大学计算机基础课程资源汇总

大学计算机基础课程资源汇总1计算机工作原理及组成1.1 基本逻辑运算：“与”运算、“或”运算、“非”运算基本数据运算：二进制运算1.2 冯。

诺依曼机（简称：存储程序控制）基本构成：运算器：执行算术和逻辑运算控制器：读取指令、分析指令和执行指令，以调度运算器进行运算存储器：存储数据和程序输入设备：将程序和数据输入到计算机中输出设备：将计算机处理结果显示工作原理：根据存储在存储器的程序进行控制1.3 现代计算机系统的组成（微机系统的组成）示意图图二为计算机系统组成计算机的主要性能指标：运算速度，主频，字长，内存容量，外设扩展能力，软件配置情况1.3.1 计算机的硬件组成——看得见的实体是构成计算机系统各功能部件的集合，是电子、机械，光电元件组成的各种计算机部件和设备总称1.3.1.1 中央处理器（CPU，微处理器）——主机核心基本构成：控制器CU：使计算机能自动执行命令（主要）运算器ALU：执行算术运算和逻辑运算（主要）寄存器：保存待处理或已经处理数据，由控制器控制功能：计算、控制、数据传送、指令译码及执行，直接决定了计算机的主要性能1.3.1.2 存储器存储器是计算机系统的记忆设备，用来存放程序和数据虚拟存储器技术：通过硬件和软件的综合来扩大用户的存储空间技术1.3.1.2.1按信息记录方式分：半导体存储器、磁介质存储器、光存储器半导体存储器按功能分：随机存储器RAM（通常用于内存）、只读存储器ROM（通常用于程序存储和外存硬盘）如图三所示SRAM：速度大，结构复杂，集成度低，成本大，体积大，用于CPU和内存间的高速缓存DRAM：内部结构简单，在各类半导体存储器中集成度高，适用于大容量内存间隔一段时间刷新充电一次，依靠电容上的存储电荷暂存信息，充电1放电0磁介质存储器：硬盘、软盘、磁带用磁性材料作为载体存储信息，有磁性1，无磁性0，能维持相当长的时间信息不变光存储器：CD（650-800MB）、DVD（4.7-17GB，可重刻：2.6-5.2GB）通过光学方法读取数据，凹坑边缘突变1，外部平坦01.3.1.2.2按与CPU的关系分类：内存储器，外存储器外存储器外存存放大量程序和数据存储容量大，存储速度相对慢，存储信息稳定，无需电源支持，关机后信息不丢失关于内存（主机核心）：Cache（高速缓存储冲器）：位于CPU和DRAM主存之间的规模小，速度快的存储器采用半导体静态存储器（SRAM）地址：内存的基本构成单位是存储单元，存储单元的编号称为地址码，简称地址容量数=最大地址码值+1关于外存：硬盘：转速决定了硬盘的速度存储容量=磁头数*柱面数*扇区数*每个扇区字节数闪存盘：掉电后能保持数据不丢失应用于数码相机，掌上电脑，MP3等小型数码产品中最为存储介质以闪存为存储介质的USB闪存盘是完全半导体化，体积小，携带方便光盘：存储密度高，容量大，可随机存取，保存寿命长，工作稳定等1.3.1.2.3存储器的层次结构高速缓冲存储器（Cache)主存储器(内存储器）辅助存储器（外存储器）1.3.1.3 输入、输出设备输入设备按功能分：字符输入设备：键盘光学阅读设备：光学标记阅读器、光学字符阅读器图形输入设备：鼠标器、操纵杆、光笔图像输入设备：摄像机、扫描仪、传真机模拟输入设备：语言模数转换识别系统输出设备：打印设备、绘图设备、显示器、数/摸转换装置1.3.1.4 总线总线是一组能为多个部件分时共享的公共信息传送线路1.3.1.4.1按照任务分内部总线：连接CPU中的各个组成部件，位于芯片内部系统总线：连接计算机中各大部件总线,可使微机变大外部总线：计算机与外部设备之间的总线，计算机通过外部总线与其他设备进行信息与数据交换ISA 工业标准结构总线AGP 可自由扩展的图形总线结构PCI外部设备互联总线1.3.1.4.2按照时钟信号是否独立同步总线SPI I2C异步总线RS2321.3.1.4.3按照通讯方式并行总线：数据线通常超过2根，速度快，实时性好，但占线多，不适于小型产品串行总线：通讯速率低，在数据通讯吞吐量不是很大的微处理器中更简单灵活常见的：SPI