大学计算机基础
2021-06-21 12:53:08 103 举报AI智能生成
大学计算机基础是一门为非计算机专业的学生设计的入门课程，旨在提供必要的计算机科学知识。课程内容通常包括计算机硬件和软件的基本概念，如操作系统、数据结构、算法、编程语言等。此外，还可能涵盖计算机网络、数据库管理、人工智能等主题。通过这门课程，学生可以了解计算机的工作原理，掌握基本的编程技能，提高信息处理能力，为未来的学习和工作打下坚实的基础。
作者其他创作
大纲/内容
计算机系统
组成
三、计算机硬件
计算机硬件系统
组成
CPU
运算器(ALU)
算术运算
逻辑运算
控制器(CU)
程序控制
操作控制
时间控制
寄存器
数据寄存器(DR)
指令寄存器(IR)
程序计数器(PC)
（程序状态字 PSW）
保存当前机器运行状态
存储器
组成
存储元
存储单元
8位
16位
32位
地址
分类
存储介质
磁介质
半导体
光介质
存取方法
随机访问存储器(RAM)
存储原理
动态存储器(DRAM)
静态存储器(SRAM)
应用
CMOS
开机口令（开机密码）
系统时间
活动操作系统设置
只读存储器(ROM)
分类
掩模式只读存储器MROM
可编程只读存储器PROM
应用
BIOS（基本输入输出系统）
自检测程序
基本硬件驱动
英文字库
位置和作用
内存
外存
高速缓冲存储器(Cache)
总线
功能
数据总线
一次传输n位
地址总线
控制总线
电源线
扩展备用线
位置
片内总线
CPU内部
系统总线（内总线）
ISA
EISA
PCI
通信总线（外总线）
RS-232
RS-485
RS-422
USB
CAN
局部总线
VESA
AGP
接口
作用
信息变换
速度协调
辅助和缓冲
位于CPU和I/O设备之间
常见外设接口
并行接口
串行接口
硬盘接口
IDE
并行
速度高
价格低
兼容性强
可连两个设备
SATA
串行
可靠性高
结构简单
抗干扰性强
支持热拔插
SCSI
可连光驱、扫描仪、打印机
网络接口（网卡）
显示器接口（显卡）
声卡接口
USB接口
外设
输入设备
键盘
分类
工作原理
机械式
电容式
接口
PS/2
USB
鼠标
分类
工作原理
机械式
光电式
接口
PS/2
USB
无线
输出设备
显示器
分类
显示内容
字符显示器
图形显示器
图像显示器
工作原理
CRT显示器
LCD显示器
等离子显示器
打印机
分类
接口
串口
并口
USB口
工作原理
针式
喷墨
激光
外存
硬盘
以扇区为单位读写
光盘
组成
光盘片
光驱
分类
物理格式
CD-ROM
DVD
读写限制
只读型
CD-ROM
DVD-ROM
写一次型
CD-R
DVD-R
可多次读写光盘
CD-RW
DVD-RW
x表示150KB/s
软盘
磁带
冯▪诺依曼体系结构
基本思想
计算机基本工作过程
常用性能指标
主频
CPU的时钟频率
字长
决定
运算精度
存储单元数据位数
运算速度
单位
MIPS
因素
主频
字长
计算机体系结构
存储容量
内存寻址空间
存储周期
CPU对存储器两次连续访问的最短时间
总线带宽
嵌入式系统
组成
硬件
软件
硬件抽象层
嵌入式操作系统层
应用程序层
哈佛体系结构
数字信号处理器(DSP)
特点
单周期完成一次加法和一次乘法
哈佛体系
高速运算
应用
语音处理
图像处理
四、计算机软件
分类
系统软件
五、操作系统
概念
架构
功能
处理器管理
内存管理/存储管理
设备管理
文件管理
进程管理
分类
批处理系统
分时系统
实时操作系统
嵌入式操作系统
网络操作系统
分布式操作系统
常见操作系统
Windows
基本操作
桌面
窗口
关闭：Alt+F4
切换：Alt+Esc / Alt+Tab
晃动
对话框
菜单
开始菜单的子菜单包括Windows系统的全部功能
文件管理系统
命名
最多255个字符
不能出现：/ \ : * ? " < > | 。 "Com1"
不区分大小写
通配符
*
多字符
？
单字符
路径
绝对路径
相对路径
目录称为文件夹
程序管理
运行
安装
卸载
系统安全
用户管理
系统和安全
系统还原
BitLocker加密
