大学计算机应用基础教程第1章
《计算机应用基础教程》第一章-计算机基础知识
《计算机应用基础教程》第一章-计算机基础知识计算机应用基础教程第一章：计算机基础知识1.1 计算机的定义和分类- 计算机的定义- 计算机的分类- 按规模分类- 按用途分类- 按工作方式分类- 按处理器结构分类1.2 计算机的发展历程- 机械计算机时代- 电子管计算机时代- 晶体管计算机时代- 集成电路计算机时代- 微型计算机时代- 个人计算机时代- 移动计算时代1.3 计算机的主要硬件组成- 中央处理器（CPU）- 内存（主存）- 外存（辅助存储器）- 输入设备- 输出设备1.4 计算机的数据表示与存储- 二进制数的表示- 字符的编码表示- 数据的存储单位- 位- 字节- KB、MB、GB、TB1.5 计算机的工作原理及其基本运算方式 - 冯·诺依曼体系结构- 运算器- 控制器- 存储器- 输入输出设备- 数据流1.6 计算机软件的基本概念和分类 - 计算机软件的定义- 系统软件和应用软件- 操作系统- 网络操作系统- 应用软件1.7 计算机网络基础知识- 计算机网络的定义- 网络拓扑结构- 通信协议- 网络类型- 上网方式1.8计算机安全与风险防范- 计算机- 防火墙- 数据加密技术- 数据备份与恢复- 网络安全附件：在本文档中，还涉及以下附件：- 计算机基础知识图表- 计算机网络拓扑图- 计算机安全示意图法律名词及注释：1：数据备份与恢复：指在计算机系统中定期备份数据，并在数据丢失或损坏时恢复数据的操作。
数据备份是为了防止数据丢失而进行的一项措施。
2：计算机：指一种携带程序并在计算机上运行和复制自身的恶意软件。
计算机可以损坏数据、破坏系统以及传播给其他计算机。
计算机应用基础教程第1章
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第一章 基础知识
2．网格计算
利用互联网把分散在不同地理位置的电脑组织成一个 “虚拟的超级计算机”，其中每一台的计算机就是一个“节 点”，而整个计算是由成千上万个“节点”组成的“一张网 格”。
优点：数据处理能力超强；充分利用网上的闲置处理 能力。
示例：
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第一章 基础知识
3．中间件技术(中间件=平台＋通信 )
《计算机应用基础教程》 第一章 计算机基础知识
内容提要
计算机概述 计算机中信息的表示 数据单位和编码 计算机系统的组成 微机硬件组成 多媒体技术
第一章 基础知识
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引言
第一章 基础知识
计算机是一种“可以传授给人知识的工具”， 也是一种“无比有力的知识工具”。
真正对人类生活带来直接冲击的，不是计算机 硬件本身，而是来自软件这种人类知识的产物。
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计算机发展史
第一章 基础知识
2. MARK I 1944 年
Howard Aiken博士发现了巴贝奇的论文在IBM的支持下，用机 电方式制造了MARK I(世界上第一台数字式自动计算机，实 现了当年巴贝奇的设想) MARK II和 MARK III是电子计算 机
51尺长 重5顿 750,000部份合并而成
在实验室内证实了量子逻辑门的存在，从而在理论上 可以进行量子计算，制成量子计算机是可行的。
这种多现实态是量子力学的标志。
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计算机的新技术
第一章 基础知识
1．嵌入式技术 将计算机作为一个信息处理部件，嵌入到应用系统之
中的一种技术。 系统和功能软件固化起来，类似BIOS的工作方式。 应用：各种家电、数码相机等
10微米芯片 4004
第一章 基础知识 750,000,000
计算机应用基础(一)
摩尔定理的创始人——戈登·摩尔
电子管
晶体管 显微镜下的集成电路
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
3.微型计算机的发展
1981年8月，IBM公司推出了在intel 8088处理器上 运行的个人计算机。
4.计算机的发展趋势
巨型化、微型化、智能化、网络化、多媒体化
5.计算机的特点
摩尔定律的诞生
