大学计算机基础第1章 计算机概述
大一计算机第一章知识点
大一计算机第一章知识点计算机科学作为新兴学科，近年来受到越来越多学生的青睐。
而在大一的第一章，我们学习了关于计算机的基础知识点。
从硬件到软件，从计算机历史到数据表示，这些知识点为我们打下了坚实的基础。
接下来，我们将一一讨论这些知识点，并探索其重要性和应用。
第一节：计算机硬件与组成计算机硬件是计算机系统的物理部分，包括中央处理器（CPU）、主存储器（RAM）、输入输出设备等。
中央处理器是计算机的核心，负责处理和执行各种指令。
主存储器用于存储正在运行的程序和数据。
输入输出设备可以包括键盘、鼠标、显示器等。
了解计算机硬件的组成对于理解计算机工作原理非常重要。
只有了解硬件的功能和互连方式，我们才能更好地理解计算机的工作过程。
第二节：计算机软件的分类计算机软件是指组成计算机系统的程序和数据。
根据其功能和用途，软件可以分为系统软件和应用软件。
系统软件是为计算机硬件提供服务的程序，如操作系统和编译器等。
操作系统是计算机硬件和应用软件之间的桥梁，负责管理计算机的资源和控制计算机的操作。
编译器用于将高级程序语言翻译成计算机可以执行的机器语言。
应用软件是为满足具体需求而设计的软件，如文档处理软件、音频视频编辑软件等。
应用软件的种类繁多，可以满足不同用户的不同需求。
第三节：计算机历史与发展计算机作为一种划时代的工具，经历了多年的发展和演变。
从早期的巨型计算机到现在的便携式电脑和智能手机，计算机的形态和性能不断提升。
早期的计算机非常庞大且昂贵，只能由少数专业人士使用。
随着技术的进步和成本的降低，计算机逐渐走进了人们的生活。
如今，计算机已经成为人们工作、学习和娱乐的必备工具。
第四节：数据的表示与处理在计算机中，数据以二进制的形式存储和处理。
二进制是由0和1组成的，在计算机中被称为位（bit）。
计算机通过组合和排列大量的位来表示和处理数据。
计算机能够处理的数据类型包括整数、浮点数、字符和布尔类型。
通过不同的数据类型，我们可以实现各种不同的应用和功能。
《大学计算机基础》第1章 计算机基础知识
第1章
《大学计算机基础(Windows 10 + Office 2016)》教材编写组
高等学校计算机教育——信息素养教育
本章内容
1.1 计算机概论 1.2 数制与编码 1.3 计算机系统
高等学校计算机教育——信息素养教育
即将学习
1.1 计算机概论 1.2 数制与编码 1.3 计算机系统
数据库先后经历了层次数据库、网状数据库和关系数据库等各 个阶段的发展。数据库技术在各个方面的快速的发展。特别是关系 型数据库已经成为目前数据库产品中最重要的一员。主流的关系数 据库有Oracle、DB2、SQL Server、Sybase、MySQL等。
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1.1 计算机概论
（3）过程控制(实时控制)
过程控制又称实时控制，指用计算机对操作数据进行实时采集、 检测、处理和判断，按最佳值迅速地对控制对象进行自动控制或自 动调节的过程。目前，计算机的实时控制功能被广泛用于操作复杂 的钢铁企业、石油化工业、医药工业等生产中。计算机自动控制还 在国防和航空航天领域中起决定性作用，例如无人驾驶飞机、导弹、 人造卫星和宇宙飞船等飞行器的控制，都是靠计算机实现的。
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大学计算机基础
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1.1 计算机概论
第一台电子计算机——埃尼阿克
•5000次加法/秒
•体重30多吨
•占地170m2
•1500个继电器
•18800只电子管
•功率150KW •耗资48万美元
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1.1 计算机概论
现代计算机的发展阶段通常以构成计算机的电子器件来划分， 到目前为止已经历经四代。
大学计算机基础(科学版)电子教案
