计算机基础教案3.docx

计算机基础教案3.docx

《计算机基础教案3.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《计算机基础教案3.docx（40页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

计算机基础教案3

第一章计算机基础知识

重点与难点：

（1）计算机工作原理和构成原理

（2）微型机的硬件、软件组成及性能指标

（3）数制转换、信息编码

计算机的发展、特点、分类、应用领域、工作原理；微机系统组成；多媒体技术；信息表示；中文信息处理等

1.1计算机概述

一、计算机的发展

艾兰·图灵（AlanMathisonTuring，英国）：

图灵机的理论模型。

数字计算机的结构、可实现性、局限性

冯·诺依曼（JohnVonNeumann，美国）：

存储程序，程序控制

1946年，世界上第一台数字电子计算机ENIAC在美国宾夕法尼亚大学诞生,主要用于解决第二次世界大战时军事上导弹问题的高速计算。

虽然速度慢，存储量小，体积庞大。

但它宣告了电子计算机时代的到来，为计算机的高速发展迈出了第一步。

ElectronicNumericalIntegratorAndCalculator：

5000次加法/S，1次乘法/3ms，8000多只电子管，1500多只继电器，160m2占地，

30吨

根据主要电子零部件的发展更新，计算机经历了四个阶段：

电子管→晶体管→集成电路→（超）大规模集成电路

图例：

原理—1

第一代：

电子管计算机1946—1959

电子管作为基本逻辑电路元件，延迟线和磁鼓内存，纸带和磁带外存，几千至几万次/s，机器语言和汇编语言，科学计算。

速度慢、功耗高、可靠性差。

第二代：

晶体管计算机1959—1965

贝尔实验室发明晶体管（47年），体积小、耗电小、重量轻、寿命长、转换速度快等优点。

晶体管作为基本逻辑电路元件，磁芯内存，磁盘外存，几十万次/s，高级程序设计语言，多道程序设计、并行处理，数据信息处理和工业控制

第三代：

集成电路计算机1965—1971

采用中小规模半导体集成电路IC，半导体内存，几百万次/s

操作系统，计算机通讯和网络

IBM350系统

第四代：

大规模集成电路和超大规模集成电路计算机1971至今

采用CPU的高度集成的方式，使得计算机的性能得到很大的提高。

微型计算机

将来的发展：

巨型超级化，微型专用化，多媒体智能化，网络化，非诺依曼机（生物、光子）

二、计算机应用与分类

计算机的特点：

处理速度快，精度高，大容量记忆存储，逻辑判断，编程自动运行，人机交互。

计算机主要应用于

•科学计算：

数值计算，

•数据处理：

统计，财务，办公自动化，情报检索，电子商务等

•过程控制

•计算机辅助系统：

ComputerAidedDesign，ComputerAidedManufacturing，

Computer-BasedEducation,ComputerAssistedInstruction

ComputerManagementInstruction

•人工智能：

模拟人脑进行演绎推理和决策。

计算机中存储一些定理和推理原则

医学专家系统

计算机的分类：

巨型机小巨型机大型机小型机工作站个人计算机

1.2计算机的工作原理

冯·诺依曼原理

一、存储程序控制工作原理

指令：

计算机能够识别并能执行的基本命令。

计算机的机器指令，执行一种基本操作，加法、存数、取数等。

