计算机基础知识

Lecture2:计算机基础知识与系统组成刘波博士2016考试内容及要求一、计算机基础知识–了解计算机的发展、特点、分类及应用；–掌握数制的概念，二、八、十及十六进制的表示及相互转换；–掌握计算机的数与编码，计算机中数的表示，字符、汉字的编码；–理解计算机中信息的存储单位：位、字节、字、字长的概念；–了解汉字常用输入方法、输入码（外码）、内码、字库的概念。知识点（一）计算机发展历程–计算机领域的四大丰碑•冯.诺依曼：计算机之父，美籍匈牙利人，1945年提出存储程序控制原理（EDVAC）；冯诺依曼机仍是现代计算机基础结构。•巴贝奇：分析机发明者，英国数学家，提出通用电子计算机思想。•香农：信息论创始人，美国数学家。•艾兰.图灵：计算机科学奠基人，英国数学家，逻辑学家。考题练习1.计算机能自动完成运算或处理过程的基础是存储程序工作原理，它是美籍匈牙利科学家（）提出的。A、巴贝奇B、布尔C、莱布尼兹D、冯.诺依曼答案：D知识点（一）计算机发展历程–1946年→美国→第一台计算机→ENIAC•【注意】它没有依据冯诺依曼提出的存储程序控制原理（EDVAC）–按“电子元件”不同，将计算机的发展划分为四个时代•第一代(1946-1958)：电子管计算机(用于科学计算)。•第二代(1958-1964)：晶体管计算机。•第三代(1964-1971)：中小规模集成电路计算机。•第四代(1971-至今)：大规模集成电路计算机(PC)。–计算机发展方向•巨型化（更快）、微型化（体积、重量）、网络化（适应网络发展）、智能化考题练习1.1946年2月，美国宾夕法尼亚大学第一台真正意义的电子数字计算机（）正式投入运行，开辟了一个信息时代新纪元。A、ENIACB、IBMPCC、ENVDCD、EDVAC答案：A知识点：世界上第一台电子计算机是ENIAC冯诺依曼的是存储程序控制原理（EDVAC）知识点（一）计算机发展历程–未来计算机发展趋势：生物计算机、光学计算机、量子计算机–我国计算机发展•1958，第一台电子管计算机：DJS-1•1964，第一台晶体管计算机•1971，第一台集成电路计算机•截止2014.4，我国国防科大研制的“天河二号”超级计算机运算速度居世界第一。•除天河系列外，还有银河、深腾、曙光、神威等型号知识点（二）计算机特点–速度快MIPS（百万条指令/秒）–存储容量大–精度高–在程序控制下自动完成–具有逻辑判断能力–支持人机交互–从冯诺依曼存储程序控制原理来看，程序控制和存储能力是它区别与其他计算工具的最显著特征。知识点（二）计算机特点–速度快MIPS（百万条指令/秒）–存储容量大–精度高–在程序控制下自动完成–具有逻辑判断能力–支持人机交互–从冯诺依曼存储程序控制原理来看，程序控制和存储能力是它区别与其他计算工具的最显著特征。知识点（三）计算机分类–按处理信号的不同•数字计算机•模拟计算机–按用途的不同•通用计算机•专用计算机–按综合性指标：•（1）微机（个人、PC-PersonalComputer）•（2）工作站（部门级服务器）•（3）小型机（企业级服务器）•（4）大型机•（5）巨型机（超级计算机）知识点（四）计算机的应用–科学计算：最早（天气预报、人造卫星、地震分析、航天技术等）–数据（信息）处理：办公自动化，大部分应用–辅助工程：CAD（计算机辅助设计）、CAM（计算机辅助制造）、CAT（计算机辅助测试）、CAI（计算机辅助教学）–人工智能：模拟人的智能：机器人、专家系）–过程监控：工业生产–网络通信：路由器、防火墙考题练习1.（）和理论研究、科学实验被一并成为当代科学研究的三种主要方法，广泛应用于航天、气象、地震、密码破译等领域。A、数据处理B、信息处理C、过程控制D、科学计算答案：D知识点：常识考题练习2.“一线连五洲”是计算机在（）方面的重要应用。A、人工智能B、信息处理C、科学计算D、网络与通信答案：D知识点：“连”-网络。