大學(xué)計(jì)算機(jī)信息技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)

-4-大學(xué)計(jì)算機(jī)信息技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)第一章信息技術(shù)概述比特（bit,binarydigit）即二進(jìn)位，只有0和1兩種取值，是組成數(shù)字信息的最小單位，一般用小寫(xiě)字母b表示。計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)信息的最小單位是字節(jié)（byte），用大寫(xiě)字母B表示。換算關(guān)系：1B=8b，八個(gè)比特（八位二進(jìn)制數(shù)字）構(gòu)成一字節(jié)。

一個(gè)觸發(fā)器可以存出一個(gè)比特。中央處理器中的寄存器可以存儲(chǔ)一組比特。

在內(nèi)存儲(chǔ)器中使用2的冪次作單位：1GB=1024MB=10242KB=10243B；在數(shù)據(jù)通信和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中常使用10的冪次作單位。二進(jìn)制轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制：按照每一位的權(quán)值依次展開(kāi)即可。

十進(jìn)制轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制：對(duì)整數(shù)部分從低位到高位除以逆序取余法，對(duì)小數(shù)部分從高位到低位乘以順序取整法。

二進(jìn)制轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制：對(duì)整數(shù)部分從低位到高位每四位用等值十六進(jìn)制數(shù)代換，不足四位在高位加零補(bǔ)足；對(duì)小數(shù)部分從高位到低位每四位用等值十六進(jìn)制數(shù)代換，不足四位在低位加零補(bǔ)足。

十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制：每個(gè)數(shù)字均用等值的二進(jìn)制數(shù)代換即可。

二進(jìn)制與八進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換與上述過(guò)程相似，每三位代換即可。一個(gè)數(shù)字或西文字符占據(jù)1個(gè)比特即8位二進(jìn)制，無(wú)符號(hào)整數(shù)取值范圍是[0,255(28-1)]。

n個(gè)二進(jìn)位表示的帶符號(hào)證書(shū)的取值范圍是[-2n-1+1,+2n-1-1]。帶符號(hào)整數(shù)的8位二進(jìn)制中必須留最高為作為符號(hào)位，0表示“+”，1表示“-”。

原碼和補(bǔ)碼：原碼即數(shù)值在計(jì)算機(jī)中的二進(jìn)位表示形式，補(bǔ)碼的正數(shù)表示與原碼相同，但負(fù)數(shù)表示保持最高符號(hào)位1不變，其余部分全部取反后加1即可。

定點(diǎn)數(shù)和浮點(diǎn)數(shù)：定點(diǎn)數(shù)指計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)中小數(shù)點(diǎn)固定的數(shù)字（整數(shù)和純小數(shù)），浮點(diǎn)數(shù)指小數(shù)點(diǎn)位置不固定的數(shù)字（除上述兩種情況以外的其他實(shí)數(shù)）。一般地，計(jì)算機(jī)中實(shí)數(shù)也叫做“浮點(diǎn)數(shù)”，而整數(shù)叫做“定點(diǎn)數(shù)”。ASCII碼：96個(gè)可打印字符和32個(gè)控制字符，每個(gè)字符用7位二進(jìn)制數(shù)編碼，同時(shí)最高位保持為0，故每位ASCII碼占據(jù)1個(gè)字節(jié)空間。比特的邏輯加（∨）：除了1∨1=1，其余與算術(shù)加法相同。

比特的邏輯乘（∧）：均與算術(shù)乘法相同。劃分計(jì)算機(jī)發(fā)展階段的標(biāo)準(zhǔn)是核心元件的類(lèi)別。計(jì)算機(jī)核心集成電路經(jīng)歷了電子管、晶體管、小規(guī)模集成電路、超大規(guī)模集成電路發(fā)展階段。晶體管的尺寸越小，集成度就越高，極限工作頻率就越高。

摩爾定律：?jiǎn)螇K集成電路的及成都平均每18~24個(gè)月翻一番。

我國(guó)第二代居民身份證是采用非接觸式IC卡制成的，進(jìn)一步改善了防偽性能。第二章計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)應(yīng)用模式的演變：集中計(jì)算模式、分散計(jì)算模式、網(wǎng)絡(luò)計(jì)算模式。

