《講課大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》課件

講課大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)本課程旨在為學(xué)生提供計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)，涵蓋計(jì)算機(jī)硬件、軟件、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫(kù)、編程等方面。課程導(dǎo)言學(xué)習(xí)目標(biāo)本課程旨在幫助學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)，了解計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的工作原理，并為進(jìn)一步學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)相關(guān)課程打下基礎(chǔ)。課程內(nèi)容本課程涵蓋計(jì)算機(jī)硬件、操作系統(tǒng)、程序設(shè)計(jì)、編程語(yǔ)言和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等方面內(nèi)容。學(xué)習(xí)方法本課程將采用課堂講授、實(shí)驗(yàn)練習(xí)、課后作業(yè)等多種教學(xué)方式，幫助學(xué)生深入理解和掌握課程內(nèi)容。什么是計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)是一種能夠按照事先存儲(chǔ)的指令自動(dòng)、高速地進(jìn)行信息處理的現(xiàn)代化電子設(shè)備。計(jì)算機(jī)能夠接受用戶的指令，并根據(jù)指令進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、存儲(chǔ)和輸出，實(shí)現(xiàn)各種功能。計(jì)算機(jī)在現(xiàn)代社會(huì)中應(yīng)用廣泛，包括科學(xué)研究、工程設(shè)計(jì)、教育、商業(yè)、娛樂(lè)等各個(gè)領(lǐng)域。計(jì)算機(jī)的基本構(gòu)成硬件計(jì)算機(jī)硬件是構(gòu)成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的物理部分。它們是看得見(jiàn)、摸得著的實(shí)體，包括中央處理器、主存儲(chǔ)器、輸入輸出設(shè)備和存儲(chǔ)設(shè)備等。軟件計(jì)算機(jī)軟件是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的非物質(zhì)部分。它們是一組指令和數(shù)據(jù)，控制計(jì)算機(jī)硬件的運(yùn)行并完成特定任務(wù)，包括操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)等。計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷史1早期計(jì)算工具從算盤到機(jī)械計(jì)算器，這些工具為現(xiàn)代計(jì)算機(jī)奠定了基礎(chǔ)。人類一直在尋求更有效地進(jìn)行計(jì)算。2電子計(jì)算機(jī)的誕生1946年，世界上第一臺(tái)通用電子計(jì)算機(jī)ENIAC誕生，標(biāo)志著計(jì)算機(jī)時(shí)代的開(kāi)啟。3個(gè)人電腦時(shí)代20世紀(jì)70年代，個(gè)人電腦的出現(xiàn)，將計(jì)算機(jī)帶入千家萬(wàn)戶，改變了人們的生活方式。4互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代互聯(lián)網(wǎng)的普及，連接了世界，為計(jì)算機(jī)應(yīng)用開(kāi)拓了新的領(lǐng)域，推動(dòng)了信息化社會(huì)的到來(lái)。5移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代移動(dòng)設(shè)備的崛起，將計(jì)算機(jī)帶入移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，開(kāi)啟了移動(dòng)計(jì)算的新篇章。2.計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)硬件是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的物質(zhì)基礎(chǔ)，包括各種物理設(shè)備。這些硬件協(xié)同工作，共同執(zhí)行計(jì)算機(jī)的指令和處理數(shù)據(jù)。中央處理器11.運(yùn)算核心中央處理器是計(jì)算機(jī)的核心，負(fù)責(zé)處理指令、執(zhí)行運(yùn)算、控制整個(gè)系統(tǒng)。22.數(shù)據(jù)處理它將數(shù)據(jù)從內(nèi)存中讀取出來(lái)，進(jìn)行計(jì)算和邏輯操作，然后將結(jié)果寫入內(nèi)存。33.指令執(zhí)行CPU讀取并解釋指令，控制各個(gè)部件工作，并根據(jù)結(jié)果控制下一步操作。44.功能模塊包含運(yùn)算器、控制器、寄存器等模塊，協(xié)同工作完成數(shù)據(jù)處理和指令執(zhí)行。