计算机基础知识（概念和理论） 主讲：刘 新

第一讲 计算基础知识 主要内容： 1.1 计算机的产生与发展 1.2 计算机基本结构与工作原理 重点 1.3 微型计算机系统概述 1.1 计算机的产生与发展 1.2 计算机基本结构与工作原理 重点 1.3 微型计算机系统概述 1.4 计算机中数制表示与数据编码 1.5 安全常识

1.1 计算机的产生与发展 1.1.1 计算机的产生 1.1.2 计算机的特点 1.1.3 计算机的分类 1.1.4 计算机的应用 1.1.1 计算机的产生 1.1.2 计算机的特点 1.1.3 计算机的分类 1.1.4 计算机的应用 1.1.5 计算机的发展趋势

1.1.1 计算机的产生 电子计算机是指由电子器件组成、具有逻辑判断、自动控制和记忆功能的现代计算和信息处理工具。 什么是 计算机？

第一台计算机叫“ENIAC”（埃历阿克），即“电子数值 积分和计算机” 的英文缩写。

计算机的发展史 巨型化 第一阶段 1946—1955 （电子管时代） 第二阶段 1956—1963 （晶体管时代） 第三阶段 1964—1971 （集成电路时代） 第四阶段 1972至今 （大规模集成电路时代） 第五阶段 新一代计算机 微型化 网络化 智能化

---- 第一代 ---- 第二代 ---- 第四代 ---- 第三代 物理器件：晶体管 物理器件：电子管 运算速度：每秒几十万次基本运算 内存容量：扩大到几十万字 语言：出现了FORTRAN、COBOL等高级程序设计语言 物理器件：电子管 运算速度：只有每秒几千次到几万次 内存容量：只有几千个字 语言：用二进制表示的机器语言或助记符表示的汇编语言编写程序 ---- 第一代 ---- 第二代 物理器件：集成电路 运算速度：每秒几十万到几百万次 内存容量：可靠性等都有较大的提高 语言：操作系统逐步成熟。多处理机、虚拟存储器系统以及面向用户的应用软件的发展，大大丰富了计算机软件资源。 物理器件：大或超大规模集成电路 运算速度：每秒几百万次甚至上亿次 内存容量：可靠性等都有较大的提高 语言：出现了数据库系统、分布式操作系统等，应用软件的开发已逐步成为一个庞大的现代产业。 ---- 第四代 ---- 第三代

计算机朝着集成度越来越高和规模越来越大的方向发展，元器件没有本质上的变化，计算机在结构设计、体系设计以及算法设计上产生革命性的变化。 第五代：从90年代开始至今

1.1.2 计算机的特点 运算速度快 计算精度高 具有超强的记忆功能和逻辑判断功能 能自动进行各种操作 通用性强

1.1.3 计算机的分类 1、巨型（或超级）计算机 2、大中小型计算机 3、工作站 4、微型计算机 区别：体积、功能、应用、数据存储量、指令系统、价格

1.1.4 计算机的应用 1、科学计算（Scientific Computation） 弹道轨迹、天气预报、高能物理等 2、数据处理（Data Processing） 办公自动化、事务处理、情报检索等 3、过程控制（Process Control）（或称实时控制) 机械、冶金、电力及卫星、导弹发射等 4、计算机辅助系统（Process Control） 计算机辅助设计CAD；计算机辅助制造CAM；计算机辅助教学CAI；计 算机辅助测试CAT等 5、人工智能（Artificial Intelligence） 专家系统、自然语言理解、机器人等 6、计算机网络与通信（Computer Network and Communication）

1.1.5 计算机的发展趋势 计算机发展趋势： 巨型化：性能最好，功能最强，容量最大，速度最快。 微型化：体积小，功能全，价格低，可靠性高。 网络化：共享计算机软件、硬件资源。 智能化：让计算机模仿人的感觉、行为、思维的机理。

1.2 计算机基本结构与工作原理 运算器（Arithmetic Logical Unit） 控制器（Control Unit） 1.2 计算机基本结构与工作原理 运算器（Arithmetic Logical Unit） 控制器（Control Unit） 存储器（Memory） 内存储器 外存储器 输入设备（Input Device） 输出设备（Output Device） 中央处理器 CPU 外部设备 （简称外设）

1.2.1 计算机基本结构 计算机系统结构通常由五大部件组成，各部分之间的关系如图1-2所示。 计算机基本结构 数据流 反馈信号 操作命令 请求信号 控制信号 指令流 地址 程序或数据 程序或结果

