計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)第一章知識(shí)點(diǎn)總結(jié)

計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)1.1信息技術(shù)與計(jì)算機(jī)信息（Information）的定義：⑴信息是不確定性的減少或消除⑵信息是控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)活動(dòng)時(shí)，與外界相互作用、相互交換的內(nèi)容⑶信息是事物運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)和狀態(tài)變化的方式信息技術(shù)（InformationTechnology），簡(jiǎn)稱IT。信息技術(shù)的定義就是能夠提高或擴(kuò)展人類信息能力的方法和手段的總稱。包括信息的產(chǎn)生、獲取、檢索、識(shí)別、變換、處理、控制、分析、顯示及利用的技術(shù)等等。信息技術(shù)三大核心技術(shù)：計(jì)算機(jī)技術(shù)微電子技術(shù)通信技術(shù)信息化社會(huì)的基本特征：⑴信息、知識(shí)、智力日益成為社會(huì)發(fā)展的決定力量。⑵信息技術(shù)、信息產(chǎn)業(yè)、信息經(jīng)濟(jì)日益成為科技、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展的主導(dǎo)因素。⑶信息勞動(dòng)者、腦力勞動(dòng)者、知識(shí)分子的作用日益增大。⑷信息網(wǎng)絡(luò)成為社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)設(shè)施。1946年2月，世界上第一臺(tái)計(jì)算機(jī)誕生于美國(guó)賓州大學(xué)，取名“電子數(shù)值積分計(jì)算機(jī)”（ElectronicNumericalIntegratorAndCalculator），簡(jiǎn)稱ENIAC。這臺(tái)計(jì)算機(jī)使用了17468個(gè)真空電子管，耗電174千瓦，占地170平方米，重達(dá)30噸，價(jià)格40多萬(wàn)美元，是一個(gè)昂貴耗電的“龐然大物”。由于ENIAC采用了電子線路來(lái)執(zhí)行算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算和存儲(chǔ)信息，從而大大提高了運(yùn)算速度，每秒可進(jìn)行5000次加法運(yùn)算。ENIAC存在著不能存儲(chǔ)程序、使用的是十進(jìn)制數(shù)且在機(jī)外用線路連接的方法來(lái)編排程序等明顯的弱點(diǎn)。美國(guó)電氣和電子工程師協(xié)會(huì)（InstituteofElectricalandElectronicsEngineers，IEEE）提出的，它根據(jù)計(jì)算機(jī)的規(guī)模和處理能力可以把計(jì)算機(jī)分為以下6類：巨型計(jì)算機(jī)小巨型計(jì)算機(jī)大型主機(jī)小型計(jì)算機(jī)工作站微型計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)的主要特點(diǎn)：處理（運(yùn)算）速度快計(jì)算精度高具有超強(qiáng)的“記憶”功能具有可靠的邏輯判斷能力高度的自動(dòng)化及人-機(jī)交互功能計(jì)算機(jī)的應(yīng)用已經(jīng)滲透到人類社會(huì)生活的各個(gè)領(lǐng)域。計(jì)算機(jī)的應(yīng)用可歸納為如下幾個(gè)主要的方面：科學(xué)計(jì)算信息處理過(guò)程控制計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)人工智能網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)：巨型化微型化網(wǎng)絡(luò)化智能化多媒體化1.2計(jì)算機(jī)編碼基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)中的數(shù)制：計(jì)算機(jī)科學(xué)中經(jīng)常使用十進(jìn)制、二進(jìn)制、八進(jìn)制和十六進(jìn)制。