主存儲(chǔ)器主存儲(chǔ)器也稱為內(nèi)存，它是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中用于存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)的核心部件。主存儲(chǔ)器直接與CPU交互，訪問(wèn)速度快，但容量有限，數(shù)據(jù)斷電后會(huì)丟失。常見(jiàn)的內(nèi)存類型包括DRAM和SRAM，DRAM速度稍慢但價(jià)格便宜，SRAM速度快但價(jià)格昂貴。輸入設(shè)備鍵盤鍵盤是計(jì)算機(jī)最常用的輸入設(shè)備之一，用于輸入文字、數(shù)字和符號(hào)。鼠標(biāo)鼠標(biāo)是一種指針設(shè)備，用于在屏幕上移動(dòng)光標(biāo)、選擇對(duì)象和執(zhí)行操作。掃描儀掃描儀用于將紙質(zhì)文檔或照片轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像。麥克風(fēng)麥克風(fēng)用于錄制音頻，例如語(yǔ)音、音樂(lè)或聲音效果。輸出設(shè)備1顯示器將計(jì)算機(jī)處理的結(jié)果以圖像的形式顯示出來(lái)。常見(jiàn)類型有液晶顯示器和等離子顯示器。2打印機(jī)將計(jì)算機(jī)處理的結(jié)果以文本或圖像的形式打印出來(lái)。常見(jiàn)類型有激光打印機(jī)和噴墨打印機(jī)。3音箱將計(jì)算機(jī)處理的聲音信號(hào)輸出，例如音樂(lè)、語(yǔ)音等。4投影儀將計(jì)算機(jī)處理的結(jié)果投影到屏幕上，用于演示或會(huì)議等。存儲(chǔ)設(shè)備硬盤硬盤是電腦主要的存儲(chǔ)設(shè)備，用于保存操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)。它可以存儲(chǔ)大量信息，并且可以長(zhǎng)期保存數(shù)據(jù)。固態(tài)硬盤固態(tài)硬盤使用閃存芯片存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，速度更快，更耐用，更輕便，是近年來(lái)逐漸取代傳統(tǒng)硬盤的存儲(chǔ)設(shè)備。U盤U盤是一種便攜式存儲(chǔ)設(shè)備，可以存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，在不同設(shè)備之間方便地傳輸數(shù)據(jù)，是日常生活中常用的存儲(chǔ)工具。云存儲(chǔ)云存儲(chǔ)是指將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在網(wǎng)絡(luò)上的服務(wù)器，用戶可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)訪問(wèn)數(shù)據(jù)，例如百度網(wǎng)盤、阿里云盤等云存儲(chǔ)服務(wù)。3.操作系統(tǒng)基礎(chǔ)操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中最重要的軟件之一，它管理著計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件資源，并為用戶提供一個(gè)友好的界面。操作系統(tǒng)概述操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中最重要的軟件之一。它是管理計(jì)算機(jī)硬件資源和軟件資源的軟件系統(tǒng)。操作系統(tǒng)為用戶提供一個(gè)簡(jiǎn)單易用的接口，隱藏了計(jì)算機(jī)硬件的復(fù)雜性，并提供了各種系統(tǒng)服務(wù)，如文件管理、進(jìn)程管理、內(nèi)存管理和設(shè)備管理等。文件管理文件組織文件管理系統(tǒng)負(fù)責(zé)存儲(chǔ)和管理計(jì)算機(jī)中的文件和目錄。文件查找提供搜索功能，方便用戶快速查找需要的文件。文件保護(hù)設(shè)置權(quán)限，控制用戶對(duì)文件的訪問(wèn)和修改操作。文件共享支持網(wǎng)絡(luò)共享，允許多個(gè)用戶訪問(wèn)同一文件。進(jìn)程管理進(jìn)程調(diào)度操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)管理多個(gè)進(jìn)程在CPU上的執(zhí)行，分配資源并確保它們協(xié)同工作。并發(fā)執(zhí)行多個(gè)進(jìn)程可以同時(shí)運(yùn)行，例如，您可以同時(shí)使用瀏覽器、編輯器和音樂(lè)播放器。內(nèi)存管理操作系統(tǒng)分配內(nèi)存給各個(gè)進(jìn)程，確保它們不相互干擾，并有效地利用內(nèi)存資源。進(jìn)程間通信不同進(jìn)程之間可以通過(guò)消息傳遞、共享內(nèi)存等方式進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換和協(xié)作。內(nèi)存管理內(nèi)存分配操作系統(tǒng)需要管理內(nèi)存資源，確保每個(gè)程序都能獲得必要的內(nèi)存空間。內(nèi)存分配策略包括固定分區(qū)、可變分區(qū)、分頁(yè)和分段等。內(nèi)存保護(hù)防止程序訪問(wèn)其他程序的內(nèi)存空間，保證系統(tǒng)安全性和穩(wěn)定性。內(nèi)存保護(hù)機(jī)制通常通過(guò)硬件和軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，如內(nèi)存地址保護(hù)機(jī)制和訪問(wèn)權(quán)限控制機(jī)制。