二进制代码，包含操作码和地址码（操作数的内存或寄存器地址）两部分内容。

指令系统：

计算机基本指令的总和

不同种类的计算机有不同的指令系统，其功能有五大类：

数据传递、算术运算与逻辑运算、程序控制、输入输出、控制管理机器

程序：

指令的有序集合

存储程序控制原理：

二进制表示数据和指令

指令和数据存放在存储器中

五大基本硬件部分

二、计算机的构成原理

1）存储器是存放数据和程序的记忆设备、处理场所。

存放程序与数据，其中包括原始

数据、中间结果、最终结果等数据。

水银延迟线、静电存储器、磁鼓、磁芯、半导体。

按地址方式存储数据，存储单元。

存储器分为两大类：

内存和外存。

外存存放的数据只有通过调入内存才能与CPU交换

2）运算器执行算术运算和逻辑运算的部件

在指令的控制下对取自存储器中的数据在内存中进行处理，并把结果送至寄存器（中间过程）或存储器（最后结果）。

算术逻辑单元（ALU,ArithmeticLogicUnit）：

算术、逻辑运算，移位、求补等

累加器：

暂时存放操作数和运算结果

状态寄存器：

标志寄存器，存放算术逻辑单元产生的状态信息

通用寄存器：

一组，暂存操作数和地址

3）控制器计算机的神经中枢和指挥中心

执行程序时，控制器先从内存中按顺序逐条取出指令，并对指令进行分析，然后根据指令向各个部件发出控制信号，并保证各部件协调一致工作。

控制器与运算器组成计算机的核心，称为中央处理器CPU

控制器一般包括：

指令寄存器、译码器、时序节拍发生器、指令计数器。

4）输入设备它的任务是输入操作者提供的原始信息，并将它变成机器能识别的二进制数。

最常见的输入设备有键盘、鼠标、光电输入机、扫描仪、数码相机。

5）输出设备用于将计算机处理的二进制数据结果转换成人们常见的信息形式

显示器、打印机、绘图设备以及自动控制装置中的数/模（D/A）转换装置。

1.3个人计算机系统的组成

1981年，IBMPC

图例：

原理—2

一、微机的硬件系统

微处理器：

Inter80884.77MHz→PIV2.2GHz。

操作系统：

PC—DOS1.0→Windows95、98、2000、XP等

1）主板

主板包括CPU、内存条和插槽、I/O接口、连接其它部件的总线、中断控制器、DMA控制器。

2）CPU

微处理器，硬件的核心，主要包括运算器和控制器。

集成在半导体芯片上。

主要性能指标

字长：

作为一个整体被传送和运算的一串二进制数码，称为字。

CPU能同时处理数据的位数。

计算机的“字长”越长，性能越强。

8位、16位（Intel公司的8088、80286）发展到32位（80386和80486）

64位（如Intel公司的Pentium和DEC公司的Alpha）。

主频：

CPU能适应的时钟频率。

P4有2.2GHz

系统时钟，机内的一个特殊器件。

以一定的频率发出脉冲电信号，控制各个器件同步工作。

3）总线

连接CPU、存储器和外部设备的公共信息通道，完成各部件之间信息的流通。

图例：

原理—4b

数据总线DB：

CPU与内存、输入输出接口之间传递数据。

数据总线位数的多少反映了CPU一次可接收数据的能力，如8位的CPU芯片，数据总线也是8位。

地址总线AB：

用来传递内存存储单元、输入输出接口的地址信息，其位数限制计算机系统的最大内存容量，不同的CPU芯片，地址总线的位数是不同的，例如8位芯片，地址总线一般为16位，可寻址216=65536个地址，即内存容量最大不可能超过64KB。

