计算机基础知识--计算机教案.docx

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1、第一章计算机基础知识教学目的通过本次的讲解使学生了解计算机的产生、发展、特点和分类等，熟练掌握计算机系统的软硬件组成。教学重点软硬件组成教学难点计算机工作原理教学方法与手段多媒体演示与理论讲解教学主要内容1.1概述一、数字计算机的诞生通常人们所说的计算机或电子计算机，全称应为电子数字计算机。世界上第一台电子数字计算机是美国的埃克特和毛奇利于1946年2月在宾西法尼亚大学研制成功的。它被称为ENIAC,即英文Electronic Numerical Integrator And Calculator的缩写，意思是电子数字积分计算机。这台计算机占地面积170平方米，重30吨，耗电140千瓦，共用了

2、18000个电子管，每秒可进行5000次加减法运算。1946年6月，美籍匈牙利科学家冯诺依曼(Von Neumann)为了解决ENIAC的问题，率先提出了“存储程序、自动运行的设想，并在第一台存储计算机EDVAC中得到了应用，这就是现代计算机的基本框架。二、计算机的发展表1.1计算机的发展阶段代次起止年份电子元件数据处理方式运算速度应用范围第一代19461957电子管机械语言、汇编语言5千3万次/秒国防与高科技第二代19581964晶体管高级程序设计语言几十万几百万次/秒数据处理、工程设计第三代19651970中小规模集成电路结构化、模块化程序设计、实时处理几百万几千万次邓数据处理、工业数控第

3、四代1971今大规模、超大规模集成电路实时数据处理、计算机网络上亿次邓各行各业三、计算机的特点及应用1 .计算机的特点(1)运算速度快：计算机的运算速度是指在单位时间内执行指令平均条数，目前计算机的运算速度已达数百亿次邓，极大地提高了工作效率。(2)运算精度高：计算机内部数据采用二进制，数据位数为64位，可精确到15位数字。(3)存储容量大：计算机具有强大的存储数据的能力。目前常用来存储信息的硬盘容量已达到了80GB,而人类的大脑存储信息只有十几MBo(4)具有记忆和逻辑判断能力：计算机不仅能计算，还可以把原始数据、中间结果、指令等信息存储起来，随时调用，并在相应程序的控制下，能判断是与非(5

4、)具有自动执行程序的能力：计算机能够按照存储在其中的程序自动工作，不需要人直接干预运算、处理和控制。2 .计算机的应用(1)科学计算：工程设计、气象预报、航空航天、卫星轨道计算、导弹轨迹设计等。(2)自动化生产：主要包含CAD、CAM、CIMS三项内容CAD：计算机辅助设计的简称，即(Computer Aided Design),使设计人员更方便快捷修改绘制设计方案，任意改变产品的设计参数，选出最佳设计方案。CAM：计算机辅助制造的简称，即(Computer Aided Manufacturing)，由计算机按事先编好的“数据加工程序”代替人工自动控制机器操作。 CIMS:计算机集成制造系统的

5、简称，即(Computer Integrated Manufacturing System),它是将产品的设计、制造、管理、销售等功能集于一身的现代化生产系统，它的生产率极高，生产周期极短。(3)信息处理(4)实时控制(5)计算机辅助教育：它的总称是CBE (Computer Based Education),包含CAI、CAD和CMI。CAI：指计算机辅助教学(Computer Aided Instruction),它是利用计算机向学习者提供图文并茂，生动形象的方式进行教学，提高学习兴趣和效果。CMI：指计算机管理教学(Computer Managed Instruction),如：教学计划

6、、课程安排、计算机题库与计算机评分等。(6)网络技术应用(7)人工智能：简称AI,或称“智能模拟”，是用计算机模拟人的智能使其具有“判断”、“推理”、学习”的功能。如人机搏弈系统、语言翻译系统、专家系统、机器人等。(8)计算机模拟：它是用计算机程序代替实物模型做各种模拟实验。这是一种模拟人在自然环境中听、看以及动作行为的人一机界面技术，简称VR技术和(Virtual Reality)。它有可能是21世纪最有前途的一种新技术。(9)远程教育四、计算机的分类根据美国电气和电子工程师协会(IEEE)的一个委员会在1989年提出的标准将计算机分为以下六类。1 .巨型机(Supercomputer)：巨

