一级计算机基础知识

1 计算机概述

电子计算机={电子模拟计算机，电子数字计算机}

计算机之父——冯·诺依曼(J. Von Neumann)，奠定现代计算机的体系结构。

冯·诺依曼在EDVAC设计方案中提出了“存储程序”原理

计算机的三个特征：①基本器件由电子器件组成②具有内部存储信息的能力，内部信息以二进制数表示③运算过程由程序自动控制

计算机的特点：①指令周期快②运算精度高③可靠性高④具有逻辑判断能力⑤通用性强

计算机的分类：①巨型计算机②大中型计算机③小型计算机④微型计算机⑤工作站

巨型计算机：通常有多个处理器、指令周期达万亿次、代表型计算机（我国银河系列、曙光系列、国外的Cray系列）、机构复杂、价格昂贵、主要用于军事、天气预报、地质勘探以及大型科学计算等。

微型计算机：以微处理器为核心构造的计算机，体积小、价格低、使用方便，代表型计算机（IBM PC系列、目前所使用的计算机）

计算机的应用领域：①科学计算②信息处理③自动控制④计算机辅助工程⑤人工智能⑥计算机网络

计算机辅助工程：CAD（计算机辅助设计）、CAM（计算机辅助制造）、CAI（计算机辅助教学）、CAT（计算机辅助测试）人工智能（AI）:用计算机模拟人的智能活动，如感知、记忆、联想、推理、学习、理解等。

2 计算机的发展简史

ENIAC：第一台电子计算机，诞生于1946年，由莫奇里（Mauchly）和埃克特（Eckert）在宾夕法尼亚大学的穆尔学院设计制造，用了18000多个电子管，30吨重，每秒可做5000次加法。ENIAC的工作原理不是“存储程序”原理，是“接线控制”原理。

EDVAC：冯·诺依曼在ENIAC即将竣工时来到宾夕法尼亚大学的穆尔学院，针对ENIAC的不足，提出EDVAC了设计方案，方案中提出了“存储程序”原理，现在的计算机一直采用该工作原理。

现代计算机发展的四个阶段：第一代计算机、第二代计算机、第三代计算机、第四代计算机。第一代计算机（1945-1958）：采用电子管作为基本元器件，使用机器语言和汇编语言进行程序设计。

第二代计算机（1959-1964）：采用晶体管作为基本元器件，使用汇编语言和高级语言进行程序设计。

第三代计算机（1965-1970）：采用中小规模集成电路作为基本元器件，出现了操作系统。

第四代计算机（1970-今）：采用大规模、超大规模集成电路作为基本元器件，出现了数据库管理系统和微型计算机。

3 计算机系统的组成

计算机系统={硬件系统，软件系统}

硬件系统={运算器，控制器，内存，输入设备，输出设备}

计算机软件是指计算机所运行的程序及其相关的文文件数据。

软件系统={系统软件，应用软件}

运算器：负责完成算术运算和逻辑运算。

控制器：控制计算机的其他各部件，并协调它们之间的工作内存：存储计算机中的数据和

程序输入设备：向计算机输入程序和数据 (CUP包括两大部件：运算器和控制器)

输出设备：向计算机用户输出中间结果和最终结果

总线={数据总线，地址总线，控制总线}

一条指令的执行分为三个步骤：取指令、分析指令和执行指令。

输入设备={键盘，鼠标，光笔，触摸屏，条形码扫描仪，扫描仪，话筒，……}

输出设备={显示器，打印机，绘图仪，音箱，……}

显示器={CRT显示器，LED显示器}

打印机={针式打印机，喷墨打印机，激光打印机} (P20)

针式打印机：通过打印头中的打印针撞击打印头前的色带进行打印的。噪音大、速度慢、质量差，但成本低。

喷墨打印机：通过喷墨管把墨盒中的墨水喷到打印纸上进行打印的。噪音小、速度中、质量中、成本中。

激光打印机：通过激光和电子照相技术进行打印的。噪音小、速度快、质量高、成本高。

4 计算机软件系统

软件系统={系统软件，应用软件} (P21)

系统软件={操作系统(OS)、语言处理程序、数据库管理系统，服务程序}，最重要的系统软件是操作系统。

应用软件：为某一具体应用编写的软件。

计算机指令：在设计计算机CPU时规定的计算机所能完成的基本操作。

指令=操作码＋操作数

操作码：表示操作的性质

地址码：表示操作数的数据或操作的数据在内存中的位置

计算机语言={机器语言，汇编语言，高级语言}

低级语言={机器语言，汇编语言}，面向机器的语言。

机器语言：就是计算机的指令系统。计算机可直接执行机器语言编写的程序。

汇编语言：符号化了的机器语言。计算机不能直接执行汇编语言编写的程序，需要用汇编程序把它翻译成机器语言程序（目标程序）后，才能执行。

高级语言：独立于机器的语言。计算机不能直接执行高级语言编写的程序，需要翻译处理程序。

高级语言的翻译处理程序有两种工作方式：①解释方式（解释程序）②编译方式（编译程序）解释程序：对高级语言程序逐句解释并执行，不产生目标程序，并立即得到程序的结果。

早期的BASIC语言就是采用解释方式处理的。 (高级语言—>机器语言)

