第1章计算机基础知识ppt课件.ppt

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1、第1章 计算机基础知识,1.1 计算机的发展,1946年2月，世界上第一台计算机ENIAC（Electronic Numerical Integrator And Computer）诞生于美国宾夕法尼亚大学。它使用了18000个电子管、10000只电容和7000个电阻，占地170平方米，重达30吨，耗电150千瓦，每秒可进行5000次加、减法运算，价值40万美元。当时它的设计目的是为了美国陆军弹道实验室解决弹道特性的计算问题。,1.1.1计算机的发展,从第一台计算机诞生以来，每隔数年，计算机在软、硬件方面就会有一次重大的突破，根据计算机所使用的逻辑元件不同，可以将计算机的发展划分为以下四代。第

2、一代计算机（1946年1955年）从1946年至1955年，计算机的用途已从军事进入到为公众服务方面。第一代计算机其特征是：使用电子管作为逻辑原件；内存储器开始使用水银延迟线或静电存储器，后来采用磁芯；外存储器有纸带、卡片、磁带等；运算速度可达每秒几千次到几万次；程序设计语言采用二进制码表示的机器语言和汇编语言。第一代计算机体积都比较庞大，造价很高，速度低，主要用于科学计算。其代表机型为ENIAC。,1.1.1计算机的发展,第二代计算机（1955年1964年）这个时期计算机使用的主要逻辑元件是晶体管，所以也称晶体管时代。第二代计算机的主要特征为：用磁芯做主存储器，用磁盘或磁带做外存储器，运算速

3、度达到每秒几十万次。程序设计语言也在这一时期取得了较大发展，如ALGO 60、FORTRAN、COBOL等高级语言都相继投入使用。程序的编制方便了，通用性也增强了，因而计算机的应用也扩展到事务管理及工业控制等方面。,1.1.1计算机的发展,第三代计算机（1964年1970年）第三代计算机的特征，是用中、小规模集成电路代替了分立的晶体管元件，内存开始是用半导体存储器，计算速度可达到每秒几十万次到几百万次，个别的可以达到一千万次，内存储容量可达到兆字节。软件方面，操作系统进一步完善，高级语言数量增多。代表机型有美国IBM公司研发的360系列机。,1.1.1计算机的发展,第四代计算机（1971年现在

4、）1971年，因特尔公司制成了第一代微处理器，它集成了2250个晶体管组成的电路。它标志着计算机的发展已进入到了大规模、超大规模集成电路的应用时代。大规模、超大规模集成电路的应用是第四代计算机的基本特征，在这一代计算机上采用集成度更高的半导体芯片做存储器，计算机的速度可以达到每秒几百万次到上亿次。操作系统不断完善，应用软件层出不穷。在计算机系统结构方面发展了分布式计算机、并行处理技术和计算机网络等。这一时期计算机的发展进入了以计算机网络为特征的时代。,表1-1 计算机的时代划分,1.1.2微型计算机的发展,微型计算机属于第四代计算机，但从微型机来看，在这30多年的发展里又可再将它分为五个时代。

5、第一代是自1971年开始的4位微机。它的芯片集成了2000个晶体管，时钟频率为1MHz。第二代是自1973年开始的8位微机。它的芯片集成度为40009000个晶体管，时钟频率为4MHz。其典型产品是Inter公司的8080、Motorola公司的M6800等。第三代是自1978年开始的16位微机。芯片集成度为2万7万个晶体管，时钟频率为5MHz10MHz。典型产品是Inter公司的8086及80286。第四代是自1981年开始的32位微机。芯片集成度为10万100万个晶体管，时钟频率为10MHz33MHz。用该微处理器制成的微机的性能达到或超过了20世纪70年代的大、中型计算机。第五代是自19

6、93年开始的64位微机。芯片的集成度在100万个晶体管以上，并且每年都有不同类型的新产品出现。微处理器的发展大大地推动了计算机的发展，目前性能价格比大幅度跃升，采用多处理机技术的大型机、使用数十个微处理器芯片的产品已经系列化。,1.1.3计算机的类型,计算机的分类方法很多，有按计算机的原理将其分为数字计算机、模拟计算机和混合式计算机三大类；也有按用途将其分为通用机和专用机两大类。这里我们按照1989年美国电气和电子工程师协会（IEEE）的科学巨型机委员会对计算机的分类提出的报告，来对计算机的各种类型进行分别介绍。按照这一分类方法，计算机被分成巨型机、小巨型机、主机、小型机、工作站、个人计算机等

