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计算机基础知识
专升本计算机基础，计算机是一种能按照事先存储的程序， 自动，高效地进行大量数值运算， 和各种信息处理的，现代化智能电子装置。
编辑于2023-03-24 12:09:28 辽宁- 计算机基础
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第一章:计算机基础
1.1计算机诞生发展
定义:计算机是一种能按照事先存储的程序， 自动，高效地进行大量数值运算， 和各种信息处理的，现代化智能电子装置
工作原理:存储程序
应用:数值计算（早），信息处理（广）
诞生（ENIAC）
1946年，2月
美国
电子管
数值计算
5000次/秒
十进制
无存储程序思想
发展
2人
艾兰.图灵
图灵奖
冯.诺依曼
现代计算机之父
冯.诺依曼原理
①存储程序
②五大部件
运算器
控制器
存储器
输入设备
输出设备
③计算机内部采用二进制
优点
与逻辑电路相匹配 （易于设计，易于实现 适用于逻辑运算）
运算规则简单
可靠性高
4代
电子元件 逻辑元件
第一代
1946-1957
电子管
数值计算（早），机器语言，汇编语言
第二代
1958-1964
晶体管
信息处理（广），高级语言，操作系统（OS）
第三代
1965-1970
中小规模集成电路
会话式（高级）语言，
第四代
1971
大规模，超大 规模集成电路
巨型机和微型机（PC机）（MIPS）两个方面发展
发展趋势
2
巨型化
规模大，性能强
微型化
芯片集成度高
3
智能化
网络化
多媒体化
1.2计算机的特点，分类与应用
特点（6点）
1
存储程序
1.自动工作（主要特点）
4
运算器
2.运算速度快
3.计算精度高
控制器
4.逻辑判断能力强
存储器
5.存储容量大
1
6.通用性强，可靠性高
分类（5）
1
电子元件划分
4代
4
按处理数据的类型
数字计算机
模拟计算机
数模混合计算机
按使用范围/用途
通用计算机
专用计算机
按规模和性能
巨型机
大型机
中型机
小型机
微型机
网络中的计算机
工作台（客户机）
服务器
应用
4
数值计算（科学计算）（最早）
天气预报
弹道轨迹
航空航天科技
地震预防
核聚变模拟
信息处理（数据处理）（最广）
办公自动化
档案管理等带有具体方向的 某某系统（管理系统）
过程控制（实时控制）
工业自动生产化
计算机辅助系统
计算机辅助设计
CAD
计算机辅助制造
CAM
计算机辅助测试
CAT
计算机辅助教学
CAI
计算机辅助教育
3
人工智能
网络通信
多媒体
1.3计算机系统组成与工作原理
系统组成
计算机系统
硬件系统
主机
CPU
运算器
控制器
内存
存储器
外设
外存
存储器
输入设备
输出设备
软件系统
系统软件
操作系统
语言处理程序
数据库管理系统（DBMS）
子主题
应用软件
通用软件
专用软件
结构层次
第一步:裸机
只有硬件
第二步:系统软件
第三步:应用软件
第四部:用户程序或文档
工作原理
硬件原理
控制器
输入设备
接受输入数据
运算器 存储器
运算器数据运算，结果由存储器存储
输出设备（指令）
控制指令，显示结果
软件原理
存储程序
程序控制
指令，程序（指令序列）
指令:计算机执行某个操作的命令程序
指令序列:所有指令的集合
计算机工作过程
取出指令→分析指令→执行指令
1.4微型计算机（PC机）硬件系统
1.4.1五个部件
①CPU（核心部件）
组成
运算器
算数逻辑单元（ALU）
算数运算
逻辑运算
控制器
指挥控制各部件协调工作
发出控制指令
指令
操作码
地址码
操作数
寄存器（临时存数）
cache
高速缓冲存储器
