计算机公共课

计算机的起源1、1946年美国宾夕法尼亚大学第一台计算机ENIAC2、类别时间段基本元件应用第一代1946~1948（12）电子管（真空管）只用于科学计算第二代1948~1964（6）晶体管科学计算、数据处理第三代1964~1971（7）集成电路各个领域第四代1971至今大规模和超大规模集成电路（现在流行）开始了网络时代中国1956年研制计算机，1958年第一台电子管计算机成功，1964年晶体管计算机，1971年集成电路计算机，1983年“银河I”巨型机。4、 计算机技术向多极化方向发展。冯诺依曼计算机体系结构表现出了一些性能上的局限性，当前对非冯诺依曼体系结构的研究成为提高系统性能的一个研究焦点。5、 计算机分类:3、计算机的发展趋势4、 计算机技术向多极化方向发展。冯诺依曼计算机体系结构表现出了一些性能上的局限性，当前对非冯诺依曼体系结构的研究成为提高系统性能的一个研究焦点。5、 计算机分类:厂按处理对象数字计算机（主要类型，二进制作为输入与输出，是不连续的信息厂按处理对象（处理数据的形态）［模拟计算机（基本停产）j混合计算机按用途（使用范围）「通用计算机专用计算机厂巨型机（超级计算机）按用途（使用范围）按规模（本身性能）大、中型计算机小型微型工作站按规模（本身性能）计算机的技术（性能）指标中包括字节，字节只是储存容量的基本单位。6、 计算机的特点①运算速度快②储存容量大③通用性强④工作自动化⑤精确度高7、 计算机的应用：科学计算（数值计算，最早的主要应用领域）信息管理（非数值形式的数据处理，如：办公自动化、事务处理、情报检索、企业管理、知识系统。信息管理和数据管理相同，是当前的主要领域）过程控制（又叫实时控制，指计算机及时采集监测数据，按最佳值迅速对控制对象进行自动控制或自动调节。）计算机铺助系统（计算机辅助系统分为：计算机辅助技术CAD、计算机辅助制造CAM、计算机辅助教育CBE（又分为：计算机辅助教学CAI、计算机管理教学CMI、）、计算机辅助测试CAT、计算机集成制造系统CIMS）人工智能（AI）计算机网络和通信8、 电子计算机一经问世就广泛应用于社会各个部门是不正确的，最初的计算机主要集中在大型科研机构及高等院校的实验室里。9、计算机系统由硬件系统和软件系统组成。/硬件系统「主机峠厂运算器（ALU）「中央处理器（CPU）y厂9、计算机系统由硬件系统和软件系统组成。/硬件系统「主机峠厂运算器（ALU）「中央处理器（CPU）y厂ROM控制器计算机系统I内存、RAM外部存储器：硬盘、软盘、光盘、磁带外部设备、输入设备：键盘、鼠标、扫描仪厂系统软件软件系统广通用应用程序：如office办公软件包.输出设备：显示器、打印机、绘图仪

操作系统程序语言处理系统数据库管理系统服务程序：检查、诊断、排错程序专用应用程序：用户程序10、 计算机硬件是指计算机系统中的由电子、机械和光电元件等组成的各种计算机部件和计算机设备。11、 “裸机”是未配置任何软件的计算机，是计算机完成工作的物理基础。12、 “虚拟机”是安装了操作系统的计算机。13、 计算机硬件系统由五大部分组成:运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。14、 控制器是计算机的神经中枢，用于控制和协调计算机的各部分自动、连续地执行各条指令。15、 CPU（微处理器）是计算机的核心，工作速度和计算精度对计算机的整体性能有决定性的影响。是将运算器、控制器和一些门电路集成在一起的超大规模集成电路芯片。发展速度最快，其集成电路芯片上集成的电路数量每18个月就翻一番，有名的摩尔定律。16、 储存器主要用来保护数据和程序，具有存储数据和提取数据的功能。