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专升本计算机笔记1
计算机笔记
第一章
1.图灵:
最早提出人工智能(AI),凡是人类能思考完成的工作,计算机
也能。
提出图灵测试,给出图灵机模型。
2.
(1)世界上第一台第一计算机名字ENIAC(红色)
时间1946地点美国
(2)工作特点:
①采用十进制
②没有存储功能
③世界上最早计算机,用于军事科学领域的数字计算
3.世界上第一台具有存储功能计算机
(1)名称:
edvac(蓝色)
时间地点1949美国
(2)[重点]由冯'诺依曼领导团队研发成功,并符合现代
计算机原理
①计算机的硬件系统由运算器控制器存储器输入设备输出设备
②计算机内部数据一律采用二进制
③计算机采用程序存储,程序控制的工作方式
1.1.2计算机发展历史
按计算机使用的逻辑元件(电子器件电子元件制作核心设备的材料)
计算机分为四代
1.第一代计算机,名称:
电子管件计算机
(1)硬件
①逻辑元件:
电子管
②存储器:
水银延迟线或阴极射线管
(2)[重点]软件
第一代计算机使用第一代编程语言(机器语言)和第二代编程语言
(汇编语言)实现程序编写,没有操作系统软件
①第一代编程语言:
机器语言,采用二进制的0和1表示
,是计算机唯一能直接执行的语言。
计算机语言特点:
程序编写效率低,执行效率高。
由于不同类型的计算机指令系统不同,因此,在一
种机型上编写的机器语言程序,在其他机型上就无法运
行,机器语言可移植性跨平台性差
②第二代编程语言:
汇编语言,由于使用助记符(非
二进制数字),因此,使用汇编语言编写的源程序(程序员
编写的程序代码),必须经汇编程序(属于语言处理程序,就是个翻译
)转化为目标程序(二进制的机器语言)后,才能被计算机执行。
与机器语言相比:
编写效率高,执行效率低。
具有一定的可
移植性和跨平台性。
③机器语言和汇编语言都属于面向机器低级语言(
最靠近硬件系统)
2.第二代计算机名称:
晶体管计算机
(1)硬件
逻辑元件是晶体管:
使用磁芯等材料制作的内存
(2)[重点]第二代计算机使用第三代编程语言
(高级语言)编程。
没有操作系统软件。
①特殊的,BASIC语言编写的源程序,必须经
解释程序(属于语言处理,是个翻译)转化为机器语言后,
才能被计算机执行。
工作特点:
解释一条,执行一条,下次再要执行,重新
解释。
因此,与其他高级语言相比,执行效率低。
②其他语言(例:
c,c++,C#,JAVA)编写的源程序,
必须经编译程序属于语言处理,是个翻译()转化为目标程序
(机器语言),才能被计算机执行。
工作特点:
一次编译,多次执行(只需要执行目标程序即可)
[总结]:
低级语言与高级语言相比接近机器硬件部分,
编写效率低,但执行效率高。
高级语言的可移植性和跨平台性强。
3.第三代计算机名称:
集成电器计算机
(1)逻辑元件使用集成电路:
内存使用半导体材料制作,沿用至今。
(2)使用高级语言编程,第三代计算机开始出现操作系统
软件。
4.第四代计算机名称:
大规模和超大规模集成电路计算机
(1)硬件
(2)软件
特别的
①1980年,由美国IBM研发成功IBM~PC(个人计算机)
②1982年,出现多媒体计算机(使用文字,声音,图形,
图像,动画,视频等多媒体形式,传播信息)
③出现了计算机网络(Internet是计算机网络的一个产品)
④出现了超级计算机(巨型机)。
例,美国的“顶点”
,中国的“神威-太湖之光”,天河二号。
1.1.3微处理器
1.计算机核心部件是CPU(中央处理器或中央处理单元)
2.微型计算机(PC)使用CPU称微处理器(微处理器是CPU
CPU不一定是微处理器)
3.目前世界上主要的微处理器的生产商Inter和AMD
1.1.4[重点填空多选简答]未来计算机发展趋势?
答:
(运算速度)巨型化,(体积)微型化,(信息传播)网
网络化,(分工方式)网络化,(工作方式)智能化,(信息集成)
多媒体化。
1.2.1[重点填空多选简答]计算机的特点或计算机工作特点?
