第一章、计算机基础知识（全部内容阅读版）
生活随笔
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第一章、计算机基础知识（全部内容阅读版）
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目錄
- 考綱要求
- 一、計算機發展史
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- 1. 第一臺現代電子計算機
- 2. 五大人物
- 3. 計算機的發展階段
- 4. 計算機的特點
- 5. 計算機的分類
- 6. 計算機的應用
- 7. 計算機的發展趨勢
- 8. 未來計算機發展技術
- 9. 補充
- 二、計算機系統的組成
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- 1. 硬件系統
- 2. 軟件系統
- 三、計算機體系結構及工作原理
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- 1. “程序存儲”設計思想
- 2、計算機的工作過程
- 四、硬件系統的組成
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- 1、中央處理器（微處理器或CPU芯片）
- 2、存儲器
- 3、輸入設備
- 4、輸出設備
- 五、微型計算機
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- 1. 微型計算機的分類
- 2、微型計算機的性能指標（技術指標）
- 3、微型計算機的常見硬件設備
- 六、軟件系統
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- 1. 系統軟件
- 2. 中間件
- 3. 應用軟件
- 七、計算機中數據的表示、存儲與處理
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- 1. 進制
- 2. 二進制、八進制、十進制、十六進制及其相互轉換
- 3. 二進制的算術運算和基本邏輯運算
- 4. 數值、字符、圖像在計算機中的表示
- 5、數據的表示和存儲單位
考綱要求
- 掌握計算機誕生、發展階段、特點、分類、應用及其發展趨勢。
- 掌握計算機系統的組成及主要技術指標：掌握計算機系統的組成、計算機體系結構及工作原理、硬件系統的組成、軟件系統的組成；了解微型計算機的分類、性能指標及常見硬件設備。
- 掌握計算機中數據的表示、存儲與處理：二進制、八進制、十進制、十六進制及其相互轉換；數值、字符（西文、漢字）、圖像在計算機中的表示，數據的表示和存儲單位（位、字節、字）。
一、計算機發展史
1. 第一臺現代電子計算機
名稱：ENIAC（埃尼阿克）
時間：1946年2月14日（美國賓夕法尼亞大學）
目的：科學計算（軍事領域：彈道軌跡）
注意：十（非二）進制編碼、非存儲程序控制原理、無存儲器
EDVAC——二進制編碼、存儲程序控制原理
2. 五大人物
- 馮·諾依曼
1）美籍匈牙利裔科學家、數學家
2）現代電子計算機之父
3）參與研制ENIAC、EDVAC
4）馮·諾依曼設計思想- 存儲程序控制原理——存儲程序、程序控制
- 二進制編碼
- 計算機由五個部分組成：運算器、控制器、存儲器、輸入設備、輸出設備
- 艾倫·圖靈——英國數學家、邏輯學家
1）圖靈機——抽象的計算機，抽象的計算模型
2）圖靈測試——判定機器是否具有智能的試驗方法
3）圖靈獎——“計算機界的諾貝爾獎”
4）計算機科學之父（奠基人），人工智能之父 - 查爾斯·巴貝奇——英國發明家、電腦先驅
1）設計出世界上第一臺計算機
2）差分機——巴貝奇差分機于1822年研制成功，是巴貝奇研制出的第一臺“會制表的機器”
3）分析機——現代電子計算機前身 - 克勞德·香農
1）美國數學家、科學家
2）現代信息論的創始人
3）提出了“信息熵“的概念——比特(bit)
4）香農獎——“信息領域的諾貝爾獎” - 阿塔納索夫
1）提出的計算機的三條原則:- 一是以二進制的邏輯基礎來實現數字運算，以保證精度。
- 二是利用電子技術來實現控制、邏輯運算和算術運算，以保證計算速度。
- 三是采用把計算功能和二進制數更新存儲功能相分離的結構。
3. 計算機的發展階段
根據電子元器件（邏輯元件/電子元件）劃分。（重點在按什么分類，四個階段的名字）
- 電子管（1946—1958年）