摩尔发现的规律像一个神奇的咒语，被其后数十年芯片发展的实际情况所验证， 人们称它为信息产业中的“摩尔定律”。 英特尔也在“摩尔定律”为中心的研 发方向下，成就了自己的一番霸业。
软件业遭遇摩尔第二定律:更新速度赶不上硬件 摩尔第二定律则成为软件厂商最大的隐患，因为按照摩尔的这两条定律可以发 现，软件更新的速度很难赶上硬件。 他说，摩尔定律正遭遇材料、体积、散热等瓶颈，设计、生产很难实现，即使 实现成本也很高，而封装技术可将多核封在一起，等于创新摩尔定律。
英特尔的合伙创始人戈登· 摩尔表示，摩尔定 律一直在与时俱进，但我们将遭遇极限。
摩尔定律的诞生
1965年4月，美国《Electronics（电子学）》杂志刊登了一篇并不起眼的文章， 文章提出“当电路所包含的元件数目上升时，单位成本就会下降”的规律，并 预言微处理器芯片的电路密度每隔一年将翻番。文章作者戈登·摩尔（Gordon E. Moore）当时任Fairchild半导体公司研发部主任。摩尔做梦也不会想到三年 后，由他合作创办的英特尔（Intel）公司会成为世界的顶级企业，而那则名不 见经传的预言也逐步演化为一则业界公认的定律，领跑全球计算机业发展四十 年。
1.电子计算机的发展阶段
• 计算机的发展经历了四代：
– 第一代（1951-1958）：采用电子管作为主要器件。它体积大、笨 重，产生过多的热量，容易出错。
《计算机应用基础教程》第一章-计算机基础知识（汇编）
第1章计算机基础知识学习目标：通过本章学习使学生掌握计算机基本概念、计算机系统组成、计算机各大硬件设备、计算机的数制和信息的表示与存储，并熟悉计算机的产生、发展、特点和应用领域，了解计算机中字符编码的概念。
1.1计算机概述随着微型计算机的出现及计算机网络的发展，计算机的应用已渗透到社会的各个领域，并逐步改变着人们的生活方式。
21世纪的今天，掌握和使用计算机成为人们必不可少的技能。
1.1.1 计算机的诞生及发展1946年2月，世界上第一台电子计算机ENIAC (埃尼阿克)在美国加州问世。
ENIAC 使用了17468电子管，1500个继电器，体积3000立方英尺（1立方米＝35.346立方英尺），占地170平方米，重30吨，耗电174千瓦。
内存17K，字长12位，运算速度每秒5000多次加法运算，300多次乘法运算，比当时最快的计算工具快300倍，耗资40万美金。
在当时用它来处理弹道问题，将人工计算使用20小时缩短到30秒。
但是ENIAC却有一个严重的问题，它不能存储程序。
如图1-1所示。
图1-1 世界上第一台电子计算机几乎在同一时期，著名数学家冯·诺依曼提出了“存储程序”和“程序控制”的概念。
其主要思想为：1）采用二进制形式表示数据和指令。
2）计算机应包括运算器、控制器、存储器、输入和输出设备五大基本部件。
3）采用存储程序和程序控制的工作方式。
所谓存储程序，就是把程序和处理问题所需的数据均以二进制编码形式预先按一定顺序存放到计算机的存储器里。
计算机运行时，中央处理器依次从内存储器中逐条取出指令，按指令规定执行一系列的基本操作，最后完成一个复杂的工作。
这一切工作都是由一个担任指挥工作的控制器和一个执行运算工作的运算器共同完成的，这就是存储程序控制的工作原理。
冯·诺依曼的上述思想奠定了现代计算机设计的基础，所以后来人们将采用这种设计思想的计算机称为冯·诺依曼型计算机。
从1946年第一台计算机诞生至今，虽然计算机的设计和制造技术都有了极大的发展，但今天使用的绝大多数计算机其工作原理和基本结构仍然遵循着冯·诺依曼的思想。
精品文档-计算机应用基础教程(第二版)-第1章
(2) 计算机的系统组成：通过对计算机硬件系统、软件 系统的介绍，使读者了解冯·诺依曼型计算机的基本结构， 对计算机软件和硬件之间的关系有一个整体的认识。
(3) 微型计算机系统：主要介绍微型计算机硬件组成， 从实际出发对微型计算机的微处理器、内部存储器
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第1章 计算机基础知识
1.1 知识要点 1.2 典型试题分析 1.3 思考题 1.4 实习
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1.1 知 识 要 点
本章主要介绍计算机的基本概念、计算机的发展过程及 发展趋势、计算机系统结构、微型计算机组成及特点等基础 知识，为学生继续深入了解和掌握计算机其他知识打下良好 的基础。
