第1章 计算机概述.docx

第1章 计算机概述.docx

《第1章 计算机概述.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第1章 计算机概述.docx（19页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

第1章计算机概述

第1章计算机概述

本章教学目标

1.掌握计算机系统的组成

2.掌握软件系统组成、系统软件和应用软件概念

3.掌握硬件系统组成、功能和原理

4.掌握多媒体系统的基本概念

5.掌握计算机的种类、发展及应用常识

6.掌握数制与信息的表示

7.掌握二进制数与十六进制数、十进制数之间的转换

8.掌握计算机病毒的概念与防治，计算机的安全操作

本章教学重点

1.计算机软件系统的组成、系统软件和应用软件的含义

2.计算机硬件系统的组成及各组成部分的功能和原理

3.二进制整数与十进制整数之间的转换

4.常用的字符编码及汉字编码

5.多媒体计算机的概念

6.计算机病毒的概念及防治

7.计算机发展简史

本章教学难点

计算机软、硬件系统的组成及其功能，数制间的相互转换，字符编码及汉字编码

使用教具

计算机，投影仪

教学方法

教师讲解、演示、实验、提问，学生思考、记忆、随堂练习、提高性练习；教与学对应的全双向互动教学法

本章学时

本章的总学时约20个学时，其中综合实践3学时。

1.1计算机系统组成

教学目标

⑴掌握计算机系统概念；

⑵掌握计算机软件系统的分类及其概念；

⑶掌握计算机硬件系统5大部件的概念及功能；

⑷了解计算机硬件设备的性能及技术指标；

⑸了解计算机通用接口。

教学重点

计算机系统概念、计算机软件系统的分类及其概念、计算机硬件系统5大部件的概念及功能。

教学难点

计算机硬件系统5大部件的概念及功能。

教学课时

6学时

教学过程

一、引入

以一台安装有软件系统的计算机为什么及如何完成各种任务为切入点，激发学生好奇心。

二、授课

1.计算机系统组成概述

计算机系统由硬件系统和软件系统组成。

硬件（Hardware）指计算机的电子器件、各种线路及设备，是看得见、摸得着的物理装置，计算机的物质基础。

软件（Software）指计算机正常使用所必需的各种程序和数据，以及相关文档的集合。

硬件系统和软件系统组成了完整的计算机系统，两者共同存在、发展，缺一不可。

2.计算机软件系统

计算机软件系统分为系统软件和应用软件。

系统软件：

管理、监控、维护计算机资源以使计算机高效率工作的软件。

它包括操作系统、计算机语言、语言处理程序、数据库管理系统以及服务程序等。

应用软件：

是指用于解决各种实际问题的程序。

应用软件分为两类：

通用和专用应用软件。

应用软件也可以实行标准化、模块化，逐步形成的解决各种典型问题的应用程序的组合就称为软件包。

⑴操作系统

为了使计算机系统的所有资源协调一致、有条不紊地工作，必须有一个软件来进行统一管理和统一调度，这种软件称为操作系统（OS）。

操作系统是最低层的系统软件，它是对硬件系统功能的首次扩充。

功能：

管理计算机系统的全部硬件资源、软件资源及数据资源，使计算机系统所有资源最大限度地发挥作用，为用户提供方便的、有效的、友善的服务界面；合理组织计算机工作流程，协调计算机系统各部分之间、系统与用户之间、用户与用户之间的关系。

