計算機基礎(chǔ)知識

1、1計算機基礎(chǔ)知識計算機概述計算機的誕生計算機的誕生是人類對計算工具的需求和早期開發(fā)開始的自動化的計算機需要有其賴以生存的基礎(chǔ)，由于其工作的復(fù)雜性，需要機電方式來自動計算推動計算機發(fā)展的重要原因是需求，新的需求決定新的發(fā)展方向計算機的關(guān)鍵人物圖靈的布爾代數(shù)，將復(fù)雜問題簡單化，將專業(yè)問題通用化馮諾依曼的程序存儲理念，將自動化運算實現(xiàn)，是將程序和數(shù)據(jù)事先存放在外存儲器中，在執(zhí) 行時將程序和數(shù)據(jù)先從外存裝入內(nèi)存中。然后使計算機在工作時自動地從內(nèi)存中取出指令并加以 執(zhí)行，這就是存儲程序概念的基本原理，馮諾依曼計算機體系結(jié)構(gòu)的主要特點是： 采用二進制形式表示程序和數(shù)據(jù)計算機硬件是由運算器、控制器、存儲器、

2、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五大部分組成程序和數(shù)據(jù)以二進制形式存放在存儲器中控制器根據(jù)存放在存儲器中的指令（程序）工作計算機的定義與組成1計算機的概念：計算機是一種能按照事先存儲的程序，自動、高速地進行大量數(shù)值計算和 各種信息處理的現(xiàn)代化智能電子設(shè)備2計算機的組成：一個完整的計算機系統(tǒng)有硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分硬件系統(tǒng)：能夠收集、加工、處理數(shù)據(jù)以及輸出數(shù)據(jù)所需的設(shè)備實體，是看得見、摸得著的部 件總和，是計算機工作的基礎(chǔ)。從硬件結(jié)構(gòu)上來分：計算機硬件主要分為5個部分：運算器、 控制器、存儲器以及輸入/輸出設(shè)備。軟件系統(tǒng)：相對硬件而言，為了充分發(fā)揮硬件系統(tǒng)性能和方便人們使用硬件系統(tǒng)，以及解決各類 應(yīng)用問題

3、而設(shè)計的程序、數(shù)據(jù)、文檔總和，它們在計算機中體現(xiàn)為一些觸摸不到的二進制狀態(tài)， 存儲在內(nèi)存、磁盤、閃存盤、光盤等硬件設(shè)備上。3計算機的組成結(jié)構(gòu)示意圖：rcpu強型計苴機系統(tǒng)強型計苴機系統(tǒng)/硬 件 系 統(tǒng)主板（存鰭器機箱電源只建存儲案（ROM）控制器內(nèi)存儲外存儲器兩機存他器（RAM）（硅盤.光泛、軟自亭,藏人設(shè)否雙盤、鼠標(biāo)、1碟伐等）幅出設(shè)省顯示器、itepuiw）熊作系統(tǒng)(DOS、Windows. UNIX. Linux#)r系統(tǒng)軟件0語言處理程序機器語言匯編語言高級語言（C% C.、Fortran% Pascal）（文宇處理軟件（MicrosoA Word、WPS等）L應(yīng)用軟件表格處理軟件（M

4、icrosoft Excel,金山表格等）輔助設(shè)計軟件（AutoCAD、Mastercam W）計算機的分類按計算機處理的數(shù)據(jù)分類：數(shù)字計算機、模擬計算機、數(shù)字模擬混合計算機按計算機用途分類：通用計算機和專用計算機按計算機規(guī)模分類：巨型機、大型機、小型機、微型機、工作站、服務(wù)器、嵌入式計算機計算機的應(yīng)用科學(xué)計算：數(shù)值的復(fù)雜計算、量化數(shù)據(jù)處理：屬于非數(shù)值處理，計算過程比較復(fù)雜，但計算方法簡單過程控制：實時對數(shù)據(jù)進行采集并根據(jù)實際情況作出相應(yīng)的處理人工智能：計算機模擬人類的智能活動計算機輔助設(shè)計與制造：計算機輔助設(shè)計CAD :利用計算機對系統(tǒng)進行綜合分析和模擬仿真，高效解決問題計算機輔助制造CAM