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1.1.1 内容提要 本章主要包括4部分内容。 (1) 计算机的基本概念：主要介绍计算机的产生及发展，
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(2) 存储介质和存储原理不同。内存使用半导体作为存 储介质，主要分为静态随机存储器(SRAM)、动态随机存储器 (DRAM)和只读存储器(ROM)。外存使用的是永久性存储介质。 用户要长久保留的信息必须存放在外存之中。
(3) 存取速度不同。内存的存取速度比外存快。
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3. 接口、总线与系统的概念 微处理器是微型计算机的核心，通过总线连接内存储器 而构成了主机，又通过输入/输出(I/O)接口电路与外部设备 相连接而构成了整个硬件系统，通过安装操作系统及其他软 件构成微型计算机系统。接口在主机与外部设备通信过程中 起到了一个承上启下的作用。总线(BUS)是连接微型计算机 系统中所有部件的公共通道。目前常用的总线有PCI、PCI-E、 USB等。
(3) MMX(Multi-Media eXtension，多媒体扩展指令集) 指令技术。该技术是Intel公司在1996年为增强Pentium CPU 在音像、图形和通信应用方面的能力而采用的新技术。
大学计算机应用教程第1章计算机应用基础
大学计算机应用教程第1章计算机应用基础在当今数字化的时代，计算机已经成为我们生活、学习和工作中不可或缺的工具。
了解计算机应用基础，对于每一位大学生来说都至关重要。
计算机的发展历程可以追溯到上世纪。
从最初庞大而笨重的电子管计算机，到如今小巧便携、功能强大的笔记本电脑和智能手机，计算机技术的进步可谓日新月异。
早期的计算机主要用于科学计算和军事领域，随着技术的不断发展，其应用范围逐渐扩展到了各个领域，如商业、医疗、教育等。
计算机系统由硬件和软件两大部分组成。
硬件包括中央处理器（CPU）、内存、硬盘、显示器、键盘、鼠标等设备。
CPU 是计算机的“大脑”，负责处理和执行各种指令；内存用于暂时存储正在运行的程序和数据；硬盘则用于长期存储各类文件和信息。
软件则分为系统软件和应用软件。
系统软件如操作系统（Windows、Mac OS、Linux 等），为计算机的运行提供基本的环境和管理功能；应用软件则是为了满足用户的特定需求而开发的，如办公软件（Word、Excel、PowerPoint）、图像处理软件（Photoshop）、视频编辑软件（Premiere）等。
操作系统是计算机系统中最为关键的软件之一。
它负责管理计算机的硬件资源，为用户提供一个友好的操作界面，并支持各种应用软件的运行。
不同的操作系统具有不同的特点和优势。
例如，Windows 操作系统具有广泛的兼容性和丰富的软件资源，适合大多数普通用户；Mac OS 则以其简洁美观的界面和良好的稳定性受到创意工作者的喜爱；Linux 操作系统则在服务器领域和技术爱好者中得到广泛应用。
在计算机中，数据的表示和存储是非常重要的基础知识。
计算机使用二进制来表示数据，这是因为二进制只有 0 和 1 两个数字，便于电子设备的实现和处理。
数据的存储单位有位（bit）、字节（Byte）、千字节（KB）、兆字节（MB）、吉字节（GB）等。
了解这些存储单位的换算关系，对于合理管理计算机的存储空间非常有帮助。
计算机应用基础教程-第一章课件
主机箱前后面板
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显示器
• 显示器是计算机中最重要的输出设备，是用户与 计算机沟通的主要界面。从制造显示器的器件或 工作原理分为：传统的阴极射线管显示器（CRT） 和液晶显示器(LCD)；按显示屏幕大小分为15寸、 17寸、19寸等。
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1.2 .2 计算机硬件系统的基本组成
计算机系统硬件系统由运算器、控制器、存储器、输入设 备和输出设备组成。
1、运算器：主要用来进行数据运算，是对信息进行处理 和加工的部件。
2、控制器：是计算机的指挥系统。 运算器、控制器合起来成为中央处理器（CPU）。计
