计算机基础知识 
计算机的诞生
发展阶段
特点
分类
应用
发展趋势
第一台电子计算机
ENIAC
于1946年2月在美国的宾夕法尼亚大学正式投入运行
用十进制计算
冯·诺依曼
EDVAC
采用了“存储程序 和 程序控制”的思想
特点
采用二进制表示数据 1⃣
“存储程序”即程序和数据一起存储在内存中，计算机按照程序顺序执行 2⃣
计算由五个部件组成：
运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备 3⃣
根据计算机采用的主要元器件的不同其发展分为
第一代 电子管
第二代 晶体管
第三代 中小规模集成电路
第四代 大规模、超大规模集成电路
有以微处理器为核心的微型计算机属于第四代计算机，以微处理器为标志划分微型计算机
1.运算速度快
2.计算精度高
3.存储容量大 🚩
4.具有逻辑判断能力
5.工作自动化 🚩
6.通用性强
划分依据
处理对象
用途 🚩
模拟计算机
数字计算机
混合计算机
规模（如字长、运算速度、存储容量等）
专用计算机
通用计算机
巨型机
大型机
小型机
微型机（微型计算机）
工作站 🚩
1.科学计算（数值计算）
“溢出”指数值太大，超过机器所能表示的范围
2.数据处理（信息管理）
如企业管理、事务处理、物质管理、知识系统等
3.过程控制（实时控制）
如石油、化工、水电、机械、航天等部门得到广泛应用
4.计算机辅助系统
计算机 辅助设计
CAD （design）
计算机 辅助制造
CAM （make）
计算机 辅助测试
CAT （test）
计算机 辅助教学
CAI
计算机 辅助教育
CBE （education）
计算机 管理教学
CMI
计算机 集成制造 系统
CIMS
5.人工智能（图灵 提出）
有机器人 智能检索 专家系统 智能制造
6.计算机网络与通信
7.多媒体
8.嵌入式系统
1.巨型化
2.微型化
3.网络化
4.智能化
计算机中数据的表示
数值及其转换
计算机内，不管什么样的数据，都采用二进制编码形式表示和处理
计算机内部采用二进制的原因
1.易于表示，技术实现简单 ❤
2.运算简单
3.适合 逻辑运算 ❤
4.可靠性 高 ❤
整数在计算机中的表示
每种进制都包含两个基本要素：“基数”和“位权”
如十进制数基数为10 🚩
数码在不同位置上的权值为位权
如十进制数765
7的位权就是10的2次方
十进制 D
二进制 B
八进制 O
十六进制 H
进制转换小数部分乘余数取整数
最高位为符号位 0为正 1为负
正数的原码 反码 补码（存储信息）相同
计算机系统
计算机硬件系统
未配置任何软件的计算机叫裸机
1.运算器
是计算机执行数据处理指令的器件
由算术 逻辑 单位（ALU）和寄存器等组成
负责对信息进行加工和运算 🚩
2.控制器
计算机系统的控制中心，指挥计算机各部分协调工作，保证计算机按照预先规定的目标和步骤有条不絮地进行操作及处理
控制器和运算器合称为中央处理器（CPU）
3.存储器
内存储器（主存储器）
外存储器（辅助存储器）
ROM（只读存储器）
RAM（随机存储器）
Cache（高速缓冲存储器）
光盘（CD-ROM、CD-RW、DVD、MO）
闪存（CF卡、MMC卡、SD卡）
硬盘（磁介质）磁盘、软盘
其中的数据或程序一般是在装入计算机前写好的
只能读不能改写
常用于存放固定的程序和数据
断电后能长期保存
容量较小，一般存放系统的基本输入输出系统（BIOS）
容量比ROM大得多
CPU从RAM中既可读出信息又可写入信息
断电后RAM所存的信息就会丢失
常用的内存有SDRAM. DDR SDRAM. DDR2. DDR3
1.分为SRAM（静态随机存储器）——应用在CPU内作为Cache ❗
2.DRAM（动态随机存储器）
介于CPU和内存之间的一种可高速存取信息的芯片，是CPU和RAM之间的桥梁，用于解决它们之间的速度冲突问题
CPU的Cache容量、形式和速度是CPU的重要技术指标之一
Cache的速度大于RAM的速度，RAM的速度大于外存的速度
是内存储器的后背和补充，不能和CPU直接交换数据
4.输入设备
5.输出设备
扫描仪 手写板 麦克风
数字化仪 数码摄像机
条形码阅读器 数码照相机
模数转换器（A/D）
音箱 投影仪 绘图仪
数模转换器（D/A）
计算机软件系统
2.应用软件
3.程序设计语言
1.系统软件
软件是指
计算机运行所需要的程序、数据和有关文档的总和
语言处理程序
