计算机应用基础教材提纲.docx

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计算机应用基础教材提纲

第一章计算机基础知识

1.1认识计算机

1.1．1计算机的起源及发展

人类的计算工具已经经过了算筹、算盘、计算尺、机械计算机、电子管计算机、晶体管计算机、大规模和超大规模集成电路计算机等多个阶段，正在向生物计算、光计算量子计算等方向探索。

人类从记数、计数到计算，经历了手工阶段、机械阶段、电子阶段。

分析其发展的动力，主要来自两个方面的需求：

一是提高计算能力（速度和精度），二是提高计算的方便性（降低成本、减小体积）。

1.手工计算阶段

计算工具从记数到计数，即对数进行度量。

在中国的春秋时期，出现了一种由木头或竹子做成的小木棍，用来模拟和扩展手指运算功能的计算工具，这就是算筹。

算盘是另一种用来扩展手指运算功能的计算工具。

中国在公元前五六世纪就已出现了算盘，成为使用最广泛、价格最低廉的计算工具。

17世纪出现了一种计算工具→计算尺。

还能进行一些三角函数、对数等比较复杂的非四则运算。

从石块、结绳、刻痕、十指、算筹、算盘、计算尺，都停留在手工计算的阶段。

2.机械计算阶段

1642年，法国人布莱兹˙帕斯卡发明了用齿轮计算的机械加法器。

1666年英国人莫兰发明了可以进行加减运算的机械计算器。

1673年德国人莱布尼兹改进帕斯卡的设计，增加了乘除运算。

1822年，英国人巴贝奇首先提出来整个计算过程自动化的概念，设计出第一台通用自动时序控制机械式计算机，称为“巴贝奇差分机”。

3.电子计算阶段

在1946年2月，美国宾夕法尼亚大学世界上第一台真正意义的电子计算机ENIAC（电子数字积分计算机）诞生，ENIAC的主要缺点是：

采用十进制而非二进制表示和计算数据，而且只能通过手工设置开关和插头来编程。

为克服这一困难，冯·诺依曼提出了程序存储的概念。

其基本思想是把预先编制好的用于控制计算机工作的程序输入到计算机的存储器中存储起来，计算机自动从中读取指令来控制各部分的工作。

三年后英国剑桥大学根据他的理论，开发出了世界第一台程序存储电子计算机EDSAC,冯·诺依曼是美籍匈牙利科学家，被称为计算机之父。

他首先提出“程序存储”的思想以及二进制作为数字计算机的数制基础。

根据冯·诺依曼体系结构构成的计算机，必须具有如下功能：

1）把需要的程序和数据送至计算机中。

2）必须具有长期记忆程序、数据、中间结果及最终运算结果的能力。

3）能够完成各种算术、逻辑运算和数据传送等数据加工处理的能力。

4）能够根据需要控制程序走向，并能根据指令控制机器的各部件协调操作。

5）能够按照要求将处理结果输出给用户。

为了完成上述的功能，计算机必须具备五大基本组成部件。

1）输入数据和程序的输入设备。

2）记忆数据和程序的存储器。

3）完成数据加工处理的运算器。

4）控制程序执行的控制器。

5）输出处理结果的输出设备。

程序存储的体系结构不断发展改进，如增加了浮点数、字符串等新的数据类型；采用了虚拟存储器，方便了高级语言编程；引入堆栈，支持过程调用、递归机制；支持多处理机；采用自定义数据表示；使程序和数据空间分开。

电子计算机根据所使用的关键器件又分为了四个时代。

（1）.第一代：

电子管计算机（20世纪40-50年代）使用机器语言和汇编语言进行操控。

没有操作系统的支持。

（2）.第二代：

晶体管计算机（20世纪50-60年代），采用晶体管作为逻辑器件，内存采用磁芯存储器，外存采用磁鼓和磁盘，并开始使用高级语言进行操控。

（3）.第三代：

集成电路计算机（20世纪60-70年代）小规模的集成电路作为逻辑器件，采用半导体存储器作为内存，磁盘作为外存，简单的操作系统开始出现。

（4）.第四代：

大规模、超大规模集成电路计算机（20世纪70-现在），大规模集成电路（LSI）、超大规模集成电路（VLSI）。

1.1.2计算机的特点、应用和分类

1.计算机的特点

（1）.计算速度快

（2）.计算精度高

（3）.逻辑性强

（4）.数据处理量大

（5）.自动化程度高，这是计算机区别于其他工具的本质特点。

（6）.应用领域广泛

2.计算机的应用

（1）.科学计算

（2）.信息管理

（3）.自动控制

（4）.人工智能

（5）.辅助工程，主要包括计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助教育（CAE）、计算机仿真（CS）。