组成部分： 1 存储器 ：是计算机的记忆装置，主要是存放程序和数据。 2 运算器：用于加工、处理数据的部件，主要完成对数据的算术运算和逻辑运算。 3 控制器 ：是计算机的控制部件，它控制其他部 件协调统一的工作，并能完成对指令的分析和执行。

4 输入和输出设备 输入设备：是从计算机外部向计算机内部传送信息的装置。其功能是将数据、程序及其他信息，从人们熟悉的形式转换为计算机能够识别和处理的形式输入到计算机内部。常用的输入设备有键盘、鼠标、光笔、扫描仪等。 输出设备：输出设备是将计算机的处理结果传送到计算机外部供计算机用户使用的装置。其功能是将计算机内部二进制形式的数据信息转换成人们所需要的或其他设备能接受和识别的信息形式。常用的输出设备有显示器、打印机、绘图仪等。

5 总线：

1.2.2 计算机工作原理 1、在计算机内部使用二进制。 2、计算机采用五大模块：控制器、运算器、存储器、输入、输出设备。 3、程序能够存储并自动执行。

1.3 微型计算机系统概述 计算机系统组成结构 运算器 CPU 控制器 主机 随机存储器(RAM) 内存 硬件 只读存储器(ROM) 输入设备 微型机系统 输出设备 外部设备 辅存储器 系统软件(操作系统、 语言处理程序等) 软件 应用软件(字处理、计算机辅助设计等) 计算机系统组成结构

1.3.1 微型计算机的硬件组成 控制器 存储器 运算器 内存储器 外存储器 输入设备 输出设备 硬 件 CPU 主 机 外部设备

1.3.1 微型计算机的硬件组成 微型计算机硬件系统：主机和常用外围设备。 主机：中央处理器、内存储器、主板、硬盘、显卡、软盘驱动器、光盘驱动器、电源接线、数据线、接口等。 常用外围设备：显示器、键盘、鼠标器、外存储器、打印机等。 下一节

计算机的基本组成 显示器 主 机 音 箱 音 箱 麦克风 键 盘 鼠 标 返回

一、主机 1、认识主机箱 返回

2、认识电源接线 硬盘或光驱 电源插头 主板电源插头 软驱电源插头                                                                                 　　这些排线我们可以称之为数据线，它把硬盘、软驱、光驱等部件连到主板上，数据就通过它在主板和这些部件之间进行传输。 返回

3、认识主板 返回

音频接口 网卡接口 鼠标和键盘PS/2接口 并行接口 显示器插座 USB接口 串行接口 USB接口 返回

4、认识中央处理器（CPU） 返回

赛扬---CPU K6III---CPU P4---CPU PIII---CPU                                                                          赛扬---CPU K6III---CPU 　　这一个就是奔腾II CPU ，就像一块卡插在主板上，上面还带着一个风扇。另外一些传统的电脑CPU是这个样子的，它们的CPU插座也不相同。 P4---CPU PIII---CPU 返回

5、认识内存 64M、128M、256M等 ROM--BIOS 可读写存储器（RAM）：在CPU运行期间即可读出信息又可写入信息，但在断电后所存的信息就会丢失。 64M、128M、256M等 只读存储器(ROM)：关电后存储器里的信息不会消失 ROM--BIOS 返回

6、认识硬盘 硬盘电源线接口 硬盘数据线接口 返回

7、认识显卡和声卡 　　这是显示卡，安装在专门的AGP显示卡插槽中，显示器的信号线就接在它后面。这个深褐色的插槽就是AGP插槽，它一般在其他扩展槽的上方。                                                                                 　　这块是声卡，安装在ISA插槽，在ISA插槽中可以安装ISA接口的声卡、内置MODEM等。 声卡 显卡 返回

8、认识软盘驱动器和光盘驱动器 软盘驱动器 光盘驱动器 返回

9、认识软盘、硬盘和光盘驱动器连接线 返回

二、常用外围设备 返回

1.2.3 微型计算机软件系统 所谓计算机软件，就是指支持计算机运行或解决某些特定问题而需要的程序、数据以及相关的文档。 1.2.3 微型计算机软件系统 所谓计算机软件，就是指支持计算机运行或解决某些特定问题而需要的程序、数据以及相关的文档。 系统软件是指维持计算机系统正常运行和支持用户运行的应用软件的基础软件，包括操作系统、程序设计语言、数据库管理系统等。 用户 用 应 件 软 硬件 系 统 应用软件则是指为解决某个或某类给定的问题而设计的软件。如文字处理软件、绘图软件、数值计算软件以及用户针对各种应用而自行开发的软件等。

