山东专升本计算机第一章（发布版）
2020-03-16 17:41:42 0 举报AI智能生成
专升本计算机文化基础思维导图第一章（全）
作者其他创作
大纲/内容
1.3计算机中的
信息的表示
1.3.1信息表示
计算机采用二进制原因
易于硬件实现
（最重要）
（最重要）
运算规则简单
稳定性强
可用逻辑代数作为
分析设计的工具
分析设计的工具
1.3.2数制及转换
基本概念
数码：一组用来表示某种数制的符号。
基数：数制所使用的数码个数
称为“基数”“R”
称为“基数”“R”
位权：指数码在不同位置上的权值。
常用的进位计数制
十进制 D
二进制B
八进制O
十六进制H
进制转换
任意进制转十进制
按权展开相加
十进制转任意进制
整数部分
除基数，取余数，结果倒排
小数部分
乘基数，取整数，结果正排
2--8
“421”
2--16
“8421”
二进制运算
算术运算
加法规则
向高位有进位
减法规则
向高位借位
乘法规则
除法规则
逻辑运算
与运算（AND）
全1为1
其余为0
其余为0
或运算（OR）
有1为1
其余为0
其余为0
非运算（NOT）
取反
异或运算（XOR）
两数相同出0
两数不同出1
两数不同出1
1.3.3信息的编码
计算机中数据的单位
位（bit）
简记为b
也称为比特
也称为比特
最小单位
字节（Byte）
简记为B
基本单位
1B=8bit
字（Word）
CPU通过数据总线一次存取加工和传送的数据
字长
计算部件能一次同时处理二进制数据的位数
字长是计算机一次所能处理的实际位数长度
字长是衡量计算性能的一个重要指标
数值的表示
通常规定一个数的最高位作为符号位“0”表示正，“1”表示负
采用二进制表示形式的连同数符一起代码化了的数据称为机器数
用正、负符号加绝对值来表示的实际数值称为真值
用二进制代码表示十进制数这种编码方法简称BCD码或8421编码
计算机的符号数的三种表示形式
原码，反码，补码
原码，反码，补码
对正数而言，其二进制原码
反码和补码均相同，为原码形式
反码和补码均相同，为原码形式
对负数而言，其反码为符号位保持不变
其余各位取反，其补码为反码加一
其余各位取反，其补码为反码加一
文字信息的表示
字符编码
ACSII码
（美国标准信息交换代码）
（美国标准信息交换代码）
一个ACS码用一个字节
7位 标准ASCII码
8位 扩展ASCII码
8位 扩展ASCII码
小写比大写大32
控制字符不可打印
A:65 a：97
0:48 spa:32
0:48 spa:32
汉字编码
汉字交换码
（国标码
但不同概念）
（国标码
但不同概念）
1980年
GB2312-80
GB2312-80
汉字机内码
真正的计算机内部用来存储和处理汉字信息的代码
汉字字形码
汉字的输出形式
点阵码
缩放困难且容易失真
矢量码
不失真，占空间小
汉字输入码
汉字外部码（外码）
汉字外部码（外码）
流水码、音码、形码和音形结合码
1.4计算机系统
1.4.1计算机工作原理 指令
指令
规定了计算机最基本的一组操作
操作码
操作的类型
计算机指令中规定该指令执行能力的部分
地址码
操作的对象
“存储程序”工作原理
原理
计算机硬件系统由五部分构成
计算机内部采用二进制数
计算机运行采用存储程序设计原理
基本思想
存储程序与程序控制
主机
内存
CPU
外设
外存
输入设备
输出设备
计算机硬件系统构成
主机
外设
（冯5）
（冯5）
计算机的工作过程
取指令
分析指令
执行指令
1.4.2计算机硬件系统
输入设备
A/D
光电笔
扫描仪
运算器
构成
算数逻辑运算单元
寄存器
控制门
作用
算术运算
逻辑运算
控制器
CPU
运算器
控制器
存储器
内存
（CPU可直接访问）
（CPU可直接访问）
只读存储器（ROM）
掉电不丢失，无法改写
基本输入输出系统（BIOS）
（为计算机提供最低级最直接的硬件控制）