缓冲
CPU与内存速度不匹配的问题
运算
算数运算
+
-
×
÷
逻辑运算 竖式计算
与
有一个为0→结果为0
或
有一个为1，结果为1
非
1→0，0→1
②存储器
定义
存储器是存放各种数据和程序的装置，是计算机的记忆部件
存储单元:存放数据和指令 一个存储单元放8个二进制位 一个字节
容量
最小单位
位，bit，b
基本单位
字节，Byte，B
1B=8b
转换（1024,2¹⁰）
B→K→M→G→T
分类
内存
定义
直接与CPU交换数据
分三类
ROM
只读，断电不消失
RAM
随机读写，断电消失
cache
解决内存与RAM速度不匹配的问题
外存
定义
用于长期保存数据，断电不消失
与内存比
容量大
速度慢
存储周期长
价格低
常见的外存
硬盘
机械硬盘
放震动
软盘
写保护
防毒
光盘
CD-ROM
只读
CD-R
写一次，读多次
CD-RW
多次读写 可擦写型光盘
U盘
可格式化
U盘数据删除→不进入回收站
③输入设备
定义
向计算机输入数据的设备
功能
接收用户输入的信息，并将其转换为 计算机能够接收和识别的形式（二进制）
例如
鼠标，键盘，扫描仪
麦克风，摄像头
光笔，手写笔，输入板
游戏柄，语音输入装置
④输出设备
定义
输出计算机数据的设备
功能
将计算机中的数据转换为人或其他设备 能接受的形式，并进行输出
例如
显示器
主要指标
与，大小，体积，重量无关
与点距，分辨率（单位，像素），扫描频率，刷新率，颜色质量有关
显卡
链接主机与显示器的接口卡
打印机
击打式
针式打印机
非击打式
喷墨打印机
激光打印机
绘图仪
⑤输入输出设备
例如
磁盘（外存）
CD-ROM除外（只读光盘）
1.4.2两个连接部件
主板
芯片（灵魂）
开机相关
系统程序
BIOS
ROM
用户数据
CMOS
RAM（电池供电）
总线
定义
计算机各部件之间传递信息的公共通信干线
分三类（信息）
控制总线
CB
地址总线
AB
数据总线
DB
1.5微信计算机（PC机）软件系统
计算机软件
程序
文档
（数据）可以没有
系统软件
①操作系统（OS）
定义
管理计算机的硬件，软件资源 提供用户与计算机的交互接口
5功能
3硬件
CPU管理（处理器管理）
存储管理（只管内存）
设备管理（外存的输入输出）
2软件
进程管理（作用管理）
文件管理
说明
加载在裸机上的第一层软件是→操作系统
常见的操作系统
windows
DOS
Unix
②语言处理程序
机器语言
不用处理
二进制，直接执行
汇编语言
汇编程序
符号语言
高级语言
解释（慢）
直接执行源程序
源程序:高级语言书写的程序
编译（快）
产生目标程序，然后执行
③数据库管理系统（DBMS）
如:Access，SQL，Oracle，
④系统服务程序
又称:服务性工具，工具软件
例如:（附件）画图，写字板等
应用软件
例如:QQ，Word，美图秀秀等
说明
衡量计算机的主要指标
CPU
3
字长:CPU一次能处理二进制的位数
如:64位
字长长
精度高
处理能力强
运算速度
MIPS
百万条指令/秒
每秒执行的指令条数
主频
主频高
速度快
单位
GHz
1
存取周期
内存
无外存
硬件组装
五部件
CPU，内存，硬盘，键盘，鼠标，显示器
连接
主板，电线，声卡，显卡，网卡
1.6数制转换与信息编码
数值
进制
常用的数制
二进制（B）
十进制（D）
八进制（O）
0-7
十六进制（H）
0-9
A→F
特点
逢N进一
N进制基数为N
位权
转换
非十→十
位权法
权Nˣ（x=1,2,3……）:N⁴N³N²N¹N⁰小数点N⁻¹N⁻²N⁻³
位×权（求和）
十→非十
整数部分
除基数取余
逆序取数
小数部分
乘基数取整（可能不能精确转换）
正序取数
