计算机文化学习笔记

山东专升本计算机第一章计算机文化讲述了信息与技术、计算机技术概论、计算机中信息的表示、计算机系统、新一代信息技术。

第一章：计算机文化

• 1.1-信息与技术
  • • 1.1.1-信息与数据
      • 信息
        • 属性
      • 数据
        • 信息的符号化
      • 符号
        • 文字、字母、数字、图形、图像、视频、音频...
      • 信息与数据的区别和联系
    • 1.1.2-信息技术
      • 获取、存储、传递、处理、开发和利用信息资源
    • 1.1.3-信息社会
      • 信息高速公路
        • 高速度、大容量、多媒体
      • 文化
        • 人类社会特有现象
    • 1.1.4-计算机文化内涵
      • 计算机文化
        • 20世纪80年代
• 1.2-计算机技术概论
  • • 1.2.1-计算机的起源与发展
      • 起源
        • 巴贝奇-通用数字计算机
        • 首台电子计算机-ENIAC（1946年、十进制）
        • 奠基人-艾兰·图灵（图灵机、可计算性理论）和冯·诺依曼（存储程序、冯·诺依曼结构）
        • 首台采用冯·诺依曼结构的计算机-EDVAC
      • 发展
        • 计算机更新换代的标志-电子器件
        • 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-大规模和超大规模集成电路
    • 1.2.2-计算机的特点及分类
      • 特点
        • 运算速度快、计算精度高、存储容量大、具有逻辑判断能力、工作自动化、通用性强
      • 分类
        • 处理对象
          • 模拟计算机、数字计算机、混合计算机
        • 用途
          • 通用计算机、专用计算机
        • 规模
          • 巨型机、大型机、小型机、微型机、工作站
        • 巨型机
          • 又称超级计算机，运算速度快，存储容量大，主要用于国家安全的尖端科技，特点是都有名字
        • 微型机
          • 又称个人计算机（PC），发展标志是CPU（1971）
          • 分类：单片机、单板机、PC（个人计算机）、便携式微机
          • 性能指标：主频、字长、内核数、内存容量、运算速度、其他性能指标（兼容性、系统可靠性、系统可维护性）
          • 总线结构：只有内存与CPU通过总线直接连接，其他设备通过相应的接口与CPU连接
    • 1.2.3-计算机的应用
      • 科学计算
        • 又称数值计算，是计算机应用最早的领域，主要应用在尖端科学领域
      • 信息管理
        • 又称数值处理或事务处理，广泛应用于办公自动化、事务处理...应用最广泛的领域
      • 过程控制
        • 又称实时控制或自动控制，指不需要人工干预的控制，应用于冶金、石油等工业领域
      • 计算机辅助系统
        • CAD、CAM、CAL、CAI、CBE、CMI、CAT、CIMS
      • 人工智能
        • 模拟人脑
          • 机器人、专家系统、模式识别...
      • 多媒体技术
        • 计算机技术、通信技术、音像技术相互结合的产物
      • 计算机网络
        • 计算机技术、通信技术的结合
      • 嵌入式系统
        • 数码相机、自动洗衣机...
    • 1.2.4-计算机的发展趋势
      • 巨型化、微型化、网络化、智能化
• 1.3-计算机中信息的表示
  • 1.3.1计算机内部采用二进制
    • 1.物理器件易于实现 2.运算规则简单 3.便于实现逻辑运算 4.使用器件少
  • 1.3.2数制及其转换
    • 数制
      • 数制（进位计数制）数码（表示数制的符号）基数（数码的个数）位权（不同位置上的权值）
      • 常见进位计数制：
    • 转换
      • 非十转十
        • 1.写上标 2.按权展开 3.求和
      • 十转非十
        • 整数部分：转几除几，倒取余 小数部分：转几乘几，正取整
      • 二八转换（421法）
        • 1.分组：3位一组，不足3位补0 2.写上标：421 3.组内求和
      • 二十六转换（8421法）
        • 1.分组：4位一组，不足3位补0 2.写上标：8421 3.组内求和
    • 二进制的运算
      • 算术运算
        • 加减乘除
      • 逻辑运算（0不可省）
        • 非运算（优先级）
          • 取反
        • 与运算
          • 与0得0
        • 或运算
          • 或1得1
        • 异或运算
          • 同0不同1
  • 1.3.3字符与汉字编码
    • 数值的表示
      • 二进制形式表示
      • 一个数的最高位为符号位，“0”表示正，“1”表示负
      • 机器数：二进制表示，最高位是符号位的数
      • 真值：机器数代表的实际数值/原码代表的十进制数
    • 数值的编码方式
      • 原码、反码、补码
      • 八位二进制，包含符号位（0为正，1为负）
      • 计算规则：正数原码、反码、补码都相同，负数反码=原码的数值位取反、补码=反码+1
      • 范围：原码（-127~+127）反码（-127~127）补码（-128~+127）无符号数（0~255）
      • BCD码：十进制数的每一位用二进制代码表示（8421法），但不是二进制
      • ASCII码（美国标准信息交换代码）：字符编码方式，西文字符，7位ASCII码
      • ASCII码组成：
    • 字符的编码方式
      • 国标码：GB2313-80/汉字交换码
      • 机内码：也称内码，计算机内部存储和处理汉字信息
      • 区位码：区号和位号各用2位十进制数组成
      • 运算：
  • 汉字字形
    • 汉字字形库：记录汉字字形通常有两种方法（点阵法、矢量法）
    • 点阵法存储一个汉字字形所占的存储空间字节数的计算方法：行点数*列点数/8 注意：存储汉字字形所占存储空间字节数取决于点阵数大小，与什么汉字无关，例：16*16点阵下“一”和“美”两个字所占的存储空间字节数一样大
