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计算机概述1计算机的特点与分类2计算机系统组成和工作原理4计算机文化与道德5计算机的应用领域3内容提纲2数据表示6计算机硬件系统7输入/输出8微型计算机计算机软件系统10计算机操作系统119内容提纲3程序设计与程序12计算机的定义计算机的定义

与计算机的发展有紧密的联系，1940年以前，计算机甚至被定义为“执行计算任务的人”。现代意义上的计算机起源于20世纪40年代，美国国防部委托宾夕法尼亚大学的一个科学家小组研制一台计算工具帮助他们进行弹道轨迹的计算以加快新式武器的研制进程。这项工作的结果是——1945年

年底产生了人类历史上第一台真正的“计算机”，即ENIAC（ElectronicNumericalIntegratorAndComputer，电子数值积分与计算机）。41.1计算机概述ENIAC是在冯•诺依曼（Von•Neumann）的一份报告的基础上研制的，这篇报告也因此被称为“在计算机

科学史上最具有影响力的论文”，冯•诺依曼被称为“现代计算机之父”。ENIAC的问世，使人类进入了计算机时代。根据冯•诺依曼报告中的基本概念，计算机是一种可以接收输入、存储与处理数据并输出处理结果的电子设备。计算机看起来非常复杂，但其本质非常简单，在计算机内

部，所有的程序、图形、声音及文字都是由0和1两个数字表示并演化的。从20世纪40年代至今，计算机都建立在冯•诺依曼理论的基础上，因此，计算机被称为“冯•诺依曼型计算机”。51.1计算机概述计算机的产生与发展6人类最早的计算工具包括人手、石子、

木棒、结绳等.我国在春秋战国时期使用竹子做成算筹进行计数，在唐代的时候开始使用早期的算盘进行计算.1642年法国数学家帕斯卡发明了手动齿轮计算机.1936年美国的数学家艾肯根据巴贝奇的思想发明了分析机.1946年2月在宾夕法尼亚州州立大

学造出了世界上第一台电子计算机ENIAC.1.1计算机概述计算机的产生与发展71.1计算机概述第1代（1946—1958年）采用电子管做开关元件，使用机器语言；第2代（1959—1964年）主要元件采用晶体管分立元件，开始使用高级语言；第3

代（1965—1971年）开始使用中、小规模集成电路代替晶体管分立元件，并开始使用操作系统；第4代（1971年至今）开始使用大规模和超大规模集成电路（VLSI），并行处理。81.1计算机概述我国计算机的发展1958年我国第一台电子管计算机103机诞生，速度2003次/s，同年，第一

台晶体管计算机试制成功。1959年研制成功104机，速度10000次/s以上，1956年，研制成功320机，速度达到8万次/s。1971年研制成功第一台集成电路计算机TQ-16，速度十几万次/s，1977年，第一批小型机DJS-050系列研制成功。1983年，“银河”巨型机在国

防科技大学研制成功，速度1亿次/s，1992年，“银河Ⅱ”巨型机研制成功，速度10亿次/s。1999年10月研制成功的神威计算机，其峰值浮点速度3840亿次/s，主要技术指标达到国际水平，使我国成为继美国、

日本之后第3个具备研制大规模高性能计算机系统能力的国家。我国计算机的发展1985年6月，中国第一台IBMPC兼容微型机——长城0520CH研制成功。2001年，中科院计算所研制成功我国第一款通用CPU——“龙芯”，2002年，曙光公司推出完全自主

知识产权的“龙腾”服务器。早期国产软件主要用于配套专用系统，银河I巨型机的操作系统YHOS是中国研制成功的第一个巨型机操作系统。1999年3月，全球第一套完整的中文Linux发行版——Xteamlinux中文版1.0由冲浪平台（中国）软件技术有限公司开发成功并正式发布是中国研制成

功的第一个巨型机操作系统。中软总公司1999年发布COSIX64，是我国第一个符合国际技术标准的64位高端操作系统。91.1计算机概述101.1计算机概述未来计算机发展方向微型化网络化智能化巨型化计算机概述1计算机的特点与分类2计算机的应用领域计算机系统组成