控制总线CB：

用来传递各种控制与应答信号。

4）存储器

内存：

又称为主存储器（MainMemory），用来存放程序和数据。

随机存取存储器RAM：

静态随机存取存储器SRAM（StaticRandomAccessMemory），动态随机存取存储器DRAM（DynamicRandomAccessMemory）

P4芯片的接口动态RAM（RambusDRAM）

只读存储器ROM：

ReadOnlyMemory装在主板，装有I/O系统（BIOS）

ErasableProgrammableROM用紫外线照射可擦除

EEPROM用电可擦除

高速缓存Cache：

双极型SRAM，访问速度高于DRAM。

在CPU与内存之间。

内存的重要指标：

容量。

内存越大，“记忆”能力越强，程序运行的速度也越快。

特点

ROM只能读不能写，断电后其存储的内容仍然存在。

RAM可读可写，断电以后，RAM中的内容全部丢失。

CPU直接处理的数据和程序都存放在RAM中。

辅助存储器：

又称为外存，有软磁盘、硬磁盘、磁带和光盘等。

软盘：

信息在软盘上是按磁道和扇区来存放的，每一张盘片的每一面划分为若干个形如同心圆的磁道，这些磁道就是磁头读写数据的路径，磁盘的最外道称为第0道，最内层为第N道。

现在普遍使用的是容量为1.44M的双面高密度3.5英寸的磁盘。

共有80个磁道（0—79道）。

80磁道×18个扇区×2面×512Byte=1.44MB

方便携带，容量小。

硬盘：

涂有磁性材料的铝合金圆盘组成，每个硬盘由若干张磁性的盘片组成。

硬盘有两个主要的性能指标：

平均寻道时间

内部传输率

都取决与盘片转动速率，目前的转速主要为5400r/min与7200r/min以

及10000r/min

特点：

与软盘比较，硬盘的容量更大，速度更快

光盘：

利用光学方式读写信息的圆盘，写入与读出都是使用激光实现的。

光盘类型：

CD-ROM、CD-R、CD-RW、DCD-ROM

CD-ROM的数据传输速度称为倍速，一倍速即150Kbit/s

目前48倍、52倍速的光驱比较普遍

48倍速的光盘读取数据的传输速度为48×150kB/s=7.2Mbit/s。

5）I/O总线和扩展槽

ISA：

工业标准体系结构

EISA：

扩展的工业标准体系结构

PCI：

外围设备互连总线

6）通用串行总线USB

I/O接口也称适配器，是在微处理器与外部设备之间实现信息交换的电路。

通过总线与CPU相连。

USB是由Intel提出的一种新型I/O接口，为解决现行PC与周边设备的通用连接而设计

的，其目的是使所有的低速设备，比如键盘、鼠标、扫描仪、数字音箱、数码相机以及Modem等，都可以接到统一的USB接口上。

7）输入设备

键盘：

101/102键，或104/105键

按下某一键，产生相应的扫描码，由键盘中的单片机送入主机，由主机转换成ASCII码。

键盘接口有AT接口、PS/2接口、USB接口。

鼠标：

扫描仪：

声卡、麦克风、视频采集卡等。

8）输出设备

显示器：

阴极射线管式CRT，CathodeRayTube

显像管

分辨率，1024×768

扫描频率，＞75Hz，一秒钟刷新75次可以稳定画面

液晶显示器，LiquidCrystalDisplay

液晶的通电有序和不通电无序、有序光线可通过的物理特性，通电与

不通电的组合显示出图像。

等离子体显示DDP

显示卡，与显示器构成计算机的显示系统

显示卡的分辨率，显示卡的信号要达到显示器的分辨率。

显示卡的存储容量，显示缓存，

（320×200）像素×4bit／像素÷8Byte=32KB

打印机：

打击式ImpactPrinter,非打击式No-impactPrinter

点阵式打印机：

打印头，24个打印针

激光打印机：

激光扫描系统、电子照相系统、控制系统

喷墨打印机：

墨水，喷头

二、计算机的软件系统

系统软件：

管理、控制和维护软硬件资源。

给用户提供操作界面。

操作系统、语言处理系统、数据库管理系统、系统实用程序、工具软件等。

应用软件：

解决实际问题、为应用目的而开发的软件。

1）计算机上常用的操作系统

操作系统软件用于对计算机系统的软硬件资源进行合理的调度和分配，改善资源共

享和资源利用的状况，最大限度地发挥计算机的工作效率。

是用户与计算机硬件之间的接口软件。

CPU管理、存储管理、设备管理、文件管理

如果没有操作系统，……

如果操作系统界面不好，……

单用户操作系统：

单用户单任务操作系统：

只能同时管理一个作业运行（DOS）

单用户多任务操作系统：

允许多个程序多个作业同时存在运行（WINDOWS）

多道批处理操作系统：

用户将作业交给操作系统后不再干预，即批处理。

批处理程序。

CPU在执行一个程序时，并没有一直忙于指令的执行，比如在执行I/O指令时。

大中型计算机，内存中多道批处理程序交替执行，让CPU处在活跃状态，提高CPU的效率。

分时操作系统（多用户操作系统）：

一台计算机连接多个终端。

CPU的时间被分成很短的时间片轮流处理各联机作业。

实时操作系统：

系统响应速度快。