邏輯元件采用的是真空電子管。主存儲器采用電磁鼓，內存容量小、運行速度低、可靠性較差，體積龐大、耗電量大，主要用于國防及科學和工程計算，運算速度幾千條指令/秒。 - 晶體管（1958—1964年）
主存儲器采干磁芯，開始使用高級程序及操作系統，運算速度提高、體積減小，主要用于數據處理、事務管理、工業控制領域，運算速度幾萬至幾十萬指令/秒。 - 中小規模集成電路（1964—1970年）
主存諸器采半導體存儲器，集成度高、功能增強、價格下降，主要用于文字處理、企業管理自動控制等方面，運算速度幾十萬至幾百萬條指令/秒。 - (超)大規模集成電路（1970年至今）
主存諸器采半導體存儲器，計算機走向微型化，性能大幅度提高，主要用于工業、生活等各方面，網絡時代，運算速度千萬至千百億條指令/秒。
4. 計算機的特點
- 運算速度快，計算能力強
微型計算機采用了高速的電子器件和線路，利用先進的計算技術，所以微型計算機具有很高的運算速度。 - 計算精確度高，數據準確度高
計算機是用數字方式來表示數據的，表示的精確度極高。 - 具有超強的記憶和邏輯判斷能力
存儲容量大。計算機中的存儲器（內存儲器和外存儲器）能夠存儲大量信息。它能把數據和程序存入，進行數據處理和計算，并把結果保存起來，當需要時又能準確、無誤地取出來。
邏輯判斷能力強。計算機能夠進行各種基本的邏輯判斷，并且根據判斷的結果自動決定下一步該做什么。有了這種能力，計算機才能求解各種復雜的計算任務，進行各種過程控制和完成各類數據處理任務。 - 自動化程度高
自動化程度高。計算機從開始運算到輸出計算結果，整個工作過程都是在程序控制下自動進行的，完全用不著人去參與。
5. 計算機的分類
- 按性能指標劃分
1）超級計算機
性能最高、功能最強、速度極快、存儲量巨大、結構復雜、價格昂貴。多用于高精尖科技研究領域，如戰略武器開發、空間技術、天氣預報等。
2）大型計算機
具有比較完善的指令系統和豐富的外部設備，很強的管理和處理數據的能力，一般用在大型企業、金融系統、高校、科研院所等。
3）小型計算機
結構簡單、使用和維護方便，性能較好、價格便宜、應用領域非常廣泛，備受中小企業歡迎，主要用于科學計算、數據處理和自動控制等。
4）微型計算機
體積小、價格便宜、靈活、性能好、應用領域最廣泛、發展最快。廣泛應用于辦公自動化、信息檢索、家庭教育和娛樂等。 - 按功能劃分
1）專用計算機
為適應某種特殊應用而設計的計算機，其運行的程序不變、效率和精度較高、速度較快。
針對性強、特定服務、專門設計。控制軋鋼過程的計算機、計算導彈彈道的計算機，都是專用計算機。
專用計算機功能單一，可靠性高，結構簡單，適應性差，在特定用途下最有效、最經濟、最快速，這些優點是其他計算機無法替代的。
2）通用計算機
適用于一般科學計算、工程設計、數據處理、過程控制等的計算機，解決各類問題，即通常所說的計算機。
通用計算機功能齊全, 適應性強，目前人們所使用的大都是通用計算機。
6. 計算機的應用
- 科學計算
利用計算機處理科學研究和工程技術中提出的數學問題的過程。
是計算機最早的應用領域。
如人造衛星軌跡的計算、水壩應力的計算及氣象預報的計算等。應用計算機進行數值計算的優點是 速度快、精度高，可以大大縮短計算周期，節省人力和物力。 - 信息處理
數據處理，是對數據進行收集、存儲、整理、分類、加工、利用和傳播等活動的總稱。
事務數據處理也叫信息處理，是目前計算機應用得最廣泛的領域。
事務數據處理所采用的計算方法比較簡單，但數據處理量大，輸入/輸出操作頻繁。 - 多媒體技術
利用計算機對文本、圖形、圖像、聲音、動畫、視頻等多種信息進行綜合處理、建立邏輯關系，并實現人機交互的技術 - 網絡應用
使人際交流跨越了時間和空間的障礙，已成為建立信息社會的基礎。
利用計算機網絡，使不同地區的計算機之間實現資源共享，大大促進和發展了地區間及國際間的通信。
現代計算機的應用已離不開計算機網絡。 - 人工智能
研究和開發用于模擬、延伸和擴展人類智能的理論、方法、技術及應用系統的新興學科。
1）機器人。機器人主要分為“工業機器人”和“智能機器人"兩類，前者通常用于代替人進行某些作業；后者具有感知和識別能力，能說話和回答問題。
2）專家系統。專家系統使計算機具有某方面專家的專門知識，使用這些知識來處理這方面的問題。
3）模式識別。模式識別重點研究圖形識別和語音識別。如機器人的視覺器官和聽覺器官、公安機關的指紋分析器，以及識別手寫郵政編碼的自動分信機等。 - 計算機輔助系統
利用計算機自動或半自動地完成一些相關的工作。
- 計算機輔助教學（CAI）: 利用計算機進行輔助教學的一門技術。它利用圖、文、聲、像等多媒體方式使教學過程形象化，并采用人機對話方式，對不同的學生采用不同的教學內容和教學進程，改變了教學的統一模式，同時也有利于因材施教。
