大学计算机基础-计算机基础知识精编版

大学计算机基础 第一章计算机基础知识 1 1概述 计算机是能按照人的要求接受和存储信息 自动进行数据处理和计算 并输出结果信息的机器系统 计算机是一门科学 也是一种自动 高速 精确地对信息进行存储 传达与加工处理的电子工具 1 1 1计算机的发展世界上第一台计算机ENIAC 第一章计算机基础知识 冯 诺依曼原理的主要思想 1 计算机的程序和程序运行所需要的数据以二进制形式存放在计算机的存储器中 2 程序和数据存放在存储器中 即存储程序的概念 计算机执行程序时 无需人工干预 能自动 连续地执行程序 并得到预期的结果 3 计算机的硬件系统由控制器 运算器 存储器 输入设备 输出设备五大部分组成 计算机发展经历的四个阶段 1 1 2计算机的特点与用途 1 计算机的特点 1 高速 精确的运算能力 2 精确地逻辑判断能力 3 强大的存储能力 4 自动化程度高 5 网络与通信功能 1 1 2计算机的特点与用途 2 计算机的应用 1 科学计算 2 数据 信息处理 3 过程控制 4 计算机辅助 5 网络通信 6 人工智能 AI 7 多媒体应用 8 嵌入式系统 1 1 3计算机的分类 1 按计算机处理数据的类型分可以分为 模拟计算机 数字计算机 数字和模拟混合计算机 2 按计算机的用途可分为 通用计算机和专用计算机 3 按计算机的性能 规模和处理能力 可分为 巨型机 大型通用机 微型计算机 工作站及服务器 1 1 4计算机科学研究与应用 1 人工智能2 网络计算3 中间件技术4 云计算 1 1 5未来计算机的发展趋势 1 电子计算机的发展方向从类型上看 电子计算机技术正在向巨型化 微型化 网络化和智能化方向发展 2 未来新一代的计算机 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 狭义电子商务狭义电子商务 E Commerce 是指利用互联网进行交易的一种方式 主要指信息服务 交易和支付 主要内容包括 电子商情广告 电子选购和交易 电子交易凭证的交换 电子支付与结算等 2 广义电子商务广义电子商务 E Business 是利用Internet能够进行全部的贸易活动 1 1 6电子商务 电子商务分为如下几类企业间的电子商务 Business to Business B2B 企业与消费者间的电子商务 Business to Consumer B2C 消费者与消费者间的电子商务 Consumer to Consumer C2C 非商务的电子商务 No businessEC 企业内的电子商务 IntrabusinessEC 1 1 7信息技术 1 信息技术的定义联合国教科文组织对信息技术的定义是 应用在信息加工和处理中的科学 技术与工程的训练方法和管理技巧 2 现代信息技术的内容信息技术包含三个层次的内容 信息基础技术 信息系统技术和信息应用技术 1 1 7信息技术 3 现代信息技术的发展趋势 1 数字化 2 多媒体化 3 高速度 网络化 宽频带 4 智能化 1 2信息的表示与存储 1 2 1数据与信息数据是对客观事物的符号表示 数值 文字 语言 图形 图像等都是不同形式的数据 信息是对各种事物变化和特征的反映 是经过加工处理并对人类客观行为产生影响的数据表现形式 数据与信息的区别 数据处理之后产生的结果为信息 信息具有针对性 时效性 尽管人们在许多场合把这两个词互换使用 信息是有意义的 而数据没有 1 2 2计算机常用数据的转换 1 十进制运算规则 逢十进一 借一当十在八进制数据后加英文字母 D 2 二进制运算规则 逢二进一 借一当二在八进制数据后加英文字母 B 3 八进制运算规则 逢八进一在八进制数据后加英文字母 Q 4 十六进制运算规则 逢十六进一在十六进制数据后加英文字母 H 以示分别 1 2 2计算机常用数据的转换 5 不同进制之间的等值转换 1 十进制转换与二进制之间的转换 例1 将十进制18转换成二进制 1 2 2计算机常用数据的转换 例2 