1、計算機基礎,網(wǎng)絡維護中心 馬超 E-mail：,學習內(nèi)容,第一章 信息社會與計算機基礎知識 第二章 常用操作系統(tǒng) 第三章 字處理軟件word2003 第四章 電子表格 Excel2003 第五章 計算機網(wǎng)絡與Internet使用基礎,第一章 計算機基礎知識,1.1 信息技術概述 1.2 計算機概述 1.3 計算機系統(tǒng)組成 1.4 計算機硬件組成及性能指標 1.5 數(shù)據(jù)在計算機中的表示 1.6 多媒體技術 1.7 信息安全與知識產(chǎn)權,1.1 信息技術概述,數(shù)據(jù)是一組表示數(shù)量、行為和目標的非隨機的可鑒別的符號。 信息是描述客觀事物運動狀態(tài)及運動方式的數(shù)據(jù)，是按一定目的組織起來的，具有一定結構的數(shù)據(jù)

2、集合。由此可見，數(shù)據(jù)是原料，信息是產(chǎn)品。,數(shù)據(jù)和信息是知識的源泉 智慧是指經(jīng)過客觀現(xiàn)實驗證而得到充實的知識,人類歷史上的五次信息革命 第一次：語言的使用 第二次：文字的創(chuàng)造 第三次：印刷術的發(fā)明 第四次：電報、廣播、電視的發(fā)明和普及應用 第五次：計算機與網(wǎng)絡技術的應用,信息技術（IT）：利用科學的原理、方法及先進的 工具和手段，有效的開發(fā)和利用信息資源的技術體系。它包括微電子技術、計算機技術、通信技術、網(wǎng)絡技術、大眾傳媒技術和傳感技術。,計算機（Computer）是一種能接收和存儲信息，并按照存儲在其內(nèi)部的程序（這些程序是人們意志的體現(xiàn)）對輸入的信息進行加工、處理，然后把處理結果輸出的高度自動

3、化的電子設備。 計算機的實質(zhì)是一種信息處理機。,1.2 計算機概述,1.2 計算機概述,1.2.1 計算機發(fā)展概況 社會的發(fā)展，復雜的計算促進了先進計算工具的出現(xiàn)，特別是戰(zhàn)爭的需要。 1. 第一臺計算機的誕生 世界上第一臺數(shù)字式電子計算機是由美國賓夕法尼亞大學的物理學家約翰莫克利（John Mauchly）和工程師普雷斯伯?？颂兀↗-Presper Eckert）領導的科研小組于1943年開始研制并于1946年完成，取名為ENIAC（Electronic Numerical Integrator And Calculator）。,5000次加法/秒 體重30噸 占地170m2 17468只電子

4、管 6000個繼電器 功率174KW,第一臺電子計算機（ENIAC）,世界上第一臺程序存儲式計算EDSAC由英國劍橋 大學的莫利斯威爾克于1949年研制成功，它標志 著計算機時代的真正開始。,第一臺程序存儲式計算機,馮.諾伊曼（Von Neumann） 第一臺程序存儲計算機 EDSAC 1949,2. 計算機的分代,第一代 （1946-1959） 電子管 5千-4萬（次/秒）,第二代 （1960-1963） 晶體管 幾十萬-百萬（次/秒）,第三代 （1964-1970） 集成電路 百萬-幾百萬（次/秒）,第四代 （1971-至今） (超）大規(guī)模集成電路 幾百萬-幾億（次/秒）,第一代 （194

5、61959） 電子管 5千4萬（次/秒）,第一代計算機的特點： 采用電子管作為基本物理器件。體積大、能耗高、速度慢、容量小，應用也僅限于科學計算和軍事目的。,20 世紀50年代，IBM 704型采用電子管的第一代電子計算機。,第二代 （19601963） 晶體管 幾十萬百萬（次/秒）,第二代計算機的特點： 采用晶體管作為基本物理器件。體積小、能耗低、穩(wěn)定性強，這一時期適用于事務處理的FORTRAN語言得到廣泛的應用，因此，應用范圍從單純的科學計算和軍事目的擴展到事務處理、工程設計、數(shù)據(jù)處理等方面。,IBM公司于1959年生產(chǎn)的IBM 7090型采用晶體管的第二代電子計算機。它的體積減小了，運算