- 計算機輔助設計（CAD）:工程設計人員借助計算機進行設計的一項專門技術，它不僅 可以縮短設計周期，而且還提高了設計質量和設計過程的自動化程度。目前，計算機輔助設計已被廣泛應用于航空、機械、造船、化工、建筑及電子等幾十個技術領域。
- 計算機輔助工程（CAE）
- 計算機輔助制造（CAM）
- 計算機輔助測試（CAT）
- 計算機輔助翻譯（CAT）
- 計算機集成制造（CIMS）
- 過程控制
又稱實時控制，利用計算機及時采集檢測數據，按最優值迅速地對受控對象進行自動調節或控制。指計算機及時采集監測數據，按最佳方法迅速地對控制對象進行控制或調節。計算機廣泛應用于石油化工、電力、冶金、機械加工、通信及輕工業各部門中的生產過程控制，如計算機數控車床、實時控制高爐煉鐵過程及計算機控制汽車生產線 等。計算機控制技術對現代化國防和空間技術具有重大意義，導彈、人造衛星和宇宙飛船等都是用計算機控制的。
7. 計算機的發展趨勢
未來的計算機將朝著超高速、超小型、并行處理和智能化的方向發展，具有感知、思考、判斷、學習能力以及一定的自然語言處理能力。
- 巨型化
為了適應尖端科學技術的需要，發展高速度、大存儲容量和功能強大的超級計算機。
天文、軍事和仿真等領域需要進行大量的計算，要求計算機有更高的運算速度、更大的存儲量，這就需要研制運算及存儲功能更強的巨型計算機。 - 微型化——體積將越來越小
專用微型機已經大量應用于儀器、儀表和家用電器中。通用微型機也已經大量進入辦公室和家庭，但人們需要體積更小、更輕便、易于攜帶的微型機，以便出門在外時也可使用。 - 網絡化——互聯網
將地理位置分散的計算機通過專用的電纜或通信線路互相連接，就組成了計算機網絡。網絡可以使分散的各種資源得到共享，使計算機的實際效用提高了很多。 - 智能化
計算機人工智能化是未來發展的必然趨勢，人腦接口。
目前的計算機已能夠部分地代替人的腦力勞動，因此也常稱為“電腦〃。但是人們希望計算機具有更多的類似人的智能，比如能聽懂人類的語言、能識別圖形或會自行學習等。 - 多媒體化
多媒體技術可以集圖形、圖像、音頻、視頻、文字為一體，使信息處理的對象和內容更加接近真實世界。
8. 未來計算機發展技術
- 量子計算機
利用原子所具有的量子特性進行信息處理。 - 光子計算機
由光信號進行數字運算、邏輯操作、信息存儲和處理。 - 分子計算機
體積小、耗電少、運算快、存儲量大，其運算過程是蛋白質分子與周圍介質相互作用的過程。 - 納米計算機
應用納米技術研制的計算機內存芯片，新型高性能計算機，幾乎不耗費任何能源。
9. 補充
- MIPS（BIPS）
每秒處理的百萬（十億）級的機器語言指令數。 - 摩爾定律
由英特爾(Intel)創始人之一戈登?摩爾(Gordon Moore)提出來的。其內容為：當價格不變時，集成電路上可容納的晶體管數目約每隔18個月便會增加一倍，性能也將提升一倍。換言之，每一美元所能買到的計算機性能，將每隔18個月翻一倍以上。這一定律揭示了信息技術進步的速度。
二、計算機系統的組成
一個完整的計算機系統包括硬件系統和軟件系統。軟件、硬件系統相輔相成，共同完成處理任務，二者缺一不可。
1. 硬件系統
組成計算機系統的各種物理設備的總稱，是計算機系統的物質基礎。
2. 軟件系統
為了運行、管理和維護計算機而編寫的各種程序、數據和相關文檔的總稱。將不裝備任何軟件的計算機稱為“裸機”。
三、計算機體系結構及工作原理
1. “程序存儲”設計思想
- 五大部件
計算機應包括運算器、控制器、存儲器、輸入設備和輸出設備5大基本部件。 - 二進制——采用二進制來表示指令和數據
每條指令一般具有一個操作碼和一個地址碼（操作數）。操作碼表示運算性質，地址碼定義操作數在存儲器中的地址。 - 存儲程序控制原理
將編寫好的程序和原始數據存入內存儲器中，然后啟動計算機工作，計算機應在不需操作人員干預的情況下，自動逐條取出指令和執行任務。
2、計算機的工作過程
- 取出指令
根據程序計數器中的值從存儲器某個地址中取出要執行的指令送到CPU內部的指令寄存器暫存。 - 分析指令
把保存在指令寄存器中的指令送到指令譯碼器，譯出該指令對應的微操作。 - 執行指令
根據指令譯碼，向各個部件發出相應控制信號，完成指令規定的各種操作。 - 最后，計算機為執行下一條指令做好準備，即取出下一條指令地址，放入程序計數器。
四、硬件系統的組成
1、中央處理器（微處理器或CPU芯片）
——直接影響計算機的整體性能，被稱為“計算機的心臟”
- 控制器——計算機的指揮中心
主要包括指令寄存器、譯碼器、程序計數器、時序節拍發生器和操作控制器