二←→非二（2ˣ）
二←→八
2³=8
4,2,1
二←→十六
2⁴=16
8,4,2,1
二←→十（整数）
……64,32,16,8,4,2,1
机器数
无符号 （非负数）
0-255
8位无符号二进制整数转换为十进制数范围
2⁸=256
256个员工用二进制编码，至少需要8位二进制数
Nˣ
N进制末尾添加x个零，新的数是原来数的Nˣ倍
有符号
格式
1 0 0 0 1 0 1 0
第一位为符号位，后七位为数值位
符号位（最左边）
0
正数
1
负数
三码
原码
反码
补码
数值的二进制
正数
原，反，补相同
负数
反码
数值位
取反
符号位
不变
在源码的基础上
补码
反码
+1
说明
补码（机器数）
原码（现实中的数）
补码→原码
先补码→反码（-1）
反码→原码（数值位取反）
隐含小数点
定点数（整数）
定点小数
数值位的最左边
定点整数
数值位的最右边
浮点数
范围大
构成
尾数+阶码（指数）
非数值
字符
ASCII码 字符的二进制
7位编码（128个字符），8位存储（1字节，1字符），最高位位0
A
65
a
97
0
48
汉字编码
输入码
也叫机外码
不唯一
国标码
唯一，没有重码
也叫交换码
一个汉字，两个字节
以0 0开头
机内码 汉字的二进制
唯一
一个汉字，2个字节
将0 0变为1 1
字形码
输出
点阵式
16×16的点阵
（16×16）/8个字节存储
矢量式
不失真
其他:二进制
1.7多媒体计算机
媒体
存储信息的实体，如，硬盘，光盘等
传递信息的载体，如文本，图形，图像，音频，视频，动画等
多媒体
六大媒体元素
文本，图形，图像，音频，视频，动画
多媒体技术
定义:利用计算机综合处理六大媒体元素
音频信号数字化
采样，量化，编码
多媒体特征
3
多样性
集成性
数字化
2
交互性
实时性
媒体分类
五类
感觉媒体
六大媒体元素
表示媒体
编码
表现媒体
输入输出（又称显示媒体）
传输媒体
电缆，光缆
存储媒体
硬盘，光盘
两类（时效性）
静态媒体
文本
图像
图形
动态媒体
音频
视频
动画
类型
文本
TXT
纯文本
HTML
超文本标记语言，含有超链接，网页
doc.x
Word文档
电子文档
图形
矢量图
图像
JPG
静图
GIF
静/动图
BMP
位图，XP，画图（未压缩）
PNG
win7，画图（压缩）
PSD
Photoshop
音频
MP3
wav
波形文件
容量大
mid
计算机乐谱
存指令
容量小
视频
avi
win标准
mpg
wmv
rmvb（rm）
动画
GIF
多媒体计算机
多媒体硬件
必须有
CD-ROM（光驱）
输入
声卡
处理
音箱/耳机
输出
一定无的
网卡
多媒体软件
1.8计算机信息安全
六个说明
定义:保护计算机硬件，软件，数据信息资源等安全
四个目标:可靠，可用，保密，完整
加强网络安全最重要的基础措施是:设计有效的网络安全策略
信息安全技术的核心和关键是:密码技术
保证计算机安全的最有效的方法是:加强预防和管理
主要防护策略，包括，杀毒，加密，备份
病毒
定义
人为编写的
具有破坏作用的
能够自我复制的
一段程序（可执行代码）
特点
2
破坏性
子主题
3
潜伏性
隐蔽性
可激活性
分类
按传染方式分类
系统性病毒
文件型病毒
混合型病毒
按危害程度分类
良性病毒
占内存
速度慢
死机
恶性病毒
破坏系统数据
更改文件
病毒传播途径
磁盘（外存）
网络（最广的媒介）
网页
电子邮件
文件传输
症状
不直接破坏硬件
预防
限制网络上的数据交换
安装正版软件
专机专用
重要文件及时备份
安装正版杀毒软件，常杀毒，定期升级
说明
格式化→清所有病毒
没有杀毒软件能查杀所有病毒
反病毒软件滞后于计算机新病毒出现
宏病毒感染office文档