(注意顺序)
①运算速度快
②计算精度高
③“记忆”能力强
④逻辑判断能力强
⑤具有自动运行能力
⑥可靠性高
[说明]
1.运算速度是指CPU中的运算器的主频,即每秒钟
运算的次数。
例如,某pc机主频是3.3GHZ含义
2十次方=1024=1k=1000
2十次方-2十次方=1024-1024-1024=1024k=1M
2十次方-2十次方-2十次方=1024-1024-1024=1024M=1G
1024G=1T
(K.M.G.T是数量级,不是单位)
表示每秒中运算
3.3×1024×1024×1024或3.3×1000×1000×1000次
(1)
2.计算精度:
是指CPU(中的运算器)每次能处理数据的位
(bit)数,即字长,决定了计算精度。
例如,某主机的字长64位(bit)含义
(1)计算机中的(0)2或
(1)2表示1位(bit)
pc的字长有8163264位机
字长越长,精度越高
某主机的字长为64bit,表示每次运算处理64位
数据
(2)每组字长的数据,称一个字(word)。
例如,64位机的每个字,长度是64位
(3)[重点]1Byte(字节)=8bit
字节是数据存储的基本单位
位…………处理…………
[提醒]除存储之后,其他全是处理文件是信息组织的基本单位
[填空题]64位机每次处理8字节的数据
3.计算机的记忆能力,是指计算机的存储容量。
存储容量=没存储器的容量+外存储器容量
(1)内存储器分为RAM(随机存储器,制作内存条)
ROM(只读存储器)
手机中的运行内存,指RAM的容量
(2)外存储器一般指硬盘容量
手机的内存指SD卡,属于外存。
例如,某pc机内存4GByte
4000000000(数量)byte(单位)
外存120GB
4.计算机具有自动运行能力原因是采用程序存储程序控制工作的方式
存储程序:
指将程序预先安装在计算机中
程序运行:
之后,不再需要存储,直接运行即可
5.可靠性是指计算机无故障,连续工作时间
[判断题]计算机的可靠性是指无故障工作时间(错)
1.2.2计算机分类
1.按计算机的功能,分为专用机和通用机(没考过)
2.通用计算机按性能,分为巨型机,大型机,小型机,微型机。
3.(选择题)巨型机的应用领域军事科学,航空航天,海洋,天气预报,空间站,卫星等。
4.微型机一般应用于家庭或办公。
1.2.3计算机的应用[重点,简答题选择题填空题]
计算机的应用领域?
计算机的功能?
计算机的作用?
答:
①科学计算
②信息处理
③实时控制
④计算机辅助设计
⑤人工智能
⑥网络应用
[说明]
1.科学计算是计算机最核心的主要的作用。
适用用于
数据量大,运算规则简单的环境。
2.信息处理通过对数据的收集,存储,加工,获取相关信息。
例如,教务管理系统,图书管理系统,四六级报名系统,人事工资管理
系统,办公自动化系统等。
3.实时控制指工业,农业,物流业的生产自动化过程。
4.CAD……………计算机辅助设计
CAM………………制造
CAI…………………教学
CAT………………测试
CAE………………工程
5.人工智能利用计算机模拟人类的思维活动
例如,人机博弈,机器人,人脸识别,自动驾驶,几何证明等。
6.网络应用:
如电子商务和电子政务,物联网。
1.3数据和信息的关系
1.先获取数据,存储加工处理后,得到信息。
2.信息高速公路指在Internet中快速传输的数据或信息。
Internet不是信息高速公路,是信息高速公路的基础或雏形。
1.4计算机系统的组成
1.计算机系统是由硬件系统和软件系统两个部分组成
2..硬件系统=运算器(核心)+控制器+存储器(指内存)+输入设备+输出设备
3.CPU=运算器+控制器
4.主机=CPU+内存储器
(硬件指具体的物理设备,如CPU,内存条,显卡。
键盘,硬件系统是指原理性结构)
1.4.1硬件系统
导言以图示方式,说明计算机的硬件系统(简答题)。
画出来
[提醒]计算机内部有两种数据流,数据流,和指令流。
1.运算器的功能
(1)运算器又称(ALU)算术逻辑单元
(2)功能:
实现算数运算和逻辑运算。
(3)运算器中自带存储器,称寄存器,用于存储器操作数。
2.硬件系统=运算器(核心)+控制器+存储(指内存)+输入设备+输出设备
3.CPU=运算器+控制器
4.主机=CPU+内存储器
(硬件系统指具体的物理设备,CPU,内存条,显卡。
键盘硬件系统是原理性结构)
2.控制器
(1)控制器自带存储的寄存器。
用于存放下一条执行指令的地址。
