第1章计算机信息技术导论.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版副标题样式,本章主要内容,用户,分类与计算机系统,;,现代,计算机的演变与发展,;,计算机系统,的分类与应用,;,信息,道德与系统安全,;,计算机系统,运算基础,;,计算机,中数据的存储与编码。,1.1,计算机技术概述,1.1.1,计算机技术与信息技术,计算机技术与信息技术相辅相成迅速发展是信息时代发展的重要标志，其发展水平也是一个国家或一个经济实体发展水平的标志。,计算机技术与信息技术不断发展进步，其相关技术应用、开发研究也更为广泛和深入。,学习、应用和掌握计算机技术与信息技术的能力与水平则是衡量现代技术型人才专业技术潜力的基准标志。,信息与数据,信息是一个不断发展和变化的概念，信息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。,数据是载荷信息的载体，计算机数据则可以是数字、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，而这种组合具体地表示了信息的内容。,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,计算机在其诞生、应用和发展过程中，新技术不断涌现。计算机在使用领域、使用目的、使用机型配置和使用方式手段均有很大的差异,。,现代计算机是真正的数字电子计算机，其特点是运算速度快，计算精确度高，可靠性好，记忆和逻辑判断能力强，存储容量大等。,现代计算机的发展中，杰出的代表人物是英国的艾兰,图灵,(Alan Mathison Turing,，,1912,年,-1954,年,),，一是建立了图灵机,(Turing machine,，缩写为,TM),的理论模型；二是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。,另一位杰出的代表人物是美籍匈牙利人冯,诺依曼,(Johon Von Neumann,，,1903,年,-1957,年,),。首先提出了在计算机中存储程序的概念，使用单一处理单元完成计算、存储及控制操作。“存储程序”是现代计算机的重要标志。,第一代,电子管计算机时代,（,1946,年,50,年代末期）,电子管计算机时代,(1946,年到,20,世纪,50,年代末期,),，主要特点是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）,晶体管计算机时代,(,从,20,世纪,50,年代中期到,20,世纪,60,年代末期,),。其主要特征是采用晶体管元件，开始使用磁芯和磁鼓作存储器，由于体积缩小，功耗降低，从而提高了运算速度和可靠性，一般每秒为数十万次，最高可达,300,万次，而价格却在不断下降。,软件方面产生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）,小规模集成电路计算机时代以中小规模集成电路作为计算机的主要元件，采用了更好的半导体内存，进一步提高了运算速度和可靠性。软件方面也有了更进一步的发展，,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）,1971,年起,大规模集成电路,使计算机进入了第四代。,1971,年,Intel,公司制成了第一批微处理,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,。,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,目前国内外较多沿用的分类方法是根据美国电,气和电子工程师协会,(IEEE),的一个委员会于,1989,年,11,月提出的标准来划分为,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),等,6,类。,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,”,是指工作速度在每秒以万亿次计算的运算系统。,2010,中国高性能超级计算机“天河一号”，以峰值每秒,4700,万亿次、持续每秒,2570,万亿次性能再次夺魁，我国曙光公司研制成功的“星云”超级计算也以,1270,万亿次位列高性能计算机系统前列。,而个人电脑运算速度多数在每秒,10,亿次左右，快的也只有几十亿次。,小巨型机,小巨型机又称小超级计算机，可以满足一些科学研究、工程设计的特定需要。,大型主机,大型主机包括过去所说的大型机和中型机，,主要用于规模较大的银行、企业、高校和科研院所，有很强的管理和处理功能,。,小型计算机,小型计算机,相对结构简单，可靠性高，成本也较低，比昂贵的大型主机有更大的应用空间,。,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，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。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,机到处用，到处都有，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，,智能化操作系统,使,PC,应用更为广泛普及。,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还有：,服务器,(Server),工作站,(Workstation),台式机,(Desktop PC),便携机,或称笔记本,手持机,又称掌上电脑或称亚笔记本,等,5,种类型。,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,作为有文化的时代青年必须要有健康的心里去看待信息世界衍生的各种文化，特别要以正确的人生观世界观来看待世界，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，,特别是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。个人上网时一定要遵守文明公约，在学校机房或社会网吧上网要遵守机房或网吧的管理制度，爱惜公共设备，不要沉溺于玩游戏。严禁传播、制作病毒或黄色、反动等非法信息。总之要严格要求自己，避免不道德行为和犯罪行为,1.2.2,计算机信息系统安全,主要有以下两个方面。