防火墙技术
定义
内部网和外部网之间采用的一种安全措施（隔离屏障）
功能
记录安全日志
防止内部网络数据外泄
保护内部网信息不被（外网）非法访问
说明
不能阻止病毒文件传输
保护计算机
启用防火墙
安装杀毒软件
第一章:计算机基础
1.1计算机诞生发展
定义:计算机是一种能按照事先存储的程序， 自动，高效地进行大量数值运算， 和各种信息处理的，现代化智能电子装置
工作原理:存储程序
应用:数值计算（早），信息处理（广）
诞生（ENIAC）
1946年，2月
美国
电子管
数值计算
5000次/秒
十进制
无存储程序思想
发展
2人
艾兰.图灵
图灵奖
冯.诺依曼
现代计算机之父
冯.诺依曼原理
①存储程序
②五大部件
运算器
控制器
存储器
输入设备
输出设备
③计算机内部采用二进制
优点
与逻辑电路相匹配 （易于设计，易于实现 适用于逻辑运算）
运算规则简单
可靠性高
4代
电子元件 逻辑元件
第一代
1946-1957
电子管
数值计算（早），机器语言，汇编语言
第二代
1958-1964
晶体管
信息处理（广），高级语言，操作系统（OS）
第三代
1965-1970
中小规模集成电路
会话式（高级）语言，
第四代
1971
大规模，超大 规模集成电路
巨型机和微型机（PC机）（MIPS）两个方面发展
发展趋势
2
巨型化
规模大，性能强
微型化
芯片集成度高
3
智能化
网络化
多媒体化
1.2计算机的特点，分类与应用
特点（6点）
1
存储程序
1.自动工作（主要特点）
4
运算器
2.运算速度快
3.计算精度高
控制器
4.逻辑判断能力强
存储器
5.存储容量大
1
6.通用性强，可靠性高
分类（5）
1
电子元件划分
4代
4
按处理数据的类型
数字计算机
模拟计算机
数模混合计算机
按使用范围/用途
通用计算机
专用计算机
按规模和性能
巨型机
大型机
中型机
小型机
微型机
网络中的计算机
工作台（客户机）
服务器
应用
4
数值计算（科学计算）（最早）
天气预报
弹道轨迹
航空航天科技
地震预防
核聚变模拟
信息处理（数据处理）（最广）
办公自动化
档案管理等带有具体方向的 某某系统（管理系统）
过程控制（实时控制）
工业自动生产化
计算机辅助系统
计算机辅助设计
CAD
计算机辅助制造
CAM
计算机辅助测试
CAT
计算机辅助教学
CAI
计算机辅助教育
3
人工智能
网络通信
多媒体
1.3计算机系统组成与工作原理
系统组成
计算机系统
硬件系统
主机
CPU
运算器
控制器
内存
存储器
外设
外存
存储器
输入设备
输出设备
软件系统
系统软件
操作系统
语言处理程序
数据库管理系统（DBMS）
子主题
应用软件
通用软件
专用软件
结构层次
第一步:裸机
只有硬件
第二步:系统软件
第三步:应用软件
第四部:用户程序或文档
工作原理
硬件原理
控制器
输入设备
接受输入数据
运算器 存储器
运算器数据运算，结果由存储器存储
输出设备（指令）
控制指令，显示结果
软件原理
存储程序
程序控制
指令，程序（指令序列）
指令:计算机执行某个操作的命令程序
指令序列:所有指令的集合
计算机工作过程
取出指令→分析指令→执行指令
1.4微型计算机（PC机）硬件系统
1.4.1五个部件
①CPU（核心部件）
组成
运算器
算数逻辑单元（ALU）
算数运算
逻辑运算
控制器
指挥控制各部件协调工作
发出控制指令
指令
操作码
地址码
操作数
寄存器（临时存数）
cache
高速缓冲存储器
缓冲
CPU与内存速度不匹配的问题
运算
算数运算
+
-
×
÷
逻辑运算 竖式计算
与
有一个为0→结果为0
或
有一个为1，结果为1
非
1→0，0→1
②存储器
定义
存储器是存放各种数据和程序的装置，是计算机的记忆部件