5、 :利用計算機進行生產(chǎn)的控制和管理，實現(xiàn)無圖紙加工計算機輔助教育CBE :包括計算機輔助教學(xué)CAI （利用計算機模擬教師行為進行授課）、計 算機輔助測試CAT（通過與計算機交互進行學(xué)習(xí)和測試學(xué)習(xí)效果）、計算機管理教學(xué)CMI（ 一 套新教學(xué)模式和教學(xué)方法的管理系統(tǒng)）。電子設(shè)計自動化EDA :利用硬件語言開發(fā)可編程芯片，擴展硬件系統(tǒng)功能。電子商務(wù)：通過計算機與網(wǎng)絡(luò)進行商務(wù)活動，從1996年開始，有著廣闊前景文化教育：多媒體的遠程教育，使得學(xué)習(xí)內(nèi)容和形式更加靈活娛樂：意味著更高品味的生活與娛樂方式計算機的特點運算速度快：每秒處理的指令數(shù)量在不斷增加計算精度高：包括對浮點型和整型數(shù)的運算精度存儲容量大

6、：存儲計算機工作時產(chǎn)生的大量信息，而且提供各種外部存儲器具有邏輯判斷能力：布爾代數(shù)建立了計算機的邏輯基礎(chǔ)，這也是智能化的一個基本條件按照程序自動運行：按照事先規(guī)定的步驟一步一步執(zhí)行，直到完成所有的工作計算機歷史與發(fā)展趨勢1計算機的發(fā)展歷史： 1946年，美國賓尼法尼亞大學(xué)研制成功，名字為ENIAC（電子數(shù)值積分計算機）第1代計算機：采用電子管作為邏輯器件，速度低，體積大，耗電多第2代計算機：采用晶體管作為邏輯器件，存儲器采用磁芯和磁鼓，速度提高，體積減小， 耗電降低第3代計算機：采用中小規(guī)模集成電路作為邏輯器件，速度提高，體積減小，耗電降低第4代計算機：采用大規(guī)模及超大規(guī)模集成電路作為邏輯器件

7、，速度提高，體積減小，耗電降 低第5代計算機：將運算器和控制器集成在電路芯片上，體積小，功耗低，可靠性高，對環(huán)境 要求低2計算機的發(fā)展方向：巨型化：存儲容量更大。微型化：體積越來越小網(wǎng)絡(luò)化：計算機無處不在，網(wǎng)絡(luò)接口也無處不在智能化：模仿人類較高 層次智能活動的能力c例如對弈系統(tǒng)，專家系統(tǒng)等C3未來計算機：分子、原子計算機：利用原子、分子作為計算機的導(dǎo)線和器件，并實現(xiàn)納米尋址和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。光計 算機：利用全光交換器件代替電子計算機的電子器件生物DNA計算機：在邏輯處理方面有 著極大的優(yōu)勢。量子計算機：利用量子物理解決器件向微小發(fā)展方向的問題。微米、納米流體計算機：利用微納技術(shù)實現(xiàn)邏輯門，主要用于血

8、液檢測和藥品開發(fā)與測試。信息的表示與存儲數(shù)制的概念1計算機采用二進制，主要是因為：電路設(shè)計簡單，物理上最容易實現(xiàn)運算規(guī)則簡單，工作可靠邏輯性強，便于實現(xiàn)邏輯運算和邏輯判斷進制的特點：逢N進1 ；位權(quán)表示法2數(shù)制也稱計數(shù)制，是指用一組固定的符號和統(tǒng)一的規(guī)則來表示數(shù)值的方法。3常用數(shù)制如下：常用數(shù)制十進制二進制八進制十六進制數(shù)字符號090, 1070 9ABeD,E,F基數(shù)102816其中： 基數(shù)：R進制的基數(shù)二R位權(quán)：在數(shù)制中，各位數(shù)字所表示值的大小不僅與該數(shù)字本身的大小有關(guān)，還與該數(shù)字所在的位 置有關(guān)，我們稱這關(guān)系為數(shù)的位權(quán)。即位權(quán)是一個與數(shù)字位置有關(guān)的常數(shù)，位權(quán)二Rn 4二 進制運算： 二進

