导图社区 计算机基础
这是一个关于计算机基础的思维导图，包含计算机的诞生和发展、数制转换、计算思维、信息的储存单位及表示等。
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计算机基础
计算机的诞生和发展
历史人物
图灵，英国人，图灵机
ENIAC，世界上第一台电子计算机，1946，美国宾夕法尼亚大学
没有存储器
EDSAC，UNIVAC
第一台存储计算机
第一台商业计算机
冯诺依曼体系结构计算机
EDVAC，世界上第二台计算机
程序存储控制原理
计算机的分代与分类
分代：四个阶段
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、超大规模集成电路
以物理器件来看，目前发展为第四代水平
技术层面，未来计算机发展方向为巨型化、微型化、网络化和智能化
硬件发展角度，发展趋势为生物计算机、光计算机和量子计算机
分类
用途分类
专用计算机
功能单一，专机专用
通用计算机
通用性强，能够处理各种类型的事物
运行速度与性能分类
高性能计算机
又称超级计算机，目前排名第一的是我国的“神威·太湖之光”
微型计算机
PC，主要分为四类
桌面型计算机
笔记本电脑
平板电脑
移动设备
工作站
高端通用微型计算机
服务器
对外提供服务的计算机系统
嵌入式计算机
电冰箱，自动洗衣机等
计算机的应用
科学计算
数值计算
数据处理
非数值计算
辅助类
CAD
计算机辅助设计
CAM
计算机辅助制造
CAPP
计算机辅助工艺规划
CAE
计算机辅助工程
CBE
计算机辅助教育
CIMS
计算机集成制造系统
人工智能 AI
电子商务 EC
B2B
企业与企业，阿里巴巴
B2C
企业与消费者，京东商城
C2C
双方为消费者，淘宝网
O2O
线下与线上结合
过程控制
多媒体技术
计算机新技术
物联网
Internet of Things
传感器技术
射频（RFID）技术
嵌入式技术
位置服务技术
IPV6技术
大数据（big data）
大量（volume）
高速（velocity）
多样（variety）
价值密度低（value）
云计算
特点
超大规模
资源抽象
高可靠性
云服务
基础设施即服务（IaaS）
平台即服务（PaaS）
软件即服务（SaaS）
虚拟现实VR
沉浸性
交互性
想象性
5G技术
2019年11月1日正式上线5G商用套餐
区块链
去中心化
开放性
安全性
匿名性
不可篡改性
计算思维
三大科学思维
理论思维
推理和演绎
从一般到特殊的思维方式
实验思维
观察和总结自然规律（归纳）
从特殊到一般的思维方式
计算
狭义的计算
例如，四则运算
广义的运算
例如，比较运算
计算=数据的转换
通过自动计算的过程在有限的步骤里解决问题
2017年计算机真题--程序设计第一题
定义
计算思维是利用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计以及人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动
计算思维的本质特征
本质
抽象、自动化
特征
设计、构造
1、计算思维是人的思维方式，不是计算机的思维方式
2、计算思维的过程可以由人执行，也可以有计算机执行
3、计算思维是思想，不是人造物
计算思维=图灵机
4、计算思维是概念，不是程序
标志
有限、确定、机械
计算思维的基本问题
可计算性
问题可抽象为数据模型，并在有限的步骤内求解
1、计算思维只能解决可计算性问题
2、存在不可计算的问题
找不到数学模型
例如：爱情
不能在有限的步骤内求解
死循环
罗素悖论、停机问题
计算复杂性
时间复杂性
空间复杂性
计算所需的时间或储存空间与问题的规模之间的比例关系
图灵测试
图灵在1950年提出的一种用于验证计算机是否拥有人类智能的测试方法
强人工智能
可以通过自动计算的方式来求解所有“计算思维”能解决的问题
