第一章-計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)

1、第1章 計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)1.1概述1.1.1 計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生巴貝奇被認(rèn)為是世界上第一個(gè)發(fā)明計(jì)算機(jī)編程的人，他提出自動(dòng)計(jì)算機(jī)的概念，為現(xiàn)代數(shù)字計(jì)算機(jī)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。馮-諾依曼: 1)采用二進(jìn)制表示數(shù)據(jù)和指令。 2）采用存儲(chǔ)器存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和序列（程序），指令依次執(zhí)行。Ps：現(xiàn)代的計(jì)算機(jī)絕大多數(shù)都是采用馮諾依曼計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)。1.1.2 計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷史1） 第一代計(jì)算機(jī)：電子管計(jì)算機(jī)（體積大、耗電量大、壽命短、可靠性差、成本高）采用電子射線管、磁鼓儲(chǔ)存信息，容量很小，輸入輸出設(shè)備落后。主要用于軍事和科研。2） 第二代計(jì)算機(jī)：晶體管計(jì)算機(jī)（體積小、重量輕、成本下降、可靠性和運(yùn)算速度明顯提高）普遍采用磁芯作為

2、主儲(chǔ)存器，磁盤和磁鼓做外儲(chǔ)存器，提出了操作系統(tǒng)的概念，出現(xiàn)了高級(jí)程序設(shè)計(jì)語言。第一階段的發(fā)展使計(jì)算機(jī)進(jìn)入商用時(shí)期。Ps：IBM公司國(guó)際商用機(jī)器公司，當(dāng)時(shí)全球最大計(jì)算機(jī)制造銷售。3） 第三代計(jì)算機(jī)：中小規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)（體積更小、速度更快、價(jià)格更便宜）半導(dǎo)體存儲(chǔ)器為主存儲(chǔ)器，出現(xiàn)了分時(shí)操作系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)開始在科學(xué)和商用領(lǐng)域得以推廣。4） 第四代計(jì)算機(jī)：大、超大、極大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)（體積更小、功能更強(qiáng)、造價(jià)更低）高度集成化是這一代計(jì)算機(jī)的主要特征。微型計(jì)算機(jī)：以微處理器為中央處理單元的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（功能強(qiáng)、軟件豐富、價(jià)格低）1） 微處理器：集成電路計(jì)算機(jī)將計(jì)算機(jī)的核心部件CPU集成在一小塊芯片上

3、。Ps：四位微機(jī)處理器1971年最早問世（二進(jìn)制）1.2 了解計(jì)算機(jī)1.2.1外觀組成形式馮諾依曼體系結(jié)構(gòu):（控制器、運(yùn)算器、存儲(chǔ)器（內(nèi)存儲(chǔ)器）、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備）微系統(tǒng):（控制器+運(yùn)算器集成在中央處理器CPU微芯片上，CPU插在主機(jī)機(jī)箱內(nèi)的電板上）1.2.2 內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理馮諾曼依的四思想核心內(nèi)容：計(jì)算機(jī)都是由控制器、運(yùn)算器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備5大基本部分組成。采用存儲(chǔ)器存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和指令序列，依次被執(zhí)行控制計(jì)算機(jī)。1.2.3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是由hardware和software兩大部分組成。中央處理單位：控制器、運(yùn)算器主（內(nèi)）存儲(chǔ)器：只讀存儲(chǔ)器、隨機(jī)存儲(chǔ)器、高

4、速緩沖存儲(chǔ)器輸入設(shè)備：鍵盤、鼠標(biāo)、光筆、掃描器、觸摸屏輔助（外）存儲(chǔ)器：軟件、硬盤、光盤、磁帶等應(yīng)用軟件：字處理、電子表格、繪圖、課件制作、數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)等軟件1.2.4 計(jì)算機(jī)中信息的表示計(jì)算機(jī)采用二進(jìn)制來處理數(shù)據(jù)和信息1. 二進(jìn)制數(shù)字系統(tǒng)：二進(jìn)制運(yùn)算規(guī)則簡(jiǎn)單，易于在機(jī)器中實(shí)現(xiàn)2. 信息存儲(chǔ)單位：二進(jìn)制數(shù)中的0和1是存儲(chǔ)信息的最小單位，稱為二進(jìn)制位（bit，比特）連續(xù)8位二進(jìn)制數(shù)組成的一個(gè)字節(jié)（Byte，簡(jiǎn)寫B(tài)），字節(jié)是計(jì)算機(jī)中衡量存儲(chǔ)量大小的最近本的單位。1TB=1024GB 1GB=1024MB 1MB=1024KB 1KB=1024B 1G=1024*1024KPS:字節(jié)反映了計(jì)算機(jī)的