存储单元:存放数据和指令 一个存储单元放8个二进制位 一个字节
容量
最小单位
位，bit，b
基本单位
字节，Byte，B
1B=8b
转换（1024,2¹⁰）
B→K→M→G→T
分类
内存
定义
直接与CPU交换数据
分三类
ROM
只读，断电不消失
RAM
随机读写，断电消失
cache
解决内存与RAM速度不匹配的问题
外存
定义
用于长期保存数据，断电不消失
与内存比
容量大
速度慢
存储周期长
价格低
常见的外存
硬盘
机械硬盘
放震动
软盘
写保护
防毒
光盘
CD-ROM
只读
CD-R
写一次，读多次
CD-RW
多次读写 可擦写型光盘
U盘
可格式化
U盘数据删除→不进入回收站
③输入设备
定义
向计算机输入数据的设备
功能
接收用户输入的信息，并将其转换为 计算机能够接收和识别的形式（二进制）
例如
鼠标，键盘，扫描仪
麦克风，摄像头
光笔，手写笔，输入板
游戏柄，语音输入装置
④输出设备
定义
输出计算机数据的设备
功能
将计算机中的数据转换为人或其他设备 能接受的形式，并进行输出
例如
显示器
主要指标
与，大小，体积，重量无关
与点距，分辨率（单位，像素），扫描频率，刷新率，颜色质量有关
显卡
链接主机与显示器的接口卡
打印机
击打式
针式打印机
非击打式
喷墨打印机
激光打印机
绘图仪
⑤输入输出设备
例如
磁盘（外存）
CD-ROM除外（只读光盘）
1.4.2两个连接部件
主板
芯片（灵魂）
开机相关
系统程序
BIOS
ROM
用户数据
CMOS
RAM（电池供电）
总线
定义
计算机各部件之间传递信息的公共通信干线
分三类（信息）
控制总线
CB
地址总线
AB
数据总线
DB
1.5微信计算机（PC机）软件系统
计算机软件
程序
文档
（数据）可以没有
系统软件
①操作系统（OS）
定义
管理计算机的硬件，软件资源 提供用户与计算机的交互接口
5功能
3硬件
CPU管理（处理器管理）
存储管理（只管内存）
设备管理（外存的输入输出）
2软件
进程管理（作用管理）
文件管理
说明
加载在裸机上的第一层软件是→操作系统
常见的操作系统
windows
DOS
Unix
②语言处理程序
机器语言
不用处理
二进制，直接执行
汇编语言
汇编程序
符号语言
高级语言
解释（慢）
直接执行源程序
源程序:高级语言书写的程序
编译（快）
产生目标程序，然后执行
③数据库管理系统（DBMS）
如:Access，SQL，Oracle，
④系统服务程序
又称:服务性工具，工具软件
例如:（附件）画图，写字板等
应用软件
例如:QQ，Word，美图秀秀等
说明
衡量计算机的主要指标
CPU
3
字长:CPU一次能处理二进制的位数
如:64位
字长长
精度高
处理能力强
运算速度
MIPS
百万条指令/秒
每秒执行的指令条数
主频
主频高
速度快
单位
GHz
1
存取周期
内存
无外存
硬件组装
五部件
CPU，内存，硬盘，键盘，鼠标，显示器
连接
主板，电线，声卡，显卡，网卡
1.6数制转换与信息编码
数值
进制
常用的数制
二进制（B）
十进制（D）
八进制（O）
0-7
十六进制（H）
0-9
A→F
特点
逢N进一
N进制基数为N
位权
转换
非十→十
位权法
权Nˣ（x=1,2,3……）:N⁴N³N²N¹N⁰小数点N⁻¹N⁻²N⁻³
位×权（求和）
十→非十
整数部分
除基数取余
逆序取数
小数部分
乘基数取整（可能不能精确转换）
正序取数
二←→非二（2ˣ）
二←→八
2³=8
4,2,1
二←→十六
2⁴=16
8,4,2,1
二←→十（整数）
……64,32,16,8,4,2,1
机器数
无符号 （非负数）
0-255
8位无符号二进制整数转换为十进制数范围