知识点（五）数制与进制转换–计算机内部以二进制存储和表达数据–R制特点：“逢R进一，借一当R”•十进制DR=100,1,2,3,4,5,6,7,8,9•二进制BR=20,1•八进制OR=80,1,2,3,4,5,6,7•十六进制HR=160~9,A,B,C,D,E,F–进制转换•十进制-二进制：配方法，例：69D•二进制-八、十六进制：分组转换法，例:11110B•八、十六进制-二进制：按位分组还原法，例:A8H•十进制-八、十六进制，或八-十六进制：via二进制•R制-十进制：乘权求和法。考题练习1.在计算机内部，数值型数据和非数值型数据都是以（）形式表示与存储的。A、二进制B、字符C、数字D、程序答案：A考题练习2.将八进制64转化为10进制后数值为（）。A、53B、50C、49D、52答案：D知识点：6*8+4。考题练习3.已知X=156D,Y=10010110B,Z=241O，则三个数的排序为。A、ZXYB、ZYXC、YXZD、XZY答案：A考题练习4.对二进制1111011.1101，小数点右移三位，其结果是原来的（）倍。A、4B、3C、8D、100答案：C知识点：2n倍知识点（六）计算机中的信息表示–数的表示•有符号：最高位为符号位，0为正数、1为负数，–表达范围：-2n-1~2n-1-1•无符号：0~2n-1–信息编码•ASCII码：空格-32；0-48；A-65；a-97•国际码=区位码+2020H；机内码=国际码+8080H•一个汉字占两个字节；1字节（byte）=8位（bit）•字型码：n*n点阵中的每个点占一个bit。故16*16的点阵字模占16*16/8=32字节。知识点（七）信息存储单位–1byte=8bit–1KB=1024byte=210byte–1MB=1024KB=220byte–1GB=1024MB=230byte–1TB=1024GB=240byte考题练习1.已知字符A的ASCII码是65，d的ASCII码是（）。A、106B、104C、68D、100答案：D考题练习2.一个汉字的机内码是B9F8H，则该汉字的区位码是（）。(A)1958(B)3978(C)2588(D)6488答案：C考题练习3.判断：1个2GB的内存盘理论上可以存放231个汉字机内码。（）答案：错考题练习4.十进制12.25所对应的二进制数为____。A、1011.01B、1101.01C、1011.10D、101.10提示：整数部分采用配方法，2的指数为正，（指数的数字）代表1后面有多少位；小数部分可依然采用配方法，2的指数为负，（指数的数字+1）代表1前面有多少位答案：B考题练习5.如果一个字库中包含2400个32*32点阵字型码，则该字库占（）KB。答案：32*32*2400/(8*1024)=300知识点（八）原码、反码、补码–整数x的原码包含符号位和数值位–最高位即符号位，0为正数、1为负数•[+2]=00000010；[-2]=10000010•[+0]=00000000；[-0]=10000000–反码规则：–正数：相同；负数：符号不变，数值取反•[+2]反=[+2]=00000010；[-2]反=11111101•[+0]反=00000000；[-0]反=11111111知识点（八）原码、反码、补码–补码规则：–正数：相同；负数：符号不变，反码+1•[+2]补=[+2]反=[+2]=00000010；•[-2]补=[-2]反+1=11111101+1=11111110考题练习1.已知一补码为10000101，则其真值用二进制表示为____。A、-000010B、-1111010C、-000000D、-1111011答案：先减一，再取反二、计算机系统基本组成•1．理解计算机系统的概念。•2．硬件系统：–理解计算机的“存储程序”工作原理。