1、大学计算机基础教程,第1章 计算机信息技术导论,第1章 计算机信息技术导论,本章主要内容 l 计算机与信息技术 l 用户与计算机 l 现代计算机的演变与发展 l 计算机的分类与应用 l 信息道德与系统安全 l 计算机系统运算基础 l 计算机常用术语,1.1计算机技术概述,1.1.1计算机技术与信息技术（Information) 是客观世界通过人的感官感知和头脑的加工而形成的对事物的认识或概念。具有不灭性、可采集性和可存储性、可传递和共享性、可加工处理性。是信息的载体，是描述事物的符号记录.计算机数据可以是数字、文字、图形、图像、语言、声、光、色等有意义描述体的单一载体，也可以是他们的组合。两者
2、互相联系、互相依存又互相区别，数据是信息的载体，是纯客观的，经过处理的数据仍然是数据；信息是对数据的解释，依赖数据而存在。,数据,信息,计算机信息处理过程,信息技术（Information Technology; IT）是主要用于管理和处理信息所采用的各种技术的总称，是计算机技术、网络技术和通讯技术等综合发展的产物，在应用中得以拓展和延伸。,图1.2 信息技术系统模式,信息技术,1.1.2 计算机用户与计算机,1.1.3 现代计算机的演变与发展,1642年法国物理学家帕斯卡（16231662）发明了齿轮式加减法器； 1673年德国数学家莱布尼兹（16461716）制成了机械式计算器，可以进行乘
3、除运算； 17911871年间英国数学家查尔斯巴贝奇提出了差分机和分析机的构想，具有了输入、处理、存储、输出及控制五个基本装置。,差分机,分析机,1.1.3 现代计算机的演变与发展,对现代计算机发展作出杰出贡献的人物英国的艾兰图灵(Alan Mathison Turing，1912年-1954年) 一、建立了图灵机(Turing machine， 缩写为TM)的理论模型； 二、提出了定义机器智能的图灵测试(Turing test)，奠定了“人工智能”的理论基础。美籍匈牙利人冯诺依曼(Johon Von Neumann，1903 年-1957年)一、提出了在计算机中存储程序的概念，使用单一处理单
4、元完成计算、存储及控制操作。“存储程序”是现代计算机的重要标志。 现代计算机体系结构采用的是冯诺依曼体系结构，其工作原理是采用存储程序和程序控制的原理。,1.1.3 现代计算机的演变与发展,第一代电子管计算机时代 （1946年50年代末期）,主要特点采用电子管作为基本器件，运算速度一般每秒数千次至数万次。硬件方面没有随机存储介质， 软件方面没有文件管理、没有操作系统，但有了程序设计的概念，程序指令由机器代码程序发展到了符号程序。,第二代晶体管计算机时代 （20世纪50年代中期60年代末期）,主要特征采用晶体管元件，速度一般每秒为数十万次，最高可达300万次。开始使用磁芯和磁鼓作存储器软件方面产
5、生了ALGOL60、PL/1等高级程序设计语言和批处理操作系统。,第三代中、小规模集成电路计算机时代（20世纪60年代中期70年代初期）,主要特点采用中小规模集成电路，每秒几十万次到几百万次。采用了更好的半导体内存，软件方面：出现了操作系统；有了标准化的程序设计语言；出现了结构化、 模块化程序设计方法；使操作系统更加完善和普及，形成了操作系统、编译系统和应用程序三个独立的软件系统；这一阶段实时系统和计算机通信网络有了相应的发展。,第四代大规模和超大规模集成电路计算机时代（20世纪70年代初期现在）,主要特点采用大规模集成电路，速度高达数万亿次/每秒。 1971年Intel公司制成了第一批微处理
6、4004，这一芯片集成了2250个晶体管组成的电路，使PC(Personal Computer)个人计算机得到迅猛发展。存储设备应用领域趋势 目前计算机主要朝着巨型化、微型化、网络化、智能化、多媒体化五种趋向发展。,1.1.4计算机的分类,根据美国电气和电子工程师协会(IEEE)的标准把计算机划分为巨型机(Supercomputer) 小巨型机(Mini Super) 大型主机(Mainframe) 小型机(Minicomputer或Minis) 工作站(Workstation) 个人计算机(Personal Computer),巨型计算机,巨型计算机又称超级计算机、超级电脑。“超级计算机”是