2⁸=256
256个员工用二进制编码，至少需要8位二进制数
Nˣ
N进制末尾添加x个零，新的数是原来数的Nˣ倍
有符号
格式
1 0 0 0 1 0 1 0
第一位为符号位，后七位为数值位
符号位（最左边）
0
正数
1
负数
三码
原码
反码
补码
数值的二进制
正数
原，反，补相同
负数
反码
数值位
取反
符号位
不变
在源码的基础上
补码
反码
+1
说明
补码（机器数）
原码（现实中的数）
补码→原码
先补码→反码（-1）
反码→原码（数值位取反）
隐含小数点
定点数（整数）
定点小数
数值位的最左边
定点整数
数值位的最右边
浮点数
范围大
构成
尾数+阶码（指数）
非数值
字符
ASCII码 字符的二进制
7位编码（128个字符），8位存储（1字节，1字符），最高位位0
A
65
a
97
0
48
汉字编码
输入码
也叫机外码
不唯一
国标码
唯一，没有重码
也叫交换码
一个汉字，两个字节
以0 0开头
机内码 汉字的二进制
唯一
一个汉字，2个字节
将0 0变为1 1
字形码
输出
点阵式
16×16的点阵
（16×16）/8个字节存储
矢量式
不失真
其他:二进制
1.7多媒体计算机
媒体
存储信息的实体，如，硬盘，光盘等
传递信息的载体，如文本，图形，图像，音频，视频，动画等
多媒体
六大媒体元素
文本，图形，图像，音频，视频，动画
多媒体技术
定义:利用计算机综合处理六大媒体元素
音频信号数字化
采样，量化，编码
多媒体特征
3
多样性
集成性
数字化
2
交互性
实时性
媒体分类
五类
感觉媒体
六大媒体元素
表示媒体
编码
表现媒体
输入输出（又称显示媒体）
传输媒体
电缆，光缆
存储媒体
硬盘，光盘
两类（时效性）
静态媒体
文本
图像
图形
动态媒体
音频
视频
动画
类型
文本
TXT
纯文本
HTML
超文本标记语言，含有超链接，网页
doc.x
Word文档
电子文档
图形
矢量图
图像
JPG
静图
GIF
静/动图
BMP
位图，XP，画图（未压缩）
PNG
win7，画图（压缩）
PSD
Photoshop
音频
MP3
wav
波形文件
容量大
mid
计算机乐谱
存指令
容量小
视频
avi
win标准
mpg
wmv
rmvb（rm）
动画
GIF
多媒体计算机
多媒体硬件
必须有
CD-ROM（光驱）
输入
声卡
处理
音箱/耳机
输出
一定无的
网卡
多媒体软件
1.8计算机信息安全
六个说明
定义:保护计算机硬件，软件，数据信息资源等安全
四个目标:可靠，可用，保密，完整
加强网络安全最重要的基础措施是:设计有效的网络安全策略
信息安全技术的核心和关键是:密码技术
保证计算机安全的最有效的方法是:加强预防和管理
主要防护策略，包括，杀毒，加密，备份
病毒
定义
人为编写的
具有破坏作用的
能够自我复制的
一段程序（可执行代码）
特点
2
破坏性
子主题
3
潜伏性
隐蔽性
可激活性
分类
按传染方式分类
系统性病毒
文件型病毒
混合型病毒
按危害程度分类
良性病毒
占内存
速度慢
死机
恶性病毒
破坏系统数据
更改文件
病毒传播途径
磁盘（外存）
网络（最广的媒介）
网页
电子邮件
文件传输
症状
不直接破坏硬件
预防
限制网络上的数据交换
安装正版软件
专机专用
重要文件及时备份
安装正版杀毒软件，常杀毒，定期升级
说明
格式化→清所有病毒
没有杀毒软件能查杀所有病毒
反病毒软件滞后于计算机新病毒出现
宏病毒感染office文档
防火墙技术
定义
内部网和外部网之间采用的一种安全措施（隔离屏障）
功能
记录安全日志
防止内部网络数据外泄
保护内部网信息不被（外网）非法访问
说明
不能阻止病毒文件传输
保护计算机
启用防火墙
安装杀毒软件