7、型机也被称为超级计算机，它是所有计算机中价格最高、功能最强，浮点运算速度达到每秒超百亿次以上。2 .小巨型机(Mini super computer)小巨型机的功能略低于巨型；但价格稍低，可以满足一些大型用户的需求。3 .大型主机(Mainframe)大型主机的特点是大型、通用、内存极大。用于规模较大的科研院所和高等学府以及大银行、大公司。4 .小型机(Minicomputer)小型机结构简单，价格较低，操作方便，主要用于小型企业和某个部门。5 .微型机(Personal Computer,PC)又称个人计算机，简称PC机。它价格最低，应用最广。主要用于商业、家庭、办公等领域。6 .工作站(W

8、orkstation)也可以说是一种高档次的微型机。它的功能高于一般的微型机，适用于工程技术、科学研究和商业应用。1.3计算机系统的组成一、计算机基本工作原理1.系统组成计算机由硬件系统和软件系统组成。硬件是指看得见摸得着的物理设备，如主机、显示器等；软件是指完成具体工作的程序和数据，是整个计算机的灵魂所在。二者缺一不可。见下图：个人计算机系统组成厂中央处理单元（CPU）控制器t运算器、寄存器等主（内）存储只读存储器（ROM） 随机存储器（RAM） 高速缓冲存储器（Cache）硬件输入设备（键盘、鼠标、光笔、扫描仪、条码阅读器）系统输出设备（显示器、打印机、绘图仪）外设Y|辅助（外）存储器（软

9、盘、硬盘、光盘、磁带等）I L其他：网络设备（网卡、调制解调器）、声卡、视频卡等I软件，系统操作系统程序设计语言和语言处理程序数据库管理系统软件网络软件I系统服务程序（界面工具、编辑程序、连接装配程序、诊断程序）应用软件2.工作原理根据冯诺依曼博士提出的“程序存储”原理，计算机由五部分组成：运算器、控制器、存储、输入和输出设备。见下图1.1所示:原始数据、程序输入设备数据存储器输出设备轴出信息控制信号运算器指令作第操命控制器图1.1硬件基本结构注：实线为数据线，虚线为控制线二、硬件系统硬件系统是由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五个部份组成。1 .运算器：它是计算机重要部件，主要负责

10、信息的处理。在控制器的控制下完成加减乘除及各种逻辑运算，并将最后结果送回存储器中。2 .控制器：它是计算机硬件系统的指挥中心。主要工作是不断从内存中取出指令分析和执行。它与运算器组成在一起称为CPU,是计算机的核心。3 .存储器：存储器又分为内存储器和外存储器。（1）内存：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。4 .输入设备：输入设备的主要任务是把计算机程序和数据输入计算机。常用的输入设备有键盘、图形输入设备（鼠标、数字化仪器等）。图象输入设备（扫描仪、传真机等）及声音输入设备。5 .输出设备：输出设备的主要任务是把计算机的处理结果或其它

11、信息输送出来。日常输出设备如显示器、打印机、绘图仪及声音输出设备等。三、计算机软件系统1 .系统软件：系统软件是指管理、监控和维护计算机资源的软件。常见的系统软件有DOS、Windows及各种计算机语言系统。DOS是20世纪80年代的主流操作系统，它是通过命令完成机器的各种操作，操作者使用时须记住命令方能进行。Windows是20世纪90年代初起逐渐淘汰了 DOS,成为目前主流的操作系统。它是窗口图形界面的操作系统，直观、形象、容易掌握，深受操作者的欢迎。（1）操作系统：它是一种管理程序，是对硬件系统功能的首次扩充，是基础。（2）程序设计语言及语言处理程序：程序设计语言就是用来编写程序的语言，

12、是人与机器之间交换信息的工具。程序设计语言分为机器语言，汇编语言和高级语言三大类。机器语言：机器语言时计算机系统所能识的，不需翻译直接供计算机使用的程序设计语言汇编语言：汇编语言又称符号语言，它使用比较直观易记易写的助记符来代替机器指令。汇编语言编写的程序不能直接被计算机识别，需要用汇编程序将它翻译成机器语言的目标程序才能被执行。高级语言：为了克服低级语言的缺点，人们又编制出使用方便的高级语言。高级语言是一种在各种机器上的适应力较强，接近于人们的使用习惯，易为人们理解的面向问题计算过程的程序设计语言。数据库管理系统：它是用来信息管理方面的软件，可以管理数据库文件，在各个应用程序间实现数据共享。

