《大学计算机基础》理论知识第一章 概述1.信息的含义:(1)一般来讲，信息是指信息、数据或资料(2)经典定义:信息是人们在适应外部世界并且使之作用于外部世界的过程中，同外 部世界交换内容的名称2.信息处理的过程:收集、加工、存储、传递、施效3.信息技术:用来扩展人信息器官功能、协助人们更有效地进行信息处理的一类技术 ★基本的信息技术包括:①感测(获取)与识别技术;②通信技术;③计算(处理)与存储技术;④控制与显示技术4.世界上第一台电子计算机(ENIAC):1946 年美国研制成功★冯·诺依曼("现代电子计算机之父")提出二进制和存储程序控制/设置内存储器的 概念▲计算机之所以能按人们的意图自动进行工作，最直接的原因→采用了存储程序控 制5.电子计算机的发展历程(基本电子元件的演变):根据计算机所使用的电子元器件，把计算机的发展分为四代从第一代到第四代计算机电子器件分别是电子管、晶体管、中小规模集成电路、 大规模和超大规模集成电路集中计算模式(50-70s)→分散计算模式(80s)→网络计算模式(90s)16.计算机的应用:(1)科学计算(数值计算)(2)信息处理(数据处理/事务处理)典例:办公自动化(3)自动控制(4)计算机辅助系统(5)人工智能▲电子计算机最早的应用领域:数值计算▲办公自动化是计算机的一项应用，按计算机应用分类，它属于:信息处理7.计算机发展的五个方向:巨型化、微型化、网络化、智能化、多媒体化未来的新型计算机:高速计算机、生物计算机、光学计算机、量子计算机8.微电子技术含义:信息领域中的关键技术,是实现电子电路和电子系统超小型化及微型化的技术核心:集成电路现代集成电路使用的半导体材料主要是硅，也可以是砷化镓9.集成电路的划分(根据电子元件数):小规模 (SSI) 、中规模 (MSI)、大规模 (LSI) 、超大规模 (VLSI) 和极大规模集成电路 (ULSI).通常把 VLSI 和 ULSI 统称为 VLSI.◎集成电路的特点:体积小、重量轻、可靠性高◎集成电路的工作速度:主要取决于组成逻辑门电路的晶体管尺寸，晶体管的尺寸越 小,其极限工作频率越高，门电路的开关速度就越快Moore 定律:单块集成电路的集成速度平均每 10∽24 个月翻一番◎集成电路未来发展趋势:芯片模块化、高集成、"软件差异化"的同质化◎集成电路的应用:集成电子卡(IC 卡)根据集成电路芯片分为:存储器卡、CPU 卡(智能卡) eg.中的 SIM 卡按使用方式分为两种:接触式 IC 卡、非接触式 IC 卡2◎计算机应用技术:1.人工智能(AI)2.云计算与海量存储(云计算平台:Google、IBM、Amazon)3.物联网(IOT)4.Wi-Fi 和 5G★★中英文对照:CAD——计算机辅助设计 CAM——计算机辅助制造CAT——计算机辅助测试 CAI——计算机辅助教学CIMS——计算机集成制造系统 UPS——不间断电源AI——人工智能(智能模拟) IOT——物联网ALU——算术逻辑部件 CU——控制部件OS——操作系统 CPU——中央处理器第二章 计算机系统一个完整的计算机系统都是由硬件系统和软件系统两部分组成。
一)计算机硬件组成及分类1.计算机硬件:中央处理器(CPU)、内存储器、外存储器、输入设备、输出设备(主要由"主机"和"外设"-外围设备构成)主机:中央处理器(CPU)、内存储器、总线外设(外围设备):外存储器、输入设备、输出设备2.输入设备→键盘、写字板、鼠标器、触摸屏、扫描仪、数码相机、摄像机、话筒、 MIDI 演奏器、温度和压力传感器;输出设备→显示器、打印机、绘图仪▲既是输入设备又是输出设备的是:磁盘驱动器33.总线:计算机系统总线分为数据总线、控制总线、地址总线4.中央处理器(CPU)的作用和结构处理器:负责对输入信息进行各种处理的部件地位:CPU 是微机硬件系统中最核心的部件，是任何一台计算机不可缺少的核心组成 部件作用:执行指令，按照指令的要求完成对数据的运算和处理▲结构:三个组成部分①控制器→协调和指挥整个计算机系统的操作②运算器→对数据进行加工处理(CPU 的核心组成部分)③寄存器组→临时存放参加运算的数据和运算得到的中间/最后结果4.计算机的指令系统:一台计算机能执行的全部指令的集合称为计算机指令系统;采用"向下兼容方式"; ♀指令的功能:每一种 CPU 都有自己独特的一组指令;指令是构成程序的基本单位; ♀指令的组成:指令可分为操作码和地址码(一般来说)5.CPU 的性能指标:字长、主频(单位:MHz)、高速缓冲存储器、流水线技术、制造工艺♀CPU 的时钟频率/主频单位:MHz(GHz)如:在微机的配置中常看到"P42.4G 字样，其中数字 2.4G 表示处理器的时钟频率为 2.4GHz"♀度量计算机运算速度的常用单位:MIPS6.存储器存储器分为内存储器(随机存取存储器 RAM 和只读存储器 ROM)和外存储器(1)内存储器▲内存储器是用来存储正在运行的应用程序的存储器。
