计算机基础知识要点

薄荷屋2021年6月7日...大约 13 分钟

前言

专升本复习计算机基础时做得知识点概况笔记，按照自己的思路写的，可能不太全面

计算机基础知识

计算机的诞生和发展

1946年2月，世界上第一台电子数字积分计算机在美国宾夕法尼亚大学诞生，取名为ENIAC(中文名称为“埃尼阿克”)。

冯·诺依曼体系结构

采用二进制表示数据
“储存程序”，及程序和数据一起存储在内存中，计算机按照程序顺序执行
计算机由五个部分组成：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备

计算机的发展

第一代（1946-1957）：电子管计算机
第二代（1958-1964）：晶体管计算机
第三代（1965-1970）：中小规模集成电路计算机
第四代（1971年至今）：大规模、超大规模集成电路计算机

计算机的特点

运算速度快
计算精度高
储存容量大
可靠性高
具有逻辑判断功能
自动化程度高，通用性强

计算机的分类

按照性能划分

巨型机
大型机
小型机
微型计算机
工作站

按照工作原理划分

数字计算机
模拟计算机
数模混合计算机

按照功能用途划分

通用计算机
专用计算机

计算机的应用

科学计算。例如：高能物理、工程设计、地震预测﹑气象预报﹑航天技术等。
过程检测与控制。广泛应用于机械、石油、电力等部门。
数据处理。例如：企业管理、物资管理、报表统计、账目计算、信息情报检索等。
计算机辅助系统。

人工智能。
多媒体
生活、工作和学习

计算机新技术

电子商务技术、物联网技术、大数据技术、云计算、5G网络、人工智能技术、虚拟现实技术

未来计算机的发展趋势

巨型化、微型化、网络化、智能化

计算机系统的组成

计算机工作原理

指令：一条指令通常由两个部分组成：操作码和操作数（地址码）
“储存程序”工作原理
计算机的工作过程
- 取指令
- 分析指令
- 执行指令

计算机硬件系统

运算器
控制器
储存器

内存储器
- 只读存储器（ROM）
- 随机存储器（RAM）
- 高速缓冲存储器（Cache）
外存储器
信息存储单位
- 位（bit，b）。是计算机存储信息的最小单位
- 字节（Byte，B）。计算机中用来表示存储空间大小的基本单位
- 字（Word）
输入设备
输出设备

计算机软件系统

系统软件
- 操作系统
- 数据库管理系统
- 语言处理程序
- 系统支撑和服务程序
应用软件
程序设计语言
- 低级语言
  - 机器语言
  - 汇编语言
- 高级语言
编译：将高级语言所编写的源程序翻译成等价的用机器语言表示的目标程序。
解释：解释程序对原程序是一边翻译、一边执行，不产生目标程序。

微型计算机的主要性能指标

主频：也称为时钟频率，单位为赫兹。
字长：取决于计算机数据总线的宽度，也就是CPU一次能处理的数据的位数。
存储容量：包括内存容量和外存容量。
存取周期：存取时间越短，表示访问数据的速度越快。
运算速度：单位时间内执行的计算机指令数。单位有MIPS(每秒10⁶条指令)和 BIPS(每秒10⁹条指令)等。

数制的基本概念

二进制数的运算规则

算数运算规则
- 加法规则：0+0=0；0+1=1；1+0=1；1+1=0
- 减法规则：0-0=0；10-1=1；1-0=1；1-1=0
逻辑运算规则
- 与运算（AND）：0∧0=0；0∧1=0；1∧0=0；1∧1=1
- 或运算（OR）：0∨0=0；0∨1=1；1∨0=1；1∨1=1
- 非运算（NOT）：!0=1；!1=0
- 异或运算（XOR）：0⊕0=0；0⊕1=1；1⊕0=1；1⊕1=0

数制转换

十进制转换成R进制数

方法：整数部分：“除R取余,先余为低,后余为高”

小数部分：“乘R取整,先整为高,后整为低”

R进制数转换成十进制数

方法：“位权展开求和”，即按位权展开，然后按照十进制规则进行求和计算，其结果就是转换后对应的十进制数

计算机中数值的表示

原码：数符位0表示正,1表示负；数值部分用X绝对值的二进制表示。通常用[X]_原表示。
反码：整数X的反码对于正数，与原码相同；对于负数，数符位为1，数值位为X的绝对值取反。通常用[X]_反表示。
补码：整数X的补码对于正数，与原码，反码相同；对于负数，数符位为1，数值位为X的绝对值取反后加1，即为反码加1。通常用[X]_补表示。

计算机中字符的表示与编码

ASCII编码

表示：采用7位二进制编码，可以表示2⁷=128个字符。在计算机内实际是用一个字节(8位)表示，最高位为0。
字符码值从小到大排列顺序：数字<大写英文字母<小写英文字母。其中相应大写英文字母与小写英文字母的码值相差32。

汉字编码

汉字输入码
- 音码。如全拼、双拼、简拼和智能ABC等。
- 形码。如五笔字型法、郑码输入法等。
汉字国标码：国标码 = 区位码＋2020H。
汉字机内码：汉字内码 = 汉字国标码＋8080H = 区位码＋A0A0H。
汉字字型码：分为点阵和矢量两种。一个n×n点阵的汉字占用存储空间=n×n/8(B)。

