初识计算机教学课件

初识计算机教学课件第一章计算机是什么？计算机定义计算机的核心功能计算机是一种电子数据处理设备，能够按照程序指令自动、高速地处输入接收用户提供的数据和指令•理大量数据，并将结果以人类可理解的形式输出处理按照指令对数据进行运算和加工•输出将处理结果以可理解的形式呈现•存储保存数据和程序以供日后使用•计算机的历史简述计算机之父查尔斯巴贝奇电子计算机的诞生·19世纪英国数学家查尔斯·巴贝奇设计了差分机和分析机，被誉为计算机之父他的分析机包含了现代计算机的基本概念存储器、运算器和控制器1946年，世界上第一台通用电子数字计算机ENIAC在美国宾夕法尼亚大学诞生，标志着现代计算机时代的开始虽然巴贝奇的机器在当时的技术条件下无法完全建造，但他的设计思想奠定了现代计算机的理论基础早期机械计算机与现代电子计算机的对比机械计算机使用齿轮、杠杆等机械结构•处理速度慢，每秒几次运算•体积庞大，重量数吨•功能单一，主要用于数学计算•需要人工输入和记录结果•现代电子计算机使用集成电路和晶体管•处理速度快，每秒数十亿次运算•体积小，甚至可以放入口袋•功能多样，应用领域广泛•自动化程度高，交互性强•计算机的五大组成部分输入设备中央处理器存储器包括键盘、鼠标、扫描仪、麦克风等，负责将用计算机的核心，简称，负责执行指令和数据包括内存和外存硬盘用于临时CPU RAMRAM户的指令和数据转换为计算机可识别的电子信号，处理现代集成了数十亿个晶体管，每秒可存储运行中的程序和数据，硬盘则用于长期存储CPU是人机交互的重要窗口执行数十亿次运算数据和程序输出设备辅助设备包括显示器、打印机、音箱等，负责将计算机处包括网络接口卡、声卡、显卡等，扩展了计算机理的结果以人类可感知的形式呈现出来的功能，提升用户体验和系统性能计算机的大脑CPU控制单元与算术逻辑单元（）ALU主要由控制单元和算术逻辑单元组成CPU控制单元负责协调和控制计算机的各个部件，解释指令并发出相应的控制信号算术逻辑单元执行加减乘除等算术运算和逻辑运算（如、、等）AND ORNOT处理速度惊人现代每秒可执行数十亿次运算，这意味着它能在秒内完成人类需要几十年才能完CPU1成的计算任务以处理器为例，其主频可达，单核每秒可执行超过Intel Corei95GHz亿次指令200存储器详解主存（）辅存（硬盘、）RAM SSD随机访问存储器用于长期存储数据和程序••用于临时存储正在运行的程序和数据断电后数据保留（非易失性存储器）••断电后数据丢失（易失性存储器）访问速度相对较慢••访问速度快，通常为纳秒级容量大，通常为级别••TB容量相对较小，通常为级别价格比便宜•GB•RAM计算机如何工作？冯诺依曼结构——·冯诺依曼结构的核心原则指令执行的基本循环·年，数学家约翰冯诺依曼提出了一种计算机体系结构，成为现代取指从内存中读取指令1945··计算机的基础译码解析指令，确定要执行的操作执行执行指令指定的操作程序和数据存储在同一内存中•存储将结果保存到指定位置程序指令按顺序存储和执行•更新程序计数器准备获取下一条指令计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备组成•这个循环高速重复，每秒执行数十亿次，构成了计算机的基本工作模式冯诺依曼架构示意图·存储器存储程序和数据控制器解释指令并控制执行运算器执行算术和逻辑运算输入输出设备/与外部世界交互软件与硬件的关系硬件软件计算机的物理部分，包括指令和数据的集合，包括、主板、内存操作系统（、等）•CPU•Windows macOS硬盘、显卡、声卡应用程序（办公软件、游戏等）••显示器、键盘、鼠标驱动程序（控制硬件工作）••电源、散热系统等编程语言和开发工具••软件驱动硬件完成任务程序是什么？