第 1 章 计算机基础知识（4课时）

1.1 计算机概述

1.1.1 计算机及其发展

1．什么是计算机

计算机(Computer)，也称电子计算机，或称电脑。它是一种能够按照所存储的程序，自动、高速地进行大量的数值计算、数据处理的现代化电子设备。

2．计算机的发展历程

计算机是由早期的电动计算器发展而来的。1946 年由美国宾夕法尼亚大学莫尔电工学院制造了世界上第一台计算机——ENIAC(电子数值积分与计算机)，主要用于计算弹道轨迹，如图 1-1 所示。随后，20 世纪 50 年代诞生了第 2 代晶体管计算机，60 年代诞生了第 3 代集成电路计算机；1970 年，由大规模集成电路和超大规模集成电路制成的“克雷一号”，使计算机进入了第 4 代。

3．关于微型计算机

微型计算机，简称微机或 PC 机。世界上第一台 PC 机由美国 Intel 公司于 1971 年 11月研究成功，属于第四代计算机。进入 21 世纪，PC 机更是笔记本化、微型化和专业化，运行速度越来越快，不但操作简易、价格便宜，而且可以代替人们的部分脑力劳动，甚至在某些方面扩展了人的智能。

1.1.2 计算机基本功能

1．科学计算

2．数据处理

3．过程控制

4．计算机辅助系统

5．文化教育与娱乐

6．电子商务与电子政务

7．人工智能

8．虚拟现实

1.1.3 计算机的发展方向

1．发展方向

计算机科学的发展，目前主要是向高、广、深三个方向进行。

（1）向高的方向发展

（2）向广的方向发展

（3）向深的方向发展

2．未来计算机

（1）智能计算机

（2）光子计算机

（3）量子计算机

（4）生物计算机

（5）云计算

（6）移动互联

（7）物联网

1.2 计算机系统

1.2.1 计算机系统组成

1．计算机硬件系统

计算机硬件系统是指计算机中“看得见”、“摸得着”的所有电子线路和物理设备，如中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、存储器、外部设备(输入/输出设备)及各类总线等。

1) 控制器

控制器是计算机的指令中心，用来分析指令、协调 I/O 操作和内存访问。控制器从存储器中逐条取出指令、分析指令，然后根据指令要求完成相应操作，产生一系列控制命令，使计算机各部分自动、连续并协调动作，作为一个有机的整体，实现数据和程序的输入、运算并输出结果。

2) 运算器

运算器是计算机的核心设备之一，是主体，用来进行算术运算和逻辑运算。运算器在控制器的控制下，接收待运算的数据，完成程序指令制定的基于二进制的算术运算或逻辑运算。

通常把运算器和控制器一起置于一块半导体集成电路中，称中央处理器，即 CPU。

3)存储器

存储器是存储程序、数据、运算的中间结果及最后结果的设备。程序是计算机操作的依据，数据是计算机操作的对象。

(1)内存储器

内存储器，又称主存储器、简称内存。内存是直接与 CPU 交换数据的存储设备。其中只读存储器(Read Only Memory，ROM)中保存的是计算机最重要的程序和数据，一般由家在生产时用专门设备写入，用户只能读出数据，无法修改数据。关闭计算机后，ROM 存储的数据和程序不会丢失。

随机存储器(Random Access Memory，RAM) 则既可读出数据又可写入数据，其中的

数据和程序在关闭计算机后将被清除。通常说的“内存”一般是指 RAM。

(2)外存储器

外存储器，又称辅助存储器，简称外存。外存是不能直接被 CPU 存取的存储设备，如磁盘、磁带、光盘等。在关闭计算机后，存储在外存中的数据和程序仍可保留，因此外存适合存储需要长期保存的数据和程序。现在，磁带、软盘已比较少见，取而代之的是新一代移动存储设备，如 U 盘、闪盘等。

内存是计算机数据交换的中心，CPU 存取外存中的数据时，都必须先将数据调入内存。内存、外存和相应的软件组成了计算机存储系统。CPU 与内存统称为计算机的主机。

4)输入设备

输入设备是指向计算机输入信息的设备。输入设备的任务是向计算机提供原始的信息，如文字、图形、声音等，并将其转换成计算机能识别和接收的信息形式送入存储器中。常用的输入设备有键盘、鼠标、扫描仪、手写笔、触摸屏、条形码读入器、数字化仪等。

5)输出设备

输出设备是指从计算机中输出人们可以识别的信息的设备。输出设备的任务是将计算机处理的数据、计算结果等内部信息，转换成人们习惯接受的信息形式，然后将其输出。常用的输出设备有显示器、打印机、绘图仪和扬声器等。输入、输出设备和外存统称为外部设备(Peripheral Equipment)。

2．计算机软件系统

计算机软件系统是指为运行、维护、管理和应用计算机而编制的所有程序和数据的集合。一般认为，硬件是计算机的“躯体”，软件则是计算机的“灵魂”。没有软件的计算机仅仅是一台没有任何功能的机器，也称裸机。