采用二进制的形式存储数据。基本存储单位是“存储单元”，每个存储单元存放一定位数（一般8位）的二进制数，存储器是有成千上万的存储单元构成的。每个存储单元有唯一的编号，成为存储单元的地址，不同的存储单元用不同的地址来区分。存储器用顺序编址的方式。17、 存储器分为内存和外存18、 内存为主存，是CPU直接访问的存储器，是计算机的工作存储器，当前运行的程序和数据都存放在内存中。内存分为ROM（只读存储器）RAM（随机存储器）Cache（高速缓存，是为了协调CPU同内存之间速度不匹配的矛盾提出的）。19、 外存是辅助存储器名称特点速度ROM只能读不能写，常用于存放固定的程序和数据，断电后能长期保存，容量小，存放系统的基本输入输出系统QMBIOS）CPUCache1RAM可读可写，断电后信息全部丢失，容量较大内存Cache容量小、价格昂贵，其大小对计算机的性能影响比较大硬盘软盘20、常用的内存有SDRAM（同步动态随机存储器）和DDRSDRAM（简称DDR，是双倍数据传输速率同步动态随机存储器），DDR是内存采用的主要技术指标。21、 运算器、控制器、内存共同构成主机°CPU和内存都是通过主板与其他设备相连接。主板是微型计算机系统中最大的一块电路板，又称“母板”或“系统板”，是一块带有个中国查扣的大型印刷电路板（PCB）,集成有电源接口、控制信号传输线路（控制总线）和数据传输线路（数据总线）以及相关控制芯片等。它将主机的CPU芯片、存储器芯片、ROMBIOS芯片等各部分有机的组合起来。主板还连接着软驱、硬盘、键盘、鼠标的I/O插座以及供插入接口卡的I/O扩展槽等组件。通过主板，CPU可以控制诸如硬盘、软驱、键盘、鼠标、闪存等各种设备。22、 主板中最主要的部件之一是芯片组，他决定了主板所能够支持的功能。（1）外存：是计算机的外部设备，存取速度较慢，用来存储大量的暂时不参加运算或处理的运算或程序。一旦需要，可成批与内存交换信息。外存是主存储器的补充，不能和CPU直接交换数据。外存的特点是存储容量大、可靠性强、价格低，在断电后能永久的保存信息。按存储介质不同可分为：磁表面存储器（磁盘、磁带，磁盘可分为硬盘、软盘）、光盘和导体存储器（FLASH闪存）。光盘存储器和以优盘为代表的半导体存储器（闪存）已成为移动存储的主要方式。软盘只能读取盘中的信息，不能写入信息，也不能擦除或重写数据，并能防止病毒侵入。硬盘是微机的最重要的外存储器。硬盘是目前存取速度最快的外存储器。硬盘不是主机的必备部分。没有硬盘，计算机仍能够启动，例如我们可以通过软盘、光盘、U盘来启动计算机。闪存（主流的可移动外存），电子盘又称为优盘，可反复存取数据，不需要另外的硬盘驱动设备，优盘容量较大，数据读取速度快，重量轻，存储时可靠性强。光盘：计算机系统的光盘分为：只读光盘（CDROMDVD）、追忆型光盘（CD-R、WORM）、可改写型光盘（CDRWMO）等。光盘存储介质具有价格低、保存时间长、存储量大等特点，已成为微型计算机的标准配置。23、 输入设备:键盘、鼠标、数码相机、数码摄影机、扫描仪、条形码阅读器等。24、 输岀设备:显示器、扫描仪、条形码阅读器等。25、 显示系统:微型机必备的输出设备，它包括显示器和显示适配器（显卡）。显示器按采用的显示器件分：CRT（阴极射线管）和LCD（液晶显示器）、离子显示器等。LCD与CRT相比，液晶显示器具有无辐射、体积小、耗电量低、美观等优点，也有响应慢、表现力弱、价格高等缺点。CRT显示器一般具有多种分辨率指标，可根据需要调整。显示适配器又称显卡或显示卡，实际是一个插到主板上的扩展卡。显卡决定了能看到的颜色数目和出现在屏幕上的图形效果。