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第1章计算机基础知识
1・1概述
1・2数字化信息编码与数据表示
1・3微型计算机系统的组成
■■■
1
1=1
■■■!
1・4多媒体技术应用基础
1.1概述
1・1・1计算机的发展
1・1.2计算机的特点
1.1.1计算机的发展
1・计算机的发展
2.
微型计算机的发展
3.计算机的分类
1.计算机的发展
表1-1计算机发展的四个阶段
代次
起止年份
所用电子元器件
数据处理方式
运算速度
应用领域
第一代
1946〜1957
电子管
汇编语言、代码程序
5千~3万次/秒
国防及高科技
第二代
1958〜1964
晶体管
高级程序设计语言
数十万~几百万次/秒
工程坟辻数据处^里.
第三代
1965〜1970
中、小规模集成电路
结构化、模块化程序设计、实时处理
数百万〜几千万次/秒
匸业控制=数据处理
第四代
1970〜今
大规模、超大规模集成电路
分时、实时数据处理、计算机网络
上亿条指令/秒
工业、生禽\等各方面\
1
2・微型计算机的发展
代次
起止年份
CPU
数据位数
主频(
MHZ)
第一代
1971〜1972
Intel4004、8008
4位、8位
1
第二代
1973〜1977
Intel8080
8位
2
第三代
1978〜1980
Intel8086
16位
>5W
第四代
1981〜1992
Intel80386、80486
32位
>25
第五代
1993〜1998
Pentium及
PentiumPro
64位
60~400
第六代
1999〜今
PentiumHI
64位
450〜800
表1—2微机的六个发展阶段
(1)巨型机
(2)小巨型机
(3)大型主机
3・计算机的分类
依据IEEE(美国电气和电子工程师协会)的划分标准,计算机分成:
(4)小型机
(5)工作站
(6)个人计算机
1.1.2计算机的特点
1.计算机的特点
(1)运算速度快。
(2)精度高。
2.计算机的应用
(1)科学计算。
数据处理。
计算机网络。
计算机辅助教育(CAI)o
1.2数字化信息编码与数据表示
1・2・2进位计数制
1.2.3不同进制之间的转换
1・2・4计算机中数据的表示方法
1.数字化信息编码的概念
计算机中的信息也称为数据。
由于二进制电路简单、可靠且具有很强的逻辑功能,因此数据在计算机中均以二进制表示,并用它们的组合表示不同类型的信息。
2・计算机中常用的名词
(1)位
计算机中所有的数据都是以二进制来表示的,一个二进
制代码称为一位,记为bit。
位是计算机中最小的信息
单位。
(2)字节
在对二进制数据进行存储时,以八位二进制代码为一个单元存放在一起,称为一个字节,记为Byteo字节是计算机中次小的存储单位。
(3)字
一条指令或一个数据信息,称为一个字。
字是计算机进行信息交换、处理、存储的基本单元。
(4)字长
CPU中每个字所包含的二进制代码的位数,称
为字长。
字长是衡量计算机性能的一个重要指标。
(5)指令
指挥计算机执行某种基本操作的命令称为指令。
一条指令规定一种操作,由一系列有序指令组成的集合称为程序。
容量是衡量计算机存储能力常用的一个名词,主要指存储器所能存储信息的字节数。
常用的容量单位有B、KB、MB、GB,它们之间的关系是:
1KB=1O24B,1MB=1O24KB,1GB=1O24MBo
1.2.2进位计数制
1.十进制
日常生活中最常见的是十进制数,用十个不同的符号来表示:
0、1、2、3、4、5、6、7、8、9,称为代码。
2.二进制
二进制数只有两个代码“0”和“1”,所有的数据都由它们的组合来实现。
二进制数据在进行运算时,遵守“逢二进一,借一当二”的原则。
3•十六进制、
十六进制数采用0〜9和A、B、C、D、E、F六个英文字母一起构成十六个代码。
1.二进制与十进制的相互转换
二进制数要转换成十进制数非常简单,只需将每一位数字乘以它的权饷再以十进制的方法相加就可以得到它的十进制的值(注意,小数点左侧相邻位的权为2。
,从右向左,每移一位,幕次加1)O(
【例1】(10110.011)B=1X24+0X23+1X22+1X2x+0X2°+0X2'1+1X2一2+1X2一3二(22.375)n
十进制数据转换成二进制采用的是倒除法,即“除2取余”的方法。
具体过程介绍如下:
(1)将十进制数除2,保存余数。
(2)若商为0,则进行第三步,否则,用商代替原十进制数,重复第1步。
(3)将所有的余数找出,最后得到的余数作为最高位,最先-得出的余数作为最低位,由各余数依次排列而成的新的数据、|就是转换成二进制的结果。
【例2】将(236)°转换成二进制。
转换过程如图1-1所示。
2|2
3
6
2
1
1
8
2
5
9
2
2
9
2
1
4
2
7
2
3
2
1
o
0
0
1
1
0
1
1
1
▲
二进制数的低位
二进制数的高位
也称“以一换四”O
2.二进制数与十六进制数的相互转换图将二进制数转变成十六进制数由于16=24,所以在将二进制数转换成十六进制数时,从最右侧开始,每四位二进制数划为一组,用一位十六进制数代替,也称为“以四换一”;十六进制数转换成二进制数时正好相反,一位十六进制数用四位二进制数来替换,
01100101
1101
3.十六进制与十进制的相互转换
十六进制数与十进制数相互转换时,可以分成
两步完成:
将待转换的十六进制数转换成二进
制,然后再将二进制数转换成十进制。
1.原码
一个二进制数同时包含符号和数值两部分,用最高位表示符号,其余位表示数值,这种表示带符号数的方法为原码表示法。
2・反码
反码是另一种表示有符号数的方法。
对于正数,其r反码与原码相同;对于负数,在求反码的时候,除了符号位外,其余各位按位取反,即“1”都换成
“0",“0”都换成“1”。
3.补码
补码是表示带符号数的最直接方法。
对于正数,其补码与原码相同;对于负数,则其补码为反码加1。
4.