–硬件系统组成框图：–了解中央处理器功能；掌握存储器功能及分类：内存储器（RAM、ROM、EPROM、EEROM、Cache）；外存储器（硬盘、光盘、U盘等）；了解外围设备功能及分类：键盘、鼠标、显示器、打印机、光驱和其他常用外围设备；掌握总线结构（数据总线、地址总线、控制总线）；了解通用串行总线接口USB；–掌握微机的主要性能指标（运算速度、字长、内存容量、外围设备配置、软件配置、可靠性及性价比等）。知识点计算机系统由硬件系统和软件系统两部分构成硬件是基础，软件是灵魂。没有软件的硬件是裸机，无法直接使用计算机系统构成图（见教材图2-1）计算机系统的工作原理即：存储程序控制原理计算机中存储、处理以二进制进行指令向数据一样存储在存储器中，执行时由计算机从中读取执行明确计算机的五大部件知识点（一）硬件系统–计算机硬件系统由五部分构成：控制器、运算器、存储器、输入与输出设备。–运算器和控制器合称中央处理器（CPU）–存储器分为内存（主存储器）和外存（辅助存储器）•内存分为RAM（可读写、断电时数据丢失，即通常所说的内存）和ROM（只读，断电数据不丢失）•RAM分为静态RAM（SRAM）和动态RAM（DRAM），前者性能好，但功耗大造价高，主要用于CPU中的高速缓存•ROM中有两种特殊的硬件：–EPROM（可编程只读存储器，ProgrammableRed-OnlyMemory，只编程一次）–EEPROM（电可擦除可编程只读存储器，ElectricallyErasableProgrammableRead-OnlyMemory，它的最大优点是可直接用电信号擦除，也可用电信号写入）。•内存中按字节进行编址–内存和CPU合称主机知识点（一）硬件系统–外存包括：•（磁介质的）硬盘、软盘；•（半导体介质的）优盘；•（光介质的）光盘。–输入设备：鼠标、键盘等；–输出设备：显示器、打印机等；•显示器包括CRT、LCD(液晶显示器)等•显示器的主要性能指标包括：刷新率（Hz）、分辨率（像素dpi）、色深(bit)——色深24位即可以显示2^24种色彩。•打印机分为针式打印机、喷墨打印机、激光打印机–输入和输出设备统称I/O设备；–外存和I/O设备统称外设。知识点（一）硬件系统–常见的I/O接口：•USB•VGA/HDMI(主要用于显示器)•RJ-45(网线接口)–系统总线•数据总线（传送数据和指令，它与CPU字长有关）•地址总线（传送地址信息，寻址32位机可标识2^32个地址空间）•控制总线（传送控制信息）知识点（一）软件系统–软件=程序+文档+数据•程序：为解决某一特定问题而编写的指令序列•指令：由操作码和地址码两部分组成–操作码：描述指令所执行的功能–地址码：描述指令作用的对象（某块地址空间）–分为系统软件和应用软件–系统软件（软件的软件——为其他软件提供平台的软件）•操作系统软件–它提供：处理器管理、设备管理、存储管理、文件管理、作业管理五大功能。•操作系统软件分为：单用户单任务OS（如DOS），Windows系列是单用户多任务OS，Unix和Linux是多用户多任务OS•数据库管理系统（DBMS）是系统软件（VFP、ACCESS、ORACLE）；•程序设计语言（机器语言、汇编语言、高级语言）是系统软件；•语言处理系统（汇编程序、解释程序、编译程序、连接程序）是系统软件；•实用程序（诊断程序、检查、纠错、监控、测试、病毒防护软件软件系统等面向机器维护程序）是系统软件。知识点（一）软件系统–应用软件（满足特定用户、特定应用需求的软件），包括：•应用软件包（OFFICE套件、各种CAD/CAM、CAT、CAI、多媒体应用如Flash、Photoshop等通用软件和实用软件）•用户程序（用户为某一实际应用而编制的各种软件，如财务管理、成绩管理、教学管理程序等）。–程序语言的分代：•第一代：机器语言（低级语言，同时也是机器唯一能理解的语言）•第二代：汇编语言（低级语言，机器不可懂）•第三代：高级语言（如C、C++、Java、VB、VF、C#，其中只有C是面向过程的语言、其他均是面向对象的）•第四代：4GL（理