操作系统 操作系统（Operating System，OS）是计算机中用来控制和管理系统中的硬件资源和软件资源，并且提供用户支持的程序以及与之有关的各种文档。 它是整个计算机系统的管理控制中心。 主要功能： 　对CPU、内存以及各种设备的运行管理 　中断（Interrupt）的处理 　任务的协调与管理 　提供用户操作界面 　完成用户的各种指令操作等 　　目前在微机上运行的操作系统主要有MS-DOS、Windows、Unix、Linux等。

程序设计语言 　　程序（Program）是指用某一种计算机语言编写的计算机可以直接或间接执行的代码序列。例如C、Basic、Pascal等都是常用的程序设计语言。 　　1．机器语言 　　机器语言（Machine language）是一种面向计算机的程序设计语言，用它所设计的程序是目标程序。可移植性较差。 　　2．汇编语言 　　汇编语言（Assembly language）是一种接近机器语言的符号语言。 　　3．高级语言 　　高级语言（High-level language）是一种完全符号化的语言，其中采用自然语言（英语）中的词汇和语法习惯，容易为人们理解和掌握；它完全独立于具体的计算机，编写的程序为源程序，具有很强的可移植性。 　　将源程序翻译成目标程序，其翻译过程有两种方式：一是解释方式，二是编译方式。

数据库管理系统 　　数据库管理系统（Data Base Management System，DBMS）：以数据库的方式组织和管理数据，通过DBMS实现数据的整理加工、存储、检索和更新等日常管理工作。 DBMS功能： 对数据库的建立与维护功能 　对数据库中的数据进行排序、检索和统计的功能 　数据或查询结果的输出功能 　方便的编程功能 　数据的安全性、完整性以及并发控制等功能。 　　目前常用的数据库管理系统有Microsoft Access 、Oracle、Sybase、Visual FoxPro。

应用软件 　　1．文字处理软件 　　专门用于各种文字处理的应用软件，提供了文字的输入、编辑、格式处理，页面布置，图形插入，表格编辑等功能，使人们可以在它所提供的环境中轻松处理自己的文章、著作。如金山WPS、微软Word等。 　　2．图形图像处理软件 　　（1）AutoCAD：是目前广泛应用的计算机绘图软件。 　　（2）3DS Max：是AutoDesk公司推出的多功能、真实感强、具备实体造型功能的三维动画软件。 　　（3）Photoshop：是Adobe公司出品的专门用作平面图像处理的应用软件。 　　3．其他专用软件 　　用于输入、存储、修改、检索、报表制作等各种信息管理的软件，如财务管理系统、仓库管理系统、人事档案管理系统、设备管理系统、计划管理系统等。

1.4 计算机中数制表示与数据编码 1.4.1 进位计数制 1.4.2 不同进制之间的数的转换 1.4.3 字符编码

1.4.1 进位计数制 定义：进位数制，简称“进制”是按进位的原则进行计算的数制。 进位计数制的表示方法： 1.4.1 进位计数制 定义：进位数制，简称“进制”是按进位的原则进行计算的数制。 进位计数制的表示方法： 1、（101111）2 是二进制数，（188）16 是十六进制数。 2、在数字后面加上一个英文字母表示。其中，十进制用D(Decimal)表示，二进制用B（binary）表示，八进制用Q（Octal）表示，十六进制的用H（Hexadecimal）表示。 例如：1011B为二进制数，188H是十六进制数。

进制数的特点 进制的特点： （1）数制的基数确定了所采用的进位计数制。 （2）逢N进一。 （3）采用位权表示方法。 　　进制的特点： （1）数制的基数确定了所采用的进位计数制。 表示一个数时所用的数字符号的个数称为 基数（Radix）。如十进制数制的基数为10；二进制的基数为2。对于N进位数制，有N个数字符号。如十进制中有10个数字符号：0~9；二进制有2个符号：0和1；八进制有8个符号：0~7；十六进制共有16个符号：0~9、A~F。 （2）逢N进一。 如十进制中逢10进1；八进制中逢8进1；二进制中逢2进1；十六进制中逢16进1。 （3）采用位权表示方法。 处在不同位置上的相同数字所代表的值不同，一个数字在某个位置上所表示的实际数值等于该数值与这个位置的因子的乘积，而该位置的因子由所在位置相对于小数点的距离来确定，简称为位权（Weight）。例如：十进制数的位权是10的整数次幂，其个位的位权是100，十位的位权是101…… 。  位权与基数是进制数中的两个要素。

