1.计算机基础

这是一篇关于1.计算机基础的思维导图.计算机基础知识 篇 一般我们看到的电脑都是由:主机(主要部分)、输出设备(显示器)、输入设备(键盘和鼠标)三大件组成。

1.计算机基础

1.3计算机的存储单位

计算机中的数据都有占用不同的二进制，为了便于表示数据量的多少，引入数据单位的概念

位

bit（binary digit的缩写），也称为比特，简记为b，是计算机存储数据的最小单位

一个二进制只能表示0或1，想要表示更大的数，就得把更多的位组合起来，每增加一位，所能表示的数就增大一倍

带宽，传输速率，Mbps兆位每秒

字节

Byte，简记B，1B=8b，计算机存储数据的基本单位

微机的存储器是由一个存储单元构成的，每个存储单元的大小就是一个字节，所有存储容量大小也是以字节数衡量

常见的存储容量单位还有KB（千字节）、MB（兆字节）、GB（吉字节）和TB（太字节）

单位换算

1B=8b

2²²B=2²MB

1KB=1024B=2¹⁰B

例如：4KB=2¹²B

1MB=1024KB=2²⁰B

例如：8MB=2²³B

1GB=1024MB=2³⁰B

1TB=1024GB=20⁴⁰B，其中1024=2¹⁰

大→小（×）：幂相加

小→大（÷）：幂相减

1.4 数制转换

1.相关概念

数制是一组固定的数字和一套统一的规则来表示数目的方法

数码

一组用来表示某种数制的符号，如二进制的0和1

基数

是指各种进位数制中允许选用基本数码的个数

权位

数码在不同位置上的权值

2.数制的表示

（1) 二进制（B）

有2个不同的数码，即0和1，其基数为“2”

逢二进一、借一当二

（2）八进制（D）

有8个不同的数码：0、1、2、3、4、5、6、7，其基数为“8”

逢八进一、借一当八

（3）十进制（D）

有十个不同的数码：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9，其基数为“10”

逢十进一、借一当十

（4）十六进制（H）

有16个不同的数码：0、1、2、…A、B、C、D、E、F，其基数为“16”

逢十六进一、借一当十六

3.二进制数的运算规则

（1）算术运算规则

加法规则：0+0=0；0+1=1；1+0=1；1+1=10（向高位进位）

减法规则：0-0=0；1-0=1；1-1=0；10-1=1（向高位进位）

（2）逻辑运算规则

逻辑与运算（AND）：0∧0=0；0∧1=1；1∧0=1；1∧1=1（全1为1，有0则0）

逻辑或运算（OR）：0∨0=0；0∨1=1；1∨0=1；1∨1=1（全0为0，有1则1）

逻辑非运算（NOT）：1=0；0=1（取反）

逻辑异或运算（XOR）：0⊕0=0；0⊕1=1；1⊕0=1；1⊕1=0（相同为0，不同为1）

4.数值转换

1.r进制数转换为十进制

按权展开

例如：543.2O=5×8²+4×8¹+3×8⁰+2×⅛=355.25D

2.十进制数转换为r进制数

整数部分：除基取余，倒去余数

小数部分：乘基取整，余下再乘

例如：100.125D=1100100.001B

3.二进制、八进制、十六进制数的相互转换

（1）二进制数与八进制数的相互转换

①分组：3位为一组，不足三位数左补0，小数右补0

②标：4 2 1

③组内相加

例如：11111101.101B=375.5O

（2）二进制数与十六进制数的相互转换

①分组：4位为一组，不足三位数左补0，小数右补0

②标：8 4 2 1

③组内相加

例如：10110001.1010B=B1.AH

（3）八进制数与十六进制数的相互转换

二进制当桥梁

1.5 计算机中 信息的表示

一、无符号数

整个机器字长的全部二进制数均表示数制位

数值范围

1B

[0，255]，256个数

2B

[0，65535]，65536个数

考点：8位无符号整数能表示的最大数是？255

二、有符号数

真值即在生活中实际使用到的数，如+48，-9，+12.5

机器数

真值在计算机中的表示。最高位定义为符号位，0表示正，1表示负，其余位是数值位

分类

负数

原码

带符号位的二进制

原码的特点是表示简单直观，与真值转换方便；原码不适合运算

反码

原码的符号位不变，其余位数值取反得到

反码存在的意义就是为了由原码计算补码方便

补码

反码+1得到

补码适合运算，解决计算机减法的问题

正数：原码=反码=补码

数值范围

1B=2⁷-1

原码反码[-127，+127]，补码[-128，+127]