（6）.学习娱乐

（7）.电子商务

3.计算机的分类

根据不同属性对计算机的分类方式有多种。

首先，按照计算机的规模可以划分为：

巨型计算机（超级计算机）、大型机、小型机、微型机、单片机。

大型计算机是指运算速度快、处理能力强、存储容量大、功能完善的计算机。

大型机多采用对称多处理器结构，有数十个处理器。

20世纪60年代出现小型机，应用于中小企业事业单位，近年来，逐渐被高性能的服务器所取代。

微型机主要是指有大规模集成电路组成，体积较小供个人使用的计算机，即通常所说的PC机。

1981年美国IBM公司推出第一代微型计算机。

单片机是将运算器、控制器、存储器等计算机核心器件集成在体积很小的芯片上，能够完成需要的计算和控制功能，嵌入于各种电子和机械产品中，如手机、家用电器、汽车、玩具以及工业机器设备。

其次，按照计算机的构成器件可以划分为：

电子计算机、光子计算机、量子计算机、生物计算机。

按照计算机用途不同可以划分为：

通用计算机和专用计算机。

此外，按照计算机内部所使用的电信号的形式，还可以划分为模拟计算机和数字计算机。

微型计算机或者个人计算机（PC）是我们日常接触最多的计算机形式，有可以分为、笔记本计算机、平板计算机、智能移动终端设备。

4.未来计算机发展趋势

（1）.网络化，计算机网络是现代通信技术与计算机技术结合的产物，其中，以云计算、物联网和大数据为代表的新一代计算机网络特点。

技术和应用模式最能体现网络化趋势的。

（2）.智能化

（3）.巨型化和微型化

1.2计算机的硬件系统

计算机硬件是指计算机系统中由电子、机械和光电元件等组成的各种物理装置的总称。

简言之，计算机硬件的功能是输入并存储程序和数据，以及执行程序把数据加工成可以利用的形式，最终以某种方式输出。

从外观上看，微型计算机的硬件主要由主机箱和外部设备组成。

主机箱内主要包括CPU、内存、主板、硬盘驱动器、光盘驱动器、各种扩展卡、连接线、电源；外部设备包括鼠标、键盘、显示器、音箱，通常将这些设备归纳为计算机硬件的五个基本组成部分：

运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备。

其中运算器和控制器共同构成中央处理器（CPU）。

1.2.1中央处理器（CPU）

程序是一系列指令的集合。

专门用来完成读取指令和执行指令的部件称为中央处理器。

目前市场上主流CPU的公司有Intel（英特尔）AMD。

CPU的作用就是要控制整个程序执行，具体包括以下基本功能：

（1）程序控制，

（2）操作控制（3）时间控制（4）数据运算。

除此之外，CPU还要负责计算机的输入/输出管理、总线控制、中断处理。

微型计算机的CPU是由运算器和控制器两部分组成。

1.运算器，它的运算功能是由一个称为算术逻辑运算单元（简称ALU）的数字电路实现的。

2.控制器，控制器由程序计数器PC，指令寄存器IR，指令译码器ID，操作控制器OC和时序信号产生器组成。

CPU的性能指标包括：

（1）.时钟频率（主频）

（2）.外频

（3）.前端总线频率

（4）.指令系统和字长，指令系统是指计算机所能执行的全部指令集合。

字长是CPU一次能并行处理二进制数的位数，字长越长，CPU的处理数据能力越强。

1.2.2存储器

存储器的几种分类方式：

1.按存储介质分类：

用来记录存储信息的物质称为存储介质。

存储介质必须具有两个不同的物理状态，才能被用来表示二进制的0和1，目前使用的存取介质主要有半导体器件、磁性器件、光介质。

半导体存储器由TTL或MOS半导体器件构成，如目前使用的内存；磁性材料存储器主要是磁表面存储器，如磁盘和磁带，一般用于外部存储器；光介质存储器采用金属或塑料材质，通过激光束来读写信息，如光盘。