算机的性能主要取决于CPU，主要功能是取出指令，解释指 令和执行指令，还具有进行算术和逻辑运算的功能。
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网卡
• 网卡实现联网计算机和
网络电缆之间的物理连 接。
• 通过介质连接器将计算 机接入网络电缆系统，
包括网卡与网络电缆的
物理连接、介质访问控
制、数据帧的拆装、帧
的发送与接收、错误校 验、数据信号的编/解码、
数据的串、并行转换等 功能。
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1.11 计算机的概述
• 早期的计算工具：
• ★ 算筹（公元前770年） • ★ 算盘（公元八世纪） • ★ 巴斯卡（1642-1643年）发明机械加法器 • ★ 世界上第一台数字式电子计算机ENIAC（1946年）
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1.1.1 计算机的发展 1、计算机的分代
• ◆计算机的发展分代是根 据电子元器件发展而划分：
《计算机应用基础教程》第一章-计算机基础知识
《计算机应用基础教程》第一章-计算机基础知识计算机应用基础教程第一章-计算机基础知识本章将介绍计算机的基础知识，包括计算机的定义、组成部分、分类、工作原理等内容。
1.计算机的定义计算机是一种能够根据程序指令进行自动化数据处理的电子设备。
它能够执行各种任务，包括计算、存储、处理、显示等。
2.计算机的组成部分2.1 中央处理器（CPU）中央处理器是计算机的核心部分，负责执行程序指令，进行数据处理和运算。
它由控制器和算术逻辑单元组成。
2.2 主存储器主存储器是计算机用来存储数据和程序指令的地方。
它通常是半导体芯片组成的，有不同的容量和速度。
2.3 输入设备输入设备用于将外部数据输入到计算机中，包括键盘、鼠标、扫描仪等。
2.4 输出设备输出设备用于将计算机处理后的数据输出给用户，包括显示器、打印机、音频设备等。
2.5 辅助存储器辅助存储器用于长期存储数据和程序，包括硬盘、光盘、闪存等。
3.计算机的分类3.1 按用途分类根据计算机的用途，可以将其分为个人计算机、服务器、超级计算机等。
3.2 按体积分类根据计算机的体积大小，可以将其分为大型机、小型机、微型机等。
3.3 按工作方式分类根据计算机的工作方式，可以将其分为批处理计算机、交互式计算机、实时计算机等。
4.计算机的工作原理计算机的工作原理主要包括指令周期和存储器的工作原理。
指令周期是指计算机执行一条指令所经历的时钟周期，包括取指令、解码指令、执行指令和存储结果等步骤。
附件：本文档附带有以下附件，以供参考和进一步学习：1.计算机基础知识复习题2.计算机组成原理教材章节3.计算机实验指导书法律名词及注释：1.版权：指作品的创作者对其作品享有的合法权益。
2.计算机软件：指计算机程序及其相关文档的总称。
3.数据保护：指对个人数据的存储、管理和使用进行保护的措施。
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二 计算机的发展
1.电子计算机发展的几个阶段：
(1) 第一代电子计算机
第一代电子计算机是电子管计算机(时间约为1946～1957年)。
基本特征：采用电子管作为计算机的逻辑元件，数据表示主要采用定 点数，用机器语言或汇编语言编写程序。每秒运算速度仅为几千次， 内存容量仅几KB。第一代电子计算机体积庞大，造价很高，仅限于军 事和科学研究工作。
பைடு நூலகம்
第1章 计算机概述
本章涉及的主要内容：
1.计算机基本概念及特点 2.计算机的产生与发展 3.计算机分类和应用
第一节 计算机基本概念及特点
一 什么是计算机
计算机是一种能自动、高速地进行数据处理和数值计算的电子设备。 它具有存储功能，且无需人工干预就能按程序的引导自动存取和处 理数据，输出人们想要的信息。
二 计算机的基本特点
1. 具有自动进行各种操作的能力 2. 具有超强的记忆能力 3. 具有高速处理的能力 4. 具有很高的计算精度 5. 具有可靠的判断能力 6. 与通信网络互连
第二节 计算机的产生与发展
一 计算机的产生
宾夕法尼亚大学的约翰·莫克利(John Mauchly)和普雷 斯普尔·埃克特(J Presper Eckert)等人于1946年研制成 世界上第一台电子数字计算机“埃尼阿克” (ENIAC，Electronic Numerical Integrator and Calculator)
