大学计算机基础超详细知识点(高手总结)免费(更新版).pdf
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1、第一章第一章电脑及信息技术概述电脑及信息技术概述1.1.电子电脑的发展历程1946 年 2 月由宾夕法尼亚大学研制成功的 ENIAC 是世界上第一台电子数字电脑。“诞生了一个电子的大脑” 致命缺陷:没有存储程序。电子技术的发展促进了电子电脑的更新换代:电子管、 晶体管、集成电路、大规模及超大规模集成电路电子电脑发展时间:第一代 1946-1958 电子管电脑,主要应用科学计算和军事计算第二代 1958-1964 晶体管电脑,主要应用于数据处理领域第三代 1964-1971 集成电路电脑,主要应用于可科学计算,数据处理,工业控制等领域第四代 1971 年以来 超大规模集成电路,深入到各行各业,家
2、庭和个人开始使用电脑2.2.电脑的类型按电脑用途分类:通用电脑和专用电脑按电脑规模分类:巨型机、大型机、小型机、微型机、工作站、服务器、嵌入式电脑按电脑处理的数据分类:数字电脑、模拟电脑、数字模拟混合电脑3.3.电脑的特点及应用领域电脑是一种能按照事先存储的程序, 自动、 高速地进行大量数值计算和各种信息处理的现代化智能电子设备。 含义A.运算速度快运算速度用 MIPS(百万条指令每秒)来衡量,是电脑性能的指标之一B.计算精度高应用于数值计算C.具有逻辑判断能力 信息检索、图形识别D.记忆性强E.可靠性高、通用性强 应用于数据处理、工业控制、辅助设计CAD 、辅助制造CAM办公自动化。应用领域
3、:1数值计算 主要是科学研究等数学计算问题 2数据及事务处理 非科技方面的数据管理和计算处理 3自动控制与人工智能 多用于航空航天领域 4电脑辅助设计CAD 、电脑辅助制造CAM 、电脑辅助教学CAI 5通信与网络4.4.电脑发展趋势:巨型化、微型化、网络化、智能化1、光电脑 2、生物电脑 3、量子电脑5.5.常用的数制进位制二进制八进制十进制十六进制进位规则逢二进一逢八进一逢十进一基数R=2R=8R=10所用的数码O,10,1,70,1,9位权2i8i10i表示符号BBinaryOOctalD(Decimal)H(Hexadecimal)逢十六进一R=160,1,9,A,.F16i基数:R
4、进制的基数=R位权:在数制中,各位数字所表示值的大小不仅与该数字本身的大小有关, 还与该数字所在的位置有关,我们称这关系为数的位权。位权:一个与数字位置有关的常数,位权=Rn6.6.数据、信息和信息编码的概念1数据不仅指数字、字母、文字和其他特殊字符。而且还包括图形、图像、动画、影像、声音等多媒体数据。信息是人们按照预先的目的, 通过从各种不同的渠道、 不同的角度观察记录反映客观事物状态和特征的某种概念或经过加工后的数据。信息强调的是对人有用的数据, 这些数据将可能影响到人们的行为与决策。 数据是客观存在的事实、概念等,是一种可供加工的特殊表达形式。信息编码的基本元素是 0 和 1 两个数码,
5、称为二进制。7.7.电脑仍采用二进制位数表示信息的原因:1物理上容易实现 2运算规则简单 3可靠性高 4易于实现逻辑运算和逻辑判断8.8.二进制和其它进制的转换十进制转二进制:整数部分除以2 取余,直至商为0;小数部分乘以2 取整,直至小数部分为 0 或到达所需精度为止。十进制转八进制:方法同上。整数部分除以8,小数部分乘以 8。十进制转十六进制:方法同上。整数部分除以16,小数部分乘以 16。9.9.电脑中的数据单位位(bit):电脑存储数据的最小单元(0、1)字节(Byte):处理数据的基本单位(8bit/Byte)常用的字节计数单位: 1KB1024 Byte (210B) 1MB102