大学计算机基础(科学版)电子教案第一章：计算机概述1.1 计算机的发展史1.2 计算机的分类与特点1.3 计算机硬件系统1.4 计算机软件系统第二章：操作系统2.1 操作系统概述2.2 Windows操作系统2.3 Linux操作系统2.4 操作系统的基本操作第三章：计算机网络3.1 计算机网络概述3.2 网络协议与网络结构3.3 Internet的基本应用3.4 网络安全与防护第四章：程序设计基础4.1 程序设计概述4.2 算法与数据结构4.3 常见编程语言及其特点4.4 编程实践第五章：数据库系统5.1 数据库概述5.2 关系型数据库5.3 SQL语言5.4 数据库应用实例第六章：计算机组成原理6.1 计算机体系结构6.2 中央处理器（CPU）6.3 存储器层次结构6.4 输入输出系统第七章：计算机图形学7.1 计算机图形学概述7.2 图形表示与变换7.3 图形绘制算法7.4 计算机动画与虚拟现实第八章：算法设计与分析8.1 算法概述8.2 算法设计方法8.3 算法分析与评价8.4 常用算法及其实现第九章：软件工程9.1 软件工程概述9.2 软件开发过程与管理9.3 软件设计与测试9.4 软件项目管理第十章：计算机应用领域10.1 计算机在科学研究中的应用10.2 计算机在工程设计中的应用10.3 计算机在医学领域的应用10.4 计算机在教育与娱乐领域的应用第十一章：计算机编程语言11.1 编程语言概述11.2 高级编程语言的特点与分类11.3 面向对象编程11.4 编程语言的选择与使用第十二章：软件工具与开发环境12.1 软件工具的分类与作用12.2 集成开发环境（IDE）12.3 版本控制系统12.4 软件开发辅助工具的使用第十三章：数据库管理系统13.1 数据库管理系统概述13.2 关系型数据库的创建与管理13.3 数据库查询语言SQL13.4 数据库设计与管理第十四章：大数据与数据挖掘14.1 大数据概述14.2 数据挖掘技术14.3 常用大数据处理工具与技术14.4 大数据应用案例分析第十五章：网络安全与信息安全15.1 网络安全概述15.2 计算机病毒与恶意软件15.3 数据加密与安全协议15.4 信息安全策略与实践重点和难点解析本教案涵盖了计算机科学的基础知识，重点和难点如下：第一章至第五章主要介绍了计算机的基本概念、操作系统、计算机网络、程序设计基础和数据库系统。
大学计算机基础-第一章
基于Linux的移动操作系统，广泛应用于智 能手机和平板电脑。
操作系统的功能
资源管理
操作系统负责分配和管理计算机硬件资 源，如CPU、内存、磁盘空间等。
用户界面
操作系统提供用户界面，使用户能够 方便地与计算机进行交互。
任务调度
操作系统根据任务优先级和系统负载 情况，合理分配CPU时间，确保任务 高效执行。
THANKS
感谢观看
03
Excel
学习电子表格的制作，掌握单元 格的编辑、公式和函数的使用、
数据分析和图表制作等。
02
Word
掌握文档的创建、编辑、排版和 打印等操作，学习使用样式、表
格、图片、超链接等功能。
04
PowerPoint
了解演示文稿的制作，掌握幻灯 片的编辑、动画效果和放映设置
等操作。
操作系统的维护
总结词
操作系统的重要性
操作系统是计算机系统的关键组成部分，对计算 机性能、稳定性和安全性具有重要影响。
常见的操作系统
Windows
由微软公司开发的桌面操作系统，广泛应用 于个人和商业领域。
Mac OS
苹果公司开发的专有操作系统，主要用于苹 果设备。
Linux
开源的操作系统，适用于服务器、桌面和移 动设备，具有高度的可定制性。
课程内容
本课程将涵盖计算机体系结构、操 作系统、编程语言、数据结构和算 法等方面的知识。
学习目标
掌握计算机科学的基本概 念和原理。
了解计算机系统的基本组 成和功能。
掌握常用的计算机编程语 言和开发工具。
培养分析和解决问题的能 力。
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计算机基础知识
计算机的发展历程
大学计算机基础
1.1.3 计算机的分类
3．小型机
小型机运算速度在几十万次/秒左右，存储 容量和机器规模比大型机小，结构相对简 单，设计试制周期短，便于及时采用先进 工艺技术，软件开发成本低，易于操作维 护。可同时容纳几十个用户同时工作，价 格也相对比较便宜。小型机适用于中小企 业、政府部门等。
大学计算机基础
第1章 计算机基础知识
1.1 计算机概述 1.2 计算机系统的运算基础 1.3 计算机系统的构成 1.4 微型计算机硬件组成
8/3/2023
1.1 计算机概述
1.1.1 什么是计算机 1.1.2 计算机的发展 1.1.3 计算机的分类 1.1.4 计算机的应用