和工作原理4计算机文化与道德53内容提纲11数据表示6计算机的主要特点运算速度快计算精度高逻辑判断能力存储容量大自动运行特性121.2计算机的特点与分类1．运算速度快现代电子计算机速度可以达到每秒上亿次，甚至

更高，反映计算机运算性能的常用指标有：主频：微处理时钟的频率，频率越高，运算速度越快。如P4的主频为1.2G（1.2GHz）。存取周期：存储器进行一次完整的写操作和读操作所用的时间。系统总线速度高达100MHz的SDRAM的读写周期为10ns～15n

s（纳秒）。运算速度：计算机每秒能够执行指令的条数。131.2计算机的特点与分类2．计算精度高计算机内部采用二进制数字进行运算，可通过增加表示数字的设备或采用编程技巧，使数值计算的精度越来越高。例如，对圆周率的计算

，数学家们经过长期艰苦的努力只算到小数点后500位，使用计算机很快即可算到小数点后200万位。3．逻辑判断能力逻辑判断能力使得计算机具有智能特点。在1997年举行的人机国际象棋大战中，一台名为“深蓝”的超级计算机击败了国际象棋的世界冠军，轰动了世界。141.

2计算机的特点与分类4．存储容量大电子计算机可以将大量的信息存储在存储器中。例如，一张光盘可以存储650MB的数据。常用数据存储计量单位有：位（bit，b）、字节（Byte，B）。1Byte=8bit，1kB=1024

B（Byte），1MB=1024KB=1048576B，1GB=1024MB=1048576KB=1073741824B。5．自动运行特性计算机与其他计算工具的本质区别在于能实现自动、连续地进行各种操作。计算机从正式操作开始到输出结果，整个过程可以在

程序控制下自动进行。151.2计算机的特点与分类计算机的分类161.2计算机的特点与分类主机小巨型机工作站巨型机个人计算机小型机计算机概述1计算机的特点与分类2计算机的应用领域计算机系统组成和工作原理4计算机文化与道德53内容提纲17数据表示6传统应用领域181.3计算机的应用领域1．科学

计算（数值计算）2．数据处理（信息管理）3．过程控制现代应用领域191.3计算机的应用领域1．计算机辅助系统2．办公自动化3．娱乐休闲计算机概述1计算机的特点与分类2计算机的应用领域计算机系统组成和工作原理4计算机文化与道德53内容提纲20数据表示6计算机系统的组成一个完整的计算机系统

包括硬件系统和软件系统两大部分。计算机硬件系统结构主要由5大基本部件组成，包括运算器、控制器、存储器、输入备和输出设备，在结构上以运算器为中心。211.4计算机系统组成和工作原理计算机基本组成运算器•又称算术/逻辑单元（Arithmetic/LogicUnit，ALU），是计算机对数据

进行加工处理的部件，主要执行算术运算和逻辑运算。控制器•计算机的指挥控制中心，负责从存储器中获取指令，并对指令进行译码，根据指令的要求，按时间的先后顺序对指令加以解释，并向其他部件发出相应的控制信号，保证各部件协调工作。存储器•计算机的记忆存储部件，用于

存储程序指令和数据。存储器分为内存储器和外部存储器。输入设备•负责把用户命令包括程序和数据输入到计算机，例如键盘、鼠标、扫描仪、手写笔等。输出设备•主要负责将计算机中的信息传送到外部媒介供用户查看或保存。221.4计算机系统组成和工作原理计算机基本工

作原理计算机指令（Instruction）：计算机的工作过程就是执行程序的过程，程序是一系列按一定要求排列的指令。一条计算机的指令通常分为两个部分：一部分是指出执行什么操作，如加、减运算等，称为操作码；另一部分指出需要操作的数据或数据的地址，称为

操作数。操作码→ADDAX，9←第2个操作数↑第1个操作数其中，ADD是操作码，AX是第一个操作数存放的地址，9是第二个操作数，该指令含义将AX中的数和9相加，结果再存入AX中。231.4计算机系统组成和工作原理