⑵计算机语言

是根据描述实际问题的需要而设计的语言。

按语言对机器的依赖程度可以分为三类语言：

机器语言、汇编语言和高级语言。

机器语言：

由机器指令组成，是面向机器的语言，是计算机惟一能够识别并直接执行的语言；

汇编语言：

为解决机器语言难认、难记、难修改等缺点，人们采用自然语言中的助记符代替机器语言，使机器语言变得符号化。

也是一种面向机器的语言，它的语句和翻译后的机器语言指令之间基本上一一对应；

高级语言：

是按一定的语法规则组成的语言，脱离了具体的指令系统，是独立于计算机机型、表达方式接近被描述的问题的语言。

⑶语言处理程序

又称为翻译程序。

用程序设计语言编写的程序，通常要经过语言处理程序编辑、语言处理、联接后才能运行。

语言处理就是将源程序转换成计算机能直接运行的机器语言形式，这一转换是由翻译程序来完成。

翻译程序分为汇编程序、编译程序和解释程序三种。

⑷数据库管理系统

主要解决数据处理的非数值计算问题，用于档案、财务、图书资料及仓库等方面的数据库管理。

数据库的特点是数据量大。

数据库管理的主要内容为数据的存储、查询、修改、排序、分类和统计等。

3.计算机硬件系统

微型计算机的硬件系统由中央处理器、主存储器、辅助存储器、输入/输出设备组成。

计算机工作时，由CPU控制将数据由输入设备传送到存储器存储，再由控制器控制将要参与运算的数据从存储器中取出送往CPU处理，最后将计算机处理的信息由输出设备输出。

微型计算机硬件结构的主要特点是采用总线结构，这种结构特点适合计算机部件的模块化生产。

⑴中央处理器

中央处理器（CPU）是计算机的核心部件，主要负责解释、执行规定的计算机基本操作指令，完成对信息的加工处理工作。

它由运算器、控制器二大功能部件和若干寄存器以及高速缓冲存储器组成。

运算器是计算机处理数据形成信息的加工厂，主要完成算术运算与逻辑运算。

运算器的核心是加法器，计算机中的各种算术运算都转换成加法进行运算。

控制器是计算机工作的指挥控制中心，它用以控制和协调计算机各部件自动、连续地执行各条指令。

它根据预先存储的程序对计算机进行指令控制、操作控制、时间控制和数据加工处理，指挥计算机有条不紊地工作。

⑵存储器

存储器是接收数据、保存数据并根据命令提供数据的装置，是计算机中存储信息的部件，具有存数和取数的功能。

存储器可以分为主存储器、辅助存储器、高速缓冲存储器。

主存储器：

用于存放当前最活跃的程序和数据。

与外存储器相比，其速度快、容量小、价格较高。

主存储器又分为随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。

辅助存储器简称外存。

容量大、成本低、速度慢、可以永久地脱机保存信息，用于保存当前不活跃的程序和数据。

和主存成批交换信息，再由主存和CPU通讯。

高速缓冲存储器是在主存与CPU之间设置一种高速缓冲存储器Cache。

容量小、体积大、价格高，完全由硬件实现，速度高于主存数倍。

⑶输入/输出设备（I/O设备）

I/O设备是计算机系统的外部设备，是计算机与用户相互联系的“窗口”。

输入设备把数据和程序转换成电信号，并通过计算机的接口电路将电信号顺序地送入计算机存储器。

常见的输入设备：

键盘、鼠标、扫描仪、触摸屏、数码相机、摄像机、声音输入设备等。

输出设备把计算机所产生的结果转换成人们习惯接受的信息形式或其它机器所能接受的形式输出。

常见的输出设备：

