大学计算机信息技术基础知识

-4-大学计算机信息技术基础知识第一章信息技术概述比特（bit,binarydigit）即二进位，只有0和1两种取值，是组成数字信息的最小单位，一般用小写字母b表示。计算机中存储信息的最小单位是字节（byte），用大写字母B表示。换算关系：1B=8b，八个比特（八位二进制数字）构成一字节。

一个触发器可以存出一个比特。中央处理器中的寄存器可以存储一组比特。

在内存储器中使用2的幂次作单位：1GB=1024MB=10242KB=10243B；在数据通信和计算机网络中常使用10的幂次作单位。二进制转换成十进制：按照每一位的权值依次展开即可。

十进制转换成二进制：对整数部分从低位到高位除以逆序取余法，对小数部分从高位到低位乘以顺序取整法。

二进制转换成十六进制：对整数部分从低位到高位每四位用等值十六进制数代换，不足四位在高位加零补足；对小数部分从高位到低位每四位用等值十六进制数代换，不足四位在低位加零补足。

十六进制转换成二进制：每个数字均用等值的二进制数代换即可。

二进制与八进制之间的转换与上述过程相似，每三位代换即可。一个数字或西文字符占据1个比特即8位二进制，无符号整数取值范围是[0,255(28-1)]。

n个二进位表示的带符号证书的取值范围是[-2n-1+1,+2n-1-1]。带符号整数的8位二进制中必须留最高为作为符号位，0表示“+”，1表示“-”。

原码和补码：原码即数值在计算机中的二进位表示形式，补码的正数表示与原码相同，但负数表示保持最高符号位1不变，其余部分全部取反后加1即可。

定点数和浮点数：定点数指计算机存储中小数点固定的数字（整数和纯小数），浮点数指小数点位置不固定的数字（除上述两种情况以外的其他实数）。一般地，计算机中实数也叫做“浮点数”，而整数叫做“定点数”。ASCII码：96个可打印字符和32个控制字符，每个字符用7位二进制数编码，同时最高位保持为0，故每位ASCII码占据1个字节空间。比特的逻辑加（∨）：除了1∨1=1，其余与算术加法相同。

比特的逻辑乘（∧）：均与算术乘法相同。划分计算机发展阶段的标准是核心元件的类别。计算机核心集成电路经历了电子管、晶体管、小规模集成电路、超大规模集成电路发展阶段。晶体管的尺寸越小，集成度就越高，极限工作频率就越高。

摩尔定律：单块集成电路的及成都平均每18~24个月翻一番。

我国第二代居民身份证是采用非接触式IC卡制成的，进一步改善了防伪性能。第二章计算机组成原理计算机应用模式的演变：集中计算模式、分散计算模式、网络计算模式。

根据前文所述的计算机划代标准，计算机从上世纪四十年代至七十年代中期以来一共可分为四代。

计算机分类：巨型计算机、大型计算机、服务器、个人计算机、嵌入式计算机。巨型和大型计算机的区别在于巨型计算机的CPU个数是大型计算机的成百上千倍。

计算机逻辑组成：中央处理器(CPU)、内存储器、外存储器、输入设备、输出设备（通称I/O设备）。它们通过总线相连。CPU、内存储器、总线等构成计算机的“主机”；I/O设备和外存储器通常称为计算机的“外围设备”或“外设”。CPU的根本任务是执行指令。包括：寄存器组（暂时存放计算结果）、运算器(ALU，进行算术运算和逻辑运算)、控制器（存放正在执行的指令的地址）。

指令由操作码和操作数地址组成。不同品牌的CPU大多数指令系统各不相同。

CPU性能指标：字长（能够同时进行运算的二进制位数即寄存器的宽度，32位或64位等）、主频（内部数据传输和操作速度快慢）、总线速度、高速缓存cache容量和结构、指令系统、逻辑结构、内核个数。PC主机机箱组件主板：CPU、内存条、存储器、显卡、扩充卡插槽、基本输入/输出系统BIOS（位于闪存即只读存储器ROM中，起到开机自行诊断计算机故障和应到加载操作系统的作用）、CMOS存储器（随机存取存储器RAM，存有系统基本配置参数，关机断电后需要干电池单独供电）

