大学计算机基础-计算机基础知识

1、大学计算机基础，第一章计算机基础，1.1概述，计算机是根据人的要求接受和存储信息，自动执行数据处理和计算，输出结果信息的机器系统。计算机是自动高速、准确地存储、传递和处理科学或信息的电子工具。1.1.1计算机开发世界上第一台计算机ENIAC，第一章计算机基础，冯诺依曼原则的主要思想：1。计算机的程序和运行程序所需的数据以二进制形式保存在计算机的内存中。2.程序和数据存储在存储(存储程序)的概念中。计算机运行程序时，可以自动、持续地运行程序，并获得所需的结果，而无需手动干预。3.计算机的硬件系统由五部分组成：控制器、计算设备、存储、输入设备和输出设备。计算机开发经验的四个阶段，1.1.2计算机的

2、特性和用途，1 .计算机的特性(1)快速准确的计算能力(2)准确的逻辑判断能力(3)强大的存储能力(4)高自动化程度(5)网络和通信能力，1.1.2计算机的特性和用途，2。计算机的应用程序(1)科学计算(2)数据/信息处理(3)流程控制(4)计算机支持，(5)网络通信(6)人工智能(AI)(7)多媒体应用程序(8)嵌入式特定于计算机的数据处理类型可以分为模拟计算机、数字计算机、数字计算机和模拟混合计算机。2计算机的用途可以分为通用计算机和专用计算机。3.计算机的性能、大小和处理能力可分为巨型、大型通用、小型计算机、工作站和服务器。1.1.4计算机科学研究和应用，1人工智能2网络计算3中间件技术

3、4云计算，1.1.5未来计算机的发展趋势，1从电子计算机的发展方向类型来看，电子计算机技术正在向巨型、小型化、网络和智能方向发展。2未来的下一代计算机(1)模糊计算机(2)生物计算机(3)光子计算机(4)超导计算机(5)量子计算机(1.1.6电子商务)，1窄电子商务窄电子商务(E-Commerce)，是利用互联网进行交易的一种方法主要是指信息服务、交易和支付。主要内容包括：电子商务广告；电子购买和交易，交换电子交易证书；电子付款和结算等。2一般电子商务一般电子商务(E-Business)可以使用互联网进行所有贸易活动。1.1.6电子商务，电子商务是指企业间电子商务(B2B)企业与消费者之间的电

4、子商务(Business-to-Consumer，B2C)消费者与消费者之间的电子商务，例如2现代信息技术的内容信息技术包括信息基本技术、信息系统技术和信息应用技术三个层次。1.1.7信息技术，3现代信息技术的发展趋势(1)数字(2)多媒体(3)高速、网络、宽带(4)智能，1.2信息的表示和存储，1.2.1数据和信息数据是客观事物的象征性表现。数值、文字、语言、图形、图像等是不同形式的数据。信息被加工成反映了各种事物的变化和特征，是影响人类客观行为的数据的表现。数据和信息之间的差异：数据处理后产生的结果是具体及时的信息。人们在很多情况下把这两个词互换使用。信息有意义，但数据不是。1.2.2计算

5、机公用数据转换，十进制计算规则：在十进制数据后添加字母“d”，后跟十进制数据。二进制运算规则：在二进制数据后添加二进制字符“b”。3个八进制计算规则：在八进制数据后添加八进制字符“q”。4.十六进制计算规则：每个十六进制表示通过在十六进制数据后附加字母“h”来进行分隔。1.2.2转换计算机上常用的数据，5 .不同二进制之间的等变量环(1)十进制转换和二进制之间的转换示例1将十进制18转换为二进制。1.2.2转换计算机上常用的数据，【示例2】将0.8125D转换为二进制数。(2)二进制到八进制转换，(2)二进制到八进制转换，(3)十进制到十六进制转换，(3)十进制到十六进制转换，(3)十进制到十

6、六进制转换，(3)十进制到十六进制转换，8个二进制位称为1字节，包括KB、MB、GB、TB等。1位是在数字电路和计算机技术中使用二进制表示数据的测量数据的最小单位，代码只有0和1。1.2.3计算机的数据单位，2字节1字节由8位二进制数字组成(1Byte=8bit)。字节是信息组织和存储的基本单位，是计算机系统的基本单位。为了方便测量存储大小，统一以字节(Byte，b)为单位。千字节1KB=1024B=210B兆字节1MB=1024KB=220B长字节1GB=1024MB=230B字节1TB=1024GB=240B3字符长度允许计算机在计算机诞生之初一次同时(并行)处理8个二进制数人们把计算机一