但在計(jì)算機(jī)內(nèi)部，不管什么樣的數(shù)都使用二進(jìn)制編碼形式來(lái)表示。每種數(shù)制中數(shù)碼的個(gè)數(shù)稱為該數(shù)制的基數(shù)位權(quán)：在任何數(shù)制中，數(shù)碼所處的位置不同，代表的數(shù)值大小也不同。某一位數(shù)碼代表的數(shù)值的大小是該位數(shù)碼與位權(quán)的乘積。234.18=2×102+3×101+4×100+1×10-1+8×10-2BODH二進(jìn)制數(shù)的常用單位 （一）位(bit) 位是二進(jìn)制數(shù)中的一個(gè)數(shù)位，可以是“0”或“1”。它是計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)的最小單位，稱為比特(bit)。 （二）字節(jié)(Byte) 通常將8位二進(jìn)制數(shù)組成一組，稱作一個(gè)字節(jié)。字節(jié)是計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)容量的基本單位，常將字節(jié)英文單詞Byte簡(jiǎn)寫成B，這樣常用的單位還有KB(千字節(jié))、MB(兆字節(jié))、GB(千兆字節(jié))等，它們與字節(jié)的關(guān)系是：1B=8bit1KB=210B=1024B1MB=210KB=1024KB1GB=210MB=1024MB字 字是指計(jì)算機(jī)一次存取、加工、運(yùn)算和傳輸?shù)臄?shù)據(jù)長(zhǎng)度。它是衡量計(jì)算機(jī)性能的一個(gè)重要指標(biāo)。計(jì)算機(jī)的字長(zhǎng)越長(zhǎng)，其運(yùn)算速度越快、計(jì)算精度越高。目前計(jì)算機(jī)的字長(zhǎng)有8位、16位、32位和64位等。計(jì)算機(jī)所處理的數(shù)據(jù)包括數(shù)值型數(shù)據(jù)和非數(shù)值型數(shù)據(jù)兩種。在計(jì)算機(jī)中表示一個(gè)數(shù)值型數(shù)據(jù)，要解決三個(gè)問(wèn)題：數(shù)的位數(shù)數(shù)的符號(hào)小數(shù)點(diǎn)的表示在計(jì)算機(jī)中表示數(shù)值型數(shù)據(jù)，小數(shù)點(diǎn)的位置總是隱含的，位置可以是固定的，稱為定點(diǎn)數(shù)，也可以是可變的，稱為浮點(diǎn)數(shù)。定點(diǎn)數(shù)表示法——一般分為定點(diǎn)整數(shù)和定點(diǎn)小數(shù)兩種：定點(diǎn)整數(shù)小數(shù)點(diǎn)位置約定在最低數(shù)值位的后面，用于表示整數(shù)。定點(diǎn)小數(shù)小數(shù)點(diǎn)位置約定在最高數(shù)值位的前面，符號(hào)位的后面，用于表示小于1的純小數(shù)。將二進(jìn)制數(shù)N用浮點(diǎn)形式表示，可表示為一個(gè)純小數(shù)與2的整數(shù)次冪的乘積形式。其中，N、S、C均為二進(jìn)制數(shù)。S稱為N的尾數(shù)，即全部的有效數(shù)字（數(shù)值小于1）。S前面的正負(fù)號(hào)表示整個(gè)數(shù)值的正負(fù)，稱為尾符。C稱為N的階碼，是指數(shù)的數(shù)值（通常是整數(shù)），它指明了小數(shù)點(diǎn)的實(shí)際位置。C前面的正負(fù)號(hào)是階碼的符號(hào)，稱為階符。三、字符編碼 （一）ASCII碼 ASCII碼，即美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)信息交換碼(AmericanStandardCodeforInformationInterchange)。ASCII包括32個(gè)通用控制字符、10個(gè)十進(jìn)制數(shù)碼、52個(gè)英文大小寫字母和34個(gè)專用符號(hào)，共128個(gè)元素，故需要用7位二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行編碼。BCD碼二—十進(jìn)制編碼“BinaryCodedDecimals”，簡(jiǎn)寫為BCD。BCD編碼種類很多，其中8421碼是最常用的一種BCD編碼。8421碼是將每1位十進(jìn)制數(shù)用4位二進(jìn)制代碼表達(dá)的一種編碼方式，即一個(gè)十進(jìn)制數(shù)采用一組4位二進(jìn)制代碼表達(dá)。