7、六类。,1.1.4计算机的特点,1.运算速度快2.计算精度高3.具有记忆和逻辑判断能力4.可靠性高，通用性强,1.1.5计算机的应用,1.科学计算2.数据处理3.过程控制4.计算机辅助系统 计算机辅助系统包括计算机辅助设计、计算机辅助制造、计算机辅助教学等。（1）计算机辅助设计（CAD）利用计算机的图形能力来进行设计工作。（2）计算机辅助制造（CAM）利用计算机进行生产设备的管理、控制和操作的过程。将计算机辅助设计（CAD）与计算机辅助制造（CAM）技术集成，实现设计生产自动化，称为计算机集成制造系统。它很可能成为未来制造业的主要生产模式。,1.1.5计算机的应用,（3）计算机辅助教学（CAI

8、）随着多媒体技术的发展，CAI利用多媒体计算机的图、文、声功能实施教学，是未来教学的发展趋势。5.人工智能6.医学应用（1）计算机辅助诊断和辅助决策系统(CAD&CMD)（2）医院信息系统(HIS)和卫生行政管理信息系统(MIS)（3）医学情报检索系统（4）疾病预测预报系统（5）计算机医学图像处理与图像识别,1.1.6计算机发展趋势,1.多极化 2.网络化 3.多媒体 4.智能化,1.2 计算机系统概述,1.计算机硬件系统 计算机硬件系统是指构成计算机的物理设备，看得见、摸得着，由机械、电子器件构成的实体部件。硬件也称硬设备，它是计算机的“躯体”。从硬件体系结构来看，它采用的基本上还是计算机的

9、经典结构冯 诺依曼结构，即由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备5大部分组成，采用总线结构将各部分连接起来。,2.计算机软件系统,“软件系统”是控制、管理和指挥计算机工作和解决各类应用问题的所有程序和技术资料的总和。软件系统是计算机的“灵魂”。只有硬件而没有任何软件支持的计算机称为“裸机”，裸机几乎是不能工作的。要使计算机能正常工作还必须要有相应的软件支撑。我们把计算机的程序、要处理的数据及其有关的文档统称为软件。计算机功能的强弱不仅取决于它的硬件构成，也取决于软件配备的丰富程度。计算机软件系统分为系统软件和应用软件两大类。,系统软件是计算机系统必备的软件，主要功能是管理、控制和维护计算

10、机软、硬件资源，由计算机厂商或软件公司提供、系统软件包括：操作系统、各种语言处理程序、数据库管理系统、网络管理软件等。操作系统（Operating System，OS）是最基本、最重要的系统软件，其功能是对计算机系统的全部硬件和软件资源进行统一管理、统一调度、统一分配。操作系统为用户提供了一个操作方便的环境，是用户与计算机的接口，同时又是用户进行软件开发的基础，其他的系统软件和应用软件必须在操作系统的支持下才能合理调度工作流程，正常工作。应用软件是指为解决某个实际问题而由软件公司或用户自己编写的程序。可分为用户程序和应用软件包。一般有文字处理软件、表格处理软件、图形处理软件、计算机辅助软件（C

11、AD、CAM、CAI）等。,1.2.2计算机的基本工作原理,1.存储程序和程序控制原理 冯 诺依曼体系结构的思想可以概括为以下几点：（1）由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备等五大基本部分组成计算机系统，并规定了这五部分的基本功能。（2）计算机内部采用二进制来表示数据和指令；（3）将程序和数据存入内部存储器中，计算机在工作时可以自动逐条取出指令并加以执行。计算机能够自动地完成各种数值运算和复杂的信息处理过程的基础就是存储程序和程序控制原理。,2.指令和程序,计算机所要执行的基本操作命令就是指令，指令是对计算机进行程序控制的最小单位，是一种采用二进制表示的命令语言。人们为解决某项任务而编

12、写的指令的有序集合就称为程序。一个CPU能够执行的全部指令的集合就称为该CPU的指令系统，不同CPU的指令系统是不同的。指令系统的功能是否强大、指令类型是否丰富，决定了计算机的能力，也影响着计算机的硬件结构。每条指令都要求计算机完成一定的操作，一条指令通常由两个部分组成，即操作码和操作数。操作码用来规定指令应进行什么操作，而操作数用来指明该操作处理的数据或数据所在存储单元格的地址。计算机的指令系统一般应包括数据传送指令、算术运算指令、逻辑运算指令、转移指令、输入输出指令和处理机控制指令等。,3.计算机的工作过程,（1）取指令：从内存储器中取出要执行的指令送到CPU内部的指令寄存器暂存；（2）分

13、析指令：把保存在指令寄存器中的指令送到指令译码器，译出该指令对应的操作；（3）执行指令：CPU向各个部件发出相应控制信号，完成指令规定的操作。,程序的顺序执行方式,程序的并行流水线执行方式,1.3 计算机硬件系统,计算机硬件系统的基本功能是在计算机程序的控制下，完成数据的输入、运算、输出等一系列操作。计算机系统中的硬件主要包括：主板、微处理器、存储器、外部设备、总线与接口等。1.3.1微处理器（Microprocessor）微处理器是计算机硬件系统的核心部件，负责控制和协调整个计算机系统的工作。利用大规模集成电路技术把运算器、控制器及内部寄存器组集成在一块半导体芯片上，也称为中央处理单元（CP