6、4 KB (220B) 1GB1024 MB (230B) 1TB1024 GB (240B)字长:CPU 一次处理数据的二进制位数。10.10. 信息表示与编码所谓编码,就是利用数字串来标识所处理对象的不同个体。在数学中,数值是用“”和“”表示正数和负数的,而在电脑中只有0 和 1,所以正负号也用 0 和 1 表示,即数值符号数字化。“模”是指一个系统所能表示的数据个数。按模运算是指运算结果超过模时,模或模的整数倍将溢出而只剩下余数。假设 M 为模,假设数 a,b 满足 abM,则称 a,b 互为补数。在有模运算中,减去一个数等于加上这个数对模的补数。原码 用 0 表示正号 1 表示负号 例
7、如: +4510的原码为001011012, -45的原码为101011012反码 对于正数,其反码与其原码相同; 对于负数,用相应正数的原码各位取反来表示,包括将符号位取反。补码 正数的补码与原码和反码相同;负数的补码为该负数的反码末位加1.11.11. 实数的表示定点数:定点数:小数点位置固定的数称为定点数。浮点数:浮点数:小数点位置不固定的数称为浮点数BCD 码 即用二进制位表示十进制, 最常见的是 842BCD 码采用四位二进制表示一位十进制。7中状态,即 128 种状态。汉字编码输入码a)输入码b)国标码和区位码:每个汉字占两个字节的编码,且每个字节最高位均为0。所有汉字分94 个区
8、,每个区 94 个汉字。由此构成区位码。而区位码的区码和位码各加32 就得到2国标码。c)机内码d)字型码:汉字存储在电脑内采用机内码, 但输出时必须转换成字形码, 再根据字形码输出汉字。字形码又称汉字字模,用于在显示器或打印机上输出各种文字和符号。 点阵汉字:每一个汉字以点阵形式存储,有点的地方为“1”,空白的地方为“0”。有 1616、2424、4848 点阵等。点阵越大,字形分辨率越好,字形也越美观,但汉字存储的字节数就多,字库也就越庞大。第二章第二章电脑系统电脑系统1.1.电脑系统的构成一个完整的电脑系统是由硬件和软件组成。硬件是由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五部分组成。
9、其中:中央处理器(简称 CPU)=运算器+控制器主机=中央处理器+主存储器软件是指各类程序和数据, 电脑软件包括电脑本身运行所需要的系统软件和用户完成任务所需要的应用软件。2.2.冯诺依曼型电脑的结构冯诺依曼型电脑是将程序和数据事先存放在外存储器中, 在执行时将程序和数据先从外存装入内存中, 然后使电脑在工作时自动地从内存中取出指令并加以执行, 这就是存储程序概念的基本原理。冯诺依曼电脑体系结构的主要特点是:(1) 采用二进制形式表示程序和数据。(2) 电脑硬件是由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部分组成 。(3) 程序和数据以二进制形式存放在存储器中。(4) 控制器根据存放在存
10、储器中的指令 (程序) 工作。3.3.中央处理器 CPUCPU:运算器部件、寄存器部件和控制器部件。CPU 从存储器取出指令,放入CPU 内部的指令寄存器,并对指令译码。它把指令分解成一系列的微操作,然后发出各种控制命令,执行微操作系列,从而完成一条指令的执行。CPU 的主要性能指标 :(1) 主频/外频主频=外频倍频,即 CPU 工作频率(2) 数据总线宽度即字长,指CPU 传输数据的位数(3) 地址总线宽度决定了CPU 可访问的地址空间(4) 工作电压低电压可减少CPU 过热,降低功耗(5) 高速缓存 Cache加速 CPU 与其它设备间数据交换(6) 运算速度CPU 每秒能处理的指令数运