系统支撑和服务程序
数据库管理系统（DBMS）
操作系统
是用户和计算机硬件系统之间的接口
是一种对数据进行统一管理的系统软件，用于建立、使用和维护数据库
有Access 、DB2 、Oracle 、SQL 、Server 、MySQL 🚩
程序=算法+数据结构
算法的主要性质表现在：1.有穷性2.确定性3.可行性4.零个或多个输入5.一个或多个输入
机器语言
汇编语言
高级语言
由0、1组成是计算机唯一能够直接执行的语言
采用助记符来代替机器语言中的指令和数据
又称符号语言
易学 易读 易修改 通用性好，不依赖于机器
不易学习和修改
克服了机器语言难读难改的缺点，同时编程质量高、占存储空间小、执行速度快
适用于过程控制
依赖于机器，不同的计算机有着不同的汇编语言 🚩
面向过程的Fortran Pascal C
面向对象的C++ Java Visual BASIC
汇编程序
是将汇编语言编制的源程序翻译成机器语言程序的工具
将汇编语言源程序转换为等价的目标程序的过程称为汇编 🚩
高级语言翻译程序
解释：解释程序对源程序是一边翻译、一边执行、不产生目标程序
🚩编译：将高级语言所编写的源程序翻译成等价的用机器语言表示的目标程序
目标程序 .OBJ
可执行程序 .EXE
计算机工作原理
1.指令和指令系统
指令格式
①操作码
告诉CPU应当执行何种操作
操作码的位数决定了操作指令的条数和功能
②地址码（操作数）
告诉CPU所要操作的数据在哪里
指令是能够被计算机识别并执行的二进制编码，又称机器指令 🚩
2.指令的执行过程
指令系统🚩指计算机的 CPU所能执行的全部指令的集合
指令类型
1.数据传送型
2.数据处理型
3.程序控制性
4.输入和输出型
5.硬件控制型
1.取指令
2.分析指令
3.执行指令
上述步骤完成后，指令计数器加1，为执行下一条指令做好准备
“3.存储程序”工作原理
4.流水线技术
5.多核技术
微型计算机系统
微型计算机的硬件设备
1.内存储器
2.外存储器
3.主板
4.CPU
5.总线
6.接口
同步动态随机存储器（SDRAM）
双倍数据传输速率同步动态随机存储器（DDR SDRAM，简称DDR）
1.软盘
软盘具有写保护口，当写保护口透光时，软盘被写保护，此时软盘上的数据只能被读出，不能写入
2.硬盘
存储容量小，转速低，目前已基本被淘汰 🚩
存储容量=面数×磁道数×扇区数（单位字节 B）
存储容量=面数×磁道数×扇区数×扇区内字节数×磁盘片数 🚩
容量大、数据存取速度较快、存储数据可长期保存 🚩
3.可移动存储器
①U盘
USB盘的简称，闪存的一种，也叫闪存盘
轻巧精致、容量大、速度快、使用与便携方便、即插即用、数据存储安全稳定、价格低
②移动硬盘
容量大 传输速率高 使用方便 可靠性强
4.光盘存储器
①CD光盘存储器 🚩
CD-ROM 为只读光盘
CD-R 为只写一次式光盘
CD-RW 为可擦写型光盘
②DVD光盘
由DVD光盘片、DVD光盘驱动器组成
也称母版，是计算机各个部件的连接载体
由芯片和插槽/接口两大部分组成
芯片组是系统主板的灵魂，决定了主板的结构及CPU的使用
板载功能：声卡 网卡 IEEE 1394卡
BIOS（基本输入输出系统）
包含四部分程序 🚩
POST程序
系统装入程序
CMOS设置程序
启动CMOS设置程序
即插即用设备通常使用
CMOS芯片 🚩
是一种半导体存储器芯片，使用电池供电
只要电池供电正常，即使计算机关机后也不会丢失存储的信息以及时钟走停
微型计算机的CPU也称微处理器 🚩
CPU的性能指标
1.主频、睿频和QPI带宽（主频是指CPU的时钟频率，单位Hz）
2.字长
3.高速缓冲存储器容量（Cache容量）（容量 形式 速度是CPU技术指标之一）
4.多核和多线程（多核指一个芯片上集成了多个核心） ❤
是计算机各功能部件之间传送信息的公共通信干线
各功能部件通过总线连在一起
分类
按传输信息的不同可分为
②地址总线（AB）
③控制总线（CB）
①数据总线（DB）
按传输方式不同
串行总线
并行总线
二进制数据逐位通过一根数据线发送到目的部件
数据线有多根，一次能发送多个二进制位数据
在各个功能部件之间传输数据信息，双向传输总线，决定了字长 🚩
指定数据总线上的数据在内存单元中的地址，单向传输总线，决定了存储器容量 🚩
传送控制信号的传输线
总线的技术指标 🚩
①总线带宽
②总线位宽
③工作频率
指单位时间内总线上传送的数据量，反映了总线数据传输速率
