计算机理论基础整理

第一章：信息技术概述

：信息与信息技术

信息与信息处理

控诉论的创始人：维纳信息就是信息，既不是物质也不是能量。

信息的定义：客观世界中各种事物运动运动状态和变化内容的反映，是认识主体对客观事物状态和变化的感知。

客观世界的三大构成要素：信息、物质与能量。

人信息处理的过程：获取信息、传递信息、加工（处理）信息和施用信息。缺点：算不快，记不住，传不远，看不清，听不清。

信息处理包括哪些行为和活动：

信息的收集：信息的感知，测量，获取，输入信息的加工：分类，计算，分析，综合，转换，管理

信息的存储:书写，摄影，录音，录像信息的传递：邮寄，出版，电话，广播电视，短息，博客，微信信息的施用：控制，显示，导航，机器人

信息技术和信息产业信息技术：用来扩展人们信息器官功能，协助人们更有效地进行信息处理的一门技术。现代信息技术的主要特征：以数字技术为基础，软件与通信技术为核心，采用微电子和光电子

器件。

信息产业：从事信息技术开发，设备与产品的研制生产以及提供信息服务的若干部门的总称。

A 信息设备制造

B 信息服务

C 信息内容产业

D 信息基础设备

信息化与信息社会

信息化的作用： A 对传统产业进行改造，极大地提高了传统产业的劳动生产率;B 孕育和催生了许多新兴产业；C推进了管理扁平化和社会的信息化；D推动经济全球化。

数字技术基础

比特（符号b ）只有两种状态“ 0” “ 1”，中文为二进位数字

例如：电平的高低，电流的有无等 每个字节包含八个比特（字节的符号

B ）

比特的存储

A 比特存储在触发器里（一种双稳电子线路） 一个触发器可以存储一个比特

B 电容器

C 利用盘片在光滑表面上的微小凹坑记录 比特与二进位

信息在计算机中的表示 无符号整数 自然码

带符号整数 0~2 -1； “0表示正数（+）

“ 1 ”表示（-）；正数为负的需要用补码（原码取反

加1） 缺点：不直观

（3）文字符号的表示

西文字符（ASCII 码）：美国信息交换标准码，一共有 128个字符，包括96个可打印字符和 个控制字符。每个字符使用七个二进位进行编码，最高位在计算机内部保持为 0,采用“奇

校验位” 比特的运算

逻辑加，逻辑乘和取反。 有1便是1

逻辑加；有 0表示0 逻辑乘

:微电子技术简介

微电子技术与集成电路

微电子技术：实现电子电路和电子系统超小型化及微型化的技术。是信息技术的关键，是发展 电子信息产业和各项高技术的基础。

A 集成电路（微电子技术的核心）：小规模集成电路（

SS D 电子元件数目小于

100冲规模集成

电路（MSI ）电子元件数目在 100?3000 ;大规模集成电路（LS ）在3000?10万；超大规模集成 电路（VLS ）在10万

信息的基本单位 比特

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~100万；极大规模集成电路（ULSI）超过100万。通常VLSI和ULSI统称

为VLSI。

例如：手机数码相机计算机等电子设备使用的微处理器存储器图片加速芯片等都是超大规

模和极大规模集成电路。

B按照晶体管结构电路和工艺的不同分为双极型集成电路金属氧化物半导体（MOS）集成电

路双极一一金属氧化物半导体集成电路

C根据功能：数字集成电路模拟集成电路

D用途：通用集成电路专用集成电路

集成电路的发展趋势

特点：体积小功能低速度快可靠性高

工作速度主要取决于组成逻辑门电路的晶体管的尺寸。

发展趋势：晶体管尺寸缩小硅抛光片面积增大。

Moore定律：单块集成电路的集成度平均每18?24个月翻新一次。

卡

IC的特点：防盗保密性强存储信息大

IC卡中的集成电路芯片分为两类：A存储器卡（校园卡之类）BCPU卡（SIM卡银行卡）

IC卡使用方式的两种分类：A接触式IC卡B非接触式IC.