14、U），现代微处理器中还包含高速缓冲存储器（Cache）。,1控制器（controller）控制器是用来协调和指挥整个计算机系统的操作，使整个处理过程有条不紊的进行。它的主要功能是识别和翻译指令代码，安排操作的先后顺序，产生相应的操作控制信号，控制数据的流动方向，保证计算机各部件有条不紊的协调工作。控制器由程序计数器、指令寄存器、指令译码器、操作控制器等部分组成。2运算器（算术逻辑单元Arithmetic Logic Unit，ALU）运算器是执行算术运算和逻辑运算的部件，它的任务是对信息进行加工处理。运算器由算术逻辑部件（ALU）、数据寄存器、累加器等部分组成。,关于CPU，有几个重要的术语需

15、要说明：（1）位（Bit）。1位二进制信息称为1位，位是二进制数的基本单位。（2）字节（Byte）。8位二进制信息称为一个字节。（3）字（Word）。作为一个整体被传送和运算的一串二进制数称为一个字。（4）字长。一个字所包含的二进制位数称为字长。字长一般是字节的整数倍，如8位、16位、64位等。字长和算术逻辑单元、累加器和通用寄存器的长度是一致的。（5）主频。CPU的主频是指CPU工作时的时钟频率，它是考察CPU运行速度的主要参数。计算机在保证运行状态稳定的前提下，主频越高则工作节拍越快，运行速度也越高。,1.3.2存储器（Memory）,计算机存储系统是计算机的重要组成部分，由内存储器和外存

16、储器组成。存储器是计算机里用来存储二进制信息的重要部件，存储器性能的优劣对计算机系统的性能影响极大。1.内存储器 在计算机内部设有一个存储器直接与CPU交换信息，简称内存。内存由半导体存储器组成，存取速度快，由于价格上的原因，一般容量较小。内存中的每个字节各有一个固定的编号，这个编号称为地址。CPU在存放内存储器中的数据时是按地址进行的。所谓存储器容量即指存储器中所包含的字节数，通常用KB（1KB=1024字节）、MB（1MB=1024KB）、和GB（1GB=1024MB）作为存储器容量单位。内存储器按其工作特点分为：只读存储器ROM和随机存取存储器RAM。,（1）只读存储器。只读存储器（Re

17、ad Only Memory）缩写为ROM，只能读出而不能写入数据，常用来存放固定不变、重复使用的程序或数据，最典型的是ROM BIOS（基本输入/输出系统），其中部分内容是用于启动计算机的指令，内容固定但每次开机时都要执行。只读存储器除了ROM之外，还有PROM（Programmable ROM）、EPROM（Erasable Programmable ROM）、EEPROM、闪速存储器（Flash Memory）等类型。不论哪种ROM，其中存储的信息不受断电的影响，具有永久保存的特点。（2）随机存取存储器 随机存储器（Random Access Memory）缩写为RAM，它是一种读写存储

18、器，其内容可以根据需要随时读出，也可以随时重新写入新的信息，在微机中，RAM主要用来存放正在执行的程序和临时数据。随机存储器可以分为静态RAM和动态RAM两种。不论是静态RAM还是动态RAM，断电后，RAM中保存的信息都将全部丢失。,2.外存储器 由于价格和技术方面的原因，内存的容量会受到限制。为了存储大量的信息，就需要采用价格便宜的辅助存储器。它们设置在主机外部，又称外存。常用的外存储器有磁盘存储器、光盘存储器和磁带存储器等。外存用来存放“暂时不用”的程序或数据。外存容量要比内存容量大得多，但它存取信息的速度比内存慢。通常外存不和计算机内其他装置直接交换数据，它只和内存交换数据，并且不是按单

19、个数据进行存取，而是以成批数据进行交换。外存和内存有许多不同之处。一是外存不怕停电，如盘上的信息可以保持数年之久。二是外存的容量不像内存那样受诸多限制，可以很大。三是外存价格较为便宜。,1.3.3主板（Main board）计算机主机部分的大多数部件安装在主机箱内的主机板上，外部设备通过I/O接口与主机板相连。主机板通常简称主板，它几乎集中了系统的主要核心部件，控制着整个系统中各部件之间信息的流动，能够根据系统的需要，有机地调度计算机各个子系统，并为实现系统的科学管理提供充分的硬件保证。主板上的部件主要包括CPU插座、控制芯片组、Cache、内存储器插槽、I/O接口、总线扩展槽、键盘/鼠标接口