11、算器运算器运算器是完成算术和逻辑运算的部件, 又称算术和逻辑运算单元。 电脑所完成的全部运算都是在运算器中进行的。运算器的核心部件是: (1) 运算逻辑部件 (2) 寄存器部件控制器控制器控制器负责从存储器中取出指令, 并对指令进行译码, 并根据指令译码的结果, 按指令先后顺序,负责向其它各部件发出控制信号,保证各部件协调一致地完成各种操作。控制器主要由以下部件组成:3 程序计数器。存放下一条将要执行的指令在内存中的地址; 指令寄存器。保存现在正在执行的指令; 指令译码器。用来识别指令的功能,分析指令的操作要求; 时序部件。产生电脑工作中所需的各种定时控制信号,对各种微操作控制信号进行定时控制
12、。以协调各部件的工作顺序; 微操作控制电路。一条指令的执行可以分解为一系列不可再分的微操作命令信号,即微命令,以指挥整个电脑有条不紊地工作。4.4.主板主板是电脑中各种设备的连接载体。它提供CPU、各种接口卡、内存条和硬盘、软驱、光驱的插槽,其它的外部设备也会通过主板上的I/O 接口连接到电脑上。早期的PC 机主板是将快速的 CPU、 中速的内存、 慢速的外设都连接在一条总线上, 使系统的总体性能得不到优化。5.5.主存储器主存储器,简称主存,也叫内存储器 (简称内存),由半导体材料构成。内存分为只读存储器和随机读写存储器。只读存储器 ROM特点:存储的信息只能读出,不能随机改写或存入,断电后
13、信息不会丧失,可靠性高。ROM 分类 (1) 掩膜式 ROM(Mask ROM) (2) 可编程 PROM(Programmable ROM) (3) 可擦除 EPROM (Erasable PROM) (4) 电可擦 EEPROM(Electrically EPROM) (5) 快擦写 ROM(Flash ROM)随机存储器 RAM特点: 用于存放原始数据、 中间结果、 最终结果。 开机前是空的, 断电后数据消失。 RAM 分类:SRAM:静态RAM。不需要充电来保持数据完整性,成本高且集成低,一般做高速缓冲存储器。 (2) DRAM:动态 RAM。需要定时充电来保持数据的完整性,通常所说的
14、“内存”主要由它构成。一般指以下两种类型: SDRAM-同步动态存储器 DDR-双倍速率内存 (DDR2-四倍速率内存DDR3)Cache(高速缓存 ) Cache 是一种高速缓冲存储器, 是为了解决 CPU 与主存之间速度不匹配而采用的一种重要技术。其中片内 Cache 是集成在 CPU 芯片中,片外 Cache 是安插在主板上。高速缓冲存储器的存取速度比主存要快一个数量级,大体与CPU 的处理速度相当。多级缓存最早的 CPU 缓存容量很低。 当集成在 CPU 内核中的缓存已不能满足CPU 的需求, 而制造工艺上的限制又不能大幅度提高缓存的容量时, 出现了集成在与 CPU 同一块主板上的缓存
15、,此时把 CPU 内核集成的缓存称为一级缓存,而外部的称为二级缓存。现在多数 CPU 内部也有二级缓存, 于是二级缓存又可分为内部二级缓存和外部二级缓存。较高端的 CPU 中还会带有三级缓存 。46.6.总线总线:是一组连接各个部件的公共通信线路, 是电脑内部传输指令、数据和各种控制信息的高速通道,是电脑硬件的一个重要组成部分。 地址总线地址总线。传输的是地址信号,一般是单向传输。当CPU 需要访问某个外设时,它向地址总线发出相应外设的地址信号,以选择某个外设。 数据总线数据总线。传输的是数据,一般是双向传输。CPU 进行“读”时,数据由外设流向CPU,当 CPU 进行“写”时,数据由 CPU