计算机通过程序完成任务，程序由若干条指令组成，了解计算机执行程序的过程即可明白计算机的工作原理。计算机执行一条指令的全过程包括以下步骤：取指令和分析指令；执行指令。存储程序原理程序是由机器指令按一定顺序组合而成的。实现自动运行需要把指令存储起来，

计算机在运行时逐一取出指令，根据指令进行操作，该原理即存储程序原理。241.4计算机系统组成和工作原理计算机系统主要技术指标1.字长（WordLength）：计算机的运算部件能够同时处理的二进制数据的位数。字长决定了计算机的精度、寻址速度和处理能力。2.运算速度：运算速度指CPU每秒能执行

的指令条数，单位为每秒执行百万条指令数MIPS（MillionInstructionsPerSecond）。3.存储容量（MemoryCapacity）：存储容量是指微型机内配置的随机存储器的总字节数，在系统中直接与CPU相连，为CPU

提供程序和原始数据，并存放CPU产生的处理结果。251.4计算机系统组成和工作原理计算机系统主要技术指标4.系统总线的传输速率：系统总线的传输速率直接影响计算机输入输出的性能，系统总线的传输速率与总线中的数据宽度及总线周期有关。5.外部设备配置：微型机基本外设配

置包括键盘、显示器、软盘驱动器、硬盘驱动器、鼠标等。6.软件配置：软件配置包括操作系统、程序设计语言、数据库管理系统、网络通信软件、文字处理软件、其他应用软件等。7.其他指标：如机器兼容性、系统可靠性、系统可维护性等。261.4计算机系统组成和工作原理计算机概

述1计算机的特点与分类2计算机的应用领域计算机系统组成和工作原理4计算机文化与道德53内容提纲27数据表示6计算机文化日常生活和工作中，人们使用许多原本属于计算机专业的概念来描述其他现象，逐渐形成了计算机文化。计

算机引发的道德问题面对面的交流减少，造成人际关系的疏远网络犯罪信息素养内涵主要包括信息意识、信息知识、信息能力和信息品质等。281.5计算机文化与道德计算机概述1计算机的特点与分类2计算机的应用领域计算机系统组成和工

作原理4计算机文化与道德53内容提纲29数据表示6数制数制是指用一组固定的数字按照一套统一规则表示数值的方法。数制的种类很多，除了常见的十进制数，还有六十进制数，如60秒为1分钟，十二进制，如12个月为一年等。常用数制常用数制包括十进制、二进制、八进制、十六进制，计算机中，数据采用二进制

表示。301.6数据表示计算机中采用二进制表示的原因电路简单可靠性高逻辑性强运算简单311.6数据表示四种常用数制的表示方法十进制数用10个数码（0～9）表示所有的数，基数是10，采用逢十进一的计数方法，十进制的符号表示：“D”。二进制数用

2个数码（0和1）表示所有的数，基数是2，采用逢二进一的计数方法，二进制的符号表示：“B”。八进制数的特点是用8个数码（0～7）表示所有的数，基数是8，采用逢八进一的计数方法，八进制的符号表示：“Q”。十六进制数的特点是用16个数码（

0～F）表示所有的数，基数是16，采用逢十六进一的计数方法，十六进制的符号表示：“H”。321.6数据表示不同进制数值之间的相互转换1．二进制、八进制和十六进制数转换为十进制数转换原则：按权展开，相加之和。

【例1.1】将二进制数10001011B转换成十进制数。10001011B=1×27+0×26+0×25+0×24+1×23+0×221×21+1×20=128+8＋2＋1=139331.6数据表示2．十进制数转换为二进制

数转换原则：整数：除2取余数，倒排列；小数：乘2取整数，顺排列。【例1.2】将十进制数34.25转换成二进制数。34÷2=17…余017÷2=8…余18÷2=4…余04÷2=2…余02÷2=1…余01÷2=0…余10.25×2=0.5…取整得00.5×2=1.0…取整得134.25=100