20、、软盘接口、IDE接口（用于连接硬盘和光驱）、可充电电池以及各种开关和跳线等。一体化主板还集成了显示卡、声卡、网络卡等部件，使用户不用再购买这类接口卡就可以组成一台多媒体个人计算机。未插CPU、内存条、控制卡的主板称为裸板。,1.3.4输入/输出接口（Input/Output Interface）与总线（Bus）1I/O接口,2总线 计算机由若干系统部件构成，这些系统部件有机地连接在一起就构成了一个完整的计算机系统。那怎么将它们连接成一个有机整体呢？在微型计算机系统中就是采用总线结构来实现。计算机的总线是计算机传输指令、数据和地址的通道，是计算机各部件联系的纽带。按照传送信息的类型分类，总线分

21、为：数据总线、控制总线和地址总线。按照总线的发展过程分为：ISA总线、EISA总线、VESA总线、PCI总线和AGP总线。,1.3.5外部设备1输入/输出系统概述 在计算机系统中，一般将除CPU和内存储器之外的部分成为输入/输出系统，输入/输出系统提供了处理器和外部设备进行信息交换的各种手段。2外部设备（1）软盘存储器（Floppy disk memory）软盘存储器是微机系统的基本外存储器，由软盘驱动器（简称软驱）、软磁盘组成。格式化磁盘就是按一定的格式对磁盘进行划分，达到管理存储信息的规定。格式化后的软盘的存储容量按如下公式计算：容量=记录面数磁道数/面扇区数/道字节数/扇区 一张3.5英

22、寸的软盘，它的容量是1.44M。,（2）硬盘存储器（Hard disk memory）硬盘由涂有磁性材料的合金圆盘组成，是微机系统的主要外存储器。硬盘在首次使用时，要按照有关的使用说明书，对硬盘进行格式化操作。一个硬盘一般由多个盘片组成，盘片的每一面都有一个读写磁头，格式化的时候将盘片划分为多个磁道（称为柱面），每个磁道在划分为若干个扇区。硬盘的容量如下计算：硬盘容量=磁头数柱面数扇区数字节数/扇区 目前微机中应用最广的硬盘是温彻斯特硬盘存储器（简称“温盘”），它的主要特点是将盘片、磁头、电机等驱动部件甚至读写电路等统统制成一个不可随意拆卸的整体，形成一个密封组合式的硬盘驱动器。,（3）光盘存

23、储器（optical disk memory）随着多媒体技术及应用软件向大型化方向发展，人们需要一种大容量、高速度、工作稳定可靠、耐用性强的存储器，这样就诞生了光盘存储器。它主要包括光盘驱动器、光盘控制器和光盘。光盘通常分为只读光盘、一次性刻录光盘、可擦写光盘、DVD四种。（4）可移动存储器。优盘可移动硬盘（5）键盘（Keyboard）（6）鼠标（Mouse）鼠标的操作一般有：移动、拖动、单击、双击和右击等。从不同角度，鼠标有不同的分类方法。按接口的类型分类，鼠标通常可以分为COM、PS/2、USB三类。按内部构造分类，鼠标可以分为机械式、光机式和光电式三大类。,（7）显示器（Display）

24、按照显示器的显示管分类，显示器可以分为阴极射线管显示器CRT（cathode-ray-tube）和液晶显示器LCD（Liquid Crystal Display）。按显示屏幕大小分类，以英寸为单位，通常有14英寸、15英寸、17英寸和20英寸，或者更大。像素和分辨率，对于显示器是一项主要的技术指标，像素是指组成图像的最小单位，若你仔细观察报纸上的文字和黑白照片，会发现他们是由很多小点组成，这就是像素。分辨率指屏幕上像素的数目，通常用水平方向和垂直方向像素个数的乘积来表示，每种显示器均有多种供选择的分辨率模式。比如分辨率为1024768是说在水平方向上有1024个像素点，在垂直方向上有768个像

25、素点。（8）打印机（Printer）打印机是微机常用的输出设备之一，用于打印各种文档、程序、图形、图像等。打印机通常通过并行接口与主机相连接。打印机有很多种类，家庭及办公常用的有针式打印机、喷墨打印机和激光打印机等。,1.3.6计算机性能指标 一台微型计算机功能的强弱或性能的好坏，不是由某项指标来决定的，而是由它的系统结构、指令系统、硬件组成、软件配置等多方面的因素综合决定的。但对于大多数普通用户来说，可以从以下几个指标来大体评价计算机的性能。1运算速度。运算速度是衡量计算机性能的一项重要指标。通常所说的计算机运算速度，是指每秒钟所能执行的指令条数。微型计算机一般采用主频来描述运算速度，主频即