(2)[重点]控制器功能(分三步)
①读取指令,(从内存中提取)
②译码,解释执行。
(将指令转化二进制的机器语言)
③取指周期:
即控制器从内存中读取指令的频率,频率越高,速度越快。
3.存储器
(1)冯氏结构的存储器,指内存(又称主存)
(2)存储器每个存储单元都有一个唯一的编码,称存储单元。
地址,地址固定不变的,存储单元中的数据会变。
4.输入设备:
必不可少的是键盘。
其他的还有鼠标,扫描仪,麦克风,照相机,摄像机,手写板等。
5.输出设备必不可少的是显示器。
其他的还有打印机,绘图仪,音响。
[重点]外存储器(如:
硬盘,光盘。
U盘)等,即是输入设备也是输出设备。
将硬盘的文件打开,即读入内存时,是输入设备。
将内存的文件打开保存,即写入外存时,是输出设备。
1.4.2指令
1.程序是保存在外存中的文件,是静态的。
2.运行程序。
将打开的文件。
转化为指令,是动态的,指令是正在运行的程序。
3.[重点]指令=操作码+地址码(或操作数)
操作码是功能。
操作数是功能的作用对象。
1.5
1.计算机的内部数据一律采用二进制。
2.计算机科学中,数制二进制(B),八进制(O),十进制(D),十六进制(H)四种。
1.5.1基数
十进制的基数是(R)是十,即逢十进一
二二,二一
八八,八一
十六十六,十六一
1.5.2进制转化运算
1.十进制(D)转二进制(B)
运算规则:
以十进制为被除数,二进制为基数为2为除数,求余数。
例如:
(10)10=(1010)275=(101011)2
255=11111111(B)(1Byter=8bit)
1Byter数据,转化为十进制无符号,取值范围0~255
00000000-11111111
(2)十进制的小数转二进制
运算规则:
使用二进制的基数2,乘以十进制数后。
取整数部分。
[提醒]十进制转二进制,不一定能精确转化。
一般保留小数点5-6位
例:
123.1=1111011.0001B
2.二进制转十进制
运算规则:
二进制数按基数和位权数展开运算。
1011.1B=11.5D
3.二进制与八进制
3个进制位对应1个八进制位
(1)二进制转八进制
运算规则:
二进制整数部分,从右向左。
依次去了3位,不足3位,左补0,二进制的小数部分,从左到右,依次取3位,不足3位,右补0,之后将每组二进制数转十进制(对应八进制)
10110110.11=(266.6)8
BDH
01022
11066
11066
11066
例:
11001101.01B=(315.2)8
0113
0011
1015
0102
(2)八进制转二进制
运算规则:
将每位八进制数看做十进制,转化位3位二进制数
例如:
(266.6)8=10110110.11B=182.75D
(146.7)8=1100110.111B=102.875D
4.二进制与十六进制
4个二进制对应一个十六进制数
(1)二进制转十六进制B转H
运算规则:
二进制整数部分,从右向左,依次取4位,不足4位,左补0,二进制的小数部分,从左向右,依次取4位。
不足4位,右补0,之后,将每组二进制数转十进制,超过9的数字采用ABCDEF表示
10110110,1100=B6.CH
BDH
101111B
011066
110012C
001110101100.1000B=H
(2)H转B
运算规则:
将每位十六进制数看作十进制转化为4位二进制数
3AC.8H=1110101100B
HDB
330011
A101010
C121100
881000
E3.8H=11100011.1B=227.5D
5.八进制十六进制转十进制,先转二进制,再转
1001101B=H
523=1000001011B=20BH=1013O
1100H=1000100000000B=4096+256D
101.1=1100101.00011001B=65.19H
FF.1H=11111111.0001B=255.06250D
(123)8=01010011B=(53)16
0.1H=0.0001B=0.0625D
0.1B=0.5D=0.8H
1.6数据在计算机中存储形式或编码形式
浮点数(小数)在计算机中编码形式
西文在计算机中采用ASCII编码形式
整数………………………………………………补码……
汉字………………………………………………机内码……
1.浮点数采用阶和尾的编码形式,存储计算机中(P23表1-3)BCD编码用4位二进制数表示1个十进制数字
