计算机基础复习汇总知识讲稿

大学计算机基础复习汇总 基础教学中心2020年4月29日 计算机是科学 也是科学工具定义 计算机是一种能按照事先存储的程序 自动 高速地进行大量数值计算和各种信息处理的现代化智能电子装置计算机是信息系统的重要组成部分 六大要素计算机模型和冯 诺依曼体系结构计算机五个组成部分程序存储二进制计算机的类型 特点和用途 计算机基础知识 2020 4 29 共34页 2 计算机有多种模型 冯 诺依曼 JohnvonNeumann 体系结构 现代计算机的基础冯 诺依曼模型主要可归纳为以下三点 1 计算机有五个组成部分 输入 存储 处理 运算 控制和输出 2 程序和数据以二进制形式存放在计算机存储器中 3 计算机根据程序的指令序列进行 即程序存储 Stored Program 的概念 2020 4 29 共34页 4 计算机的发展史 历史上的自动计算装置算盘 是最早被广泛使用的计算装置1642法国莱斯 帕斯卡发明的Pascaline19世纪初英国数学家巴贝奇 计算机之父穿孔卡片机和IBM公司第一台电子计算机1936年英国阿兰 图灵 图灵机ABC计算机ENIAC世界上第一台可以真正运算 全部是电子装置的计算机现代计算机 通用数字电子计算机 2020 4 29 共34页 5 四代计算机及其特点 第一代计算机 1946 1959 电子管计算机第二代计算机 1959 1963 晶体管计算机第三代计算机 1663 1975年 集成电路 IC IntegratedCircuits 计算机第四代计算机 1975年 大规模集成电路 LSIC Intel系列处理器 2020 4 29 共34页 6 计算机软件的进化 第一代软件为1950年代 主要是二进制代码语言 是内置在机器内部的指令50年代末的第二代软件 高级语言 典型的高级语言有IBM公司的FORTRAN 还有COBOL第三代软件以 操作系统 为标志 20世纪60年代中期第四代 软件的产业特征开始显露 2020 4 29 共34页 7 计算机的特点 1 高速 精确的运算能力2 准确的逻辑判断能力3 强大的存储能力4 具有自动功能5 网络功能 2020 4 29 共34页 8 计算机的用途 1 科学计算2 数据处理3 实时系统4 计算机辅助5 计算机网络6 人工智能7 数字娱乐8 嵌入式系统 2020 4 29 共34页 9 计算机的类型 超级计算机Supercomputers 计算能力为T级 Tera scale 万亿 大中型计算机 MainframeComputer 小型计算机 Minicomputer 工作站 Workstation 微型计算机 Microcomputer 移动计算机 NotebookComputer 嵌入式计算机 EmbedmentComputer 2020 4 29 共34页 10 信息表示和数字逻辑基础 理解数据表示数制数制转换计算机中的数另一种形式 码和编码逻辑代数基础逻辑电路 逻辑设计基础 数制 NumberSystem 全称为记数 计数 体制顺序记数 例如 567 1多项式记数 例如 5 102 6 101 7 100 1 10 1 一般表达式 n 整数位 m 小数位 A 数码0 1 N 1 R为基数 Ri权系数 2020 4 29 共34页 12 常用数制 各种常用数制 1 二进制 0 1逢二进一 2 十进制 0 1 9逢十进一 3 八进制 0 1 7逢八进一 4 十六进制 逢十六进一0 1 9 A B F a b f 2020 4 29 共34页 13 数制转换小结 主要在十进制和二进制之间二进制 八进制 十六进制 十进制 求幂相加法十进制 二进制 八进制 十六进制 整数部分 除2 8 16 取余小数部分 乘2 8 16 取整八进制 二进制 1位八进制对应3位二进制十六进制 二进制 1位十六进制对应4位二进制十六进制 二进制 八进制 2020 4 29 共34页 14 计算机中的数 