显示器、打印机、绘图仪、喇叭等。

⑷输入/输出接口

I/O接口将输入/输出设备与计算机连接起来，实现CPU通过输入/输出电路与输入/输出设备联系在一起。

按照接口连接的对象来分，I/O接口可以分为并行接口、串行接口、硬盘接口、USB接口、SCIS接口、PS/2接口等。

并行接口又称为LPT接口，主要作为打印机端口。

串行接口又称为COM接口。

数据传输速度较慢，但数据传输距离更长。

硬盘接口，也称ATA端口。

计算机主板一般都集成了2个40针的双排针IDE接口插座，用于连接硬盘。

USB接口使计算机I/O设备的连接更趋标准化。

分为USB1.1和USB2.0两个规范标准。

SCSI接口用于专业图形处理和网络服务的高端计算机中。

PS/2接口是6针的圆型接口，是鼠标和键盘专用接口。

⑸I/O扩展槽

计算机通过I/O扩展槽，连接外部设备，添加或增强计算机特性及功能。

I/O扩展槽是I/O信号传输的路径，是系统总线的延伸，可以插入任意的标准选件，如显示卡、声卡、网卡等。

根据总线的类型不同，台式计算机主板上的扩展槽可分为PCI、AGP、AMR、EISA、MCA、ISA、VESA等几种，未来的主流扩展槽是PCI-E。

笔记本计算机采用PCMCIA扩展槽。

4.微型计算机的主要技术指标与设备选择

⑴计算机的主要技术指标

字长。

指计算机一次能并行处理的二进制位数。

主频。

指计算机CPU的时钟周期，单位为MHz。

运算速度。

计算机每秒所能执行加法指令的数目。

运算速度的单位是MIPS（百万次/秒）。

存储容量。

存储容量包括主存容量和辅存容量，主要指内存储器所能存储信息的字节数。

存储周期。

指存储器进行一次完整的存取操作所需的时间，单位为ns（纳秒）。

⑵配置微型计算机应注意的问题

CPU的类型与主频率。

CPU的主要性能指标有主频、总线速度、总线宽度、内置Cache容量等。

主频越高，计算机运算速度越高。

主板。

决定主板性能的重要因素是主板所采用的构架类型及芯片组。

内存。

选择内存主要考虑其容量及采用的技术。

外部设备。

外部设备配置一般根据用户的实际需要进行选择。

综合考虑计算机系统的兼容性、可靠性和可维护性。

三、提问

1．系统软件和应用软件的主要区别是什么？

2．操作系统与计算机语言在功能上的主要区别是什么？

3．机器语言、汇编语言和高级语言的区别是什么？

4．主存储器与外存储器的主要区别是什么？

主存储器分为哪几种类型，各有什么特点？

5．你使用的计算机有哪几种接口和扩展槽？

6．目前市场主流微型计算机性能指标是怎样的？

四、实践

1．以小组为单位了解计算机主机与外接设备：

分别指出计算机五大部件所在位置；

2．了解主机各种接口的名称及作用，观察并记录鼠标、键盘、显示器、打印机等外设通过何种接口与主机连接；

3．打开计算机主机箱，观察并记录主板、CPU、内存、显示卡、声卡、硬盘、网卡等部件外观特征及其所在位置；

4．观察主板上扩展槽的外观特征，观察内存、显示卡、声卡、网卡插在什么类型的扩展槽上；

5．根据记录，小组讨论计算机各部件的性能指标。

五、小结

本节要求掌握：

计算机系统的组成、硬件和软件的概念；计算机软件系统的分类，系统软件和应用软件的概念及分类，操作系统、计算机语言的概念及功用；计算机硬件系统组成的五大部件的概念及功能，五大部件中常用硬件设备的性能及其技术指标；微型计算机的主要技术指标。