将十进制小数0 8125D转换成二进制数 2 二进制与八进制之间的转换 2 二进制与八进制之间的转换 3 十进制与十六进制之间的转换 3 十进制与十六进制之间的转换 3 十进制与十六进制之间的转换 3 十进制与十六进制之间的转换 二进制 八进制 十进制 十六进制数之间的转换 1 2 3计算机中数据的单位 计算机中数据的最小单位是位 存储容量的基本单位是字节 8个二进制位称为1个字节 此外还有KB MB GB TB等 1 位位是度量数据的最小单位 在数字电路和计算机技术中采用二进制表示数据 代码只有0和1 1 2 3计算机中数据的单位 2 字节一个字节由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 也是计算机体系机构的基本单位 为了便于衡量存储器的大小 统一以字节 Byte B 为单位 千字节1KB 1024B 210B兆字节1MB 1024KB 220B吉字节1GB 1024MB 230B太字节1TB 1024GB 240B3 字长在计算机诞生初期 受各种因素限制 计算机一次能够同时 并行 处理8个二进制数 人们将计算机一次能够并行处理的二进制数成为该机器的字长 也成为计算机的一个 字 1 2 4字符的编码 1 西文字符的编码计算机中的数据都是用二进制编码表示的 用以表示字符的二进制编码称为字符编码 计算机中最常用的字符编码是美国信息交换标准交换代码 ASCII 被国际标准化组织指定为国际标准 1 2 4字符的编码 2 汉字的编码我国于1980年发布了国家汉字编码标准GB2318 1980 全称是 信息交换用汉子编码及字符集 基本集 简称GB码或国际码 为避开ASCII表中的控制码 区位码将GB2312 1980中的6763个汉字分为94行 94列 代码表分94个区 行 和94个位 列 由区号 行号 和位号 列号 构成了区位码 1 2 4字符的编码 3 汉字的处理过程 1 2 4字符的编码 1 汉字输入码为将汉字输入计算机而编制的代码称为汉字输入码 也叫外码 2 汉字内码汉字内码是为计算机内部对汉字进行存储 处理的汉字代码 它应满足存储 处理和传输的要求 汉字的内码 汉字的国际码 8080H例如 已知 中 字的国际码为5650H 则根据上述公式得 中 字的内码 中 字的国际码5650H 8080H D6D0H二进制表示 0101011001010000B 1000000010000000B 1101011011010000B 1 2 4字符的编码 4 汉字字形码 次 字的16 16字形点阵和代码 1 2 4字符的编码 5 汉字地址码汉字地址码是指汉字库 这里主要指整字形的点阵式字模库 中存储汉字字形信息的逻辑地址码 6 其他汉字内码 1 GBK码 2 UCS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 没有硬件就不称其为计算机 尽管各种计算机在性能 用途和规模上有所不同 但其基本结构都遵循冯 诺依曼型体系结构 人们称符合这种设计的计算机称冯 诺依曼模型 这决定了计算机由输入 存储 运算 控制和输出五个部分组成 1 3 1运算器运算器 ALU 是计算机处理数据形成信息的加工厂 它的主要功能是对二进制数码进行算术运算或逻辑运算 所以 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 CU 是计算机的心脏 由它指挥全机各个部件自动 协调地工作 控制器由指令寄存器 IR 指令译码器 ID 程序计数器 PC 和操作控制器 OC 4个部件组成 1 3计算机硬件系统 1 机器指令为了让计算机按照人的意识和思维正确运行 必须设计一系列计算机可以真正识别和执行的语言 机器指令 1 操作码 指明指令所要完成操作的性质和功能 2 操作数 指明操作码执行时的操作对象 1 3计算机硬件系统 2 指令的执行过程 1 取指令 2 分析指令 3 生成控制信号 4 执行指令 5 