,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。,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,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。,”,利用计算机作为犯罪工具的高科技犯罪，已经成为日益严重的社会问题，不仅阻碍着计算机的应用和发展，而且构成了对整个社会的严重威胁。,1.,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。,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。,3.,计算机病毒的诊断,有经验的计算机用户都知道，应防范在先，从下面列举的一些现象可供参考来判断自己的机器是否可能有病毒存在。,(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毒软件也要不断更新,4.,计算机病毒的预防,(1),硬件措施,一种比较有效的预防计算机病毒的方法是采用计算机病毒防护卡。,(2),软件措施,软件预防一般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。,5.,计算机病毒的清除,一般的普通用户不易用手工编程等方法清毒，最好选择正版杀毒软件。有时需要用干净系统引导盘（如事先备好的系统软盘）启动机器，做彻底检测和清计算机病毒。这项工作应经常做。,6.,加强教育与管理,目前国家法律对计算机犯罪已有明确的规定。对于制造和传播计算机病毒的犯罪行为要依法追究其法律责任，使其受到法律制裁。,(1),计算机管理制度的建立与健全。从计算机的使用、维护，到软盘软件的交流都有一整套的规定，并且定期进行安全检查，一旦发现病毒，应及时清除。,(2),抓紧宣传教育。认识了解病毒及其危害性，养成良好的防毒工作习惯，互相监督，杜绝制造病毒的犯罪行为。,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,二进制数,的求和、求积法则分别为：,求和,0,0=0,0,1=1 1,0=1,1,1=10,求积,0,0=0,0,1=1 1,0=0,1,1=1,1.3.2,进位计数制,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,0,9,。,（,2,）逢,10,进位。,10,是进位基数。,例如一个十进制数,2768.34,，它的实际值与基数的关系可以这样表示：,2,10,3,+7,10,2,+,6,10,1,+,8,10,0,+,3,10,-1,+,4,10,-2,=,2768.34,二进制,二进制是计算机使用的进位计数制：,（,1,）基本计数符号只有两个,0,、,1,。,（,2,）逢,2,进位，,2,是进位基数。,二进制数展开,八进制,八进制的特点是：,(1),基本计数符号有,8,个,0,7,。,(2),逢,8,进位，,8,是进位基数。,十六进制,十六进制特点是：,(1),有,16,个基本符号，,0,9,A,、,B,、,C,、,D,、,E,、,F,。其中,A,F,对应十进制的,1015,。,(2),逢十六进位，进位基数为十六。,总结起来，对任何一个,L,进制就有以下特点：,(1),有,0(L-1),个基本计数符号。,(2),逢,L,进位。,1.3.3,几种计数制之间的转换,1.,二进制数转换为十进制数,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。,例如：,(11001.01),2,=12,4,+12,3,+02,2,+02,1,+12,0,+02,-1,+12,-2,=16+8+1+0.25=25.25,2.,十进制转换为二进制数,（,1,）将十进制整数转换成二进制数。,3.,二进制与八进制、十六进制之间转换,二进制转换为八进制,如,(100111101),2,分组,100,，,111,，,101,4 7 5,所以，,(100111101),2,=(475),8,(0.11011),2,分组,0.110,，,110,6 6,所以，,(0.11011),2,=(0.66),8,八进制转为二进制,八进制转为二进制是上述方法的逆过程，将每一位八进制数分别转换为三位二进制数。例如：,4 6 7 5,100 110 111 101,所以,(4675),8,=(100110111101),2,二进制转换为十六进制数,例如：,101 0110.1110 1000,5 6 E 8,所以，,(1010110.11101),2,=(56.E8),16,十六进制数转换成二进制数,例如：,(6 B C .D 8),16,0110 1011 1100 1101 1000,所以,(6BC.D8),16,=(11010111100.11011),2,几种进制间对照表,1.3.4,西文信息在计算机中的表示,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。,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.,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,。为区别用,ASCII,码表示的西文和两个字节表示的汉字，汉字内码的最高位均为置,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。,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，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。,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,1.,简要分析什么是信息，什么是数据，数据和信息的关系怎样。,2.,简述计算机信息处理过程为什么要有反馈机制。,3.,试述计算机应用软件研发应掌握计算机系统的哪一层知识。,4.,简要叙述第一台实现内存储程序的电子计算机有什么特点。,5.,试述现代信息技术的内涵包括哪些内容。,6.,简要分析计算机的传统分类怎样划分。,7.,试述为什么上网一定要遵守文明公约。,8.,列举信息系统安全主要有哪两个方面。,9.,简述计算机内部为什么要采用二进制表示数据。,10.,简单举例说明什么是进位记数制。,11.,试述计算机系统中为什么用二进制记数和编码。,.,见,P27,页,