9、制算術(shù)運算：類似10進制運算，不過是逢2進1二進制邏輯運算：與（一假則假），或（一真則真），非（取反）二進制小數(shù)運算：二進制小數(shù)的位權(quán)依次為2八（1/n）5注意：二進制運算最后都是以加法形式進行，所以加法是計算機運算的基礎(chǔ)數(shù)制轉(zhuǎn)換1 10進制轉(zhuǎn)2進制：整數(shù)部分除以2取余，直至商為0 ；小數(shù)部分乘以2取整，直至小數(shù)部分為0或達到所需精度2 10進制I轉(zhuǎn)8進制I :整數(shù)部分除以8取余，直至商為0 ；小數(shù)部分乘以8取整，直至小數(shù)部分為0或達到所需精度 3 10進制轉(zhuǎn)16進制：整數(shù)部分除以16取余，直至商為0 ；小數(shù)部分乘以16取整，直至小數(shù)部分為0或達到所需精度4 2進制轉(zhuǎn)8進制：整數(shù)部分小數(shù)點左邊

10、從右向左，每3位一組，轉(zhuǎn)換成8進制小數(shù)部分小數(shù)點右邊從左向右，不足時補。至3位，每3位為一組，轉(zhuǎn)換成8進制 5 2進制轉(zhuǎn)16進制：整數(shù)部分小數(shù)點左邊從右向左，每4位一組，轉(zhuǎn)換成16進制小數(shù)部分小數(shù)點右邊從左向右，不足時補。至4位，每4位為一組，轉(zhuǎn)換成16進制 6 2進制轉(zhuǎn)換10進制：利用位權(quán)變換，直接得出結(jié)果即可 7常用數(shù)制對照表如下所示：十進制二制八進制十六進制十進制二進制八進制十六進制00000008108100011191001119200102210101012A300113311101113B401004412110014C501015513110115D60110661411101

11、6E8帶符號考攵的蜴示方1去：711S 1111 17 F8.1計算機中需要處理的數(shù)據(jù)分為數(shù)值型和非數(shù)值型，而這些都需要直接用二進制進行表 示。對于整型數(shù)有正負，需要用符號位（0表示正數(shù)1表示負數(shù)）來表示，對于無符號數(shù)沒有正 負，也就不需要符號位。8.2機器值與真值：符號被數(shù)值化的數(shù)據(jù)被稱為機器數(shù)數(shù)值的數(shù)學(xué)表示形式被稱為真值8.3原碼5反碼5補碼：原碼：與機器碼一致反碼：正數(shù)的反碼與其原碼相同；負數(shù)的反碼是對其原碼逐位取反，但符號位除外補碼：正數(shù)的補碼與其原碼相同；負數(shù)的補碼是在其反碼的末位加1。9定點數(shù)（小數(shù)點位置固定）與浮點數(shù)（小數(shù)點位置不固定）：9.1定點數(shù)：小數(shù)點完全靠事先約定而隱含在

12、不同的位置根據(jù)小數(shù)位數(shù)是否固定，分為定點數(shù)和浮點數(shù)根據(jù)小數(shù)點固定的位置不同，定點數(shù)分為定點整數(shù)和定點小數(shù)兩部分：定點整數(shù)：若階碼J=0，尾數(shù)S為純整數(shù)，此時，小數(shù)點固定在數(shù)的最低位之后定點小數(shù)：若階碼J!=o，通常將小數(shù)點固定在最高數(shù)據(jù)位的左邊9.2浮點數(shù)：小數(shù)點位置不固定的數(shù)，通常將其分為階碼和尾碼兩部分表示階碼：確定數(shù)的范圍尾碼：確定數(shù)的精度說明：采用浮點數(shù)表示的數(shù)值范圍比定點數(shù)要大信息的存儲單位1位(bit)：計算機存儲數(shù)據(jù)的最小單元(0、1)2字節(jié)(Byte)：處理數(shù)據(jù)的基本單位(8bit/By3常用的字節(jié)計數(shù)單位：1KB=1O24 Byte(2A10 B)1MB = 1O24 KB(

