计算机基础知识

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投衣童
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1 计算机基础知识主讲 : 计算机应用基础

2 第一章计算机基础知识计算机的发展与应用计算机系统组成数据在计算机中的表示多媒体技术概念及应用计算机网络与 Internet 计算机信息安全基础

3 1.1 计算机的发展与应用计算机的发展历程计算机的特点分类计算机应用

4 1.1.1 计算机的发展年代第一代第二代第三代第四代部件 ( ) ( ) 关键人物冯诺依曼图灵 ( ) (1972 至今 ) 逻辑元件电子管晶体管集成电路超大规模集成电路主要存储器汞延迟线磁芯半导体存储器半导体存储器外存储器磁鼓磁带磁盘磁带磁盘硬盘光盘运算速度数千至数万次数百万次千万次上千万至万亿次 ( 每秒指令数 )

5 1.1.1 计算机的发展目前, 微机进入第五阶段,64 位奔腾 (Pentium) 系列微处理时代, 代表产品是 Intel 公司的酷睿系列芯片及与之兼容的 AMD 的 A 系列微处理器芯片, 目前 CPU 向多核处理器发展,Intel 酷睿 i7 4770K 是四核八线程, 主频可达 3.5GHz, 使微机性能有了更大的提高, 在智能化网络化等方面有更高的应用另外, 智能手机掌上电脑也是目前计算机的一个发展趋势

6 1.1.1 计算机的发展

7 1.1.2 计算机的特点分类 (1) 运算速度快 (2) 计算机精度高 (3) 存储能力强 (4) 有数据分析和逻辑判断能力

8 1.1.2 计算机的特点分类计算机分类 (1) 按工作原理分类数字计算机模拟计算机 (2) 按应用分类通用计算机专用计算机 (3) 按规模分类巨型机大型机中型机小型机微型机

9 1.1.3 计算机的应用科学计算数据管理计算机辅助系统人工智能过程控制和检测多媒体技术计算机网络

10 1.2 计算机系统组成计算机系统由计算机硬件和计算机软件组成

11 1.2.1 计算机硬件系统冯诺依曼计算机结构计算机由五大基本部分组成 : 运算器控制器存储器输入设备和输出设备控制器输入设备运算器输出设备存储器

12 个人计算机的组成 PC 机基本构成是由显示器主机键盘鼠标构成其中主机是核心部分, 主机箱内部有 CPU 主板硬盘光盘驱动器电源显示适配器 ( 显示卡 ) 等主板主板也叫系统板或者母板, 所有的部件都连接或者插入到主板上, 通过主板来协调工作

13 主板基本构成

14 CPU 介绍中央处理器 (Central Processing Unit,CPU) 又称为微处理器, 是整个 PC 机的核心 CPU 的性能指标有 5 个方面主频外频倍频系数总线频率缓存主频也叫时钟频率, 单位是兆赫 (MHz) 或千兆赫 (GHz), 用来表示 CPU 的运算处理数据的速度通常, 主频越高,CPU 处理数据的速度就越快比如 Intel 酷睿 i 的主频为 3.4GHz

15 存储器介绍存储器 (Memory) 是计算机系统中的记忆设备, 用来存放程序和数据按用途存储器可分为主存储器 ( 内存 ) 和辅助存储器 ( 外存 ) 内存储器按功能分为只读存储器 (ROM) 和随机存取存储器 (RAM) 高速缓冲存储器 (Cache)

16 输入设备介绍输入设备 (Input Device) 是向计算机输入数据和信息的设备, 是计算机与用户或其他设备通信的桥梁, 是用户和计算机系统之间进行信息交换的主要装置之一键盘, 鼠标, 摄像头, 扫描仪, 光笔, 手写输入板, 游戏杆, 语音输入装置等都属于输入设备

17 输出设备输出设备 (Output Device) 是计算机的终端设备, 用于接收计算机数据的输出显示打印声音控制外围设备操作等常见的有输出设备有显示器打印机绘图仪影像输出系统语音输出系统磁记录设备等