单位Hz
指总线能同时传送的二进制的位数
总线带宽=总线工作频率×总线位宽×传输次数/8
常见的系统总线
1.PCI总线
2.AGP总线
3.USB总线
4.PCI-Express总线
为提高视频带宽设计的总线结构
通用串行总线
是取代PCI的第三代I/O总线技术，采用点对点串行连接
（2）IEEE 1394接口
（3）HDMI接口
（1）USB接口
1.USB2.0
2.USB3.0
理论传输速率480Mbps
理论传输速率5Gbps，可以向下兼容USB2.0
一种串行总线接口 🚩
为了连接多媒体设备而设计的一种高速串行接口标准
又称高清晰多媒体接口，是一种数字化视频/音频接口技术
是替代DVI（数字显示接口）的高清显示输出的新接口
存放用户对计算机硬件设置的一些参数
包括当前日期和时间
USB接口的硬件连接器
7.基本输入设备
1.键盘（连接在PS/2（紫色）接口或USB接口）
2.鼠标（连接在PS/2（绿色）接口或USB接口）
3.触摸屏
4.扫描仪
8.输出设备
1.显示器
液晶显示器（LCD）
包括显示器和显示卡（显示适配器） 🚩
①分辨率
指显示器所能显示的像素点的多少，分辨率越高，显示器上的像素就越多
②颜色质量
一个像素所占的用的位数，单位是位（bit）
③响应时间
单位毫秒（ms）
2.打印机
①打印速度
单位ppm，即每分钟可打印的页数
②分辨率
单位dpi，即每英寸的点数
点阵打印机（可一次打印多份）
喷墨打印机
激光打印机 🚩
3D打印技术
微信计算机的主要性能指标
1.主频
2.字长
3.存储 容量
4.存取 周期
5.运算速度
CPU内部的工作频率，表示CPU在单位时间内发出的脉冲数，单位Hz（主频=外频+倍频）
是一组对计算机资源（硬件资源和软件资源）进行控制与管理的系统化程序集合
包括内存容量和外存容量
是综合性指标，单位有MIPS🚩（每秒 执行 百万条指令）和BIPS🚩（每秒 执行 十亿条指令）
字符的编码表示
西文字符编码
ASCII字符编码
标准的ASCII码是7位二进制编码，表示128个字符 🚩
实际ASCII码在计算机内是8位表示
最高位在需要奇偶效验时，称为效验位
（x，y）x代表前四位y代表后4位
十进制0~32和127共34个字符，称为非图形字符（普通字符）
其余94个字符称为图形字符
小写字母比对应的大写字母大32
空格32D 0字符48D A字符65D
汉字字符编码
汉字 输入码(外码）
音码（拼音 搜狗拼音）
形码（笔划 五笔字型法）
数字编码
区位码
分为区码和位码，各用两位十进制数表示
区码或位码范围都是1~94D
输入一个汉字按键4次
汉字 国标码
代号GB2312-80
汉字国标码=汉字区位码+2020H
十进制区号和十进制位号分别转换成十六进制，再分别加上20H
范围 2121 H~7E7E H
汉字 机内码
汉字机内码=汉字国标码+8080 H=汉字区位码+A0A0 H
范围 A1A1 H~FEFE H
汉字在计算机内部使用的编码就是内码，也称机内码
ASCII码
一个编码占1个字节
每个字节最高位 0 🚩
国标码
一个编码占2个字节
机内码
一个编码占2个字节
每个字节最高位 0 🚩
每个字节最高位 1 🚩
汉字字形码
也叫汉字字模或汉字输出码
用于汉字在显示屏或打印机输出
两种表示方式
点阵式
矢量式
所占字节数=点阵行数×点阵列数/8 🚩
任意缩放不会出现锯齿状边缘
所有汉字的输出码构成了汉字的字形库，简称汉字库
如高能物理、地震预测、气象预报、航天技术等
采用多线程技术，可以减少CPU的闲置时间，提高CPU的运行效率
CPU通过数据总线一次存取、加工和传送的数据称为字（word），这组数据的位数称为字长 🚩
数码🚩是指进制数中一组用来表示数值的符号
manage管理
位（bit，b）
字节（Byte，B）
字节是计算机中用来表示存储空间大小的最基本单位
字（Word）
通常取字节的整数倍
例如64位（字长）机中，一个字则含有64个二进制位
1B=8b
位是计算机存储信息的最小单位 🚩
⊕ 逻辑异或
接口：IDE
SATA
SCSI
SAS
光纤 🚩
6763个常用汉字 🚩
触摸屏
硬盘
同时是输入输出设备
NUIX C语言源程序 🚩
内存每一个存储的单元都被赋予一个唯一的序号
称为“存储单位地址” 🚩
算术运算 和 逻辑运算 🚩
计算机科学领域的奠基人
图灵
高级语言出现
CAE
计算机辅助工程