13、2A20 B)1GB = 1024 MB(2A30 B)1TB = 1024 GB(2A40 B)4字長：CPU 一次處理數(shù)據(jù)的二進制位數(shù)。數(shù)值型數(shù)據(jù)的編碼常用的數(shù)字型數(shù)據(jù)編碼有BCD碼(8421碼)，也稱為2-10進制編碼BCD碼也是逢10進1，與10進制的運算規(guī)則完全相同注意：雖然4位二進制數(shù)可以表示16個值，但是后面6個在BCD碼中沒有用到非數(shù)值型數(shù)據(jù)的編碼1 ASCII字符編碼(最常用)：分為7位碼和8位碼對于7位碼：最高位不用，一共表示128個不同的字符對于8位碼：最高位為奇偶校驗位，后面同7位碼一致2奇校驗與偶校驗奇校驗：在正確字節(jié)里，一個字節(jié)中1的個數(shù)必須是奇數(shù)，否則在最高位補1

14、偶校驗：在正確字節(jié)里，一個字節(jié)中1的個數(shù)必須是偶數(shù)，否則在最高位補13漢字編碼：國標(biāo)碼(交換碼，GB2312)：基本解決了漢字和少數(shù)民族文字的使用標(biāo)準(zhǔn)問題機外碼：用戶通過鍵盤輸入的漢字信息編碼，是與計算機交互的第一接口機內(nèi)碼：計算機內(nèi)部存儲，對文字加工時所用的編碼，每個漢字用2個機內(nèi)碼表示字形碼：文字信息的輸出，即字的形和體，人們可以看懂4多媒體編碼：計算機中只有。和1，因此多媒體信息也要轉(zhuǎn)換成. 2進制形式來存儲4.1音頻信息數(shù)字化：將音頻信息量化，需要A/D轉(zhuǎn)換和D/A轉(zhuǎn)換A/D轉(zhuǎn)換：模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號通過A/D轉(zhuǎn)換，在規(guī)定時間內(nèi)將聲音信號按照幅值量化，聲音就被數(shù)字化了采用頻率越高，采

15、集的數(shù)據(jù)量就越大，越接近原始的模擬信息采樣深度越高，采集的每個數(shù)據(jù)就越精確，越接近原始的模擬信息D/A轉(zhuǎn)換：數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號通過D/A轉(zhuǎn)換，在規(guī)定時間內(nèi)將數(shù)字信息按照音頻規(guī)定的形式輸出，存儲的聲音就被模擬了 4.2視頻信息數(shù)字化：視頻信息的數(shù)字化同音頻類似，需要兩個指標(biāo)來衡量，采用頻率和采用深度采樣頻率越高：單位時間內(nèi)捕獲畫面幀的數(shù)量越多，畫面的連續(xù)性就越好，動態(tài)連續(xù)性越好采樣深度越高，采集到的每幀畫面越清晰，靜態(tài)上越接近于實際情況信息安全信息安全概述1信息安全是指信息網(wǎng)絡(luò)的硬件，軟件，系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)受到保護，不因偶然或惡意的原因遭 到破壞而不正常工作2信息安全是涉及計算機科學(xué)、網(wǎng)絡(luò)、通信