2.按存取方式分类：

（1）.随机存取存储器（RAM）

（2）.顺序存取存储器

（3）.直接存取存储器

（4）.按内容访问存储器

3.按信息的可更改性分类：

存储器分为读写存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。

4.按断电后信息的可保存性分类：

可分为非易失性存储器（ROM、磁盘、光盘）和易失性存储器（RAM，Cache）

5.按所处位置及功能分类：

（1）.内部存储器

（2）.外部存储器

计算机通常采用高速缓冲存储器、主存和外存三级存储器体系结构。

（1）.高速缓冲存储器（Cache）

（2）.主存储器

（3）.外存储器（外存）

1.2.3输入/输出设备

输入设备将数据、命令和程序等来自外部的信息，转换成计算机能接受并识别的形式，送入计算机。

输出设备是将计算机运算处理的结果，转化成人或其他设备能接受和识别的形式并展现出来，输出信息的形式有字符、文字、图形、图像、声音、视频。

微型计算机常用的输入设备有；

1.键盘：

键盘有台式机键盘、笔记本计算机键盘、工控机键盘、智能手机键盘以及各种终端设备所支持的键盘。

而最常用的台式机键盘根据接口的不同又分为PS/2键盘、USB键盘和无线键盘。

2.鼠标：

鼠标按工作原理不同分为机械鼠标和光学鼠标，按按键数量分为两键鼠标、三键鼠标、滚轮鼠标和多键鼠标、根据接口的不同又分为PS/2鼠标、USB鼠标和无线鼠标。

3.扫描仪

4.麦克风（传声器）

5.摄像头

6.触摸屏

常用的输出设备主要有：

1.显示器，根据显示的原理不同，分为CRT（阴级射线管）、LCD（液晶）、LED（发光二极管）、

2.打印机；按照打印方式，常用的打印机有针式打印机、喷墨打印机、激光打印机.

3.音箱和耳机；

1.2.4主板

主板（PCB）又称主机板、系统板、母版。

主板从形态看是一块矩形印制电路板，通常采用四层板或六层板.当计算机加电后，电流会通过CPU、芯片组、插槽和接口，启动各个硬件设备，随后，计算机会根据BIOS（基本输入输出）芯片中预设的程序来依次识别硬件，并进入操作系统，开始工作。

主板上的总线（Bus）是连接CPU与其他设备的一组信号线，根据传递信息的不同，总线分为:

控制总线，用来发送CPU命令到存储器和输入输出设备。

地址总线，用来发送存储器地址；数据总线，用来在存储器和输入输出设备之间传输数据。

主板上的芯片组（Chipset）是一组辅助CPU工作的超大规模集成电路，负责控制和协调CPU和外围设备的联系，芯片组按照功能和在主板所处的位置分为两部分，分别叫南桥和北桥。