8/3/2023
1.1.4 计算机的应用
4．过程控制
又称实时控制，其工作过程是选用传 感器实时检测受控对象的数据，求出 它们与设定数据的偏差，接着由计算 机按控制模型进行计算，然后产生相 应的控制信号，驱动伺服装置对受控 对象进行控制或调节。
是实现工业生产过程自动化的一个重 要手段。
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1.1.4 计算机的应用
5．计算机辅助系统
CAD/CAM：用来帮助产品或各项工程的设 计制造，使设计和制造过程实现半自动化 或自动化。
CIMS:集设计、制造、管理等三大功能于一 体的现代化工厂生产系统。
CBE:以计算机为主要媒介所进行的教育活 动。CAI、CMI
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1.1.4 计算机的应用
6．人工智能
简称AI，它是研究、开发用于模拟、 延伸和扩展人的智能的理论、方法、 技术及应用系统的一门新的技术科学 。它企图了解智能的实质，并生产出 一种新的能以人类智能相似的方式做 出反应的智能机器。
大学计算机基础 第1章计算机基础知识
二、 数制转换
1．R进制数转换成十进制数 将非十进制数N转换成十进制数，只需将数N按位权展 开并求出多项式的和即可。 例如： 110011.101B=1×25+1×24+0×23+0×22+1×21+1×20+1×2-1 +0×2-2+1×2-3=51.625D 531.72O=5×82+3×81+1×80+7×8-1+2×8-2=345.9063D 1C.05H=1×161+12×160+0×16-1+5×16-2=28.0195D
二、 计算机的诞生
第一台计算机（ENIAC）电子数值积分式计算机 1943年~1946年2月 美国宾夕法尼亚大学研制， 为解决复杂的弹道计算而研制的。 ENIAC共有17468个电子管，1500个继电器，重 达30吨，占地170平方米，耗电174KW，每秒钟能计 算5000次加法。 主要缺点：存储容量小，只能存20个字长为10位 的十进制数；用线路连接的方法来编排程序。
大学计算机基础 第1章 计算机基础知识
1.计算机的诞生
1.1.1 计算机的发展历史
第二次世界大战爆发带来了强大的计算需求。美国宾夕法尼亚大学电子 工程系的教授莫奇利（JohnMauchly）和他的研究生埃克特（John Presper Eckert）计划采用真空管建造一台通用电子计算机，帮助军 方计算弹道轨迹。1943年这个计划被军方采纳，莫奇利和埃克特开始 研制电子数字积分计算机（ElectronicNumerical Integrator And Calculator，ENIAC），并于1946年研制成功，如图1-1所示。
科学计算 数据处理 实时控制 计算机辅助系统 网络应用 人工智能 生活、工作
1.1.4 计算机的应用
目录
1.2 计算机进制与信息编码 ➢ 1.2.1 进位计数制 ➢ 1.2.2 数制间转换 进制与信息编码
信息是丰富多彩的，有数值、文字、声音、图形、图像、视频等， 但是计算机本质上只能处理二进制的“0”和“1”，因此，必须将各 种信息转换成计算机能够接收和处理的二进制数据。这种转换往往由外 部设备和计算机自动进行。进入计算机中的各种数据都要转换成二进制 数存储，计算机才能进行运算和处理。同样，从计算机中输出的数据也 要进行逆向转换。
图1-1 第一台电子数字积分计算机
2.计算机的发展
第一代：电子管计算机（1946-1957年） 1946年2月14日，标志现代计算机诞生的ENIAC在费城公之于世
。ENIAC代表了计算机发展史上的里程碑，它通过不同部分之间的重新 接线编程，拥有并行计算能力。ENIAC使用了18000个电子管、 70000个电阻器，有500万个焊接点，耗电160千瓦，其运算速度比 MarkI快1000倍，它是第一台普通用途计算机。与此同时，美国数学 家冯·诺依曼提出了现代计算机的基本原理-存储程序控制原理。当今的 计算机仍属于冯·诺依曼架构。
第1章计算机基础知识第一讲
1.1 计算机概述
计算机系统
（1）完整的计算机系统由硬件系统和软件系统组成 （2）硬件系统：又称硬件或硬设备，指构成计算机的物理装置。 （3）软件系统：又称软件或软设备，指使计算机硬件系统进行 工作的各种程序、数据和文档资料的集合。 （4）两者关系：相辅相成，缺一不可。 （5） 裸机 缺少软件系统的计算机