13、（3）诊断程序：它主要用于检测系统各部件能否正常工作，对CPU、内存、显示器、硬盘等性能进行检测。（4）网络软件：这是对计算机网络进行管理，实现整个网络的资源共享和互通信息。2 .应用软件：应用软件是指计算机用户为实现某一专门的目的而编写的软件。由于计算机应用范围极广，所以软件是各种各样的。目前常用的应用软件有：（1）各种信息管理软件：（2）科学计算软件：（3）文字处理软件：（4）辅助教学与辅助设计软件；（5）实时控制软件等。四、微机的主要性能指标1 .字长：字长是以二进制为单位，其大小是CPU能同时处理二进制数的位数，它直接关系到计算机的速度、功能和计算精度。2 .时钟频率（主频）：时钟频率

14、是指CPU在单位时间（秒）发出的脉冲数。通常时钟频率以兆赫兹（MHz）为单位，时钟频率越高，其运算速度越快。如PU 450芯片的主频为450MHz, PHI55O芯片的主频为550MHz。3 .内存容量4 .外存容量五、指法和键盘的使用目前多数微机上使用的键盘是标准101/102或104键盘，这里介绍104键盘。1 .键盘的分区键盘主要有四个分区：打字键区、功能键区、光标控制键区、数字键区。2 .指法键盘指法主要指将打字键区的所有用于输入的键位科学合理地分配给双手的各个手指从而提高输入的正确率和输入的速度。要熟练地使用计算机，必须要有正确的击键姿势和键入指法。教学后记教学目的通过本次的讲解使学

15、生熟练掌握计算机中常用数及转换。教学重点数制转换教学难点数制转换教学方法与手段多媒体演示与理论讲解教学主要内容1.2计算机中的数和编码一、信息在计算机中的表示计算机中的数为何要用二进制呢？主要有以下几个原因：1 .二进制数在物理上最易实现。2 .二进制是最简单的数制，运算规则最简单。3 .二进制数运用两个数码代表两种状态，处理起来不容易出错。4 .二进制数的。和1正好与逻辑命题的两个值“真”和“假”相对应，为计算机实现逻辑运算和逻辑判断提供了便利条件。二、进位计数制按照进位的原则进行计算称为进位计数制，简称为“数制无论哪种数制，计数和运算都有共同的规律。1 .基数在一种数制中，只能用一组固定的

16、数字符号来表示数目的大小，而使用多少个数字符号来表示数目的大小，就称为该数制的基数。其基数是几就是几进制。如下表：表1.2不同进制的基数和相应数字符号对照表进制基数数字符号十进制100123456789二进制201八进制801234567十六进制160123456789ABCDEF注：表中A、B、C、D、E、F分别等于十进制数的10、11、12、13、14、15。2 .进制和位权在数制中的规则即N进制一定是“逢N进一”。对于多位的十进制数如6725,可以表示成：6x103+7x102+2x101+5x100上式中103,102,101,100称作各位数字的权，由此可见，每位数字只有乘上它们的权

17、值，才是它的实际值。任何一种进制的数都可以按照权展开十进制的数权值为10的基，二进制的数权值为2的基。(101.(110) 2=1x22+0x21+1x20+1x2-1+”2-2+02-3三、不同数制之间的数据转换1 . N进制转换成十进制通过以上可以说明，一个数可以按权展开式表的规则即：对于一个n位整数和m位小数的N进制数D,按权展开如下：D=AnNn-1+An-1 Nn-2+4-A1N0+A-1N-1+A-mNm其中Ai (-mWiWn)可以是0,1,m和n均为正整数。故：N进制数转换成十进制数的定义式为：D=AnNn-l+An-lNn-2+A1N0+A-1N-1+A-mN-m其结果就是基

18、数为10的数。例：将下列数转换成十进制(10011101)2=1x27+0x26+0x205+1x24+1x23+1x22+0x21+”20=(157)10(A0F2)16=10x163+0x162+15x161+2x160=(41202)102 .十进制转换成N进制十进制数转换成N进制数，整数与小数部分转换方法不同。(1)整数部分转换采用除以N取余法，即把一个十进制整数不断除以所需要的基数N,记下余数即可。如，将十进制数转换成二进制，就把十进制数整数不断除以2,记下余数(必定是0或1),就是对应二进制数的各位数字。注意，第一次得到的余数为二进制的最低位，最后一次得到的余数为二进制的最高位。例