5、性能，字節(jié)越大，取數(shù)的范圍越大，精度越高，內(nèi)存容量越大，運(yùn)算越快，功能越強(qiáng)。3. 計(jì)算機(jī)中數(shù)值信息的表示4. B為二進(jìn)制 D為十進(jìn)制 Q為八進(jìn)制 H為十六進(jìn)制 都涉及基數(shù)和權(quán)。Ps：進(jìn)制運(yùn)算：十進(jìn)制允許使用10個(gè)數(shù)碼：1、2、3、4、5、6、7、8、9，基數(shù)為10二進(jìn)制允許使用2個(gè)數(shù)碼：1和0，基數(shù)為2八進(jìn)制允許使用8個(gè)數(shù)碼：1、2、3、4、5、6、7，基數(shù)為8十六制允許使用16個(gè)數(shù)碼：1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F，基數(shù)為16Ps：權(quán)是數(shù)制中每一固定位置對(duì)應(yīng)的單位值二進(jìn)制數(shù)11100100轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制為：1*2的7次方+1*2的6次方+1*2的5次方+0*2的四次

6、方+0*2的三次方+1*2的2次方+0*2+0*1=228二進(jìn)制數(shù)11100100轉(zhuǎn)化為八進(jìn)制為：Ps：可分為三組，因?yàn)榘诉M(jìn)制就是2的三次方4. 計(jì)算機(jī)中非數(shù)值信息的表示5. 西方信息編碼：ASCII碼采用七位二進(jìn)制數(shù)編碼占用一個(gè)字節(jié) ：2的七次方=128 漢字信息編碼：國(guó)標(biāo)碼(交換碼):指不同的具有漢字處理功能的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)間交換中文信息時(shí)使用的統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)編碼。漢字用兩個(gè)字節(jié)表示，每個(gè)字節(jié)用七位碼機(jī)內(nèi)碼：每個(gè)漢字的機(jī)內(nèi)碼用2個(gè)字節(jié)的二進(jìn)制表示，每個(gè)字節(jié)的最高位為1機(jī)外碼（輸入碼） 文字信息輸出編碼（字形碼）：一個(gè)字不論筆畫多少，都可以用一組點(diǎn)陣表示，每個(gè)點(diǎn)擊二進(jìn)制的一個(gè)位。點(diǎn)陣越大，點(diǎn)數(shù)越多，

7、分辨率越高 多媒體信息編碼1.3計(jì)算機(jī)硬件1.3.1主板：一個(gè)比較大的印刷電路板，其他部件與之相連接1.3.2中央處理器：運(yùn)算器+控制器CPU決定微型計(jì)算機(jī)性能的主要指標(biāo)有：主頻：主頻越高，運(yùn)行速度越快，它是衡量電腦性能的重要指標(biāo)總線性能：在總線上，通常傳達(dá)三種信號(hào)：數(shù)據(jù)、地址和控制信號(hào)。相應(yīng)的，總線也分為數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線1.3.3存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器一般被分為內(nèi)存儲(chǔ)器和外存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)器（主存儲(chǔ)器）：用于存放當(dāng)前執(zhí)行的數(shù)據(jù)和程序，是CPU直接訪問的存儲(chǔ)器。內(nèi)存以字節(jié)為單位存儲(chǔ)信息的，存放信息總量為內(nèi)存容量。內(nèi)存根據(jù)基本功能分為（隨機(jī)存取存儲(chǔ)器RAM，只讀存取器ROM和高速緩沖存儲(chǔ)器

8、Cache）RAM（隨機(jī)存取存儲(chǔ)器）RAM就是常說的內(nèi)存條，隨機(jī)存取的存儲(chǔ)器RAM內(nèi)存條在斷電之后存放的內(nèi)容全部丟失ROM（只讀存儲(chǔ)器）ROM是一種只能讀出不能寫入的存儲(chǔ)器，斷電后其中的內(nèi)容不會(huì)丟失（通常用于存放固定不變的，執(zhí)行特殊任務(wù)的程序Cache（高速緩沖存儲(chǔ)器）RAM的存取速度比CPU的慢，所以引入了高速緩沖存儲(chǔ)器cache，它的速度與CPU相當(dāng)。外存儲(chǔ)器外存儲(chǔ)器（輔助存儲(chǔ)器）：比內(nèi)存的容量大，價(jià)格便宜，但是存取速度慢（用于存放待運(yùn)行的或者需要永久保持的程序和數(shù)據(jù)）可以輸入也可以輸出設(shè)備，是內(nèi)存的后備和補(bǔ)充。CPU不能直接訪問外存儲(chǔ)存器，必須將外存儲(chǔ)存器的內(nèi)容調(diào)入內(nèi)存后，才能被CPU讀