選用0000～1001來(lái)一、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成 1945年，ENIAC誕生后，美籍匈牙利科學(xué)家馮?諾依曼(VonNeumann)對(duì)ENICA提出了重大的改進(jìn)理論，提出了一個(gè)“存儲(chǔ)程序”的計(jì)算機(jī)方案。這個(gè)方案包含三個(gè)要點(diǎn)：采用二進(jìn)制數(shù)的形式表示數(shù)據(jù)和指令。將指令和數(shù)據(jù)同時(shí)存放在存儲(chǔ)器中。由控制器、運(yùn)算器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備五大部分組成計(jì)算機(jī)。表示0～9十個(gè)數(shù)字。GB2312-80，簡(jiǎn)稱國(guó)標(biāo)碼，也叫漢字交換碼。漢字機(jī)內(nèi)碼是漢字在計(jì)算機(jī)內(nèi)部存儲(chǔ)、處理和傳輸用的信息代碼。漢字輸入碼也叫外碼，是一種為了將漢字通過(guò)鍵盤輸入到計(jì)算機(jī)中而設(shè)計(jì)的代碼，有數(shù)字編碼、音碼、形碼、音形碼等。漢字字形碼是一種使用點(diǎn)陣方法構(gòu)造的漢字字形的字模數(shù)據(jù)，在顯示或打印漢字時(shí)需要使用漢字字形碼，也稱為漢字字庫(kù)。漢字字形點(diǎn)陣有16×16、24×24、32×32、64×64、96×96、128×128、256×256點(diǎn)陣等。1.3計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成（一）運(yùn)算器 運(yùn)算器是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的部件。運(yùn)算器的主要部件是算術(shù)邏輯單元，即ALU(ArithmeticLogicalUnit)，另外還包括一些寄存器和其它部件。它的基本操作是進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算。算術(shù)運(yùn)算是按算術(shù)規(guī)則進(jìn)行的運(yùn)算，如加、減、乘、除等。邏輯運(yùn)算一般指非算術(shù)性質(zhì)的運(yùn)算，如比較大小、移位、邏輯“與”、邏輯“或”、邏輯“非”等。（二）控制器 控制器的主要作用是指揮計(jì)算機(jī)各部件協(xié)調(diào)地工作。它是計(jì)算機(jī)的指揮中心，在控制器的控制之下，將輸入設(shè)備輸入的程序和數(shù)據(jù)，存入存儲(chǔ)器，并按照程序的要求指揮運(yùn)算器進(jìn)行運(yùn)算和處理，然后把運(yùn)算和處理的結(jié)果再存入存儲(chǔ)器中，最后將處理結(jié)果傳送到輸出設(shè)備上。 通常把運(yùn)算器和控制器合稱為中央處理器CPU(CenterProcessingUnit)。（三）存儲(chǔ)器 存儲(chǔ)器是用來(lái)存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)的部件。存儲(chǔ)器又分為內(nèi)存儲(chǔ)器(主存儲(chǔ)器)和外存儲(chǔ)器(輔助存儲(chǔ)器)兩類。內(nèi)存儲(chǔ)器簡(jiǎn)稱內(nèi)存，用來(lái)存儲(chǔ)當(dāng)前要執(zhí)行的程序和數(shù)據(jù)以及中間結(jié)果和最終結(jié)果。內(nèi)存儲(chǔ)器由許多存儲(chǔ)單元組成，每個(gè)存儲(chǔ)單元都有自己的地址。根據(jù)地址就可以找到所需的數(shù)據(jù)和程序。外存儲(chǔ)器簡(jiǎn)稱外存，用來(lái)存儲(chǔ)大量暫時(shí)不參與運(yùn)算的數(shù)據(jù)和程序，以及運(yùn)算結(jié)果。（四）輸入設(shè)備 輸入設(shè)備是將用戶的程序、數(shù)據(jù)和命令輸入到計(jì)算機(jī)的內(nèi)存器的設(shè)備。最常用的輸入設(shè)備是鍵盤，常用的輸入設(shè)備還有鼠標(biāo)器、掃描儀、手寫板等。 （五）輸出設(shè)備 輸出設(shè)備是顯示或硬拷貝計(jì)算機(jī)運(yùn)算和處理結(jié)果的設(shè)備。最常用的輸出設(shè)備是顯示器和打印機(jī)，常用的輸出設(shè)備還有繪圖儀等。