编译程序：把高级语言程序翻译成等价的机器语言程序（目标程序），运行目标程序后才能得到程序的结果。FORTRAN、PASCAL、C等采用编译方式处理的。 (目标程序或

者库函数—>可以执行的机器语言)

5 计算机中信息的表示

计算机中的信息都是用二进制数进行表示的，即用二进制数来编码。

计算机中信息的单位有：位、字节和字。

位(bit)：最小的信息单位，1个二进制位就是1bit。k bit信息，可表示2k种状态。

字节(Byte)：最基本的信息单位，8个二进制位为1Byte。1字节信息可表示256种状态。

字(Word)：不是一个通用的信息单位，因为随CPU的型号不同而不同。与字长相同位数的二进制信息为1个字。在一台字长是32位的计算机中，32位二进制数是一个字。计算机中的量（比物理学中相应的量稍大）：有K、M、G。 1K=1024=2^10，1M=1024k=2^20，1G=1024M=2^30，1KB=1024B

6 计算机中字符的表示

ASCII码用7个二进制位表示一个字符，共能表示128种字符。

字符0的ASCII码是0110000，该码转换成十进制数是48，其他数字字符以此类推。

字符A的ASCII码是1000001，该码转换成十进制数是65，其他大写字母以此类推。

字符a的ASCII码是1100001，该码转换成十进制数是97，其他小写字母以此类推。

字符数据在存储时，为了便于处理，在ASCII码的最高位前增加一位0，使其凑成一个字节。

Unicode编码，是16位编码，可表示65536种字符，与ASCII码兼容。 Unicode码开始的128个编码对应ASCII码，把ASCII码最高位前增加9位0。 GB2312-80标准：不是一个编码，而是一个国家标准，可用来制定汉字编码。

GB2312-80标准包含6763个汉字，其中一级汉字（常用汉字）为3755个，按拼音字典顺序排列，二级汉字（非常用汉字）3008个，按部首和笔划排列，另外还包含682个符号。GB2312-80标准把汉字或符号分成94个区，每个区又有94个位（这里的位不是信息单位的那个bit位，是位置的意思），每位放一个汉字，这样每个汉字有一个区号和位号。

区位码+2020H=国标码

国标码+8080H=机内码

7文件的基本知识

文件：是记录在外内存上的一组相关的信息的集合。每个档必须有一个确定的名字，称为文件名。

文件名=主名+.+扩展名。扩展名可省略，但主名不能省略。

Windows文件名与DOS文件名不同之处：①文件名最多可包含256个字符（包括扩展名）②文件名中允许出现空格③文件名中可出现多个.，但只有最后一个.后面的为扩展名④文件名中不能有”[|]<:>/;\?*字符。(P69)

扩展名用来表示档的类型，常用的扩展名：

COM——可执行文件，EXE——可执行文件，SYS——系统文件，TXT——文本文件,DOC——Word 文档文件，XLS——Excel工作簿文件，PPT——PowerPoint演示文稿文件 BMP——图像位图文件，WAV——波形声音文件，ZIP——Winzip压缩文档档 RAR——WinRar压缩文档档，HTM——网页档，HTML——网页文件

8 多媒体技术

多媒体指：文字（Text）、图像（Iamge）、声音（Audio）、视频（Video）等媒体和计算机程序融合在一起形成的信息传播媒体。

图像在计算机中的表示方法：位图、向量图。

位图：一幅图由若干称为像素的小点组成，每个像素都有特定的位置和颜色值。位图图像常保存为：TIF、BMP、TUA、GIF、PCX等格式。

向量图：由直线和曲线组成，根据图像的几何特性来进行描述。优点是进行缩放时图像的质量不会受到影响，缺点是色彩不够逼真。

静止图像压缩标准JPEG，可大幅度压缩图像的存储容量，图像基本不失真。(P158) 运动图像压缩标准：MPEG、DVI、H.261。

MPEG压缩算法分为MPEG1、MPEG2、MPEG3等3级。MPEG可把运动图像（电影）压缩到1/100。

音讯压缩标准MP3，是应用于MPEG1的一项音讯压缩技术标准，可对音频信息进行大幅度压缩，而音质基本不失真。

9 多媒体计算机

能够同时处理图像（Iamge）、声音（Audio）、视频（Video）等媒体的计算机。

模/数（A/D）转换:把模拟信号转换为二进制数字信号。数/模（D / A）转换:把二进制数字信号转换为模拟信号。

声音文件常见的档存储格式：波形（.wav）、声音（.voc）、数字音乐MIDI（.mid）、音讯AUDIO （.au）(P163)

计算机屏幕所能表现的分辨率和色彩数主要是由显示适配器来控制的。(P164) 全彩色：65536（=216）种颜色。

真彩色：16777216（=16M=224）种颜色。(P164)

显示器所显示的颜色是由三原色（红色、绿色、蓝色）合成的。

10 计算机网络概述

计算机网络是由地理上分散的、具有独立功能的多个计算机系统，通过通信设备和线路相互连接，并配以相应的网络软件，以实现通信和资源共享的系统计算机网络的目的：通信和资源共享。

