四川大学【大学计算机基础知识点整理】12修订版

第1章信息技术与计算机

一、信息概述

1．几个概念

（1）数据：将客观事物记录下来的可以鉴别的符号。

（2）信息：经过加工以后并对客观世界产生影响的数据。信息的特征是：不灭性，复制性和时效性。

（3）信息科学：研究信息及其运动规律的科学。

（4）信息技术（IT）：凡是能扩展人的信息功能的技术，都是信息技术。

（5）信息技术的核心：微电子技术，计算机技术，光电子技术，通信技术（微电子技术是基础，计算机技术和通信技术是两大支柱）

二、计算机概述

1．计算机的发展简史

（1）第一台计算机：ENIAC

（2）第一台有存储功能的计算机：EDSAC。冯•诺伊曼（现代计算机之父）提出用二进制存储数据的思想。

（3）第一台商品化的计算机：UNIVAC

（4）计算机四代的发展：

a)第一代：逻辑元件：电子管；软件方面：汇编语言和机器语言

b)第二代：逻辑元件：晶体管；软件方面：出现程序设计语言

c)第三代：逻辑元件：集成电路；软件方面：出现操作系统

d)第四代：逻辑元件：大规模和超大规模的集成电路；软件方面：数据库和网络2．计算机的用途和特点

e)用途

i.科学计算：计算机最基本的用途

ii.信息处理（数据处理）：计算机最广泛的用途

iii.实时控制（过程控制）：生产自动化

iv.计算机辅助设计（辅助工程）：CAD（计算机辅助设计）、CAM（计算机辅助制造）、CAI（计算机辅助教学）

v.人工智能

f)特点（最主要的特点是：自动控制及存储程序）

3．计算机的分类

1)按信息表示方式分：数字计算机、模拟计算机、混合式计算机

2)按用途分：通用计算机、专用计算机

3)按规模分：巨型机、大型机、小型机、微型计算机、工作站、服务器

4．计算机的新技术：芯片技术、并行处理技术、网络技术、蓝牙技术、嵌入技术、中间件技术等。

第2章计算机系统的组成

一、计算机基本工作原理

1．指令和程序

（1）指令

a)定义：让计算机完成某个操作所发出的命令，是计算机硬件的最大功能，是程序设

计的最小单位，计算机工作的命令。

b)组成：操作码（规定计算机要执行的基本操作）和操作数（执行对象的存储地址）（2）程序：完成特定任务的一组指令序列的组合

（3）指令系统：计算机所能执行的全部指令。指令系统反映了计算机的基本功能，不同的计算机其指令系统也不相同。

2．指令的执行过程：读取指令，分析指令，执行指令

3．程序的执行过程

二、计算机的系统组成（硬件系统和软件系统）

1．硬件系统（五大部分：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备）

（1）CPU（Central Processing Unit）中央处理器

a)组成：运算器、控制器

b)功能：

i.运算器（ALU）：进行算术运算和逻辑运算

ii.控制器：从内存中取出指令、分析指令，发出控制信号从而执行指令

（2）存储器：内部存储器和外部存储器

a)内存：存储正在执行的程序和数据，可以直接和CPU发生数据交换

b)外存：不能直接和CPU发生数据交换，必须通过内存进行数据交换

（3）输入设备：接收用户输入的原始数据和程序

（4）输出设备：存放在内存中由计算机处理的结果转变为人们所能接受的形式

2．软件系统

（1）系统软件：用于使用和管理计算机的软件。如：操作系统、程序设计语言、数据库管理系统等

（2）应用软件：在硬件和系统软件的支持下，面向具体问题和具体用户的软件

三、微型计算机的硬件组成

1．主机（主板、微处理器、内部存储器）

（1）CPU在微型计算机中称为微处理器

（2）内部存储器

a)RAM：随机存储器，可以进行读写操作，断电以后存储的内容消失

b)ROM：只读存储器，一般情况下只能进行读的操作，断电以后存储的内容不消失

c)内存按字节编址，按字节存储数据。内存按字节划分单元，每个单元有一个编号，

称为内存单元的地址。

2．外部设备（外部存储器、输入设备、输出设备）

（1）外部存储器：软盘、硬盘、光盘（既是输入设备又是输出设备的是外部存储器）光盘的分类：CD-ROM（只读型光盘），CD-R(只写一次型光盘)，CD-RW(可重复读写) （2）输入设备：键盘、鼠标等

（3）输出设备：显示器（分辨率越高图像越清晰）、打印机（针式打印机，喷墨打印机和激光打印机）等

3．三总线结构

（1）DB（Data Bus）：数据总线，传输数据信号

（2）AB（Address Bus）：地址总线，传输地址信号

（3）CB（Control Bus）：控制总线，传输控制信号

4.接口

在微型计算机系统中，I/O接口位于主机和I/O设备之间，最常用的是USB（通用串行接口），支持热插拔，即插即用。

四、微型计算机的主要性能指标

1.字长：字长表示参与运算的一个字所含的二进制位数。字长越长计算速度越快，精

度越高，处理能力越强。

2.存储容量：主要指内存容量，以字节为单位。主存容量大，可以快速运行程序，对

大量数据进行连续操作，减少对外存的存取次数。

3.主频：CPU的时钟频率。一般来说，主频决定计算机的运算速度，时钟频率越高，

计算机的运算速度也越高。

4.运算速度：计算机每秒所能执行的指令条数，其单位为百万次/秒，百万次/秒又称

MIPS。

五、数字化信息编码和数据表示

1．编码的定义：采用少量的基本符号，选用一定的组合原则，以表示出大量复杂多样的信息。

2．计算机中的二进制编码

（1）组成：0，1

（2）原因：

a)物理上容易实现

b)运算规则简单

c)与逻辑运算的“真假”、“是否”相对应

3．进制的概念

（1）基r数制：用r个基本符号0、1、…、r-1表示数值，r称为该数制的基。

（2）常见的几种进制

a)十进制（D）：0，1，…，9；r＝10

b)二进制（B）：0，1；r＝2

c)八进制（O）：0，1，…，7；r＝8

d)十六进制（H）：0，1，…，9，A，B，…，F；r＝16

（3）几种进制之间的转换

a)十进制与非十进制之间的转换

i.非十进制转换为十进制：用按权展开式进行计算

ii.十进制转换为非十进制：整数部分：除以r，取余，倒排；小数部分：乘以r，取整，顺排

b)二进制与八进制、十六进制之间的转换

i.二进制转换为八进制、十六进制

1.二进制转换为八进制：小数点往左往右，三位为一组，位数不够添0

补足，分别求出每组二进制对应的八进制数。

2.二进制转换为十六进制：小数点往左往右，四位为一组，位数不够添0

补足，分别求出每组二进制对应的十六进制数。

ii.八进制、十六进制转换为二进制

1.八进制转换为二进制：一位八进制数用三位二进制来表示

2.十六进制转换为二进制：一位十六进制数用四位二进制来表示

4．计算机中数据的表示

（1）整数的表示：带符号数（原码、反码、补码）和不带符号数

（2）浮点数的表示：由阶码和尾数组成

5．常用的信息编码

（1）字符编码：最常用的字符编码ASCII码（编码原则为7位编码，存储按8位存储），编码顺序是：空格<数字编码<大写字母<小写字母

（2）汉字编码：输入码（数字编码：唯一一种没有重码的输入方法；拼音码；字形编码：常用的五笔输入法）、国标码（两个字节的最高位为0）、内部码（两个字