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第三代电子计算机是集成电路计算机(时间约为1965～1970年)。
基本特征：逻辑元件采用小规模集成电路(Small Scale Integration，SSI)和 中规模集成电路(Middle Scale Integration，MSI)。第三代电子计算机的运 算速度可达每秒几十万次到几百万次，存储器进一步发展，体积更小、造 价更低、软件逐渐完善。这一时期，计算机同时向标准化、多样化、通用 化和机种系列化发展。高级程序设计语言在这个时期有了很大发展，并出
(4) 第四代微处理器
1985年起采用超大规模集成电路的32位微处理器问世，如Intel 80386、 Zilog公司的Z80000、惠普公司的HP—32、NS公司的NS—16032等，标志 着第四代微处理器的诞生。用第四代微处理器装备起来的微型计算机称为 第四代微型计算机。 1993年，Intel公司推出32微处理器芯片Pentium，它的外部数据总线为 64位，工作频率为66～200MHz，以后的Pentium Pro、Pentium MMX、 Pentium II、Pentium III、Pentium IV
(4) 第四代电子计算机
第四代电子计算机称为大规模集成电路计算机(时间从1971年至今)。
基本特征：逻辑器件采用大规模集成电路(Large Scale Integration，LSI) 和超大规模集成电路(Very Large Scale Integration，VLSI)。在硅半导体 上集成了1000～100000个以上电子元器件。集成度很高的半导体存储 器代替了磁芯存储器。计算机的速度可以达到每秒上千万次到十万亿次。 操作系统不断完善，应用软件已成为现代工业的一部分。计算机的发展
(3) 第三代微处理器
1978年，16位微处理器的出现，标志着微处理器进入第三代。
首先开发成功16位微处理器的是Intel公司。由于它采用了H—MOS (H— High performance)新工艺，使新的微处理器Intel 8086在性能上比第二代的 Intel 8085又得到了大幅度的提高。类似的16位微处理器还有Z8000、 M68000等。由第三代微处理器装备起来的微型计算机称第三代微型计算机。
3.计算机的发展方向
巨型化、微型化、网络化、智能化
第三节 计算机分类和应用
一 计算机的分类
根据美国电气和电子工程师协会(IEEE)的一个委员会于 1989年11月提出的标准来划分的，即把计算机划分为巨型 机、小巨型机、大型主机、小型机、工作站和个人计算机等 6类。
二 计算机的应用
计算机的应用已渗透到社会的各个领域，归纳起来可分为以 下几个方面：科学计算、信息处理、过程检测与自动控制、 计算机辅助系统、人工智能方面的研究和应用、多媒体技术 应用、计算机网络通信
在计算机四代的发展进程中，计算机的性能越来越好，生产成本越来 越低，体积越来越小，运算速度越来越快，耗电越来越少，存储容量越 来越大，可靠性越来越高，软件配置越来越丰富，应用范围越来越广泛。
2.微型计算机的发展
(1) 第一代微处理器
1972年，Intel公司又研制成功8位微处理器Intel8008，它主要采 用工艺简单、速度较低的P沟道MOS(Metal Oxide Semiconductor， 金属氧化物半导体)电路。这就是人们通常所说的第一代微处理器，
(2) 第二代微处理器
1973年，出现了采用速度较快的N沟道MOS技术的8位微处理器， 这就是第二代微处理器。具有代表性的产品有Intel公司的Intel-8085、 Motorola公司的M6800、Zilog公司的Z80等。 第二代微处理器的功能比第一代的明显增强，以它为核心的微型机及 其外围设备都得到相应发展并进入盛期。由它装备起来的微型计算机 称为第二代微型计算机。
(2) 第二代电子计算机
第二代电子计算机是晶体管计算机(时间约为1958～1964年)。
基本特征：逻辑元件为晶体管，内存使用磁芯存储器。外存有了磁盘、 磁带，外设种类也有所增加。运算速度达每秒几十万次，内存容量扩大 到几十KB。 计算机软件也有了较大发展，出现了FORTRAN、COBOL和ALGOL等 高级语言。 与电子管计算机相比，晶体管计算机体积小、成本低、功能强、可靠性