计算机管理
系统工具
设备管理
存储
磁盘管理
碎片整理
服务和应用程序
常用软件
记事本
画图
远程桌面连接
数学输入面板
MS-DOS
命令
内部命令
常用命令
外部命令
Linux
林纳斯▪托瓦茨（Linus Torvalds）
GNU工程
常见Linux操作系统
Red Hat
RHEL（收费）
Fedora Core（免费）
CentOS（社区克隆版，免费）
Debian
Debian
特点
社区类Linux典范
最遵循GNU规范
版本
stable
testing
unstable
Ubuntu
由unstable加强
红旗Linux
服务器版（Server）
工作站版（Workstation）
桌面版（Desktop）
手机操作系统
iOS
Android
WP
Symbian
BlackBerry OS
虚拟机
作用
完全隔离其他操作系统
测试各种操作系统和应用软件
做网络实验与网络测试
在多环境及多系统工作
流行的虚拟机软件
VMware
Virtual Box
Virtual PC
语言处理程序
汇编程序
编译程序
解释程序
系统服务程序
数据库管理系统
实用程序与软件工具
应用软件
分类
办公软件
多媒体软件
辅助设计软件
企业应用软件
网络应用软件
安全防范软件
娱乐休闲软件
常用应用软件
办公软件
分类
品牌
微软
金山
功能
基础类
辅助类
邮件通讯类
管理类
系统类
应用平台
桌面电脑
智能手机
平板平台
发展趋势
操作简单化
高兼容性
功能细化
多终端化
支持云端存储
常用软件
Word
基本排版层次
字符级
段落级
页面级
PowerPoint
Excel
多媒体创作软件
多媒体素材制作软件
文本
Cool 3D
InDesign
Incopy
Word
WPS
图形图像
Photoshop
美图秀秀
图片工厂
CorelDRAW
AutoCAD
Illustrator
Lightroom
声音
Adobe Audition
Goldwave
AudioDirector
动画
Animate
Adobe Flash
3ds Max
Maya
视频
Adobe Premiere
会声会影
爱剪辑
After Effects
Prelude
Adobe Media Encoder
网页
Adobe Dreamweaver
多媒体应用开发软件
网页制作软件
代码编辑工具
Notepad++
可视化编辑工具
websiteX5
混合型编辑工具
Dreamweaver
压缩软件
文件类型
RAR
ZIP
ARJ
CAB
GZ
ISO
工作模式
命令驱动
Help
菜单驱动
子菜单
对话框
软件安装
操作系统
修改CMOS
硬盘分区
FAT32
向下兼容
NTFS
更安全、空间浪费少
驱动程序
INF文件
安装程序
应用软件
光盘
一般自运行
压缩包
执行setup.exe
绿色软件
不需安装
软件开发
软件生命周期
可行性分析和项目开发计划
可行性分析
技术
经济
使用
法律
项目开发计划
需求分析
概要设计
详细设计
编码
测试
模块测试
组装测试
确认测试
维护
开发过程模型
瀑布模型
组成
定义期
问题定义
可行性分析
需求分析
设计期
整体定义
详细设计
开发期
编码
测试
维护期
特点
顺序性
依赖性
推迟性
过于理想化
自上而下
快速原型法模型
一致性
快捷性
低成本
层次模型
高级语言层
汇编语言层
操作系统层
机器语言层
微程序层
六、算法与程序设计
算法
例子
辗转相除法（欧几里得算法）
概念
性质
算法名称
输入
输出
有效性
正确性
有穷性
表示
自然语言
伪代码
流程图
起止框
输入输出框
处理框
判断框
流程线
连接点
程序设计语言
分类
机器语言
直接识别
机器相关
运算效率最高
可读性差
可移植性差
汇编语言
需汇编
可读性好
可移植性差
高级语言
需编译
可读性好
可移植性好
程序设计过程
编写
翻译
解释方式
边解释边执行
每次执行都需源代码和解释器
纠错维护方便
可移植性好
编译方式
一次性完成翻译
成功生成后不需要源代码和编译器
执行速度更快
程序设计方法
结构化程序设计方法
主要思想