從存儲器中取出指令并譯碼，保證相關部件協調一致地工作。 - 運算器
主要由算術邏輯單元(ALU)、累加器、數據緩沖寄存器、標志寄存器和控制線路組成
其主要功能是在控制器的控制下與內存儲器交換信息，并進行算術和邏輯運算。
2、存儲器
記憶裝置，主要用于保存數據和程序，分為內存儲器和外存儲器兩種。
計算機中的全部信息，包括原始的輸入數據、經過初步加工的中間數據以及最后處理完成的有用信息都存放在存儲器中。
- 內部存儲器
1）隨機存取存儲器（RAM）
RAM斷電會丟失數據，計算機和手機中一般把其叫做（運行）內存，速度要比硬盤快得多，運行程序是用的數據在RAM中，而存放運行時不用的數據則在硬盤中。
2）只讀存儲器（ROM）
ROM斷電不丟失數據，EPROM和EEPROM可擦寫。 - 外部存儲器
機械硬盤（即磁盤HDD）,固態硬盤（SSD）。 - 存儲器容量
存儲器中能夠存放的最大信息數量，其基本單位是字節(Byte B)。存儲器中存儲的數據由0和1這兩個二進制代碼組成。
1B=8bit、 1KB=1024B、 1MB=1024KB、 1GB=1024MB
1TB=1024GB、 1PB=1024TB、 2^10=1024
3、輸入設備
重要的人機接口，用于接受用戶輸入的命令、程序、像和視頻等信息，負責將現實中的信息轉換成計算機能識別的二進制代碼并放入內存中。常見的輸入設備有鍵盤、鼠標、掃描儀等。
4、輸出設備
將計算機處理后的二進制結果轉換為人們能識別的形式，如數字、字符、圖形、視頻、聲音等，并表現出來。常見的輸出設備有顯示器、打印機、繪圖儀等。
五、微型計算機
1. 微型計算機的分類
- 單片機
把微處理器、一定容量的存儲器以及輸入輸出接口電路等集成在一個芯片上。體積小、功耗低、使用方便，但存儲容量較小。一般用做專用機或用來控制高級儀表、家用電器等。 - 單板機
把微處理器、存儲器、輸入輸出接口電路安裝在一塊印刷電路板上。價格低廉且易于擴展。功能比單片機強，適于進行生產過程的控制。可以直接在實驗板上操作，適用于教學。 - 個人計算機
供單個用戶使用的微型機，是目前用得最多的一種微型計算機。PC配置有一個緊湊的機箱、顯示器、鍵盤、打印機以及各種接口。可分為臺式微機和便攜式微機。 - 工作站
介于PC和小型機之間的高檔微型計算機，它是為了單用戶使用并提供比個人計算機更強大的性能，尤其是在圖形處理能力，任務并行方面的能力。通常配備有大屏幕顯示器和大容量存儲器，具有較高的運算速度和較強的網絡通信能力，并且具有極強的信息和高性能的圖形、圖像處理功能的計算機。 - 服務器
常用于存放各類資源，為網絡用戶提供豐富的資源共享服務。一般具有大容量的存儲設備和豐富的外部接口，運行網絡操作系統，要求較高的運行速度，為此很多服務器都配置雙CPU。
常見的資源服務器有DNS（域名解析）服務器、E-mail（電子郵件）服務器、Web（網頁）服務器、BBS（電子公告板）服務器等。
2、微型計算機的性能指標（技術指標）
- 字長（字的位數）
計算機一次能直接處理的二進制位數，字的長度。其他指標相同時，字長越大，計算機處理數據的速度就越快。已經發展為32位和64位。 - 主頻
指CPU的時鐘頻率，在很大程度上決定了計算機的運算速度， 其單位為GHz (1 GHz=1 000MHz)。一般而言，主頻越高，速度越快。 - 運算速度
指用基準程序測試到的計算機每秒鐘執行的指令條數，一般用MIPS或MFPOPS (百萬條浮點指令/秒)來描述。 - 存儲容量
存儲容量包括主存容量和輔存容量，主要指內存儲器的容量。內存容量越大，機器所能運行的程序就越大，處理能力就越強。 - 存取周期
主存儲器兩次啟動操作之間需要的最小時間間隔（連續兩次讀(或寫)所需的最短時間）。
內存完成一次讀或寫操作所需的時間稱為存儲器的存取時間或訪問時間，讀操作：從啟動取數操作到數據存放主存緩沖寄存器之間所需的時間；寫操作：從主存緩沖寄存器取出將要寫入主存的數據到啟動存數操作之間所需的時間。 - 微型計算機的技術指標還包括可靠性、可維護性、平均無故障時間和性能價格比等。
3、微型計算機的常見硬件設備
微型計算機設計的主要特點為采用微處理器及總線結構。
- 微處理器
CPU部件集成在一小塊芯片上形成獨立的部件。微處理器是微機的核心，決定了整個計算機的性能。包含運算器、控制器、寄存器、時鐘發生器、內部總線和高速緩沖存儲器等部件。常見有Intel公司的Core（酷睿）i系列和AMD公司的Athlon II和Phenom II系列產品。
- 主板
又叫主機板或系統板，是一塊提供了各種插槽和系統總線及擴展總線的電路板。- 芯片組