显示系统的主要性能有：显示分辨率、颜色质量、刷新速度等，其中最重要的是分辨率和颜色质量。像素是显示器显示图像的最小单位。例如1024X768,1024表示屏幕上水平方向显示的像素点数，768表示垂直方向显示的像素点数。分辨率的数值越大，图像越清晰。分辨率同显示器的尺寸、显像管的点距即视频带宽相关。显示器的尺寸越大，分辨率越高。26、 CD-RW是可擦写光盘，代表一种“重复写入”的技术，利用这种技术可以在特殊光盘上的相同位置重复写入数据。27、 计算机软件可分为系统软件和应用软件等两大类。（1）系统软件：分为操作系统、语言处理系统、系统支撑和服务程序和数据库管理系统四大类别。操作系统：是一组对计算机资源进行控制与管理的系统化程序集合，它是用户和计算机硬件系统之间的接口为用户和应用软件提供访问和控制计算机硬件的桥梁。操作系统是直接运行在裸机上的最基本的系统软件，任何其他软件都必须在操作系统的支持下才能运行，所以操作系统是计算机系统软件的核心，主要用于控制和管理计算机的软硬件资源。一个操作系统一般分为五大模块：处理机管理、存储管理、设备管理和文件管理。处理机管理也称进程管理，主要是对调入内存的各个程序如何占用CPU进行调度；作业管理的功能是将外存上的程序调入内存；存储管理主要是内存储器的管理，目的是为了保证内存的高速度和高利用率；设备管理是输入输出设备的管理；文件管理是对操作系统的文件的存储、外存储器的空间利用进行管理。按运行环境分为实时操作系统、分时操作系统和批处理操作系统。按管理用户的数量分为单用户操作系统和多用户操作系统。按同时管理的作业数分为单用户单用户单任务操作系统（CPU运行效率比较低，DOS操作系统）、单用户多任务操作系统（Windows操作系统）和多用户多任务操作系统（UNIX操作系统）。语言处理程序：用各种程序设计语言编写的源程序，计算机时不能直接执行的，必须经过翻译才能执行，这些翻译程序就是语言处理系统，包括汇编程序、编译程序、解释程序等，他们的基本功能是把用面向用户的高级语言或汇编语言编写的源程序翻译成机器可执行的二进制语言程序。系统支撑和服务系统，如系统诊断程序、调试程序、排错程序、编辑程序、查杀毒程序等，都是为了维护计算机系统的正常工作或支持系统开发所配置的软件系统。数据库管理系统应用软件:是用系统软件（语言处理程序）编写的，具有很强的实用性和针对性。如某部门财务管理系统、某学校的教务系统、学籍管理系统等。28、 信息的符号化就是数据，所以数据是信息的具体表现形式。使用计算机处理信息时，必须将处理的信息转化为数据。29、 应进制的字符符号B（二进制）、0（八进制）、D（十进制）、H（十六进制）30、 ASCII码（西文机内码由一个字节=7个或8个二进制数组成）、BCD码、十六进制码、八进制等码制，其基础都是二进制。31、 对于十进制小数转化为二进制小数，则用乘2取整，正序输出的方法。并不是所有的十进制小数都能精确转换为二进制小数，但是任何二进制小数都可以精确的转换为十进制小数。32、 计算机中地址的概念是内存储器个存储单元的编号。现在有一个32KB的存储器，用十六进制数对它的地址进行编码，则编号可从0000H到7FFFH。33、 二进制运算规则:乘：0Xi=0,lXl=l；除：0/1=0,1/1=1（0不能做除数）；逻辑运算：与ANDA,或ORV;非NOT;异或XOR 。二进制逻辑与运算是逐位进行的，当对应位全为1时得1,否则为034、 bit是最小的存储单位，Byte是基本的存储单位，一个字节（Byte）由8位组成。1B=8bit,1KB=1024B,1MB=1KKB.—个字节由8bit组成，可以保存从00000000〜11111111B共256种消息，表示256种状态。