指令序列，告诉计算机做什么程序是一系列按特定顺序排列的指令集合，用于指导计算机完成特定的任务每条指令都告诉计算机执行一个简单的操作，如读取数据、进行计算或存储结果程序的本质是将人类的思维逻辑转化为计算机可以理解和执行的形式无论是简单的计算器还是复杂的操作系统，都是由程序组成的编程语言简介语言系统级编程的经典语言，速度快，直接控制硬件C简洁易学，广泛应用于数据分析、人工智能等领域Python图形化编程语言，适合儿童和编程初学者Scratch操作系统简介管理硬件资源操作系统是计算机最基础的软件系统，它直接管理计算机硬件和软件资源分配时间，确保多个程序能够同时运行•CPU管理内存空间，为不同程序分配所需内存•控制输入输出设备，协调数据传输•管理文件系统，组织和存储数据•提供用户界面和应用支持操作系统还提供了用户与计算机交互的接口图形用户界面（），如桌面、界面•GUI WindowsmacOS命令行界面，如终端、命令提示符•Linux Windows为应用程序提供，方便开发者调用系统功能•API提供安全机制，保护系统和数据安全•输入设备详解将外部信息输入计算机的工具键盘与鼠标扫描仪与摄像头触摸屏与手写笔最基本的输入设备，键盘用于输入文字和命令，扫描仪可将纸质文档转换为数字图像，摄像头则现代移动设备广泛使用的输入方式，允许用户直鼠标用于图形界面的操作和选择现代键盘和鼠用于视频通话、拍照和视频录制这些设备扩展接在屏幕上操作触摸屏技术使计算机交互更加标已经发展出无线、机械轴、高精度传感器等多了计算机的感知能力，使其能够看到外部世界直观自然，特别适合移动设备和教育应用种技术输出设备详解将计算机处理结果呈现给用户显示器打印机音响设备最常见的输出设备，将计算机生成的图像信号将数字文档转换为纸质文档的设备常见类型将数字音频信号转换为声音的设备，包括扬声转换为可视画面现代显示器技术包括、包括激光打印机、喷墨打印机和打印机，器、耳机等高质量的音频输出对游戏、多媒LCD3D、等，分辨率从全高清到后者能够创建三维物体，广泛应用于制造业和体和在线会议等应用至关重要LED OLED1080p甚至不等设计领域4K8K存储设备详解数据的长期保存与读取硬盘驱动器（）固态硬盘（）HDD SSD传统机械硬盘，使用磁性盘片存储数据优点是容量大、价格低，缺点是读写速基于闪存技术的存储设备，没有机械部件优点是读写速度快、耐用性强、能耗度较慢，有机械部件容易损坏常用于大容量数据存储，如家庭媒体中心和服务低，缺点是单位容量价格较高广泛用于提升系统速度，如操作系统和常用软件器的安装位置闪存设备（盘存储卡）光盘（蓝光）U/CD/DVD/体积小、便携的存储设备，基于闪存技术常用于数据传输和移动存储盘通过使用激光技术读写数据的可移动存储媒体虽然在流媒体时代使用减少，但在某U接口连接，存储卡则用于相机、手机等设备容量从几到几不等些领域仍有应用，如高质量音乐、电影发行和长期档案存储USB GB TB计算机中的数据表示二进制基础和01在计算机内部，所有数据都以二进制形式表示，即只使用和两个数字这是因为计算01机的电子电路只能识别两种状态通电和断电10通过不同的二进制组合，计算机可以表示各种类型的数据数字直接用二进制表示（如十进制的表示为二进制的）•91001字符使用或等编码（如字母的码是，二进制为•ASCII UnicodeA ASCII65）01000001图像将图像分解为像素点，每个像素点用二进制数表示其颜色•声音将声波采样，用二进制数表示每个采样点的振幅•位（）与字节（）bit byte位（）是计算机存储的最小单位，一个位只能存储或字节（）由个位组成，bit01byte8可以表示种不同的值（）字节是计算机处理数据的基本单位，如内存2562^8=256和存储容量通常以字节为单位（、、、等）KB MBGBTB二进制数据示意图文本数据图像数据汉字计的编码是，一张彩色图片由数百万个像素点组成，Unicode U+8BA1二进制表示为每个像素点的颜色由（红、绿、RGB计算机蓝）三个值组成，每个值用位二进10001011101000018根据这个编码识别并显示相应的字符制表示，范围从到0255每种语言的字符都有唯一的二进制编码音频数据声音以波形存在，计算机通过采样将连续的声波转换为离散的数字信号音质CD的采样率为，意味着每秒采样次，每个采样点用位二进制数