计算机网络基础

计算机网络的定义

计算机网络时计算机级数与通信级数发展相结合的产物

定义：用通信线路和通信设备将分布再不同地点的具有独立功能的多个计算机系统互相连接起来，在功能完善的网络软件的支持下实现彼此之间的数据通信和资源共享的系统

计算机网络的组成

计算机网络课分为资源子网和通信子网

计算机网络的功能

数据通信（基础功能）
资源共享（重要功能）
提高系统的可靠性
分布式处理

计算机网络的分类

网络覆盖范围划分

局域网（LAN）
城域网（MAN）
广域网（WAN）

网络的拓扑结构划分

总线型拓扑
环形拓扑
星形拓扑
树形拓扑
网状拓扑

网络传输介质划分

有线网
无线网

网络的使用性质划分

公用网
专用网

数据通信基础知识

数据通信的基础概念

信号
- 模拟信号
- 数字信号
频率
信号带宽
信道带宽

数字通信系统的基础模型

信源、信道、信宿、噪声

网络协议及其分层

网络协议

语法：用户数据与控制信息的构造或格式
语义：需要发出何种控制信息，以及完成的动作和做出的响应
时序：事件实现顺序的详细说明

协议分层

协议分层的原因：

有助于网络的实现和维护
有助于技术的发展
有助于网络产品的生产
能促进标准化工作

计算机网络体系结构

OSI参考模型

物理层 ----- 数据处理的基本单元时比特
数据链路层 ----- 数据处理的基本单元是帧
网络层 ----- 数据处理的基本单元是分组或数据包
传输层 ----- 数据处理的基本单元是数据段
会话层
表示层
应用层 ----- 数据处理的基本单位是报文

TCP/IP参考模型

网络接口层
网际层
传输层
应用层

网络硬件

网络连接设备

网卡、调制解调器、中继器、网桥、集线器、路由器、交换机

网络传输介质

有线传输介质
- 双绞线
- 同轴电缆
- 光纤
无线传输介质
- 无线电频率通信
- 红外通信
- 微波通信
- 卫星通信

网络软件

网络系统软件

网络操作系统
网络协议软件
通信控制软件
网络管理软件

IP地址和域名

IP地址

结构：采用分层结构的方式，长度为4字节（32b），整个地址分为两部分，即网络号和主机号，最大范围不超过255

分类：

内部地址：

网络类别	地址段	网络数
A类网	10.0.0.0 ~ 10.255.255.255	1
B类网	172.16.0.0 ~ 172.31.255.255	16
C类网	192.168.0.0 ~ 192.168.255.255	256

特殊IP地址：

0.0.0.0。表示网络本身，用于网络初始化
255.255.255.255。受限制的广播地址，表示在未知本网地址的情况下用于本网广播
主机号全为1的地址。通常网络中的最后一个地址为直接广播地址，也就是主机位全为1的地址，用于向某个网络的所有主机广播
主机号全为0的地址，指向本网，表示网络本身

IPv6：

定义：现有的互联网是在IPv4协议的基础上运行的，IPv6是下一版本的互联网协议。

主要优势：规模更大(IPv6的地址为128位)、速度更快、更安全可信、更及时、更方便、更可管理、更有效。

域名

定义：由于数字形式的IP地址不便于用户记忆和使用, Internet引入了域名系统(DNS)。运行域名服务程序的主机叫作域名服务器。

域名结构：主机名.单位名.机构名.顶级域名

规则：域名长度不超过255个字符，由字母、数字或下划线组成,以字母开头，以字母或数字结尾，域名中的英文字母不区分大小写。域名的各部分之间用“.”隔开。

组织域名：

IP地址的获取

子网掩码：子网掩码是判断任意两台计算机的IP地址是否属于同一子网的根据。将两台计算机各自的IP地址与子网掩码进行AND运算后，如果得出的结果是相同的，则说明这两台计算机是处于同一个子网的，可以进行直接通信。

网关
DNS服务器：即域名服务器，是将域名转换成IP地址的服务器

Internet的接入

PSTN（公用电话交换网）
ADSL（非对称数字用户环路）
有线电视接入
光纤接入
无线局域网接入（WLAN）
局域网接入（LAN）

WWW服务

超文本
超媒体
网页
超文本标记语言（HTML）：一种专门用于WWW超文本文件的编程语言，常用htm或html 做扩展名。
统一资源定位器（URL）：<同行协议>://<主机域名或IP地址>/<路径>/<文件名>

文件传输协议

FTP服务，在Internet上，通过FTP协议及FTP程序，用户计算机和远程服务器之间可以进行文件传输

电子邮件

地址格式：<用户名>@<电子邮件服务器名>

协议：电子邮件常用的协议是SMTP(简单邮件传输协议)和 POP3(邮局协议)。

多媒体技术基础知识

媒体类型

感觉媒体：如语言、文字、音乐、声音、图像、图形、动画等
表示媒体：如文本编码、图像编码、视频编码等
显示媒体：数码相机、显示器、打印机等
存储媒体：内存、硬盘、光盘、U盘、纸张等
传输媒体：电缆、光缆、电磁波

多媒体的特点

多样性
集成性
交互性
实时性

多媒体硬件系统

主机
多媒体接口卡
- 声卡
- 显卡
- 视频采集卡
- 1394卡
多媒体存储设备
媒体输入/输出设备

多媒体软件系统

多媒体驱动软件和接口程序
多媒体操作系统
多媒体创作工具
多媒体素材编辑软件
多媒体应用软件

计算机信息安全

信息安全意识

信息安全的目标

可靠性
可用性
保密性
完整性

信息安全面临的威胁

自然威胁：如自然灾害，恶劣的场地环境、电磁辐射和电磁干扰、网络设备自然老化等，具有不可抗拒性。
人为威胁
- 人为攻击
  - 被动攻击：在不干扰网络信息系统正常工作的情况下，进行侦收、截获、窃取、破译和业务流量分析及电磁泄漏等
  - 主动攻击：以各种方式有选择地破坏信息，如修改、删除、伪造、添加、重放、乱序、冒充、制造病毒等
- 安全缺陷：
- 软件漏洞
- 结构隐患