计算机网络的分类（按跨越范围）：广域网（WAN）、局域网（LAN）和城域网（MAN）

国际标准化组织（ISO）的开放系统互联（OSI）参考模型，共有7层：

①物理层②数据链路层③网络层④传输层⑤会话层⑥表示层⑦应用层。

OSI参考模型中，最低层是物理层，最高层是应用层。

网络传输媒介：双绞线、同轴电缆、光导纤维、无线通信设备。

11 Internet的具备知识

Internet：互联网络，建立在计算机网络之上的网络。

IP地址：由32位二进制数组成，分成4组，每组8位，各组之间用.隔开，如210.44.23.66。IP地址由两部分组成：网络地址和主机地址。IP地址分为5类：A、B、C、D、E类。常用的的地址为A、B、C三类。

A类：第1组数1~126，B类：第1组数128~191、C类：第1组数192~223。

A类地址主机数最多（16777214）、B类地址主机数次之(65534)，B类地址主机数再次之(254)。域名系统（DNS），用来把一个域名转换成相应的IP地址。

Internet顶层域名有两类：机构域名（com、edu、net、org、gov、mil）、地区域名（如cn、ca、ru等）常见接入internet的方式：拨号上网、ISDN、ADSL。

12 www与浏览器

www也称万维网，是一种基于超文本档的交互式浏览型检索工具。

超文本：是自然语言文本与计算机交互、转移或动态显示等能力的结合。超文本中允许用户建立一个连接，可连接到当前文档中，也可连接到其他当前网站中的某网页，还可连接到其他网站的某网页。

统一资源定位（URL）：是www系统使用的一种特殊地址，www中的每一个档，都有唯一的一个URL地址。

URL的一般格式：<通信协议>://<主机>/<路径>/<文件名>，如

https://www.360docs.net/doc/c26947709.html,/xuexiaogaikuang/index.aspx (P192)

http:超文本传输协议，ftp：文件传输协议。 www的工作方式：客户机/服务器方式。

13 电子邮件服务

电子邮件(E-Mail)。可同时向多个人发一封信、信件内容可以包括文字、声音、图像。电子邮件采用客户机/服务器工作方式。

电子邮件发送与接受：发信人->发信人的邮件服务器->收信人的邮件服务器->收信人。

电子邮箱地址：用户名@邮件服务器的域名，如xfq@https://www.360docs.net/doc/c26947709.html,。

电子邮件软件：OutLook express、FosMail。

计算机病毒：一种能够侵入计算机系统，并给计算机系统带来故障的，具有自我繁殖能力的程序。

计算机病毒的特征：①程序性②传染性③隐蔽性④潜伏性⑤危害性 (P224) 计算机病毒的分类（根据传染对象）：操作系统、文件型、混合型。

计算机病毒的预防：①不使用来历不明的软件②不查看来历不明的邮件③不上来历不明的网站④不在不了解有无病毒的计算机上使用U盘⑤安装病毒预防软件。常用杀病毒软件：瑞星杀病毒软件、金山毒霸、江民杀病毒软件等。计算机黑客：就是指那些通过不合法途径进入别人的网络寻找意外满足的人。

14 计算机科学中常用的数制

数制={进位计数制，非进位计数制}

进位计数制：十进制、12进制、60进制等。

非进位计数制：罗马数。

进位计数制的两个要素：①基数②位权

基数：基数制中所用到的数字符号的个数。

位权（权）：某一位上的数字1所代表的大小。

计算机科学中常用的数制：十进制、二进制、八进制、十六进制。

十进制：D

①数码={0，1，2，3，4，5，6，7，8，9}，②基数=10

③位权=10n，小数点往左依次0,1,2…，小数点往右依次-1,-2,-3…

二进制：B

①数码={0，1}，②基数=2

③位权=2n，小数点往左依次0,1,2…，小数点往右依次-1,-2,-3…

八进制：O

①数码={0，1，2，3，4，5，6，7}，②基数=8

③位权=8n，小数点往左依次0,1,2…，小数点往右依次-1,-2,-3…

十六进制：H

①数码={0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，A，B，C，D，E，F}，其中A=10，B=11…，②基数=16

③位权=16n，小数点往左依次0,1,2…，小数点往右依次-1,-2,-3…

计算机用二进制的原因：①电路简单，易于表示②可靠性高③运算简单④逻辑性强

*3.2数制之间的相互转换

R进制转换为十进制：按权展开即可，别把权搞错，小数点左1位的权是1，左2位的权才是R。

十进制转换为R进制：整数部分除以R取余数，最先得到的余数是最低位上的数字（最靠近小数点），小数部分乘以R取整数，最先得到的整最靠近小数点。

二进制转换为八进制或十六进制：从小数点开始，向两侧每3（或4）位进行分组，不足3（或4）位用0补足，把每组转换成相应数码即可。

八进制或十六进制转换为二进制：把每个数码转换成3（或4）位二进制数，不足3（或4）位用0补足。

八进制与十六进制之间的转换：以二进制作桥。