北桥芯片组比较靠近CPU，主要负责CPU与内存之间的数据交换、控制显卡等功能，带散热片。

南桥芯片离CPU远，不带散热片。

主板上多个插槽主要包括安装内存的内存插槽，连接声卡、显卡、网卡等外围设备适配器的PCI扩展插槽；用来连接硬盘、光驱等设备数据线的IDE插槽。

主板厂商华硕、技嘉、微星；芯片组厂商英特尔（INTEL）AMDNVIDIA。

1.2.5计算机的通信接口

人们通常把计算机内外部进行通信的结合处称之为通信接口，简称接口。

计算机通信的传输方式两大类：

串行传输和并行传输。

串行传输通过一条传输线路将计算机中的二进制数据的各个位顺序传输，分别对应串行接口和并行接口。

多种接口有：

PS/2用于连接鼠标和键盘，连接鼠标的接口为绿色，连接键盘的为紫色。

COM1接口是标准的RS-232串口，采用9针D形连接器，可以连接打印机，游戏手柄，工业机械设备，目前较少使用。

VGA接口也称为D-Sub接口，用来连接显示器和投影仪，D形15个针孔分成三排，每排5个。

LPT接口是一种并口，连接打印机扫描仪，25个针孔，两排12和13个。

RJ-45（网络接口）水晶头（）8条芯线。

USB（通用串行总线）优点：

1.可以热插拔。

2.携带方便3.标准统一4.可以连接多个设备。

HUB就是多个USB接口集成器。

COM1，PS/2，VGA，RJ-45，USB都支持的是串行通信，只有LPT接口是一种并口。

1.3计算机的软件系统

1.3.1计算机软件的分类

1系统软件：

泛指哪些为了有效地使用计算机系统，为应用软件开发与运行提供支持，或者能为用户管理与使用计算机提供分别的一类软件。

基本输入/输出系统（BIOS）、操作系统（Windows/UNIX/Linux）、程序设计语言处理系统（C语言编译器，Java语言编译器）、数据库管理系统（ORACLE/SQL/Server/Access）都属于系统软件。