18 软件概念计算机软件系统计算机软件 (Computer Software) 是指计算机系统中的程序数据及其文档计算机软件总体分为系统软件 (System Software) 和应用软件 (Application Software) 两大类系统软件是负责管理计算机系统中各种独立的硬件, 使得它们可以协调工作应用软件是用户可以使用的各种程序设计语言, 以及用各种程序设计语言编制的应用程序的集合, 分为应用软件包和用户程序

19 1.3 数据在计算机中的表示计算机所使用的电路元器件决定了其采用二进制处理数据二进制计数制, 即逢二进一的计数制二进制也有两个特点 : 数码仅采用 0 和 1, 所以基数是 2; 相邻两位之间为逢二进一的关系它的位权可表示成 2 i,2 为其基数,i 为数位序号, 取值法和十进制相同任何一个二进制数都可以表示为按位权展开的多项式之和, 如数可表示为 : 101.1=

20 1.3 数据在计算机中的表示八进制用的数码共有 8 个, 即 0~7, 则基数是 8; 相邻两位之间为逢八进一的关系, 它的位权可表示成 8 i 任何一个八进制数都可以表示为按位权展开的多项式之和, 如八进制数可表示为 : 362.7=

21 1.3 数据在计算机中的表示十六进制用的数码共有 16 个, 除了 0~9 外又增加了 6 个字母符号 A B C D E F, 分别对应了 ; 其基数是 16, 相邻两位之间为逢十六进一的关系, 它的位权可表示成 16 i 任何一个十六进制数都可以表示为按位权展开的多项式之和, 数 5BC3.E 可表示为 : 5BC3.E =

22 1.3 数据在计算机中的表示二进制八进制十进制十六进制二进制八进制十进制十六进制 A B C D E F

23 1.3 数据在计算机中的表示任意 R 进制数转换成十进制数, 通过按权展开法完成把一个任意 R 进制数 a n a n-1 a 1 a 0. a -1 a -2 a -m 转换成十进制数, 其十进制数值为每一位数字与其位权之积的和 : a n R n + a n-1 R n a 1 R 1 + a 0 R 0 + a -1 R -1 + a -2 R a -m R -m 1( ) 2 = = =(6.625) 10 2(743) 8 = =(483) 10 3(AC4.6F) 16 =A C F 16-2 = =( ) 10

24 1.3 数据在计算机中的表示整数部分的转换采用除基取余法, 即整数部分除以基数 R 取余数, 直到商 0 为止, 先得到的余数为低位, 后得到的余数为高位将余数按高低位进行排列即可得到 R 进制整数部分各位的数码 13 2= 余数 1 6 2= 余数 0 3 2= 余数 1 1 2= 余数 1 逆向取余数 ( 后得的余数为结果的高位 ) 得 : (13) 10 =(1101) 2

25 1.3 数据在计算机中的表示将 257 转换为八进制和 299 转换十六进制数的计算如下 : 257 8= 余数 = 余数 = 余数 = 余数 2 4 8= 余数 = 余数 1 得 :(257) 10 =(401) 8 得 :(299) 10 =(12B) 16

26 1.3 数据在计算机中的表示小数部分转换采用乘基取整法, 即小数连续乘基数 R 取整数, 直到小数部分为零或已得到足够多个整数位, 先得到的整数位低位, 后得到的整数为高位 0.6 2= 整数部分为 = 整数部分为 = 整数部分为 = 整数部分为 = 整数部分为 1( 进入循环过程 ) 结果得 :(0.9) 10 =( ) 2

27 1.3 数据在计算机中的表示八进制数和十六进制数与二进制数之间的转换将八进制数转换成二进制数时, 只需要将每一位八进制数码用 3 位二进制数码代替即可, 例如 : ( ) 8 ( ) 2 ( ) 2 =( ) 2 =( ) 8 小数部分最后一组如果不够 3 位, 应在尾部用零补足 3 位再进行转换