用于控制和協調整個微機的運行和各部件的選型。 - CPU接口插座
在主板上安裝連接CPU的芯片。
- 內存插槽和內存條
內存插槽用于在主板上安裝內存條。內存又稱主存，是與CPU進行溝通的橋梁，其作用是暫時存放CPU中的運算數據以及與硬盤等外部存儲器交換的數據。
內存的性能指標：傳輸類型、主頻、存儲容量、可靠性等。傳輸類型指內存所采用的內存類型，不同類型的內存傳輸類型各有差異，在傳輸率、工作頻率、工作方式、工作電壓等方面都有不同。
- BIOS 和 CMOS
- BIOS（基本輸入/輸出系統）
主板上的一塊只讀存儲器（ROM），其中存放著與主板匹配的一組基本輸入/輸出系統程序。連通硬件和軟件的樞紐，可以提供最低級、最直接的硬件控制和支持
開機后，運行BIOS內的上電自檢程序，就會對系統進行檢測和初始化，然后通過BIOS中的自舉程序將操作系統的引擎程序讀入內存并運行，從而啟動操作系統。系統運行過程中。 - CMOS（互補金屬氧化物半導體）
一塊可讀寫隨機存取存儲器（RAM）芯片，附近有一個電池給他持續供電。
存儲了系統運行所必需的配置信息，如系統的存儲器、CPU、磁盤驅動器等設備的參數，系統的日期和時間等。
- 總線擴展插槽
CPU通過系統總線與外部設備連接的通道，上面可以插入顯卡、聲卡、網卡等各種擴展接口卡。 - 高速緩存Cache
相對于CPU主頻率的提升速度，內存存取速度的提升較慢。于是，計算機生產廠商提出了在CPU內部或主板的特殊位置配置高速緩存（Cache）的技術，其存取速度高于普通的DDR內存，但價格較為昂貴。
在CPU內部或主板的特殊位置配置：- 封裝CPU內部的高速緩存稱為內部高速緩存。
- 安裝在主板上的高速緩存被稱為外部高速緩存。
- 芯片組
- 總線
計算機各種功能部件之間傳送信息的公共通信干線，通過它實現計算機各部件之間的數據、地址和控制信息的傳送。總線是微型計算機中各硬件之間傳遞信息的公共通道，是連接各硬件模塊的紐帶，微型計算機的各組成部件是通過系統總線相互連接而成的。
- 分類
① 按功能和規范劃分：片總線、內總線和片外總線。
② 按傳輸信息的類型劃分：
- 數據總線：傳輸數據信息，決定每次傳輸數據的大小，決定了計算機的字長。數據總線數據總線是CPU與存儲器、CPU與I/O接口設備之間傳送數據信息(各種指令數據信息)的總線，這些信號通過數據總線往返于CPU與存儲器、CPU與I/O接口設備之間，數據總線上的信息是雙向傳輸的。
- 地址總線：傳輸數據地址，決定CPU所能訪問的最大內存空間的大小。地址總線地址總線上傳送的是CPU向存儲器、I/O接口設備發出的地址信息，尋址能力是CPU特有的功能，地址總線上傳送的地址信息僅由CPU發出，地址總線上的信息是單向傳輸的。
- 控制總線：傳輸控制信號，反映了數據的狀態和傳輸方式。控制總線控制總線傳送的是各種控制信號，有CPU至存儲器、I/O接口設備的控制信號，有I/O接口送向CPU的應答信號、請求信號，因此，控制總線是上的信息是雙向傳輸的。控制信號包括時序信號、狀態信號和命令信號（如讀寫信號、忙信號、中斷信號）等。
③ 按傳送方式劃分：并行總線、串行總線和USB總線。
④ 按連接部件的不同劃分：內部總線和系統總線。
⑤ 在微型計算機中，總線分為內部總線和外部總線。內部總線指的是CPU內部的寄存器之間和算術邏輯部件與控制部件之間傳輸數據的通路；外部總線指的是CPU和內存、輸入/輸出設備之間進行通信的通路。 - 主要技術指標
決定總線性能的主要技術指標包括：
總線帶寬：單位時間內總線上的數據傳送量，單是MB/s；（1 MB/s = 1000 KB/s）
總線位寬：總線能同時傳送的二進制的位數，單位b(bit)；
總線工作頻率：單位MHz，工作頻率越高，總線工作速度越快，帶寬越寬。
上述三者之間的關系為：總線帶寬 = 總線工作頻率 X 總線位寬 / 8。
- 分類
- 外存儲器
簡稱外存或輔存，屬于外部設備，是對內存的擴充。
外存具有存儲容量大、可以長期保存暫時不用的程序和數據、信息存儲性價比高等特點。- 軟盤存儲器
軟盤存儲器由軟盤驅動器和軟磁盤組成。常用的軟盤為3.5英寸，容量為1.44MB。如今軟盤的使用越來越少，常見的用途是當系統崩潰時用來引導計算機、修復系統。 - 硬盤存儲器
硬盤片、硬盤驅動器和適配卡組成硬盤存儲器。硬盤片和硬盤驅動器簡稱硬盤，由盤片、磁頭、盤片主軸、控制電機、磁頭控制器、數據轉換器、接口、緩存等組成。讀取以盤片為單位。
存儲容量是硬盤最主要的參數，一般以千兆字節（GB）為單位。操作系統中顯示的硬盤容量和標稱容量會存在差異。
硬盤的另一個重要參數是轉速，指硬盤盤片在一分鐘內完成的最大轉數，用RPM（轉/分鐘）表示。