计算机必须对输入的信息做出即时的响应，并在规定的时间内完成规定的操作。

网络操作系统：

WindowsNT、Netware、Linux。

CP/M（ControlProgram/Monitor）、QDOS、86-DOS操作系统

DOS：

在86-DOS基础上开发

字符界面、DOS提示符、命令（格式）

V1.0不支持分层目录

V5.0支持2GB硬盘分区、V6.22支持CD－ROM

V7.0隐藏在Windows95/98/ME下。

Windows：

APPLE公司的GUI系统AppleLisa、AppleMacintosh是最早的图形界面

微软85年底推出Windows1.0

图形窗口界面

微软的Windows3.0（90年）、Windows95、98、ME、XP、2000。

UNIX：

贝尔实验室开发，多用户、多任务、具有网络功能和可移植性的OS。

结构上分为核心层和实用层

各种变体版本：

BSD、USL、XENIX、SunOS、AIX、HP-UX

BSDUNIX由Berkeley分校开发

UNIXSystemV为最标准的UNIX系统

Linux：

一种开放源代码的OS，由一位芬兰大学生编写推出的。

结构清晰，功能简洁

OS/2：

IBM开发的操作系统，图形界面、多任务、与DOS兼容

深受Windows压制而中途放弃

2）语言处理系统：

（1）机器语言MachineLanguage

0、1代码，占内存小，执行速度快，通用性差，编程难。

（2）汇编语言

用助记符表示机器语言指令的操作码，执行速度较快，通用性较差，编程较难。

汇编程序（汇编系统）将汇编语言编写的程序（源程序）翻译成机器语言程序（目

标程序），用于计算机的执行。

（3）高级语言

编程容易，提高了软件开发的效率，执行速度慢。

从根本上摆脱语言对机器的依附，使之独立于机器，由面向机器变成面向过程。

FORTRAN、BASIC、VBForWindows、JAVA

将源程序翻译成计算机语言的系统软件。

其翻译的方式有两种：

编译、解释。

编译过程：

编译程序

计算结果

高级语言目标程序

高级语言源程序

执行

编译

解释过程：

解释程序

计算结果

高级语言源程序

解释并执行

（4）面向对象语言

非过程化语言，编程变得方便快捷，如VisualBasic、VisualC++等。

3）数据库系统

数据库：

是按一定的方式组织起来的数据的集合，具有冗余度小，共享等特点。

数据库系统：

对大量的数据进行分类、排序、归纳、应用。

能够管理和开发数据和信息。

1.4多媒体计算机技术

Apple公司，1981年，第一台具有多媒体特点的Macintosh计算机。

一、多媒体计算机的概念

多媒体Multimedia：

存储信息的实体（磁盘、光盘等）；

传递信息的载体（数字、文字、声音、图形等）。

多媒体计算机技术：

计算机综合处理多种媒体信息，建立逻辑连接，集成为交互性系统。

数据的压缩和解压技术，解决了声音和图像的大容量存储；

VLSI技术降低了高速处理芯片的价格成本；

CD-ROM动态地提高了外存容量。

多媒体计算机：

具有制作、处理和播放多媒体功能的计算机。

二、多媒体计算机技术的基本特征

集成性：

集成文字、图形、声音、动画等多种媒体，数字化处理文字、音频、视频信息。

交互性：

多媒体系统的可操作性，计算机与用户做交互性沟通InteractiveCommunication。

非循序性：

快捷、方便的信息查询方式

非纸张输出形式：

采用CD-ROM等存储信息方式

三、多媒体计算机系统的构成

硬件系统：

MPC=微型机（PC）+CD-ROM+声卡

计算机、声频/视频处理器、多种媒体的I/O设备及信号转换装置、通信传输设备及接口装置等

多媒体工作平台软件：

32位多任务操作系统，Windows98、2000/XP。

多媒体信息处理工具软件：

W98的多媒体附件：

录音机，CD播放器，多媒体播放机，音量控制器等。

图形图像编辑工具：

PaintBrush，Photoshop,动画制作软件3DStudioMAX,

多媒体著作（电子出版物）工具Authorware等。

用户应用软件：

四、多媒体技术的应用和发展

多媒体电子出版物、多媒体会议系统、家用多媒体系统

1.5计算机中信息的表示方法

一、数制与数的表示

1）数制

二进制：

0、1

物理器件容易实现（可靠性高），运算规则简单，便于纠错，便于、计算机逻辑判断。

八进制：

十进制：

十六进制：

逢十六进一，用0，1，2，……，9，A，B，C，D，E，F

（课件：

原理—3a、3b）

进制计数可按权展开成多项式，各位的权是以R为底的幂。

例如：

（1011.01）2=1×23+0×22+1×21+1×20+0×2-1+1×2-2

（567.34）8=5×82+6×81+7×80+3×8-1+4×8-2

2）数制转换

例：

二进制转化为十进制

（1011.1）2=1×23+0×22+1×21+1×20+1×2-1=（11.5）10

例：

十六进制转化为十进制

（A3B.E5）16=10×162+3×161+11×160+14×16-1+5×16-2