2.[重点]
整数在计算机中的编码形式(存储形式)
计算机中,整数采用补码形式编码存储
每个整数的最高位(左)位(bit)是符号位
(0)2表示正数
(1)正整数(原码=反码=补码)
(1)2表示负数
例如:
求10在计算机中的编码形式(1Byter)
[分析]1(Byter)=8位,最高位为(0)2
原码=(00001010)2
原码=反码=补码
答:
10在计算机中的存储形式00001010
(2)负整数
例如:
求-10在计算机中的编码形式(1Byter)
原码(10001010)2表示负数
反码(11110101)2
补码(11110110)2补码=反码+1
答:
-10在计算机中的编码形式是11110110
例,求-43在计算机中的存储形式(占1Byter)
原码(10101011)
反码(11010100)
补码(11010101)
答:
-43在计算机中存储形式是11010101
[补充]求证:
补码的补码是原码
例如:
已知某数在计算机中存储形式11010101
求原码
补码=11010101
反码=10101010
原码=反码+1=10101011
答:
原码是10101011
11010.1101B=32D=0=H
(51.32)B=D
85EH=B
1.6.2字符数字(西文汉子)
1.西文字符
(1)所有的PC机中必须使用编码形式ASCLL
(2)ASCII是美国标准信息交换码
(3)每个ASCII编码占用1Byter的存储空间,其中最高位是校验位(用于验证数据传输的正确性,默认的(0)2)后7位(bit)是编码位,共有27=128种编码形式
即ASCII,可打印输出95个字符,(提醒:
space空格是打印输出字符)
(4)大写字母“A”ASCII码十进制65
“D”68
小写字母“a”97
数字“0”48
“9”57
[提醒]考试要求字符的十六进制形式
例:
已知字母ASCII十进制形式65,求F十六进制形式?
[分析]A:
65F:
70
F二进制:
0100011046H
(5)比较大小
sp(符号)<数字<@<大写字母<小写字母<机内码
2.汉子编码
(1)国际码(=交换码):
将汉子与符号划分为GB2312-1980
一级汉字:
常用,按拼音排序,3755个
二级汉字:
不常用,按部首排序,3088个
汉字符号:
有682个
[总结]汉字共有3755+3088=6763
汉字国际码:
6763+682=7445
[提醒]国际码不是汉字在计算机中的编码形式
(2)区位码将国际码字符按区位(01-94)和位码(01-94),进行排列,例如汉字“啊”区位码:
表示区(横)码=16(十进制,位(竖)码=01十进制)1601
[提醒]区位码不是汉子在计算机中编码形式
(3)机内码(汉字)(00必考)
①机内码是汉字在计算机中存储形式(编码形式)
②机内码采用16位(2Byter)二进制表示
③每个字节最高位都是
(1)2,用于区分ASCII码
④已知某汉字的区位码1601,求机内码十六进制,
[分析]区码+20H(32D)交换码最高字节
位码+20H(32D)交换码最低字节
交换码最高位+80H(128D)=机内码高位
交换码最低位+80H(128D)=机内码低位
机内码高位=16+32+128=10110000B=BOH
机内码低位=01+32+128=10100001B=A1H
答:
此汉子机内码的区位码是3645,求交换码十六进制形式。
交换码高位:
36+32=01000100B=44H
交换码低位:
45+32=01001101B=4DH
答:
此汉字国际码444DH
例:
某汉字的国际码397AH,求汉字机内码
机内码高位:
39H+80H=B9H
机内码低位:
7AH+80H=FAH
答:
此汉字机内码是B9FAH
(4)输入码(输入法的编码)
①又称外码
②输入码为:
音码,形码,混合码(音形码)
③拼音输入法使用音码
五笔使用形码
五笔+拼音使用混合码
[重点]无论使用哪种输入码,调用内码是相同的。
(5)字形码(二字库码=字模码,是汉字输出的字体,字形,字号。
字形码两种形式)
①点阵:
例如,某汉字采用16×16点阵形式输出,则占用存储空间=16×16(bit)/8=32(Byter)
如,1000个32×32点阵汉字输出占用存储空间=128KB
②全真字体(TrueType)特点:
放大,缩小,旋转,不会变形。
1.7数字运算
包括算术运算(+-×/)和逻辑运算(与,或,非)