一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成。硬件系統(tǒng)指由電子部件和機(jī)電裝置組成的實(shí)體。軟件系統(tǒng)指裝在硬件中的各種程序以及全部的應(yīng)用技術(shù)資料。硬件和軟件是不可分割的整體：沒(méi)有計(jì)算機(jī)硬件，軟件的功能就無(wú)處實(shí)現(xiàn)；沒(méi)有軟件的計(jì)算機(jī)，就是沒(méi)有靈魂的“裸機(jī)”，不會(huì)做任何工作。軟件要根據(jù)已有的硬件來(lái)安裝，才能發(fā)揮作用。硬件要根據(jù)新軟件設(shè)計(jì)的需要而加以改進(jìn)，才具有發(fā)展?jié)摿?。目前的發(fā)展趨勢(shì)是硬件集成度越來(lái)越高，軟件應(yīng)用的范圍越來(lái)越寬，功能越來(lái)越強(qiáng)。1.4計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)一、總線的概念總線（Bus）是連接多個(gè)設(shè)備的信息通道，實(shí)際上是一組信號(hào)線。每根信號(hào)線都可以傳輸二進(jìn)制的信號(hào)。它是一種共享的傳輸通道，它所傳輸?shù)男盘?hào)可以被所有接入該總線的設(shè)備接收，但同一時(shí)刻只能有一個(gè)設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)到總線上。而且，只有CPU和主存儲(chǔ)器是與總線相連，輸入設(shè)備、輸出設(shè)備、外存儲(chǔ)取等外部設(shè)備則是通過(guò)接口電路與總線相連微型計(jì)算機(jī)采用總線結(jié)構(gòu)將CPU、主存儲(chǔ)器和輸入、輸出接口電路連接起來(lái)總線的分類：內(nèi)部總線——芯片內(nèi)部連接各元件的總線；系統(tǒng)總線——指連接CPU、存儲(chǔ)器和各種輸入/輸出接口（I/O接口）的總線；外部總線——是微機(jī)和外部設(shè)備之間的總線。系統(tǒng)總線數(shù)據(jù)總線DB（DataBus）——用于CPU與主存儲(chǔ)器、CPU與I/O接口之間傳送數(shù)據(jù)信息。數(shù)據(jù)總線的寬度（根數(shù)）決定每次能同時(shí)傳輸信息的位數(shù)，因此它是決定計(jì)算機(jī)性能的主要指標(biāo)。地址總線AB（AddressBus）——用于給出源數(shù)據(jù)或目標(biāo)數(shù)據(jù)所在的主存單元或I/O端口的地址。地址總線的寬度決定了CPU的尋址能力。控制總線CB（ControlBus）——用來(lái)控制對(duì)數(shù)據(jù)總線和地址總線的訪問(wèn)和使用。總線的帶寬總線的帶寬指的是單位時(shí)間內(nèi)總線上可傳送的數(shù)據(jù)量，即通常所說(shuō)的每秒鐘傳送的字節(jié)數(shù)，它與總線的位寬和總線的工作頻率有關(guān)?？偩€的位寬總線的位寬指總線能同時(shí)傳送的數(shù)據(jù)位數(shù)，即數(shù)據(jù)總線的位數(shù)?？偩€的工作頻率 總線的工作頻率也稱總線的時(shí)鐘頻率，以MHz為單位。工作頻率越高，總線工作速度越快，總線帶寬越寬。總線帶寬=總線位寬÷8×總線工作頻率（單位MB/s）。1.5計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)軟件是指用來(lái)指揮計(jì)算機(jī)運(yùn)行的各種程序的總和以及開(kāi)發(fā)、使用和維護(hù)這些程序所需的技術(shù)資料。軟件系統(tǒng)的主要任務(wù)：提高機(jī)器的使用效率發(fā)揮和擴(kuò)大機(jī)器的功能和用途為用戶使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)提供方便計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)分兩大類：系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件是指為其它軟件服務(wù)的軟件。系統(tǒng)軟件主要功能是簡(jiǎn)化計(jì)算機(jī)操作，充分發(fā)揮硬件功能，支持應(yīng)用軟件的運(yùn)行并提供服務(wù)。