计算机采取一种约定的方法解决数的正或负问题数的最高位为符号位用 0 表示正数 1 表示负数例如 1011写作01011 1011写作11011用0或1表示正负号的数 计算机的 机器数 主要有原码 补码和反码三种 2020 4 29 共34页 15 计算机中的数的两种常用格式 定点 浮点定点纯小数和定点纯整数使用比例因子调整数的范围 2020 4 29 共34页 16 浮点数 小数点浮动 科学计数法 指数 123 4567 0 1234567 1036 5 110 1 0 1101x23 0 8125x23容许的数值范围很大 硬件复杂浮点数分为阶码和尾数两部分阶码 表示小数点在该数中的位置 带符号整数尾数 表示数的有效数值 可用整数或纯小数 2020 4 29 共34页 17 另一种形式 码和编码 编码 用数码对非数值内容进行编号编码的目的之一是为了标记特定的对象数字 字母 符号二 十进制码 ASCII码 Unicode编码 汉字编码UTF 8 UTF 16和UTF 32 分别指使用8位 16位或32位表示字符 2020 4 29 共34页 18 硬件 计算机的体系结构 计算机的三个子系统计算机的大脑 处理器系统计算机记忆能力 存储器系统人机交互 输入输出系统信息公共通道 总线微机 办公桌上的机器输入设备 用户操作机器输出设备 数字化表达与理解USB接口和总线 新型的连接多媒体计算机系统并行处理系统 2020 4 29 共34页 19 计算机的3个子系统 计算机系统结构 研究计算机硬件组成五个组成部分 处理器 存储器 输入 输出 总线三个子系统 图3 1计算机三个子系统和总线的连接 2020 4 29 共34页 20 中央处理器 CPU 也称为处理器 Processor VLSI 超大规模集成电路 集成运算器和控制器 图3 3CPU示意图 2020 4 29 共34页 21 RISC和CISC 两种类型的处理器系统的设计 CISC处理器的系统 RISC处理器的系统CISC ComplexInstructionSetComputer 复杂指令集计算机 Intel公司 设计思路就是基于使用大量的指令RISC ReducedInstructionSetComputer精简指令集计算机 从指令系统中去掉一些不常用的指令降低处理器电路的复杂程度 提高整个计算机的执行速度 2020 4 29 共34页 22 CPU的主要技术指标 主频 CPU内部元部件的工作频率 Hz 如Pentium4 1 7G表示该CPU为奔腾 型 主频为1 7GHz CPU的主频越高 运算速度就越快 字长 Word Intel4004字长仅4位 目前主流微机CPU的字长为32位和64位外频 CPU与外围部件进行信息交换的信号频率 如CPU和存储器之间交换数据 一般使用外部信号频率进行同步 典型的频率为100MHz 133MHz 200MHz 400MHz等 2020 4 29 共34页 23 各种存储器的主要性能参数 2020 4 29 共34页 24 内部总线 连接计算机内部部件 三总线结构 地址总线 数据总线和控制总线 2020 4 29 共34页 25 连接外设 系统总线 外部总线只提供各种信号标准 不考虑其实现符合总线标准的外设 可连接到总线被主机使用外部总线就是系统总线 因为外部总线是基于系统层次连接 高层次1 处理器总线前端连接CPU和存储器 以较高频率运行后端较低频率 将CPU高频转为较低频的信号 控制显示 软盘 硬盘 打印机 鼠标器 键盘等外设2 I O总线 2020 4 29 共34页 26 微型计算机 掌握微型计算机的组成掌握输入输出设备的功能常用的输入设备和输出设备熟悉USB接口总线的特点和应用 2020 4 29 共34页 27 操作系统 软件是计算机的灵魂 软件是用户使用计算机硬件的接口或桥梁软件的分类常见的操作系统 操作系统的地位操作系统的内核为Kernel 与用户和地图其他程序的接口为Shell操作系统的四个管理功能 