26、计算机CPU的时钟频率。一般说来，主频越高，运算速度就越快。2字长。一般说来，计算机在同一时间内处理的一组二进制数称为一个计算机的“字”，而这组二进制数的位数就是“字长”。在其他指标相同时，字长越大计算机处理数据的速度就越快。3存储器容量。存储器容量包括内部存储器和外部存储器的容量。一般说来，内、外存储器容量越大，能存储的程序和数据量越大，计算机的处理能力就越强，速度越快。其中内部存储器的容量对计算机的处理速度影响显著。当然，存储器的容量必须与中央处理器的速度相匹配。,1.4计算机软件系统,计算机软件系统的内容十分丰富，通常把软件划分为系统软件和应用软件两大类。1.4.1系统软件 系统软件是管

27、理、控制和维护计算机，并支持应用程序运行的各种软件。系统软件是计算机正常运转不可缺少的，它能充分发挥各种资源的效率，方便用户使用。系统软件也可以看作是用户与硬件系统的接口，为用户及应用软件提供了控制与访问硬件的手段。系统软件面向机器本身，它指挥和控制计算机的工作过程，支持应用软件的运行，提供通用的服务，通用性和基础性是系统软件的两个特点。依软件的不同用途，系统软件又可分为4大类：操作系统、语言处理程序、数据库管理系统和支持软件。,1.4.2操作系统 1.操作系统的概念 操作系统是有效管理和控制计算机系统的各种资源，协调计算机各个部件的工作，合理地组织计算机的工作流程，提供友好的用户界面以方便计

28、算机系统的一种系统软件。操作系统的概念包含两方面的含义：从系统管理人员的观点来。引入操作系统是为了去合理地组织计算机工作流程，管理和分配计算机系统的硬件及软件资源，使之能为多个用户所共享。因此，操作系统是计算机资源的管理者。从用户的观点来看。引入操作系统是为了给用户使用计算机提供一个良好的界面，以使用户无须了解计算机的硬件和软件系统的细节，就能方便灵活地使用计算机。,一般来说，操作系统有以下三种体系结构：单块式结构、层次结构、微内核结构。（1）单块式结构 早期的操作系统多数都采用这种单块式体系结构。这种体系结构其实是没有结构的，各组成单位密切联系，好似“铁板一块”，故名单块式结构。这种结构方式

29、给操作系统设计带来的缺点很明显，系统的结构关系不清晰，好像一张大蜘蛛网，会“牵一发而动全身”，使系统的可靠性降低，模块间会出现循环调用，有很大的危险性。（2）层次结构 层次结构操作系统的设计思想是“按照操作系统各模块的功能和相互依存关系，把系统中的模块分为若干层，其中任一层模块（除底层模块外）都建立在它下面一层的基础上。因而，任一层模块只能调用底层中的模块，而不能调用高层的模块。著名的UNIX系统的核心层就采用层次结构。层级结构既具有上述单块式结构的优点，又具有结构关系清晰，提高了系统的可靠性、可移植性和维护性的优点。,（3）微内核结构 微内核结构是新一代操作系统采用的结构。其基本思想是把所有

30、操作系统基本上都具有的那些操作放在内核中，而操作系统的其他功能则由内核之外的服务器实现。微内核是操作系统的小核心，它将各种操作系统共同需要的核心功能提炼出来，形成微内核的基本功能。微内核结构是新一代操作系统的主要特征之一，正在得到迅速的应用。微内核结构主要具有以下六种特点：精简核心的功能、可移植性好、可伸缩性好、实时性好、提供多线程机制、系统安全型好。,2.操作系统的功能 操作系统提供了五大功能：（1）存储器管理功能操作系统中存储器管理是指对主存（又称内存）的管理。由于程序运行和数据处理都是在主存中进行，所以主存和CPU一样也是一种重要的资源。如何对主存进行有效的管理，不仅可以提高存储器的利用

31、率，还可以优化系统的性能。存储器管理主要有以下几个功能：存储分配、地址映射、内存保护和内存扩充。1）存储分配。2）地址映射。3）内存保护。4）内存扩充。,（2）处理机管理功能 计算机系统中最重要的资源是CPU，对它管理的优劣直接影响着整个系统的性能。此外，用户的计算任务称为作业。程序的执行过程称作进程，它是分配和运行处理机的基本单位。因而，处理机管理的功能包括：作业和进程的调度、进程控制和进程通信。1）作业和进程调度。一个作业通常要经过两级调度才得以在CPU上执行。首先是作业调度，它把选中的一批作业放入内存，并分配其他必要资源，为这些作业建立相应的进程。然后进程调度按一定的算法从就绪进程中选中

