计算机基础知识

计算机基础课程目录•计算机基础知识•数据结构•计算机网络•多媒体•操作系统•Office2010计算机基础知识•计算机发展史•计算机应用领域•冯·诺依曼体系•计算机系统组成•系统总线•文字编码•进制•其他计算机发展史•世界上第一台计算机与1946诞生在美国宾夕法尼亚大学，取名ENIAC•世界上第一台实现存储程序式(冯·诺依曼式)的电子计算机于1949年诞生于英国，取名EDSAC•目前世界上计算最快的计算机是位于国防科技大学的天河2号ENIACEDSAC天河2号计算机发展史•计算机的发展历程根据计算机所使用的来进行划分•第一代计算机1946年-1958年电子管•第二代计算机1958年-1964年晶体管•第三代计算机1964年-1971年中、小规模集成电路•第四代计算机1971年以后大规模、超大规模集成电路•1982年以后，利用超大规模集成电路，按非冯•诺依曼思想研制的人工智能计算机（即机器人），可以称为第五代计算机。电子器件计算机应用领域•科学计算：•是指利用计算机来完成科学研究和工程技术中提出的数学问题的计算•利用计算机的高速计算、大存储容量和连续运算的能力，可以实现人工无法解决的各种科学计算问题•数据处理：•是指对各种数据进行收集、存储、整理、分类、统计、加工、利用、传播等一系列活动的统称，是目前大部分计算机的主要工作•数据处理从简单到复杂经历了三个阶段•电子数据处理(ElectronicDataProcessing,简称EDP),它是以文件系统为手段，实现一个部门内的单项管理。•电子数据处理(ElectronicDataProcessing,简称EDP),它是以文件系统为手段，实现一个部门内的单项管理。•决策支持系统(DecisionSupportSystem,简称DSS),它是以数据库、模型库和方法库为基础，帮助管理决策者提高决策水平，改善运营策略的正确性与有效性。计算机应用领域•辅助技术•计算机辅助设计(ComputerAidedDesign,简称CAD)•计算机辅助制造(ComputerAidedManufacturing,简称CAM)•计算机辅助教学(ComputerAidedInstruction,简称CAI)•计算机辅助测试(ComputerAidedTest,简称CAT)•过程控制：•利用计算机及时采集检测数据，按最优值迅速地对控制对象进行自动调节或自动控制•人工智能•是计算机模拟人类的智能活动，诸如感知、判断、理解、学习、问题求解和图像识别等•电子商务冯·诺依曼体系•冯·诺依曼理论要点•数字计算机的数制采用二进制•计算机按照程序顺序执行•冯·诺依曼计算机：使用冯诺依曼体系机构的电子数字计算机，该计算机又被成为存储程序计算机或通用计算机•组成：运算器、控制器、存储器和输入输出设备•特点：•程序以二进制代码的形式存放在存储器中；•所有的指令都是由操作码和地址码组成；•指令在其存储过程中按照执行的顺序；•以运算器和控制器作为计算机结构的中心计算机之父—约翰·冯·诺依曼冯·诺依曼式计算机冯·诺依曼体系•计算机采用二进制的原因•物理实现简单，计算机是由逻辑电路组成，逻辑电路通常只有两个状态，开关的接通与断开，这两种状态正好可以用“1”和“0”表示•运算规则简单：两个二进制数和、积运算组合各有三种，运算规则简单，有利于简化计算机内部结构，提高运算速度•逻辑运算简单：逻辑代数是逻辑运算的理论依据，二进制只有两个数码，正好与逻辑代数中的“真”和“假”相吻合•进制转换简单：二进制与十进制数易于互相转换•安全性高：用二进制表示数据具有抗干扰能力强，可靠性高等优点。因为每位数据只有高低两个状态，当受到一定程度的干扰时，仍能可靠地分辨出它是高还是低。计算机系统组成寄存器外部存储器：硬盘、软盘、光盘、磁带计算机组成—CPU•中央处理器（CPU，CentralProcessingUnit）是一块超大规模的集成电路，是一台计算机的运算核心（Core）和控制核心（ControlUnit）。