28 1.3 数据在计算机中的表示将十六进制数转换成二进制数时, 只需将每一位十六进制数码用 4 位二进制数码代替即可, 例如 : (AF.7) 16 =( ) 2 将二进制数转换成十六进制数时, 只需从小数点开始, 分别向左和向右每 4 位一组用一位十六进制数码代替即可小数部分的最后一组不足 4 位时要在尾部用 0 补足 4 位, 例如 : ( ) 2 =( ) 2 =(A7.F8) 16

29 1.3 数据在计算机中的表示二进制数的加法运算二进制加法规则共 4:0+0=0;0+1=1;1+0=1; 1+1=0( 向高位进位 1) 二进制减法规则也是 4 条 :0-0=0;1-0=1;1-1=0;0-1=1( 向相邻的高位借 1 当 2) 如 : =0011

30 1.3 数据在计算机中的表示二进制乘法规则也是 4 条 :0 0=0;0 1=0; 1 0=0;1 1=1 二进制的除法同样是乘法的逆运算, 也与十进制除法类似, 仅仅是换用了二进制的减法和乘法规则

31 1.3.2 信息在计算机中的表示在计算机中, 小数点不用专门的器件表示, 而是按约定的方式标出共有两种方法来表示小数点的存在, 即定点表示和浮点表示定点表示的数称为定点数, 浮点表示的数称为浮点数一个任意二进制数 N 可以表示为下式 : N=2 J S 其中,S 称为尾数, 是二进制纯小数, 表示 N 的有效数位 ;J 称为 N 的阶码, 是二进制整数, 指明了小数点的实际位置, 改变 J 的值也就改变了数 N 的小数点的位置

32 数的编码表示原码数值位部分不变, 仅用 0 和 1 表示其符号得到的数的编码, 称为原码数在计算机中可存为 ; 数在计算机中可存为反码的表示方法是 : 正数其反码和原码同形, 负数则将其原码的符号位保持不变, 而将其他位按位求反 ( 即将 0 换为 1, 将 1 换为 0) [+1] = [ ] 原 = [ ] 反 = [ ] 补 [-1] = [ ] 原 = [ ] 反 = [ ] 补

33 数的编码表示补码的表示方法是 : 正数的补码就是其本身, 负数的补码是在其原码的基础上, 符号位不变, 其余各位取反, 最后 +1 [+1] = [ ] 原 = [ ] 反 = [ ] 补 [-1] = [ ] 原 = [ ] 反 = [ ] 补为什么要使用原码反码和补码呢? 1-1 = 1 + (-1) = [ ] 原 + [ ] 原 = [ ] 原 = = 1 + (-1) = [ ] 原 + [ ] 原 = [ ] 反 + [ ] 反 = [ ] 反 = [ ] 原 = = 1 + (-1) = [ ] 原 + [ ] 原 = [ ] 补 + [ ] 补 = [ ] 补 =[ ] 原

34 非数值的表示十进制数字的编码采用 BCD 码, 其中 8421 码是最常用的编码方法 BCD 码表示十进制数 6532 就可以直接写出结果 : 字母和常用符号的编码 b 7 b 6 b 5 b 4 b 3 b 2 b NUL DLE SP P ` p 0001 SOH DC1! 1 A Q a q 0010 STX DC2 2 B R b r 0011 ETX DC3 # 3 C S c s 0100 EOT DV4 $ 4 D T d t 0101 ENQ NAK % 5 E U e u 0110 ACK SYN & 6 F V f v 0111 BEL ETB 7 G W g w 1000 BS CAN ( 8 H X h x 1001 HT EM ) 9 I Y i y 1010 LF SUB * : J Z j z 1011 VT ESC + ; K [ k { 1100 FF FS, < L \ l 1101 CR GS - = M ] m } 1110 SO RS. > N ^ n ~ 1111 SI US /? O _ o DEL

35 非数值的表示汉字字形常用点阵字形法和矢量法我国制定了信息交换用汉字编码字符集基本集, 即 GB , 收入汉字 6763 个, 符号 715 个, 总计 7478 个字符

