计算机概述
计算机系统的组成结构
计算机中的数制与编码
计算机病毒及其安全防护
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计算机的概念：
计算机概述
——是一种能够自动、高速地进行算术和逻辑运算的电子设备。
速度快、记忆能力、自动执行命令、实时通信和交流能力、使用方便
计算机的特点：——
计算机的发展阶段与发展趋势
以电子器件（逻辑元件）划分为四个发展阶段，（见书第1页表1-1 ）。第一台电子数字积分计算机—ENIAC，诞生于1946年，美国宾夕法尼亚大学。
计算机时代
起讫年份
物理器件
主存储器
软 件
应用范围
第一代
1946 ～ 1957
电子管
磁芯、磁鼓
汇编语言
科学计算
第二代
1958 ～ 1964
晶体管
磁芯、磁带
程序设计语言
管理程序
科学计算
数据处理
第三代
1965 ～ 1970
中、小规模
集成电路
磁芯、磁盘
操作系统
高级语言
逐步广泛
应用
第四代
1971 ～至今
超大、大规模
集成电路
半导体、磁盘
数据库
网络软件
普及到社会
生活各方面
第一代计算机图片
曙光型计算机图片
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笔记本电脑 堂上电脑
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大规模集成电路——Pentium （奔腾）主板
计算机的发展趋势
感知能力和思维功能的计算机系统
智
计算机网络
将不同地点的计算机通过通信线路连接起来，使用户共享硬件、软件和数据等资源
网
便携式计算机、笔记本
价格低、体积小、可靠性高、使用灵活方便、用途广泛的微型计算机系统
微
宇宙飞行、卫星图像及军事项目
速度快、容量大、计算处理功能强的巨型计算机系统
巨
计算机的应用范围
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银行（存取钱、缴费、上网购物）
实现软件、硬件和信息资源共享
计算机网络
QQ语音聊天、QQ视频
集合声音、文字、图片、影像为一体
多媒体技术
新生入学信息查询、分班
原始数据多，时间性强，计算公式相应比较简单。
数据处理
啤酒生产线、火箭发射控制
利用计算机进行生产过程、实时过程的控制
过程控制
建筑、船舶、飞机、机械、服装
利用计算机进行辅助设计（CAD ）
（ CAM 制造 CAT测试 CAI教学 ）
计算机辅助设计
海洋机器人、火星机器人
模拟人类的感知、推理、学习和理解等智能行为 。
人工智能
科学研究、工程技术
计算公式复杂，计算量大，数值变化范围大，原始数据相应较少。
数值计算（科学计算）
举 例
特 点
分 类
计算机系统的组成结构
一．冯·诺依曼型计算机的基本结构1945年美籍匈牙利科学家冯·诺依曼(Von Neumann)提出了一个“存储程序和程序控制”的计算机方案。这个方案包含3个要点：
⑴采用二进制数的形式(0和1)表示数据和指令。
⑵将指令和数据存放在存储器中。
⑶计算机硬件由中央处理器CPU（运算器和控制器）、存储器、输入设备和输出设备5大部分组成（见下图所示）。
20世纪最杰出的数学家之一，在计算机、物理、化学、经济等方面都有突出成就。
、计算机硬件系统
图：计算机硬件组成
输入设备：
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是用来输入计算程序(指令)和原始数据的设备。常见的输入设备有键盘、鼠标、扫描仪、光笔、摄像头等等。
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3)扫描仪
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4)光笔
数字化仪是一种图形输入设备，它可将各种图纸的图形信息转换成计算机可识别的数字信号输入计算机中。它与绘图仪一起常用于工程设计单位。
利用话筒可以进行语音输入。其硬件系统是由声卡和话筒（麦克风）组成。
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5)数字化仪 6)麦克风
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7)数码相机
条形码阅读器
游戏手柄
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8)其他输入设备
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1)显示器
