计算机文化基础教程第二版ppt课件.ppt
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1、21世纪职业教育规划教材,计算机文化基础教程,第一章 计算机与计算机文化,1.1 计算机基础知识1.2 计算机系统 1.3 计算机维护常识,第一章 计算机与计算机文化,1.1 计算机基础知识,1.1 计算机基础知识,1.1.1 计算机的诞生与发展,1计算机的发展,2计算机的发展方向,1.1.2 计算机的特点与分类,1计算机的特点,2计算机的分类,1.1.3 计算机的应用,1.1.1 计算机的诞生与发展,1计算机的发展 20世纪初,电子技术得到了迅猛的发展,这为第一台电子计算机的奠定了基础。1943年,正值第二次世界大战,由于军事上弹道问题计算的需要,美国军械部与宾夕法尼亚大学合作,研制电子计算
2、机。1945年底,第一台电子计算机研制成功,取名为ENIAC(电子数字积分计算机)。1946年2月15日,人们为ENIAC揭幕,所以,通常认为世界上第一台电子计算机诞生于1946年。,ENIAC计算机,1.1.1 计算机的诞生与发展,ENIAC介绍ENIAC使用了18000多个电子管,10000多个电容器,7000个电阻,1500多外继电器,耗电150千瓦,重量达30吨,占地面积167平方米,它的加法速度为每秒5000次,乘法为每秒300次,虽然其运算速度远远比不上现在的计算机,但是,它却使科学家们从繁重的计算中解脱出来,有更多的时间进行理论性研究。所以,ENIAC的问世,宣告了计算机时代的到
3、来。,1.1.1 计算机的诞生与发展,计算机的定义目前我们可以这样定义计算机:计算机是电子数字计算机的简称,是一种能够根据程序指令的要求,高速、准确、自动地进行数值运算和逻辑运算,以完成对各种数字化信息处理,并具有记忆存储功能的电子设备。,1.1.1 计算机的诞生与发展,计算机发展所经历的四个阶段(1)第一代计算机(1946年1958年)采用电子管作为基本元件,主存储器采用汞延迟浦线,主要使用机器语言和汇编语言,运算速度每秒几千次至几万次。由于其主存存储器容量小、速度慢、机器体积大、重量大、功耗大、成本高,这时的计算机主要用在科学计算上。,1.1.1 计算机的诞生与发展,计算机发展所经历的四个
4、阶段(2)第二代计算机(1958年1964年)采用晶体管作为基本元件,主存储器采用磁芯存储器。这个阶段出现了监督程序和管理程序以及ALGOL、FORTRAN、COBOL等面向过程的程序设计语言,运算速度提高到每秒几十万次至上百万次,其特点是主存储器容量加大、运算速度加快、减小了体积、重量、功耗及成本,提高了计算机的可靠性。这时,计算机的应用范围扩展到数据处理、工业控制、企业管理等领域。,1.1.1 计算机的诞生与发展,计算机发展所经历的四个阶段(3)第三代计算机(1964年1971年)基本电子元件是中、小规模集成电路,使其功能进一步增强,体积功耗进一步降低。这个阶段外围设备和软件技术有了很大的
5、发展,操作系统逐渐完善,使用了多种高级语言、多道程序设计技术。运算速度达到每秒几百万次甚至上亿次。这个阶段的计算机广泛用于科学计算、文字处理、自动控制与信息管理等方面。,1.1.1 计算机的诞生与发展,计算机发展所经历的四个阶段(4)第四代计算机(1971年至今)是大规模、超大规模集成电路,主存采用半导体存储器,容量大大增加,外存主要有磁盘、光盘,运算速度可达每秒几亿次。这个阶段出现了微处理器,而且软件技术也得到了飞速的发展,操作系统、高级语言、数据库和应用软件的研究和开发向深层次发展,计算机开始向标准化、模块化、系列化、多元化的方向前进。,1.1.1 计算机的诞生与发展,2.计算机的发展方向