2B

[-32768，32767]，32767个数

计算机是采用补码的形式数值存储和数值运算的

考点

原码转反码

原码的符号位不变，其余位数值取反

原码转补码

先转反码，再+1得到补码

写出原码，符号位不变，从右边复制位，直到有1被复制，接着，其余位取反

补码转原码

补码-1得到反码，符号位不变，其余位取反

写出补码，符号位不变，从右边复制位，直到有1被复制，接着，其余位取反

一、小数

定点数

定点整数

小数点隐含固定在机器数的最右边

纯整数

定点小数

约定小数点固定在符号位、有效数值部分之间

定点小数是纯小数，即所有数绝对值均小于1

浮点数

意义：为了能表示特大或特小的数，采用“浮点数”或称“指数形式”表示

组成

阶符（+-）

占1位

阶码

用定点整数表示，阶码的位数确定了数的范围

基数

基数是隐含的

尾数

小数点右边的位

用定点小数表示，尾数所占的位数确定了位的精度

规定尾数的最高位为1，通过阶码来调整

BCD码

二进制编制的十进制数，简称BCD嘛

方法

用4位二进制的组合代表十进制的0、1、2、3、4、5、6、7、8、9十个数

常用方案

8421BCD码

建立一个10进制数码与10个4位二进制的一一对应

优点

使得二级制与十进制之间的转换可以快速实现，避免浮点数那样耗费时间

可以应用于精确的计算，如会计系统

解决了有限位数的十进制无法精确使用的二进制表示，比如0.2D

考点：使用BCD码表示十进制，例如十进制数18D=00011000B

1.6 西文字符在 计算机中的表示

中文字符

汉字编码

采用一种科学可行的方法，为每个汉字编一个唯一的代码，以便计算即便如此、接收和处理

中文字符处理的基本流程

输入码→交换码→机内码→地址码→输出码（字形码）

输入码（外码）

利用键盘输入汉字时对汉字的编码

音码

主要是以汉语拼音为基础的编码方案

特点

重码多，单字输入慢，但容易掌握

形码

根据汉字的字形进行的编码

如：五笔输入法、郑码输入法

重码较少，单字输入速度快，但学习和掌握较为困难

流水码

如，区位码

由区（行）和位（列）组成的一个二维结构；[01，94]区，[01，94]位，两位的区和位组成一个中文字符的区位码，如1601代表汉字“啊”。区位码无法用于哈尼族通信

区位码是一字一码，优点是无重码。缺点是记忆困难

输入码不是唯一的，因为由音码、形码、音码结合码等不同的输入码

机内码

真正的计算机内部用来存储和处理汉字信息的代码

汉字的机内码唯一的，当某字节的最高位位1时，必须和下一个最高位同样为1的字节合起来代表一个汉字

考点

一个汉字的机内码使用两个字节

汉字机内码每个字节的最高为1

汉字机内码使用十六进制表示

中文字符机内码取值范围是A1A1~FEFEH，汉字机内码取值范围是B0A1H~F7FEH

重点考点

区位码是十进制的D、国标码是十六进制的H、机内码是十六进制H

区位码→国标码：（区位码）十进制→十六进制→分别+20H 20H=国标码

国标码→机内码：国标码分别+80H 80H=机内码

区位码→机内码：（区位码）十进制→十六进制→分别+A0 A0=机内码

Unicode字符编码

中文名：统一码、万国码，1994年公布

使用两个字节或四个字节表示一个字符

Unicode字符编码

UTF-8、UTF-16、UTF-32

乱码问题

原因：使用一种交换编码编辑文档，如果对方机器里使用的是另一种不兼容的交换码就会乱码

解决：统一使用通用的Unicode字符编码，或者选择安装使用同一种交换码

1.7.计算机的 应用领域

科学计算

科学和工程中的数值计算（又称）

如天气预报、军事国防、航空航天

信息处理

以计算机基础为基础，对大量数据进行加工处理，形成有用的信息，是非数值形式的数据处理

广泛应用于办公自动化、事务处理、情报检索、企业管理和知识系统等领域

过程控制

又称实时控制，用计算机及时采集检测数据，按最佳迅速地对控制对象进行自动控制或自动调节

广泛应用在冶金、石油、化工、水电、机械和航天等部门

计算机辅助系统

是指通过人机对话，使计算机辅助人们进行设计、加工、计划和学习等工作

CAD 计算机辅助设计

CAM 计算机辅助制造

CBE 计算机辅助教育

CAI 计算机辅助教学

CAT 计算机辅助测试

CIMS 计算机集成制作系统

CAE 计算机辅助工程

人工智能

AI（Artificial Intelligence）又称计算机智能，主要研究智能计算机所能执行地通常于人类有关的功能，如判断、推理等

如专家系统、自然语言理解、机器人等

计算机网络与通信、多媒体技术应用系统

嵌入式系统

以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件灵活变化以适应所嵌入的应用系统，用于专业计算机系统中

早期主要用于军事和航空航天，逐步应用于工业控制、仪器仪表、汽车电子、家电