    • 汉字输入码：流水码（电报码、区位码）音码（全拼、双拼、微软拼音）形码（五笔码）音形结合码（自然码）
• 1.4-计算机系统
  • 1.4.1计算机的工作原理
    • 指令
      • 控制计算机进行各种操作和运算的二进制代码
      • 指令的集合称为计算机指令系统
      • 完成一定功能的有序的指令（指令序列）称为程序
      • 组成：操作码（执行什么操作）地址码（操作对象存放地址）
      • 分类：单地址指令、双地址指令、三地址指令
    • “存储程序”工作原理
      • 存储程序、程序控制
    • 工作过程
      • 取指令-分析指令-执行指令
  • 1.4.2计算机硬件系统
    • 主机
      • CPU（中央处理器）
        • 控制器
          • 控制、协调
        • 运算器
          • 加工、运算
          • 算术运算、逻辑运算
        • CPU性能指标
          • 字长
            • 二进制数据的位数
          • 主频
            • CPU的时钟频率（Hz）
          • 摩尔定律
      • 内存储器
        • 存放正在运行的程序与数据
        • 采用半导体技术
        • CPU可直接访问内存
        • 组成
          • ROM（只读存储器）
            • 只读不改、断电不丢、存放BIOS
          • RAM（随机存储器）
            • 可读可写、断电丢失、微机主存、动态DRAM、静态SRAM
          • Cache（高速缓存存储器)
            • 协调CPU与内存之间的速度差
            • 性质上属于RAM
            • 可读可写、断电丢失
          • 速度关系
            • CPU＞Cache＞内存＞外存
    • I/O设备
      • 外存储器
        • 不能和CPU直接交换数据，必须将其信息调入内存
        • 特点：容量大、可靠性高、价格低、数据可长期保存
        • 分类
          • 软盘
            • 磁性物质、容量1.44MB、写保护、（0-79）80个磁道
          • 硬盘
            • 磁性材料、存取速度最快的外存
          • U盘
            • 半导体材料、USB接口连接、即插即用
          • 光盘
            • 激光技术、分为只读光盘（CD-ROM）可擦写式光盘（CD-RW）追记型光盘
      • I/O设备
        • 计算机系统与外界进行信息交流的工具
        • 输入设备
          • 鼠标、键盘、扫描仪、数字化仪、数模转换器（A/D）...
        • 输出设备
          • 显示器、打印机、绘图仪、数模转换器（D/A）...
        • 输入设备and输出设备
          • 触摸屏、磁盘驱动器、RW光驱、硬盘、U盘
  • 1.4.3计算机软件系统
    • 计算机运行所需要的程序、数据和有关文档的总和
    • 系统软件
      • 操作系统（OS）
      • 语言处理程序
      • 系统支撑和服务程序
      • 数据库管理系统
    • 应用软件
      • 解决应用问题编写的软件
    • 语言与程序
      • 低级语言
        • 机器语言
          • 优点：二进制、计算机系统唯一直接识别的语言、速度快
          • 缺点：难度大、直观性差、易出错、难调试、通用性和移植性差
        • 汇编语言
          • 符号化（助记符）的机器语言
      • 高级语言
        • 面向过程
        • 面向对象
      • 解释程序
        • 对源程序的每条语句逐句进行解释并执行
      • 编译程序
        • 将源程序翻译成与之等价的用机器语言表示的目标程序
• 1.5-新一代信息技术
  • 物联网
    • 其核心和基础是互联网，被称为信息产业发展的第三次浪潮
  • 云计算
    • 虚拟化资源，传统计算机和网络技术发展融合的产物
    • 特点：超大规模、效用计算、高可扩展性、虚拟化、按需服务、极其廉价、通用性强
  • 大数据
    • 特点（IBM提出）：大量、高速、多样、低价值密度、真实性
  • 人工智能（AI）
    • 模拟人脑
      • 机器人、专家系统、机器翻译...
  • 区块链
    • 起源于比特币，一个信息技术领域的术语，本质是共享数据库，采用分布式数据存储
    • 特点：去中心化、不可伪造、全程留痕、可以追溯、公开透明、集体维护
• 裸机
  • 只有硬件没有软件
• 存储容量的单位
  • 二进制位
    • 最小单位二进制位，又称比特（bit），简写b
    • 只能表示0或1两种状态，n个二进制位表示2^n种状态
    • 基本单位字节（Byte），简写B，1B=8b
    • 单位换算：B、KB、MB、GB、TB，相差2^10
    • 字：CPU一次存取、加工、传送的数据称为一个字
• 显示系统
  • 显示器
    • CRT（阴极射线管）
    • LCD（液晶显示器）
    • 等离子显示器
    • 性能指标
      • 显示分辨率
        • 屏幕每行每列的像素数，像素数越大，像素直径越小，画面越清楚
      • 颜色质量
        • 每个像素点可以有多少种颜色来表示，n位=2^n种
      • 刷新速率
  • 显示适配器（显卡）
• 打印机
  • 针式打印机
  • 喷墨打印机
  • 激光打印机
  • 热敏打印机
• 总线和主板
  • 总线
    • 数据总线
      • 传送CPU与内存或外设之间的数据信息
      • 数据总线的宽度决定了字长
    • 地址总线
      • 传送内存和外设的地址信息
      • 决定了可寻址的内存容量
      • 内存容量计算公式：2^nB，n是地址总线的根数、位数
    • 控制总线
      • 传送各种控制信息（指令）
    • 常见总线标准
      • PCI、AGP、USB、IEEE
  • 主板
    • 计算机系统中最大的一块电路板，有各种插口