大學(xué)計算機信息技術(shù)基礎(chǔ)知識

-4-大學(xué)計算機信息技術(shù)基礎(chǔ)知識第一章信息技術(shù)概述比特（bit,binarydigit）即二進(jìn)位，只有0和1兩種取值，是組成數(shù)字信息的最小單位，一般用小寫字母b表示。計算機中存儲信息的最小單位是字節(jié)（byte），用大寫字母B表示。換算關(guān)系：1B=8b，八個比特（八位二進(jìn)制數(shù)字）構(gòu)成一字節(jié)。

一個觸發(fā)器可以存出一個比特。中央處理器中的寄存器可以存儲一組比特。

在內(nèi)存儲器中使用2的冪次作單位：1GB=1024MB=10242KB=10243B；在數(shù)據(jù)通信和計算機網(wǎng)絡(luò)中常使用10的冪次作單位。二進(jìn)制轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制：按照每一位的權(quán)值依次展開即可。

十進(jìn)制轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制：對整數(shù)部分從低位到高位除以逆序取余法，對小數(shù)部分從高位到低位乘以順序取整法。

二進(jìn)制轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制：對整數(shù)部分從低位到高位每四位用等值十六進(jìn)制數(shù)代換，不足四位在高位加零補足；對小數(shù)部分從高位到低位每四位用等值十六進(jìn)制數(shù)代換，不足四位在低位加零補足。

十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制：每個數(shù)字均用等值的二進(jìn)制數(shù)代換即可。

二進(jìn)制與八進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換與上述過程相似，每三位代換即可。一個數(shù)字或西文字符占據(jù)1個比特即8位二進(jìn)制，無符號整數(shù)取值范圍是[0,255(28-1)]。

n個二進(jìn)位表示的帶符號證書的取值范圍是[-2n-1+1,+2n-1-1]。帶符號整數(shù)的8位二進(jìn)制中必須留最高為作為符號位，0表示“+”，1表示“-”。

原碼和補碼：原碼即數(shù)值在計算機中的二進(jìn)位表示形式，補碼的正數(shù)表示與原碼相同，但負(fù)數(shù)表示保持最高符號位1不變，其余部分全部取反后加1即可。

定點數(shù)和浮點數(shù)：定點數(shù)指計算機存儲中小數(shù)點固定的數(shù)字（整數(shù)和純小數(shù)），浮點數(shù)指小數(shù)點位置不固定的數(shù)字（除上述兩種情況以外的其他實數(shù)）。一般地，計算機中實數(shù)也叫做“浮點數(shù)”，而整數(shù)叫做“定點數(shù)”。ASCII碼：96個可打印字符和32個控制字符，每個字符用7位二進(jìn)制數(shù)編碼，同時最高位保持為0，故每位ASCII碼占據(jù)1個字節(jié)空間。比特的邏輯加（∨）：除了1∨1=1，其余與算術(shù)加法相同。

比特的邏輯乘（∧）：均與算術(shù)乘法相同。劃分計算機發(fā)展階段的標(biāo)準(zhǔn)是核心元件的類別。計算機核心集成電路經(jīng)歷了電子管、晶體管、小規(guī)模集成電路、超大規(guī)模集成電路發(fā)展階段。晶體管的尺寸越小，集成度就越高，極限工作頻率就越高。

摩爾定律：單塊集成電路的及成都平均每18~24個月翻一番。

我國第二代居民身份證是采用非接觸式IC卡制成的，進(jìn)一步改善了防偽性能。第二章計算機組成原理計算機應(yīng)用模式的演變：集中計算模式、分散計算模式、網(wǎng)絡(luò)計算模式。

根據(jù)前文所述的計算機劃代標(biāo)準(zhǔn)，計算機從上世紀(jì)四十年代至七十年代中期以來一共可分為四代。

計算機分類：巨型計算機、大型計算機、服務(wù)器、個人計算機、嵌入式計算機。巨型和大型計算機的區(qū)別在于巨型計算機的CPU個數(shù)是大型計算機的成百上千倍。

計算機邏輯組成：中央處理器(CPU)、內(nèi)存儲器、外存儲器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備（通稱I/O設(shè)備）。它們通過總線相連。CPU、內(nèi)存儲器、總線等構(gòu)成計算機的“主機”；I/O設(shè)備和外存儲器通常稱為計算機的“外圍設(shè)備”或“外設(shè)”。CPU的根本任務(wù)是執(zhí)行指令。包括：寄存器組（暫時存放計算結(jié)果）、運算器(ALU，進(jìn)行算術(shù)運算和邏輯運算)、控制器（存放正在執(zhí)行的指令的地址）。

指令由操作碼和操作數(shù)地址組成。不同品牌的CPU大多數(shù)指令系統(tǒng)各不相同。

CPU性能指標(biāo)：字長（能夠同時進(jìn)行運算的二進(jìn)制位數(shù)即寄存器的寬度，32位或64位等）、主頻（內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸和操作速度快慢）、總線速度、高速緩存cache容量和結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)、邏輯結(jié)構(gòu)、內(nèi)核個數(shù)。PC主機機箱組件主板：CPU、內(nèi)存條、存儲器、顯卡、擴充卡插槽、基本輸入/輸出系統(tǒng)BIOS（位于閃存即只讀存儲器ROM中，起到開機自行診斷計算機故障和應(yīng)到加載操作系統(tǒng)的作用）、CMOS存儲器（隨機存取存儲器RAM，存有系統(tǒng)基本配置參數(shù)，關(guān)機斷電后需要干電池單獨供電）