显示器
显示控制适配器（显卡）
输出设备：
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2)打印机
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3)绘图仪
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4)声音输出设备
PCI声卡
音箱
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5)投影机
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外围设备连接口
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存储器：
用来存储程序和各种数据信息（操作数、地址信息、中间结果等内容），并能在计算机运行中高速自动完成指令和数据的存取。存储系统主要包括内存（主存储器）和外存（辅助存储器）。
RAM与ROM的 区别
内存储器：按其读/写工作方式，内存可分为RAM(随机读/写存储器) 和 ROM(只读存储器) 两类。
随机存取存储器（RAM，又可称为读写存储器 ）：其特点是能读能写，RAM中信息在关机后即消失，应执行保存命令，将其中信息保存到硬盘中。
只读存储器（ROM）：其特点是能读不能写，存储单元中的信息由ROM制造厂在生产时或用户根据需要一次性写入，ROM中的信息关机后不会消失。如家庭常用的CD-ROM片，只能录一次。
位：是计算机中存储数据的最小单位。指二进制数中的一个位数，其值为“0”或“1”，其英文名为“bit”。
主存容量（内存容量）：是指为计算机硬件系统中配置的内存总字节数，即存储空间。衡量计算机记忆能力的指标,内存越大，存储的数据和程序量就越多，机器的运行速度就越快，能运行的软件功能越丰富，处理能力就越强。 存储容量以字节（用Byte表示，简称B）为单位，通常用B（字节）、KB（千字节）、MB（兆字节）或GB（吉字节）等单位。
1 B=8 bit一个字节由8位(bit)二进制位组成
1 KB=210 B =1 024 B
1 MB=210×1 KB=210×210 B =1 024 KB
1 GB=210×1 MB=210×210×210 B =1 024 MB
内存相关参数
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软盘存储器 硬盘存储器 光盘存储器 磁带存储器
外存储器的种类
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光盘（Optical Disk）是利用激光进行读写信息的圆盘。
光盘驱动器
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3)光盘存储器
光盘库 磁带机
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4)其他外部存储设备
内存、外存、快存的关系
存储器：按 工作时与CPU的联系密切程序可分为内存（主存）、外存。
内存与外存比较：CPU直接访问内存，而外存的信息必须调入内存后才能为CPU进行处理。内存比外存的存取速度快，但容量比外存较小，且价格较高。
快存，缓存大小也是CPU的重要指标之一，缓存容量的增大，可以大幅度提升CPU内部读取数据的命中率。
是为了解决CPU和主存之间速度匹配问题而设置的。
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中央处理器（CPU）----
是计算机中最关键的部件，它由运算器和控制器组成。
图：几种类型的CPU（奔腾、奔腾Ⅱ、Cyrix686、K6-2）
CPU相关参数:
字长：指该计算机能进行多少位二进制数的并行运算，机器字长既是运算器的长度，也是寄存器的长度，一般情况下，它也是存储器的字长。现代计算机的机器字长一般都是8位的整数倍，如8位、16位、32位、64位和128位等。通常，机器字长越长，计算机的运算能力越强，其运算精度也越高。
主频：CPU（微处理器）的时钟工作频率。例如：CPU PIV 主频以上 主频一般以兆赫兹（MHz）为单位。目前的微机的主频在2000MHz左右，高的可达3000MHz左右，甚至更高。
运算速度：衡量CPU工作快慢的指标，（每秒完成多少次运算），可达每秒几十万亿次。 以每秒百万指令数（MIPS）为单位。
如果把硬件比做是计算机系统的躯体，那么软件就是计算机系统的灵魂。
