导图社区 计算机基础
这是一篇关于计算机基础的思维导图，主要内容包括：计算机新技术，计算思维，计算机系统，信息表示，信息存储单位，进制转换，第一节计算机基础知识。
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程序员必会的计算机基础知识
3.Word 2010
计算机基础之数字媒体及应用
计算机基础之数据库考点
计算机基础
计算机网络原理
《计算机基础》第一章
计算机基础知识
计算机网络基础概念
第一节计算机基础知识
计算机的诞生
早期的计算工具
算筹：春秋战国时代，世界上最早的计算工具
算盘：中国唐朝，世界上第一种手动式计数器
计算尺：1622年，英国数学家奥特瑞德发明
加法器：1642年，法国数学家帕斯卡发明
计算器：1673年，德国数学家莱布尼茨发明
差分机
1812年，英国数学家巴贝奇设计
第一代可以处理3个不同的5位数，计算精度达到6位小数
分析机
1834年，英国数学家巴贝奇设计，未真正实现制造
通用型计算机、可执行数学运算和程序控制
地位：体现了现代计算机的计算原理、现代通用计算机的雏形
电子计算机
图灵机
1936年，阿兰·图灵提出的概念模型（理论模型）
意义：解释“计算究竟是什么”
地位：解决了可计算性问题，计算机科学奠基人（阿兰·图灵）
图灵测试：人工智能的定义（阿兰·图灵-->人工智能之父）
2016、2017年真题
ENIAC
时间：1946年2月14日
地点：宾夕法尼亚大学
地位：世界上第一台计算机
特点：
采用十进制
未采用存储控制原理-->通用性差
每秒5000次加减运算
EDVAC
设计者：冯·诺依曼
时间：1945年发布“关于EDVAC的报告草案”
①采用二进制表示数据
②“存储程序、自动的执行程序“
③五个部分：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备
想法来源-->图灵机
2015年、2017年真题
UNIVAC
第一款商用计算机
奠定了计算机工业的基础
发明人：埃科特、莫奇莱
计算机的分代
划分依据：物理器件
第一代：电子管
第二代：晶体管
第三代：中、小规模集成电路
第四代：大、超大规模集成电路
未来发展
技术方向
微型化
巨型化
网络化
智能化
硬件方向
生物计算机
光计算机
量子计算机
计算机的分类
用途
专用计算机
通用计算机
性能
高性能：神威·太湖之光
微型机
工作站
服务器
嵌入式计算机/单片机
2020、2011年真题
计算机的应用
科学计算（最早出现目的）
数据处理/信息处理（应用最广泛）
辅助工程
CAD
CAM
CBE
CAI
CAT
过程控制（工业生产领域）
2024年真题
多媒体技术
计算机的特点
快、高、强、力、自
本质区别：程序控制
进制转换
数制的概念
数制也称计数制，是用一组固定的符号和统一的规则来表示数值的方法
计算机中采用二进制的原因
物理上容易实现（主要原因）
2014年真题
逻辑上容易上实现
运算简单
数码：数制中表示基本数值大小的不同数字符号
基数：数制所使用数码的个数称为基数。
位权：数制中某一位数字所处位置的价值称为位权
十进制位权10^n
二进制位权2^n
八进制位权8^n
十六进制16^n
2018年真题
数制间的相互转换
十进制→R进制
整数部分：除R反向取余法
①除以R取出余数
②直到商为0结束
③从下往上书写余数
小数部分：乘R正向取整
①小数部分乘以R取出整数
②直到小数部分积为0结束
③从上往下书写整数
R进制→十进制（乘权求和法）
①标出每位数码的位权
②数码乘以对应的位权
③所有数相加得到和
二进制↔八进制（421法）
二进制↔十六进制（8421法）
八进制↔十六进制
二进制作桥梁
八进制作桥梁
高频考点：每年必考
逻辑运算
逻辑非 — （真假互换）
逻辑与∧（全真则真、有假则假）
逻辑或∨（有真则真、全假则假）
异或⊕（相同为0，不同为1）
2021年真题
逻辑同或⊙（相同为1，不同为0）
信息存储单位
基本概念
位/比特（bit，b） 计算机中信息表示或处理的最小单位
