计算机基础知识(1)(1)

计算机基础：计算机网络：指利用通信设备和通信线路将地理位置不同的多个计算机系统互联起来，以功能完善的网络软件实现网络中资源共享和信息交换的系统。

计算机基础知识

• 第一章
  • 计算机的发展
    • 1946 年 2 月，美国宾夕法尼亚大学成功研制了世界上第一台电子数字积分计算机（Electronic Numerical Integrator and Computer，ENIAC）。
      • 第一台计算机：ENIAC，美国，1946 年，宾夕法尼亚大学； 在 ENIAC 的研制过程中，数学家冯 · 诺依曼归纳总结了三点：
        • 采用二进制：在计算机内部，程序和数据采用二进制代码表示；
        • 存储程序控制：程序和数据存放在存储器中，即程序存储的概念；
        • 计算机的 5 个基本部件：运算器、控制器、存储器、输入和输出设备；
      • 冯 · 诺依曼思想的核心要点
        • 计算机的基本结构应由五大部件组成：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备；
        • 计算机中采用二进制形式表示数据和指令；
        • 采用“存储程序”和“程序控制”的工作方式；
      • 计算机的发展过程
        • 人们通常根据计算机采用电子元件的不同，将计算机的发展过程划分为电子管、晶体管、集成电路，以及大规模和超大规模集成电路 4 个阶段。
        • 计算机的主要特点：运算速度快、精确度高、具有记忆和逻辑判断能力
      • 计算机的主要应用
        • 科学计算：如：气象预报、海湾战争中伊拉克导弹的监测
        • 信息处理：是指对大量数据进行加工处理；如：高考招生中考生录取与统计工作，铁路、飞机客票的预定系统，银行系统的业务管理；
        • 过程控制：指利用计算机实时采集控制对象的数据，加以分析处理后，按系统要求对控制对象进行控制；如工业自动化应用；
        • 辅助功能：如：计算机辅助设计、辅助教学等；
        • 人工智能：指模拟人类的学习过程和探索过程；如：代替人类到危险的环境中去作业；
        • 办公自动化系统中的应用：例如：Internet 发 email
        • 电子商务：以信息网络技术为手段，以商品交换为中心的商务活动；如：网络购物、在线订票、O2O、B2B、B2C、ABC 等；
      • 计算机的分类
        • 根据规模大小分类：巨型机、大型通用机、小型机、微型机、工作站、服务器
        • 根据用途分类：通用计算机、专用计算机
        • 根据计算机处理数据的类型：模拟计算机、数字计算机、数字与模拟计算机
  • 计算机的概念
    • 计算机俗称电脑，是一种能高速运算、具有内部存储能力、由程序控制其操作过程，并能自动进行信息处理的设备。
    • 计算机是一种自动、高速进行大量算术运算和逻辑运算的电子设备。其特点为：速度快、精度高、存储容量大、通用性强、具有逻辑判断和自动控制能力。
  • 未来计算机的发展趋势
    • 计算机发展趋势
      • 巨型化
      • 微型化
      • 网络化
      • 智能化
    • 未来新一代的计算机
      • 模糊计算机
      • 生物计算机
      • 光子计算机
      • 超导计算机
      • 量子计算机
      • 激光计算机
      • 分子计算机
      • DNA计算机
      • 神经元计算机
  • 多媒体技术的概念与应用
    • 多媒体：多媒体是指能够同时对两种或两种以上的媒体进行采集、操作、编辑、存储等综合处理的技术；
    • 多媒体的特征：集成性、交互性、多样性、实时性、控制性、非线性等；
    • 多媒体数字化：在计算机内部多媒体信息先转换成 0 和 1 数字化信息后进行处理，然后以不同的文件类型进行存储、输出；
    • 数字化的技术：主要包括采样、量化、编码；
    • 音频数据量计算公式：
      • 音频数据量（B）=采样时间（s）x 采样频率（Hz）x 量化位数（bit）x 声道数/8
    • 通常显示器的分辨率指的就是像素，每个像素有表示其颜色、属性等的信息，比如真彩色图用 24 位二进制位表示；
    • 音频文件有多种，如 MP3、WAV、VOC 等，其中 WAV 接近于无损压缩， 因此占用的存储空间相对也较大。
    • 图像文件格式也有多种，如.jpg、.gif、.png、.bmp 等；由于.bmp 是 Windows采用的图像文件存储格式，未进过压缩，所以相对其他格式较大；