基本參數還包括平均訪問時間、傳輸速率和緩存等。 - 移動存儲器——常用有移動硬盤和閃存
移動硬盤將驅動裝置和盤片一體化，采用類似硬盤的結構，用于計算機之間交換大容量數據，其容量大、傳輸速度高、使用方便、可靠性較高。移動硬盤多采用USB、IEEE 1394等接口，從而實現以較高的速度與系統進行數據傳輸。
USB （通用串行總線）是規范計算機與外部設備的連接和通信的外部總線標準，已成為個人計算機和智能設備的必備接口之一。USB接口支持設備的即插即用和熱插拔功能。
- 即插即用是一種使可以快速簡易安裝某硬件設備而無需安裝設備驅動程序或重新配置系統的標準。即插即用需要硬件和軟件兩方面支持。
- 熱插拔功能就是允許用戶在不關閉系統，不切斷電源的情況下取出和更換損壞的硬盤、電源或板卡等部件，從而提高了系統對災難的及時恢復能力、擴展性和靈活性。
- 兩者不存在包含關系。即插即用是要重啟機器才能認出來的。熱插拔立刻就能認出來。
IEEE 1394接口是蘋果公司開發的串行標準，中文譯名為火線接口。IEEE 1394 也支持外設熱插拔。
閃存（Flash Memory）是一種長壽命的非易失性（在斷電情況下仍能保持所存儲的數據信息）存儲器。閃存卡是利用閃存技術存儲電子信息的存儲器，一般應用于數碼相機、掌上電腦、MP3等小型數碼產品中。 - 光盤存儲器
光盤存儲器由光盤驅動器（簡稱光驅）和光盤組成。光驅的核心部件是由半導體激光器和光路系統組成的光學頭，主要負責數據的讀取工作。光驅最重要的技術指標是數據傳輸速率，光驅的技術指標還包括CPU占用時間、高速緩存容量、平均訪問時間、容錯性、穩定性等。
- 軟盤存儲器
- 輸入設備
鍵盤、鼠標、攝像頭、觸摸屏、光學標記閱讀機、手寫輸入板、語音輸入裝置等。
輸入設備是將外部信息發送給計算機的設備。- 鼠標
指向：把鼠標移到某一對象上，一般用于激活對象或顯示提示信息。
單擊：將鼠標左鍵按下、釋放，用于選定某個對象或某個選項、按鈕等。
右擊：將鼠標右鍵按下、釋放，會彈出對象的快捷菜單或幫助提示。
雙擊：快速連續按下并釋放鼠標左鍵兩次，用于啟動程序或窗口。
拖動：單擊對象，按住鼠標左鍵不放，然后移動指針至指定位置后再釋放按鍵。 - 鍵盤
單擊指示器中的全角/半角切換按鈕（或按〈Shift +Space Bar）組合鍵），可以實現半角和全角的切換。當按鈕似月牙狀時，表明當前是“半角”輸入，字母和數字均占1個字符的位置；按鈕似圓盤狀時，表明當前是“全角”輸入，字母和數字均占兩個字符的位置。 - 掃描儀
掃描儀是利用光電技術和數字處理技術，以掃描方式將圖形或 圖像信息轉換為數字信號的裝置。
掃描儀的主要性能指標有光學分辨率、灰度級、色彩位數、掃描速度和掃描幅面等。
- 鼠標
- 輸出設備
輸出設備則是將計算機所處理的結果返回給外部世界的設備。繪圖儀、聲音輸出設備(音箱或耳機)和視頻投影儀等。
1. 顯示器
查看輸入計算機的程序、數據和圖形信息以及經過計算機處理后的結果。顯示器必須配置正確的顯示適配卡(俗稱顯卡)才能構成完整的顯示系統。
根據工作原理不同分類：陰極射線管顯示器(CRT)、液晶顯示器(LCD)
主要性能指標有可視面積、可視角度、點距、色彩度、亮度和對比度、 響應時間。
顯示模式：
- RGB：由紅(R )、綠(G)、藍(B)三種基本色混合而成，適用于在計算機屏幕這種發光媒介上顯示。
- CMYK：由青(C )、品紅(M)、黃(Y)、黑(K)四種顏色混合而成，印刷中使用的四種顏色，適用于需要印刷的圖像制作。
2. 打印機
打印機可以把文字或圖形在紙上輸出，供人們閱讀和保存
按打印類型分類：
- 擊打式——針式打印機
- 非擊打式——噴墨打印機和激光打印機
按打印工作方式分類：串行打印機，行式打印機。
主要技術指標包括打印速度、首頁打印時間、分辨率、緩存容量、墨盒數量、硒鼓壽命、月打印負荷等。
六、軟件系統
1. 系統軟件
- 操作系統（OperatingSystem, OS）
最重要的系統軟件，用于控制其他程序的運行，管理系統資源并為用戶提供操作界面。
目前微機上常見的操作系統有DOS、 OS/2、Linux、UNIX 和 Windows 等。
操作系統是管理計算機硬件與軟件資源的程序，它的主要功能是資源管理、程序控制和人機交互，操作系統是計算機系統的內核與基石。操作系統負責諸如管理與配置內存、決定系統資源供需的優先次序、控制輸入與輸出設備、操作網絡與管理文件系統等基本事務。它能使計算機系統所有資源最大限度地發揮作用，為用戶提供方便、有效、友善的服務界面。 - 語言處理程序
為用戶設計的編程服務軟件，用于將高級語言的源程序翻譯成計算機能識別的目標程序。