1.2多媒体系统

教学目标

⑴掌握多媒体系统的概念；

⑵掌握多媒体系统的特点；

⑶了解多媒体设备的性能及技术指标。

教学重点

多媒体、多媒体系统的概念和多媒体系统的特点。

教学难点

多媒体系统的特点及常用设备的性能技术指标。

教学课时

2课时

教学过程

一、引入

在多媒体计算机上演示影画等多媒体作品，并指出丰富多彩的多媒体皆由多媒体系统制作产生。

二、授课

1.多媒体系统的概念

多媒体是多种媒体的结合和利用。

媒体可以是图形、图像、声音、文字、视频、动画等信息综合表示形式。

媒体的直接结合、综合使用，就构成了所谓的多媒体。

多媒体是一种系统技术，由计算机、网络、数据库等部分组成。

集成和交互是多媒体的两个重要特性。

多媒体系统是指多媒体终端设备、网络设备、软件服务系统及有关的多媒体数据库组成的有机整体。

多媒体系统是信息系统的一种新形式：

多媒体信息系统。

2.多媒体系统的特点

集成性：

表现在两个方面：

信息媒体的集成和处理这些媒体的设备与设施的集成。

交互性：

多媒体系统向用户提供交互式使用、加工和控制信息的手段，为用户提供更加自然的信息存取手段。

实时性：

多媒体系统能够综合地处理带有时间关系的媒体，如音频、视频和动画，甚至是实况信息媒体。

当系统应用扩大到网络范围之后，会对多媒体系统提出实时化要求。

3.多媒体系统的常用设备

多媒体系统包括与信息输入/输出、传递、加工及存储等相关的设备。

多媒体常用的设备有：

扫描仪、光盘、光盘刻录机、数码相机、投影仪、音响等。

三、提问

1．多媒体对日常学习、生活和工作的影响？

2．多媒体系统发展方向？

3．市场上流行的扫描仪、数码相机和投影仪性能指标是怎样的？

4．光盘的种类有哪些，他们之间主要区别是什么？

使用上有何不同？

四、小结

本节要求掌握：

多媒体及多媒体系统的概念；多媒体系统的特点；常用多媒体设备及其性能指标。

1.3数制与信息的表示

教学目标

⑴掌握十进制数、二进制数、十六进制数的概念；

⑵掌握十进制数、二进制数、十六进制数之间的相互转换；

⑶掌握信息存储的计量单位；

⑷掌握ASCII码和汉字编码的基本原理。

教学重点

十进制数、二进制数、十六进制数的概念及十进制数与二进制数之间的相互转换，信息存储的计量单位，字符编码的原理。

教学难点

十进制数与二进制数之间的相互转换以及字符编码的原理。

教学课时

6课时

教学过程

一、引入

从日常的十进制数和时钟的十二进制数、六十进制数引入，计算机以二进制数表示信息。

二、授课

1.数的产生

二进制数具有简单可行、运算规则简单、适合逻辑运算的特点。

数学家冯•诺依曼首先提出了在计算机中使用二进制的设想，计算机中的数几乎全是用二进制数表示的。

二进制数不便于阅读、书写和记忆，通常用十六进制数或八进制数来简化二进制数的表达。

在给出一个非十进制数时，必须指明其数制，通常用下标和后缀字母两种表示方法。

2.数制

⑴十进制数（Decimal）

日常生活中常用的是十进制数。

它的特点是：

有0，1，2，3，4，5，6，7，8，9十个数字符号；逢十进一。

⑵二进制数（Binary）

二进制数有两个基本特点：

有0，1两个数字符号；逢二进一。

⑶十六进制数（Hexadecimal）

十六进制数有两个基本特点：

具有0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，A，B，C，D，E，F共16个符号；逢十六进一。

⑷R进制数任意

R进制数同样有基数R、权Ri和按权展开的表达式。

一个数制所包含的数字符号的个数称为该数制的基数，用R表示。

R可以是任意正整数，如二进制数R为2，十六进制数R为16。

任一R进制数的数值都可以按权展开：

各位数码本身的值与其权的乘积之和。

任意一个具有n位整数和m位小数的R进制数N的按权展开为：

（N）R=dn-1×Rn-1+dn-2×Rn-2+……+d1×R1+d0×R0+d-1×R-1+……+d-m×R-m

其中di为R进制数的数码。

3.数制间的相互转换

⑴二进制数、十六进制数与十进制数之间的转换

把二进制数、十六进制数转换为十进制数，只要把二进制数、十六进制数按权展开求和即可。

⑵十进制数转换为二进制数、十六进制数

十进制数转换为非十进制数，整数部分的转换采用“除基数取余”的方法；小数部分的转换采用“乘基数取整”的方法。

十进制数整数部分转换为二进制数时，应采用“除2取余”法，先获得的余数为二进制整数的低位，后获得的余数为二进制整数的高位；十进制小数部分转换为二进制数时，应采用“乘2取整”法，先获得的整数为二进制小数的高位，后获得的整数为二进制小数的低位。

⑶把二进制数转换为十六进制数

二进制数的整数部分由小数点向左，每四位分为一组，最后不足四位的前面补0；小数部分由小数点向右，每四位分为一组，最后不足四位的后面补0。

然后把每四位二进制数用相应的十六进制数代替，即可转换为十六进制数。

⑷把十六进制数转换为二进制数

只要把每一位十六进制的数用相应的四位二进制数代替，就可以将十六进制数转换为二进制数。

4.信息存储

在计算机中，数据的单位有位、字节和字等。

位（bit）是最小的信息容量单位，用b表示。

字节（Byte）是最小存储单元，用B表示。

字（Word）是计算机信息交换、加工存储的基本单元。

8b=1B

210B=1024B=1KB

220B=1024×1024B=1MB

230B=1024×1024×1024B=1GB

240B=1024×1024×1024×1024B=1TB

250B=1024×1024×1024×1024×1024B=1PB

5.ASCII码和汉字编码

⑴ASCII码

ASCII码即美国标准信息交换代码。

在ASCII编码中，由7位二进制数表示一个字符的编码，其编码范围从B~B，共有27=128个字符编码。

要确定一个字符的ASCII码，可先根据其所在位置的列查出字符的高3位（b6b5b4）编码，然后根据所在位置的行查出字符的低4位（b3b2b1b0）编码，将高3位编码与低4位编码组合在一起（b6b5b4b3b2b1b0）就是被查字符的ASCII码。