重复执行 1 3计算机硬件系统 1 3 3存储器存储器是存储程序和数据的部件 它可以自动完成程序或数据的存取 是计算机系统中的记忆设备 存储器分为内存 又称主存 和外存 又称辅存 两大类 1 3计算机硬件系统 1 内存存储器有内存储器和外存储器两种 内存储器按功能又可分为随机存取存储器 RAM 和只读存储器 ROM 1 随机存取存储器通常所说的计算机内存容量均指RAM存储器容量 即计算机的主存 RAM有两个特点第一个特点是可读写性 也就是说对RAM既可以读操作 又可以写操作 第二个特点是易失性 1 3计算机硬件系统 2 只读存储器CPU对ROM只取不存 里面存放的信息一般由计算机制造厂写入并经固化处理 用户是无法修改的 几种常用ROM简介 可编程只读存储器 PROM 可擦除可编程只读存储器 EPROM 1 3计算机硬件系统 3 内存储器的性能指标存储器的主要性能指标有两个 容量和速度 存储容量 指一个存储器包含的存储单元总数 这一概念反映了存储空间的大小 目前常用的DDR3内存条 存储容量一般为2GB和4GB 好的主板可以到8G 服务器主板可以到32G 存取速度 一般用存储周期 也称读写周期 来表示 存取周期就是CPU从内存储器中存取数据所需的时间 读出或写入 存储器之间的最小时间间隔 半导体存储器的存取周期一般为60 100ns 1 3计算机硬件系统 2 外存 1 硬盘硬盘是微型机上主要的外部存储设备 它是由磁盘片 读写控制电路和驱动机构组成 内部结构 一个硬盘内部包含多个盘片 这些盘片被安装在一个同心轴上 每个盘片有上下两个盘面 每个盘面被划分为磁道和扇区 硬盘容量 一个硬盘的容量是由以下几个参数决定的 即磁头数H 柱面数C 每个磁道的扇区数S和每个扇区的字节数B 将以上几个参数相乘 乘积就是硬盘容量 即硬盘总容量 磁头数 H 柱面数 C 磁道扇区数 S 每扇区字节数 B 1 3计算机硬件系统 硬盘接口 硬盘与主板的连接部分就是硬盘接口 常见的有高级技术附件 ATA 串行高级技术附件 SATA 和小型计算机系统接口 SCSI ATA和SATA接口的硬盘主要应用在个人电脑上 SCSI接口的硬盘主要应用于中 高端服务器和高档工作站中 硬盘接口的性能指标主要是传输率 也就是硬盘支持的外部传输速度 硬盘转速 指硬盘内电机主轴的旋转速度 也就是硬盘盘片在一分钟内旋转的最大转数 转速转速快慢是标志硬盘档次的重要参数之一 也是决定硬盘内部传输率的关键因素之一 在很大程度上直接影响到硬盘硬盘的速度 硬盘转速单位为RPM 即转 每分钟 普通硬盘转速一般有5400rpm和7200rpm两种 7200rpm高转速硬盘是台式机的首选 笔记本则以4200rpm和5400rpm为主 1 3计算机硬件系统 硬盘的容量 有320GB 500GB 750GB等 甚至已达到数TB级 目前市场上能买到的硬盘最大容量为6TB 主流硬盘各参数为SATA接口 500GB容量 7200rpm转速和150Mbps传输率 固态硬盘 SolidStateDrives 简称固盘 固态硬盘 SolidStateDrive 用固态电子存储芯片阵列而制成的硬盘 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 快闪存储器USB接口的传输率有 USB1 1为12Mbps USB2 0为480Mbps USB为3 0为5 0Gbps 3 光盘光盘是以光信息作为存储物的载体来存储数据的一种物品 类型划分 光盘通常分为两类 一类是只读型光盘 其中包括CD ROM和DVD ROM等 一类是可记录型光盘 它包括CD R CD RW DVD R DVD R DVD RW等 1 3计算机硬件系统 3 层次机构计算机系统中通常采用多级存储器结构 即将速度 容量和价格上各不相同的多种存储器按照一定体系结构连接起来 构成存储器系统 存储器层次结构由上至下 速度越来越慢 容量越来越大 位价越来越低 1 3计算机硬件系统 1 3 4输入 输出设备输入 输