36 1.4 多媒体技术概念及应用多媒体技术基础知识数字化媒体多媒体技术的应用领域

37 1.4.1 多媒体技术基础知识媒体媒体是用于传播和表示各种信息的载体和手段, 如常见的报纸电视广播等都是媒体多媒体多媒体是文字图形图像声音动画和视频等多种媒体的集合其中文字图形图像等称为静态媒体, 而声音动画视频等称为动态媒体多媒体技术多媒体技术是对多种媒体进行综合处理的技术确切地说, 多媒体技术是把数字文字声音图形图像和动画等各种媒体有机组合起来, 利用计算机通信和广播电视技术, 使它们建立起逻辑联系, 并能进行加工处理的技术

38 1.4.1 多媒体技术基础知识多媒体计算机技术的四个主要特性 : (1) 多样性 (2) 交互性 (3) 集成性 (4) 数字化

39 1.4.1 多媒体技术基础知识多媒体信息的类型 (1) 文本 (2) 图形 (3) 图像 (4) 动画 (5) 视频

40 1.4.2 数值化媒体数字化就是将许多复杂多变的信息转变为可以度量的数字数据, 再以这些数字数据建立起适当的数字化模型, 把它们转变为一系列二进制代码, 引入计算机内部, 进行统一处理, 这就是数字化的基本过程

41 数字图像技术数字图像是指原始的模拟图像 ( 如胶卷电影拷贝图片手工绘制的图画等 ) 通过数字化技术处理后, 可存储到计算机中, 并能被计算机使用的图像的总称在计算机中, 图形 (Graphics) 与图像 (Image) 是一对既有联系又有区别的概念它们都是一幅图, 但图的产生处理存储方式不同

42 数字图像技术图形一般是指通过绘图软件绘制的由直线圆圆弧任意曲线等图元组成的画面, 以矢量图形文件形式存储矢量图文件中存储的是一组描述各个图元的大小位置形状维数等属性的指令集合, 通过相应的绘图软件读取这些指令可将其转换为输出设备上显示的图形矢量图文件的最大优点是对图形中的各个图元进行缩放移动旋转时不失真, 而且占用的存储空间小

43 数字图像技术计算机中常用的图形图像以下几种常用格式 : (1)BMP 格式 (2)TIFF 格式 (3)PSD 格式 (4)JPEG 格式 (5)PCD 格式 (6)GIF 格式 (7)PNG 格式 (8)EPS 格式 (9)WMF 格式 (10)EMF 格式 (11)CMX 格式 (12)SVG 格式

44 数字化音频音频是记录声音的最直接形式, 对记录与播放的环境要求不高, 在多媒体软件中应用也相当多采样和量化的过程可由模数 (A D) 转换器实现 (1)WAV 音频文件 (.wav) (2)MIDI 音频文件 (.mid) (3)CD 音频文件 (.cda) (4)MP3 音频文件 (.mp3) (5) WMA 音频文件 (.wma) (6) RA 音频文件 (.ra.ram)

45 数字化视频视频是由一系列静态图像按一定的顺序排列组成的, 每一幅称为一帧 (Frame) 视频数字化过程同音频相似, 在一定的时间内以一定的速度对单帧视频信号进行采样量化编码等处理, 实现模数转换彩色空间变换和编码压缩等, 这都是通过视频捕捉卡和相应的软件来实现的

46 数字视频技术在对视频信息进行数字化后, 如果视频信号不加以压缩, 数据量的大小是帧乘以每幅图像的数据量例如, 要在计算机连续显示分辨率为的 24 位真彩色高质量的电视图像, 按每帧占 3 个字节每秒 30 帧计算, 显示 1 分钟, 则需要 : GB 一张 650MB 的光盘只能存放 6 秒左右的电视图像, 这不带来了图像数据的压缩问题, 也成为多媒体技术中一个重要的研究课题这可通过压缩降低帧速缩小画面尺寸等来降低数据量

47 数字视频技术 (1) 影像视频文件 1)AVI 文件 2)MOV 文件 3)MPG/MPEG 文件 4)DAT 文件 (2) 流媒体文件 1)RealMedia 2)QuickTime 3)ASF

