计算机概论
2021-12-11 02:12:17 39 举报AI智能生成
计算机概论是一门介绍计算机科学基础知识的课程，包括计算机硬件、软件、网络等方面的基本概念和原理。通过学习计算机概论，可以了解计算机的发展历程、分类、组成结构以及各种应用技术。此外，还可以学习到计算机编程的基本思想和方法，掌握一些常用的编程语言和工具。总之，计算机概论是一门非常重要的课程，它为我们今后深入学习计算机科学与技术打下了坚实的基础。
作者其他创作
大纲/内容
初识计算机
计算机发展
1946年，美国发明ENIAC——世界上第一台电子数字积分计算机，宣告计算机时代的到来
ENIAC诞生之后计算机的四个发展阶段
电子管
晶体管（’催迪克‘）
集成电路（IBM360）
大规模集成电路
计算机发展未来
摩尔定律：当价格不变，集成电路上可容纳的元器件数目，每隔18~24个月便会增加一倍，性能也将提升一倍
第五代计算机：具有人工智能的新一代计算机，具有推理联想判断决策学习的能力
计算机分类
按信息形式：数字计算机，模拟计算机，混合计算机
按用途：专用型，通用型
按性能：巨型机，大中型机，小型机，微型机
微型机按外观：台式，笔记本，嵌入式，平板，智能手机
计算机应用
科学计算
数据处理：对各种数据进行收集，存储，整理，分类，统计，加工，利用，传播
已经广泛应用于办公自动化，企事业计算机辅助管理与决策，情报检索，图书管理，电影电视动画设计，会计电算化
计算机辅助技术
计算机辅助设计CAD
计算机辅助制造CAM:进行生产设备的管理，控制和操作的过程
计算机辅助教学CAI：交互教育，个别指导，因人施教
过程控制：利用计算机及时采集检测数据，按最优值迅速对控制对象进行自动调节或自动控制
网络应用
冯诺依曼结构
图灵提出著名的理论计算机的抽象模型-”图灵机“
1966年设立图灵奖
冯诺依曼结构
五大核心部件
运算器
控制器
存储器
输入设备
输出设备
计算机工作原理：程序和数据都以二进制的形式统一存放到存储器中（存储程序和程序控制原理）
冯诺依曼结构和哈佛结构的区别
哈佛结构（大部分RISC计算机采用此结构）
使用两个独立的存储器模块，分别存储指令和数据
使用两条独立的总线，分别作为CPU与存储器之间的专用通信路径
硬件
主机
CPU
运算器
控制器
内存储器
只读存储器ROM
随机存储器RAM
DRAM(内存条)
SRAM（Cache高速缓存）
外围设备
外存储器，又称辅助存储器（硬盘，U盘，光盘）
机械硬盘
磁道：同心圆，从外向内开始顺序编号
柱面：相同编号的磁道形成的圆柱
扇区：磁盘最小组成单元，通常512字节
主要性能参数：容量，转速，平均访问时间，传输速率，缓存
固态硬盘（SSD）：由控制单元和存储单元组成，存储介质分为Flash芯片和DRAM芯片
光驱和光盘：激光识别，螺旋纹光道，从内向外压制有一连串凹坑
U盘（闪存盘）
输入设备：键盘，鼠标，扫描仪，传声器，触摸屏，光笔
输出设备：显示器，打印机，投影仪，绘图仪，扬声器
其他：网卡，声卡，显卡等
总线
控制总线
地址总线
数据总线
接口
0和1的世界
二进制的计数单位
位（bit）：计算机信息表示的最小单位
字节Byte：8位为一个字节（计算存储器容量的基本单位）
字:计算机数据处理和运算的单位
进制转换
二进制转换成十进制
十进制转换成二进制（八进制，十六进制）
二进制转换成八进制（3），转换成十六进制（4）
用0和1表示数值
符号位为'0'表示为正数，'1'表示为负数
定点数
定点整数：小数点默认在二进制数的最后（小数点不占二进制位）
定点小数：小数点·默认在符号位后（小数点不占二进制位）
浮点数：小数点位置不固定的数，通常既有整数部分又有小数部分
二进制运算法则