字节（Byte，B） 计算机中存储容量的基本单位
机器字（字） CPU 一次性传输、运算或处理的二进制数据
字长（字的长度） CPU 一次性传输、运算或处理的二进制数据的位数
决定计算精度
存储单位的换算
1Byte=8bit
1KB=1024Byte=2^10B
1MB=1024KB=2^20B
1GB=1024MB=2^30B
1TB=1024GB=2^40B
1PB=1024TB=2^50B
1EB=1024PB=2^60B
1ZB=1024EB=2^70B
信息表示
数的表示
无符号数（默认）
有符号数
最高位1为负号
最高位0为正号
数的范围
n位
有符号：-2^（n-1）~+2^（n-1）-1
无符号：0~2^n-1
状态数：2^n
8位
有符号：-128~127
无符号：0~255
16位
有符号:-32728~+32767
无符号:0~65535
2013年真题
原码、反码、补码
正数：原码=反码=补码
负数：原码-->（取反）反码-->(+1)补码
补充
1、计算机中数的表示和计算是补码
2、负数的原码和补码相加为-128
2018、2021、2024年真题
信息编码
数字编码：8421BCD码（4位二进制表示一位十进制数码）
西文字符编码
标准ASCII
1Byte，最高位为0
7位编码，128个字符
常见的ASCII字符值
控制符
换行→10
回车→13
空格→32
数字
"0"→48
大写字母
A→65
小写字母
a→97
扩展ASCII
1Byte,最高位为1
EBCDIC
1Byte,8位编码，256个字符
用于大型机中
Unicode
联合码/统一码
编码方式
Unicode-16
Unicode-32
高频考点
汉字编码
区位码（区码：行 位码：列）
国标码：汉字交换码
2Byte,最高位为0
国标码=区位码+2020H
机内码
汉字在计算机内部的存储形式
2Byte,最高位为1
机内码=国标码+8080H
输入码/外码
音码
形码
音形结合码
字型码（字模/输出码）
用于汉字的显示和输出
字库中存放汉字的字形码
计算机系统
计算机硬件系统
（裸机：只有硬件系统，没有软件系统）
五大硬件部分
运算器（ALU)
控制器(CU)
CPU
作用：解释和执行程序,负责处理、运算计算机内部的所有数据、计算机的运算和控制核心。
构成
控制器：从内存中取指令、分析指令和向其他部件发出控制信号
运算器：算术和逻辑运算
寄存器组
时钟
CPU产品
Intel:Core i3、Core i5、Core i7
AMD：A10、A8、A6
国产CPU：龙芯（自主知识产权、RISC简单指令集）
智能处理器的特征
A. 采用睿频加速技术，接负载提升主频，高效节能
B. 采用超线程技术，提升 CPU 的并行处理能力
C. 集成高频显卡，大幅提升 3D 性能
2021、2024年真题
存储器
作用：用于存放计算机中所有的程序和数据
分类
内存
作用：存放将要执行的程序
分类：
RAM（内存容量）
特点：可读可写，断电后数据丢失
DRAM:内存条（刷新）
SRAM：高速缓存Cache（不刷新）
内存条类型
DDR3:在一个时钟周期内读写两次，每次读写4个数据
DDR4：在一个时钟周期内读写两次、每次读写8个数据
DDR5：在一个时钟周期内读写两次、每次读写16个数据
ROM(BIOS)
特点：只读不写，断电后数据不丢失
EPROM:紫外线可擦可写
EEPROM：电可擦可写（以字节为单位）
FLASH ROM（以区块为单位）
Cache高速缓存
特点：保存了CPU频繁使用的指令和数据
作用：减少了CPU从内存读取指令和数据的等待时间
内存按字节进行编制
外存
作用：存放长期保存的文件
硬盘
机械硬盘HDD
基本读写单位：扇区512B yte
Windows读写单位：簇
最外面的磁道：0号
磁道包含扇区
固态硬盘SSD（外存最快、安装操作系统）
2019、2024年真题
硬盘接口
SATA2.0:300MB/S
SATA3.0:600MB/S
光盘