软件系统是为了方便用户操作使用计算机和充分发挥计算机效率，以及为解决各类具体应用问题的各种程序的总称。分为：
计算机系统软件 计算机应用软件
、计算机软件系统
系统软件是为提高计算机效率和方便用户使用计算机而设计的各种软件的总称。一般是由计算机厂家或专业软件公司研制。系统软件又分为操作系统、编译系统和数据库管理系统等。
⑴ 操作系统 ：如WINDOWS UNIX DOS
⑵编译系统:将汇编语言和高级语言编写的程序翻译成机器语言程序(即0和1组成的代码) 。
⑶数据库管理系统（DBMS）：如FoxBASE、FoxPro、SQL Server、Visual FoxPro等。
相关知识点：指令影片（010301） 程序语言（影片 010302）
1．系统软件
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应用软件是指专业人员和用户自己开发或外购的满足用户各种专门需要的程序。例如，图形处理软件Photoshop、文字处理软件Word 2000、表格处理软件Excel 2000、财会软件、计划报表软件、辅助教学软件CAI、杀毒软件和游戏软件等都是应用软件。
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2．应用软件
应用软件
系统软件
操作系统
硬 件
图1-4 微机的硬件、操作系统、系统软件和应用软件的关系图
进位计数制
数制之间的转换
计算机的信息编码
计算机中的数制与编码
进位计数制
进位计数制（进位制）是一种数的表示方法，它按进位的方法来计数。 日常生活采用哪些进制？（10、24、60）
15+1=(10)16
7+1=(10)8
1+1=(10)2
9+1=10
举例
16
8
2
10
符号个数（基数）
0，1，……，9，
A，……，F
逢十六进一
十六进制
0，1，……，7
0，1
0，1，2……，9
基本符号
逢八进一
逢二进一
逢十进一
计数原则
八进制
二进制
十进制
进制
1.十进制数（Decimal）
6486＝6×103＋4×102＋8×101＋6×100
abcd＝a×103＋b×102＋c×101＋d×100
＝a×104-1＋b×103-1＋c×102-1＋d×101-1
一般地说，n位十进制正整数[X]10=DnDn-1…D1D0可表达为以下形式：
[X]10＝Dn×10n-1＋Dn-1×10n-2＋…＋D2×102-1＋D1×101-1
（10n-1为该位的权（值），[X]10中下标10表示是十进制数）
2.二进制数（Binary）
[X]10＝Dn×10n-1＋Dn-1×10n-2＋…＋D2×102-1＋D1×101-1
[X]2 ＝ Dn× 2n-1＋ Dn-1× 2n-2 ＋… ＋ D2×21 ＋ D1×20
式中：D0，D1，…，Dn-1为系数，可取0或1两种值；2n-1为各数位的权。
【例2】 [X]2＝00101001，写出各位权的表达式，及对应十进制数值。
解：[X]2＝[00101001]2
＝[0×27＋0×26＋1×25＋0×24＋1×23＋0×22＋0×21+1×20]10
＝[1×32＋1×8＋1×1]10
＝[41]10
所以 [00101001]2＝[41]10
3.八进制数（Octal,用Q表示）
n位八进制正整数的表达式可写成：
[X]8=Dn×8n-1＋Dn-1×8n-2＋…＋D2×81＋D1×80
【例3】 求三位八进制数[X]8＝[212]8所对应的十进制数的值。
解：[X]8＝[212]8＝[2×82＋1×81＋2×80]10
＝[128＋8＋2]10＝[138]10
所以， [212]8＝[138]10
4.十六进制数（Hexadecimal）
如7B5可表示为(7B5)16，或[7B5]16，或7B5H。
n位十六进制正整数的一般表达式为
[X]16=Dn×16n-1＋Dn-1×16n-2＋…＋D2×161＋D1×160
【例4】 求十六进制正整数[2BF]16所对应的十进制数的值。
解：[2BF]16＝[2×162＋11×161＋15×160]10＝[703]10
小结:转换为十进制数的计算思路----按权相加法
先把每位上的权值求出，然后逐位相加。
对于R进制数，其第n位权值（换算成十进制数）为：
an（系数） * Rn-1
R=10，2，8，16
【例10】 () 2＝(?) 10
解：()2
＝1×24+1×22+1×2+1+1×21+1×2-2
＝16+4+2+1++
＝
即() 2＝()10
数制之间的转换
1.二进制数、八进制数和十六进制数之间的转换
每三位二进制数可对应一位八进制数；每四位二进制数可对应一位十六进制数。在转换时，要注意小数和整数要分别对应转换。