16、 流向外设。 控制总线控制总线。有的是 CPU 向内存或外部设备发出的信号;有的是内存或外部设备向CPU 发出的信号。对每条控制线而言信号是单向传送,但作为整体是双向的。系统总线标准大致可分为系统总线标准大致可分为 ISAISA 总线、总线、PCIPCI 总线、总线、PCI ExpressPCI Express 三个阶段。三个阶段。 ISA 总线。是最早的 8 位系统总线。后来扩展到16 位。ISA 是现代个人电脑的基础。 PCI 总线。主要特点是传输速度高,广泛应用于现代微机中。 AGP 总线。专为系统中一块图形显示卡设计的总线。 PCI Express 总线。是新一代的总线接口。7.7.接
17、口接口 I/O 接口是连接主机和外部设备之间的逻辑部件,由I/O 接口电路、连接器(一般为连接电缆)和接口软件(即设备驱动程序)组成。根据 I/O 接口是否内嵌在主板中,可将I/O 接口分为内置 I/O 接口和外置 I/O 接口两类。(1) 内置 I/O 接口将 I/O 接口电路内嵌在主板中, 由主板提供外设接口电路插座, 如键盘接口、鼠标接口、USB 接口、串口、并口及软硬盘接口等。(2) 外置 I/O 接口将 I/O 接口集成到一块独立的电路板(接口卡)上, 接口卡必须插在总线扩展插槽上(如PCI、PCI Express 插槽等) 。8.8.输入/输出子系统 简称外设非存储设备 常见的非存
18、储设备有;键盘、鼠标和显示器、打印机。存储设备 也叫外存。存储设备通常分为磁介质、光介质、半导体介质。1)磁介质磁介质存储设备使用磁性来存储数据位。 最常见的磁介质存储设备是磁盘和磁带。软盘、 硬盘都是属于磁介质的存储设备。软盘因为在读写速度、存储稳定性、存储容量上不能满足用户的需要而几乎被淘汰了。2)光介质 光存储设备是使用激光技术来存储和读写数据。CD-ROM/CD-R/DVD3)半导体存储设备 半导体设备普通采用一种叫做“Flash Memory”的技术,即闪存技术。主要代表物是 U 盘9.9.光盘存储器光盘简称 CD(Compact Disc)是利用塑料盘片外表凹凸不平的特征,通过光的
19、反射来记录和识别二进制的 0、1 信息。光盘的分类:只读型光盘只读光盘中的数据是在制作时写入的, 用户只能读数据, 而不能写入或修改光盘中的数据。音频光盘 CD-DA、数据光盘 CD-ROM、 VCD、DVD 等都属于只读光盘。一次写入光盘这种光盘允许一次写入数据,但不能修改和擦除数据, 如 CD-R。可擦写光盘5这种光盘可多次写入或修改数据,如CD-RW。10.10. 硬盘硬盘是微机最重要的外部存储器,常用于安装微机运行所需的系统软件和应用软件,以及存储大量数据。硬盘存储格式硬盘是由多个涂有磁性物质的金属圆盘盘片组成,盘片的每一面都有一个读写磁头,在对硬盘进行格式化时, 将对盘片进行划分磁道
20、和扇区, 对于大容量的硬盘还将多个扇区组织起来成为一个块“簇”, 簇成为磁盘读写的基本单位。 有的簇是一个扇区,有的有好几个扇区,可以在格式化的参数中给定。硬盘性能指标 硬盘的容量。现在微机上所配置的硬盘一般在200GB 以上。 硬盘的转速。硬盘的转速越快,硬盘寻找文件的速度也就越快。 现在的主流硬盘转速一般为 7200rpm 以上。 缓存。硬盘自带的缓存,缓存越多,越能提高硬盘的访问速度。硬盘接口硬盘接口分为 IDE、SATA、SCSI 和光纤通道四种,IDE 接口硬盘多用于家用产品中,SATA 是种新生的硬盘接口类型。硬盘格式化 硬盘低级格式化。主要是对一个新硬盘划分磁道和扇区。 硬盘分区