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天河1号A型
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1.1 计算机概述
计算机的特点及主要应用领域
1.计算机的特点
计算机具有存储容量大、处理速度快、工作全自动、计算精度和 可靠性高、逻辑推理和判断能力强等特点。
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1.1 计算机概述
2.计算机的主要应用领域
（1）科学计算 （2）数据处理 （3）过程控制 （4）计算机辅助工程 （5）人工智能
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1.1 计算机概述
（2）应用软件 为解决用户的具体问题，面向某个领域而设计的软件。如：财
务管理软件、学习软件、游戏软件、Office、WPS等
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1.1 计算机概述
计算机工作原理
指令 指示计算机如何工作的命令，是计算机能实现的基本操作， 每一个计算机系统都有它的指令集。指令是由一串二进制代码表示， 通常由操作码和地址码两个部分组成。
7．BIOS
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1.2 微型计算机硬件构成
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1.2 微型计算机硬件构成
CPU（Central Processing Unit）即中央处理单元，是微机系统 的核心，也是整个系统最高的执行单位。它负责整个系统指令的执行， 数学与逻辑的运算，数据的存储与传送，以及对内对外输入与输出的控 制。
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按
缺点:功能单一，使用范围窄。
功
如用于数控机床、轧钢控制、银行存款等具
能
体应用的计算机。
划
分
通用计算机
用于解决各类问题而设计的计算机。 功能齐全，适用范围广，但牺牲了效率和经济性。 又可分为巨型机、大/中型机、小型机、微型机
1.1.2 计算机的特点及类型
按性能划分：
System Z
巨型计算机
速度最快、处理能力最强
科学计算： 也称数值计算, 对科学
研究和工程技术中提出 的数学模型进行求解计 算。 数学模型：几十阶微分 方程组、几百个线性联 立方程组、大型矩阵等
1.1.3 计算机应用领域
数据处理： 利用计算机技术解决企业
内部、企业之间的业务管 理与协同问题。 ➢ 企业资源规划ERP、供应 链 管 理 SCM 、 物 流 管 理 Logistics、人力资源管 理HRM、项目管理PM、客 户关系管理CRM... 数据库系统和软件工程是 数据处理的重要基础。
天河2号 超级计算机
天河2号 中国神威“太湖之光” 超级计算机
1.1.1 计算机发展史
电子管
电子管时代：1946-1957
• 磁芯存储、无外存 • 每秒几千次 • 机器语言 or 汇编语
言
• 体积巨大、高耗能
1.1.1 计算机发展史
电子管 晶体管
晶体管时代： 1958--1964
• 内存、外存
• 体积减小、耗 电降低
冯.诺依曼结构特点：
① (程序和数据)使用二进制表示，
电子计算机之父
简化电路
冯.诺依曼
② 存储程序方式
（John von Neumann，1903~1957）
③ 五大功能部件
1.2.1 计算机组成
输入 设备
存储器
输出 设备
CPU (Central Processing
Unit)
运算器
控制器
数据流
控制流
存储内容 存储地址
20H
地址总线
地地 址址
寄译
存码
器器
10110110
数据总线
读写命令 读写控制电路
1.2.1 计算机系统组成：内存储器
每个存储单元由8位二进制位组成。
字节BYTE 76543210
位bit
1KB = 210B = 1024B 1MB = 210KB= 1024KB 1GB = 210MB= 1024MB 1TB = 210GB= 1024GB 思考：8G优盘 7.45G ?