32、一个合适进程，使之在CPU上运行。2）进程控制 进程是系统中活动的实体。进程控制包括创建进程、撤销进程、封锁进程、唤醒进程等。3）进程通信 相互合作的进程之间往往需要交换信息，为此系统要提供通信机制。,（3）设备管理功能 设备管理的重要任务就是负责控制和操纵所有输入/输出设备（I/O设备），实现不同类型的I/O设备之间、I/O设备与CPU之间、I/O设备与通道和I/O设备与控制器之间的数据传输，使它们能协调地工作，为用户提供高效、便捷的输入/输出操作服务。设备管理的主要功能包括：缓冲区管理、设备分配、设备驱动和设备无关性。（4）文件管理功能 文件管理功能应包括：文件存储空间的管理、文件操作的一

33、般管理、目录管理、文件的读/写管理与存取管理。1）文件存储空间的管理。系统文件和用户文件都要放在磁盘上。为此，需要由文件系统对所有文件及文件的存储空间进行统一管理，为新文件分配必要的外存空间，回收释放文件空间，提高外存的利用率。,2）文件操作的一般管理。文件操作的一般管理包括文件的创建、删除、打开、关闭等。3）目录管理。目录管理包括目录文件的组织、实现用户对文件的“按名存取”，以及目录的快速查询和文件共享等。在计算机系统中采用“树形目录”结构对文件目录进行管理。4）文件的读/写管理和存取控制。根据用户的请求，从外存中读取数据或将数据写入外存中。为保证文件信息的安全性，防止未授权用户的存取或破坏

34、，对各文件（包括目录文件）进行存取控制。（5）用户接口 现代操作系统向用户提供三种类型的界面：1）图形界面2）命令界面3）程序界面,3.操作系统的分类（1）多道批处理操作系统 多道批处理系统可允许在内存中有多个运行作业批处理。另一个含义是指系统向用户提供的是一种脱机操作方式，即用户与自己的作业之间没有交互作用。（2）分时操作系统 需要有中断机构和时钟系统的支持，利用时钟系统把CPU时间分为一个一个的时间片,操作系统轮流地把每个时间片分给各个并发程序,每道程序一次只能运行一个时间片,当时间片计数到时后,产生一个时钟中断,控制转向操作系统。操作系统选择另一道程序并分给它时间片，让其投入运行，如此循

35、环反复。（3）实时操作系统（4）个人计算机操作系统,（5）网络操作系统 网络操作系统是基于计算机网络的，是在各种计算机操作系统上按网络体系结果协议标准开发的软件，包括网络管理、通信、资源共享、系统安全和各种网络应用服务。其目标是互相通信及资源共享。（6）分布式操作系统1.4.3应用软件 应用软件是指为了解决各类实际问题而设计的程序和有关技术资料。,1.5 计算机中信息的表示,1.5.1数值型数据的表示1.机器数2.定点数和浮点数3.数的原码、反码和补码表示,1.5.2字符编码1.5.3汉字编码 将汉字转换成计算机能接受的0、1组成的编码称为汉字输入码（外码），外码进入计算机后必须转换成汉字内码

36、才能进行信息处理。为了最终显示、打印汉字，再由内码转换成汉字字形码。此外，为了使不同的汉字处理系统之间能够交换信息，还设有汉字交换码。,1.5.4音频信息的数字化1数字音频 复杂的声波由许许多多具有不同振幅和频率的正弦波组合而成，这些连续的模拟量不能由计算机直接处理，必须将其数字化才能被计算机存储和处理。2Wave格式文件（.wav）Wave波形文件由外部音源（麦克风、录音机）录制后，经声卡转换成数字化信息以扩展名.wav存储；播放时还原成模拟信号由扬声器输出。Wave格式文件直接记录了真实声音的二进制采样数据，通常文件较大，多用于存储简短的声音片段。,3MIDI文件。（.mid）乐器数字接口

37、（Musical Instrument Digital Interface，MIDI）是电子乐器与计算机之间的连接界面和信息交流方式。MIDI格式的文件扩展名为mid，通常把MIDI格式的文件简称为“MIDI文件”。MIDI声音与数字化波形声音完全不同，它不是对声波进行采样、量化和编码，它实际上是一串时序命令，用于记录电子乐器键盘弹奏的信息，这些信息称为MIDI消息，是乐谱的一种数字式描述。MIDI文件的存储容量较数字音频文件小得多。如3分钟的音乐MIDI仅仅需要10KB的存储空间，而数字音频信号则需要15MB的存储容量。4MPEG音频文件。（.MP1/.MP2/.MP3）MPEG指的是采用M

38、PEG音频压缩标准进行压缩的文件.MPEG音频文件根据对声音压缩质量和编码复杂程度的不同可分为三层,分别对应扩展名.MP1、.MP2和.MP3这三种格式文件。MPEG音频编码具有很高的压缩率，目前使用最多的是MP3文件格式。上述的Wave和MIDI格式文件均可以压缩成MPEG格式文件。,1.5.5图像信息的数字化,1位图图像。位图图像是以屏幕上的像素点信息来存储图像的。最简单的位图图像是单色图像。单色图像只有黑白两种颜色，用“0”表示黑色点；用“1”表示白色点。但是单色图像看起来不太真实，很少使用。灰度图像要比单色图像看起来更真实些。灰度图像用灰色按比例显示图像，使用的灰度级越多，图像看起来越