计算机采用二进制数的原因 1、电路简单，在技术上容易实现。 2、可靠性高。 3、运算规则简单。 4、可与逻辑运算对应。

1.4.2 不同进制之间的数的转换 为什么要进行进制数之间的转换？ （1）八进制数码符号有0、1、2、3、4、5、6、7 基数为8，运算规则是“逢八进一”。 （2）十六进制数码符号有 0、1、2、3、4、5、6、7 、8、9、A、B、C、D、E、F，用英文字母A~F分别表示数字10~15。基数是16，运算规则是“逢十六进一”。 （3）二进制数码符号只有0和1两个数字，基数为2，运算规则是“逢二进一”。

1、进位制数的表示 一个任意的十进制数都可以表示成： 例如：十进制数1234.56的展开式为： 1234.56=1×103+2×102+3×101+4×100+5×10-1+6×10-2

2、进制数之间的转换 1、二、八、十六进制转换成十进制数。 转换方法：将二、八、十六制数按位权进行多项式展开，然后在十进制中按照“逢十进一”的运算规则进行运算。 进制 原始数 按位权展开 对应十进制数 十进制 923.45 9×102+2×101+3×100+4×10-1+5×10-2 二进制 1101.1 1×23+1×22+0×21+1×20+1×2-1 13.5 八进制 572.4 5×82+7×81+2×80+4×8-1 378.5 十六进制 3B4.4 3×162+B×161+4×160+4×16-1 948.25

例题： 例1：将十进制数314.16按权展开： 314.16=3 × 102+1 × 101+4 × 100+1 × 10-1 +6 × 10-2 例2：把(1101.01)B写出展开式，并指出它表示的十进制数。 1 ×23+1 ×22+0 ×21+1 ×20+0 ×2-1+1 ×2-2=(13.25)10 例3: (317)O相当于十进制数的多少？ 3 × 82+1 × 81+7 × 80=(207)10 练习：(3C4)H代表的十进制数是什么？

2、十进制数转换成二、八、十六进制数 转换方法是整数部分和小数部分分别转换。整数部分采用“求商逆取余”，小数部分采用“求积顺取整”。 例1-4 将（87)10分别转换成二进制数。 转换如下： 结果为（87）10=（1010111）2 2 87 43 21 10 5 1 余数 ………… 1 ………… 0 ………… 0 二进制整数低位 二进制整数高位 2 87 43 21 10 5 1 余数 ………… 1 ………… 0 ………… 0 二进制整数低位 二进制整数高位

进制之间数的对应关系

1.4.3 字符编码 1、ASCII码 在计算机中，字符的存储和通信普遍采用ASCII码（美国标准信息交换码）。ASCII码用七位二进制数进行编码，可表示128个字符，包括0~9十个数码符号、52个大小写英文字母、32个标点符号和运算符、34个控制符。 若要确定一个字符的ASCII码，先在表中查出其位置，然后确定其所在位置对应的列和行。根据列确定所查字符的高3位编码，根据行确定所查字符的低4位编码，最后将高3位与低4位编码组合在一起，即为所查字符的ASCII码。例如：字符“A”的ASCII码是1000001（用十进制表示为65D）；字符“0”的ASCII码是0110000（用十进制表示为48D）。 新版本的ASCII-8采用8位二进制编码表示，可表示256个字符。最高位为0的ASCII码称标准ASCII码；最高位为1的128个ASCII码称扩充ASCII码。

2、汉字编码 在计算机中使用汉字必须解决汉字的输入、输出以及汉字处理等问题。在汉字输入、输出、存储和处理的不同过程中，所使用的汉字编码不相同，归纳起来主要有以下几种编码形式。 （1）汉字输入码：键盘输入汉字的一种编码，又称为外码。汉字的输入码很多，归纳起来主要有音码、形码和音形码等编码形式。 （2）汉字交换码：是指在对汉字进行传递和交换时使用的编码，也称为国标码。1981年，国家标准局颁布了《信息交换用汉字编码字符集（基本集）》，简称GB2312-80，代号为国标码，是汉字信息处理过程中使用的代码的依据。 （3）汉字内码：是指在计算机内部进行存储、传递、运算所使用的统一机内代码，又称为内码。 （4）汉字字形码：汉字字形码是在汉字显示或打印时使用的字形代码，是汉字字形的数字化信息。可通过点阵形式产生。在汉字字形点阵中，每个点的信息需用一位二进制数表示，因此，一个1616点阵的字形码占据32个字节的存储空间。