19、：(58)10=(111010)2该方法称为除以2取余法。(2)小数部分转换小数部分采用乘N取整法，即把一个十进制小数不断乘以N,取整数。例：将十进制数转换成相应的二进制数，运算如下：注意：用乘2取整法，先求出来的是二进制的高位，后求出来的是低位。如十进制数既有整数又有小数，须分别转换，再将N进制整数和小数组合到一起。如：将(58.6876)转换成二进制数。由以上两例可知:(58.6876)10=(111010.1011)23 .非十进制数之间转换(1)二进制与八进制之间的转换以小数点为界，将整数部分从右向左每三位一组，最高一组不足三位，用。补齐三位；小数部分从左向右，每三位一组，最后一组不足

20、三位时，最右端添0,补足三位。按照下表二进制和八进制数字的对应关系写出每组二进制数相对应的八进制数及对应的小数点，就可以得到转换后的八进制数。例：(11101.0111)转换成八进制数：反之，将八进制转换成二进制，与上述过程相反，即一位拆三位。例：(326.25)8转换成二进制。=(11010110.010101)2(2)二进制与十六进制数的转换其方法与八进制转换类似，分成四位一组。例：将二进制数110111011010101.011111转换成十六进制例：将十六进制数AB.C转换为二进制数四、字符编码计算机中将常用的一些符号和文字等用规定的代码来表示的过程称为编码。这里主要介绍英文编码和汉字

21、编码。1 .英文编码根据美国制定的ASC 11(American Standard Code for Information Interchange)即美国信息交换标准代码，成为世界各国统一采用的英文字符编码。每个ASCH码由7位二进制组成，字母A用1000001表示。ASCII码包括95种可打印和显示字符、33种控制码共27=128个字符。通常一个ASCH字符占用一个字节，每个字符由7位组成，最高位填充“0”。可显示的字符有大小写英文字母26个、数字10个，其它字符33个。2 .汉字编码为统一汉字编码，1981年我国制定了国家标准信息交换汉字编码，代号GB2312_80,我们称之为国际码。这

22、是汉字编码必须遵循的统一标准。国际码收录了6763个常用汉字、一级汉字3755个，二级汉字3008个，按偏旁部首排序。3 .机内码它是计算机内部存储、处理和传输汉字、英文信息代码。为区别汉字与英文的机内码，通常将汉字编码最高位用“1”表示，英文编码最高位用“0”表示。4 .输入码:它又称为外码:数字编码，拼音编码，字形编码：如五笔字型、陈桥等，它的优点是平均触键次数少，重码率低。但背字根慢，不易掌握。教学后记教学目的通过本次的讲解使学生了解多媒体计算机的概念及相关知识、病毒的知识，熟练掌握计算机病毒的预防和检测技术。教学重点计算机病毒的预防、检测及清除教学难点计算机病毒的清除教学方法与手段多媒

23、体演示教学主要内容1.4多媒体计算机一、多媒体的基本概念1 .什么是“多媒体”媒体是指信息的载体和传播媒介。当此种载体可表示和传播两种或两种以上的信息时，称这为多媒体。也可以说多媒体是指用计算机来综合处理多种媒体信息，如图像、文本、图形、动画、音频等等，使多种媒体建立联系，形成具有交互能力的计算机系统。2 .媒体技术的基本特征（1）综合性：是指将计算机、声像、通信技术合为一体，是计算机、电视机、录音机、游戏机、传真机等性能的全部综合，共同表达一个完整的多媒体信息，使声、文、图、像一体化。（2）交互性：指人和计算机能够“对话”，进行人工干预和控制，它是多媒体技术的关键特征。（3）数字化：数字化是

24、指多媒体中的各个单媒体均以数字形式存放在计算机内。（4）实时性：有些媒体是与时间密切相关的，所以多媒体技术须支持实时处理。3 .多媒体技术的应用（1）教育与培训（2）商业领域（3）信息领域（4）娱乐和服务（5）科技领域二、多媒体计算机的组成完整的多媒体计算机系统由多媒体硬件系统和多媒体软件两大部分组成。1 .多媒体计算机硬件系统多媒体计算机硬件系统包括以下几种。（1）多媒体主机，如个人机、工作站、超级微机等。（2）多媒体输入设备。包括摄像机、麦克风、录像机、录音机、扫描仪、光盘（CD-ROM）等。（3）多媒体输出设备。包括打印机、绘图仪、音响、电视机、喇叭、高分辨率显示器等。（4）多媒体存储设