6、 (1)巨型化巨型化是指发展高速度、大存储量和强功能的巨型计算机。这时为了满足天文、气象、原子、核反应等尖端科学的需要,也是为了使计算机具有类似人脑的学习、推理等复杂功能。,1.1.1 计算机的诞生与发展,2.计算机的发展方向 (2)微型化超大规模集成电路技术的发展是计算机的体积越来越小、功耗越来越低、性能越来越强,随着微处理器的不断发展,其已经应用到仪表和家电等电子产品中。,1.1.1 计算机的诞生与发展,2.计算机的发展方向 (3)网络化通过通信线路将分布在不同地点的计算机连接成一个规模大、功能强的网络系统,可以方便的进行信息的收集、传递和计算机硬软件资源的共享。目前,互联网的发展已经渗透
7、到了社会各个领域。,1.1.1 计算机的诞生与发展,2.计算机的发展方向 (4)智能化智能化是指发展具有人类智能的计算机。智能计算机是能够模拟人的感觉、行为和思维的计算机。智能计算机也称做新一代计算机,目前许多国家都为这种更高性能的计算机进行了大量的投入。,1.1.2 计算机的特点与分类,1. 计算机的特点(1)运算速度快,运算精度高计算机采用电子器件作为基本部件,这些电子器件通常工作在极高的速度下,并且随着电子技术的发展,其工作速度还会越来越快。由于计算机是采用二进制码来表示信息的,所以运算的精度取决于机器的字长,字长越长,其运算精度越高。计算机的字长有8位、16位、32位、64位甚至更高。
8、对于类似天气预报等计算复杂、时间性强的工作,没有计算机进行数据的处理,人工是无法完成的。,1.1.2 计算机的特点与分类,1. 计算机的特点(2)具有记忆和逻辑判断能力计算机内部的存储器是计算机不但能够保存大量的信息,而且还能准确、快速的写入或读出信息。另外,计算机除了进行算术运算,还能够进行逻辑运算,并根据楼及判断的结果自动决定下一步要执行的命令。这种功能不仅是自动运算成为可能,也是计算机具有逻辑判断和处理的功能。,1.1.2 计算机的特点与分类,2.计算机的分类(1)巨型机(2)小巨型机(3)大型主机(4)小型机(5)工作站(6)个人计算机,1.1.3 计算机的应用,1科学计算利用计算机可
9、以解决科学技术和工程设计中大量繁杂的、手工难以完成的计算。计算机具有很高的运算速度和精度,这是过去用手工无法完成的计算成为可能。,1.1.3 计算机的应用,2信息管理信息管理指利用计算机来收集、加工和管理各种形式的数据资料,如仓库管理、财务管理等。信息管理是目前计算机应用最广泛的一个领域。,1.1.3 计算机的应用,3实时控制实时控制是指在某一过程中,利用计算机自动采集各种数据,监测并及时控制相应设备工作状态的一种控制方式。例如数控机床、自动生产线等。实时控制在生产领域的应用可显著的提高经济效益。,1.1.3 计算机的应用,4办公自动化利用现在通信技术、自动化设备和计算机系统来实现事务处理、信
10、息管理和和决策支持,这就是办公自动化。这种现代化的办公方式大大提高了办公的效率和质量,同时也改变了办公的方式。,1.1.3 计算机的应用,5生产自动化生产自动化是指利用计算机完成产品生产的各个环节,包括计算机辅助设计(CAD)和计算机辅助制造(CAM)。利用计算机实现生产自动化,可缩短产品设计周期、提高产品质量和生产效率。,1.1.3 计算机的应用,6人工智能利用计算机模拟人类的某些智能行为,使计算机具有“学习”、“联想”和“推理”等功能。人工智能主要应用在机器人、自然语言理解、机器翻译和定理证明等方面。,1.1.3 计算机的应用,7网络通信网络通信是指利用计算机网络进行信息的传递。互联网的飞
