计算机基础知识整理

第一章计算机基础知识1.1计算机概论1.2数制与编码1.3计算机系统1.1计算机概论1.1.1计算机的发展过程1.1.2计算机的特点和分类1.1.3计算机的应用1.1.1计算机的发展过程世界上公认的第一台计算机于1946年在美国宾夕法尼亚大学诞生，取名为“电子数字积分计算机”(ElectroronicNumericalIntegratorAndComputer)，简称“埃尼阿克(ENIAC)”。计算机发展的再一次重大突破是由数学家冯·诺伊曼领导的设计小组完成的。他们提出了存储程序原理，而真正实现存储程序式原理的第一台电子计算机EDSAC（ElectronicDelayStorageAutomaticCalculator，电子延迟存储自动计算机)于1949年5月在英国制成。第一台电子计算机——埃尼阿克5000次加法/秒体重30多吨占地170m21500个继电器18800只电子管功率150KW耗资48万美元1.1.1计算机的发展过程现代计算机的发展阶段通常以构成计算机的电子器件来划分，到目前为止已经历经四代。1.1.1计算机的发展过程未来计算机的发展主要方向：一是向着巨型化、微型化、网络化和智能化四种趋向发展。二是向着非冯·诺依曼结构模式发展。1.1.2计算机的特点和分类1.计算机的特点(1)计算机具有高速运算能力。(2)计算机具有自动控制能力。(3)计算机具有记忆能力和逻辑判断能力。(4)计算机计算精度高。(5)计算机通用性强。1.1.2计算机的特点和分类2.计算机的分类(1)按处理方式分类可以把计算机分为模拟计算机、数字计算机以及数字模拟混合计算机。(2)按功能分类一般可分为专用计算机与通用计算机。(3)按照性能分类按照计算机运算的速度、字长、存储容量、外部设备和允许同时使用一台计算机的人数多少等多方面的综合性能指标，通常将计算机分为超级计算机、小巨型计算机、大型计算机、小型计算机、微型计算机和工作站五类。1.1.3计算机的应用计算机的应用主要可以分为以下几个方面：(1)科学计算机(数值计算)科学计算也称为数值计算，通常指用于完成科学研究和工程技术中提出的数学问题的计算。科学计算是计算机最早的应用领域。(2)数据处理(信息处理)数据处理也称为非数值计算的信息处理，是指对大量的数据进行加工处理。(3)过程控制(实时控制)过程控制又称实时控制，指用计算机对操作数据进行实时采集、检测、处理和判断，按最佳值迅速地对控制对象进行自动控制或自动调节的过程。1.1.3计算机的应用计算机的应用主要可以分为以下几个方面：(4)计算机辅助系统(CAD/CAM/CIMS)。①计算机辅助设计CAD②计算机辅助制造CAM③计算机集成制造系统CIMS(5)多媒体技术多媒体技术是以计算机技术为核心，将现代声像技术和通信技术融为一体，以追求更自然、更丰富的接口界面，因而应用领域十分广泛。1.1.3计算机的应用计算机的应用主要可以分为以下几个方面：(6)虚拟现实当代的虚拟现实是利用计算机生成的一种模拟环境，通过多种传感设备使用户“投入”到该环境中，实现用户与环境直接进行交互的目的。这种模拟环境是用计算机构成的具有表面色彩立体图形，它可以是某一特定现实世界的真实写照，也可以是纯粹构想出来的世界。1.1.3计算机的应用计算机的应用主要可以分为以下几个方面：(7)人工智能方面的研究和应用人工智能(ArtificialIntelligence，简称AI)是指计算机模拟人类某些智力行为的理论、技术和应用。人工智能是计算机应用的一个新的领域，这方面的研究和应用正处于发展阶段。(8)电子商务电子商务(ElectronicCommerce,简称EC；或ElectronicBusiness,简称EB)是指利用计算机和网络进行的商务活动，具体地说，是指综合利用LAN(局域网)、Intranet(企业内部网)和Internet进行商品与服务交易、金融汇兑、网络广告或提供娱乐节目等商业活动。