通俗的来说，写一个可以写程序的程序
计算思维的应用领域
计算机科学
计算机物理学
计算思维+物理学
计算化学
计算思维+化学
计算生物学
计算思维+生物学
计算经济学
计算思维＋经济学
高频交易
新冠疫苗
数制转换
数制的计算
十进制的特点是逢十进一
二进制的特点是逢二进一
十六进制的特点是逢十六进一
基本概念
数制
计数的方法，指用一组固定的符号和统一的规则来表示数值的方法。
数位
指数字符号在一个数中所处的位置
从右开始数，第一个数是0位
基数
指在某种进位数制中，数位上所能使用的数字符号的个数。列如：十进制的基数是10，二进制的基数是2
X进制数----基数就是X
位权
指某种进位数制中，数位所代表的大小，即处在某一位上的“1”所代表的数值的大小
每一位数值*基数数位
C:\Users\Administrator\Desktop\20210731095656547.png
十进制转换二进制
整除取余法
十进制转换十六进制
十六进制转换十进制
按权展开法
二进制转换十六进制
8421法，从右至左每四位为一组，不够在左边添0
常见的八位二进制数
计算机储存量
数制的表示
计算机中常用的数制
十进制数系统
基数是10
数值部分用10个不同的数字符号0、1、2、3、4、5、6、7、8、9来代表
二进制数系统
基数是2
数值部分用两个不同数字符号0、1来代表
二进制的优点
二进制只需要用两种状态表示数字，易实现
二进制算数运算规则简单
运算规则
二进制容易实现逻辑运算
与-乘
0*0=0,0*1=0，1*0=0,1*1=1
或-加
0+0=0,1+0=1,1+1=1
非-取反
0=1,1=0
十六进制数系统
基数为16
数值部分用16个不同的数字符号来表示0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F。其中A-F表示10-15.
信息的储存单位及表示
位（bit、b）
在计算机中，信息处理或表示的最小单位为一个二进制位。一位可以储存一个二进制数0或1
字节（Byte、B）
八个连续二进制位组合构成字节，是计算机中存储容量的基本单位
机器字（字）
计算机处理数据时，CPU一次传输、运算或处理的二进制数据称为“字”或“机器字”，每个“字“占有的二进制位称为”字长“，常见的有8位、16位、32位、64位等
单位换算
B,KB,MB,GB,TB,PB
1Byte=8bit、1KB=1024Byte=2*10B
信息表示
符号位为0，表示该数为正数
符号位为1，表示该数为负数
二进制数代表大小范围有限：n位有符号二进制数，表示十进制数范围为-2ⁿ¯¹~＋2ⁿ¯¹－1；无符号二进制数，表示的十进制数范围为0~2ⁿ－1
原码、反码、补码
正数的原码是转换成二进制数，反码、补码与原码相同
负数的原码是绝对值转换成二进制数，然后高位补1（负数最高位为1）；反码是原码除符号位外，全部取反；补码是反码最低位加1
X=-105、原码=11101001、反码=10010110、补码=10010111
信息编码
西文字符编码
ASCLL
采用7位编码，占1Byte，最高位为0，共128个字符
常见：回车符--13；空格--32；“0”--48；“A”--65；“a”--97
EBCDIC
采用8位编码，共256个字符，主要用于大型机器中
汉字字符编码
输入码（外码）
音码，以汉字拼音进行编码，如拼音输入法
形码，以汉字的外形进行编码，如五笔输入法
音形结合码
区位码
4位十进制数构成，前两位称为区；后两位称为位
国际码
GB2312-80（GB）码
国际码=区位码+2020H
机内码（内码）
每个汉字的机内码占用两字节，每个字节最高位为1
机内码=国际码+8080H
字形码（子模）（输出码）
用于汉字的打印输出、显示输出
点阵字模：不易缩放，易失真；所占字节数计算：点阵行数*点阵列数\8
矢量子模：易缩放，不易失真
Unicode编码
UTF-8
UTF-16
UTF-32