44.1kHz4410016表示计算机网络基础网络的定义与作用互联网简介计算机网络是指将分散的、具有独立功能的计算机系统，通过通信设备与线路连接起来，由功能完善的软件互联网（）是全球最大的计算机网络，由无数个小型网络相互连接而成它起源于世纪年代Internet2060实现资源共享和信息传递的系统的美国项目，如今已发展成为人类历史上最大的信息系统ARPANET计算机网络的主要作用包括互联网的关键技术资源共享共享硬件、软件和数据资源协议互联网的通信基础••TCP/IP信息交流实现远程通信和数据传输域名系统（）将域名转换为地址••DNS IP分布式处理多台计算机协同工作，提高效率万维网（）基于超文本的信息系统••WWW系统可靠性通过冗余设计提高系统可靠性•网络的层次结构简述应用层为用户提供服务的网络应用，如、、等1HTTP FTPSMTP传输层2负责端到端的数据传输，提供可靠传输服务，如、协议TCP UDP网络层3负责数据包的路由和转发，如协议，决定数据如何从源到达目的地IP数据链路层4负责相邻节点之间的数据传输，如以太网协议，处理帧的传输和差错控制物理层5负责比特流的传输，如电缆、光纤、无线电等物理媒介和信号传输方式计算机安全基础计算机病毒与木马防护措施病毒能自我复制的恶意程序，会感染其他文件防火墙监控和过滤网络流量的安全系统••木马伪装成正常程序的恶意软件，通常用于窃取信息杀毒软件检测和清除计算机病毒的程序••蠕虫能自我复制和传播的病毒，不需要宿主文件系统更新及时安装安全补丁，修复漏洞••勒索软件加密用户数据，要求支付赎金解锁数据备份定期备份重要数据，防止数据丢失••安全上网的基本常识不轻易点击来源不明的链接和附件使用安全的网络连接，避免在公共上处理敏感事务••Wi-Fi使用复杂密码，定期更换定期检查账户活动，发现异常及时处理••开启双因素认证，提高账户安全性谨慎使用公共计算机，使用后清除个人信息••注意个人信息保护，不随意分享敏感信息•现代计算机的新技术网络物联网（）软件定义网络（）5G IoTSDN第五代移动通信技术，提供高速率、低延迟、大将各种物理设备连接到互联网的技术体系，使设通过软件控制网络行为的新型网络架构，将网络连接的网络服务网络的峰值下载速度可达备能够收集和共享数据从智能家居到工业自动控制逻辑与底层硬件分离提高了网络的灵5G SDN，是的倍，延迟低至毫秒这化，物联网正在改变我们与技术交互的方式预活性和可编程性，简化了网络管理，降低了运营20Gbps4G201使得自动驾驶、远程医疗和虚拟现实等应用成为计到年，全球将有超过亿台物联网设成本，是未来网络发展的重要方向2025400可能备计算机的应用领域办公自动化娱乐游戏计算机在现代办公环境中不可或缺，用于文档电子游戏是计算机应用的重要领域，从简单的处理、电子邮件、数据管理和远程协作办公休闲游戏到复杂的多人在线游戏游戏产业已软件如、等提高了工成为全球最大的娱乐产业之一，中国游戏市场Microsoft OfficeWPS作效率，云办公平台如钉钉、企业微信则促进规模超过亿元，全球电子竞技也正迅速3000了团队协作发展人工智能科学计算是计算机科学的前沿领域，包括机器学习、计算机在科学研究中发挥着关键作用，用于模AI自然语言处理和计算机视觉等技术广泛拟仿真、数据分析和高性能计算从气候模型AI应用于语音助手、自动驾驶、医疗诊断和智能到基因组分析，从粒子物理到天体物理学，计推荐系统等领域，正在改变我们的生活和工作算机使科学家能够处理复杂问题并作出新的发方式现计算机学习的路径建议理论学习与实践结合编程入门与项目实践计算机是一门实践性很强的学科，理论编程是计算机技能的核心，建议循序渐学习和动手实践缺一不可进基础理论计算机组成原理、操作系统、选择入门语言是初学者的理想Python数据结构与算法、计算机网络等选择，语法简洁，应用广泛动手实践拆装计算机、安装操作系统、学习基本语法变量、循环、条件语句、故障排除等函数等阅读经典书籍《深入理解计算机系统》小项目实践计算器、简单游戏、网页《算法导论》等爬虫等在线学习资源中国大学、学堂学习专业方向开发、数据分析、MOOC Web在线、慕课网等平台的计算机课程人工智能等参与开源项目在等平台参与实GitHub际项目，提升实战能力常见问题与故障排查123电脑不开机怎么办？外设无响应如何处理？系统运行缓慢如何优化？可能原因与解决方案常见外设问题的排查步骤提升系统性能的方法检查电源连接是否正常，电源按钮是否检查物理连接，确保线缆牢固插入清理启动项，减少自启动程序