数的小数点表示法
(1)数的定点表示
(2)数的浮点表示
纯小数如图1・6所示,纯整数如图1-7所示。
符号位
符号位
图1・7小数点在数据之后
1-6小数点在符号位之后
阶符
尾
图1・8计算机中浮点数的表示
1.2.5
常用信息编码
1.
BCD码
2.
ASCII码
表1・4十进制数和BCD码对照表
十进制
BCD码
十进制
BCD码
0
0000
5
0101
1
0001
6
0110
2
0010
7
0111
3
0011
8
1000
4
0100
9
1001
表1-57位ASCII码表
765
4321
000
001
010
on
100
101
110
111
0000
NUL
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SP
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DEL
1.3微型计算机系统的组成
1・3・1微型计算机基本工作原理
1・3・2微机硬件系统
1・3・3微机软件系统
1.3.1微型计算机基本工作原理
1.微机系统的组成
微型计算机由硬件系统和软件系统组成。
硬件指的是所能够看得见的组成计算机的物理设备,例如:
显示器、主机等,是构成计算机的实体;软件是用来指挥计算机完成具体工作的程序和数据,是整个计算机的灵魂。
2・微机系统的工作原理
中央处理器
(CPU)
运算器
控制器
只读存储器(ROM)
,硬件系统
/存储器J
I随机读写存储器(RAM)
输入设备(键盘、鼠标、扫描仪等)
微机系统
*输出设备(显示器、打印机等)
系统软件
应用软件
(DOS、Windows、Unix等)
(Office>Protel等)
原始数据、程序
输入设备
存储器
输出设备
地址
控制信号
运算器
馈号反信
2:
控制器
请求信号
控制信号
指令
请求信号
1.3.2微机硬件系统
1
2
3
4
5
运算器
控制器
存储器
输入设备
输出设备
仁运算器
运算器是计算机的核心部件,主要负责对信息的加工处理。
运算器不断地从存储器中得到要加工的数据,对其进行加、减、乘、除及各种逻辑运算,并将最后的结果送回存储器中,整个过程在控制器的指挥下有条不紊地进行。
2・控制器
控制器是计算机的指挥中枢,主要作用是使计
3-存储器
存储器主要负责对数据和控制信息的存储,是计算机的记忆单元。
存储器分为内存和外存两种。
(1)内存
也称主存。
内存分成只读存储器(ROM)和随机读写存储器(RAM)两种。
(2)外存
外存也称为辅助存储器。
外存分为磁介质型存储器和光介质型存储器两种,磁介质型常指硬盘和软盘,光介质型则指光盘。
软盘正面
软盘反面
扇区
4・输入设备
外部信息与计算机的接口称为输入设备。
常用
的输入设备有键盘、鼠标和扫描仪等。
(1)键盘图1-13101键键盘示意图
Fl
F2
F3
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F5
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(2)鼠标
鼠标的外形非常像一只老鼠,所以取名鼠标,在Windows及网络中使用频率相当高,可以代替键盘的大部分功能。
鼠标分为机械式、光学式和光学机械式三种,对鼠标的操作可分为左击、右击、双击及拖动,这四种不同的操作可以实现不同的功能。
(3)扫描仪
扫描仪是计算机输入图片使用的主要设备,它内部有一套光电转换系统,可以把各种图片信息转换成计算机图像数据,并传送给计算机,再由计算机进行图像处理、编辑、存储、打印输出或传送给其他设备。
按色彩来分,扫描仪分成单色和彩色两种;按操作方式分,可分为手持式和台式扫描仪。
扫描仪的主要技术指标有分辨率、灰度层次、扫描速度等。
5.输出设备
(1)
1!