程序模块化
语句结构化
顺序结构
选择结构
循环结构
自顶向下、逐步求精的设计过程
限制使用转向语句
优点
程序易于理解、使用、维护
提高编程工作的效率，降低程序的开发成本
语言
Pascal语言
C语言
面向对象的程序设计方法
基本概念
对象
消息
类
封装
继承
多态性
优点
可读性和可维护性好
实现代码重用，提高设计程序的效率
语言
C++语言
Java语言
Python语言
程序设计语言基本要素
数据类型
数字类型
基本数据类型
整数
浮点数
复数
构造数据类型
字符串类型
表达式
常量
变量
不能数字开头
长度没限制
大小写敏感
函数
运算符
数值运算符
字符串运算符
关系运算符
逻辑运算符
括号
输入
input
eval
输出
print
流程控制语句
分支语句
单分支
二分支
多分支
循环语句
确定次数
for
非确定次数
while
函数
作用
任务划分
代码重用
分类
自带函数
自定义函数
注释
实例
Python
简介
面向对象的解释型程序设计语言
自由软件，开源
编程环境配置
程序运行方式
交互式
文件式
N-S图
PAD图
评价
问题规模
时间复杂度
空间复杂度
八、计算机网络
定义
发展
远程终端联机阶段
计算机网络阶段
美国 ARPANET
网络互联阶段
高速计算机网络阶段
Internet
组成
逻辑功能上看
资源子网
通信子网
系统组成上看
网络通信系统
网络操作系统
网络应用系统
硬件上看
主机
终端
通信控制处理机
共享器
调制解调器
通信线路
网络分类
按覆盖范围分
局域网（LAN）
10km以下
可靠性高
速度快
广域网（WAN）
城域网（MAN）
按工作模式分
客户机服务器（C/S）网
高效
可监控网络活动
安装维护系统费用高
对等网（P2P）
节点数低于10时工作良好
数据传输
传输介质
有线
双绞线
无屏蔽
屏蔽
同轴电缆
光缆
无线
无线电波
红外线
微波
带宽
语音带宽
中带宽
宽带
网络拓扑结构
总线型
费用低
可靠性低
星型
便于集中管理
树型
一般只能4级级联
环型
LAN中使用较多
单向传输
典型的有：Token Ring 和 FDDI
网状型
可靠性高
结构复杂
费用高
常用于广域网的骨干网
网络体系结构
OSI
物理层
在传输介质上传输bit
数据链路层
在节点间传输数据帧
实现可靠的数据传输
差错控制
网络层
从源点向目的地传输数据包
选择路线
传输层
进程间的数据传输
会话层
建立、管理、终止会话
表示层
转换数据编码格式
压缩、解压
加密、解密
应用层
为用户提供网络资源的访问
网络互连
设备
中继器
物理层
信号再生放大
集线器（hub）
物理层
信号分发
各端口共享带宽
网桥
数据链路层
网络分段
交换机
数据链路层
各端口获得同样带宽
路由器
网络层
连接两个独立网络
网关
网络层以上
分类
协议网关
应用网关
安全网关
Internet
TCP/IP协议
网络接口层
对应OSI的物理层和数据链路层
使用物理地址Mac
网际层
使用逻辑地址IP
传输层
使用程序的端口地址
TCP
可靠、慢
UDP
不可靠、快
应用层
应用之间
常见：HTTP, SMTP, FTP
IP地址
IPv4
32位
分类
A
0开头
网络地址7位，全0表示本网络，全1保留做循环测试
主机地址24位，全0表示本主机，全1表示所有主机
1.0.0.0~127.255.255.255
B
10开头
C
110开头
D
1110开头
E
11110开头
IPv6
128位
域名系统
基本服务
万维网WWW
文件传输服务（FTP）
远程登录（Telnet）
电子邮件
IP电话
网上寻呼
接入
住宅
电话拨号
ISDN
ADSL
公司
专线接入
代理服务器接入
代理服务器的功能
为工作站提供访问的代理服务
缓存
防火墙
无线
一、概述
计算机
发展
计算机的诞生
ENIAC
美国宾夕法尼亚大学
1946.2
EDVAC
冯▪诺依曼
主要贡献
二进制思想
存储程序
程序控制
1、电子管计算机
2、晶体管计算机
3、集成电路计算机
4、大规模集成电路计算机
第一个微处理器芯片 Intel 4004