根據(jù)前文所述的計(jì)算機(jī)劃代標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算機(jī)從上世紀(jì)四十年代至七十年代中期以來(lái)一共可分為四代。

計(jì)算機(jī)分類(lèi)：巨型計(jì)算機(jī)、大型計(jì)算機(jī)、服務(wù)器、個(gè)人計(jì)算機(jī)、嵌入式計(jì)算機(jī)。巨型和大型計(jì)算機(jī)的區(qū)別在于巨型計(jì)算機(jī)的CPU個(gè)數(shù)是大型計(jì)算機(jī)的成百上千倍。

計(jì)算機(jī)邏輯組成：中央處理器(CPU)、內(nèi)存儲(chǔ)器、外存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備（通稱I/O設(shè)備）。它們通過(guò)總線相連。CPU、內(nèi)存儲(chǔ)器、總線等構(gòu)成計(jì)算機(jī)的“主機(jī)”；I/O設(shè)備和外存儲(chǔ)器通常稱為計(jì)算機(jī)的“外圍設(shè)備”或“外設(shè)”。CPU的根本任務(wù)是執(zhí)行指令。包括：寄存器組（暫時(shí)存放計(jì)算結(jié)果）、運(yùn)算器(ALU，進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算)、控制器（存放正在執(zhí)行的指令的地址）。

指令由操作碼和操作數(shù)地址組成。不同品牌的CPU大多數(shù)指令系統(tǒng)各不相同。

CPU性能指標(biāo)：字長(zhǎng)（能夠同時(shí)進(jìn)行運(yùn)算的二進(jìn)制位數(shù)即寄存器的寬度，32位或64位等）、主頻（內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸和操作速度快慢）、總線速度、高速緩存cache容量和結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)、邏輯結(jié)構(gòu)、內(nèi)核個(gè)數(shù)。PC主機(jī)機(jī)箱組件主板：CPU、內(nèi)存條、存儲(chǔ)器、顯卡、擴(kuò)充卡插槽、基本輸入/輸出系統(tǒng)BIOS（位于閃存即只讀存儲(chǔ)器ROM中，起到開(kāi)機(jī)自行診斷計(jì)算機(jī)故障和應(yīng)到加載操作系統(tǒng)的作用）、CMOS存儲(chǔ)器（隨機(jī)存取存儲(chǔ)器RAM，存有系統(tǒng)基本配置參數(shù)，關(guān)機(jī)斷電后需要干電池單獨(dú)供電）

計(jì)算機(jī)開(kāi)機(jī)過(guò)程：POST加電自檢程序→引導(dǎo)裝入程序→載入CMOS啟動(dòng)順序設(shè)置程序→載入基本外圍設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。在引導(dǎo)裝入程序之前用戶按下某一熱鍵即可啟動(dòng)CMOS設(shè)置程序存儲(chǔ)器（半導(dǎo)體）易失性存儲(chǔ)器RAM。靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器SRAM集成度低、價(jià)格高、速度快，適合做高速緩沖存儲(chǔ)器Cache；動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器DRAM集成度高、價(jià)格低、速度慢，適合做主存儲(chǔ)器（即內(nèi)存）。主存（內(nèi)存，DRAM）與CPU的速度差異用Cache（SRAM）進(jìn)行緩沖。非易失存儲(chǔ)器。分為電可擦可編程只讀存儲(chǔ)器EEPROM和閃存。外存（硬盤(pán)、閃存存儲(chǔ)器、存儲(chǔ)卡）每個(gè)盤(pán)片兩面均可記錄數(shù)據(jù)。盤(pán)片分為許多同心圓（磁道），每個(gè)磁道分為許多扇區(qū)，每個(gè)扇區(qū)一般容量為512B。一塊硬盤(pán)由數(shù)張盤(pán)片構(gòu)成，所有盤(pán)片相同半徑處的一組磁道稱為柱面。

硬盤(pán)容量=512*2*盤(pán)片數(shù)*磁道數(shù)*扇區(qū)數(shù)（字節(jié)）

固態(tài)硬盤(pán)基于半導(dǎo)體芯片，讀寫(xiě)速度超過(guò)傳統(tǒng)硬盤(pán)，具有極大發(fā)展?jié)摿?。I/O操作：將輸入設(shè)備輸入的信息送入內(nèi)存指定區(qū)域，或?qū)?nèi)存指定區(qū)域的內(nèi)容送出到輸入設(shè)備的操作過(guò)程。大多I/O設(shè)備并不包含在主機(jī)機(jī)箱內(nèi)。