39、真实。位图图像文件一般都很大，常用来表现现实图像，其适合于表现比较细致、层次和色彩比较丰富、包含大量细节的图像。经常使用的位图图像文件扩展名有BMP、PCX、TIF、JPG和GIF等。,2矢量图像 矢量图像是由一组存储在计算机中，描述点、线、面等大小形状及其位置、维数的指令组成，而不是真正的图像。它是通过读取这些指令并将其转换为屏幕上所显示的形状和颜色的方式来显示图像的，矢量图像看起来没有位图图像真实。矢量图像的主要优点在于它的存储空间比位图图像小。其次，适量图像还可以分别控制处理图中的各个部分，即把图像的一部分当做一个单独的对象，单独加以拉伸、缩小、变形、移动和删除，而整体图像不失真。矢量图

40、像的主要缺点是处理起来比较复杂，用矢量图格式表示一复杂图形需花费程序员和计算机的大量时间，所以通常先用矢量图形创建复杂的图，再将其转换为位图图像来进行处理。总之，显示位图图像要比显示矢量图像快，但位图图像所要求的存储空间大。矢量图像的关键技术是图形的制作和再现，而位图图像的关键技术则是图像的扫描、编辑、无失真压缩、快速解压和色彩一致性再现等。,1.5.6视频信息的数字化,数字视频的优点如下：1数字视频可以无失真地进行无限次复制，而模拟视频信息每转录一次，就会有一次误差积累，产生信息失真。2可以用许多新方法对数字视频进行创造性的编辑如字幕电视特技等。3使用数字视频可以用较少的时间和费用，创作出用

41、于培训教育的交互节目，以及实现用计算机播放电影节目等。,1.6 多媒体基础知识,1.6.1 多媒体概述 1媒体及分类 媒体（Media）也称媒介，是信息的表现形式或传播的载体。在计算机领域中，大家熟悉的文字、图形、图像、声音、动画和视频等都可以称为媒体。多媒体技术（Multimedia）就是利用计算机技术综合处理文本、声音、图形、动画、图像和动态视频等信息的综合性技术。多媒体计算机是具备有视频和音频功能，信息管理者能够对文本、声音、图形、动画、图像和动态视频等信息进行处理，使之建立有机联系，并能实现交互式控制的个人计算机称为多媒体计算机（Multimedia PC）。,国际电信联盟将媒体分作五

42、类，即感觉媒体、表示媒体、显示媒体、存储媒体、传输媒体。（1）感觉媒体：能直接作用于人们感觉器官，产生直接感觉的媒体。如语言、音乐、图像、字符、视频等。（2）表示媒体：人为研究出来，借于存储或传送感觉媒体。如文字编码等。（3）表现媒体：通信中信号与感觉媒体之间产生转换用的媒体。如输入/输出设施，键盘、鼠标、显示器、打印机等。（4）存储媒体：用于存放某种媒体的媒体，如纸张、磁盘、光盘等。（5）传输媒体：用于传输信息媒体的媒体，如电话线、电缆、光纤等。,2多媒技术的特点（1）多样性（2）集成性（3）交互性（4）实时性,1.6.2 多媒体的关键技术,1.多媒体数据压缩和解压缩技术2.多媒体信息的存储

43、技术3.多媒体网络与通信技术4.虚拟现实技术5.多媒体数据库技术,1.6.3 多媒体计算机系统,1多媒体计算机硬件系统（1）声频卡（2）视频卡（3）数码相机/摄像机（4）扫描仪2多媒体计算机软件系统（1）多媒体系统软件（2）多媒体应用软件,1.6.4 多媒体技术的应用,1教育培训2电子商务3信息领域4电子政务,1.7 计算机系统安全知识,1.7.1计算机病毒及防治 1.计算机病毒的定义 中华人民共和国计算机信息系统安全保护条例将计算机病毒定义为：“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，并且能够自我复制的一组计算机指令或者程序代码。”,2.计算机病

44、毒的分类 计算机病毒的分类可从寄生方式、破坏程度、入侵方式、能否在网络传播等不同角度进行分类，按寄生方式可分为：（1）引导区病毒。（2）文件型病毒。（3）混合型病毒。（4）宏病毒。,3.计算机病毒的特点（1）潜伏性（2）传染性（3）破坏性（4）寄生性（5）可触发性（6）针对性,4.计算机病毒的危害 计算机病毒已经泛滥成灾，无孔不入。且递增速度快，变种快，传播速度越来越快，破坏性越来越强，其主要危害如下。（1）直接破坏作用 大部分病毒激活后直接破坏计算机的重要信息，如格式化磁盘、改写文件分配表和目录，删除重要文件，或用无意义的垃圾文件数据改写原文件、系统设置、配置文件，使系统不能启动，甚至对硬件