7、指工作速度在每秒以万亿次以上计算的运算系统。 用于国防尖端技术、空间技术、大范围长期性天气预报、石油勘探等方面。 2010年6月最新数据 （上千万亿次）Top1 美洲豹 美国橡树岭国家实验室 Top2 曙光星云 深圳国家超级计算机中心 Top3 走鹃 洛斯阿拉莫斯国家实验室 Top4 海妖 美国田纳西大学国家计算科学研究院 Top5 尤金 德国尤利希超级计算机中心所 Top6 Pleiades超级计算机 先进超级计算设备的艾姆斯研究中心 Top7 天河 天津国家超级计算机中心,小巨型机,小巨型机又称为桌上型超级计算机，是20世纪80年代出现的新机种。在技术上采用高性能的微处理器组成并行多处理器
8、系统，使巨型机小型化。 用于科学研究、工程设计的特定需要。,大型主机,大型机具有极强的综合处理能力和极大的性能覆盖面。在一台大型机中可以使用几十台微机或微机芯片，用以完成特定的操作。可同时支持上万个用户，可支持几十个大型数据库。 主要应用在政府部门、银行、大公司、大企业等。,小型计算机,小型机的机器规模小、结构简单、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。应用于工业自动控制、大型分析仪器、测量设备、企业管理、大学和科研机构等，也可以作为大型与巨型计算机系统的辅助计算机。,工作站,工作站，包括工程工作站和图形工作站等。是介于PC机与小型机之间的一种高档微型机算机，
9、 其运算速度比微机快，有较强的联网功能；主要用于图像处理、 计算机辅助设计等特殊的专业领域。,个人计算机,个人计算机，又称微型计算机,也称个人电脑、PC机或微机。自20世纪70年代出现后，以其设计先进和不断采用高性能微处理器升档为标志，以操作简单、价格便宜、软件丰富、功能齐全等优势而广为普及和应用。现在PC机个人家庭常用的学习、工作、娱乐电器，不仅有台式机，还有膝上电脑、 笔记本电脑、掌上电脑、手表型电脑等等，技术、款式、功能集成方面都在不断推新。,基于网络环境下的分类方法,基于现实网络环境下的分类方法分5类： 服务器(Server) 工作站(Workstation) 台式机(Desktop
10、PC) 便携机,或称笔记本 手持机,又称掌上电脑或称亚笔记本,1.1.5计算机的应用,1数值计算或称科学计算 2数据处理或信息处理 3. 自动控制或实时控制 4计算机辅助系统 5人工智能AI（Artifical Intelligence） 6计算机网通信技术络(Computer Network) 7. 多媒体（MultiMedia）技术 8. 数据库应用,1.2信息道德与系统安全,1.2.1 信息道德与守法 提高自己的鉴别能力，汲取信息文化的营养，摈除糟粕，拒绝误导，要抵制网络中传播的虚假信息、反动信息，色情、恐怖等有害信息，还要拒绝盗版。遵守文明公约，机房或网吧的管理制度，不要沉溺于玩游戏。
11、 严禁传播、制作病毒或黄色、反动等非法信息。,1.2.2 计算机信息系统安全,1.系统的环境安全计算机的工作环境应有一定的要求：防火、防盗、防高温、防潮等。 2.系统的信息安全安全可靠的系统控制与管理：网络管理、电源管理、数据库管理等。在计算机安全问题上，最令人关注的是计算机病毒(Computer Virus)。,1.2.3计算机病毒防范,计算机病毒(Computer Virus)定义中华人民共和国计算机信息系统安全保护条例中指出：“计算机病毒，是指编制或者在计算机程序中插入的破坏计算机功能或者毁坏数据，影响计算机使用，并能自我复制的一组计算机指令或程序代码。”特点是具有破坏性，复制性和传染性
12、。计算机病毒侵入计算机系统途径 （1）网络通讯：文件传输、下载软件、电子邮件等。 （2）携带病毒的存储介质：被感染的光盘、软盘、闪盘（U盘）等； （3）感染病毒的软件：盗版软件、游戏软件、互借使用工具软件等。 （4）游戏程序：游戏程序极易携带计算机病毒，有的游戏程序本身就有病毒。,1.2.3计算机病毒防范,2.计算机病毒的表现 （1）磁盘存储不正常。系统不能识别磁盘设备，整个磁盘上的信息均遭破坏。（2）文件异常。文件长度无常，发生变化，文件内的数据被改写或破坏。 （3）屏幕显示及蜂鸣器发生异常。屏幕上出现异常信息或画面。 （4）系统运行异常。计算机系统工作速度下降，死机或不能正常启动，系统内存