⑵汉字编码

汉字编码可分为交换码、输入码、内码、字型码、地址码等。

国标码高字节=区码（十六进制）+20H，国标码低字节=位码（十六进制）+20H

汉字输入码：

也叫外码，都是由键盘上的字符和数字组成的。

汉字内码：

汉字内码是在计算机内部对汉字进行存储、处理的汉字代码。

内码高字节=国标码高字节+80H，内码低字节=国标码低字节+80H

汉字字型码：

每一个汉字可以看成是一个特定的图形，这种图形一般用点阵信息来描述，一个汉字的点阵信息集合就是该汉字的字型码。

所有汉字的点阵信息按国标码规定的先后顺序组合在一起，就形成了汉字的字库。

汉字地址码：

汉字地址码是指汉字库中存储汉字字型信息的逻辑地址码。

它与汉字内码有着简单的对应关系，以简化内码到地址码的转换。

三、提问

1．使用二进制数有何优缺点？

2．如何将（357.35）8按权展开。

3．二进制数、十六进制数如何表示正数与负数？

4．已知一个字符的ASCII码，如何推算与之相邻字符的ASCII码？

5．已知一个汉字的区位码，如何推算该汉字的国标码和内码？

小结:

本节要求掌握：

十进制数、二进制数、十六进制数的表示方法；十进制数、二进制数、十六进制数、R进制数的特点及其按权展开表达方式；十进制数、二进制数、十六进制数之间的相互转换；信息存储的计量单位；ASCII码的编码范围和编码方法；几种汉字编码的基本原理和相互间的关系。

1.4计算机的发展与应用

教学目标

⑴了解计算机的种类及常见的分类方法；

⑵掌握冯·诺依曼“存储程序控制”的设计思想；

⑶掌握计算机发展阶段的划分及计算机在每个发展阶段的特点；

⑷了解计算机网络的发展历程；

⑸了解计算机在现代经济社会中的应用。

教学重点

冯·诺依曼“存储程序控制”的设计思想，计算机发展阶段的划分及计算机在每个发展阶段的特点。

教学难点

计算机在每个发展阶段的特点。

教学课时

2课时

教学过程

一、引入

要求学生列举日常所见计算机类型和应用领域，并比较现在的计算机与过去有何不同，引出计算机分类方法与发展阶段的特征。

二、授课

1.计算机的种类

美国电气和电子工程师协会（IEEE）按大小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六类。

另一种分类方法是对日常工作、学习和生活中常用的计算机进行分类，更具有现实意义，这种分类方法把计算机分为服务器、工作站、台式计算机、笔记本计算机、手持式计算机等五大类。

2.计算机及网络的发展

⑴计算机的发展

1944年美籍数字家冯·诺依曼提出了“存储程序控制”设想。

其主要内容是包括：

1．计算机硬件由五个部分组成，即运算器、控制器、存储器、输入和输出设备；2．采用二进制数；3．实现存储程序控制，即事先把指令存入到计算机的记忆装置中，使计算机能按事先存入的程序自动进行运算。