系統(tǒng)軟件在為應(yīng)用軟件提供上述基本功能的同時(shí)，也進(jìn)行著對(duì)硬件的管理，使在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上同時(shí)或先后運(yùn)行的不同應(yīng)用軟件有條不紊地共同使用同一套硬件設(shè)備。系統(tǒng)軟件的兩個(gè)主要特點(diǎn)：通用性基礎(chǔ)性操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)是系統(tǒng)軟件的核心，是計(jì)算機(jī)硬件的第一級(jí)擴(kuò)充。操作系統(tǒng)是一種對(duì)計(jì)算機(jī)的全部軟件資源和硬件資源進(jìn)行控制和管理，合理組織計(jì)算機(jī)工作流程以充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)的工作效率，方便用戶使用而配置的系統(tǒng)軟件。操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)和用戶之間的接口和橋梁。操作系統(tǒng)的主要作用：提高系統(tǒng)資源的利用，通過(guò)對(duì)計(jì)算機(jī)軟、硬件資源進(jìn)行合理的調(diào)度與分配，改善資源的共享和利用狀況。提供方便友好的用戶界面。提供軟件開(kāi)發(fā)的運(yùn)行環(huán)境，在開(kāi)發(fā)軟件時(shí)，需要使用操作系統(tǒng)管理下的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，調(diào)用有關(guān)的工具軟件及其它軟件資源。指令——在計(jì)算機(jī)中，指揮計(jì)算機(jī)完成某個(gè)基本操作的命令稱為指令。指令系統(tǒng)——所有指令的集合稱為指令系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)語(yǔ)言——表示指令系統(tǒng)的語(yǔ)言稱為計(jì)算機(jī)語(yǔ)言，又稱為程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，是人機(jī)交流信息的一種工具。程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言可分為三類：機(jī)器語(yǔ)言匯編語(yǔ)言高級(jí)語(yǔ)言對(duì)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言進(jìn)行翻譯處理的軟件統(tǒng)稱為語(yǔ)言處理系統(tǒng)軟件。語(yǔ)言處理系統(tǒng)軟件包括：用于翻譯匯編語(yǔ)言程序的匯編程序；用于翻譯各種高級(jí)語(yǔ)言程序的解釋程序；用于翻譯各種高級(jí)語(yǔ)言程序的編譯程序。通常把語(yǔ)言處理系統(tǒng)軟件歸入系統(tǒng)軟件。目前已有數(shù)百種高級(jí)語(yǔ)言，這些語(yǔ)言各有特點(diǎn)，分別適用于編寫某一類型的程序，它們都有各自的語(yǔ)言處理系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（DatabaseManagementSystem，DBMS）是為數(shù)據(jù)庫(kù)的建立、使用和維護(hù)而配置的系統(tǒng)軟件。DBMS建立在操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行統(tǒng)一的管理和控制，是可用來(lái)管理數(shù)據(jù)庫(kù)并與數(shù)據(jù)庫(kù)相互作用的工具。與數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)相關(guān)的幾個(gè)概念：數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)據(jù)模型關(guān)系模型數(shù)據(jù)庫(kù)（Database，DB）是指存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)有結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)的集合數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)（DatabaseSystem，DBS）是指引入數(shù)據(jù)