13、与磁盘空间大幅度减少，在磁盘上多出许多坏扇区等。 （5）使用打印机时出现异常。打印机不能联机，打印出一些不可辨识的符号等。,1.2.3计算机病毒防范,3.计算机病毒的诊断 (1)文件读入的时间变长； (2)磁盘访问时间变长； (3)用户并没有访问的设备出现“忙”的信息； (4)出现莫明其妙的隐藏文件； (5)有规律地出现异常信息； (6)可用存储空间突然减小； (7)程序或数据神秘地丢失； (8)可执行文件的大小发生变化； (9)磁盘空间突然变小； (10)文件建立或修改的日期和时间发生了变化； (11)文件不能全部读出； (12)产生零磁道坏的信息。新病毒总是在随时产生，所以病毒扫描程序和杀
14、毒软件也要不断更新,4.计算机病毒的预防 (1)硬件措施采用计算机病毒防护卡。 (2)软件措施 采用计算机实时监控程序，这种程序能够监督系统运行，防止某些病毒入侵。,1.2.3计算机病毒防范,1.2.3计算机病毒防范,5.计算机病毒的清除 选择正版杀毒软件，常扫描系统磁盘清除计算机病毒，常升级杀毒软件。杀毒软件KILL杀毒软件KV检测杀毒工具瑞星杀毒软件金山毒霸杀毒软件360杀毒软件.等杀毒工具软件。这些正版软件在使用过程中，监测和杀毒功能很强，可及时连网更新版本，以便清除新出现的病毒，使用极为简单方便和可靠。,各种杀毒软件各有特点，使用时可以根据需要进行各种选择，各类正版软件均可以随时得到联
15、机帮助，使用方便、安全可靠。,图1.9 江民杀毒软件KV2009正在扫描病毒,1.3计算机运算基础,1.3.1 计算机中信息的运算 计算机采用二进制计数系统，其优点： 1、电路中容易实现 2、物理上最易实现在存储 3、便于进行加、减运算和计数编码；易于进行转换，二进制与十进制数易于互相转换。 4、便于逻辑判断（是或非）（真或假）。二进制数的求和、求积法则分别为： 求和 00=001=1 10=111=10 求积 00=001=1 10=011=1,1.3.2 进位计数制,1、十进制人们最熟悉的计数制就是十进制，它有以下特点： （1）基本计数符号有十个09。 （2）逢10进位。10是进位基数。例
16、如一个十进制数2768.34，它的实际值与基数的关系可以这样表示：2103 + 7102 + 6101 + 8100 + 310-1 + 410-2 = 2768.34,1.3.2 进位计数制,2、二进制二进制是计算机使用的进位计数制。其特点是： （1）基本计数符号只有两个0、1。 （2）逢2进位，2是进位基数。 3、八进制特点是： (1) 基本计数符号有8个07。(2) 逢8进位，8是进位基数。 4、十六进制 特点是： (1) 有16个基本符号，09,A、B、C、D、E、F。其中AF对应十进制的1015。(2) 逢十六进位，进位基数为十六。,1.3.2 进位计数制,对任何一个L进制就有以下特
17、点： (1) 有0(L-1)个基本计数符号。 (2) 逢L进位。,L进制数用 r 个基本符号（例如0，1，2，r-1）表示数值 L进制数m可表示 为：,1.3.2 进位计数制,(m)L=Rk-1Lk-1Rk-2Lk-2R0L0R-1L-1R-mL-m,数码,基数,权,1.3.3 几种计数制之间的转换,根据前面的公式，任何进制的数都可以展开成为一个多项式，其中每项是各位权与系数的乘积，这个多项式的结果便是所对应的十进制数。 1二进制数转换为十进制数例：(11001.01)2=124+123+022+021+120+02-1+12-2=16+8+1+0.25=25.25 （10101) 2=24+
18、22+1=21（101.11) 2=22+1+2-1+2-2=5.75（101) 8=82+1=65(71) 8=78+1=57(101A) 16=163+16+104106,十进制转化成 L 进制,整数部分：除以 L取余数，直到商为0，余数从右到左排列。 小数部分：乘以 L取整数，整数从左到右排列。（达到精度或小数部分为0）,(100) 10=(144)8=(64)16,（100.345)10=(1100100.01011)2,2,1,1,1,十进制转换为二进制数,（1）将十进制整数转换成二进制数。,二进制、八进制、十六进制数间的相互转换,(1 101 101 110.110 101)2=