按照語言處理程序對硬件的依賴程度劃分：- 機器語言（低級語言）
唯一可以被計算機硬件識別和執行的語言。執行效率高，運行速度快。
由二進制數字“0”和 “1”組成。 - 匯編語言（低級語言）
由一組與機器語言指令相對應的符號指令和簡單語法組成的符號語言。 - 高級語言
獨立于機器的算法語言，接近于自然語言和數學表達式，有一定的語法規則。編程簡單易學、可移植性好、可讀性強、更加容易調試。常見的高級語言有Java、C#、 Visual Basic、C、C++、PHP 等。 - 源程序→目標程序：
- 編譯程序——C語言
把高級語言所寫的程序作為一個整體進行處理，編譯后與子程序庫鏈接，形成完整的可執行程序生成獨立的目標程序。
優點：可執行程序運行速度快
缺點：編譯和連接比較費時 - 解釋程序——BASIC語言
對高級語言程序逐句解釋執行，不生成獨立的目標程序。
優點：程序設計的靈活性大
缺點：運行效率較低 - 匯編程序
把匯編語言書寫的程序翻譯成與之等價的機器語言程序的翻譯程序。
- 編譯程序——C語言
- 機器語言（低級語言）
- 數據庫管理系統
- 數據庫
長期存儲在計算機內、具有組織性和可共享性的數據集合。 - 數據庫管理系統（DBMS）
位于用戶和操作系統之間的數據管理軟件，能夠科學地組織和存儲數據、高效地獲取和維護數據。
常見的數據庫管理系統有SQL Server、MySQL、Oracle和Access等。 - 數據庫系統
計算機系統中引入數據庫后的系統。
包括： 數據庫、數據庫管理系統、應用系統、數據庫管理員、用戶等。
- 數據庫
- 網絡管理系統
網絡管理系統能夠對網絡狀態進行調整，使網絡能夠正常、高效地運行，使各種資源得到更加有效的利用，并能及時報告和處理網絡故障。網絡管理系統軟件基本由支持網絡管理協議的網絡管理軟件、網絡管理支持軟件和網絡管理工作平臺組成。
網絡管理系統軟件的功能可以分為體系結構、核心服務和應用程序服務三部分。網絡軟件還有網絡協議軟件和網絡通信系統軟件等。
2. 中間件
獨立的系統軟件服務程序，管理計算機資源和網絡通信。
3. 應用軟件
各種程序設計語言以及用程序設計語言編制的應用程序。
主流軟件舉例：
（1）辦公應用——Microsoft Office、WPS
（2）平面設計——Photoshop 、 illustrator、CorelDraw
（3）視頻編輯與后期制作——Adobe Premiere 、After Effects 、 Ulead
（4）網站開發——Dreamweaver 、FrontPage
（5）輔助設計——AutoCAD、Rhino、Pro/E
（6）三維制作——3ds Max、 Maya
（7）多媒體開發——Flash、Director、Authorware
（8）程序設計——Visual Studio.Net、Eclipse、Visual C++
（9）通信工具—— QQ、飛信、飛秋、MSN
七、計算機中數據的表示、存儲與處理
1. 進制
計算機中處理的數據可分為數值數據和非數值數據兩大類。非數值數據包括西文字母、標點符號、漢字、圖形、聲音和視頻等。
無論什么類型的數據，在計算機內都使用二進制表示和處理。數值型數據可以轉換為二進制；對于非數值型數據，則采用二進制編碼的形式。
- 十進制（D）
逢十進一，基數是10,采用10個數碼0-9 - 二進制（B）
逢二進一，基數是2,采用2個數碼0-1
優點：
① 簡單可行。二進制只有“0”和“1”兩個數碼，可以用兩種不同的穩定狀態來表示
② 運算規則簡單。例如：加法只有四種情況
缺點：數字冗長、書寫量過大、不便閱讀（使用八進制和十六進制解決） - 八進制（O）
逢八進一，基數是8,采用8個數碼0-7 - 十六進制（H）
逢十六（F）進一，基數是16,采用16個數碼0-9、A、B、C、D、E、F - 表示方法：
括號的右下角寫上基數：（1010）2(下標)、（FFFF）16(下標)
10D、 2B、 8O、 16H
2. 二進制、八進制、十進制、十六進制及其相互轉換
- 十轉二
整數部分：“除2取余倒讀”，直到商位是0為止。
小數部分：“乘2取整正讀”，直到小數部分為0或達到所要求的精度為止。 - 二、八、十六轉十
用該數制的各位數乘以各自位權數，然后將乘積相加。 - 二、八、十六互相轉換
1）二→八：三合為一，不足3位的，整數部分左補0,小數部分右補0。
2）二→十六：四合為一，不足4位的，整數部分左補0,小數部分右補0。
3）八→二：一分為三。
4）十六→二：一分為四。
3. 二進制的算術運算和基本邏輯運算
- 算術運算
（1）加法運算：逢二進一
（2）減法運算：減法實質上是加上一個負數，主要應用于補碼運算。 - 基本邏輯運算