System P
大/中型计算机
稳定、安全
System X
小型计算机
封闭专用(Unix服务器) 开放架构X86服务器
微型计算机
台式机、笔记本电脑、平板电脑
1.1.3 计算机应用领域
科学计算 信息处理 过程控制 计算机辅助系统 人工智能 计算机网络
1.1.3 计算机应用领域
计算机发展史 计算机的特点及类型 计算机应用领域 计算机的发展趋势
1.1.1 计算机发展史
手动式 电子计算机
机械式 机电式
1.1.1 计算机发展史
1946.2 ENIAC： 170m2 30吨 150KW 18000个 5000次 $480,000
1.1.1 现代计算机
银河-1 向量机
天河1号 超级计算机
1.3 计算机相关新技术 1.4 计算思维
定义、本质、性质、应用
1.2 计算机组成、实现及工作过程
1.2.1 计算机组成 1.2.2 计算机系统 1.2.3 微机工作过程
1.2.1 计算机系统组成
主要贡献： • 设计第二台计算机EDVAC • 提出“存储程序”概念，奠定了 现代计算机体系结构和工作原理
大规模集成电路： 1971-~
• 体积桌面化、掌 上化、微型化
• 半导体存储器
• 千万亿次
• 应用普及化
• 网络化、多媒体 化
1.1.2 计算机的特点及类型
运算速度快 计算精度高 具有超强的记忆能力 具有逻辑判断功能
1.1.2 计算机的类型
为某种特定目的而设计的计算机。 专用计算机
优点:针对性强、效率高、经济等
1.1.4 计算机的发展趋势
巨型化：可进行大规模、复杂计算 微型化：可嵌入、可携带 智能化：理解自然语言，自主完成复杂
功能 网络化：机-机、物-物、物-人、人-人
本章内容
1.1 计算机基础 发展史、特点及类型、应用领域、发展趋势
1.2 计算机组成、实现及工作过程[本章重点] 计算机组成、硬件系统、软件系统、工作过程
以存储器为中心的计算机组成结构
1.2.1 计算机组成
运算器：进行算术运算和逻辑运算的部件
Arithmetic and Logic Unit
ALU 寄存器 寄存器
算术运算： + - ×÷
逻辑运算： AND，OR，NOT
1.2.1 计算机组成
存储器：存储程序和数据 内 存：存储正在运行的程序和数据以及中间结果、最终结果
1.1.3 计算机应用领域
过程控制：
利用计算机进 行生产过程中 的自动控制或 实时控制。
水泥熟料烧成窑头车间
1.1.3 计算机应用领域
计算机辅助系统：
以计算机为工具，通过 配备专用软件辅助人们 完成特定的工作，以提 高工作质量和工作效率
CAD 、 CAM 、 CIMS 、 CAI...
1.1.3 计算机应用领域
人工智能：使计算机具有类似人的智能
➢ 信息检索
➢ 机器学习
➢ 数据挖掘与知识发现
➢ 自然语言理解和语音识别
➢ 定理机器证明
➢ 计算机视觉
➢ 遗传算法及演化计算
➢ 机器人 ➢ ......
1997.5卡斯帕罗夫与“深蓝”对弈
1.1.3 计算机应用领域
网络通信： 集文本、数据、声音、
视频与图像等多媒体信 息于一体的全球性的信 息资源系统，可在全世 界范围内提供信息、软 硬件资源的共享。 基于Internet的电子商 务、电子政务、网络电 话、微博微信等...
• 速度提高
• 开始发展计算 机语言(Fortran, Cobol,
Algol…)
1.1.1 计算机发展史
电子管 晶体管
集成电路
标准集成电路时代： 1965--1970
• 体积更小 • 速度更高 • 计算机语言标准
化，OS
• 开始商业产品
1.1.1 计算机发展史
电子管
晶体管
集成电路 大规模 集成电路
第1章 计算机概述
本章内容
1.1 计算机基础 发展史、特点及类型、应用领域、发展趋势
1.2 计算机组成、实现及工作过程[本章重点] 计算机组成、硬件系统、软件系统、工作过程
1.3 计算机相关新技术 1.4 计算思维
定义、本质、性质、应用
1.1 计算机基础
1.1.1 1.1.2 1.1.3 1.1.4