（为计算机提供最低级最直接的硬件控制）
随机存储器（RAM）
一般被认为微机内存
一般被认为微机内存
CMOS
保存时间日期，开机参数
掉电丢失，可读可写
高速缓冲存储器（Cache）
为了匹配CPU与内存速度差
外存（辅存）
CPU不可直接访问
硬盘速度最快
输出设备
D/A
绘图仪
注
裸机
未配置任何软件
计算机完成工作的物质基础
无法与用户交互
计算机完成工作的物质基础
无法与用户交互
即可看输入也可看输出
磁盘驱动器
磁带机
1.4.3计算机软件系统
计算机软件基础
软件
计算机运行所需要的程序、数据和有关文档的总和
三者总和，缺一不可
有事说软件是程序和文档的集合也对
程序
解决某一种具体问题的指令序列
数据
程序处理的对象
系统软件
操作系统
（OS）
（OS）
语言处理程序
系统支撑和服务程序
杀毒软件
驱动程序
数据库管理系统
ACESS
SQL
应用软件
程序设计语言
程序设计基础
程序=算法+数据结构
（沃斯公式）
（沃斯公式）
算法性质
有穷性
确定性
可行性
语言
低级语言
机器语言
计算机唯一可以直接执行
速度快效率高
不能移植，编写修改困难，可读性差
汇编语言
计算机不能直接识别
汇编程序
编写程序质量高，执行速度快，占内存小
不具备通用性和移植性
高级语言
同自然语言和数学语言比更接近人类的思维习惯
独立于机器语言
独立于机器语言
更容易调试，出错易修改，接近人类思维习惯
可读性好，通用性好
分类
解释型
不产生目标程序
编译型
产生新程序
1.5微型计算机系统
1.5.1微型计算机分类
单片机
单板机
PC（个人计算机）
便携式微机
1.5.2微机的主要性能指标
主频
CPU单位时间内发出的脉冲数
单位
Hz
GHz
字长
内核数
多核有利于多任务的处理
内存容量
运算速度
MIPS
每秒10^6
BIPS
每秒10^9
兼容性
可靠性
平均无故障时间MTBF
可维护性
平均修复时间MTTR
性价比
1.5.3常见的微型计算机的硬件设备
微处理器
存储器
内存
外存
按存储介质不同分
磁表面存储器
光存储器
半导体存储器
软盘
写保护口
硬盘
存储速度最快的外存
分区
主分区
扩展分区
主要参数
存储容量
转速
分类
固态硬盘
采用闪存颗粒，读写速度上有优势
机械硬盘
采用磁性碟片存储，价格上有优势
混合硬盘
闪存
存储介质
半导体电介质
光盘存储器
只读光盘
（CD-ROM、DVD）
（CD-ROM、DVD）
追记型光盘
（CD-R、WORM）
（CD-R、WORM）
可改写型光盘
（CD-RW、MO）
（CD-RW、MO）
光盘，价格低，保存时间长，存储容量大
微机常见的总线标准
分类
数据总线
传输数据
地址总线
数据地址
控制总线
控制信号
常见总线
PCI
迄今最成功的之一
没有与CPU直接相连，而是经过桥接芯片组电路连接
插声卡网卡
AGP
视频带宽
显卡专用
USB
广泛采用
支持热拔插
可同时连接127台I/O设备
串行接口
PCI-Express
目前最快并且最流行的串行总线
主板
不需要插到插槽
最重要部件
芯片组（灵魂）
通过主板CPU可以控制硬件
输入设备
鼠标
机械式鼠标
光电式鼠标
无线遥控鼠标
键盘
分区
主键区
功能键区
光标控制区
数字编辑区
大写字母锁定键
Casp lock
输出设备
显示系统
包括
显示器
阴极射线管显示器（CRT）
液晶显示器（LCD）
等离子显示器（PDP）
显示适配器（显示卡）
分辨率影响因素
视频带宽
显像管点距
显示屏幕大小
电路特征
显示系统主要性能指标
显示分辨率
颜色质量
刷新速度
点距
灰度级
显卡指标
分辨率
水平分辨率与
垂直分辨率乘积
垂直分辨率乘积
颜色质量
单位是位
色要转化为位再运算
刷新率
显存带宽
色彩位数
扫描图像与实物在色彩上的接近程度
光度
对光的敏感程度，越低质量越好
打印机
点阵打印机
击打式
不能打印图片