=2560+48+11+0.875+0.01953125

=（2619.89453125）10

例：

十进制转换为二进制、八进制、十六进制

整数部分：

除以基数R取余数，即整数部分不断除以R取余数直到商为零。

先得

低位，后得高位。

小数部分：

乘以基数取整数，即小数部分不断乘以R取整数，直到余数为零或

达到有效精度为止。

先得高位，后得低位。

例：

将（19.453）10转换成二进制（取4位小数）

（19.453）10=（10011.0111）2

八、R进制之间的转换

•二进制转化成八进制、十六进制的规则：

以小数点为界，将二进制数的整数部分由

低到高，小数部分由高到低，每3，4位为一组，头尾不足的补0，然后将每组二进制数转换为八进制，十六进制数。

例如：

将二进制数1001101101.11001分别转换为八、十六进制数

（001001101101.110010）2=（1155.62）8

（001001101101.11001000）2=（26D.C8）16

八进制、十六进制转化成二进制的规则：

将每一数字分别转换为二进制。

例如：

将二进制数1001101101.11001分别转换为八、十六进制数

（631.02）8=（110011001.000010）2

63102

（23B.E5）16=（001000111011.11100101）2

23BE5

注意：

整数前的高位和小数后的低位零可取消

问题：

1．计算机内部为什么采用二进制？

二、信息编码

1）BCD码

BinaryCodedDecimal，8421码。

十进制的数，转换成二进制的数。

4位二进制数，表示十进制数的一位。

（1100101）2＝（65）10

P39表1.2

2）字符的编码

英文字符、各种符号的编码

ASCII码，AmericanStandardCodeforInformationInterchange，（课件：

原理—3c）

P40表1.3

三、信息存储单位

位（bit）：

是度量数据的最小单位，表示一位二进制信息。

字节（Byte）：

是信息存储的最常用的基本单位。

一个字节由8位二进制数字组成。

可以存放一个数字、一个字母或是一个特殊符号。

字（Word）：

计算机一次存储、加工、传送的二进制数据。

字长

（课件：

原理—3b）

8bit组成1Byte

1KB=1024B

1MB=1024KB

1GB=1024MB

四、汉字代码体系

1）输入码

键盘或其它的输入工具，输入汉字时使用的编码。

数字编码：

国标区位码

94行（区），94列（位）

6763个汉字

中→5448

拼音码：

字形编码：

2）机内码

计算机内部存储、处理、传输汉字时使用的代码。

2个字节（二进制）表示一个汉字，字节的第一位都置1。

3）汉字字型码

打印机打印或显示器显示等输出汉字时使用的代码，字模码。

用点阵表示汉字字型。

显示用16×16，占16×16÷8的字节空间。

第二章Windows操作系统

重点与难点：

（1）Windows的操作特点及其基本操作

（2）Windows的系统设置

2.1Windows操作系统概述

一、特点和功能

软件研发的两条主线：

V1.0、V2.0、V3.0、V3.1、V3.11、V3.2、95、98、Me

NTV3.0、NTV3.1、NTV3.5、NTV3.51、NTV4.0

整合到Windows2000、XP，分为个人版和服务器版。

Windows98操作系统：

W95的换代产品，98年8月推出。

崭新的界面、易学易用、运行稳定快速、支持的硬件更多、内置IEV4.0

W98是Windows向32位NT整合的前奏，两条主线正趋向统一

Windows2000操作系统：

它是WindowsNTV4.0的升级换代产品；

它是WindowsNTV5.0的服务器版Server和工作站版Workstation的统称，

即Windows2000Server和Windows2000Professional。

它比Windows98和WindowsNT：

稳定性更高、运行效率更佳、安全性更好、管理使用更方便、硬件支持更好。

WindowsXP操作系统：

它将Windows2000和Windows98/Me优点集成在一起，是最富有竞争力的版本。

分为用于桌面的个人版本和用于网络的服务器版本。

3个个人版本：

Professional为企业用户设计

HomeEdition针对家庭用户和游戏玩家

64-BitEdition特殊专业工作站用户

二、Windows98的桌面概貌

桌面介绍：

应用组件（文件夹）和应用程序的图标

【开始】菜单按钮

任务栏

输入法图标

音量控制图标

时钟

三、Windows2000操作系统的特点

四、WindowsXP的新特性

2.2Windows的基本操作

开、关机

一、鼠标的基本操作

左键单击，左键双击，右键单击，移动鼠标，拖动鼠标

中间滑轮

二、桌面和任务栏上的基本操作

1）设置显示属性

桌面上单击右键→快捷菜单→属性→“显示属性”窗口

设置桌面背景图案

设置屏幕保护程序

设置窗口的外观

单个窗口的颜色、使