（1）“與"運算：有一個數為0，則運算結果為0；若都為1，結果為1。記作p∧q。邏輯乘"×”。
（2）“或"運算：有一個數為1，則運算結果為1；若都為0，結果為0。記作p∨q。邏輯加"＋”。
（3）"非"運算：0→1、1→0。記作┐p。
（4）"異或"運算：運算符號用 xor 或 十 表示。兩個參與運算的數不同時，則運算結果為1，否則為0。
4. 數值、字符、圖像在計算機中的表示
- 數值編碼
- 原碼
將一個二進制數的最高位定義為符號位，用0 表示正號，1表示負號。
例如，+19的二進制表示為010011, -19的原碼表示為110011,其反碼表示為 101100,補碼表示為101101。
在計算機中表示小數點的位置有兩種方法，一種是定點表示法，另一種是浮點表示法。 - 反碼
正數——與原碼相同。
負數——符號位為“1”，其余各數字位按位取反。 - 補碼——直接參與運算
正數——與原碼相同
負數——反碼加1
零唯一：00000000，10000000為-128。
范圍：-（2^n） ~（2^n）-1
- 原碼
- 字符編碼
- 西文編碼
1）ASCⅡ碼：低4位用作行編碼，而高3位用作列編碼。
0：011 0000
A：100 0001
a：110 0001
標準ASCII碼采用7位二進制數來表示所有的大寫和小寫字母、數字0到9、標點符號，以及在美式英語中使用的特殊控制字符等128個字符。擴展的ASCII碼采用8位。
在8個二進制位中，ASCII采用了 7位(bo?b6)編碼，空閑最高位b7常用作奇偶校驗位。
英文字母占一個字節，中文漢字占兩個字節。
2）Unicode編碼
國際組織制定的可以容納世界上所有文字和符號的字符編碼方案。
為每種語言中的每個字符設定了統一并且唯一的二進制編碼。
一種編碼規范，包括UTF-8，UTF-16，UTF-32。 - 漢字編碼
- 漢字字符集
1）GB2312—1980編碼
交換碼或國標碼，是由國家標準總局發布的簡體中文字符集的中國國家標準。
2）GBK編碼
全稱是“漢字內碼擴展規范”，由全國信息技術標準化技術委員會制定。
3）CJK編碼
中日韓統一表意文字，CJK編碼是GB2312—1980 編碼等字符集的超集。
4）GB18030編碼
信息交換用漢字編碼字符集基本集的擴充，支持全部CJK編碼統一漢字字符。 - 漢字的編碼
1）區位碼
將GB2312字符集放置在一個94行、94列的方陣中，行為"區"（1?94）,列為"位”(1?94)
區位碼用4位數字編碼， 前兩位是區號，后兩位是位號。
2）國標碼
用兩個字節對漢字進行編碼。
區位碼十進制→十六進制，加上2020H
3）漢字機內碼
簡稱內碼，是供計算機系統進行存儲、加工處理和傳輸所使用的代碼。
國標碼+8080H
4）漢字字形碼
漢字的字形碼供顯示和打印漢字時使用。字形碼和輸入碼都稱為外碼。
描述漢字字形的方法主要有點陣字形和輪廓字形。
點陣字形：一個漢字方塊中行數、列數劃分得越多，描繪的漢字就越細致，其占用的存儲空間也相應增加。漢字字形點陣中每個點的信息用一位二進制碼表示。
- 漢字字符集
- 西文編碼
- 圖像編碼
- 二值圖像
圖像上的每一個像素只有兩種可能的取值或灰度等級狀態，人們經常用黑白、B&W、單色圖像表示二值圖像。 - 灰度圖像
每個像素只有一個采樣顏色的圖像，這類圖像通常顯示為從最暗黑色到最亮的白色的灰度。 - 彩色圖像
每個像素通常是由紅（R）、綠（G）、藍（B）三個分量來表示的，分量介于（0，255）。
RGB：由紅?、綠(G)、藍(B)三種基本色混合而成，適用于在計算機屏幕這種發光媒介上顯示。
CMYK：由青?、品紅(M)、黃(Y)、黑(K)四種顏色混合而成，印刷中使用的四種顏色，適用于需要印刷的圖像制作。
- 二值圖像
5、數據的表示和存儲單位
- 數據的表示——二進制
- 存儲單位
- 位（bit）
計算機中最基本（處理數據最小）的單位。 - 字節（Byte）
計算機處理數據的基本單位。由八個位組成的一個單元，也就是8個bit組成1個Byte。（算尋址能力按字節分配地址） - 字
計算機處理指令或數據的二進制數位數，是計算機進行數據存儲和數據處理的運算的單位。
32位計算機：1字=32位=4字節，64位計算機：1字=64位=8字節。
字長：字的位數。
- 位（bit）
總結
以上是生活随笔為你收集整理的第一章、计算机基础知识（全部内容阅读版）的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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