如果一个字节表示无符号的正整数，则表示范围是0~255.在计算机中，字节是信息保存的基本单位，说明一个存储器的容量或者一个文件的大小时，往往利用字节来表示。我们正在计算存储器的存储容量时，关注的是存储单元的个数，而与每个存储单元的位数没有关系。计算机中每个存储单元的位数是8位，指一个字节。一个汉字用2字节的存储空间。35、 CPU—次存取、加工、传送的数据是一个字，字的二进制位数称为字长。字长是衡量计算机性能的重要指标，字长越长，速度越快，精度越高。常见的计算机字长有8位16、32、64位，一般是8的倍数。当前流行的PWCPU，都是64位机，此计算机一次处理8字节的数据。36、 数的正负用0、1表示：0正1负，符号位放在最左边最高位，一般占一位。原码反码补码37、 8421（BCD）码：为了计算机的输入输岀操作中能直观迅速的与常用的十进制数相对应，产生了用二进制数代替十进制数的编码方法，简称BCD码或8421码38、 计算机处理的对象必须是二进制数表示的数据。39、 字符编码一般用ASCII码表示。是国际标准，也称“西文机内码”分为标准ASCII码（7位）和扩展ASCII码（8位），一边一个字节用8位表示，但标准的ASCII码只用右侧7位，最高位不用，一般补0，可表示1228个不同字符，包括数字0〜9、26个大写字母、26个小写字母、各种标点符号、运算符号、控制命令符号等。处理控制命令符号外，其余字符都是可打印字符。40、 ASCII码：数字字符＜大写字母＜小写字母41、 汉字编码:为每个汉字编写一个唯一的代码，以方便计算机辨认接收处理。汉字交换码：用连续的连个字节表示一个汉字。例GB2312-80码，又称“国际码”。汉字机内码：国标码不能直接用于计算机，它没有考虑到与ASCII的冲突。修改方法如下：将表示汉字的交换码（国标码）的两个字节的最高位改成1，为此得到的编码成为机内码。机内码是计算机内部处理汉字信息时所用的汉字代码。标准的ASCII码的最高位永远是0.字形码：是用来将汉字显示在屏幕上或者打印到纸上所需要的图形数据。字形码记录汉字的外形，是汉字的输出形式。有两种方式：点阵法和矢量法。点阵法（32X32点阵的汉字要占用128字节的存储空间，点阵法信息量很大，占用的存储空间大）矢量法（字体容易放大缩小，并不易变形，节省存储空间）汉字输入码：是将汉字通过键盘输入到计算机采用的代码，分为流水码、音码（智能ABC、微软拼音重码较多）、形码（五笔有重码，重码较少）、音形结合码。流水码同电报码类似，仅是硬性的给一个汉字编码，没有重码现象，较难记忆，例如区位码。区位码：用区位图的位置表示的汉字编码。大部分汉字系统都采用建国标码每个字节高位位置1作为汉字机内码。汉字机内码、国标码、机内码的关系为：区位码（十进制）的两个字节分别转换为十六进制后加20H得到对应的国标码，国标码的两个字节分别加80H得到对应的机内码，区位码（十进制）的两个字节分别转换为十六进制后加A0H得到对应的机内码。42、 1944年8月，冯诺依曼提出了计算机的设计方案，三条假象①计算机的基本结构。计算机硬件包括运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备才用二进制数，便于硬件的物理实现，又有简单的运算规则存储程序工作原理，存储程序实现了自动计算，确定了冯诺依曼计算机的体系结构。43、 计算机使用二进制数的优点：方便计数、易用电器元件实现、算术运算简便、可用逻辑代数作为分析设计的工具。44、 为解决某个问题，事先编好程序，程序可用高级语言编写，转换成机器指令。将程序输入到计算机并存储在外部存储器中，控制器将程序读入内存储器并运行程序，控制器按照地址顺序去取出存放在内存中的指令，然后分析指令、执行指令的功能，遇到程序中的转移指令时，则转移到转移地址，在按照地址顺序访问指令。