計算機開機過程：POST加電自檢程序→引導(dǎo)裝入程序→載入CMOS啟動順序設(shè)置程序→載入基本外圍設(shè)備驅(qū)動程序。在引導(dǎo)裝入程序之前用戶按下某一熱鍵即可啟動CMOS設(shè)置程序存儲器（半導(dǎo)體）易失性存儲器RAM。靜態(tài)隨機存取存儲器SRAM集成度低、價格高、速度快，適合做高速緩沖存儲器Cache；動態(tài)隨機存取存儲器DRAM集成度高、價格低、速度慢，適合做主存儲器（即內(nèi)存）。主存（內(nèi)存，DRAM）與CPU的速度差異用Cache（SRAM）進(jìn)行緩沖。非易失存儲器。分為電可擦可編程只讀存儲器EEPROM和閃存。外存（硬盤、閃存存儲器、存儲卡）每個盤片兩面均可記錄數(shù)據(jù)。盤片分為許多同心圓（磁道），每個磁道分為許多扇區(qū)，每個扇區(qū)一般容量為512B。一塊硬盤由數(shù)張盤片構(gòu)成，所有盤片相同半徑處的一組磁道稱為柱面。

硬盤容量=512*2*盤片數(shù)*磁道數(shù)*扇區(qū)數(shù)（字節(jié)）

固態(tài)硬盤基于半導(dǎo)體芯片，讀寫速度超過傳統(tǒng)硬盤，具有極大發(fā)展?jié)摿Α/O操作：將輸入設(shè)備輸入的信息送入內(nèi)存指定區(qū)域，或?qū)?nèi)存指定區(qū)域的內(nèi)容送出到輸入設(shè)備的操作過程。大多I/O設(shè)備并不包含在主機機箱內(nèi)。

總線，又稱I/O總線，其中有三類信號：數(shù)據(jù)信號、地址信號、控制信號。

總線數(shù)據(jù)傳輸速率——帶寬MB/s=(總線頻率MHz*數(shù)據(jù)線寬度*每周期傳輸次數(shù))/8

USB接口是一種總線式串行接口。USB2.0接口理論數(shù)據(jù)傳輸速度60MB/s；USB3.0則為400MB/s，兩者一次性連接設(shè)備數(shù)量上限均為127個。掃描儀：手持式、平板式、膠片專用、滾筒式。其中家用辦公用途通常為平板式。

數(shù)碼相機工作原理：先將影像聚焦在成像芯片CCD或CMOS上，在經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換變成數(shù)字圖像并經(jīng)過一定的數(shù)據(jù)壓縮和圖像處理。

常見輸出設(shè)備：顯示器、打印機、繪圖儀、音箱等。第三章計算機軟件程序是軟件的主體，軟件指設(shè)計比較成熟、功能比較完善、具有某種使用價值的程序。軟件和程序本質(zhì)上是相同的。

軟件按功能和作用劃分可分為系統(tǒng)軟件（如BIOS）和應(yīng)用軟件。應(yīng)用軟件按開發(fā)方式UCS標(biāo)準(zhǔn)：國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO制定的包括全世界現(xiàn)代書面文字使用的所有字符與符號在內(nèi)的統(tǒng)一編碼標(biāo)準(zhǔn)。GB18030：進(jìn)入21世紀(jì)后我國發(fā)布的新一代漢字編碼國家標(biāo)準(zhǔn)，不僅與GB2312和GBK向下兼容，而且擴充了許多USC標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的編碼標(biāo)準(zhǔn)大五碼Big-Five：通行于臺灣、香港等繁體漢字使用地區(qū)的漢字編碼標(biāo)準(zhǔn)，只包含繁體漢字。最早于上世紀(jì)八十年代初創(chuàng)。文本的分類：純文本（簡單文本）、豐富格式文本、超文本圖像的參數(shù)：圖像大小（分辨率）、位平面數(shù)目（顏色分量的數(shù)目，黑白圖像為1，彩色圖像一般為3）、像素深度（所有顏色分量二進(jìn)位數(shù)目之和）、顏色空間類型（顏色描述方法，顯示器使用RGB，彩色打印機使用CMYK，圖像編輯軟件使用HSB）。

圖像數(shù)據(jù)量=圖像水平分辨率*圖像垂直分辨率*像素深度/8（比特）

圖像格式除了JPEG大多為有損壓縮，其他如BMP、TIF、GIF、PNG均為無損壓縮。物體形狀在計算機內(nèi)的描述稱為建模，根據(jù)模型生成圖形的過程稱為繪制，產(chǎn)生的圖像叫做計算機合成圖像，也稱為矢量圖形。計算機繪圖應(yīng)用領(lǐng)域有：計算機輔助設(shè)計CAD和計算機輔助制造CAM、繪制地理圖像、作戰(zhàn)指揮和軍事訓(xùn)練、計算機動畫和藝術(shù)等。多媒體技術(shù)處理的聲音主要是人耳可以聽見的音頻信號，即全頻帶音頻。獲取音頻經(jīng)歷取樣、量化、編碼三個過程。麥克風(fēng)的作用是將模擬信號（聲波）以電信號的形式記錄下來，然后聲卡將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。MIDI音頻由聲卡上的音樂合成器合成。

數(shù)字音頻的碼率(bits/s)=取樣