010.01B341.6数据表示3．二进制数与八进制数、十六进制数的相互转换二进制转换成八进制：三位一组法。【例1.3】将二进制数100101010011转换成八进制数。100101010011（高位不足三位补0填充）↓↓↓↓4523100101010011B=4523Q二进制转换成

十六进制：四位一组法。【例1.4】将二进制数1010001011111001B转换成十六进制数。1010001011111001（高位不足四位补0填充）↓↓↓↓A2F91010001011111001B=A2F9H351.6数据表示数据表示单位位（bit）:位是计算机存储数据的最小单位

。一个二进制位能表示21=2种状态，每增加一位，所能表示的信息量增加一倍。字节（Byte）:字节是数据处理的基本单位，规定一个字节等于8位二进制，即1B=8bit。在计算机中以字节为单位来度量存储容量，如B、KB、MB和GB等，其中：1KB=210=1024B1MB=210

×210=1024×1024=1048576B1GB=210×210×210=1024×1024×1024=1073741824B字（Word）:计算机处理数据时，CPU通过数据总线一次性处理的数据长度的二进制位数称为字。361.6数据表示字符数据

编码计算机只能识别二进制，因此，计算机内部的信息均需要用二进制的0和1对其进行编码。西文字符与ASCII码ASCII（AmericanStandardCodeforInformationInterchange）是美国标准信息交换代码

，是国际上通用的英文字符编码。汉字及其编码（国标码）的基本概念371.6数据表示计算机硬件系统7输入/输出8微型计算机计算机软件系统10计算机操作系统119内容提纲38程序设计与程序12计算机硬件之间通过系统总线连接

为一个整体。391.7计算机硬件系统计算机硬件系统的组成1.CPUCPU是中央处理器（CentralProcessingUnit）的英文缩写，CPU是计算机的指挥中心，由运算器和控制器组成。CPU的主要性能指标

有：字长、主频、运算速度等。CPU内部结构可以分为控制单元、逻辑单元和寄存器三部分。401.7计算机硬件系统2.内存储器内存储器又称主存储器，是确保计算机正常工作的必要条件，内存的容量与性能是影响计算机整体性能的决定性因素之一。内存储器分为只读存储器（ROM）和随机存储器（RAM）。

内存主要技术指标：容量、存取时间、奇偶校验位、接口类型。411.7计算机硬件系统3.外存储器外存储器即外存，也称辅存，是内存的延伸，其主要作用是用于存储暂时不用又需要保护的系统文件、应用程序、用户程序、文档、数据等。外

存储器包括磁盘存储器、光盘存储器和U盘存储器，和内存相比，外存的容量一般较大，但访问速度相对内存要慢很多。421.7计算机硬件系统4.存储系统的层次结构存储系统的层次结构是把各种不同存储容量、不同存取速度的存储设备，

按照一定的体系结构组织起来，使存储的程序和数据按层次分布在各存储设备中。43存储系统的层次结构1.7计算机硬件系统计算机硬件系统7输入/输出8微型计算机计算机软件系统10计算机操作系统119内容提纲44程序设计与程序121.

输入设备输入设备是用于将信息输入计算机的装置，常用的输入设备有键盘、鼠标、扫描仪、调制解调器、模数（A/D）转换器等。451.8输入/输出2.输出设备输出设备是计算机将运算结果传送给用户的设备，常用的输出设备有显示器、打印机、绘图仪、调制解调器、数模（

D/A）转换器等。46CRT显示器、LCD显示器和投影仪的外观针式打印机、喷墨打印机与激光打印机1.8输入/输出3.总线I/O总线是外围设备访问CPU和内存的数据通道，主要包括地址总线（AB）、数据总线（DB）和控制总线（CB），分别负责传送地址信号、数据信号和控制信号。内部

总线：•ISA（工业标准体系结构）：最大总线宽度是16bit，最高时钟频率为8MHz。•PCI：最大总线宽度是32位或64位。外部总线：RS-232接口，USB（UniversalSerialBus，通用串行总线）接口。471.8输入/输出计算机硬件系统7输入

/输出8微型计算机计算机软件系统10计算机操作系统119内容提纲48程序设计与程序12概述微型计算机也是由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部分组成，随着集成电路芯片集成度的提高，运算器和控制器通常集成