16、技術(shù)、密碼技術(shù)、信息安全技術(shù)、應(yīng)用數(shù)學(xué)、信 息論的綜合學(xué)科3信息環(huán)境污染主要由垃圾信息、有害信息、虛假信息引起4信息安全產(chǎn)生的原因：網(wǎng)絡(luò)信息傳輸需要通過很多網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，因此信息被截獲避免不了網(wǎng)絡(luò)擁有比較復(fù)雜的設(shè)備和協(xié)議，而復(fù)雜系統(tǒng)的缺陷和漏洞是很難避免的計算機FZ計算機FZ : 一種高技術(shù)的犯罪手段，隨時隨地都可以發(fā)生計算機FZ手段：系統(tǒng)攻擊、網(wǎng)絡(luò)傳播、非法使用資源、盜號竊取機密計算機FZ特點：智能、隱蔽、廣域、危害、訴訟困難（找不到證據(jù)）、司法的滯后性防火墻技術(shù)1防火墻：內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)與Internet之間所設(shè)置的安全防護系統(tǒng)2防火墻阻止外部網(wǎng)絡(luò)對內(nèi)部資源的非法訪問，也阻止了內(nèi)部對外部的不安全訪問3

17、防火墻是通過對網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包進行解析與過濾的機制實現(xiàn)安全防護4防火墻主要用于實現(xiàn)訪問控制、授權(quán)認證、安全檢查、加密訪問控制：企業(yè)內(nèi)部與外部、內(nèi)部各部門之間實行隔離授權(quán)認證：授權(quán)不同用戶的不同訪問權(quán)限安全檢查：對流入網(wǎng)絡(luò)中的信息流進行檢查和過濾，防止病毒干擾和破壞加密：提供防火墻與用戶信息傳輸方面的安全保證，保證防火墻與防火墻之間的信息安全5防護墻的類型：過濾防火墻、代理防火墻、雙穴主機防火墻過濾防火墻：設(shè)置在網(wǎng)絡(luò)層，可以在路由器上實現(xiàn)包過濾代理防火墻：應(yīng)用層網(wǎng)關(guān)防火墻，由代理服務(wù)器和過濾路由器組成雙穴主機防火墻：利用主機實現(xiàn)安全控制功能，可以有多個網(wǎng)卡，連接不同的網(wǎng)絡(luò)計算機病毒及其防治1計算機病毒

18、：人為設(shè)計的程序，隱蔽在計算機中，對計算機不定期造成破壞2計算機病毒的產(chǎn)生：開始是由于惡作劇，而后來則因為利益而編寫這些類型的程序，獲取 利益或者報復(fù)3計算機病毒歷史：(1983年確認7987年開始得到重視)第1階段(1986-1989)：傳統(tǒng)的單機病毒，具有針對性，但很容易被排查第2階段(1989/991)：混合型病毒，更加隱蔽，自我保護措施強，可以變種第3階段(1992-1995)：多態(tài)性/自我變形病毒，病毒的多態(tài)性導(dǎo)致多維化發(fā)展 第4階段(1996.現(xiàn)在)：網(wǎng)絡(luò)病毒，利用互聯(lián)網(wǎng)進行傳播，傳播速度快、隱蔽性強、破壞性大4 計算機病毒表現(xiàn)形式：增加/減少文件長度：產(chǎn)生新文件或改變某些文件的屬

19、性使系統(tǒng)異常/癱瘓：刪除或改變系統(tǒng)的重要文件或可執(zhí)行程序改變磁盤分配：寫入特定信息，導(dǎo)致對磁盤進度操作時系統(tǒng)崩潰或出現(xiàn)異常存儲信息不正常：破壞磁盤目錄表和文件分配表FAT等減少可用內(nèi)存空間：進入內(nèi)存執(zhí)行時減少內(nèi)存空間5計算機病毒的特點：傳染性、隱蔽性、潛伏性、破壞性、針對性、不可預(yù)見性6計算機病毒分類： 6.1按照破壞性分：良性病毒：對平時操作有一定影響，但是不影響系統(tǒng)的正常運行惡性病毒：封鎖、干擾中斷與輸入輸出，甚至終止系統(tǒng)運行極惡性病毒：造成死機，系統(tǒng)崩潰，刪除程序或系統(tǒng)文件，破壞系統(tǒng)配置，甚至無法啟動 災(zāi)難性病毒：破壞分區(qū)表信息，主引導(dǎo)程序，分區(qū)表，刪除數(shù)據(jù)甚至格式化硬盤 6.2按照傳染方式分：引導(dǎo)區(qū)型病毒：通過軟盤在操作系統(tǒng)中傳播，