计算机软件系统按其功能可分为系统软件和应用软件两大类。一般来说，系统软件直接与硬件打交道，而应用软件则要通过系统软件才能和硬件打交道，处于系统软件和用户之间。

（1）系统软件

系统软件是指为计算机提供管理、控制、维护和服务等功能，充分发挥计算机效能及方便用户使用计算机的软件，如操作系统、语言处理程序(汇编和编译程序等)、连接装配程序、数据库管理系统、监控程序、诊断程序等。

（2）应用软件

应用软件是专门为解决某个应用领域里的总体任务而编制的程序。应用软件一般由用户或相关公司、计算机厂家设计与提供，如 Office、WPS、AutoCAD、各种杀毒软件等都是典型的应用软件。

（3）计算机语言

人们需要利用计算机解决各种各样问题，就必须与计算机进行交流，这种与计算机进行交流的语言称为计算机语言。例如，编写计算机程序需要使用的计算机程序设计语言就是计算机语言中的一种。

计算机语言是随着计算机的产生而产生的，它是一种社会现象。语言是人类的一种思维工具，人们通过计算机语言把思维成果或思维方法告诉计算机，使其也有了思维能力，则计算机语言是计算机的思维工具。

1.2.2 计算机的工作原理

我们可以从以下 3 个方面了解计算机的工作原理：

1．存储程序控制原理

2．指令及其执行过程

3．程序的运行过程

1.3 微型计算机

1.3.1 微机系统的组成

1．微机的硬件配置

1）主机

① 主板

微机的主板又称为母板或底板，是微机主机的核心部件，它含有 CPU、数值协助处理

器(插座)、ROM、RAM，以及一些扩展槽、各种接口、开关和跳线。

② CPU

CPU 是微机的核心部件，其中控制器是微机的指挥、控制中心，主要功能是控制、管理微机系统的各个部件协调一致地工作；运算器的主要功能是完成各种算术运算、逻辑运算等。CPU 的主频（即 CPU 内核工作的时钟频）越高，则微机的运行速度越快。

③ ROM

主板上有块ROM芯片，用于存放计算机基本输入/输出系统(Basic Input Output System，BIOS)。BIOS 提供最基本的和初步的操作系统服务，如开机自检程序、装入引导程序等。这些程序保存在 ROM 芯片中，因此不易丢失。在 BIOS 中装有系统设置程序，主要用来设置 BIOS 中的各项参数，若参数不正确，将导致系统故障。

④ RAM

RAM 是指计算机能够根据需要任意在其内部存放和取出指令和数据的内存，是构成内存的主要部分。RAM 直接与 CPU 进行数据传递和交换。目前，微机的内存容量一般为 256MB～4 GB 不等，甚至更高。

⑤ 总线

总线是连接微机各部件的一组公共信号线，分为数据总线、控制总线和地址总线。数据总线用来传送数据信息(双向)；控制总线用来传送各种控制信号；而地址总线用来传送地址信息。

⑥ 扩展槽

扩展总线在主板上的接口称为扩展槽，扩展槽主要用于插接各种功能板卡(如声卡、显卡等)。目前，常见的总线扩展槽规格有 PCI 扩展槽和 PCI-E 扩展槽。

⑦ 端口(Port)

端口是系统单元和外部设备的连接槽。

●串行口：主要用于连接鼠标、键盘、调制解调器等设备到系统单元。

●并行口：用于连接需要在较短距离内高速收发信息的外部设备。

●通用串行总线口(Universal Serial Bus，USB)：USB 2.0 的最高传输速率是 480 Mbp

●IEEE 1394 总线：又称为“火线”口，最高传输速率是 400 Mbps。

（2）外存

① 硬盘

② 光存储器

③ 闪存(Flash Memory)

（3）输入设备

① 键盘

② 鼠标

③ 触摸屏

（4）输出设备

① 显示器

② 打印机

（5）其他外部设备

① 声卡

② 调制解调器

③ 路由器

（6）微机的主要技术指标及性能评价

① 主要技术指标

●字长：是指 CPU 能够同时处理的比特数目。

●主频：指 CPU 的时钟频率，是 CPU 内核(整数和浮点数运算器)电路的实际运行频率。一般称为 CPU 运算时的工作频率，简称主频。

●运算速度：一般以计算机每秒执行加法运算的次数来表示，单位是 MIPS(百万条指令每秒)。

●内存容量：是指内存中能够存储信息的总字节数，以 KB、MB、GB 为单位，反映了内存存储数据的能力。

② 性能评价

对计算机的性能进行评价，除参考主要技术指标外，还应考虑系统的兼容性、可靠性和可维护性，以及外设配置、软件配置、性价比等方面。

2．微机的软件配置

（1）操作系统

（2）工具软件

（3）办公软件

（4）程序开发软件

（5）多媒体编辑软件

（6）工程设计软件

（7）教育软件

（8）娱乐软件

1.4 计算机系统的维护

1.4.1 防治计算机病毒

1．计算机病毒概述

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破坏数据，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”（《中华人民共和国计算机信息系统安全保护条例》)。从广义上讲，凡是能够引起计算机故障，破坏计算机数据的程序统称为计算机病毒。