I2C USB RS2321.3.1.4.4按照总线内传输信息的性质数据总线DB：双向总线，地址总线AB：单向三态，专门传送地址，从CPU传向外部存储器或I/O端口地址总线的位数决定了CPU可直接寻址的内存空间地址总线为N，则可寻址空间为2^N字节控制总线CB：方向由具体控制信号而定，主要取决CPU1.3.1.5 接口连接总线和外部设备的适配电路1.3.1.5.1并行接口并行：数据的各位通过并行总线同时传送，传送速度大，但距离远位数多时，成本和复杂程度提高主要作为打印口，被赋予专门的设备名称：LPT打印机，外置式光驱，扫描仪1.3.1.5.2串行接口采用串行通讯协议的接口COM1 COM21.3.1.5.3USB接口通用串行总线传输速度大，使用方便灵活，支持热插拔等1.3.1.5.4硬盘接口IDE SA TA SCSI 光纤通道1.3.2 计算机的软件组成——看不见与计算机系统操作有关的各种程序及任何与之相关的文档和数据的集合软件是指计算机系统中的各种程序，程序由计算机语言来描述的指令序列没有安装任何软件的计算机叫裸机1.3.2.1 系统软件由计算机厂家提供，负责管理、控制和维护计算机的各种资源，并提供操作界面1.3.2.1.1操作系统OS——系统软件核心功能：管理计算机系统的资源，合理地组织计算机工作过程，为用户提供使用计算机的接口计算机的硬件资源：处理器，存储器，输入输出设备，软件资源：各种程序和数据具体管理功能：处理机管理，存储管理，设备管理，文件管理DOS UNIX Linux Windows Mac OS NetWare1.3.2.1.2实用程序用户管控和配置计算机系统软件硬件资源的小型程序磁盘碎片整理，安装导向，压缩程序，病毒扫描程序1.3.2.1.3设备驱动程序负责与控制器和外围设备的通讯，以实现查找相应计算机外围设备和调用其完成某种功能1.3.2.1.4数据库管理系统DBMS对计算机存放的大量数据进行组织、管理、查询，并提供一定处理功能的大型系统软件1.3.2.1.5语言处理程序高级语言：面向过程：Basic Fortran Pascal COBOL C语言面向对象：VB VC++ Delphi Jave2 计算机中的信息表示2.1 数制及数制转换二进制编码：易于物理实现，机器可靠性高，运算规则简单基数：r 逢基数进位,r进制基数为r位权：对r进制数，整数部分右数第i位的位权是r^i-1,小数部分左数第i位的位权是r^-i十进制转换为二进制：整数除2去余二进制转化为十进制：各位乘对应位权后相加小数乘2去整二进制与八进制：1位八进制数=3位二进制数二进制与十六进制：1位十六进制数=4位二进制数2.2 位、字节、字、字长位bit：计算机存储数据的最小单位（一个二进制数位），单独一个0 或1称为二进制位，可存放一位二进制数，i位即能表示2^i种状态字节Byte,B：数据处理最常用的基本单位，以字节位单位存储信息和解释信息1B=8bit 1KB =1024B 1MB=1024KB GB TB ..字：计算机通过数据总线一次存取、加工、传送的数据，一个字由若干字节组成字长：计算机一次所能加工处理的二进制数据的实际位数（长度），字长决定CPU的寄存器和数据总线的宽度，是衡量计算机性能的重要标志字长为八位表示算上符号位为8位2.3 数据数值的表示机器数：符号位+ 0 - 1机器数表示的范围受到字长和数据类型的限制，超出称为溢出真值：一个数对应的二进制数，有正负2.3.1 根据小数点位置是否固定定点表示法：小数点在数中位子固定不变+/-________. 或.+/-__________只能表示整数或纯小时浮点表示法：科学计数法+/-________.