它的功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。•运算器：主要进行算术逻辑运算以及地址运算和转换•控制器：主要负责对指令译码，并且发出为完成每条指令所要执行的各个操作的控制信号•寄存器：主要用来保存指令执行过程中临时存放的寄存器操作数和中间（或最终）的操作结果•性能指标•主频(MHz、GHz)、Cache(缓存容量)、字长、核心数量计算机组成—内存储器•内存（内存储器Memory）：计算机中重要的部件之一，计算机中所有程序的运行都是在内存中进行•其作用是用于暂时存放CPU中的运算数据，以及与硬盘等外部存储器交换的数据•ROM：只读存储器，在制造ROM的时候信息(数据或程序)就被存入并永久保存。这些信息只能读出，一般不能写入，即使机器停电，这些数据也不会丢失。ROM一般用于存放计算机的基本程序和数据，如BIOSROM等•RAM：随机存储器(即通常所说的内存条)，表示既可以从中读取数据，也可以写入数据。当机器电源关闭时，存于其中的数据就会丢失。•高速缓冲存储器(Cache)：它位于CPU与内存之间，是一个读写速度比内存更快的存储器，当CPU向内存中写入或读出数据时，这个数据也被存储进高速缓冲存储器中。当CPU再次需要这些数据时，CPU就从高速缓冲存储器读取数据，而不是访问较慢的内存，当然，如需要的数据在Cache中没有，CPU会再去读取内存中的数据。计算机组成—外存储器•外存储器：指除计算机内存及CPU缓存以外的储存器，此类储存器一般断电后仍然能保存数据。常见的外存储器有软盘、U盘、硬盘、磁带、光盘等。•软盘：软磁盘使用柔软的聚酯材料制成原型底片，在两个表面涂有磁性材料。常用软盘直径为3.5英寸，存储容量为1.44MB.软盘通过软盘驱动器来读取数据。•U盘：U盘也被称为“闪盘”，可以通过计算机的USB口存储数据。与软盘相比，由于U盘的体积小、存储量大及携带方便等诸多优点，U盘已经取代软盘的地位。•硬盘：硬磁盘是由涂有磁性材料额铝合金原盘组成的，每个硬盘都由若干个磁性圆盘组成。•磁带存储器：磁带也被称为顺序存取存储器SAM。它存储容量很大，但查找速度很慢，一般仅用作数据后备存储。计算机系统使用的磁带机有3中类型：盘式磁带机、数据流磁带机及螺旋扫描磁带机。•光盘存储器：光盘指的是利用光学方式进行信息存储的圆盘。它应用了光存储技术，即使用激光在某种介质上写入信息，然后再利用激光读出信息。光盘存储器可分为:CD-ROM、CD-R、CD-RW、和DVD-ROM等。计算机组成—外存储器•容量：通常所说的容量是指硬盘的总容量，一般硬盘厂商定义的单位1GB=1000MB,而系统定义的1GB=1024MB,所以会出现硬盘上的标称值大于格式化容量的情况，这算业界惯例，属于正常情况•转速：转速是指硬盘内电机主轴的转动速度，单位是RPM(每分钟旋转次数).转速是决定硬盘内部传输率的决定因素之一，它的快慢在很大程度上决定了硬盘的速度，同时也是区别硬盘档次的重要标目前一般的硬盘转速为5400转和7200转，最高的转速则可达到10000转每分以上•最高内部传输速率：这是硬盘的外圈的传输速率，它是指磁头和高速数据缓存之间的最高数据传输速率，单位为MB/s.最高内部传输速率的性能与硬盘转速以及盘片存储密度(单碟容量)有直接的关系•平均寻道时间：是指硬盘磁头移动到数据所在磁道时所用的时间，单位为毫秒(ms),硬盘的平均寻道时间一般低于9毫秒；平均寻道时间越短，硬盘的读取数据能力就越高计算机组成—显示器及显卡•显示器通常也被称为监视器。显示器是属于电脑的I/O设备，即输入输出设备。它是一种将一定的电子文件通过特定的传输设备显示到屏幕上再反射到人眼的显示工具。•性能指标•可视角度、点距、分辨率、色彩度、响应时间、扫描方式•显卡：是计算机最基本配置、最重要的配件之一，电脑进行数模信号转换的设备，承担输出显示图形的任务•核芯显卡：属于新一代产品，利用先进工艺将图形核心以及处理器核心整合在同一块基板上，构成完整的处理器。