算术运算
原码，反码，补码
原码（一个二进制数同时包含符号和数值，最高位表示符号，正为0，负为1）
反码
正数：反码与原码相同
负数：除符号位，其余各位按位取反，即1都换成0，0都换成1
补码
正数：与原码相同
负数：反码加1
逻辑运算
与运算
0 AND 0=0,0 AND 1=0,1 AND 1=1
或运算
0 OR 0=0,0 OR 1=1,1 OR 1=1
非运算
NOT 0=1,NOT 1=0
计算机存储文字
英文编码ASCII：用7个二进制数表示一个字符，用一个字节进行存放（Nul<sp<常用标点符号<数字<英文大写<英文小写）
中文编码
外码（汉字输入码）
交换码（国标码）：GB2312-1980，每个汉字用两个字节表示，每个字节只用后71位
汉字机内码：占两个字节，将国标码每个字节最高位设为"1"就是汉字机内码，字节最高位的”1“作为识别汉字的标志
Unicode编码（可以容纳世界上所有文字和符号的字符编码方案）：UTF-8称为万国码，常用英文字符编码成一个字节，汉字通常为三个字节
文本编码
文字输出的字形码：字形码又称字模，用于文字在显示屏或打印机上输出
点阵表示方法：最简易的为16*16点阵，字节数=点阵行数*点阵列数/8B
矢量表示方法:随意放大缩小不失真，所需存储空间和字符大小无关
多媒体信息数字化
图形图像的数字化
图像：
概念：点阵图或位图图像，单位面积内像素点数目越多图像越清晰，BMP,JPEG,PNG,GIF
图像分辨率、色彩深度、色彩模式
图像尺寸：水平像素数*垂直像素数
图像分辨率：每英寸图像内像素点的多少，单位PPI或DPI
色彩深度：存储每个像素点所用位数
色彩模式
RGB:红绿蓝
CMYK:青品红黄黑
HSB：色相饱和度亮度
图像压缩编码
图像数据容量：图像分辨率*色彩深度/8B
图像压缩
无损压缩
有损压缩（压缩率=压缩前图像数据量/压缩后图像数据量）
图形：矢量图，难以表现色彩层次丰富的逼真照片效果，CDR,AI,WMF,EPS
数字化音频
音频数字化(由声卡内的A/D转换器完成)
采样频率：按照固定时间间隔截取声音信号的幅度值，CD采样频率为44.1kHz
量化：将每个采样点得到的以模拟量表示的音频信号转换成由二进制数字组成的数字音频信号，通常用8，16，24位，CD量化位数为16位
编码（常见音频格式：WAV，MIDI,OGG,WMA,APE,FLAC,RealAudio）
音频压缩
无损WAV
有损MP3
视频与动画
动画：由人工或计算机产生，以15帧/s~20帧/s
视频：内容连续的图像组成，24帧/s~30帧/s
分类
模拟视频：每一帧图像是实时获取的自然景物的真实图像信号
数字视频：二进制数字记录视频信息，是离散的电信号
视频压缩，绝大多数是有损压缩（视频文件格式：WMV,ASF,MP4,RM,AVI,DAT,MKV,VOB）
软件
指令：指示计算机执行某种操作的命令
指令格式和分类：操作码和操作数地址码
指令系统：计算机所能执行全部指令的集合，描述了控制信息和逻辑判断能力
CISC
RISC
软件的分类
系统软件和应用软件
系统软件：操作系统，服务性程序，语言程序，大型数据库管理
应用软件：办公设计软件，多媒体通信软件，网络安全、游戏软件
商品软件、共享软件，免费软件，自由软件
商品软件：付费才能使用
共享软件：买前免费试用
免费软件
自由软件
桌面软件和移动软件
本地软件和云软件
编程语言发展历程
机器语言：二进制数构成，可直接识别
汇编语言：符号语言
高级语言
从编程到执行
汇编方式
编译方式
解释方式（python）
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