1971年
第一台个人计算机 IBM PC 5150
采用 Intel 8088
1981年
8位
未来的新型计算机
光子计算机
无需导线
能耗低
并行处理
不受温度影响
储存量大
抗干扰能力强
容错性高
要求强光源
精度要求高
需要功能完备的基础元件开关
量子计算机
能耗低
并行运算
储存能力提高
高效率
量子态操作困难
受环境影响大
编码效率低、纠错复杂
生物计算机
体积小、功效高
自我修复
能耗低
受环境干扰大
分类
大型计算机
超级计算机
大型集群计算机
大型服务器
微型计算机
组成
运算器
控制器
存储器
I/O设备
实例
PC服务器
笔记本电脑
台式机
平板电脑
掌上电脑
一体机
嵌入式系统
工业控制PC
单片机
电子收款机（POS）
自动柜员机（ATM）
其他控制、测量、管理、应用系统
应用领域
科学计算
过程控制
信息管理
计算机辅助技术
CAD
CAM
CAI
人工智能(AI)
网络应用
处理能力
计算机部件的运算速度
部件排列的紧密程度
计算思维
本质
抽象
自动化
特点
1、是概念化，不是程序化
2、是基本的，不是机械式的
3、是人的思维方式，不是机器的思维方式
4、是思想，不是人造品
5、是数学和工程融合的思维方式
6、面向所有人，所有领域
案例
汉诺塔
二、数据的表示与运算
数制互换
R换十
权重法
十换R
整数
除R取余法
小数
乘R取整法
二换八
每三个转换
二换十六
每四个转换
数值数据的表示
整数
原码
-127~127
反码
补码
移码
浮点数
指数
通常用移码表示
范围
尾数
通常用原码表示
精度
BCD表示法
带权码
无权码
余3码
格雷码
运算
算术运算
加减
算术移位
左移（*2）
最低位补0
右移（/2）
最高位补符号位
溢出
双符号位
逻辑运算
与
某些位变0，其他位不变
或
某些位变1，其他位不变
非
异或
可把某些位取反，其他位不变
同或
左移
右移
最高位补0
非数值型数据的编码
ASCII码
标准ASCII
0:(30)H
A:(41)H
a:(61)H
空格：（20）H
回车：（0D）H
换行：（0A）H
扩展ASCII
Unicode
UCS-4
BMP
UCS-2
只适用于BMP上的字符
实现方式
UTF-8
UTF-16
UTF-32
字节序
大序(BE)
小序(LE)
BOM
FFFE
FEFF
汉字编码
输入码
字形码
拼音码
音形混合码
字形码
点阵字库
储存点的虚实
矢量字库
储存汉字的描述信息
机内码
GB2312-80
区位码（十进制）
国标码
机内码
GBK
GB18030
BIG5
数据校验编码
奇偶校验码
分类
奇校验码
偶校验码
特点
有效数据位（低8位）和最高位的“1”有（奇/偶）数个
循环冗余（CRC）校验码
海明校验码
七、数据库技术
发展
人工管理阶段
20世纪50年代中期以前
文件管理阶段
数据库系统阶段
发展
层次数据库
网状数据库
关系数据库
云数据库
特点
结构化
不冗余
数据独立性
数据库系统
组成
数据库（DB）
数据库管理系统（DBMS）
功能
数据定义
数据操纵
数据的组织、存储和管理
数据库运行管理
数据库的建立与维护
层次结构
应用层
语言翻译处理层
数据存取层
数据存储层
常见数据库管理系统
IBM DB2
Oracle
MS SQL Server
MS Access
Sybase
MySQL
计算机系统
数据库管理员（DBA）
最终用户
分类
单用户数据库系统
不能共享数据
主从式数据库系统
数据共享
集中管理
可靠性低
分布式数据库系统
适用于多用途、差异大的数据库和大范围的数据库集成
C/S结构的数据库系统
高性能
高负载能力
可移植
特点
数据结构化
数据共享
数据冗余度小
程序和数据之间具有较高的独立性
具有良好的用户接口
对数据实行统一管理和控制
关系数据库的建立
关系模型
数据结构
实体
联系
分类
一对一
一对多
多对多
表示
关系
组成
元组
属性
候选键
主键
外键
分量
限制
元组有限性
元组各异性
元组次序任意性
字段各异性
字段同质性
字段次序任意性
分量原子性
数据操作
查询
更新
插入
删除
修改