1.

1.

1.损坏尝试不同的接口，排除端口故障定期磁盘清理和碎片整理

2.

2.尝试拔掉所有外部设备，只保留必要组

2.在设备管理器中检查驱动状态，必要时增加内存或更换提升硬件性能

3.

3.SSD件后重试更新或重装驱动检查并清除恶意软件和病毒

4.检查内存条是否松动，可尝试重新插拔

3.在其他计算机上测试设备，确定问题来

4.考虑重装系统，恢复最佳状态

5.查看电源供应器是否正常工作，可替换源

4.测试对于无线设备，检查电池和配对状态

5.如果有蜂鸣声，根据声音模式判断故障

5.类型计算机发展趋势展望边缘计算量子计算在靠近数据源的网络边缘处理数据的计算模式，减少数据传利用量子力学原理的新型计算技术，有潜力解决传统计算机输延迟，提高实时性和安全性边缘计算在物联网、智能制难以解决的复杂问题量子计算在密码学、药物研发和材料造和自动驾驶等场景中有广泛应用前景科学等领域有革命性应用潜力云计算通过网络提供计算资源和服务的模式，用户无需自建基础设施，按需付费使用计算能力云计算正在改变基础设施的IT构建和管理方式，阿里云、腾讯云等服务提供商正在快速发展计算机名人故事比尔盖茨与微软史蒂夫乔布斯与苹果··比尔盖茨，美国企业家，微软公司联合创始人年，盖茨与保罗艾伦创立微软公司，开发了操作系统，后来推·1975·MS-DOS出了Windows系列操作系统，使计算机走进千家万户史蒂夫·乔布斯，美国企业家，苹果公司联合创始人1976年，乔布斯与沃兹尼亚克和韦恩创立苹果公司，推出了Apple II、等革命性产品Macintosh课堂小测验分510问题总数满分本次测验包含个基础问题，考查对计算机基本概念的理解每题分，答对全部题目获得满分52测验内容计算机的五大组成部分有哪些？答案输入设备、中央处理器、存储器、输出设备、辅助设备什么是冯诺依曼结构？其核心特点是什么？答案冯诺依曼结构是现代计算机的基本架构，其核心特点是程序和数据存储在同一内存中，按顺序取指··令执行计算机中的数据是如何表示的？答案计算机中的数据以二进制（和）表示，通过不同的编码方式表示文字、图像、声音等01什么是操作系统？它的主要功能有哪些？答案操作系统是管理计算机硬件与软件资源的系统软件，主要功能包括管理硬件资源、提供用户界面和应用支持互动环节组队完成简单编程任务分成小组，使用或完成以下任务之一Scratch Python设计一个简单的计算器程序，能够执行基本的算术运算•1创建一个猜数字游戏，电脑随机生成一个数字，玩家猜测•开发一个简单的画图工具，用户可以绘制基本图形•时间分钟，之后每组展示自己的作品并解释实现思路30分享你对计算机的理解思考并准备回答以下问题你认为计算机技术对社会最大的贡献是什么？•2未来年，你认为计算机技术会如何发展？•10学习计算机知识对你个人的意义是什么？•每人准备分钟的简短发言，之后进行小组讨论，分享不同的观点和见解1-2复习与总结计算机的定义与组成1计算机是能够按照程序指令自动、高速进行数据处理的电子设备，由输入设备、中央处理器、存储器、输出设备和辅助设备五大部分组成2工作原理与软件关系计算机基于冯诺依曼架构工作，通过取指、译码、执行的循环处理指令·软件（操作系统和应用程序）驱动硬件完成各种任务，两者相互依存数据表示与存储3计算机内部以二进制（和）表示和处理数据，通过位和字节来度量数01据量存储设备包括、硬盘、等，形成层次化的存储结构RAM SSD4网络与安全基础计算机网络连接不同设备，实现资源共享和信息交流互联网是全球最大的计算机网络计算机安全涉及病毒防护、数据保护和安全上网等方发展趋势与应用5面计算机技术正向云计算、边缘计算、量子计算等方向发展，应用领域包括办公自动化、娱乐游戏、科学计算和人工智能等各个方面致谢与展望计算机世界，等你探索！感谢大家的认真学习和积极参与，希望这门课程能为你打开计算机世界的大门，激发你对这个充满无限可能的领域的兴趣和热情计算机科学是一个不断发展的领域，新技术、新应用不断涌现今天所学的知识只是一个起点，真正的学习之旅才刚刚开始希望大家能够持续学习实践应用创新思考保持好奇心，不断更新知识，跟上技术发展将理论知识转化为实际技能，参与项目开发不只是使用技术，更要思考如何创造新的解决方案。