7、次能并行处理的二进制数变成了该机器的磁场，也是计算机的一个“单词”。1.2.4字符编码，1西方字符编码计算机中的数据以二进制编码表示，用于表示字符的二进制编码称为字符编码。计算机最常用的字符编码是美国信息交换标准交换代码(ASCII)，国际标准化组织将其指定为国际标准。1.2.4字符编码，2汉字编码我国于1980年公布了全国汉字编码标准GB23181980。全名是用于信息交换的男人编码和字符集默认集(吉码或国际代码)。为了避免ASCII表中的控制代码，位置代码将GB23121980中的6763个汉字分为94行、94列、代码表分为94个区域(行)和94个字符(列)。区域代码由区域代码(行号)和位

8、号(列编号)组成。1.2.4字符编码、3汉字处理过程、1.2.4字符编码、(1)汉字输入代码为将汉字输入计算机而准备的代码也称为汉字输入代码，也称为外编码。(2)汉字内部代码汉字是在计算机内部存储、处理汉字的汉字代码，必须满足存储、处理和传输的要求。汉字的内部代码=汉字的国际代码808080800h例如，如果“中间”字的国际代码为5650H，则根据上述公式，“中间”字的内部代码=“中间”字的国际代码5650H 8080H=D6D0H=d630h二进制表示法：0101000006其他汉字内部代码(1)GBK代码(2)UCS代码(3)unicode编码、1.3计算机硬件系统、硬件是计算机的物质基础

9、，没有硬件也不称为计算机。各种计算机取决于性能、用途和规模，但基本结构都遵循冯诺依曼体系结构。人们把符合这个设计的电脑称为冯诺依曼模型。因此，计算机由五部分组成：输入、存储、计算、控制和输出。1.3.1运算评价器(ALU)是计算机处理数据形成信息的加工厂，主要功能是二进制数字的算术或逻辑运算。因此，也称为算术逻辑部件(ALU)。，1.3计算机硬件系统，1.3.2控制器控制器控制器(CU)是计算机的心脏，指挥整个机器部件的自动调整工作。控制器由指令寄存器(IR)、指令解码器(ID)、程序计数器(PC)和操作控制器(oc)四个组件组成，1.3计算机硬件系统、1机器指令计算机必须设计一套计算机可以实

10、际识别和执行的语言机器指令，以便根据人的识别和思维正常工作(2)操作数：运行opcode时表示操作数。1.3计算机硬件系统，2命令执行过程(1)获取命令：(2)分析说明：(3)生成控制信号：(4)执行说明：(5)重复执行：1.3计算机硬件系统，1.3.3存储存储程序和数据自动执行对程序或数据(计算机系统中的内存设备)的访问。内存分为两类：内存(也称为主内存)和外部内存(也称为辅助存储)。1.3计算机硬件系统，1 .内存存储包括内部和外部存储。内部存储可以按功能分为随机访问内存(RAM)和只读内存(ROM)。(1)随机存取记忆体通常是指电脑的记忆体容量，即RAM记忆体容量。RAM的两个特征中的第

11、一个特征是读/写。这意味着对RAM既可以进行读取，也可以进行写入。第二个特点是实质。1.3计算机硬件系统，(2)只读内存CPU仅对ROM存储，内部存储的信息通常由计算机制造商编写并固化处理，用户不能修改。一些常见ROM简介：可编程只读存储器(PROM)可清除的可编程只读存储器(eprom)、1.3计算机硬件系统；(3)内部存储的性能指标存储的主要性能指标存储容量：是指一个阵列中包含的存储单元总数，此概念反映了存储空间的大小。当前常用的DDR3内存，存储容量通常为2GB和4GB。好的主板可以是8G，服务器主板可以是32G。访问速度：通常显示为存储周期(也称为读写周期)。访问周期是CPU从内部存储