显示器:
显示器由监视器和显示适配卡组成,是最常用的输出设备。
(2)打印机:
打印机也是计算机中最常用的输出设备。
按输出方式可分为击打式和非击打式,击打式以针式打印机为主要代表,非击打式以激光打印机和喷墨打印机为主流。
1-3.3微机软件系统
软件是微机的灵魂。
没有安装软件的微机称为“裸机”,无法完成任何工作。
微机软件分成系统软件和应用软件两大类。
1.系统软件
系统软件用来管理和控制计算机的各种操作,是计算机的基础软件。
常用的系统软件有Dos、Windows及各种语言系
统。
用汇编语言和各种高级语言编写出来的程序称为源程序,将高级语言或汇编语言经编译后产生的机器语言程序称为目标程序。
2.应用程序
应用程序是用各种高级语言编写出来的具有特定功能的程序,例如:
Word、NetAnt、金山解霸等。
应用程序是面向用户的最高层程序。
1.4.2多媒体系统的硬件
1.4.4多媒体技术的应用
1・什么是“多媒体”
媒体是指表示和传播信息的载体,当这种载体可表示和传播两种或两种以上的信息时,称之为多媒体。
2.多媒体信息的表示
(1)声音信息的表示
(2)
视觉信息的表示
多媒体系统根据应用的领域不同,硬件也不相同。
多媒体计算机一般应该配置有CD-ROM、声卡、显示卡、音箱等硬件,根据需要还可以配置扫描仪、数码相机、彩色喷墨打印机、MODEM等。
1・声卡
图1・16多媒体声卡
2.显不卡
ffll-17显示卡
3・MODEM
MODEM也称为调制解调器,昵称“猫”,是用于多媒体计算机联接互联网的专门设备。
MODEM分为内置式和外置式两种。
内置式的为板
卡形式,插于主板的扩展槽中;外置式MODEM的外形像个盒子,置于主机外。
4.光驱
ffil-2-10光盘及光盘驱动器
1-4.3多媒体系统的软件
很多的系统软件自带有多媒体功能,例如
Windows,其附件中就带有录音机、媒体播放器、
CD播放器等多媒体工具。
除此以外,针对不同的应用,还有一些专门的多媒体软件,如播放VCD,有金山解霸、Real;中英文翻译有金山词霸、东方快车;对于教学,有各种CAI教学软件
(多媒体教学软件)o
多媒体技术的应用
1.
2.
3.
4.
多媒体家电
电子图书和图书数字化
多媒体教学(CAI)和计算机辅助设计(CAD)
Internet中多媒体的应用
1.5计算机数据的安全
1.5.1
计算机病毒的概念
1.5.2
计算机病毒的预防
1.5.3
病毒的检测与消除
1.病毒的概念
病毒是指在计算机程序中插入的破坏计算机功能、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。
每个病毒都由如下几个部分构成:
危害部分、引发部劳、潜伏諭分和庙蕖部劳。
2.病毒的特性
病毒是一种程序,所以它具有程序的所有特性,除此之外,它还具有隐蔽性、潜伏性、传染性和破坏性。
病毒通常的扩展途径是将自身的具有破坏性的代码复制到其他有用代码中,它的传染是以计算机系统的运行及读写磁盘为基础的。
3.病毒的分类
病毒按其危害程度,分为弱危害性病毒和强危害性病毒;按其侵害的对象来分,可以分为引导型、文件型和网络型等。
图1・18病毒的工作过程
4.病毒的传播途径
在计算机应用的早期,软盘是传播病毒的最主要方式,当使用染毒的软盘引导系统启动,或者是复制文件时病毒趁机感染系统。
随着网络的飞速发展和软盘趋于淘汰,网络这个载体给病毒的传播插上了翅膀。
1-5.2计算机病毒的预防
■■■
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预防计算机病毒要注意以下几个环节:
(1)创建紧急引导盘和最新紧急修复盘。
(2)尽量少用外来软盘,一旦必须用时,要先杀毒再使用。
(3)为计算机安装病毒检测软件,随时杀去病毒或防止有病毒的程序进入计算机,并注意及时升级杀病毒软件。
(4)将无毒盘用于其他计算机时,要注意打开写保护。
(5)为计算机安装专门用于杀毒、防毒的硬件。
(6)重要文件,事先要做备份,一旦计算机感染病毒,对重要数据不会造成影响。
(7)在上网时,尽量减少可执行代码交换,能脱网单机工作时尽量脱网工作。
1.5.3病毒的检测与消除
1.病毒的检测,发生下列情况,计算机也可能感染了
病毒:
(1)计算机启动速度很慢。
(2)
内存无原因丢失。
(3)
经常无故死机。
(6)出现莫名其妙的信息。
(7)程序运行出现不合理的结果。
2.病毒的清除
对病毒的清除一般使用杀毒软件来进行。
杀毒软件的作用原理与病毒的作用原理正好相反,可以同时清除几百种病毒,且对计算机中的数据没有影响。
常见的杀病毒软件有KV3000、KILL、瑞星、金山毒霸等
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