1.5 计算机安全常识 1.5.1 计算机安全 1.5.2 计算机使用注意事项 1.5.3 计算机病毒的概念 1.5.1 计算机安全 1.5.2 计算机使用注意事项 1.5.3 计算机病毒的概念 1.5.4 计算机病毒的检测、预防和清除 1.5.5 黑客和计算机安全

1.5.1 计算机安全 1、计算机的安全性 2、计算机安全所涉及的方面 3、计算机危害的来源 4、计算机安全控制

1.5.2 计算机使用注意事项 1、显示器的日常维护 2、键盘的日常维护 3、软盘驱动器的日常维护 4、硬盘的日常维护 5、电源的日常维护

1.5.3 计算机病毒的概念 一、计算机病毒的定义 计算机病毒是一种隐藏在计算机系统中，具有很强的再生性，能够自我复制、对外传播，对计算机系统进行破坏的计算机程序。 二、计算机病毒的主要特性 (1)破坏性 (2)传染性 (3)隐蔽性 (4)潜伏性 (5)激发性 三、计算机病毒的分类 1、按病毒的破坏性可以分为良性病毒和恶性病毒两类。 2、按病毒的感染对象分为引导型病毒、文件型病毒和混合型病毒。 四、计算机病毒的传染途径 计算机病毒是依靠传播媒介的携带才得以迅速传播的，其主要传播媒介有：存储器（软盘、硬盘、光盘）和计算机网络。

1.5.4 计算机病毒的检测、预防和清除 1、计算机病毒的预防 为了防范计算机病毒的侵害，使用计算机时应该养成良好的防病毒习惯，主要有： 1.5.4 计算机病毒的检测、预防和清除 1、计算机病毒的预防 为了防范计算机病毒的侵害，使用计算机时应该养成良好的防病毒习惯，主要有： （1）应保证使用无毒的操作系统启动系统； （2）对系统盘及其他含有重要数据的软盘进行写保护； （3）尽可能不用外来磁盘，如果必须要用，必须先进行病毒检测； （4）联网使用的计算机要经常进行病毒检测，最好安装动态病毒检测软件。 （5）对于来历不明的E-mail，应慎重阅读。 （6）使用计算机游戏程序时应小心，有些游戏软件多次复制可能被病毒感染。 （7）对于重要软件，应及时做备份，以防被病毒破坏后造成损失。 （8）经常使用杀毒工具检查系统，以便及时发现和清除病毒。

2、计算机病毒的检测与清除 检测并清除计算机病毒的方法很多，简便并常用的是使用反病毒软件。 目前常用的反病毒软件主要有：中国公安部开发的“KILL”、北京江民新技术公司开发的“KV系列”、北京瑞星电脑公司开发的“瑞星”等。 反病毒软件一般都具有被动性和滞后性。反病毒软件是在对已知的病毒进行特征分析后编制的，因此只能检测并清除已经认识的病毒。 除了使用反病毒软件外，还可使用防病毒卡进行病毒的防治。防病毒卡是一种将软件和硬件相结合的防毒技术，其本身是一块可以插入计算机主板扩展槽的电路板，板上固化着各种反病毒程序。当系统启动后，防病毒卡开始工作，动态地检查系统中运行的程序。防病毒卡本身是硬件设备，不容易被病毒感染，但携带和升级没有反病毒软件方便。

1.5.5 黑客和计算机安全 1、黑客 什么是黑客？ 2、黑客程序 分类：Cracking Bomb Trojan

总结 本章重点： 计算机基本结构与工作原理 微型计算机系统概述

练习 1. 计算机系统由哪两部分组成？ 2. 请简述CPU在微型计算机系统中的作用。 3. 内存储器和外存储器有什么不同？它们各自的优缺点是什么？ 4. 在计算机中为什么要采用二进制？ 5. 高速缓存起什么作用？ 6. 什么是计算机软件？ 7. 机器语言、汇编语言和高级语言三者之间各有什么特点？ 8. 什么是计算机病毒？ 计算机病毒有什么特性？ 　 9. 什么是网络安全？网络安全有什么特征？对网络的威胁来自哪些方面？常采用哪些对策？ 10.我国为什么要制定一系列有关计算机、网络和信息安全的法律法规？

作业 P29 三、思考题 1、2、3、4

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