1.2数制与编码1.2.1进位计数制1.2.2数制转换1.2.3计算机编码1.2.1进位计数制数制是数的表示及计算方法，采用进位的方法进行记数称为进位记数制，简称进制。任何一种数制，都具有3个要素：(1)基数与数码：在某一进位记数制中，允许使用的数码的个数和数码。(2)进位规则：R进制逢R进一。(3)位权：以基数R为底，数码所在位置的序号i为指数。其中序号i从个位标起，从0开始，向左依次递增1，向右依次递减1。每个数位上的值等于该位置上的数码与位权的乘积。1.2.1进位记数制例如：最熟悉的十进制基数与数码：基数是10，数码为0～9进位规则：逢10进1位权:10i1234.56用位权表示为：1234.56=1×103+2×102+3×101+4×100+5×10-1+6×10-21.2.1进位记数制例如：常用的进制(1)十进制(2)二进制基数为2，数码为0，1；逢2进一，位权2i(3)八进制基数为8，数码为0～7；逢8进一，位权8i(4)十六进制基数为16，数码为0～9,A～F；逢16进一，位权16i注意：日常生活的数据常常用十进制表示，计算机中的所有信息都以二进制数表示，研究计算机时使用八进制和十六进制。十进制二进制八进制十六进制DBOH0123456789101112131415011011100101110111100010011010101111001101111011110123456710111213141516170123456789ABCDEF1.2.2数制转换1.二进制、八进制和十六进制转换为十进制转换原则：按权展开，相加之和10101(B)=124+023+122+021+120=21101.11(B)=122+021+120+12-1+12-2=5.75101(O)=182+081+180=65101A(H)=1163+0162+1161+10160＝41061.2.2数制转换2.十进制转化成二进制、八进制和十六进制整数部分：（除基取余法）除以2、8或16取余数，直到商为0，余数从低到高排列。小数部分：（乘基取整法）乘以2、8或16取整数，整数从高到低排列。1.2.2数制转换100250225212262321000100120.69021.38020.76021.5202×××××11.040.345例100.345(D)=?(B)100.345(D)=1100100.01011(B)100812818044110016604616例100(D)=?(O)=?(H)100(D)=144(O)=64(H)1.2.2数制转换3.二进制转化为八进制、十六进制转换原则：三位一组、四位一组整数部分：从右向左进行分组。小数部分：从左向右进行分组。不足位补零。1101101110.110101(B)=36E.D4(H)36ED41.2.2数制转换4.八进制、十六进制转化为二进制转换原则：一分为三、一分为四每一个八进制数对应二进制的三位；每一个十六进制数对应二进制的四位64(H)：6401100100(B)2C1D(H)：2C1D0010110000011101(B)1.2.2数制转换5.八进制和十六进制数的相互转换转换原则：八进制和十六进制数之间不能直接转换，它们一般通过二进制为桥梁实现相互转换。(2574.36)8=(10101111100.01111)2=(57C.78)16(3A5.E8)16=(1110100101.11101)2=(1645.72)81.2.2数制转换注意：(1)特殊数据的数制转换例如：11111111(B)=?(D)11111111=28-1=255(D)(2)八进制与十六进制的转换不能直接执行，必须以二进制为桥梁。1.2.3计算机编码1.字符编码——ASCII码每个ASCII码用一个字节(8个二进制位)表示，但只使用后7位二进制位，最高二进制位恒为0。码值为00000000——01111111，转换为十进制数时是从0到127，所以定义常用字符有128个。