48 1.4.3 多媒体技术的应用领域多媒体技术的应用领域已遍布到社会生活的各个角落, 尤其是互联网的普及, 多媒体技术带来的便利正在影响着人们的生活学习和工作 1. 多媒体教育 2. 电子出版物 3. 多媒体网络应用

49 1.5 计算机网络与 Internet 计算机网络概述 Internet 基础

50 1.5.1 计算机网络概述计算机网络是将若干台独立的计算机通过传输介质相互物理地连接, 并通过网络软件逻辑地相互联系到一起而实现信息交换资源共享协同工作和在线处理等功能的计算机系统网络主要包含连接对象 ( 即元件 ) 连接介质连接控制机制 ( 如约定协议软件 ) 和连接方式与结构等四个方面

51 1.5.1 计算机网络概述计算机网络功能 : (1) 软硬件共享 (2) 信息共享 (3) 数据通信 (4) 负荷均衡与分布处理 (5) 系统的安全与可靠性

52 1.5.1 计算机网络概述计算机网络的组成 : 网络的组成, 根据应用范围目的规模结构以及采用的技术不同而不尽相同, 但计算机网络都必须包括硬件和软件两大部分硬件部分包括计算机系统传输介质网络连接设备等软件部分包括网络操作系统网络协议等

53 1.5.1 计算机网络概述计算机系统是计算机网络的重要组成部分, 是计算机网络不可缺少的硬件元素计算机网络连接的计算机可以是巨型机大型机小型机工作站或微机, 以及笔记本电脑或其他数据终端设备 ( 如终端服务器 ) 网络连接设备包括网卡 (NIC) 集线器 (Hub) 中继器 (Repeater) 交换机 (Switch) 网桥 (Bridge) 和路由器 (Router) 以及调制解调器 (Modem) 等

54 1.5.1 计算机网络概述

55 1.5.1 计算机网络概述网络传输介质

56 1.5.1 计算机网络概述网络操作系统网络操作系统 (Network Operating System, NOS) 是指能够对网络中的软硬件资源进行统一调度和管理的程序, 并为用户提供统一的透明的使用网络资源的手段网络协议网络协议是指通信双方必须共同遵守的约定和通信规则, 如 TCP/IP 协议 NetBEUI 协议 IPX/SPX 协议

57 1.5.1 计算机网络概述 TCP/IP 体系结构

58 1.5.1 计算机网络概述网络拓扑结构 (1) 总线型结构 (2) 环型结构 (3) 星型结构 (4) 树型结构

59 1.5.1 计算机网络概述计算机网络的分类 (1) 局域网 (2) 城域网 (3) 广域网

60 1.5.2 Internet 基础 Internet 也称因特网, 它是由分布在全世界各地的几万个计算机网络互连而成的计算机信息网络, 即国际互联网或网民数量 6.18 亿人手机网民数 5 亿人网站数 320 万个农村网民数 1.77 亿人 IPV 万个域名数 1844 万个

61 1.5.2 Internet 基础 IP 地址 IP 地址就是给每个连接在 Internet 上的主机分配的一个 32bit,8 个字节的地址 IP 地址就像是我们的家庭住址一样, 如果你要写信给一个人, 你就要知道对方的地址, 这样邮递员才能把信送到, 计算机发送信息是就好比是邮递员, 它必须知道唯一的家庭地址才能不至于把信送错人家只不过我们的地址使用文字来表示的, 计算机的地址用十进制数字表示

62 1.5.2 Internet 基础 IP 地址由两部分组成, 一部分为网络地址, 另一部分为主机地址

63 1.5.2 Internet 基础域名数字形式的 IP 地址难以记忆和理解, 因此, Internet 引入了一种字符型的主机命名机制域名系统 (Domain Name System, 简称 DNS), 采用有意义的符号表示主机名和网络名例如这样一个域名,cn 是顶级域名, 表示中国,edu 是二级域名, 表示教育机构,gzu 是三级域名, 表示贵州大学,www 主机名那么这个域名就代表中国境内教育结构中贵州大学校园网内一台名叫 www 的主机 (www 是提供 Web 服务的服务器 )

