第一章计算机基础知识

计算机基础知识包括计算机的概念、组成、发展、分类、特点和应用等方面。计算机是一种能按照存储的程序自动进行数值计算和信息处理的智能电子设备。计算机的硬件系统由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备组成。

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
        • 判断
        • 香浓
        • 消除事物的不确定性
    • 数据
      • 信息的符号化
    • 符号
      • 文字，字母，数字，图形，图像，视频，音频...
    • 信息与数据的联系与区别
      • 区别
      • 联系
      • 概要
        • 1.数据是信息的符号化
        • 2.数据是信息的具体表现形式，是信息的载体，而信息是对数据进行加工得到的结果
        • 3.信息是具体的物理形式抽象出来的逻辑意义，而数据是信息的物理表示
        • 4.同一信息可用不同数据表示
  • 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
  • 1.1.4-计算机文化内涵
    • 文化定义
      • 人类社会特有现象
      • 基本属性：广泛性，传递性，教育性，深刻性
    • 20世纪80年代
      • 计算机文化的内涵
        • 计算机信息处理能力
• 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-EDSAC
    • 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
  • 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
    • 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5.可靠性高
  • 1..3.2数值及其转换
    • 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-位用二进制代码表示(8421法) .但不是二进制
      • ASCI码(美国标准信息交换代码) :字符编码方式，西文字符，7位ASCI码
      • ASCII码组成
        • 子主题
    • 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:
  • 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2n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 1024
      • 字: CPU-次存取、加工、传送的数据称为一个字
      • 地址编号：存储容量=末尾地址-起始地址+1（单位为B）
  • 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
    • 汉字输入码: 流水码(电报码、区位码) 音码(金拼、双拼、微软拼音) 形码(五笔码） 音型结合码（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
      • 1.取指令 2.分析指令 3.执行指令
  • 1.4.2-计算机的硬件系统
    • 主机
      • CPU（中央处理器）
        • 运算器
          • 加工、运算
          • 算术运算、逻辑运算
        • 控制器
          • 控制、协调
        • CPU性能指标
          • 主频
            • CPU的时钟频率(Hz)
          • 字长
            • 二进制数据的位数
          • 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
          • RAM (随机存储器)
            • 可读可写、断电丢失、微机主存、动态DRAM、 静态SRAM
          • ROM (只读存储器)
            • 只读不改、断电不丢、存放BIOS
          • 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(DIA) ...
        • 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-计算机的软件系统
    • 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微型计算机系统
  • 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)
      • 主频
        • 时钟频率，CPU单位时间内发出的脉冲总数
          • 单位赫兹HZ
      • 字长
        • 同时处理的二进制的位数
      • 内核数
        • 运算器和控制器的数量
      • 内存容量
        • 内存储器中能储存信息的总字节数
      • 运算速度
        • 单位时间内执行的计算机的指令数
          • MIPS 10^6
          • BIPS 10^9
    • 总线结构:只有内存与CPL通过总线直接连接，其他设备通过相应的接口与CPU连接
      • 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
          • 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
            • 显示系统
              • 显示器
                • CRT (阴极射线管)
                • LCD (液品显示器)
                • 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
• 1.6-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
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• 裸机
  • 只有硬件没有软件