处理器管理 文件管理 内存管理 输入输出管理进程是运行中的作业 作业是包括待运行程序和正在运行的所有程序Windows的基本特点和基本使用方法 Windows资源管理器的使用微机系统的启动原理 2020 4 29 共34页 28 软件系统及其组成 计算机的软件系统系统软件 应用软件软件的特点软件是一种逻辑实体 看不到具体的形态软件开发没有制造过程 复制 保护问题没有机械磨损和老化 生存期 软件退化 失效软件受计算机系统的限制 软件移植性问题软件实际问题复杂 程序逻辑结构复杂 软件昂贵软件的社会因素 机构 体制及管理 观念和心理 2020 4 29 共34页 29 BackOverview 2020 4 29 共34页 30 什么是操作系统 定义操作系统是计算机硬件和用户 其他软件和人 之间的接口 它使得用户能够方便地操作计算机操作系统能更有效地对计算机软件和硬件资源进行管理和使用 2020 4 29 共34页 31 操作系统的分类 批处理系统分时系统实时操作系统并行操作系统网络操作系统和分布式系统微机操作系统MS DOSWindowsUnixLinuxMacintosh 2020 4 29 共34页 32 操作系统的组成部分 2020 4 29 共34页 33 启动计算机 BIOS和CMOS BIOS BasicOutputSystem基本输入输出系统一组程序包括基本I O代码 Setup程序 开机自检程序和系统启动自举程序CMOS 保存系统的各种设备参数 如CPU型号 频率 硬盘 内存等 供OS获取这些信息并正确管理 2020 4 29 共34页 34 数据组织和存储 文件文件系统文件存取文件的存储结构数据存储管理内存管理 2020 4 29 共34页 35 文件的概念 所有数据以二进制形式存放在存储器上数据按照一定的规则进行组织 文件 File 文件的属性 区分数据的性质 数据被规定了一定的存储格式文件的三层意思 将所有存储在计算机中的数据当作文件一个文件的数据之间存在着一定的关联文件有一个名字 2020 4 29 共34页 36 文件的命名规则 2020 4 29 共34页 37 MS文件 MS系统环境下的文件名是由字符和数字组成的 分三部分 格式为 扩展名 盘符 存放文件的磁盘驱动器号文件名 1 8个字符组成扩展名为由 开始的1 3个字符组成 扩展名的作用 2020 4 29 共34页 38 常见MS文件扩展名 2020 4 29 共34页 39 通配符 常用的文件类型执行文件 bat数据文件图形图像文件视频文件 2020 4 29 共34页 40 文件系统的概念计算机中所有文件的集合操作系统的功能之一 文件管理文件系统就是操作系统管理文件以及对文件数据的组织文件系统的功能文件的两种基本类型程序文件数据文件 2020 4 29 共34页 41 目录结构 系统角度对文件存储器的存储空间进行组织 分配和回收 负责文件的存储 检索 共享和保护用户角度实现 按名存取 MSDOS 使用 目录 Windows系统 目录被 文件夹 folder 代替 2020 4 29 共34页 42 文件存取类型顺序存取随机存取索引哈希二分法按关键字存取的文件文件系统的检索策略顺序检索随机检索索引文件的概念 存取数据的过程哈希文件的概念 主要方法文件系统的安全性 最佳方法 备份 2020 4 29 共34页 43 内存管理 单道程序及其存在的问题多道程序及其实现的技术分区调度分页调度请求分页调度请求分段调度虚拟内存 原理和作用 2020 4 29 共34页 44 多道程序 2020 4 29 共34页 45 程序设计基础 程序的概念程序是计算机进行某种任务操作的一系列步骤的总和 是一组计算机指令的有序集合由机器语言 汇编语言 高级语言编写指令和指令系统指令就是计算机执行的最基本的操作 处理器所能够执行的二进制代码指令和指令系统构成计算机处理器的重要部分 又是整个程序的基础算术逻辑