计算机的发展已经经历了四代：

第一代（1951-1958）：

采用电子管。

它体积庞大、造价昂贵，速度慢，存储量小，可靠性差。

第二代（1958-1964）：

用晶体管代替了电子管，缩小了体积，提高了运算速度和可靠性。

采用磁芯存储器作为内存，磁盘与磁带作外存，开始使用程序设计语言，主要用于数据处理和事务管理。

第三代（1965-1971）：

以中、小规模集成电路取代晶体管。

走向系列化、通用化、标准化。

采用半导体存储器，内存容量大幅度增加，开始使用操作系统和文字处理技术。

第四代（1971-至今）：

用大规模集成电路和超大规模集成电路取代中小规模集成电路，标志着微型计算机时代的开始。

⑵网络的发展

本世纪60年代末，美国国防部开始计算机网络研究ARPAnet，设计用来连接分散在广域地区的计算机，当时仅供军事机构和少数科学家使用。

70年代末，局域网迅猛发展。

从1983年到1993年的10年期间，Internet从一个小型的、实验型的研究项目，已发展成世界上最大的计算机网络。

中国大陆的网络运营商有：

CHINANET、宽带中国CHINA169网、CSTNET、CERNET、CMNET、UNINET、CIETNET、CGWNET、CSNET。

3.计算机的应用

计算机的应用大体上可以归纳：

⑴办公自动化

⑵计算机辅助系统

⑶虚拟现实

⑷人工智能

⑸电子商务

三、提问

1．能否尝试按照其他方法对计算机进行分类？

2．对计算机的基本结构，你认为冯·诺依曼的突出贡献是什么？

3．每一代计算机最典型的特征是什么？

你认为下一代计算机将会朝什么方向发展？

4．Internet对经济社会有何重要影响？

5．计算机还在哪些领域有突出贡献？

四、小结

本节要求掌握：

美国电气和电子工程师协会关于计算机的分类；计算机在每个发展阶段的主要特点；冯·诺依曼“存储程序控制”的设计思想；计算机网络的发展历程；计算机在经济生活中的应用。

1.5计算机病毒与安全操作

教学目标

⑴掌握计算机病毒的概念、特征及分类；

⑵掌握预防计算机病毒的基本常识；

⑶熟悉防病毒软件的功能；

⑷掌握计算机安全操作的基本常识。

教学重点

计算机病毒的概念、特征及分类，预防计算机病毒的基本常识，计算机安全操作的基本常识。

教学难点

计算机病毒特征及分类，计算机安全操作的基本常识。

教学课时

4课时

教学过程

一、引入

要求学生回忆在计算机使用过程中遇到的非正常情况，引出计算机病毒的概念及危害。

二、授课

1.计算机病毒及预防

⑴计算机病毒的基本概念

计算机病毒是编制或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。

⑵计算机病毒的特征

计算机病毒具有寄生性、传染性、潜伏性、破坏性、隐蔽性。

在Internet时代，计算机病毒具有了新的特点：

主动通过网络和邮件系统传播、传播速度快、危害性极大、变种多、难以控制和根治。

⑶计算机病毒的分类

计算机病毒有几种常见的分类方法：

按寄生方式分为引导型病毒、文件型病毒和复合型病毒。

引导型病毒是寄生在磁盘引导区的病毒。

文件型病毒是寄生在文件中的病毒。

复合型病毒是同时具有引导型病毒和文件型病毒寄生方式的病毒。

按破坏性分为良性病毒和恶性病毒。

良性病毒是指并不彻底破坏系统和数据，但会大量占用CPU时间，降低系统工作效率的计算机病毒。

恶性病毒是指会破坏系统或数据，造成计算机系统瘫痪的计算机病毒。

⑷计算机病毒的预防

防治计算机病毒的可采取以下措施：

尽量专机专用；持定期对计算机系统进行计算机病毒检测；经常性的数据备份；定期检查主引导区，引导扇区，中断向量表、文件属性和注册表等；新购置的计算机和软件要经过检测试运行一段时间；严禁玩电子游戏；安装使用病毒防火墙，建立立体的病毒防护体系；遭受病毒攻击，应采取隔离措施；不要使用盗版光盘上软件，不要轻易下载和使用免费软件；不要轻易打开电子邮件的附件；将Office提供的安全机制充分利用起来；发现新病毒及时报告公共信息网络安全监察部门。

2.瑞星防病毒软件

瑞星防病毒软件特点：

采用“未知病毒查杀”专利技术，可自动查杀Windows未知病毒；提供了“文件、注册表、内存、网页、邮件发送、邮件接收、漏洞攻击、引导区”八大监控系统；随时对各个版本的操作系统进行漏洞彻查；自动升级；提供迷你杀毒功能，只占用极小的系统资源。

瑞星防病毒软件的工具：

病毒隔离系统，漏洞扫描，其它嵌入式查杀，瑞星U盘杀毒工具