对纸张要求低，打印成本低
噪声大，速度慢，精度低
喷墨打印机
非击打式打印机
打印质量高，打印速度比点阵块，噪声小
耗材费用高，对智障的要求较高
喷墨口不容易保养
喷墨口不容易保养
激光打印机
页式打印机
高速度，高精度，低噪声的
非击打式打印机
非击打式打印机
热升华打印机
专业图片打印领域
效果更逼真
微机的使用环境
温度
10-30摄氏度
湿度
45-60%，太低容易有静电
清洁度
尘埃危害：
电路板元件短路，接触不良，腐蚀焊点等
电路板元件短路，接触不良，腐蚀焊点等
1.1信息与信息技术
1.1.1信息与数据
信息是在自然界、人类社会和思维活动中普遍存在的
一切物质和事物的属性。
（报纸、杂志、电视计算机本身不是信息，是信息的载体，
其中的某一块儿是信息）
一切物质和事物的属性。
（报纸、杂志、电视计算机本身不是信息，是信息的载体，
其中的某一块儿是信息）
数据是指存储在某种媒体上可以加以鉴别的符号资料。
（数据经过处理、组织并赋予给一定的意义后即成为信息）
（数据经过处理、组织并赋予给一定的意义后即成为信息）
控制论【美】维纳：信息是我们在适应外部世界
感知外部世界的过程中与外部世界交换的内容。
感知外部世界的过程中与外部世界交换的内容。
信息论【美】香农：信息是能够用来消除不确定的东西，
把不确定性变为确定性。
把不确定性变为确定性。
信息与数据的联系与区别
1.信息不能独立存在，必须借助某些符号（文字、数字、图像声音等）才能够表现出来。
2.同一信息还可以借助不同载体表现，如新闻可通过广播电视报纸等形式来表现。
3.信息离开载体就不能存储和传递，信息不随数据形式的变化而变化
4.信息没有明确的定义，但有若干解释性或描述性的定义，只要能够体现信息的本质都是对的，
比如香农和维纳的观点。
比如香农和维纳的观点。
5.数据是信息的物理表示，信息的符号化是数据，信息是物理形式抽象出来的逻辑意义。
6.有数据不一定有信息，有信息一定有数据。
【例】信息是对事物及其属性的描述，要在计算机中处理必须首先转化为（数据）。
1.1.2信息技术
根本目的
获取信息
时间
20C70Y
信息技术是指人们获取、存储、传递、处理、开发和利用信息资源的相关技术。
主导技术
传感技术
计算机技术
关键作用：计算机
关键作用：计算机
通信技术
网络技术
3C技术
通信技术
计算机技术
控制技术
1.1.3信息社会
20C90Y开始，世界上主要的国家开始建设高速度、大容量、多媒体的
信息传输干线成为信息高速公路
信息传输干线成为信息高速公路
信息高速公路核心：把信息作为商品和资源被全社会所享用
国家信息基础设施工程计划（NII）1993年9月美国政府推出
三大资源
信息
物质
能源
1.1.4“计算机文化”内涵
文化的定义
文化的产生和发展与人类的形成和发展几乎同时进行，
是人类社会进步的一种标志。
是人类社会进步的一种标志。
文化是人类社会的特有现象
文化的核心
观念和价值
文化即人类行为的社会化，是人类创造功能和创造成果的
最高和最普遍的社会形式。
最高和最普遍的社会形式。
文化的基本属性
广泛性
传递性
教育性
深刻性
计算机文化
时间
20C80Y
地点
瑞士洛桑召开的第三届世界计算机教育大会
计算机文化就是以计算机为核心，集网络文化、信息文化、多媒体文化于一体，
并对社会生活和人类行为产生从广泛、深远影响的新型文化。
并对社会生活和人类行为产生从广泛、深远影响的新型文化。
内涵
具有计算机信息处理能力
人类文化发展的里程碑
语言的产生
文字的使用
印刷术的发明
计算机文化
1.2计算机技术概论
1.2.1计算机的
起源与发展
起源与发展
计算机的起源
科学计算机之父
人工智能之父
人工智能之父
图灵
提出图灵机模型为现代计算机的逻辑工作方式奠定基础
计算机之父
查尔斯巴贝奇
数字计算机的基本设计思想
第一台计算机
ABC计算机
中国计算机之父
董铁宝