2.应用软件：

泛指哪些专门用于解决各种具体应用问题的软件或程序。

按照应用软件的开发方式和适用范围，应用软件可分为通用应用软件和定制应用软件。

由于应用软件是在系统软件的基础上开发和运行的，在应用软件之间需要一个“中间件”，的软件。

另外按用户获取软件的方式不同划分为，商品软件，共享软件、自由软件。

目前广泛应用的TCP/IP、Apache服务器软件和Linux操作系统都是自由软件。

1.3.2计算机软件如何控制硬件工作

计算机的软件是由各种程序设计语言编写的，软件来控制硬件工作依照的是程序编写者用程序设计语言预先设计好的方法和步骤。

程序语言是用户与计算机之间进行交互的工具，这些程序语言或者直接操控硬件，或者经过解释、翻译，变成硬件能识别的各种控制命令。

程序设计语言经历了机器语言、汇编语言、高级语言三个阶段。

高级语言编写的程序计算机硬件不能直接识别，需要翻译成机器语言才可以使用。

高级语言的翻译过程有两种形式：

编译和解释。

编译是将高级语言编写的源程序整个翻译成目标程序（OBJ程序），然后再执行目标程序，以完成源程序所要完成的功能。

编译的过程是由编译程序完成的。

解释方式是指源程序进入计算机后，由解释程序对源程序进行分析，边解释边执行，并立即得到运行结果。

解释过程不产生目标程序。

高级语言的种类有：

Basic/C/Fortran/C++/JavaC#VisualC++。

编写的程序或软件最终变成一条条具体的指令才能控制计算机硬件工作，计算机指令是指计算机硬件执行某种操作的命令。

一台计算机所有指令的集合构成该机器的指令集，也称为指令系统。

因此指令是程序员进行程序设计的基本出发点和最小单位，指令系统常用汇编语言来描述，便于人们分析和设计。

但硬件最终执行的是用机器语言表示的二进制代码程序。

指令系统是软件与硬件的交界面。

指令系统主要包括指令格式、寻址方式、指令类型和指令功能等内容。

指令格式是指指令用二进制代码表示的结果形式，通常由若干个字段构成，主要包括操作码和地址码字段。

一条机器指令的基本格式为：

操作码OP

地址码D

操作码指明了计算机应进行什么性质的操作，如加减乘除运算或数据的传送、移位。

地址码指明了操作的数据或数据存放的地址。

1.4微型计算机的性能指标

衡量计算机性能指标有如下几个：

1.CPU的性能指标：

主要包括机器字长和运算速度两大方面。

机器字长是指计算机的运算部件能同时处理的二进制数据的位数。

字长通常是字节的整倍数，它与计算机的功能和用途有着很大的关系，字长不仅决定着寄存器、运算器、数据总线等部件的位数，还决定了计算机的运算精度。

字长越长，计算机的运算精度就越高。

运算速度用CPU每秒能执行的指令条数来表示，单位是MIPS（每秒百万条指令），影响CPU运算速度的因素有很多，最主要的是CPU的时钟频率，即主频。

主频表示的是CPU内数字脉冲信号的振荡速度。

主频越高，CPU在一个时钟周期里所能完成的指令数就越多，CPU的运算速度也就越快。

主频的单位为Hz。

主频的高低与外频和倍频有关。

外频是CPU与主板之间同步运行的速度，外频越高，CPU就可以同时接受更多来自外围设备的数据。

倍频是指CPU的运行速率相比于系统外围设备速率的倍数。

所以CPU主频=外频×倍频。

2.内存容量（内存储器）主存，是CPU可以直接访问的存储器。

3.输入输出数据传输速率

1.5信息在计算机中的表示

电子计算机的工作原理是通过对电信号的有和无两种状态进行识别和判断，从而实现对0和1两个二进制数的处理。

1.5.1数制的转换

1.数制的概念：

数制是人们利用数字符号来计数的方法。

将数字符号排列，按由低位向高位进位计数的方法称为进位计数制，概括起来可以说“逢几进一”，就是几进制计数。

一个数无论采用那种数制表示，都包括两个基本要素：

基数与位权。

基数是指数制允许使用的基本数字符号的个数。

十六进制有0~9以及ABCDEF六个字母。

一个数字符号出现在数中不同数位上，其代表的数值是不同的。

一个数字符号所表示的数值就等于该数字乘以一个与它所在数位有关的常数，这个常数称为位权，简称权。

位权的大小是以基数为底，数字符号所在位置的序号为指数的整数次幂。

任何一种数制，其整数部分最低位的位置序号定义为0，每高一位位置数加1，小数部分的位置序号为负值，每低一位位置序号减1。

为了方便表示各种数制，通常用括号把数括起来，并在右下角标注数制的方式表示，例如（1234）10表示十进制数1234，

例如，对于十进制数23591.87，基数是10，每一位的权为：

2

3

5

9

1

.

8

7

10410310210110010-110-2

2.二进制数的特点：

容易实现，工作可靠，运算简单，便于逻辑运算和逻辑设计。

3.数制之间的转换：

在任意的R进制数中，任意一个数S都可以按权展开式的形式表示为

。

其中，r为数制中允许使用的数字符号，取值范围为0~R-1，R为其基数；n为整数部分的位数；m为小数部分的位数。

例如：

（254.13）10=2×102+5×101+4×100+1×10-1+3×10-2

（1011011.011）2=1×26+0×25+1×24+1×23+0×22+1×21+1×20+0×2-1+1×2-2+1×2-3

（7A.3C）16=7×161+10×160+3×16-1+12×16-2

1）十进制数转换二进制数的法则：

整数部分“除2取余，自下而上”；小数部分“乘2取整，自上而下”。

2）十六进制数转换二进制数的法则：

将十六进制数的每一位数字用等值的二进制数代替即可；例如，（4AF.3C）16=（010010101111.00111100）2。

3）二进制数转换十六进制数的法则：

整数部分由小数点向左每四位一组，小数点向右每四位一组，不足四位补0，然后用每组二进制数等值的十六进制数代替即可。

例如、：

（1011001001.101011）2=（001111001001.10101100）2=（2C9.AC）16。

数字后面加H表示十六进制数，加B表示二进制数，加D或不加表示十进制数。

一个二进制码元0或1是最小的信息单位称为bit（比特）或位，简写为b。

通常用8位二进制数构成一个Byte（字节），简写为B，一个字母一个字节，一个汉字站两个字节。

1KB（千字节）=210B=1024B1MB（兆字节）=210KB=1024KB1GB（吉字节）=210MB=1024MB

1TB（太字节）=210GB=1024GB

1.5.2西文的表示方式：

ASCII码

最常用的字符编码方案是ASCII码，采用7位二进制数编码，表示128个不同的字符，其中95个字符可以从计算机标准键盘输入并且可以显示和打印，另外33个字符是控制码。