11、速发展,人们实现不同地区的通信和各种数据的查询变得十分容易,人们的时空概念从而发生了改变。,当今世界,在我们工作、生活的各个领域已经离不开计算机,计算机已经成为我们生活中不可缺少的工具,它改变着我们的生活方式,同时也大大地推动了整个信息化社会的发展。所以,计算机被誉为是20世纪人类最辉煌、最伟大的科学发明之一。 摘自教材,第一章 计算机与计算机文化,1.2 计算机系统,1.2 计算机系统,1.2.1 计算机的基本组成,1计算机硬件系统,2计算机软件系统,1.2.2 计算机的基本原理,1冯诺依曼计算机,2计算机的基本工作原理,1.2.3 计算机语言,1信息在计算机中的表示,2二进制的运算,1.2
12、.1 计算机的基本组成,1.2.1 计算机的基本组成,计算机硬件系统计算机硬件系统指组成计算机系统的各种物理设备的总称,是计算机系统的物质基础,如中央处理单元(CPU)、存储器、输入设备和输出设备等。,1.2.1 计算机的基本组成,CPU (中央处理单元)运算器又称算数逻辑单元,是对信息进行运算处理的部件。控制器相当于计算机系统的指挥中心,它从存储器中取出指令和数据,然后执行指令,使运算器对数据进行处理。运算器和控制器统称为中央处理单元,也就是我们通常所说的CPU,这是计算机系统的核心部件 。,1.2.1 计算机的基本组成,存储器存储器是用来存放程序和数据的设备,可以分为内存储器和外存储器。内
13、存储器简称内存或主存,用户输入的程序和数据最初都到达内存,控制器所执行的指令、运算器处理的数据以及其中间或最终结果、准备输出的信息全部都来自内存,所以说,内存是计算机中的信息交流中心。,1.2.1 计算机的基本组成,内存内存又分为随机存储器(RAM)和只读存储器(ROM)。RAM既可以写入数据,也可以读出数据,只是断电后数据就消失,而ROM在制作时就向其中写入了数据,这些数据之能够读出,不可改写或写入新的数据,而且断电后数据依然存在。,1.2.1 计算机的基本组成,外存由于ROM不可写入数据,而RAM中的数据在断电之后就消失,如果需要长期保存数据,就需要外存储器作为存储介质。常见的外存储器有硬
14、盘、闪存盘、光盘等。外存储器的容量比内存储器大很多,但是较之内存来说,其存储速度较慢。另外,外存储器中的数据或指令需要CPU进行处理或执行,都必须先输入内存。,1.2.1 计算机的基本组成,输入设备输入设备是计算机信息输入途径,其将外界的原始信息转变为计算机可以识别的二进制形式,然后存放到内存当中。常见的输入设备有键盘、鼠标、扫描仪、麦克风等。,1.2.1 计算机的基本组成,输出设备输出设备和输入设备正好相反,其将存放于计算机中的信息转变为人们所能够接受的媒体形式。常见的输出设备由显示器、打印机、音响等。,1.2.1 计算机的基本组成,裸机单纯的硬件系统称为裸机,因为其时能够识别0和1两个代码
15、,没有可用之处。所以,计算机系统要能够正常地工作,这就必须要有软件系统。,1.2.1 计算机的基本组成,计算机软件系统计算机软件系统是指为了方便用户和提高计算机的工作效率而设计的、运行于计算机硬件系统之上的系统程序、应用程序及其相关数据资料。计算机软件是能够操作、控制计算机系统各种资源,从而完成指定任务的指令序列。软件系统包括操作系统、语言处理程序、数据库管理系统和实用程序。,1.2.1 计算机的基本组成,如今的计算机的功能只是在很少程度依赖于计算机硬件,大部分的功能都是依赖于计算机软件来实现。不过计算机的某些功能既可以使用硬件实现也可以使用软件来实现,比如病毒防火墙、CD或DVD播放器等,两