45、 指令是只是计算机执行某种操作命令，包括操作码和地址码，其中操作码规定了操作的类型，地址码规定了要操作的数据的存放地址。46、 指令系统是指所有命令的集合。常见的指令系统有CISC（复杂指令系统）和RISC（精简指令系统）47、 计算机系统的各个部件能够有条不紊地协调工作，都是在控制器下完成的。计算机的工作过程:①控制器控制输入设备或外部存储器将数据或程序输入到内存储器中；在控制器的指挥下，从内部存储器取出指令送回控制器；控制器分析指令，指挥运算器、输入输出设备等执行指令规定的操作；运算结果由控制器控制送存储器保存或送输出设备输出；返回到第二步，继续取下一条指令。如此反复，知道程序结束。48、 指令周期是指执行一条指令所需要的时间，一边由若干个机器周期组成，是从取出指令、分析指令所需要的全部时间。49、 程序设计语言是用户编写应用程序使用的语言，适应呼吁计算机之间交换信息的工具，程序设计语言可看成是计算机下达命令的工具。50、 程序设计语言可分为机器语言、汇编语言、高级语言等机器语言：是计算机系听唯一识别、不需要翻译直接供机器使用的程序设计语言。机器语言的每个语句都是二进制形式的指令代码，包括操作码和地址码，用机器语言编写程序难度大、直观性差、容易出错、修改调试不方便，但是机器语言能够被计算机直接识别运行，程序运算速度最快汇编语言;是机器语言的“符号化”，汇编语言与机器语言是一一对应的，但是是一种助记符来代替操作码，用符号来代替操作数地址（操作码）。汇编语言比机器语言语言直观，容易记忆和理解，易读易检查易修改。用汇编语言编写的程序质量高，执行速度快，暂占用内存少，因此常用于编写系统软件、实时控制程序、常使用的标准子程序和用于控制计算机的外部设备或端口数据输入输出程序等汇编语言源程序不能直接执行，必须先把汇编程序源程序翻译成机器语言程序，然后才能执行。汇编程序就是把汇编语言源程序翻译成机器可执行的由机器语言来表示的目标程序的翻译程序，其翻译过程叫汇编。程序的可读性比较差机器语言和汇编语言都称为低级语言。高级语言：如Fortran、Pascal、Basic等。高级语言要用翻译的方法把高级语言程序翻译成机器语言程序才能执行。翻译的方法有解释、编译两种。一个高级语言源程序必须经过“编译”和“连接装配'才能成为可执行的机器语言。（1）解释程序：解释程序对源程序是一边翻译一边执行，不产生目标程序。（2）编译程序：编译程序是翻译程序，它是将高级语言源程序翻译成与之等价的用机器语言表示的目标程序，其翻译过程就是编译。编译程序与解释程序的区别;编译程序生成目标程序,而解释程序则是检查高级语言编写的源程序，然后直接执行源程序所指定的动作，不产生目标程序。建立在编译基础上的系统在执行速度上都优于建立在解释基础上的系统，编译系统比较复杂，这使得开发和维护费用比较高，而解释程序则较简单，可移植性也好，其缺点是执行速度稍慢。51、 结构化程序设计的基本思想是采用“自顶向下，逐步求精”的程序设计方法和“单入口单出口”的控制结构。任何算法功能都可以通过由程序模块组成的三种基本控制结构的组合;顺序结构、选择结构、循环结构来实现。52、 微型计算机按性能、结构、技术特点可分为单片机、单板机、便携式微机等。单片机：将处理器、一定容量的存储器以及I/O接口电路等集成在一个芯片上。具有计算机功能的集成电路芯片，面积小、功耗低、使用方便，但是内存容量较小，一边用于专用机器或控制仪表、家用电器等单板机：将微处理器、存储器、I/O接口电路安装在一块印刷板上。一般在这块板上还有简单键盘、液晶或数码管显示器，以及外存储器接口等，只要外加电源便可使用。