在一片芯片内，称为中央处理器，简称CPU。微型计算机中的其他部件也都是大规模集成电路芯片，因此，微型计算机内部连接方式也发生了相应变化。微型计算机内部连接方式以三条线路为中心：数据总线、地址总线、控制总线，称为总线连接方式。491.9微型计算机主板系统主板（母

板）是微型机中最大的集成电路板，由微处理器模块、内存模块、基本（I/O）接口、中断控制器、DMA控制器及系统总线组成。系统主板的性能主要由配合CPU的芯片组决定，选择主板要考虑其支持的最大内存容量、扩展槽的数量、支持最大系统外频、可扩展性等因素

。50主板1.9微型计算机微型计算机市场目前微型计算机市场主要由品牌机、商家组装整机（兼容机）和零部件三大部分组成。品牌机是指计算机生产企业按照国家公布的实施强制性认证的产品目录中的要求，生产销售，通过3C认证的计算

机产品。组装整机（兼容机）是由商业企业和小规模经营者，按照某种需求在零部件市场采购配件组装成整机进行销售。511.9微型计算机计算机硬件系统7输入/输出8微型计算机计算机软件系统10计算机操作系统119内

容提纲52程序设计与程序121.程序把指令排列成一定的执行顺序并能完成一定目标工作的指令序列称为程序。531.10计算机软件系统2.软件软件是指为管理、运行、维护及应用计算机所开发的程序、数据和相关文档的集合。一个完整的计算机系统由硬件系统和软件系统两部分组成。软件系统层次示意图

计算机硬件系统7输入/输出8微型计算机计算机软件系统10计算机操作系统119内容提纲54程序设计与程序121.操作系统的定义操作系统（OperatingSystem，OS）是计算机中最重要的系统软件

。操作系统是指用于控制和管理计算机硬件和软件资源、合理地组织计算机工作流程以及方便用户使用计算机的程序的集合。操作系统可以在概念上分割成内核（Kernel）和壳（shell）。一个壳程序包裹了与硬件直接交流的内核，计算机内部通信流程为：硬

件←→内核←→壳←→应用程序。551.11计算机操作系统56操作系统功能CPU管理存储器管理文件管理设备管理用户接口（作业管理）1.11计算机操作系统操作系统的分类从计算机体系结构的角度分类：单机操作系统（单机单任务操

作系统，单机多任务操作系统）、主从式多终端操作系统、多机多用户操作系统、网络操作系统、分布式操作系统。从操作系统工作的角度分类：单用户系统、批处理系统、分时系统、实时系统。571.11计算机操作系统1.单用户操作系统单用户操作系统面对单一用户

，所有资源供单一用户使用，用户对系统有绝对的控制权。2．批处理操作系统批处理系统分为单道批处理系统和多道批处理系统，是成批处理或者顺序共享式系统，允许多个用户以高速、非人工干预的方式进行成组作业工作和程序执行。3．分时操作系统分时系统是一类多道程序系

统，基于主从式多终端的计算机体系结构。一台功能很强的主计算机可以连接多个终端（几十台、上百台终端），供多个用户同时上机操作。581.11计算机操作系统4．实时操作系统实时系统是指系统对输入的及时响应，对输

出的按需提供，无延迟的处理，是一类特殊的多道程序系统，主要应用于需要对外部事件进行及时响应并处理的领域。5．网络操作系统网络操作系统是建立在单机操作系统之上的开放式的软件系统，面对的是不同的计算机系统的互连操作和不同的单机操作系统之间的资源

共享、用户操作协调和与单机操作系统的交互，解决多个网络用户（甚至是全球远程的网络用户）之间争用共享资源的分配与管理。591.11计算机操作系统6．分布式操作系统大量的计算机通过网络连接在一起，可以获得极高的运算能力

及广泛的数据共享，这种系统称为分布式系统。现代操作系统的发展已经远远超出了上述的单一的、基本类型的操作系统，目前，一个操作系统既含有批处理，也具有分时处理或者实时处理功能，也具有网络及分布式管理的功能，通用