19、(1556.65)8 1 5 5 6 6 5(11 0110 1110.1101 0100)2=(36E.D4)163 6 E D 4,一位八进制数对应三位二进制数 一位十六进制数对应四位二进制数 二进制转化成八(十六)进制)整数部分：从右向左按三(四)位进行分组小数部分：从左向右按三(四)位进行分组不足补零,进制间对照表,1.3.4 西文信息在计算机中的表示,ASCII码(American Standard Code for Information Interchange) 128个常用字符，用7位二进制编码，从0到127,1.3.5中文信息在计算机中的表示,1汉字国标码汉字是象形文字，用英
20、文的26个字母是不能表达的，我国在1981年公布了中华人民共和国国家标准信息交换汉字编码字符集-基本集，代号是“GB2312-80”，称为国标码。,1.3.5中文信息在计算机中的表示,2区位码 按国标GB2312-80规定，全部国标汉字和图形符号排列在94X94的矩阵内，如把行号称为区号，把列号称为位号，并用十进制表示，则每个汉字和图形符号，一定有确定的区号和位号，规定区号在前，位号在后，即组成了区位码。 3.汉字输入码汉字输入码也称为外码，每个汉字输入码对应一个汉字，用于输入汉字时的汉字编码。汉字输入编码方法可分为四类，即字音编码法、字形编码法、音形编码法和整字编码法。 4汉字机内码汉字机内
21、码常常称为汉字的内码，是一个汉字被系统内部处理和存储而使用的代码。汉字的内码是统一的， ASCII码为单字节7位编码，最高位为0。为区别ASCII码，汉字内码的最高位均置为1。,5汉字字形码,要显示汉字的字形就需要用点阵形式来组成每一个汉字的字形，称汉字字形码。所有汉字字形码的集合就是我们通常所说的“汉字库”。一个汉字的点阵越多，输出的字越细腻，但占用空间越大。,问：3232字形码，每一个汉字占几字节？,如 ： 1616字形码，每一个汉字占几字节？,6.汉字地址码,汉字库中每个汉字字形都有一个连续的存储区域，该存储区域的首地址，就是汉字的地址码。汉字库的设计，大多数是按汉字国标码的次序排列的，
22、每个汉字通过汉字机内码换算求得相应汉字字形码在汉字字库中的地址，以取出该汉字的字模，即字型。,7.汉字的输入方法,（1）全拼输入法拼音输入法分为全拼、简拼、双拼、微软拼音输入法等等。 （2）五笔字型汉字输入法这种汉字输入方法用130个字根组字或词，主要以击四键定一个汉字，不需要选字，基本没有重码，便于盲打，另外还有词组输入等。,1.4计算机常用术语,1.软件：软件(Software)计算机可以执行的程序与执行程序所需要数据与文档资料。 2.硬件：硬件(Hardware)构成计算机系统的物质实体。如芯片、网线、机箱、线路板 等。 3.位：一个二进制位称为一个位(bit)，位是计算机最小操作存储单
23、位。 4.字节：八个二进制位称为一个字节（Byte）, 字节是计算机的最小存储单元。 5.存储单位（KB、MB、GB、TB、PB） 6.字长：字长(Word)是指计算机能直接处理的二进制数据的位数。 7.运算速度：指每秒钟能执行多少条指令，单位一般用MIPS 8.容量：通常指计算机存储容量。,1.4计算机常用术语,9. 主频：指计算机的时钟频率。 10. 存取周期：存储器完成一次读或写信息操作所需的时间称存储器的存 取或访问时间。 11. 传输速率: 传输速率是指每秒传送的位数。单位是bps（位/秒）。 12. 版本:版本原是一种商业标志，不应不算作计算机的技术指标，但是计 算机的软件和硬件是以版本序号标识推出时间的先后、功能多少、档次高低和性能的优劣。 13. 可靠性:可靠性是针对系统而定的，通常用平均无故障时间(MTBF)来表示，一般主要指硬件故障，不是指用户误操作引起的故障。 14. 带宽: 带宽主要针对网络通信中计算机的数据传输速率，反映计算机的通信能力。 15. 机器指令：机器指令是一系列二进制代码。 16. 指令系统:指令系统是软件和硬件的界面, 内核是硬件。,1.5 作业思考题,P25,