CD:650MB、1倍速：150KB/S
DVD:4.7GB（单面单层）~50GB、1倍速：1350KB/S
移动存储
FLASH存储器：：U盘、FLASH卡
移动硬盘
输入设备
作用：向计算机输入信息和数据
种类：键盘、鼠标、扫描仪、触摸屏、A/D转换器
输出设备
作用：将计算机用二进制代码所表示的信息转换成人们所需要的文字、图像、声音等信息表现形式
种类：显示器、打印机、绘图仪、D/A转换器
显示器
CRT阴极射线管显示器
LCD液晶显示器
PDP等离子显示器
性能指标
分辨率：1920*1080
颜色质量：真彩色>=24bit
响应时间：16ms、12ms
打印机
针式打印机
喷墨打印机
激光打印机
3D打印
打印速度：ppm(每分钟页数）
打印分辨率：DPI
2018、2024年真题
每年必考
主板
计算机所有相互连接的载体
主板的核心：平台控制芯片PCH
常见的I/O接口
鼠标键盘
网线接口
打印机接口
并口
PCI
AGP
LPT
系统总线BUS
作用：用于传递计算机各个部件的信息的公用通道
地址总线：单向总线、n位地址总线的寻址能力为2^nByte
控制总线:传输控制信息
数据总线：传输数据信息
2023年真题
计算机工作原理
概念：计算机利用内存储器来存放所要执行的程序，CPU 依次从存储器中取出程序中的每一条指令并加以分析和执行，直到完成该程序的全部指令。
指令的执行过程
取指令、分析指令、执行指令
2019年真题
流水线
指令并行处理，各个部件串行
多核技术
一个CPU内部集成多个内核
计算机软件系统
软件的概念
程序：指令序列
文档
数据
软件系统构成
系统软件
功能：管理和控制计算机中所有的硬件、软件、数据资源
操作系统
作用：人机接口、软件平台
语言处理程序
低级语言
机器语言
汇编语言
高级语言
面向过程
面向对象
翻译过程
编译
解释
应用软件
QQ、迅雷、WPS
计算思维
计算机新技术
电子商务
概念：电子商务是以信息网络技术为手段，以商品交换为中心的商务活动
交易形式
B2B
B2C
C2C
O2O
物联网
概念：物物相连的互联网（IOT)
我们身边的物联网
二维码支付
校园一卡通
刷身份证进站
电子不停车计费ETC
手机导航与计步
核心技术
条形码
RFID技术（射频识别技术）
传感器
物联网的层级和特征
感知控制层：全面感知
数据传输层：可靠传递
数据处理层：智能处理
大数据
什么是大数据
海量、高增长率和多样化的信息资产
4V特点
4V特点，即Volume（大量）、Velocity（高速）、Variety（多样）、Value（价值密度低）。
关键技术
大数据采集、大数据预处理、大数据存储及管理、大数据分析及挖掘
云计算
云计算（cloud computing）是基于互联网的相关服务的增加、使用和交付模式
关键技术：
虚拟化技术、分布式资源管理技术、并行编程技术。
云服务的类型：
IaaS:云主机、云存储
Paas：云数据库
SaaS：云短信、云邮件
云服务方式
公有云
私有云
混合云
人工智能
人工智能（Artificial Intelligence，AI）是指用计算机来模拟人类的智能
实现人工智能的根本途径是机器学习
应用
专家系统、生物识别、无人机、无人驾驶
虚拟现实
虚拟现实（Virtual Reality，VR）它利用计算机等设备来产生一个逼真的三维视觉、触觉、嗅觉等多种感官体验的虚拟世界，从而使处于虚拟世界中的人产生一种身临其境的感觉。
虚拟现实技术具有的3个突出特征:沉浸性、交互性和想象性。
增强现实
增强现实(Augmented Reality，AR)技术是一种将虚拟信息与真实世界巧妙融合的技术
区块链
区块链技术是一种不依赖第三方、通过自身分布式节点进行网络数据的存储、验证、传递和交流的一种技术方案。
两大核心特点：①是数据难以篡改②去中心化
边缘计算
边缘计算，是指在靠近物或数据源头的一侧，采用网络、计算、存储、应用核心能力为一体的开放平台，就近提供最近端服务。
边缘计算技术具有的4个特点：高效率、安全性、分布式、低延迟