1.2.3计算机编码1.字符编码——ASCII码要确定某个字符的ASCII码，在ASCII码表中可先查到它的位置，然后确定它所在位置的相应列和行，根据列确定高位码(d6d5d4)，根据行确定低位码(d3d2d1d0)，把高位码与低位码合在一起(d6d5d4d3d2d1d0)就是该字符的ASCII码。例如，字母L的ASCII码是1001100；符号%的ASCII码是0100101等。1.2.3计算机编码1.字符编码——ASCII码注意：(1)字母A到字母Z的ASCII码值是连续的：65D~90D(2)字母a到字母z的ASCII码值是连续的：97D~122D(3)大写字母与小写字母的ASCII码值相差32。例如：已知A的ASCII码值为65D，则d的ASCII码值为？1.2.3计算机编码2.汉字编码(1)区位码和国标码汉字编码表有94行及94列，其行号01~94称为区号，列号01～94称为位号。一个汉字所在的区号和位号简单地组合在一起就构成了这个汉字的区位码，其中高两位为区号，低两位为位号，区位码采用十进制表示。区位码可以惟一确定某一个汉字或符号。例如，汉字“啊”的区位码为1601，说明该汉字处于16区的01位。1.2.3计算机编码2.汉字编码(1)区位码和国标码国标码又称汉字交换码，它是在不同汉字处理系统间进行汉字交换时所使用的编码。国标码采用两个字节来表示，每个字节用7位，最高位设置为0。它与区位码的关系是：区位码的区号和位号各加32就构成了国标码。一般国标码用16进制表示，因此有：国标码高位字节=(区号)16+20H国标码低位字节=(位号)16+20H1.2.3计算机编码2.汉字编码(2)汉字内码如果在计算机内直接用国标码表示汉字，就很容易把汉字认为是两个ASCII码，为了不至于引起混淆，在计算机内部表示汉字的代码使用汉字内码（或机内码）。(3)汉字外码（汉字输入码）汉字外码是指从键盘上输入汉字时所使用的编码，又称汉字输入码，例如区位码、拼音码、五笔字型码等。1.2.3计算机编码2.汉字编码(4)汉字字形码(字模码)每一个汉字都可以看作是由特定点阵构成的图形。因此，要把汉字处理结果输出时，需把汉字内码转换成以点阵形式表示的字形码。例如点阵：16×16、24×24、32×32、48×48注意：求汉字字形码占用的存储空间一个16×16的汉字：16/8×16=32字节一个24×24的汉字：24/8×24=72字节1.3计算机系统1.3.1计算机系统的基本组成1.3.2计算机的基本工作原理1.3.3微型计算机的硬件系统1.3.4微型计算机的软件系统1.3.5微型机系统主要技术指标1.3.1计算机系统的基本组成一个完整的微型计算机系统是由硬件系统和软件系统两部分组成的。硬件系统是组成计算机系统的所有物理部件的总称。如CPU、存储器、I/O设备等，是看得见摸得着的东西，它是微型机系统的物质基础。软件系统是指计算机运行时所需的各种程序、数据和文档的总称，它是使微型机系统正常运转的技术和知识资源。计算机系统硬件系统软件系统主机外部设备内存CPU运算器随机存储器(RAM)只读存储器(ROM)外存储器输入/输出设备（I/O设备）系统软件(操作系统、语言处理程序等)应用软件(字处理、计算机辅助设计等)控制器1.3.1计算机系统的基本组成软件系统与硬件系统之间的层次结构如图:1.3.2计算机的基本工作原理计算机的工作原理就可以概括为存储程序和程序控制。把人们事先编好的程序及处理中所需的数据，通过输入设备送到计算机的内存储器中，即存储程序。工作时，控制器从内存储器中逐条读取程序中的指令，并按照每条指令的要求控制执行所规定的操作，即为程序控制。“存储程序和程序控制”，这一计算机工作原理是1946年由美籍匈牙利数学家冯·依曼教授提出来的，故称为冯·诺依曼原理。1.3.2计算机的基本工作原理计算机的基本工作过程，可以概括地说，是存储指令、取指令、分析指令、执行指令、再取下