与集成显卡类似但不相同，通常配置不是很高•集成显卡：将显示芯片、显存及相关电路集成在主板上，性能较差•独立显卡：将显示芯片、显存及相关电路单独做在一块电路板上，性能高，但价格相对较高•主要性能指标•制造工艺、容量、核心频率、显存位宽计算机组成—软件系统•软件系统分为系统软件和应用软件•系统软件：•指控制和协调计算机及外部设备,支持应用软件开发和运行的系统，是无需用户干预的各种程序的集合，主要功能是调度，监控和维护计算机系统；负责管理计算机系统中各种独立的硬件，使得它们可以协调工作。系统软件使得计算机使用者和其他软件将计算机当作一个整体而不需要顾及到底层每个硬件是如何工作的•主要包括：操作系统、语言处理程序、数据库管理、辅助程序•语言处理程序：•机器语言：计算机能直接识别的•汇编语言：需经过汇编程序翻译•高级语言：需经过编译或解释•应用软件：•是用户可以使用的各种程序设计语言，以及用各种程序设计语言编制的应用程序的集合，分为应用软件包和用户程序。应用软件包是利用计算机解决某类问题而设计的程序的集合，供多用户使用。系统总线•是CPU与其他部件之间传送各种信息的公共通道。•地址总线AB：传输地址信息•数据总线DB：传输数据信息•控制总线CB：传输控制信息•总线标准大致有PCI、PCI-E、AGP字符编码—ASCII码•ASCII码：AmericanStandardCodeforInformationInterchange美国信息交换标准代码，是基于拉丁字母的一套电脑编码系统，主要用于显示现代英语和其他西欧语言。它是现今最通用的单字节编码系统，并等同于国际标准ISO/IEC646•ASCII码使用指定的7位或8位二进制数组合来表示128或256种可能的字符。标准ASCII码也叫基础ASCII码，使用7位二进制数（首位二进制为0）来表示所有的大写和小写字母，数字0到9、标点符号，以及在美式英语中使用的特殊控制字符。•0～31及127(共33个)是控制字符或通信专用字符(其余为可显示字符)•其中48～57为0到9十个阿拉伯数字•65～90为26个大写英文字母•97～122号为26个小写英文字母字符编码—ASCII码字符编码—汉字编码•汉字编码是为汉字设计的一种便于输入计算机的代码•包含外码、国标码、机内码、字形码、地址码•外码：也称输入码，是用来将汉字输入到计算机中的一组键盘符号，如精英的‘jing’•国标码：是汉字编码的字符集，采用二进制形式表示•区位码：国标码的一种•机内码：主要用于在磁盘上进行记录使用•字形码：汉字的输出码•地址码：汉字字库中存储汉字信息的逻辑地址码•注：•区位码→国标码：机内码转换为16进制，然后加上2020H•国标码→机内码：加上8080H进制•进制也就是进位制，是一种记数方式，可以用有限的数字符号代表所有的数值，可使用数字符号的数目称为基数或底数，基数为n，即可称n进位制，简称n进制。现在最常用的是十进制，通常使用10个阿拉伯数字0-9进行记数。计算机采用的是二进制，使用0和1两个数字表示•进制属于人们规定的一种进位方法。对于任何一种进制---X进制，就表示某一位置上的数运算时是逢X进一位。十进制是逢十进一，十六进制是逢十六进一，二进制就是逢二进一，以此类推，x进制就是逢x进位进制•常用的进制有进制基数可用数码位权表示符号二进制20,12iB八进制80-78iO十进制100-910iD十六进制160-9，A-F16iH进制—进制转换•十进制与其他进制转换•十进制转换为其他进制•整数部分：除R取余倒记法，R代表目标进制•小数部分：乘R取整正记法•其他进制数转换为十进制•任意进制按权展开相加即可得到相应的十进制数•二进制与八进制转换•二进制转八进制：从右向左，每三位记一次，转换为相应的十进制数，然后从左向右记即可•八进制转二进制：将每一位上的数字转换为相应的三位二进制数，不足三位的左补0即可•二进制与十六进制转换•二进制转十六进制：从右向左，每四位记