設(shè)備管理11.設(shè)備識(shí)別操作系統(tǒng)識(shí)別和管理連接的硬件設(shè)備，為用戶提供統(tǒng)一的接口。22.設(shè)備分配操作系統(tǒng)根據(jù)程序請(qǐng)求分配設(shè)備資源，防止多個(gè)程序爭(zhēng)搶同一設(shè)備。33.設(shè)備驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)程序負(fù)責(zé)與硬件設(shè)備交互，為應(yīng)用程序提供統(tǒng)一的操作方式。44.設(shè)備維護(hù)操作系統(tǒng)管理設(shè)備使用情況，監(jiān)控設(shè)備狀態(tài)，及時(shí)處理錯(cuò)誤或故障。程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)程序設(shè)計(jì)是創(chuàng)建計(jì)算機(jī)程序的過(guò)程，涉及編寫、測(cè)試和調(diào)試代碼，以實(shí)現(xiàn)特定功能或解決特定問(wèn)題。程序設(shè)計(jì)概述程序設(shè)計(jì)是計(jì)算機(jī)科學(xué)的重要分支，它涉及使用編程語(yǔ)言創(chuàng)建計(jì)算機(jī)程序。程序設(shè)計(jì)人員通過(guò)編寫代碼，向計(jì)算機(jī)發(fā)出指令，使其執(zhí)行特定的任務(wù)，實(shí)現(xiàn)各種功能。程序設(shè)計(jì)涉及多個(gè)步驟，包括需求分析、算法設(shè)計(jì)、代碼編寫、測(cè)試調(diào)試、維護(hù)等。算法與流程圖算法是解決問(wèn)題的步驟，流程圖則是將其可視化。1理解問(wèn)題確定問(wèn)題，明確目標(biāo)。2設(shè)計(jì)算法制定解決問(wèn)題的步驟。3編寫流程圖將算法以圖形方式展現(xiàn)。4代碼實(shí)現(xiàn)將流程圖轉(zhuǎn)換為代碼。算法是計(jì)算機(jī)程序的核心，流程圖則使算法清晰直觀，便于理解和調(diào)試。數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)類型概述數(shù)據(jù)類型是指數(shù)據(jù)的種類。計(jì)算機(jī)只能處理特定類型的數(shù)據(jù)，每個(gè)類型擁有不同的表示方法和操作方式。常見(jiàn)數(shù)據(jù)類型例如，整數(shù)類型用于存儲(chǔ)整數(shù)值，浮點(diǎn)數(shù)類型用于存儲(chǔ)帶小數(shù)點(diǎn)的數(shù)值，字符類型用于存儲(chǔ)單個(gè)字符，字符串類型用于存儲(chǔ)多個(gè)字符。運(yùn)算符和表達(dá)式運(yùn)算符運(yùn)算符是用于執(zhí)行特定操作的符號(hào)。算術(shù)運(yùn)算符關(guān)系運(yùn)算符邏輯運(yùn)算符位運(yùn)算符表達(dá)式表達(dá)式是通過(guò)運(yùn)算符連接運(yùn)算對(duì)象形成的，用于計(jì)算值的組合。表達(dá)式可以包含常量、變量、函數(shù)調(diào)用等。優(yōu)先級(jí)運(yùn)算符的優(yōu)先級(jí)決定了表達(dá)式中運(yùn)算的順序。例如，乘除運(yùn)算的優(yōu)先級(jí)高于加減運(yùn)算。結(jié)合性結(jié)合性是指當(dāng)多個(gè)相同優(yōu)先級(jí)的運(yùn)算符出現(xiàn)在表達(dá)式中時(shí)，運(yùn)算的順序。例如，大多數(shù)運(yùn)算符具有左結(jié)合性，從左向右進(jìn)行運(yùn)算。程序控制語(yǔ)句順序結(jié)構(gòu)程序按照語(yǔ)句順序執(zhí)行。分支結(jié)構(gòu)根據(jù)條件判斷執(zhí)行不同的語(yǔ)句。循環(huán)結(jié)構(gòu)重復(fù)執(zhí)行特定語(yǔ)句直到滿足條件。5.編程語(yǔ)言基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)語(yǔ)言是人與計(jì)算機(jī)之間交流的橋梁。編程語(yǔ)言是計(jì)算機(jī)語(yǔ)言的一種，用于編寫計(jì)算機(jī)程序。了解編程語(yǔ)言基礎(chǔ)，可以幫助我們理解計(jì)算機(jī)如何執(zhí)行指令，以及如何編寫程序來(lái)解決問(wèn)題。編程語(yǔ)言概述編程語(yǔ)言是計(jì)算機(jī)理解和執(zhí)行指令的媒介，是程序員與計(jì)算機(jī)之間溝通的橋梁。常見(jiàn)的編程語(yǔ)言包括C、C++、Java、Python、JavaScript等，它們各自擁有不同的特點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)景。C語(yǔ)言基礎(chǔ)語(yǔ)法數(shù)據(jù)類型C語(yǔ)言提供多種數(shù)據(jù)類型，例如整數(shù)、浮點(diǎn)數(shù)、字符和布爾值。變量與常量變量用于存儲(chǔ)可變數(shù)據(jù)，而常量用于存儲(chǔ)固定值。運(yùn)算符和表達(dá)式運(yùn)算符用于執(zhí)行算術(shù)、關(guān)系和邏輯操作，表達(dá)式則代表計(jì)算結(jié)果。程序控制語(yǔ)句控制語(yǔ)句用于控制程序執(zhí)行流程，例如循環(huán)、條件判斷和跳轉(zhuǎn)語(yǔ)句。函數(shù)與數(shù)組函數(shù)調(diào)用函數(shù)是代碼塊，執(zhí)行特定任務(wù)。