  • 计算机网络及其应用
    • 计算机网络：指利用通信设备和通信线路将地理位置不同的多个计算机系统互联起来，以功能完善的网络软件实现网络中资源共享和信息交换的系统。
    • 计算机网络的主要功能：资源共享、信息交换、分布式处理、集中管理
    • 计算机网络的分类：按照覆盖地理范围和规模分为：局域网、城域网、广域网；
    • 网络拓扑结构分类：
      • 星型拓扑结构：每个节点都与中心节点相连，任意两个节点的通信都要通过中心节点； 环形拓扑结构：各个节点依次首尾相连，形成一个环形结构； 树形拓扑结构：所有的网络节点按照一定的层次关系排列起来，类似倒置的树； 网状拓扑结构：节点之间的连接是任意的，没有规律，像网状一样，主要用于广域网； 总线型拓扑结构：各节点连接在一条共用的通信电缆上，以太网大多采用此结构；
    • 网络硬件包括：
      • 网络服务器
      • 传输介质：如电缆、光缆、双绞线、微波等；
      • 网络接口卡：也叫网卡，接入网络必备的设备之一；
      • 集线器
      • 交换机
      • 路由器
    • TCP/IP 网络参考模型划分为四层：网络接口层、网络层、传输层、应用层；
    • IP 地址：因特网中每一台计算机都有一个在世界范围内惟一的标记，这个标记我们称为 IP 地址。IP 地址是一个 32 位的二进制数，一般用圆点分隔的十进制数表示，如：百度地址：61.135.169.125 ；
    • 有效的IP 地址：
      • 共分为 4 段；
      • 各段的最小值为 0，最大值为 255；
      • DNS 域名系统：域名系统 DNS 是完成 Internet 主机名和 IP 地址的映射，把域名翻译成 IP 地址的系统，同时也可以将 IP 地址翻译成域名；
• 第一章
  • 软件的组成：主要分为系统软件、应用软件；
    • 系统软件：指控制和协调计算机外部设备，支持应用软件开发和运行的软件， 主要负责管理计算机系统中各种独立的硬件，使之可以协调工作；
    • 应用软件：为满足用户不同问题、不同领域的应用需求而提供的软件；如Microsoft office、WPS、QQ、图形图像处理软件、视频软件、浏览器等等；
  • 计算机软件组成
    • 软件：是运行、管理和维护计算机二进制的各种程序、数据和文档的总称； 也可以说：软件是计算机程序、数据与相应文档的总称；
    • 程序：是对计算任务的处理对象和处理规则的描述，必须装入机器内部才能工作。它控制着计算机的工作流程，实现一定的逻辑功能，完成特定的设计任务。
      • 程序设计语言：包括：
        • 机器语言：唯一能被计算机硬件系统理解和执行的语言，其效率最高，速度最快，且无需翻译；
        • 汇编语言：计算机不能直接识别，要由一种程序将汇编语言翻译成机器语言；
        • 高级语言：最接近人类自然语言和数学公式的程序设计语言。高级语言编写的程序计算机不能直接执行，必须翻译成机器语言才能执行。高级语言有很多， 如：C 语言、JAVA、C#、Python、PHP、C++等等；
  • 计算机中数据的表示与存储
    • 数制
      • ENIAC 是一台十进制的计算机，采用了10 个真空管来表示一位十进制数。后来，数学家冯 · 诺依曼发现十进制的表示和实现方式十分麻烦，故提出了二进制表示方法。
      • 二进制只有“0”和“1”两个数，采用多个数码表示一个数，其中每一个数码称为 1 位；其优点为：运算简单、易于物理实现、通用性强、所占空间和消耗的能量小、可靠性高。
    • 数值的转换
      • 二进制转换为十进制 十进制转换为二进制 二进制转换为八进制 二进制转换为十六进制
    • 各进制的后缀
      • B：二进制 D：十进制 H：十六进制 O：八进制
    • 字符的编码
      • 西文字符的编码
        • 目前国际上通用的字符编码是 ASCII 码，即美国标准信息交换代码 （ASCII 表）。 ASCII 码用七位二进制数表示一个字符，可表示 27 共 128 个字符。包括：32 个通用控制符、10 个十进制数字、52 个大小写英文字母和34 个专用符号。在一个字节（8 个 bit）中后七位用于表示字符的编码， 最高位为奇偶校验位，一般作 0 看待。
      • 汉字的编码