1.算术运算建议将二进制转为十进制,再转二进制
例如:
1101×101=
2.逻辑运算
(1)逻辑:
与
①运算符有:
×∧∩and
②运算规则:
只有1∩1=1,其它为0(全部)
③逻辑值:
“False”假,用0表示,非0表示“Frue”真
④例如:
完成以下逻辑运算结果
1101101×1101=00001101
1101101[×]默认算术运算
∧0001101
---------
0001101
(2)逻辑:
或
①运算符:
+∨∪OR
②运算规则:
只有0∪=0,其他为1(全部)
③例如:
给出以下逻辑运算结果
1101101+1101=1101101
1101101
+0001101
---------
1101101
(3)逻辑非(取反)
第2章计算机硬件系统和软件系统
导言:
1.一个完整的计算机系统是由硬件系统,软件系统构成
2.硬件系统=运算器(核心)+控制器+存储器+输入+输出(原理性结构)
3.硬件指CPU,内存条,主板。
显示器,键盘,具体物理设备。
4.软件系统=系统软件+应用软件
5.计算机所有的功能,都是软件功能,没有安装软件计算机,没有任何功能,称“裸机”
6.系统软件=操作系统(核心)+编程语言和语言处理程序+数据库管理系统+工具软件+驱动程序
2.1图示P35说明计算机硬件系统结构
2.1
1.主板(计算机中最大物理设备)两个芯片组
(1)北桥芯片:
控制CPU与内存,显存之数据交换
(2)南桥芯片:
控制主机(的总线结构)与外设(外部)设备,I/0设备,接口间数据传输。
2.主板上有两个ROM(只读存储器)芯片
(1)BIOS芯片:
存储的是硬件基本驱动程序。
实现操作系统的即插即用(PnP)功能
[补充]所有的硬件必须先安装驱动程序后,才能使用,windows操作系统支持PnP功能,
即对新添加硬件会自动识别。
并安装驱动程序。
此功能由BIOS芯片完成。
[问]PnP的设备需要安装程序,不需要用户手工安装。
(2)CMOS芯片:
存储的是计算机的配置信息。
如:
开机口令,日期时间,磁盘启动顺序等。
主板上有一块高能电池。
维持CMOS中信息不会丢失。
3.主板上的外部设备接口(电路)
显示适配器(显卡),网络适配器(网卡)
声音适配器(声卡),IDE(硬盘,光盘驱动器接口)
USB(通用串行总线接口),串行接口(COM)并行接口
2.1.2CPU
1.计算机核心设备CPU(中央处理器或中央处理单元)
2.CPU.=运算器(核心)+控制器
3.微型计算机中使用的CPU称:
微处理器
4.微处理器按字长划分:
8163264bit
5.目前世界主要CPU生产有:
Inter,AMD公司。
2.1.3存储器
1.存储器=内存储器(内存或主存)+外存储器(外存或辅存)。
2.[重点]选择,简答,:
内存,外存区别?
答:
内存:
中存储是指令和数据,动态的;CPU只能直接访问内存中数据,内存中数据断电,会丢失。
外存:
存储是文件,是静态。
CPU不能直接访问外存中的数据。
外存中数据须进入内存,才能被CPU访问,外存中数据断电后,不会丢失。
内存和外存相比存储量小,运行速度快。
3.内存=RAM(随机存储器)+ROM(只读存储器)
内存容量一般只RAM容量,即内存条容量。
4.[重点]RAM,ROM区别
答:
RAM:
随机存储器,存储是指令(正在运行的程序)和数据,即可读,也可写,断电后丢失。
ROM:
只读存储器,存储系统信息,只读。
不能写,断电后,不会丢失。
5.RAM分为:
静态RAM(SRAM)和动态(DRAM)
(1)动态RAM需要:
定期刷新,所以。
工作速度慢。
是制作内存条材料。
(2)静态RAM无需:
定期刷新,所以,工作速度快,是高速(canche)缓存的材料。
6.[重点]Canche的功能:
介于CPU与内存之间设备。
由于CPU工作速度快,内存速度慢。
canche(不需要多大64MB)是用于解决两者直接速度不匹配的问题。
(进入canche数据,不一定被CPU处理)
7.ROM分为
CD-ROM光盘只读存储器
PROM可编程只读存储器(只能写入一次ROM芯片)
EROM可擦除可编程只读存储器,可多次写入,可多次删除的ROM芯片。
8.硬盘
(1)
硬盘=硬盘存储器(盘片)+硬盘驱动器
(2)[重点]:
硬盘采用磁道,扇区的形式存储信息。
(3)磁道是直径不同的同心圆。
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