64 1.5.2 Internet 基础域名说明域名说明域名说明以国别或地域分配的顶级域名 au 澳大利亚 de 德国 hk 中国香港 br 巴西 fr 法国 tw 中国台湾 cn 中国 gb 英国 us 美国以类型分配的顶级域名 com 商业 mil 军事 net 网络机构 int 国际机构 arts 艺术 arc 康乐活动 org 非盈利组织 info 信息服务 nom 个人 edu 教育 gov 政府部门 web WWW 中国互联网二级域名 ac 科研机构 gov 政府部门 bj 北京 com 工商金融 net 网络机构 sh 上海 edu 教育机构 org 非盈利组织 cq 重庆

65 1.5.2 Internet 基础 Internet 接入 (1)ADSL 接入 (2)Lan 接入 ( 小区宽带, 小区以太网接入 ) (3) 光纤入户

66 1.5.2 Internet 基础 Internet 应用 (1)WWW 服务 (2) 文件传输 (3) 电子邮件 (4) 搜索引擎 (5) 电子商务

67 1.6 计算机信息安全基础计算机信息安全基础知识计算机病毒特征与分类计算机病毒的防治

68 1.6.1 计算机信息安全基础知识由于计算机网络的广泛应用, 计算机给人们工作和生活有了前所未有的飞跃, 但是带来的安全问题也越来越多网络安全已成为我们面临的一个日益严峻的问题, 如何更有效地保护重要的信息数据提高计算机网络系统的安全性已经成为必须考虑和必须解决的一个重要问题

69 1.6.1 计算机信息安全基础知识计算机信息安全的关键技术 (1) 防火墙技术 (2) 数据加密技术 (3) 认证技术 (4) 访问控制技术

70 计算机信息安全的特征 (1) 保密性 (2) 完整性 (3) 可用性 (4) 可控性

71 1.6.2 计算机病毒特征与分类计算机病毒 (Computer Virus) 是指编制者在计算机程序中插入的破坏计算机功能或者破坏数据, 影响计算机使用并且能够自我复制的一组计算机指令或者程序代码具有非授权可执行性隐蔽性破坏性传染性可触发性

72 计算机感染病毒后的征兆表现为下列几个方面 : 1 在特定情况下屏幕上出现某些异常字符或特定画面 ;2 文件长度异常增减或莫名产生新文件 ; 3 一些文件打开异常或突然丢失 ;4 系统无故进行大量磁盘读写或未经用户允许进行格式化操作 ; 5 系统出现异常的重启现象, 经常死机, 或者蓝屏无法进入系统 ;6 可用的内存或硬盘空间变小 ; 7 打印机等外部设备出现工作异常 ;8 在汉字库正常的情况下, 无法调用和打印汉字或汉字库无故损坏 ;9 磁盘上无故出现扇区损坏 ;10 程序或数据神秘地消失了, 文件名不能辨认等

73 计算机病毒的特性计算机病毒的特性 (1) 破坏性 (2) 传染性 (3) 潜伏性 (4) 隐蔽性 (5) 不可预见性

74 计算机病毒的类型 (1) 按存在的媒体分类 (2) 按传播渠道分类 (3) 按破坏能力分类

75 1.6.3 计算机病毒的防治养成良好的计算机使用习惯 1 对重要的系统文件重要可执行文件和数据进行备份, 以便遭到破坏时能及时恢复 2 对外来的计算机移动存储设备或软件, 要进行病毒检测, 确认无病毒后才能使用 3 不要轻易下载和使用网上的软件 4 不轻易打开来历不明的电子邮件 5 如果计算机是联网的, 需要设置病毒防火墙 6 不定时更换密码, 密码强度不能太低, 增加入侵者破解难度 7 如果发现被感染的计算机, 应迅速隔离 8 安装正版的具有实时监控功能的反病毒软件, 时刻监视系统

76 使用杀毒软件微软杀毒 MSE 百度杀毒 360 杀毒金山毒霸瑞星杀毒江民杀毒

77 第一章完未完待续... 由计算机应用基础 (office 2010 高级应用 ) 编委提供

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