        • ASCII 码只对英文字母、数字和标点符号进行了编码。同样，要想处理汉字，也要对汉字进行统一编码。我国于 1980 年发布了国家汉字编码标准GB2312-1980，全称是《信息交换用汉字编码字符集—基本集》，即每个汉字有个二进制编码，简称国标码。汉字数量庞大，用一个字节无法区分，故汉字编码采用 2 个字节。 从汉字编码的角度看，计算机对汉字信息的处理过程实际上是各种汉字编码间的转换过程。这些编码主要包括汉字输入码、汉字内码、汉字地址码、汉字字形码等。
          • 汉字输入码：为使用户能够使用西文键盘输入汉字而编制的编码，也叫外码；
          • 汉字内码：为在计算机内部对汉字进行处理、存储和传输而编制的汉字编码。
          • 汉字字形码：存放汉字字形信息的编码，与汉字内码一一对应。每个汉字的字形码预先存放在计算机内，称为汉字库；
          • 汉字地址码：汉字库中存储汉字字形信息的逻辑地址码；
  • 计算机病毒及其防治
    • 计算机病毒：是指编制或者在计算机程序中插入的破坏计算机功能或者破坏数据， 影响计算机使用并能够自我复制的一组计算机指令或者程序代码；
    • 计算机病毒的特性：寄生性、破坏性、潜伏性、隐蔽性；
    • 计算机病毒的防治： （1） 安装杀毒软件； （2）使用移动设备之前先检查； （3）不要打开来历不明的邮件； （4）扫描系统漏洞，及时更新系统补丁； （5）浏览网页、下载软件时，选择正规网站； （6）若非必要，禁用远程功能，关闭不需要的服务； （7）制作应急盘、救急盘或恢复盘等，以备以后使用；
• 第二章
  • 计算机互联网的概念
    • 计算机网络是计算机技术与通信技术高度发展、紧密结合的产物。
    • 在计算机网络发展的不同阶段,人们给出了计算机网络的不同定义。当前较为准确的定义议能够相互共享资源的方式互联起来的自治计算机系统的集合”,即将分布在不同地理位置上的具有独立功能的多个计算机系统通过通信程备和通信线路互相连接起来,实现数据传输和资源共享的系统
    • 数据通信是通信技术和计算机技术相结合而产生的一种新的通信方式。数据通信是指在个计算机或终端之间以二进制的形式进行信息交换,传输数据》
    • 计算机网络的分类
      • 局域网(Local Area Network,LAN)
      • 城域网( Metropolitan Area NetworkMAN
      • 广域网( Wide Area NetworkWAN)
    • 网络拓扑
      • 星型拓扑
      • 环型拓扑
      • 总线型拓扑
      • 树型拓扑
      • 网状拓扑
    • 网络软件
      • TCP/IP 参考模型的分层结构,它将计算机网络划分为 4 个层次:应用层、传输层、互联层和主机-网络层。
    • 无线局域网
      • 线局域网是计算机网络与无线通信技术相结合的产物,它利用射频(RP]技术取代由双绞线构成的传统有线局域网,并提供有线局域网的所有功能。
  • 计算机软件系统
    • 软件系统及其组成
      • 系统软件
        • 系统软件是指控制和协调计算机及外部设备,支持应用软件开发和运行的软件。
        • 系统软件主要包括操作系统(OperatingSystem7oS)语言处理系统数据库管理系统和系统辅助处理程序等。
        • 系统软件是软件的基础,所有应用软件都是在系统软件上运行的
          • 系统软件主要分为以下几类
            • 操作系统
            • 语言处理系统
            • 数据库管理系统
            • 系统辅助处理程序
      • 应用软件
        • 应用软件是用户可以使用的各种程序设计语言的开发系统或环境,以及用各种程序设计语言编制的应用程序的集合,分为应用软件包和用户程序。
          • 办公软件套件
          • 多媒体处理软件
          • 因特网工具软件
      • 操作系统的概念
    • 软件系统是为运行、管理和维护计算机而编制的各种程序、数据和文档的总称。
    • 计算机系统由硬件(Hardware)系统和软件(Software)系统组成。
    • 软件概念
      • 软件是计算机的灵魂。(软件是用户与硬件之间的接口,用户通过软件使用计算机硬件资源
    • 程序设计语言
      • 机器语言
        • 在计算机中,指挥计算机完成某个基本操作的命令称为指令。
        • 机器语言是直接用二进制代码指令表达的计算机语言
      • 汇编语言
        • 汇编语言是一种把机器语言“符号化”的语言
        • 汇编语言使用助记符描述程序