6、速度卻更快。,第三代 （19641970） 集成電路 百萬幾百萬（次/秒）,第三代計算機的特點： 采用中小規(guī)模集成電路作為基本物理器件。它具有通用化、系列化、標準化的特點。,1964年4月IBM360系統(tǒng)問世。它成為使用集成電路的第三代電子計算機的著名代表,第四代 （1971至今） （超）大規(guī)模集成電路 幾百萬幾億（次/秒）,第四代計算機的特點： 采用大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路作為基本物理器件。這一時期的計算機計算速度可達幾百萬甚至上億次每秒。在系統(tǒng)結構方面發(fā)展了并行處理技術分布式計算機系統(tǒng)和計算機網(wǎng)絡等；軟件方面發(fā)展了數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，分布式操作系統(tǒng)、高效可靠的高級語言以及軟件工程標準化等。,英國國

7、家航空管理局的控制中心，空中交通管制用IBM計算機進行控制,ENIAC,劃時代的實驗裝置,晶體管實質(zhì)上是按顯微比例的真空管建造的。,電子管的缺點： 體積大； 耗能高、散熱量大。,晶體管的優(yōu)點： 體積小； 耗能低； 性能穩(wěn)定。,電子恐龍的縮骨法晶體管,晶 體 管 數(shù),集成電路的集成度每18個月翻一番,計算機第一定律摩爾定律,“貝爾定律”：認為如果保持計算能力不變，微處理器的價格和體積每18個月減小一倍。,1按用途劃分 （1）通用機：適用解決多種一般問題，該類計算機使用領域廣泛、通用性較強，在科學計算、數(shù)據(jù)處理和過程控制等多種用途中都能適應。 （2）專用機：用于解決某個特定方面的問題，配有為解決某

8、問題的軟件和硬件，如在生產(chǎn)過程自動化控制、工業(yè)智能儀表等專門應用。,1.2.2 計算機分類,2按規(guī)模劃分 （1）巨型計算機：應用于國防尖端技術和現(xiàn)代科學計算中。巨型機的運算速度可達每秒百萬億次，研制巨型機是衡量一個國家經(jīng)濟實力和科學水平的重要標志。 （2）大/中型計算機：具有較高的運算速度，每秒可以執(zhí)行幾千萬條指令，而且有較大的存儲空間。往往用于科學計算、數(shù)據(jù)處理或作為網(wǎng)絡服務器使用。 （3）小型計算機：規(guī)模較小、結構簡單、運行環(huán)境要求較低，一般應用于工業(yè)自動控制、測量儀器、醫(yī)療設備中的數(shù)據(jù)采集等方面。小型機在用作巨型計算機系統(tǒng)的輔助機方面也起了重要作用。,（4）微型計算機：中央處理器（CPU

9、）采用微處理器芯片，體積小巧輕便，廣泛用于商業(yè)、服務業(yè)、工廠的自動控制、辦公自動化以及大眾化的信息處理。 （5）工作站：工作站是一種以個人計算機和分布式網(wǎng)絡計算為基礎，主要面向?qū)I(yè)應用領域，具備強大的數(shù)據(jù)運算與圖形、圖像處理能力，為滿足工程設計、動畫制作、科學研究、軟件開發(fā)、金融管理、信息服務、模擬仿真等專業(yè)領域而設計開發(fā)的高性能計算機。 （6）服務器：在網(wǎng)絡環(huán)境下為多個用戶提供服務的共享設備，一般分為文件服務器、打印服務器、計算服務器和通信服務器等。,3按處理對象劃分 （1）數(shù)字計算機：計算機處理時輸入和輸出的數(shù)值都是數(shù)字量。 （2）模擬計算機：處理的數(shù)據(jù)對象直接為連續(xù)的電壓、溫度、速度等模

10、擬數(shù)據(jù)。 （3）數(shù)字模擬混合計算機：輸入輸出既可是數(shù)字也可是模擬數(shù)據(jù)。,計算機是一種高度自動化的信息處理設備。主要特點有： 運算速度快； 自動連續(xù)的高度計算； 計算精度高； 記憶能力強，存儲容量大； 可靠的邏輯判斷能力； 可靠性高，通用性強。,1.2.3 計算機的特點,計算機的應用領域,1. 科學計算：指計算機應用于完成科學研究和工程技術中所提出的數(shù)學問題（數(shù)值計算）。一般要求計算機速度快、精度高，存儲容量相對大?？茖W計算是計算機最早的應用方面。 2信息處理：信息處理主要是指非數(shù)值形式的數(shù)據(jù)處理，包括對數(shù)據(jù)資料的收集、存儲、加工、分類、排序、檢索和發(fā)布等一系列工作。 3過程控制：把計算機用于科

