大学计算机基础教案Word文档下载推荐.docx
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泽考斯基（PanlZurkowSki）于1974年在美国提出的，完整的信息素养应包括三个层面：
文化素养（知识层面）、信息意识（意识层面）、信息技能（技术层面）。
1.1.3信息处理的历史与计算机
1.信息处理的历史
纵观人类社会信息处理的历史过程，可将其分为四个阶段。
（1）信息处理的原始阶段。
人类大脑器官思维能力及其表达能力——语言的形成。
语言是思维的工具，也是传播信息的工具。
（2）信息处理的手工阶段。
文字的产生和使用，这是一次信息载体和传播手段的重要革命。
（3）信息处理的机电阶段。
以蒸汽机的出现为标志，工业革命开创了一个全新的时代。
工业革命的思想和技术在信息处理方面同样产生了一系列成果。
（4）信息处理的现代阶段。
电子计算机的出现是信息革命的一个最重要的标志，计算机作为信息处理工具，在信息的存储、交流和传播方面，是目前任何其它技术无法与之相比的。
现代通信技术的出现是信息革命的第二个重要的标志，全球性的通信网络使人类信息的交流和传播在时间和空间上大大缩短和消除了距离的限制，加快了信息交流，实现了包括文字、图像及声音等多媒体信息的高速传递和处理。
2.计算机的发展
第一台电子计算机“ENIAC”（ElectronicNumericalIntegratorandCalculator——电子数字积分机和计算器）于1946年在美国宾夕法尼亚大学研制成功。
它是当时数学、物理等理论研究成果和电子管等电子器件产生相结合的结果，这台计算机的功能虽然无法与今天的计算机相比，但它的诞生却是科学技术发展史上的一次意义重大的事件，展示了新技术革命的曙光。
根据电子计算机所采用的物理器件，一般将电子计算机的发展分成四个阶段，也称为四代。
表1是电子计算机发展过程简表。
表1电子计算机发展过程简表
计算机代
起迄年份
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
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～
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
50多年来，随着技术的更新和应用的推动，计算机有了飞速的发展。
今天，集处理文字、图形、图像、声音为一体的多媒体计算机方兴未艾，计算机也进入到了以计算机网络为特征的时代。
电子计算机的发展趋势，可以概括为“巨”、“微”、“网”、“智”四个字。
目前，正处于超大规模集成电路全面发展和计算机广泛应用阶段。
据专家预计，新一代的计算机应是“智能”计算机，它应当具有像人一样的能看、能听、能思考能力。
3.计算机的分类
按照信息、元件、规模和用途的不同，电子计算机也相应有不同的分类。
1）按数据类型分类
电子计算机可以分为数字计算机、模拟计算机和混合计算机三种。
2）按元件分类
电子计算机可以分为电子管计算机、晶体管计算机、集成电路计算机和大规模集成电路计算机等。
3）按规模分类
电子计算机可以分为巨型机、大型机、中型机、小型机和微型机等。
4）按用途分类
电子计算机可以分为通用计算机和专用计算机两种。
4.计算机的特点
概括起来，电子计算机主要有以下几个显著特点：
（1）自动化程度高；
（2）运算速度快；
（3）数据存储容量大；
（4）通用性强。
5.计算机的应用
计算机的应用十分广泛，目前已渗透到人类活动的各个领域，归纳起来，目前计算机主要应用在以下几个方面：
（1）数值计算（科学计算）；
（2）数据处理（信息处理）；
（3）过程控制（实时控制）；
（4）计算机辅助设计（CAD－ComputerAidedDesign）；
（5）人工智能（AI—ArtificialIntelligence）；
（6）计算机网络；
（7）多媒体技术。
1.1.4信息的表示
1.二进制数字表示
无论是什么类型的信息，在计算机内部都采用了二进制形式来表示，这些信息包括数字、文本、图形图像以及声音、视频等。
在二进制系统中只有两个数——0和1。
尽管计算机内部均用二进制数来表示各种信息，但计算机与外部的交往仍采用人们熟悉和便于阅读的形式，其间的转换，则由计算机系统的软硬件来实现的。
2.信息存储单位
（1）位（bit），简记为b，是计算机内部存储信息的最小单位。
（2）字节（byte），简记为B，是计算机内部存储信息的基本单位。