9、取。同樣以字節(jié)為單位儲(chǔ)存信息的軟盤存儲(chǔ)器：讀寫速度慢，容量小，易壞，基本被淘汰硬盤存儲(chǔ)器：容量大，速度快，可靠性高，存儲(chǔ)成本低。移動(dòng)硬盤和U盤，USB閃存光盤存儲(chǔ)器 只讀型光盤 CD-ROM、DVD-ROM 用戶只能從中讀取只寫一次型光盤 CD-R、DVD-R 用戶只能寫一次，但是可以多次聽放，不能修改可擦寫型光盤CD-RM、DVD-RM 用戶可以重復(fù)讀寫信息1.3.4輸入設(shè)備鍵盤鼠標(biāo)數(shù)碼照相機(jī)掃描儀麥克風(fēng)觸摸屏錄音機(jī)手寫筆識(shí)別系統(tǒng)1.3.5輸出設(shè)備顯示器打印機(jī)投影儀繪圖儀音響VCD機(jī)縮微膠片語音輸出合成器1.4 計(jì)算機(jī)軟件1.4.1 軟件的分類一般將軟件劃分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件 系統(tǒng)軟件（負(fù)

10、責(zé)管理、監(jiān)控、維護(hù)、開發(fā)計(jì)算機(jī)的硬件資源） 系統(tǒng)軟件的兩大特點(diǎn)：通用性、基礎(chǔ)性 操作系統(tǒng)（SO）五大功能：處理器管理存儲(chǔ)器管理設(shè)備管理文件管理用戶接口操作系統(tǒng)：管理和控制系統(tǒng)資源和數(shù)據(jù)的大型程序A 單用戶單任務(wù)B單用戶多任務(wù)C多用戶多任務(wù)(windows)操作系統(tǒng)的作用：友好界面合理控制管理系統(tǒng)資源SO的類型：UNIXWINDOWSOSLZDOS常用：操作系統(tǒng) 程序設(shè)計(jì)語言和語言處理程序 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) 網(wǎng)絡(luò)軟件和系統(tǒng)服務(wù)程序應(yīng)用軟件 快捷方式是一個(gè)地址量或者指標(biāo)，不是原始文件，刪除快捷方式對(duì)原始文件無影響，任務(wù)欄地質(zhì)與大小可改變，但不是任意的常有：文字處理軟件 電子表格軟件 輔助設(shè)計(jì)軟件 圖

11、形軟件1.4,2 計(jì)算機(jī)語言機(jī)器語言：是計(jì)算機(jī)發(fā)展初期使用的語言，是第一代計(jì)算機(jī)語言匯編語言：匯編語言是面向機(jī)器的，不同的機(jī)器有不同的匯編語令。匯編語言編寫程序的優(yōu)點(diǎn)是效率高。用于底層軟件及實(shí)事控制軟件的編碼。高級(jí)語言：面向任務(wù)的、面向過程的第四代語言小點(diǎn)：1.常見的應(yīng)用軟件有輔助設(shè)計(jì)軟件2.防毒卡屬于硬件防毒3.第四代計(jì)算機(jī)的開發(fā)與微芯片技術(shù)的巨大發(fā)展是分不開的4.計(jì)算機(jī)中存放一個(gè)ASCII占用一個(gè)字節(jié)5.微機(jī)的性能指標(biāo)中，用戶可用的內(nèi)存儲(chǔ)器容量通常是指RAM容量6.第一代計(jì)算機(jī)的主要特征是采用電子管作為計(jì)算機(jī)的功能單位7.第二代計(jì)算機(jī)采用晶體管制作器基本邏輯部件8.第三代計(jì)算機(jī)采用半導(dǎo)體存

12、儲(chǔ)器9.中央處理器（CPU）由控制器和運(yùn)算器組成10.一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，是由硬件和軟件兩大部分組成11.每個(gè)漢字的機(jī)內(nèi)碼用2個(gè)字節(jié)的二進(jìn)制數(shù)表示12.根據(jù)傳送的信號(hào)不同，總線分為數(shù)據(jù)總線、地址總線、控制總線13.存儲(chǔ)器分為：內(nèi)存儲(chǔ)器、外存儲(chǔ)器14.CPU直接訪問的存儲(chǔ)器是：隨機(jī)存取存儲(chǔ)器、只讀存儲(chǔ)器15.外存和內(nèi)存都是以字節(jié)為單位存儲(chǔ)信息的16.常見的外存：硬盤、光盤、USB閃存17.軟件劃分：系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件18.第一代計(jì)算機(jī)采用電子射線管、磁鼓存儲(chǔ)信息，使用機(jī)器語言和匯編語言編制程序19.第二代計(jì)算機(jī)提出了操作系統(tǒng)的概念，出現(xiàn)了高級(jí)程序設(shè)計(jì)語言20.國(guó)標(biāo)碼（交換碼）指不同的具有漢字處理功能的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)間交換中文信息時(shí)使用的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)碼。21.主頻是CPU內(nèi)部時(shí)鐘晶體振蕩頻率，主頻率越高，CPU運(yùn)算速度越快22.二進(jìn)制只有1和0兩種數(shù)字23.一個(gè)二進(jìn)制位通常為比特，是最小的存儲(chǔ)單位