11、學技術、軍事領域、工業(yè)、農(nóng)業(yè)等各個領域的過程控制。,4計算機輔助系統(tǒng)：有計算機輔助教學（CAI）、計算機輔助設計（CAD）、計算機輔助制造（CAM）、計算機輔助測試（CAT）、計算機集成制造（CIMS）等系統(tǒng)。 5多媒體技術：把數(shù)字、文字、聲音、圖形、圖像和動畫等多種媒體有機組合起來，利用計算機、通信和廣播電視技術，使它們建立起邏輯聯(lián)系，并能進行加工處理的技術。 目前多媒體計算機技術的應用領域正在不斷拓寬，除了知識學習、電子圖書、商業(yè)及家庭應用外，在遠程醫(yī)療、視頻會議中都得到了極大的推廣。,6計算機通信：是計算機技術與通信技術結合的產(chǎn)物，計算機網(wǎng)絡技術的發(fā)展將處在不同地域的計算機用通訊線路連接

12、起來，配以相應的軟件，達到資源共享的目的。7人工智能：研究解釋和模擬人類智能、智能行為及其規(guī)律的一門學科。其主要任務是建立智能信息處理理論，進而設計可以展現(xiàn)某些近似于人類智能行為的計算系統(tǒng)。人工智能學科包括：知識工程、機器學習、模式識別、自然語言處理、智能機器人和神經(jīng)計算等多方面的研究,輸入計算機的信息一般有兩類：一類稱為數(shù)據(jù)，一類稱為程序。計算機通過執(zhí)行指令來處理各種信息的。 1、指令是指示計算機如何工作的命令，由操作碼和地址碼組成。 2、程序是由一系列指令組成的，它是為解決某一問題而設計的一系列排列有序的指令的集合。,1.2.4 指令和程序,3、存儲程序和程序控制原理 稱為馮.諾伊曼（Vo

13、n Neumann）原理，是計算機實現(xiàn)自動運算或處理過程的基礎。其特點是：計算機在工作時，先將相關程序和數(shù)據(jù)放入內(nèi)存，執(zhí)行時CPU(Central Processing Unit)根據(jù)情況取出指令并執(zhí)行，如此循環(huán)直到結束。,1.3 計算機系統(tǒng)的基本組成,1.3.1 計算機硬件系統(tǒng) 1.3.2 計算機軟件系統(tǒng) 1.3.3 計算機的發(fā)展趨勢,計算機系統(tǒng)框圖,“存儲程序”計算機的硬件系統(tǒng)由五個基本部分組成。它們是：運算器、控制器、存儲器、輸入設備和輸出設備。 其中存儲器又有內(nèi)存儲器和外存儲器之分。,1.3.1 計算機硬件系統(tǒng),計算機硬件系統(tǒng)的主要組成：,（外）存儲器,（內(nèi)）存儲器,中央處理器（CPU

14、）,控制器,輸入 設備,輸出 設備,運算器,計算機硬件基本組成框圖,執(zhí)行算術 和邏輯運算的 部件,計算機的指揮中心，負 責對控制指令進行分析， 然后發(fā)出操作控制信號， 控制并協(xié)調(diào)計算機各個 部分的工作。,內(nèi)存是程序工作的空間。 程序和數(shù)據(jù)必須調(diào)入內(nèi)存方 可執(zhí)行。,外存是存放程序和數(shù)據(jù)的 “倉庫”，可以長時間保存 大量信息，,運算器：執(zhí)行算術和邏輯運算的部件。 控制器：計算機的指揮中心，負責對控制指令進行分析，然后發(fā)出操作控制信號，控制并協(xié)調(diào)計算機各個部分的工作。 CPU：控制器和運算器被集成 在 一塊超大規(guī)模集成電路芯片中被稱為中央處理器（Central Processing Uint) 存儲