21、。把硬盘划分为成假设干个相对独立的逻辑分区 。 硬盘高级格式化。高级格式化主要是对指定的硬盘分区进行初始化,建立文件分配表以便系统按指定格式存储文件。 。11.11. 打印机常用的有针式打印机、喷墨打印机和激光打印机等。 针式打印机特点。 利用钢针击打色带把色带上的墨打印在纸上形成文本或图形。缺点是打印质量差、速度慢、噪声大;优点是可以打多联纸,耗材相对较廉价。 喷墨打印机特点。打印头上有假设干个喷头,打印时,墨水以每秒近万次的频率喷射到纸上。 与其它两类打印机相比, 在打印质量、 速度、 噪声及成本方面处于中等层次。 激光打印机特点。利用激光可以形成很细的光点,将碳粉固着在纸上,加热后碳粉固
22、定在纸上,最后印出文字和图片。优点是打印速度快、噪音低、质量好,缺点是价格及打印成本较高。对三种打印机的打印效果比照来说,激光最好,喷墨其次,而针式相对较差。12.12. 电脑指令系统指令:是指电脑执行特定操作的命令。是程序设计的最小语言单位。指令构成:操作码指令构成:操作码+ +地址码操作码和操作数地址码操作码和操作数指令系统:是指一台电脑所能执行的全部指令的集合。不同型号的电脑有不同的指令系统。它反映了电脑的处理能力。可分为以下四个步骤:开始执行程序时,先给程序计数器PC 赋以第一条指令的首地址0100H。取指令按照计数器中的地址从内存中取出指令(070270H), 并送往指令寄存器。然后
23、计数器 PC 自动加 1 指向下一指令地址。分析指令对指令寄存器中存放的指令(070270H)进行分析,由译码器对操作码 (07H)进行译码,由地址码(0270H)确定操作数地址。执行指令 取出操作数, 去完成该指令所要求的操作。 例如做加法指令, 取内存单元(0270H)6的值和累加器的值相加,结果还是放在累加器。一条指令执行完成,再回到取指令阶段开始下一指令的执行。13.13. 电脑硬件系统的性能指标 (1) CPU 的主频。主频越高,单位时间内完成的指令数也越多,CPU 工作的速度也就越快。 (2) 字长。字长越长,电脑一次所能处理信息的位数就越多,表现为电脑的运算速度越快。 (3) 运
24、算速度。它是一项综合性的性能指标。是指电脑每秒钟执行的指令数,单位是 MIPS,即每秒百万条指令。 (4) 内存容量。内存容量越大,一次读入的程序、数据就越多,电脑的运行速度也就越快。 (5) 内存存取速度。 内存连续启动两次独立的“读”或“写”操作所需的最短时间,称为存取周期。 (6) I/O 速度。I/O 的速度是指 CPU 与外部设备进行数据交换的速度。目前系统性能的瓶颈越来越多地表达在I/O 速度上。控制器中央处理器主机内存硬件运算器寄存器随机读写存储器高速缓冲存储器只读存储器外存软盘、硬盘、光盘、U 盘等输入设备键盘、鼠标、摄像头、光笔、图形扫描仪第三章第三章 Windows XPW
25、indows XP 操作系统操作系统操作系统是配置在电脑硬件上的第一层软件,是控制电脑所有操作的软件。1.1.操作系统的类别经过多年的发展,操作系统多种多样。 为提高大型电脑系统的资源利用率, 操作系统从批处理,多道程序发展为分时操作系统。 为了满足电脑处理实时事件的需要, 就有实时操作系统。为适应个人电脑系统的需要又出现了桌面操作系统。 为适应并行系统的需要, 就有了多处理器操作系统。 为满足网络和分布计算的需要, 就有了网络操作系统和分布式操作系统。此外,还有为支持嵌入式电脑的嵌入式操作系统。外设7操作系统的主要功能:处理器管理、内存管理、设备管理、文件管理、作业管理操作系统的五大类型:批
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