25、备，如硬盘、光盘、磁带等。（5）多媒体功能卡，包括声卡、多媒体压缩卡、家电控制卡、通信卡等。（6）操作控制设备。如鼠标器、操纵杆、键盘、触摸屏等。2 .多媒体计算机软件系统多媒体计算机软件系统是以操作系统为基础。对于多媒体计算机的每一种硬件都有相应的程序支持，这些程序称为多媒体计算机的软件系统，它包括多媒体数据库、多媒体压缩解压缩程序、声像同步处理程序、通讯程序及开发制作工具软件等。3 .多媒体的特点多媒体的特点有三点：集成性、交互性、实时性。集成性：集成性包括多媒体信息的集成和处理这些媒体的软硬件技术的集成。交互性：是多媒体最基本的特征之一，电视机可呈现图像、声音、文字信息，但没有交互能力，

26、所以不能称为多媒体系统。多媒体系统必须具有交互能力，具有对信息表现形式的选择和控制能力，以利于信息表现形式与人的逻辑和思维创造能力结合。实时性：在多媒体信息中，最重要的是与时间有关的媒体。1.5计算机病毒与防治一、计算机病毒的概念计算机病毒（Computer Viruses）是一种人为的特制小程序，具有自我复制能力，通过非授权入侵而隐藏在可执行程序和数据文件中，影响和破坏正常程序的执行与数据安全，具有相当大的破坏性。1 .计算机病毒的特点计算机病毒有以下几个主要特点。（1）灵活性（2）隐蔽性：计算机病毒通常依附于一定的媒体，不单独存在。（3）传染性：计算机病毒的传染性是指计算机病毒能进行自我复

27、制，并把复制的病毒附加到无病毒的程序中。（4）可激发性：在一定的条件下，病毒程序可以根据设计者的要求，在某个点上激活并发起攻击。（5）破坏性：计算机病毒主要是破坏计算机系统，其主要表现为：占用系统资源、破坏数据、干扰计算机的正常运行，严重的会摧毁整个计算机系统。2 .算机病毒的分类计算机病毒常见的几种分类方法。(1)按病毒的表现性质可以分为良性病毒和恶性病毒。(2)按病毒感染的目标可以分为引导型、文件型和混合型病毒。(3)按病毒的寄生媒介可分为入侵型、源码型、外壳型和操作系统型病毒。入侵型病毒一般入侵到主程序而作为主程序的部分。源码型病毒一般在源程序编译之前就已隐藏在源程序之中，随源程序一起被

28、编译成目标程序。外壳型病毒一般都感染DOS下的可执行文件。操作系统型病毒一般替代操作系统中常用的敏感功能。这种病毒最常见，危害性也最大。3 .计算机病毒的传播途径计算机病毒的传播途径主要有以下三个方面。(1)通过软盘或光盘传染(2)通过机器传染(3)网络传染二、计算机病毒的检测与清除1.计算机病毒的检测在使用计算机时，如发现以下异常现象，有可能被传染上了病毒，应用查计算机病毒软件进行检测。(1)磁盘坏簇莫名其妙增加；(2)可执行的文件长度增加；(3)装入程序的时间比平时长；(4)死机现象增多或不能正常启动；(5)程序和数据神秘丢失，文件名不能识别；(6)有规律的发现异常信息；(7)磁盘空间突然

29、变小，或不识别硬盘设备；(8)用户访问设备不能正常使用，入打印机不能联机或打印符号异常。(9)出现一些无意义的画面或问候语；(10)要求用户输入口令2 .计算机病毒的预防预防计算机病毒的主要方法即切断传染途径。(1)对外来磁盘需检查后使用。(2)对五花八门的游戏软件应严格控制。(3)定期对硬盘进行检测，发现病毒立即消除。(4)给系统盘和存放重要文件的软盘加写保护。(5)不在系统引导盘上存放拥护数据和程序。(6)对互联网用户可使用“病毒防火墙”(7)计算机硬盘的数据、程序应经常备份，避免造成硬盘有度是的损失。3 .计算机病毒的清除计算机上一旦发现病毒应立即采取措施进行清除。一般清除计算机病毒有两种方法：人工处理和使用杀毒软件。(1)人工处理(2)使用杀毒软件：KILL、MS AV, SCAN、KV300、RAV (瑞星杀毒软件)等。