一个字节由8个二进制位组成，即1B=8b。
在计算机中，其它经常使用的信息存储单位还有：
千字节KB（Kilobyte）、兆字节MB（Megabyte）、千兆字节GB（Gigabyte）和太字节TB（Terabyte），其中1KB=1024B，1MB=1024KB，1GB=1024MB，1TB=1024GB。
（3）字（word），一个字通常由一个字节或若干个字节组成，是计算机进行信息处理时一次存取、加工和传送的数据长度。
3.非数字信息的表示
文本、图形图像、声音之类的信息，称为非数字信息。
在计算机中用得最多的非数字信息是文本字符。
由于计算机只能够处理二进制数，这就需要用二进制的“0”和“1”按照一定的规则对各种字符进行编码。
计算机内部按照一定的规则表示西文或中文字符的二进制编码称为机内码。
1）ASCII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。
基本ASCII码的最高位为0，其范围用二进制表示为00000000～01111111，用十进制表示为0～127，共128种。
2）汉字编码
ASCII码只是基本上满足了英语信息处理的需要，那汉字在计算机中如何表示呢？
当然，也只能采用二进制编码，GB2312-80是1981年我国国家标准局颁布的《信息交换用汉字编码字符集·
基本集》。
在一个汉字处理系统中，输入、内部处理、输出对汉字代码要求不尽相同，所以用的代码也不尽相同。
汉字信息处理系统在处理汉字和词语时，要进行一系列的汉字代码转换。
下面介绍主要的汉字代码。
⑴汉字输入码（外码）
为了能直接使用西文标准键盘进行输入，必须为汉字设计相应的编码方法，汉字编码方法主要有：
拼音输入、数字输入、字形输入、音形输入等方法。
⑵汉字内部码（内码）
汉字内部码是汉字在设备和信息处理系统内部最基本的表达形式，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。
⑶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。
3）Unicode编码。
随着因特网的迅速发展，进行信息交换的需求越来越大，不同的编码越来越成为信息交换的障碍，于是Unicode编码应运而生。
Unicode编码是由国际标准化组织ISO于20世纪90年代初制定的一种字符编码标准，它用两个字节表示一个字符，因此允许表示65536个字符，世界上几乎所有的书面语言都能用单一的Unicode编码表示。
1.1.5未来信息技术的发展方向
信息技术发展的趋势主要围绕以下几个方面：
（1）电信网、电视网、计算机网的信息化功能日趋统一。
（2）集成电路技术、软件技术、计算机技术、通信技术、广播电视技术等多专业技术彼此联系、相互结合、互为支撑的趋势日渐明显。
（3）数字化。
（4）设计和生产自动化、加工微细化和产品的低功耗化。
（5）计算机更高的运算速度、更大的存储容量；
通信更高的传输速率和更宽的带宽。
（6）软件的开放性，各种软件将遵循统一的标准，不同的软件之间可以相互访问。
1.2计算机系统
一个计算机系统由硬件系统和软件系统两大部分组成，其基本结构如图1所示。
图1.计算机系统示意图
计算机硬件系统从功能上可以划分为五大基本组成部分，它们是运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。
它们之间的关系如图2所示。
其中细线箭头表示由控制器发出的控制信息流向，粗线箭头为数据信息流向。
图2.计算机硬件组成
计算机五大硬件部件的基本功能为：
1.运算器
运算器是执行算术运算和逻辑运算的功能部件。
2.控制器
控制器是整个计算机系统的控制中心，它指挥计算机各部分协调地工作，保证计算机按照预先规定的目标和步骤有条不紊地进行操作及处理。
3.存储器
存储器的主要功能是用来存储程序和各种数据信息，并能在计算机运行中高速自动完成指令和数据的存取。
4.输入设备
输入设备是用来输入计算程序和原始数据的设备。
常见的输入设备有键盘、图形扫描仪、鼠标器、摄像头以及模／数转换器等等。
5.输出设备
输出设备是用来输出计算结果的设备。
常见的输出设备有显示器、打印机、激光印字机、数字绘图仪等等。
计算机硬件系统的五个组成部分中，通常将运算器、控制器和内部存储器合称为主机，而把运算器和控制器合称为中央处理器（CPU－CentralProcessingUnit），输入／输出设备以及外部存储器合称为外部设备。