例题讲解
【例5】 ()2＝(?)8
解： ００１ １０１ ０１１·１１０ ０１０
↓ ↓ ↓ ↓ ↓
１ ５ ３ · ６ ２
即()2＝()8
【例6】 ()2＝(?)16
解： ０１１０ １０１１·１１００ １０００
↓ ↓ ↓ ↓
６ Ｂ · Ｃ 8
即 ()2＝()16
1=( 1 )2 2=( 10 )2 3= ( 11 )2 4= ( 100 )2 5= (1 01 )2 6= ( 110 )2 7= ( 111 )2 8= ( 1000 )2
A= (?)2 B =( ? )2 C = ( ? )2 D = ( ?)2 E = ( ?)2 F = ( ? )2
10 11 12 13 14 15
【例7】 ()8＝(?)16
解： ３ ４ ５ · ６ ７
↓ ↓ ↓ ↓ ↓
０１１１００ １０１·１１０ １１１
１１１０ ０１０１ ·１１０１ １１００
↓ ↓ ↓ ↓
Ｅ ５ · Ｄ Ｃ
即 ()8＝()16
解题技巧:通过二进制数过渡转换。
2.二进制数和十进制数之间的整数转换
(1)十进制整数转换为二进制数:采用除２逆向取余法。
【例8】 (241)10=(?)2
解： 2 241 ．．．．．．．．． 余数=1 低位
2 120 ．．．． ．．．余数=0
2 60 ．．．．．．．余数=0
2 30 ．．．．．．余数=0
2 15 ．．．．余数=1
2 7 ．．．余数=1
2 3 ．．余数=1
2 1 ．．余数=1 高位
0
即 (241)10=(11110001)2
引伸一
十进制数转换为八进制数,
整数部分:采用除8逆向取余法。
(241)10=(?)8
八进制数转换为二进制数,采用除2逆向取余三位法。
(241)10=(?)8=(?)2
引伸二
十进制数转换为十六进制数
整数部分:采用除16逆向取余法。
(241)10=(?)16
十六进制数转换为二进制数，采用除2逆向取余四位法。
(241)10=(?)16=(?)2
3.二进制数和十进制数之间的小数转换
(1)十进制小数转换为二进制数:采用乘２顺向取整法。
【例9】 ()10 =(?)2 （要求精确到小数点后第五位）解：
╳ 2
．．．．．．整数部分=1
╳ 2
．．．．．． 整数部分=0
╳ 2
．．．．．． 整数部分=1
╳ 2
．．．．．． 整数部分=1
╳ 2
．．．．．． 整数部分=1
即 ()10 =()2
小结
小结：数制转换
二、八、十六进制数转换为十进制数
用按权相加法
十进制数转换成二、八、十六进制数
整数部分用：除R逆向取余法
小数部分用：乘R正向取整法
R为2，8，16
计算机的信息编码
目前，计算机中一般都采用国际标准化组织规定的ASCII码（美国标准信息交换码）来表示英文字母和符号。
ASCII码
规定1: ASCII码是7位二进制码，其最高位为0，其范围用二进制表示为00000000～01111111(值为 0～127，共128种)。包含了键盘上的各种符号(大小写英文及数字和标点）。
规定:数字代码<大写字母代码<小写字母代码
0代码<9代码,A代码<Z代码<a代码<z代码
例:0的代码=（0011,0000）2=48 求3的代码=？
A代码=0100,0001=65 a代码=0110,0001=97
求D的代码=？ e的代码=？
规定2:扩充ASCII码的最高位为1,范围为1000,0000 ～1111,1111 (值为 128～255，共128种)
汉字编码
汉字的数量比较多，而且汉字的字形也是复杂多变,所以汉字编码比常用字符的编码要复杂，在GB2312—80中规定用2个连续字节（1个字节是8位），即16位二进制代码表示一个汉字。由于每个字节的高位规定为1， 1???,???? , 1???,????这样就可以表示128×128=16384个汉字。
主要的汉字代码
（1）汉字输入码（外码）
汉字输入码是指用户从键盘上输入汉字时所使用的编码。汉字编码方法主要有：五笔字形输入、拼音输入、区位码（数字）输入、字形输入、音形输入等方法。
主要的汉字代码
（2）汉字内部码（内码）
汉字内部码是在设备和信息处理系统内部存贮、处理和传输汉字用的代码。
一般以ASCII码为内部码来设计计算机系统。
英文字符的机内代码是7位ASCII码，最高位为“0”（0???,????)，汉字机内代码中两个字节的最高位均为“1”,两个字节各用7位，(1???????,1???????)则可表示16384个可区别的码。
不同的计算机系统所采用的汉字内部码有可能不同。
主要的汉字代码
（3）汉字字形码（输出码）
汉字字形码是汉字字库中存储的汉字字形的数字化信息，用于汉字的显示和打印。字形码也称字模码，是用点阵表示的汉字字形代码，它是汉字的输出形式。