中国互联网之父
钱天白
ENIAC
时间
1946年2月
地点
美国宾夕法尼亚大学
参与人员
莫克莱
埃克特
特点
采用十进制，不是二进制
没有键盘鼠标和内存
不是存储程序式，编程是人工插接线方式，无内存，
因此人们提出了将程序和数据存放在磁盘中的设想
因此人们提出了将程序和数据存放在磁盘中的设想
意义
第一台真正意义上的电子计算机
奠定了电子计算机的发展基础，
开辟了信息时代，把人类社会
推向了第三次产业革命新纪元。
开辟了信息时代，把人类社会
推向了第三次产业革命新纪元。
EDVAC
（1952）
（1952）
二进制
但只是概念上第一台存储程序计算机
EDSAC
（1949）
（1949）
第一台商用计算机，最早实施二进制
注：1.电子计算机区别于其他计算工具的本质特点是能存储程序和数据
2.计算机资源主要指计算机的硬件、软件和数据资源
2.计算机资源主要指计算机的硬件、软件和数据资源
计算机的发展
主要元器件不同
第一代
（1946-1956）
（1946-1956）
名称
电子管计算机
真空管计算机
真空管计算机
逻辑元件
电子管
程序设计语言
机器语言
汇编语言
应用领域
科学计算
代表
IBM701
（蓝色巨人）
（蓝色巨人）
EDVAC
UNIVAC
第二代
（1956-1964）
（1956-1964）
名称
晶体管计算机
逻辑元件
晶体管
程序设计语言
高级语言
应用领域
数据处理
第三代
（1964-1971）
（1964-1971）
名称
集成电路计算机
逻辑元件
中小规模集成电路
特点
出现了操作系统
和会话式语言
和会话式语言
计算机开始应用到各个领域
第四代
（1971-至今）
（1971-至今）
名称
超大规模集成电路计算机
逻辑元件
大规模或超大规模集成电路
特点
出现了微机
1971年英特尔4004，四位处理器诞生
标志着微机的诞生
标志着微机的诞生
开始了计算机网络时代
新一代计算机
计算机中最基本的元件是芯片
我国计算机发展
1956年开始研制计算机
1958年研制出第一台电子管计算机
1964年研制成功晶体管计算机
1971年研制成功集成电路计算机
1983年研制成功巨型机
银河一号
银河一号
1.2.2计算机的
特点及分类
特点及分类
计算机的特点
运算速度快
计算精度高
计算精度取决于计算机的字长，
而非所用电子元件精度。
而非所用电子元件精度。
存储容量大
区别于其他计算工具的重要特征
具有逻辑判断能力
工作自动化
通用性强
计算机的分类
根据处理对象划分
模拟计算机
数字计算机
混合计算机
根据用途划分
专用计算机
通用计算机
根据规模划分
巨型机
运算速度最快、存储容量最大、体积最大
天气预报，模拟核爆炸等高端领域
巨型机技术水平是衡量一个国家
科学技术和工业发展水平重要标志
科学技术和工业发展水平重要标志
大型机
主要用于金融证券等大中型企业数据
或用于网络服务器
或用于网络服务器
小型机
性能适中，价格相对较低
适合做用于小企业，学校等单位的服务器
微型机
通用性好
软件丰富
价格低廉
主要在办公室和家庭使用
是目前发展最快应用最广泛地计算机
工作站
是高端的微机
有较高的图形图像处理能力
1.2.3计算机的应用
科学计算
天气预报
最早领域
信息管理
数据处理
与科学计算相比，数据输入输出量大
计算相对简单
计算相对简单
最广泛领域
过程控制
火箭升空
计算机辅助系统
计算机辅助设计（CAD）
计算机辅助制造（CAM）
计算机辅助教育（CBE）
计算机辅助教学（CAI）
计算机管理教学（CMI）
计算机辅助测试（CAT）
计算机集成制造系统（CIMS）
人工智能（AI）
计算机网络与通信
多媒体应用系统
嵌入式系统
1.2.4计算机的发展趋势
巨型化
微型化
智能化
网络化
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