16、者的区别在于使用硬件实现该功能,电路会较复杂,但是运行的速度快,使用软件实现,线路就比较简单,但是运行速度慢。纵观计算机的发展历史,计算机硬件的发展和计算机软件的发展都是相互促进和推动的。早期的计算机的软件是非常少的,随着硬件的发展,软件渐渐变得完善。时至今日,有许多的软件对其运行的硬件环境提出了较高的要求,这又促使了计算机硬件的不断发展。,1.2.2 计算机的基本原理,冯诺依曼计算机 人类进入计算机时代是以ENIAC的诞生作为起始的,但是对后来的计算机在体系结构和工作原理中具有重大影响的是在同一时期由美籍匈牙利数据学家冯诺依曼和他的同事们研制的EDVAC计算机。EDVAC采用了“程序存储”的
17、概念。以此概念为基础的各类计算机统称为冯诺依曼计算机。可以这样说,迄今为止所出现计算机全部是冯诺依曼计算机。,1.2.2 计算机的基本原理,冯诺依曼计算机的基本结构,1.2.2 计算机的基本原理,冯诺依曼计算机的特点(1)计算机应由五个部分组成:运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备;(2)程序和数据以同等地位存放在存储器中,并要按地址寻访;(3)程序和数据以二进制表示。,1.2.2 计算机的基本原理,计算机的基本工作原理 计算机开机后,CPU首先执行固化在只读存储器(ROM)中的一小部分操作系统程序,这部分程序称为基本输入输出系统(BIOS),它启动操作系统的装载过程,先把一部分操作系统
18、从磁盘中读入内存,然后再由读入的这部分操作系统装载其他的操作系统程序。装载操作系统的过程称为自举或引导。操作系统被装载到内存后,计算机才能接收用户的命令,执行其他的程序,直到用户关机。,1.2.2 计算机的基本原理,程序是如何执行的?程序是由一系列命令所组成的有序集合,计算机执行程序就是执行这一系列指令。,1.2.2 计算机的基本原理,指令和程序的概念指令就是让计算机完成某个操作所发出的指令或命令。即计算机完成某个操作的依据,一条指令通常由两个部分组成:操作码和操作数,操作码指明该指令要完成的操作。如:加、减、乘、除等。操作数是指参加运算的数或者数所在的单元地址 。一台计算机的所有指令的集合,
19、称为该计算机的指令系统。,1.2.2 计算机的基本原理,指令和程序的概念使用者根据解决某一问题的步骤,选用一条条指令进行有序的排列。计算机执行了这一指令序列,便可完成预定的任务。这一指令序列就成为程序。显然,程序中的每一条指令必须时所用计算机的指令系统中的指令。因此指令系统是提供给使用者编制程序的基本依据。指令系统反映了计算机的基本功能,不同的计算机其指令系统也不相同。,1.2.2 计算机的基本原理,计算机执行指令的过程 计算机执行指令一般分为两个阶段。首先将要执行的指令从内存中取出送入CPU,然后由CPU 对指令进行分析译码,判断该指令要完成的操作,像个部件发出完成该操作的控制信号,完成该指
20、令的功能。当一条指令执行完后就处理下一条指令。一般将第一阶段称为取指周期,第二阶段称为执行周期。,1.2.2 计算机的基本原理,程序的执行过程 计算机在运行时CPU从内存读出一条指令到CPU内执行,指令执行完,再从内存中读出下一条指令到CPU内执行。CPU不断地取指令,执行指令,这就是程序的执行过程。,1.2.2 计算机的基本原理,总之,计算机的工作就是执行程序,即自动连续的执行一系列指令,而程序开发人员的工作就是编制程序。一条指令的功能虽然有限的,但是在任精心编制下的一系列指令组成的程序可完成的任务是无限多的。,1.2.3 计算机语言,信息在计算机中的表示计算机是用来处理数据的,这些数据可以