1.2.2计算机软件系统
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。
软件系统分为系统软件和应用软件两大类。
1.系统软件
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，它又分为操作系统、支撑软件、编译系统和数据库管理系统等。
⑴操作系统
操作系统是为了合理、方便地利用计算机系统，而对其硬件资源和软件资源进行管理和控制的软件。
操作系统是计算机的最基本的系统软件，对计算机的所有操作都要在操作系统的支持下才能进行。
⑵支撑软件
支撑软件是支持其他软件的编制和维护的软件，是为了对计算机系统进行测试、诊断和排除故障，进行文件的编辑、传送、装配、显示、调试，以及进行计算机病毒检测、防治等的程序，是软件开发过程中进行管理和实施而使用的软件工具。
⑶编译系统
要使计算机能够按照人的意图去工作，就必须使计算机能接受人向它发出的各种命令和信息，这就需要有用来进行人和计算机交换信息的“语言”。
计算机语言的发展有机器语言、汇编语言和高级程序设计语言三个阶段。
①计算机机器语言
机器语言是用二进制代码表示的语言，是计算机唯一可以直接识别和执行的语言。
②计算机汇编语言
汇编语言是为了解决机器语言难于理解和记忆，用易于理解和记忆的名称和符号（指令助记符）表示机器指令中的操作码，用十六进制或八进制形式表示操作数。
用汇编语言编写的源程序与机器语言编写的程序相比有了很大的进步。
但是汇编语言仍然是依赖于机器的。
因此，我们可以说，汇编语言是一种面向机器的语言。
其缺点在于，为一种机器编制好的汇编语言程序，难以移植成为其他机器的汇编语言程序。
③计算机高级语言
为了解决机器语言和汇编语言的种种缺陷，人们又创造了许多计算机“高级语言”。
这种计算机高级语言为用户提供了一种既接近于自然语言，又可以使用数学算式表示方法，还相对独立于机器的工作方式，用户就在这种方式下按照给定的规则编写自己的源程序。
与汇编语言一样，由于计算机只能直接接受0和1组成的机器代码，并不能直接执行用高级语言编写的源程序，因此也必须要有一个能将高级语言源程序“翻译”成计算机所能识别的机器语言目标程序的翻译程序。
翻译程序通常有编译和解释两种典型的实现途经（如图3，图4所示）。
一种编译方式是用编译程序把用户高级语言源程序整个地翻译成机器指令表示的目标程序，然后再执行这个目标程序，最后得到计算结果。
编译方式“翻译”的总体效果比较好。
图3高级语言的编译方式
另一种解释方式是用解释程序把用户高级语言源程序逐句地翻译，译出一句立即执行一句，边解释边执行。
这种方式较浪费机器时间，但可少占计算机内存，而且使用比较灵活。
图4高级语言的解释方式
⑷数据库管理系统
数据库是以一定组织方式存储起来且具有相关性数据的集合，数据库管理系统（DataBaseManagementSystem，简称DBMS）是对数据库中的资源进行统一管理和控制的软件，数据库管理系统是数据库系统的核心，是进行数据处理的有利工具。
1.2.3个人计算机
今天，个人计算机是使用最广泛的计算机。
一般，个人计算机的基本硬件配置包括主机、显示器、键盘和鼠标，而主机又包含机箱、电源、主板、CPU、内存、硬盘、软盘驱动器、光盘驱动器、显示卡等。
在此基础上，用户可根据需求，配备扩展其它的硬件设备，如声卡、音箱、网卡、打印机、扫描仪、数码摄像头等。
个人计算机上最广泛使用的是Windows操作系统，也可以使用Linux操作系统。
1.个人计算机的启动
个人计算机的启动分为冷启动和热启动。
（1）冷启动。
冷启动是指计算机在关机状态下打开电源启动计算机的操作，又称加电启动或开机。
（2）热启动。
计算机在开机状态下，使用过程中因某种原因造成死机，此时可以用热启动的方式重新启动计算机。
一种方式是同时按下键盘上的Ctrl、Alt和Del这3个键（Ctrl+Alt+Del），另一种方式是按下计算机主机箱上的Reset（复位）按钮。
2.个人计算机的主要性能指标
个人计算机的主要性能指标有：
（1）主频。
主频就是计算机CPU的工作频率，CPU主频越高，计算机的运行速度就越快。
CPU主频是以MHz（兆赫）、GHz（千兆赫）为单位的。
（2）字长。
字长是指CPU内部各寄存器之间一次能够传递的数据位，即在单位时间内（同一时间）能一次处理的二进制数的位数。
（3）内存容量和存取周期。
内存容量是指内存中能存储信息的总字节数。