+/-__________浮点数由阶码、尾数组成N=0.1011*10^11浮点数表示为：2.3.2 原码、反码、补码补码中，零有唯一编码：【+0】补=【-0】补=00000000【X+Y】补=【X】补+【Y】补【X-Y】补=【X】补+【-Y】补2.4 字符数据表示2.4.1 字符编码一、ASC2码——英文信息处理的标准编码用7位二进制数的不同编码表示128个不同字符二、Unicode 16位2.4.2 数字编码8421码（BCD码-即二进制数）4位2.4.3 汉字编码GB2312-802.4.3.1 外码（输入码）分为：数字编码（如区位码），音码（如拼音编码），字形码（如五笔字形编码），音形码等2.4.3.2 区位码一个汉子用二个字节表示，每个字节用7位二进制码（最高位为0）区号（二位十进制数）+位号（二位十进制数）特点：没有重码，一一对应2.4.3.3 国际码——汉字信息交换的标准编码十进制的区位码十六进制区号+20H 位号+20H2.4.3.4 机内码（内码）国际码区号+80H 位号+80H区位码区号+100H 位号+100H2.5 多媒体信息表示2.5.1 声音声音的模拟信号——采样——量化——编码——声音的数字信号存储容量（B）=采样频率*采样精度/8*声道数*时间MID RMI WA V MP3 VQF XM S3M.2.5.2 图像、图形位图：把图像在空间上离散化后得到矢量图：用计算机指令表示的图图像的数字化：扫描、采样、量化BMP GIF JEPG TIFF PCX PNG SVG2.5.3 视频数据量（字长/秒）=视频水平方向分辨率*垂直方向分辨率*颜色深度*帧数/8MEPG A VI DivX MOV3 数据的组织与管理3.1 数据库系统DBS数据库DB：数据集合，存储在存储介质上（特点：统一性、独立性、共享形、需数据模型支持）数据库管理系统DBMS：管理数据库的软件数据库系统DBS （功能：数据定义，数据操纵，数据控制，数据维护）数据库管理人DBA：负责数据库的规划设计，协调，维护和管理应用软件：以数据库为基础的各种应用程序，只能通过DBMS访问数据库3.1.1 数据库系统DBS主要特征：统一管理、共享数据特点：数据由数据库管理系统统一管理、数据结构化、数据共享、数据相对独立、数据粒度小3.1.2 数据库DB——数据本身+数据之间的联系设计根本目的：解决数据共享问题特点：数据按照一定数据模型进行组织、数据独立性、可被多个应用程序共享、对数据的各种操作都有DBMS进行统一管理数据库数据特点：永久性存储、有组织、可共享3.1.3 数据库管理系统DBMS1数据定义功能——数据定义语言DDL2数据操纵功能——数据操纵语言DML3数据控制功能4数据维护功能常用软件：Access Oracle Informix Microsoft SQL Server DB23.2 数据结构互相存在一种或多种特定关系的数据元素集合树形结构——二叉树非线性结构逻辑结构图状结构（数据之间具有逻辑关系）线性表数据结构线性结构栈线性结构队列集合结构物理结构（存储结构）顺序存储结构链式存储结构3.2.1 物理结构3.2.2 线性结构(前驱，后继)3.2.2.1 线性表P55线性表的顺序存储：用一段地址连续的存储单元依次存储线性表中位序相继的数据元素线性表的起始地址：线性的基地址Loc(ai)=Loc(a1)+(i-1)*c线性表的链式存储：用一组任意的存储单元存储线性表的数据元素1特点：每个结点只有一个指针域，译成单链表单链表的每个结点东北一个指针所指任何结点只能通过指向它的结点才能被引用一个结点=一个数据域data加一个指针域next2线性表的起始地址：线性的基地址=头指针（指向链表第一个结点的指针）线性表中所以元素都可以从头指针出发找到最后一个元素：空指针3线性链表的插入操作，删除操作插入点后的数据不用向后移动；被删除点后的节点不用前移3.2.2.2 栈和队列——特殊的线性表3.2.3 非线性结构3.2.3.1 树形结构3.2.3.1.1树单个结点是一棵树，树根就是该结点本身空集合也是树，称为空树，空树中没有结点度：一个结点所用有的子树个数。