4类别:随机存取存储器 RAM 和只读存储器 ROM◎特点:RAM 具有易失性(一旦断电，信息全失且无法恢复);ROM 是一种内容只能读出而不能写入和修改的存储器，其存储的信息是在制作该存 储器时就被写入的ROM 能够永久保存，信息不会丢失▲ROM 中的信息是由生产厂 家预先写入的(2)外存储器类别:硬盘存储器、光盘存储器、移动存储器<1>硬盘存储器♀硬盘上的一块数据要用三个参数来定位:柱面号、扇区号、磁头号♀硬盘主要性能指标:容量♀磁道:硬盘盘片表面由外向里分成许多同心圆，每个圆称为一个磁道♀写盘:把内存中数据传送到计算机硬盘上去的操作读盘:把存储在计算机硬盘上的程序传送到指定内存区域中的操作▲目前硬盘存储容量单位:GB/TB▲存储器容量单位:GB/MB/KB<2>光盘存储器分类:CD 光盘存储器、DVD 光盘存储器、蓝光光盘♀CD 光盘存储器→分为 CD-ROM、CD-R、CD-RW▲CD-ROM 是只读型光盘 ▲CD-R 是一次写入型光盘 ▲CD-RW 是一种可重复擦写型 光盘存储器♀DVD 光盘存储器→分为 DVD-ROM、DVD-R、DVD-RWDVD-ROM 是大容量只读外部存储器<3>移动存储器目前广泛使用的有两种:闪烁存储器和移动存储器♀优盘的优点:无需驱动器和额外电源，只需从其采用的标准 USB 接口总线获取+5V 电压，可热拔5插，即插即用; 通用性高，容量大(几十 GB 到 2TB ),读写速度快; 抗震防潮、耐高 低温，部分产品带保护开关或防病毒、安全可靠; 体积小、轻巧精致、美观时尚、便于携带。
有些产品还可以模拟 硬盘启动操作系统，当操作系统受到病毒感染时，优盘可以引导操作系统★★内存储器和外存储器的特点对比内存储器:【1】存取速度快、容量相对小、价格相对高;【2】可直接与 CPU 相连接(CPU 可直接访问);【3】具有易失性，用于临时存放 CPU 正在运行的程序、正被处理的数据以及产生的 结果数据;【4】存储介质→半导体芯片;外存储器:【1】存取速度慢、容量相对大，价格相对低【2】不直接与 CPU 相连接(CPU 不能直接访问，其中存储的程序及相关数据必须先 送入内存，才能被 CPU 使用);【3】具有非易失性，用于长期存放各类信息;【4】存储介质→磁盘、光盘、磁带♀存储器容量由小到大排列(速度由快到慢排序):CPU 寄存器→内部 Cache(内存储器)→外部 Cache→主存储器→辅助存储器→大容量 辅助存储器7.常用输入设备键盘、鼠标、触摸屏、扫描仪、数码相机、<1>键盘:♀目前普遍使用的是 104 键的键盘♀键盘分为机械式、电容式、有线和无线;键盘上的按键大多是电容式的;♀键盘与主机主要通过 PS/2 接口、USB 接口以及无线方式接口;6前两种大多是台式机使用，笔记本采用后两种。
<2>鼠标♀鼠标分辨率的单位:dpi♀鼠标与主机的接口主要有:PS/2 接口、USB 接口以及无线 3 种形式<3>触摸屏<4>扫描仪♀扫描仪是一种比较常用的图像输入设备扫描仪的功能:将图像、图形和文字表格快速地输入计算机扫描仪的核心部件:感光元件和 A/D 转换器扫描仪的性能指标:分辨率、色彩数目(色彩深度)、扫描幅面、与主机的接口(主要 有 SCSI、EPP、USB 三种，现大多使用 USB 接口)<5>数码相机性能指标:像素数目(决定一台数码相机能拍摄图像的最大分辨率)8.常见输出设备<1>显示器主要性能指标:分辨率、像素点距、刷新频率(单位:赫兹 Hz)、显示屏的尺寸、可显示颜色数目 <2>打印机分类:针式打印机、喷墨打印机和激光打印机(高质量、高速度、低噪音、价格适中) 性能指标:打印分辨率、打印速度、色彩数目、其他(打印成本、噪音等)<3>绘图仪(二)计算机软件系统▲一个完整的计算机软件应包含系统软件和应用软件1.计算机软件 :指的是计算机指令和计算机算法语言编写的程序以及运行程序所需 的数据和相关的文档(程序+数据+文档)72.软件分类:系统软件和应用软件(1)系统软件基本输入/输出系统(BIOS)、操作系统、计算机语言编译器、数据库管理系统、常用 的实用程序(磁盘清理程序、备份程序、编译程序、诊断程序)等都是系统软件。
(2)应用软件(通用应用软件和定制应用软件)♀通用应用软件的主要类别和功能:<1>办公软件功能:文字编辑、文字处理、表格定义、数值计算和统计、幻灯片制作等举例:WPS、Office、Adobe<2>图形图像软件功能:图像处理、几何图形绘制、动画制作等举例:Photoshop、Flash、3dsMAX、AutoCAD 等<3>媒体播放软件功能:播放各种数字音频和视频文件举例:Media Player、RealPlayer、暴风影音、千千静听等<4>网络通信软件功能:电子邮件、网络文件传输、Web 浏览举例:Internet Explorer、Outlook Express、Foxmail、FTP 等▲应用软件:Office 2003、Word 2003、WPS Office 2003、PowerPoint 2003、Auto CAD、PhotoShop3.操作系统(OS)▲地位:计算机软件系统的核心软件。