数据完整性约束
实体完整性
参照完整性
用户自定义完整性
数据库在Access的实现
建表
查询
向导
设计器
SQL
九、信息安全
特征
机密性
身份验证
完整性
不可否认性
可用性
可控性
信息安全保护技术
主动防御
数据加密
加密形式
链路加密
报文报头都加密
面向物理层
高速、可靠、保密
硬件开销大
端-端加密
只加密报文
面向高层
混合加密
密码技术
密钥
对称密钥密码系统特点
加密速度快
保密度高
密钥分发复杂
密钥组合数量大
公开密钥密码系统特点
密钥少
分配简单
加解密速度慢
数字签名
存取控制
权限设置
虚拟专用网（VPN）
私有性
隐蔽性
被动防御
防火墙技术
功能
控制对网站的访问和封锁网站信息的泄露
限制被保护子网的暴露
审计功能
强制执行安全策略
对出入防火墙的信息进行加密和解密
类型
包过滤防火墙
优点
不用改动应用程序
速度快、效率高
缺点
不能彻底防止地址欺骗
应用层网关
优点
代理易配置
可生成各项记录
能过滤数据内容
缺点
速度慢
每项服务可能要求不同服务器
复合型防火墙
方案
屏蔽主机防火墙体系结构
屏蔽子网防火墙体系结构
特点
优点
能全方位防护
缺点
不能防范内部攻击
需要定期更新
入侵检测技术
入侵者
假冒者
非法者
秘密用户
入侵检测系统
组成
感应器
分析器
管理器
入侵检测体系结构
基于主机型
基于网络型
基于分布式
步骤
收集信息
系统和网络监控日志文件
目录和文件内容的变更
程序非正常执行行为
物理攻击的入侵信息
数据分析
模式匹配
统计分析
完整性分析
方法分类
异常检测
误用检测
安全扫描器
口令验证
审计跟踪
物理保护与安全管理
恶意软件
程序种类
需要宿主
陷门（后门）
逻辑炸弹
特洛伊木马
病毒
生命周期
潜伏
传染
触发
发作
分类
感染对象
寄生型病毒
引导扇区病毒
宏病毒
隐藏方式
隐蔽性病毒
多态性病毒
常驻内存病毒
独立
蠕虫
传播工具
电子邮件
远程执行
远程登录
僵尸
病毒防治
检测
用户关注
程序载入时间比平时长
内存忽然大量减少
磁盘空间突然减少
防治
软件防治
计算机上插防病毒卡
网络接口卡上装防病毒芯片
服务器防病毒
十、IT前沿技术
云计算
特点
超大规模
虚拟化
高可靠性
通用性
高可扩展性
按需服务
廉价性
潜在危险性
垄断在私人机构中
隐私问题
服务模式
基础设施即服务（IaaS）
平台及服务（PaaS）
软件即服务（SaaS）
部署方式
公有云
私有云
社区云
混合云
大数据
5V特点
Volume大量
Velocity高速
Variety多样
Value低价值密度
Veracity真实性
相关技术
云计算
虚拟化技术
分布式处理技术
存储技术
感知技术
传感器技术
指纹识别技术
RFID技术
坐标定位技术
应用
互联网
用户行为数据
用户消费数据
用户地理位置数据
互联网金融数据
用户社交数据
大数据平台
政府
智慧电网
智慧交通
智慧医疗
智慧环保
智慧城市
企业
及时解析故障、问题和缺陷的根源
规划实施交通路线，躲避拥堵
识别金牌用户
规避欺诈行为
个人
健康数据等授权第三方处理获益
云存储
大数据思维
数据为核心
数据更有价值
全数据样本
效率和相关性思维
人工智能
物联网
特征
全面感知
可靠传递
智能处理
关键技术
RFID技术
系统组成
电子标签（Tag）
阅读器（Reader）
天线（Antenna）
传感技术
无线传感器网络
传感器网络节点
传感单元
处理单元
通信单元
纳米技术
智能技术
应用
机器学习
问题类型
分类
应用
垃圾邮件识别
信用卡欺诈检测
语音识别
字符识别
车牌识别
人脸识别
学习算法
逻辑回归
支持向量机
朴素贝叶斯
深度学习
随机森林
神经网络
回归
应用
股票交易决策
电影票房预测
房价预测
学习算法
线性回归
普通最小二乘回归
逐步回归
多元自适应回归样条
聚类
规则学习
学习方式
监督学习
无监督学习
半监督学习
强化学习
应用
计算机视觉
自然语言识别
社会网络分析
个性化推荐
人工智能
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