12、访问数据所需的时间(读取或写入)之间的最小时间间隔。半导体内存的访问周期通常为60100ns。1.3计算机硬件系统，2 .外部存储(1)硬盘是微型计算机的主要外部存储设备。由磁盘片、读写控制电路和驱动机制组成。内部结构：一个硬盘驱动器内部包含多个盘片，每个盘片具有上下两个盘片，划分为磁道和扇区。硬盘容量：一个硬盘容量由以下几个参数确定：标头数h、支柱面数c、每个磁道的风扇数s、每个扇区的字节数b。乘以上述几个参数，乘积就是硬盘容量。即硬盘总容量=头数(h)柱面数(c)磁道扇区数(s)每个扇区的字节数(B)、1.3计算机硬件系统、硬盘接口：硬盘与主板的连接部分是硬盘接口，通常是高级技术附件(AT

13、A)、以及ATA和SATA接口硬盘主要用于PC，SCSI接口硬盘主要用于中端、高端服务器和高端工作站。硬盘接口的性能指标主要是传输速率，即硬盘支持的外部传输速率。硬盘速度：硬盘内马达主轴的旋转速度，即硬盘盘盘片在一分钟内旋转的最大转数。快速旋转速度是显示硬盘等级的重要参数之一，也是决定硬盘内部传输速度的关键因素之一，直接影响硬盘的速度。硬盘速度单位是RPM，即旋转/分钟。一般硬盘转速为5400rpm和7200rpm。7200rpm高速硬盘是台式机的首选，笔记本电脑以4200rpm和5400rpm为中心。1.3计算机硬件系统，容量包括320GB、500GB、750GB甚至数TB。目前市场上可购买

14、的最大硬盘容量为6TB。主流硬盘提供SATA接口、500GB容量、7200rpm速度和150Mbps传输速率。固态磁盘(SolidStateDrives)和固态驱动器(SolidStateDrive)是固态电子存储芯片阵列中的硬盘，由控制单元和存储单元(FLASH芯片、DRAM芯片)组成。1.3计算机硬件系统；(2)闪存USB接口的波特率为12Mbps(适用于USB1.1)、480Mbps(适用于USB2.0)和5.0Gbps(适用于USB2.0)。(3)光盘是利用光信息作为存储体来存储数据的项目。区分类型：磁盘通常分为两类：一种是只读磁盘，包含CD-ROM和DVD-ROM等。一个是可写入磁盘

15、，包括CD-R、CD-RW、DVD-R、DVD R、DVD RW等。1.3计算机硬件系统，3 .分层计算机系统通常使用多级存储结构，其中包含不同速度、容量和价格的多种存储，这些存储根据特定体系结构连接在一起，构成存储系统。存储分层结构从上到下越来越慢，容量越来越大，比特价格也越来越低。1.3计算机硬件系统，1.3.4输入/输出设备输入/输出设备(也称为I/O设备，外部设备)是计算机系统的组成部分，是计算机与外部世界进行信息交换的中介，是人与计算机联系的桥梁。1.输入设备输入设备用于向计算机输入数据和信息。其主要作用是将人们能读取的信息(命令、程序、数据、文本、图形图像、音频和视频等)转换成计算

16、机能识别的二进制代码，并进行计算机处理。当前常用的输入设备包括键盘、鼠标、触摸屏、相机、扫描仪、手写笔、手写输入板、游戏杆、语音输入设备等，还包括脚鼠标、手触摸输入检测等。键盘、鼠标、相机、扫描仪、手写输入板、游戏杆、1.3计算机硬件系统、2 .输出设备输出设备将各种计算机结果数据或信息显示为数字、字符、图像、声音等。输出设备是人与计算机交互的部件，除了显示器、打印机外，常用的输出设备还包括绘图仪、图像输出、语音输出、磁记录设备等。3.其他输入/输出设备调制解调器、光盘刻录机、打印机、显示器、投影仪、1.3.5计算机的结构、1.3计算机硬件系统、图1-12中央处理器CPU、控制器、计算设备和寄存器等构成硬件系统的核心-图1-12所示的CPU(CPU)CPU是大型集成电路过程，集成在单个芯片上，是计算机系统的核心设备。1.3计算机硬件系统，2 .总线结构、1.3计算机硬件系统、总线是硬件实现的计算机主板，是配置计算机的主要硬件之一。此主板配备各种扩展插槽或接头，插入CPU、存储卡、图形卡、声卡、网卡、鼠标和键盘等，CD驱动器和硬盘驱动器通过扁平电缆连接到主板。图形，1.4计算机软件系统，图1-15计算机