45、设备进行摧毁。（2）占用磁盘空间 寄生在磁盘上的病毒非法使用磁盘空间，甚至使用非法数据覆盖磁盘存储区，清除原存信息，并无法恢复。（3）抢占系统资源 病毒程序抢占内存空间、设备接口、CPU等资源，使计算机内部通道阻塞，正常程序无法调入，指令传递不畅，无法执行。（4）影响计算机运行速度 病毒为了判断传染激活条件，要对计算机的工作状态进行监视，病毒的传染运行是由一系列非法指令的执行完成的，这些都将影响计算机的运行速度。,5.计算机病毒的主要传播途径（1）通过移动存储设备传播 这些设备包括软盘、U盘、光盘等介质，它们应用广泛，移动便捷频繁。不加控制地随便在各种机器上各种软件环境下使用，易于感染，是病毒

46、泛滥蔓延的温床。尤其非法软件的传播、盗版光盘的泛滥给病毒的传播带来了极大的便利。（2）通过不可移动的设备传播 这些设备通常是指计算机的专用芯片和硬盘等。病毒感染主要来自设备维修，这类传播虽然及少，但破坏性极强。（3）通过网络传播 计算机网络在为我们提供各种服务的同时，也为计算机病毒的传播提供了“高速公路”，计算机病毒随着信息的传输，迅速进入各个子网和个人用户计算机。信息国际化的同时，计算机病毒也在国际化，这样病毒的传播更迅速，近年就有病毒通过网络，一天便使数以百万计的计算机受害。网络使用的简易性和开放性使得计算机安全受到威胁越来越严重，反病毒的任务更加艰巨。,6.计算机病毒的防治 计算机病毒防

47、治的关键是做好防预工作，首先在思想上给予高度重视，采取预防为主，防治结合的方针；其次尽可能切断病毒传播的途径，经常进行计算机的病毒检测工作，最好装入病毒动态检测软件，对系统进行实时监测。通常杀毒软件都具有在线监测病毒的功能。系统运行时，启用杀毒软件带有的防火墙功能，随使用系统会即时给出警告和相关提示信息。,1.7.2计算机使用道德与法规 1有关知识产权 应该使用正版软件，坚决抵制盗版，尊重软件作者的知识产权；不对软件进行非法复制；不要为了保护自己的软件资源而制造病毒保护程序；不要擅自纂改他人计算机内的系统信息资源；2有关计算机安全 不要蓄意破坏和损伤他人的计算机系统设备及资源；不要制造病毒程序

48、，不要使用带病毒的软件，更不要有意传播病毒给其他计算机系统（传播带有病毒的软件）；要采取预防措施，在计算机内安装防病毒软件；要定期检查计算机系统内文件是否有病毒，如发现病毒，应及时用杀毒软件清除；维护计算机的正常运行，保护计算机系统数据的安全；被授权者对自己享用的资源负有保护责任，口令密码不得泄露给外人；,3有关网络行为规范 不应该在互联网上传送大型文件和直接传送非文本格式的文件，而造成浪费网络资源。不能利用电子邮件作广播型的宣传，这种强加与人的做法会造成别人的信箱充斥无用的信息而影响正常工作；不应该使用他人的计算机资源，除非你得到了准许或者作出了补偿；不应该利用计算机去伤害别人；不能私自阅读

49、他人的通信文件（如电子邮件），不得私自拷贝不属于自己的软件资源；不应该窥探他人计算机中的内容，不得蓄意破译别人口令。各个国家都制定了相应的法律法规，以约束人们使用计算机以及在计算机网络上的行为。例如，我国公安部公布的计算机信息网络国际联网安全保护管理办法中规定任何单位和个人不得利用国际互联网制作、复制、查阅和传播下列信息：煽动抗拒、破坏宪法和法律、行政法规实施的；煽动颠覆国家政权，推翻社会主义制度的；煽动分裂国家、破坏国家统一的；煽动民族仇恨、破坏国家统一的；捏造或者歪曲事实，散布谣言，扰乱社会秩序的；宣言封建迷信、淫秽、色情、赌博、暴力、凶杀、恐怖，教唆犯罪的；公然侮辱他人或者捏造事实诽谤他人的；损害国家机关信誉的；其他违反宪法和法律、行政法规的。,4相关法律法规 法制是一个国家文明的重要标志。随着网络文化的形成和发展，网络信息安全的法律法规也相继诞生，这些法律法规是在网络信息社会生活的行为规范和道德准则。我国与网络相关的法律法规有30多个，为了自己，为了他人，也为了整个社会，我们应很好地学习一下这些法律法规，自觉遵守法律法规。,