根据输出汉字的要求不同，点阵的多少也不同。简易型汉字为16×16点阵，提高型汉字为24×24点阵、32×32点阵、48×48点阵等等。
如16×16点阵表示一个汉字，字形码需用32字节。 即：字节数=点阵行数×（点阵列数/8）
=16行×16列/8=16行×2字节=32字节
图形、图像和声音也可以使用二进制代码编码。
汉字代码关系
其他系统代码
机内码
输出码
输入码
交换码
计算机病毒及安全防护
计算机病毒是一种人为编制的，具有干扰和破坏计算机正常工作的小程序。
病毒的分类
1.按照计算机病毒的破坏情况分类：良性 恶性
2.按照计算机病毒的入侵方式分类
（1）源码型病毒（2）嵌入型病毒 （3）外壳型病毒 （4）操作系统型
3.按照计算机病毒的寄生部位或传染对象分类
（1）磁盘引导区传染的计算机病毒（2）操作系统传染的计算机病毒 （3）可执行程序传染的计算机病毒
4.按照传播媒介分类 （1）单机病毒 （2）网络病毒
计算机病毒及安全防护
5.计算机病毒的主要症状
计算机病毒侵入计算机系统时,症状有很多，归纳为以下8种:
①屏幕上经常出现异常画面。如雪花点、闪烁、异常流动、奇怪的信息和提示等。
②系统运行异常，运行速度明显减慢。
③程序或数据丢失，文件名不能辨认，文件的长度增加。
④访问设备时发现异常情况。如打印机不能打印等。
⑤磁盘容量变小，区域破坏及其他异常信息。
⑥内存空间变小，经常出现死机或突然死机。
⑦主机喇叭出现异常声响。
⑧非法加密或解密文件。
计算机病毒及安全防护
病毒的防治
①定期使用正版杀毒软件对系统进行检查和清除病毒，并且要及时更新病毒特征库。
②运行病毒防火墙，实时监视病毒的入侵和感染。
③不使用来历不明的软件，不使用非法复制或解密的软件，特别要警惕各种游戏软件。对外来的软件、数据文件以及在其他机器使用过的软盘都要进行必要的病毒检测。
④不要打开来历不明的邮件。
⑤定期备份重要的系统数据和用户数据，一旦被病毒破坏，可以迅速恢复，将损失减小到最小。
⑥对于带有硬盘的计算机最好专机专用或专人专机。
计算机病毒及安全防护
常用杀毒软件介绍
常见的国产杀毒软件有KV 3000、瑞星杀毒软件、金山毒霸等；常见的国外杀毒软件有Norton Antivirus、卡巴斯基等。 其基本功能有：
①检查和清除被感染文件里的病毒。
②可实时监控数据来源，如软盘、本地硬盘、光盘、网络邻居、因特网和所在局域网服务器，提供防火墙的功能。
③可对压缩和自解压缩格式文件进行检测，如Zip、ARJ等。
④能清除目前流行的“黑客程序”，如特洛伊木马程序。
⑤可较准确地查杀Word、Excel等软件的宏病毒。
⑥能保存和恢复用户计算机硬盘引导扇区信息。
⑦能方便地通过互联网更新病毒特征库。
计算机概述
计算机系统的组成结构
计算机中的数制与编码
计算机病毒及其安全防护
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小结与习题讲评
常用常见的输出设备有：显示器 打印机 绘图仪 声音输出设备 投影机
声音输出设备包括声卡和扬声器两部分。声卡可分为8位、16位、32位、64位，位数越高，效果越好。
声卡的总线接口有ISA和PCI两种，PCI已经成为主流。声卡除了发声以外，还提供录入、编辑、回放数字音频和进行MIDI音乐合成的能力。
扬声器主要有音箱和耳机两类。
运算器：用来进行算术运算（+-*/）和逻辑运算（与或非）以及数据的传送、移位等操作。
控制器：控制器从内存中逐条取出指令（操作码 +地址码 ），分析每条指令是什么操作，
以及进行该操作的数据的位置。根据分析结果，向计算机其他部分发出控制信号。
第二次课
计算机所能接受的代码称为机器指令，一条机器指令用来控制计算机进行一个具体的操作内容，一般包括了操作码和地址码（操作数）两部分，
它告诉计算机应进行什么运算，哪些数参加运算，这些数存放在哪里，计算结果将送到哪里去等等。条指令格式为：操作码OP + 地址码AD。
搜索并展示photoshop等软件的生成文件。
所谓进位制基数，就是在该进位计数制中可以使用的数字符号个数。R进制数的基数为R，能用到的数字符号个数为R个，即0，1，2，…，R-1。R
进制数中能使用的最小数字符号是0。
二进制数转换为十进制数 :采用按权相加法。
八进制数转换为十进制数 :采用按权相加法。
十六进制数转换为十进制数 :采用按权相加法。
思考：为什么三位二进制数可以对应一位八进制数？
为什么四位二进制数可以对应一位十六进制数？
第三次课
想一想为什么用逆向(从下往上取)值? 因为越下面,所经历的除2次数多.
再将二进制数按求权相加法转换成十进制数,比较结果.
将(01111111)2转换成十进制数.