15、器:主要是存放程序和數(shù)據(jù)。程序是計算機操作的依據(jù)，數(shù)據(jù)是計算機操作的對象。為了實現(xiàn)自動計算，各種信息必須預先存放在計算機的某個地方，即存儲器。存儲器有內(nèi)存和外存，外存是存放程序和數(shù)據(jù)的“倉庫”可以長時間保存大量信息，但是程序必須調(diào)入內(nèi)存放可執(zhí)行，待處理的數(shù)據(jù)也只有進入內(nèi)存后才能被程序加工。 輸入輸出設備：(input/output)簡稱I/O設備，它們實現(xiàn)了外部世界與主機之間的信息交換，提供了人機交互的硬件環(huán)境。,（1）操作系統(tǒng) 操作系統(tǒng)是計算機的第一層軟件，它能對計算機系統(tǒng)中的軟件和硬件資源進行有效的控制和管理，合理組織協(xié)調(diào)計算機的運行，并為其他系統(tǒng)軟件和應用軟件提供服務和支持， 為用戶提供

16、一個使用計算機的工作環(huán)境，起到用戶和計算機之間的接口作用。DOS Windows OS/2 UNIX Linux,（2）軟件開發(fā)工具（語言處理程序 程序設計語言） 每一種程序設計語言都有自己的一套軟件開發(fā)工具。軟件開發(fā)工具是程序設計的工作平臺，用它完成用高級語言編寫的程序文本輸入、編輯、語法和邏輯檢測，編譯生成目標程序或解釋執(zhí)行等工作。 （3） 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) DBMS,應用軟件,應用軟件：是專業(yè)人員為各種應用目的而開發(fā)的程 序，這些程序通常是利用高級語言編程生成的。常 見的應用軟件有辦公自動化軟件、管理信息系統(tǒng)、大型科學計算軟件包。,Altair 8800,計算機不再是單一的計算的機器，而是

17、一種 信息機器，一種個人的信息機器。,1、計算機發(fā)展微型化,1.3.3 計算機的發(fā)展趨勢,CRAY-,運算速度可達每秒幾百億次運算的超級計算機 1975年世界上第一臺超級計算機“Cray-I” 超級計算機應用：天氣預報、地震機理研究、 石油和地質(zhì)勘探，衛(wèi)星圖像處理等大量科學計 算的高科技領域。,中國超級計算機： 國防科技大學: “銀河1號”、 “銀河2號”和“銀河3號” 中國科學院計算機研究所: “曙光1000” 、“曙光200I”和“曙光3000” 萬億次的曙光(AMD,2560) 聯(lián)想：四萬億次超級計算機深騰6800,2、計算機發(fā)展巨型化,深騰6800,曙光4000,計算機網(wǎng)絡： 計算機技

18、術與通信技術結合的產(chǎn)物，將分布在不同地點的計算機連接起來，組成規(guī)模更大、功能更強的網(wǎng)絡結構。 計算機網(wǎng)絡的發(fā)展動力： 使用遠程資源，共享程序、 數(shù)據(jù)和信息資源，網(wǎng)絡用戶 的通訊和合作。,3、計算機發(fā)展網(wǎng)絡化,“總有一天，人類會造出一些舉止跟人一樣的 沒有靈魂的機械來”。 笛卡爾（1637）,第一代機器人機械手（1962年出現(xiàn)） 第二代機器人具有“感覺”的機器人 第三代機器人裝有啟發(fā)式計算機的“智能機器人”,計算機發(fā)展智能化 模擬人的感覺和思維過程的能力,計算機發(fā)展多媒體化,利用計算機技術、通訊技術和大眾傳播技術，來綜合處理多種媒體信息的計算機。包括文本、聲音、圖形、視頻圖像、動畫等。,1.4 微型計算機的硬件組成及性能指標,1.4.1 微型計算機的硬件組成 1、微機系統(tǒng)的基本結構 2、中央處理器(CPU) 3、內(nèi)部存儲器 4、主板 5、外部存儲器 6、輸入設備 7、輸出設備 8、電源與機箱,1、微機系統(tǒng)的基本結構,CPU是計算機中最關鍵的部件，它由控制器、運算器、寄存器組和輔助部件組成。 運算器：用來進行算術運算和邏輯運算的元件。 控制器：從存儲器中取出指令、分析指令、確定指令類型并對指令進行譯碼，負責向其他各部件發(fā)出控制信號。 寄存器：用來存放當前運算所需的各種操作數(shù)、地址信息、中間結果等內(nèi)容。,2、中央處理器(CPU),pentium75