調(diào)用函數(shù)時(shí)，程序會(huì)跳轉(zhuǎn)到函數(shù)執(zhí)行，完成后返回。數(shù)組存儲(chǔ)數(shù)組是連續(xù)內(nèi)存單元，用于存儲(chǔ)相同類型數(shù)據(jù)。使用索引訪問(wèn)數(shù)組元素，實(shí)現(xiàn)高效數(shù)據(jù)管理。函數(shù)參數(shù)函數(shù)可以接收數(shù)組作為參數(shù)，傳遞數(shù)據(jù)。函數(shù)可以修改數(shù)組內(nèi)容，影響原數(shù)組。指針與結(jié)構(gòu)體指針指針是存儲(chǔ)內(nèi)存地址的變量，用于直接訪問(wèn)內(nèi)存位置，提高程序效率。指針變量可以指向各種數(shù)據(jù)類型，包括基本數(shù)據(jù)類型和復(fù)雜數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)體結(jié)構(gòu)體是一種用戶定義的數(shù)據(jù)類型，可以包含不同類型的數(shù)據(jù)成員，用于存儲(chǔ)和組織相關(guān)數(shù)據(jù)。結(jié)構(gòu)體可以提高代碼的可讀性和可維護(hù)性，并允許高效地訪問(wèn)和操作相關(guān)數(shù)據(jù)。文件操作文件打開(kāi)與關(guān)閉程序需先打開(kāi)文件才能讀寫數(shù)據(jù)，完成后需要關(guān)閉文件。文件讀寫操作文件讀寫操作包括讀取文件內(nèi)容、寫入數(shù)據(jù)到文件。文件定位文件指針可移動(dòng)到特定位置，例如讀取或?qū)懭胩囟ㄎ恢玫臄?shù)據(jù)。文件屬性操作可獲取文件屬性信息，如大小、創(chuàng)建時(shí)間、訪問(wèn)權(quán)限。6.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是現(xiàn)代社會(huì)不可或缺的一部分，它連接了世界各地的人們和設(shè)備。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，為我們帶來(lái)了更加便捷、高效的信息交流和資源共享方式。網(wǎng)絡(luò)基本概念計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是指將多個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通過(guò)通信線路連接在一起，實(shí)現(xiàn)資源共享和信息傳遞的系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)可以讓不同地點(diǎn)的計(jì)算機(jī)之間相互連接，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和通信。網(wǎng)絡(luò)可以分為局域網(wǎng)（LAN）、城域網(wǎng)（MAN）和廣域網(wǎng)（WAN），每個(gè)網(wǎng)絡(luò)類型都有其特點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)景。局域網(wǎng)覆蓋范圍小，通常用于連接同一建筑物內(nèi)的計(jì)算機(jī)。城域網(wǎng)覆蓋范圍更大，通常用于連接同一城市內(nèi)的多個(gè)局域網(wǎng)。廣域網(wǎng)覆蓋范圍最廣，可以連接全球范圍內(nèi)的計(jì)算機(jī)。TCP/IP協(xié)議簇1網(wǎng)絡(luò)協(xié)議TCP/IP協(xié)議簇是網(wǎng)絡(luò)通信的基礎(chǔ)，定義了數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)囊?guī)則，使不同類型的設(shè)備能夠相互通信。2層次模型TCP/IP協(xié)議簇采用分層模型，將復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)通信任務(wù)分解成多個(gè)層次，每個(gè)層次負(fù)責(zé)特定的功能。3重要協(xié)議TCP/IP協(xié)議簇包含許多重要的協(xié)議，例如TCP、UDP、IP、ARP、DNS等，它們共同保障了網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定和高效運(yùn)行。網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)備網(wǎng)卡網(wǎng)卡是連接計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)的橋梁，它負(fù)責(zé)將計(jì)算機(jī)內(nèi)部數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為網(wǎng)絡(luò)信號(hào)，反之亦然。路由器路由器是網(wǎng)絡(luò)的核心設(shè)備，它負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)包從源地址路由到目標(biāo)地址，并管理網(wǎng)絡(luò)流量。調(diào)制解調(diào)器調(diào)制解調(diào)器將計(jì)算機(jī)信號(hào)轉(zhuǎn)換為可通過(guò)電話線傳輸?shù)男盘?hào)，反之亦然，是連接計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵設(shè)備。交換機(jī)