内存进行一次“读”或“写”操作所需的时间称为内存的访问时间，而连续启动两次独立的“读”或“写”操作（如连续的两次“读”操作）所需的最短时间，称为存取周期。
内存容量越大，存取周期越小，计算机的运算速度就越快。
（4）高速缓冲存储器（Cache）。
高速缓冲存储器简称高速缓存，对提高计算机的速度有重要的作用。
（5）总线速度。
总线速度决定了CPU和高速缓存、内存和输入、输出设备之间的信息传输容量。
计算机的运算速度是一项综合性的指标，是包括上述因素在内的多种因素的综合衡量，其单位是MIPS（百万条指令/秒）。
3.微处理器
个人计算机中的CPU又称作微处理器，微处理器的发展基本遵循了摩尔定律。
摩尔定律认为微处理器的性能通常18到24个月便能增加一倍
4.主板
主板（MainBoard）是个人计算机中除CPU之外，最基本、最重要的基础部件了。
计算机中的其它部件都连接在主板上，因此主板性能的好坏直接影响计算机的总体性能。
5.外部存储器
计算机的外存可用来长期保存信息，外存上的信息主要由操作系统进行管理，外存一般只和内存进行信息交换。
常见外存有：
（1）软盘存储器；
（2）硬盘存储器简称硬盘；
（3）光盘存储器；
（4）移动存储器。
6.多媒体计算机
有多媒体功能的计算机叫做多媒体计算机（简称MPC）。
多媒体计算机包含5个基本部分：
个人计算机、CD-ROM或DVD驱动器、声卡、音响或耳机、Windows操作系统。
也可以配置视频卡，快速处理视频图像，为多媒体计算机与电视机、摄像机等设备的连接提供接口。
现在配置的个人计算机几乎都是多媒体计算机。
1.2.4人机界面
什么是人机界面
我们这里所指的人机界面，是指计算机系统的用户界面上控制输入的方法。
人机界面（Human-MachineInterface）或称人机交互（Human-ComputerInteraction），是人与机器进行交互的操作方式。
计算机人机界面大致经过了四代的演变：
（1）命令语言；
（2）菜单选项；
（3）图形用户界面GUI（GraphicsUserInterface）；
（4）自然语言。
人机界面是计算机学科中最年青的分支学科之一。
它是计算机科学和认知心理学两大科学相结合的产物，它涉及当前许多热门的计算机技术，如人工智能、自然语言处理、多媒体系统等，同时也吸收了语言学、人机工程学和社会学的研究成果，是一门交叉性、边缘性、综合性的学科。
1.3因特网
信息社会的基础是计算机和互连计算机的网络。
计算机网络萌芽于20世纪60年代，70年代兴起，80年代继续发展和逐步完善，而90年代则迎来了网络化的高潮。
因特网（Internet）作为当今世界上最大的计算机网络，将我们带入了一个完全信息化的时代，它正改变着人们的生活和工作方式。
在信息社会里，人们必须学会在网络环境下使用计算机，通过网络进行交流，获取信息。
本节主要介绍因特网的基本使用常识。
1.3.1因特网的起源与发展
因特网最早来源于美国国防高级研究计划局DARPA（DefenseAdvancedResearchProjectsAgency）的前身ARPA建立的ARPAnet，该网于1969年投入使用。
最初，ARPAnet主要用于军事研究目的。
现代计算机网络诞生的标志是ARPAnet。
回顾因特网在我国发展的历史，可以粗略地划分为两个阶段：
第一阶段是实现和因特网电子邮件系统的互连（1983年~1993年）。
第二阶段是实现和因特网的完全互连，提供因特网的全功能服务。
目前，已经形成了中国科技网（CSTnet）、中国教育和科研计算机网（CERnet）、中国电信（CHINAnet）、中国网通（CNCnet）四大主流网络。
1.3.2因特网的应用
1.在因特网上获取信息
因特网已经成为最大的信息资源宝库，从政策、法规、经济、教育、科技到娱乐、商业等等，几乎无所不包。
这些信息以各种形式分布在世界各地的计算机上。
2.在因特网上交流信息
因特网的出现，使人们的交流变得更加快捷和方便。
E-mail，即电子邮件，是我们使用因特网进行信息传递的主要途径之一。
BBS是英文BulletinBoardSystem的缩写，中文名称叫做“电子公告板”。
ICQ是英文“Iseeyou（我找你）”的谐音，俗称“网上寻呼机”，它是以色列Mirabilis公司1996年开发出的一种即时信息传输软件。
Blog是继E-mail、BBS、ICQ之后出现的第四种网络交流方式。
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