21、是各种人们能够接受的媒体形式,如:字符、图形、声音等。但是不管是什么样的数据,在计算机中都是以二进制编码的形式来表示的。也就是说,所有的数据,要被计算机处理都必须进行二进制编码的转换,二进制编码所指的就是0和1的编码。,1.2.3 计算机语言,二进制编码的优点(1)物理实现简单、可靠计算机是通过电子元器件来存储和处理信息的,而电子元器件大都具有两种十分稳定的状态比如:承载电压的高和低、晶体管的导通和截至、电容的充电和放电等,二进制数中的0和1两个数码正好可以表示这些状态。,1.2.3 计算机语言,二进制编码的优点(2)运算简单,通用性强由于在二进制中所有的数都以0和1两个数码来表示,所以,其加
22、减乘除较之其他进制的运算要简单很多,而且规则也很少。,1.2.3 计算机语言,二进制编码的优点此外,在计算机中采用二进制编码,不但可以表示数值,也可以用来表示字母、符号、图像、声音等,它们在计算机中都是以0和1的形式存在。,1.2.3 计算机语言,二进制的运算在日常生活中,我们所有到的数大都是十进制数,我们也很习惯于十进制数的运算,但是在计算机中,信息的处理与表示都是采用二进制数。其实,除了十进制数和二进制数以外,还有八进制数和十六进制数。同一个数可以用不同的进制来表示,虽然其表示方法不同,但是其实质都是一样的。,1.2.3 计算机语言,二进制和十进制的运算对比十进制:(1)每一个数都由十个数
23、码组成(0-9);(2)从右往左每位上的权分别是100,101,10210n;(3)运算时“逢十进一”、“借一当十”。例如:十进制数1101可以这样表示:1103+1102+0101+1100二进制:(1)每一个数都由两个数码组成(0、1);(2)从右往左每位上的权分别是20,21,222n;(3)运算时“逢二进一”、“借一当二”。例如:二进制数1101可以这样表示:123+122+021+120根据上面的计算,二进制数1101实际上等于十进制数的13。,1.2.3 计算机语言,各种进制之间的转换(演示Windows计算器的使用),第一章 计算机与计算机文化,1.3 计算机维护常识,1.3.1
24、 计算机的规范操作,1工作环境,2正确的使用习惯,1.3.2 计算机安全,1系统故障,2计算机犯罪,1.3 计算机维护常识,1.3.3 计算机病毒及防治,1什么是计算机病毒?,2计算机病毒的危害,3计算机病毒的防治,4典型病毒介绍,1.3.4 计算机道德与规范,1.3.1 计算机的规范操作,工作环境为了能够安全地操作计算机,计算机的工作环境需要满足以下要求:(1)计算机应安放于坚固的水平表面上;(2)计算机的外部环境温度在1030为宜,避免过冷、过热、过潮及阳光直射;(3)要保持环境清洁,防止灰尘和污垢,并且不能让液体靠近计算机;(4)严禁任何物体挡住显示器的通风口;(5)供电系统必须保持“共
25、地”特性。,1.3.1 计算机的规范操作,正确的使用习惯(1)开机、关机时的正确顺序。由于计算机通常情况下都是和一些外部设备连接在一起使用的,如显示器、打印机等,所以在开关计算机时,应该遵循先开外部设备,再开计算机,先关计算机,再关外部设备,以避免在计算机开机状态下开关外部设备时所产生的电流冲击损坏计算机。,1.3.1 计算机的规范操作,正确的使用习惯(2)计算机带电工作时的正确使用习惯。在PC机运行过程中,不要频繁地开关电源。PC机关闭后,必须等待1-2分钟后再开机。因为,频繁变化的电压和电流会影响主机板电路的性能,造成故障隐患。同样,在PC机操作过程中,不能随意搬动计算机,以免损坏计算机。
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