价格廉价，广泛应用于工业控制、微机教学和实验，或者作为计算机控制网络的前端执行机。PC机：个人计算机是供单个用户使用的微机。PC配置有显示器、键盘、硬磁盘、打印机、光盘驱动器、软磁盘驱动器，以及一个紧凑的机箱和一些可以插接各种接口板卡的扩展槽。便携式微机：包括笔记本计算机和个人数字助理（PDA）等。便携式微机将主机和主要的外部设备集成为一个整体，可以用电池直接供电。53、 微型计算机的性能指标：主频、字长、内核、内存容量、运算速度。主频：即时钟频率，指计算机CPU在单位时间内发出的脉冲数，在很大程度上决定了计算机的运算速度，主频的单位是赫兹（HZ）。例如PIV/1.8GHzCPU的主频是1.8GHz。486DX/66，其中66是主频，指的是主频是66MHz。字长：是计算机运算部件能同时处理的二进制数据的位数。计算机的字长越长，计算机处理新的速率就越高，计算机内部存储的数据精密度就越高，计算机所能识别的指令个数就越多，功能就越强。字长界定指令直接寻址的能力。如286机为16位机，386机、486机以及Pentium系列都是32位机，Intel的630系列以后的产品以及AMD的Athlon64等均是64位机。内核：所谓的双核处理器就是说在一块CPU基板上集成两个处理器核心，并通过并行总线将各处理器核心连接起来。提高了CPU的多任务处理性能。内存容量：是指内存储器中能存储信息的字节数。内存容量越大，计算机的处理速度就越快。我们平时所说的内存容量是值得RAM的容量，并不是指的ROM的容量。运算速度：是一项综合的性能指标，其单位是MIPS和BIPS,有1BIPS=1000MIPS。主频越高，运算速度就越快；字节越长，运算速度就越快；内存容量越大，运算速度就越快；存取周期越小，运算速度就越快。54、 微型计算机的总线标准:总线（BUS）是计算各功能部件之间传递信息的公共通信干线，它是由导线组成的传输线路。内部总线：芯片内部用于个小部件之间信息传输的通信线路系统总线：计算机各部件之间信息传输的通信线路外部总线：计算机之间或计算机通信设备之间信息传输的通信线路。总线从功能上分为地址总线、数据总线、控制总线。地址总线是由CPU发出的单项总线，只能传输地址信息，数据总线是双向的，只能传输数据信息，地址码长度为二进制24位时，则有224种地址组合，对应2人24个存储单元。假设一个存储单元对应一个字节，则24位地址码的寻址范围是2A24Byte=2A24X2人20Byte=16MB；控制总线中的每条线往往是独立的，可以是CPU发出的控制信号，也可以是其他部件回传给CPU的状态信息或请求信息。55、 打印机产品的主要接口类型包括常见的并行接口、专业的SCSI接口以及USB接口。56、 媒体计算机：媒体与多媒体技术：媒体是指信息表示和传播的载体。多媒体是多种媒体的结合。多媒体技术：是将数字、文字、声音、图形、图像和动画等各种媒体有机的结合起来，利用计算机、通信和广播电视技术，使他们建立逻辑联系，并能进行加工处理的技术。多媒体技术有两层含义：①计算机以预先编号的程序控制多种信息载体，如CD、VCD、DVD、录音机、立体声设备等。②计算机处理信息种类的能力，即能把数字、文字、声音、图像、图形、动态视频信息集为一体的能力。多媒体技术用数字技术进行生成、存储、处理、传水水水水的技术和手段。57、 声卡在多媒体计算机中是必不可少的重要部件。他直接决定了计算机对声音数据的处理能力和质量。声卡的作用不仅仅是作为发声之明，而且兼备了接收（采集）、处理（编辑）、语言识别等功能。58、 多媒体计算机系统的特点是多样性、实时性、交互性、集成性。多媒体信息的多样性：强调计算机与声音、活动