计算机感染了病毒的常见症状有以下几种。

①计算机的运行比平常迟钝。

②磁盘文件数目无故增多。

③磁盘可利用空间无故减少。

④系统内存空间无故明显变小。

⑤程序载入时间比平常久。

⑥计算机经常出现死机现象。

⑦系统出现异常的重新启动现象。

⑧显示器出现一些莫名其妙的信息或异常现象。

⑨存储器内有来路不明的常驻程序。

⑩文件名称、副文件名、日期、属性被更改。

2．计算机病毒的特点

(1)传染性

(2)潜伏性

(3)隐蔽性

(4)寄生性

(5)破坏性

3．计算机病毒的防治

计算机病毒的预防措施主要有以下 5 点：

①计算机用户必须对计算机病毒有严肃、正确的认识，重视计算机随时有感染计算机病毒的可能。

②要对计算机定期进行病毒检查，以便及时发现计算机病毒。

③要养成备份数据的习惯，以便计算机被计算机病毒感染造成数据破坏后仍能复原。

④慎用网上下载的软件，不使用盗版软件。

⑤安装使用杀毒软件并开启实时防护功能，并经常更新病毒库等。

4．使用杀毒软件清除计算机病毒

1.4.2 计算机系统的日常维护

1．基于使用环境的硬件维护

②清洁主板。用软毛刷将主板表面的灰尘清理干净，然后用油画笔清洁各种插槽、驱动器接口，再用电吹风吹去灰尘。如果插槽内金属接脚有油污，可用脱脂棉球沾清洁剂或无水酒精擦除。

③清洁适配卡和内存条。先用刷子轻轻清扫各种适配卡和内存条表面的积尘，然后用电

吹风吹干，再用橡皮擦擦拭各种插卡的金手指，清除上面的灰尘、油污或氧化层。

④清洁 CPU 散热风扇。取下散热风扇，用刷子或湿布擦拭风扇叶片及散热片上的积尘，然后用电吹风吹干。

3．计算机软件系统的日常维护

计算机软件系统的日常维护工作主要包括以下几个方面：

①安装并定时升级防病毒软件和网络安全软件。做好这些工作能使计算机系统免受病毒和木马等的侵害。

②合理安排磁盘分区，对文件分类存放。

③定期整理磁盘分区。

2．计算机主要部件的保养

(1)硬盘的保养

硬盘是存储用户数据文件的重要设备，使用时要注意以下几点：

① 避免在硬盘工作过程中移动硬盘，注意防振。

② 正确开、关主机电源，避免在硬盘工作过程中突然断电。

③ 不能自行拆开硬盘盖。

④ 定期整理硬盘。

⑤ 注意预防病毒。

⑥ 出现反复读写硬盘(硬盘指示灯长闪、系统反应缓慢)时，有可能是硬盘出现坏道、坏扇区，此时，应注意备份有用数据，并对硬盘进行检测，及时更换硬盘。

(2)光驱的保养

① 保证光盘质量，不使用表面划伤严重、盘片变形和制造工艺差的光盘。

② 表面脏污的光盘需清洁后才能放入光驱。

③ 不要连续长时间使用光驱，以减轻激光头的老化，延长光驱寿命。

④ 光盘使用完毕后，应及时取出光盘。

⑤ 经常使用的光盘可以将其数据复制到硬盘上，或使用虚拟光驱。

(3)显示器的保养

① 显示器工作时容易吸附灰尘，应定期用软布擦拭屏幕。

② 显示器周围不要摆放电视机等磁性较大的物品。

③ 远离热源，避免阳光直射。

④ 亮度和对比度适中，可防止显示器老化。

⑤ 设置屏幕保护程序及电源管理。

⑥ 液晶屏要避免液体的侵害，避免硬物接触。

(4)键盘和鼠标的保养

在使用计算机时不要吃零食；防摔打、防水；可使用湿布清洁键盘和鼠标，要注意用力适当；遇到难以清除的污渍可用专用清洁剂。注意清洁时不能带电操作。

(5)计算机主机的清洁

清洁计算机主机需要小心轻放，注意保护各部件，或请专业计算机维修人员代劳。

①清洁机箱内表面的积尘。用拧干的湿布擦拭机箱内表面，并立即吹干。

1.4.3 计算机系统故障及检测

1．故障的类型

在使用计算机的过程中，引起故障的因素相互交错，故障类型多种多样。整体上看，故障类型可以分为软故障和硬故障两类。

（1）软故障

软故障一般是指由于操作不当、使用计算机软件而引起的故障，以及因系统或系统参数的设置不当而出现的故障。软故障一般是可以恢复的，但一定要注意，某些情况下有的软故障也可以转化为硬故障。

（2）硬故障

硬故障是由计算机硬件引起的故障，涉及计算机主机内的各种板卡、存储器、显示器、电源等。

2．常用的故障检测方法

(1)清洁法

(2)直接观察法

(3)拔插法

(4)交换法

(5)比较法

(6)振动敲击法

(7)升温降温法

(8)程序测试法

 

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