念 计算机中的所有数据都是二进制表示的。 1.位（bit），又称比特，是计算机中存储数据的最小单位。 1.2.２ 计算机中数据存储概念 计算机中的所有数据都是二进制表示的。 1.位（bit），又称比特，是计算机中存储数据的最小单位。 2.字节(Byte）是计算机存储容量的基本单位，计算机存储容量 的大小是用字节的多少来衡量的。 3.字(word)是计算机内部作为一个整体参与运算、处理和传送 的一串二进制数。 4.字长是计算机CPU一次处理数据的实际位数，是衡量计算机 性能的一个重要指标。 5.存储容量是衡量计算机存储能力的重要指标，是用字节（B） 来计算和表示的。 1B=8b；1KB=1024B；1MB=1024KB；1GB=1024MB；1TB=1024GB； 1PB=1024TB。 基本概念 系统组成 硬件组成 信息编码 知识 拓展

1.3 微型计算机的硬件组成 1.3.1 微型计算机硬件结构图 基本概念 系统组成 硬件组成 信息编码 知识 拓展 微处理器 输入设备 1.3 微型计算机的硬件组成 1.3.1 微型计算机硬件结构图 基本概念 系统组成 微处理器   输入设备 地址总线 AB 数据总线 DB 控制总线 CB 输出设备 输入接口 输出接口 存储器 硬件组成 信息编码 知识 拓展

1.3 CPU 、内存、I/O 接口与系统总线 1.中央处理器 2.存储器系统 3.主板与主板芯片组 4.系统总线 5.输入/输出接口 基本概念 1.中央处理器 2.存储器系统 3.主板与主板芯片组 4.系统总线 5.输入/输出接口 系统组成 硬件组成 信息编码 知识 拓展 主存储器 存储器 随机存储器（RAM） 缓存 寄存器 外存 磁盘存储器 磁带存储器 光盘存储器 I/O设备如U盘存储器

1.3.２ 微型计算机的主要性能指标及配置 1.CPU运算速度; 2.字长; 3.存储器体系; 4.输入输出数据传输速率 ; 5.可靠性; 基本概念 1.CPU运算速度; 2.字长; 3.存储器体系; 4.输入输出数据传输速率 ; 5.可靠性; 6.兼容性。 系统组成 硬件组成 信息编码 知识 拓展

1.4 信息编码 1.4.1 数值在计算机中的表示形式 1. 信息和数据的概念 数值数据：如+15、-17.6； 非数值数据： 基本概念 1.4.1 数值在计算机中的表示形式 1. 信息和数据的概念 数值数据：如+15、-17.6； 非数值数据： 2.计算机为什么采用二进制？ 很像中国的阴阳学说 由计算机电路所采用的器件所决定的。 采用二进制的优点：运算简单、电路实现方便、成本低廉。 系统组成 硬件组成 信息编码 知识 拓展

1.4.2 字符编码 基本概念 1.字符编码 字符编码（Character Encoding）是把字符集中的字符 编码为指定集合中某一对象（例如比特模式、自然数串行、 8位组或者电脉冲），以便文本在计算机中存储和通信。 2.汉字编码 汉字编码（Chinese Character Encoding） 为汉字设计 的一种便于输入计算机的代码。 如果是GBK和GB2312编码，汉字占两个字节，如在Windows平台上。 但在Linux平台上，不设置编码集 ，通常默认是UTF8 ，这种编码规则 不定，2个，3个字节都可能，它是变字节的。但英文占一个字节。 系统组成 硬件组成 信息编码 知识 拓展

知识拓展 基本概念 系统组成 硬件组成 信息编码 知识 拓展 AI:人工智能是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。 VR：虚拟现实(Virtual Reality),简称VR技术,也称人工环境。 利用电脑或其他智能计算设备模拟产生一个三维空间的虚拟世界,提供用户关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟,让用户 如同身历其境一般。 基本概念 系统组成 硬件组成 信息编码 知识 拓展 知识拓展 AR：增强现实技术（Augmented Reality，简称 AR），是一种实时地计算摄影机影像的位置及角度并加上相应图像、视频、3D模型的技术，这种技术的目标是在屏幕上把虚拟世界套在现实世界并进行互动。 Big Data:大数据指无法在一定时间范围内用常规软件工具进行捕捉、管理和处理的数据集合，是需要新处理模式才能具有更强的决策力、洞察发现力和流程优化能力来适应海量、高增长率和多样化的信息资产。

本章小结 通过本章的学习，旨在全面了解和掌握计算机技术 和信息技术应用的基本概念，掌握解计算机系统。熟悉计 算机分类与应用，计算机的特点、数值的表示等。为后续 学习奠定理论基础。