        • 相对于机器语言,汇编语言更容易掌握。但计算机无法自动识别和执行汇编语言,必须涨翻译,即使用语言处理软件将汇编语言翻译成机器语言(目标程序),再链接成可执行序在算机中执行。
      • 高级语言
        • 高级语言是最接近人类自然语言和数学公式的程序设计语言
        • 用高级语言编写的源程序在计算机中是不能直接执行的,必须翻译成机器语言程序。通常有两种翻译方式：编译方式和解释方式。
          • 编译方式
            • 编译经过词法分析、语法分析、语义分析、中间代码生成、代码优化、目标代码生成 6个环节,才能生成对应的目标程序,目标程序还不能直接执行,还需经过链接和定位生成可执行程序后才能执行。
          • 解释方式
            • 解释方式是将源程序逐句翻译、逐句执行的方式,解释过程不产生目标程序,基本上是翻译行执行一行,边翻译边执行。如果在解释过程中发现错误就给出出错信息,并停止解释和执行,如果没有错误就解释执行到最后
• 第二章
  • 计算机的硬件系统
    • 运算器
      • 运算器是计算机处理数据，形成的信息的加工厂，它的主要功能是对二进制进行算术运算和逻辑运算。也称为算术逻辑部件
      • 运算器的核心是加法器(Adder)。为了能将操作数暂时存放,能将每次运算的中间结果暂时保留,运算器还需要若于个寄存数据的寄存器(Register)。若一个寄存器既保存本次运算的结果,又参与下次运算它的内容就是多次累加的和,这样的寄存器又叫作累加器(Accumulator,ACC)。
      • 运算器的处理对象是数据,处理的数据来自存储器,处理后的结果通常送回存储器或暂存在运算器中。
      • 运算器的性能是衡量整个计算机性能的重要指标之一
    • 控制器
      • 控制器是计算机的心脏，由它指挥全机各个部件自动、协调地工作。控制器的基本功能是根据程序计数器中指定的地址从内存取出一条指令，对指令进行译码，再由操作部件有序地控制各部件完成操作码规定的功能。
    • 存储器
      • 存储器(Memory)是存储程序和数据的部件。它可以自动完成序或数据的存取,是计算机系统中的记忆设备。存储器分为内存(又称主存)和外存(又称辅存)两大类
      • CPU 不能像访问内存那样直接访问外存,当需要某一程序或数据时,首先应将其调入内存然后再运行。
    • 内存
      • 随机存取存储器(Random Access Memory,RAM)
        • RAM 又可分为静态随机存储器(Static RAM,SRAM)和动态随机存储器(Dymamic RAMDRAM)两种。计算机内存条采用的是 DRAM
        • 可读/写性,对 RAM 既可以进行读操作,又可以进行写操作。
        • 易失性,即电源断开(关机或异常断电)时,RAM 中的内容立即丢失。因此微型计算机每次启动时都要对 RAM 进行重新装配。
      • 只读存储器（Read Only Memory,ROM）
        • CPU 对只读存储器(ROM)只取不存,ROM 里面存放的信息一般由计算机制造厂写入并固化处理,用户是无法修改的,即使断电,ROM 中的信息也不会丢失。
        • 可编程只读存储器(Programmable ROMPROM)
        • 可擦除可编程只读存储器 (ErasablePROMEPROM）
        • 电可擦可编程只读存储器(Electrically EPROMEEPROM)
        • 闪速存储器(Flash Memory)
        • 高速缓冲存储器(Cache)主要是为了解决 CPU 和存储器速度不匹配的问题为提高存储器速度而设计的。
      • 硬盘总容量计算公式
        • 硬盘总容量=磁头数(H)x 柱面数(C)x 每磁道扇区数(S)X 每扇区字节数(B)
    • 字长
      • 计算机运算部件一次能同时处理的二进制数据的位数
    • 连接方式
      • 直接连接
        • 最早的计算机基本上采用直接连接的方式,运算器、存储器、控制器和外部设备等组成部件相互之间基本上都有单独的连接线路。这样的结构可以获得最高的连接速度,但不易扩展。如由冯·诺依曼在 1952年研制的计算机 IAS 基本上就用了直接连接的结构。
      • 总线结构
        • 数据总线:一组用来在存储器运算器控制器和I/0部件之间传输数据信号的公共通路。
        • 地址总线:是 CPU 向主存储器和 I/0 接口传送地址信息的公共通路。
        • 控制总线:一组用来在存储器运算器控制器和I部件之间传输控制信号的公共通路。