计算机开机过程：POST加电自检程序→引导装入程序→载入CMOS启动顺序设置程序→载入基本外围设备驱动程序。在引导装入程序之前用户按下某一热键即可启动CMOS设置程序存储器（半导体）易失性存储器RAM。静态随机存取存储器SRAM集成度低、价格高、速度快，适合做高速缓冲存储器Cache；动态随机存取存储器DRAM集成度高、价格低、速度慢，适合做主存储器（即内存）。主存（内存，DRAM）与CPU的速度差异用Cache（SRAM）进行缓冲。非易失存储器。分为电可擦可编程只读存储器EEPROM和闪存。外存（硬盘、闪存存储器、存储卡）每个盘片两面均可记录数据。盘片分为许多同心圆（磁道），每个磁道分为许多扇区，每个扇区一般容量为512B。一块硬盘由数张盘片构成，所有盘片相同半径处的一组磁道称为柱面。

硬盘容量=512*2*盘片数*磁道数*扇区数（字节）

固态硬盘基于半导体芯片，读写速度超过传统硬盘，具有极大发展潜力。I/O操作：将输入设备输入的信息送入内存指定区域，或将内存指定区域的内容送出到输入设备的操作过程。大多I/O设备并不包含在主机机箱内。

总线，又称I/O总线，其中有三类信号：数据信号、地址信号、控制信号。

总线数据传输速率——带宽MB/s=(总线频率MHz*数据线宽度*每周期传输次数)/8

USB接口是一种总线式串行接口。USB2.0接口理论数据传输速度60MB/s；USB3.0则为400MB/s，两者一次性连接设备数量上限均为127个。扫描仪：手持式、平板式、胶片专用、滚筒式。其中家用办公用途通常为平板式。

数码相机工作原理：先将影像聚焦在成像芯片CCD或CMOS上，在经过A/D转换变成数字图像并经过一定的数据压缩和图像处理。

常见输出设备：显示器、打印机、绘图仪、音箱等。第三章计算机软件程序是软件的主体，软件指设计比较成熟、功能比较完善、具有某种使用价值的程序。软件和程序本质上是相同的。

软件按功能和作用划分可分为系统软件（如BIOS）和应用软件。应用软件按开发方式UCS标准：国际标准化组织ISO制定的包括全世界现代书面文字使用的所有字符与符号在内的统一编码标准。GB18030：进入21世纪后我国发布的新一代汉字编码国家标准，不仅与GB2312和GBK向下兼容，而且扩充了许多USC标准中规定的编码标准大五码Big-Five：通行于台湾、香港等繁体汉字使用地区的汉字编码标准，只包含繁体汉字。最早于上世纪八十年代初创。文本的分类：纯文本（简单文本）、丰富格式文本、超文本图像的参数：图像大小（分辨率）、位平面数目（颜色分量的数目，黑白图像为1，彩色图像一般为3）、像素深度（所有颜色分量二进位数目之和）、颜色空间类型（颜色描述方法，显示器使用RGB，彩色打印机使用CMYK，图像编辑软件使用HSB）。

图像数据量=图像水平分辨率*图像垂直分辨率*像素深度/8（比特）

图像格式除了JPEG大多为有损压缩，其他如BMP、TIF、GIF、PNG均为无损压缩。物体形状在计算机内的描述称为建模，根据模型生成图形的过程称为绘制，产生的图像叫做计算机合成图像，也称为矢量图形。计算机绘图应用领域有：计算机辅助设计CAD和计算机辅助制造CAM、绘制地理图像、作战指挥和军事训练、计算机动画和艺术等。多媒体技术处理的声音主要是人耳可以听见的音频信号，即全频带音频。获取音频经历取样、量化、编码三个过程。麦克风的作用是将模拟信号（声波）以电信号的形式记录下来，然后声卡将模拟信号转换成数字信号。MIDI音频由声卡上的音乐合成器合成。

数字音频的码率(bits/s)=取样