總線，又稱I/O總線，其中有三類(lèi)信號(hào)：數(shù)據(jù)信號(hào)、地址信號(hào)、控制信號(hào)。

總線數(shù)據(jù)傳輸速率——帶寬MB/s=(總線頻率MHz*數(shù)據(jù)線寬度*每周期傳輸次數(shù))/8

USB接口是一種總線式串行接口。USB2.0接口理論數(shù)據(jù)傳輸速度60MB/s；USB3.0則為400MB/s，兩者一次性連接設(shè)備數(shù)量上限均為127個(gè)。掃描儀：手持式、平板式、膠片專用、滾筒式。其中家用辦公用途通常為平板式。

數(shù)碼相機(jī)工作原理：先將影像聚焦在成像芯片CCD或CMOS上，在經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換變成數(shù)字圖像并經(jīng)過(guò)一定的數(shù)據(jù)壓縮和圖像處理。

常見(jiàn)輸出設(shè)備：顯示器、打印機(jī)、繪圖儀、音箱等。第三章計(jì)算機(jī)軟件程序是軟件的主體，軟件指設(shè)計(jì)比較成熟、功能比較完善、具有某種使用價(jià)值的程序。軟件和程序本質(zhì)上是相同的。

軟件按功能和作用劃分可分為系統(tǒng)軟件（如BIOS）和應(yīng)用軟件。應(yīng)用軟件按開(kāi)發(fā)方式UCS標(biāo)準(zhǔn)：國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO制定的包括全世界現(xiàn)代書(shū)面文字使用的所有字符與符號(hào)在內(nèi)的統(tǒng)一編碼標(biāo)準(zhǔn)。GB18030：進(jìn)入21世紀(jì)后我國(guó)發(fā)布的新一代漢字編碼國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，不僅與GB2312和GBK向下兼容，而且擴(kuò)充了許多USC標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的編碼標(biāo)準(zhǔn)大五碼Big-Five：通行于臺(tái)灣、香港等繁體漢字使用地區(qū)的漢字編碼標(biāo)準(zhǔn)，只包含繁體漢字。最早于上世紀(jì)八十年代初創(chuàng)。文本的分類(lèi)：純文本（簡(jiǎn)單文本）、豐富格式文本、超文本圖像的參數(shù)：圖像大?。ǚ直媛剩⑽黄矫鏀?shù)目（顏色分量的數(shù)目，黑白圖像為1，彩色圖像一般為3）、像素深度（所有顏色分量二進(jìn)位數(shù)目之和）、顏色空間類(lèi)型（顏色描述方法，顯示器使用RGB，彩色打印機(jī)使用CMYK，圖像編輯軟件使用HSB）。

圖像數(shù)據(jù)量=圖像水平分辨率*圖像垂直分辨率*像素深度/8（比特）

圖像格式除了JPEG大多為有損壓縮，其他如BMP、TIF、GIF、PNG均為無(wú)損壓縮。物體形狀在計(jì)算機(jī)內(nèi)的描述稱為建模，根據(jù)模型生成圖形的過(guò)程稱為繪制，產(chǎn)生的圖像叫做計(jì)算機(jī)合成圖像，也稱為矢量圖形。計(jì)算機(jī)繪圖應(yīng)用領(lǐng)域有：計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)CAD和計(jì)算機(jī)輔助制造CAM、繪制地理圖像、作戰(zhàn)指揮和軍事訓(xùn)練、計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)和藝術(shù)等。多媒體技術(shù)處理的聲音主要是人耳可以聽(tīng)見(jiàn)的音頻信號(hào)，即全頻帶音頻。獲取音頻經(jīng)歷取樣、量化、編碼三個(gè)過(guò)程。麥克風(fēng)的作用是將模擬信號(hào)（聲波）以電信號(hào)的形式記錄下來(lái)，然后聲卡將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。MIDI音頻由聲卡上的音樂(lè)合成器合成。

數(shù)字音頻的碼率(bits/s)=取樣