操作系统。601.11计算机操作系统计算机硬件系统7输入/输出8微型计算机计算机软件系统10计算机操作系统119内容提纲61程序设计与程序121.程序设计概述计算机程序设计是指用计算机语言编写代码（指令）驱动计算机完成特定的功能，即用计算机能理解的语言控制计算机工作。计算机程序设计过程包括问

题描述、算法设计、代码编制以及调试运行。621.12程序设计与程序设计语言分析问题定求解方案算法分析编写程序调试运行程序编写文档维护程序设计的基本过程数学模型程序设计过程中，用计算机解决实际问题，必须从具体问题抽象出相应的数学模型，用该模型应能得出该问题的精确或近似解。确定数学模型的

计算方法，根据问题的具体要求，在已知的算法中选择一种合适的算法或设计一种新算法。用程序设计语言为确定的算法编制计算机程序，同时准备好作为程序处理对象的数据。程序编写完成后，调试运行程序。631.12程序设计与程序设计语言数据结构随着计算机技术

的发展，越来越多的非数值数据需要处理，数据的概念也被泛化，数字、字符、图像、声音都属于数据的范畴。数据是对客观事物的名称、数量、特征、性质的描述形式（即编码），是计算机能处理的一切符号的总称。数据结构中包括一批数据，是数据的一个集合，该集合中的数据个体称为数据元素，是数据的基本单位，一个

数据元素又称为一个数据结点，简称结点。数据结构是带有结构特性的数据元素的集合，研究数据的逻辑结构和数据的存储结构以及它们之间的相互关系，并对这种结构定义相应的运算，设计出相应的算法。641.12程序设

计与程序设计语言算法算法是指解决给定问题的有穷操作步骤的描述。简之，算法就是解决问题的方法，是对特定问题求解步骤的详细描述。在计算机应用中，算法是用于求解某个特定问题的指令的集合。算法必须满足的准则或标准：①有穷性；②确定性；③可行性；④输入性；⑤输出性。在一定意义上：程序

=算法+数据结构或程序设计=算法+数据结构+程序设计方法+程序设计开发工具651.12程序设计与程序设计语言程序的三种基本结构1.顺序结构：有A、B两个模块要执行，先执行A模块，再执行B模块。（A、B

模块代表一条语句或一种基本结构）。2.选择结构：当条件P的值为真时执行A模块，否则执行B模块。661.12程序设计与程序设计语言顺序结构程序流程图选择结构程序流程图3.循环结构当型循环结构：当条件P的值为真时，执行A模块，然后再次判断条件P的值是否为真，直到条件P的

值为假时转向下执行。直到型循环结构：先执行A模块，然后判断条件P的值是否为真，若P为真，再次执行A模块，直到条件P的值为假时转向下执行。671.12程序设计与程序设计语言当型循环结构程序流程图直到型循环结构程序流程图程序设计语言程序设计语

言是用于编写计算机程序的语言，程序设计语言的基础是一组记号和一组规则，根据规则由记号构成的记号串的总体就是语言。程序设计语言包含语法、语义和语用。681.12程序设计与程序设计语言程序设计语言的基本成分数据运算控

制传输程序设计语言可分为机器语言、汇编语言和高级语言。691.12程序设计与程序设计语言机器语言•机器语言用二进制编码表示每条指令，是计算机能识别和执行的语言。汇编语言•将每条机器语言指令用一串有意义的符号来

代替，通过符号串进行程序设计，这种语言称为汇编语言。高级语言•高级语言的表示形式近似于自然语言，对各种公式的表示近似于数学公式，且一条高级语言语句的功能往往相当于多条汇编语言的指令，程序编制相对比较简单。常用的高级程

序设计语言70•BASIC、FORTRAN、PASCAL、C等面向过程的程序设计语言•把面向问题的数据库系统语言称为甚高级语言。面向问题的程序设计语言•Java、C++、VB、VC、PowerBuilder、Delph

i等面向对象的程序设计语言1.12程序设计与程序设计语言