1.5.3中文的表示方式

汉字要在计算机中表示，需要经过输入、处理、输出三个环节，根据汉字在计算机表示中所处环节不同，其编码方式主要分为四类：

1.输入码（外码）。

分为数字编码，字音编码，字形编码。

2.交换码。

区位码是国标码的一种变换形式，94*94的方阵=8836

3.机内码（内码）。

汉字机内码=汉字国标码+8080H

4.汉字的字形码，汉字字形码又称汉字输出码或汉字字模，点阵字形编码是一种最常见的字形编码，所有汉字字形点阵信息的集合称为汉字字库，显示字库一般为16*16点阵字库，每个汉字的字形码占用32个字节的存储空间，打印字库一般为24*24点阵，每个汉字的字形码占用72个字节的存储空间。

第二章Windows7操作系统

2.1操作系统基本知识

2.1.1什么是操作系统

操作系统是计算机系统中一个不可或缺的组成部分，是一种管理计算机资源、控制程序运行、改善人机交互界面和为其他软件提供支持的系统软件。

操作系统管理计算机系统的软件和硬件资源，作为一种系统程序，其设计原则有两个：

1.能使得计算机系统使用更方便。

2.能使得计算机系统更高效地工作。

早期操作系统有CP/M，UNIX，微软的MS-DOS，苹果的MacOS，Linux，WindowsNT，WindowsCE，ARM，适用于移动智能终端的安卓（Android）、ios。

一个标准的个人计算机操作系统的主要任务应该包括进程管理，内存管理、文件系统管理、输入输出管理、网络通信管理、安全机制管理和驱动程序管理。

2.1.2认识Windows7操作系统

Windows7的建议硬件配置如下：

1.1GHz32位或64位处理器。

2.1GB内存（基于32位）或2GB内存（基于64位）及以上。

3.支持DirectX9128MB及以上显卡。

4.16GB以上硬盘空间。

5.显示器要求分辨率在1024×768像素及以上，或可支持触摸技术的显示设备。

2.1.3安装Windows7系统

两种安装方式：

一是尚未安装操作系统的安装，二是已安装操作系统的安装。

正在使用的计算机安装前，首先备份系统盘中的重要文件，包括“桌面”“我的文档”等空间中的文档，“收藏夹”中的网址，以及本机的驱动程序。

首先需要进入计算机BIOS（基础输入输出系统,（计算机用语）电脑记忆里永久的程序（用开始启动））中，将计算机的开机启动顺序设置为从光盘启动，通常在主机加电自检后，按Del键或者F2键，进入BIOS设置界面，找到“BootSequence”选项，将CD-ROM设置为第一启动顺序，然后将光盘放入光盘驱动器，等待显示“StartingWindows”，接着显示“Windowsisloadingfiles”，开始进入安装界面。

安装的第一步需要设置语言，安装类型有升级安装和自定义安装，“升级”选项是在现有Windows操作系统基础上使用，“自定义（高级）”选项在安装全选系统时使用。

2.1.4Windows7桌面

Windows7的桌面主题有桌面图标，开始按钮、桌面背景、任务栏组成。

1.桌面背景：

是指应用于桌面的图像和颜色，用户将鼠标指针放于桌面空白处，按F1，就会弹出帮助和支持窗口。

帮助和支持分为联机服务和脱机服务。

2.

桌面图标：

包括系统图标与快捷方式图标，系统图标是指“计算机”“网络”“回收站”等系统自带的图标，用于进行与系统相关的操作；快捷方式图标的标志是图标左下角有一个小箭头标识

3.开始按钮：

可以通过单击“开始”按钮，或键盘上的“Windows”键，或者按下快捷键组合Ctrl+Esc。

4.开始菜单：

有“固定程序”列表、“所有程序”列表、“常用程序”列表、搜索框、右窗格区域和“关闭选项”按钮区组成。

在开始菜单中将鼠标指针指向“所有程序”列表单击或停留片刻，可以切换到“所有程序”子菜单中，用于启动各种应用程序。

5.任务栏：

位于屏幕底部的水平长条，它有快速启动区、程序按钮区、语言栏、通知区域组成。

语言栏是一个浮动的工具栏，在默认状态下位于任务栏上方，最小化后位于任务栏通知区域左侧。

通知区域位于任务栏的最右侧。

2.2Windows7的窗口和对话框

2.2.1窗