第二章计算机组成原理

计算机的组成与分类

计算机的发展与作用

现在的计算机发展正迈向智能化，以知识处理为核心，模拟或部分代替人的智能活动为目标。

计算机的作用和影响

计算机是一种通用的信息处理工具特点：速度快通用性强存储容量大互连互通和互操作

影响： A 应用于科学，大大增加了人类认识自然以及开发改造和利用自然的能力，促进现代科技的发展； B 手工农业，显著提高了人类物质生产水平和社会劳动生产率，促进了科技的高速发展； C 社会服务，全面扩展和改善了服务范围与质量，提高了工作效率，推动了社会进步；D

教育文化，为人类传承并创造知识与文化提供了现代化工具，改变了人们创造和传播文化的凡是和方法，大大扩展了人类文化活动的领域，丰富了文化内容，提高了质量； E 办公和家庭，改

变了人们的工作和生活方式。

危机：A个人隐私B信息欺骗和计算机犯罪C知识产权的保护D不良和有害信息肆意传播和泛滥 E 产生大量电子垃圾污染环境破坏生态。

计算机的逻辑组成

计算机硬件：计算机系统中所用实际物理装置的总称；计算机软件：计算机运行过程中各种程序及其数据的处理和相关的文档。

数据：程序所处理的对象；文档：软件设计报告，操作使用说明等

逻辑上硬件主要包括：中央处理器（CPU）主存储器辅助存储器输入设备和输出设备，它们通过总线互相连接。

外围设备（外设）：输入输出设备和辅助存储器

特点：复杂性多样性层次性模块化

变化：集中到分散；存储器到主辅助存储器;CPU 通信到总线通信。

（1）输入设备：用于向计算机输入命令、数据、文本、声音、图像和视频等信息，如键盘、鼠标、扫描仪等。二进位表示

键盘鼠标触摸屏麦克风传感器条码磁卡IC 卡的扫描仪和读卡器等

（2）中央处理器（CPU :承担系统软件和应用软件运行任务的处理器（一台计算机的核心组成部件）。

处理器：能够高速执行指令，完成二进制数据的算术逻辑运算和数据传送的部件。

特点：A数字电路组成的结构很复杂；B超大规模的集成电路

微处理器：所有电路都集中在一块几个平方厘米的半导体芯片上的处理器。

CPU和CPU芯片的区别：CPU逻辑上是一片：CPU芯片是两个四个甚至更多个CPU在同一个芯片上。

主存储器和辅助存储器两者的区别

）输岀设备：把计算机中用“和“ ”示的信息转换成人可直接识别和感知的形式（如:

文本、语音、音乐、图像、动画等形式），例如显示器、打印机、扬声器等。

（4）总线与I/O接口

总线：连接CPU主存辅存和各种输入/输出设备

CPU总线：用于连接CPU和主存的总线

I/O总线：连接主存和I/O的总线

计算机的分类：内部逻辑结构：16位机32位机或64位计算机；计算机的性能和用途

（1）巨型计算机一一超级计算机；（2）大型计算机；（3）服务器：网络中专门为其他计算

机提供资源和服务的那些计算机；（4）个人计算机：台式和便携式；（5）嵌入式计算机：嵌

入式计算机促进了各种消费电子产品的快速发展和更换时代

例如：手表手机玩具游戏机照相机音响录放像机微波炉通讯设备。

CPU的结构与原理

的作用与组成

CPU的作用：从内存中一条一条地取岀指令和相应数据，按指令操作码的规定，对数据进行数据处理，直到程序执行完毕为止。

CPU的根本任务是执行指令，它按照指令的要求完成对数据的基本运算和处理。

CPU 的结构分为三部分组成：（1）寄存器组：速度快，临时存放参与运算的数据和运算得到的中间（或最后）结果。需要运算器处理的数据先从内存传到寄存器组；运算结果不需要继续参加运算时就从寄存器保存到内存。（2）运算器；（3）控制器：用来存放CPU正在执行指令的地址.

指令与指令系统

指令：构成程序的基本单位，采用二进位

操作码：（2）操作数地址

执行指令的过程：取指令指令译码执行指令修改指令

的性能指标：字节主频高速缓存的容量与结构指令系统逻辑结构CPU核的个数

提高CPU 的措施增加核的数量；增加地址码：加快主频频率；增加容量

第三章：计算机软件

概述

什么是计算机软件

程序：告诉计算机做什么和如何执行指令

特点：1.完成某一确定的信息处理任务；2 使用计算机语言描述如何完成该任务；存储在计算机中，并启动运行（被CPU执行）后才能起作用

数据：计算机中程序所处理的对象和处理后所得到的结果，必须使用的一些参数。

程序和数据具有相对性

软件：程序及程序有关的的数据和文档

文档：与程序开发，维护和操作有关的的一些资料。

程序和软件本质上是相同的。

计算机软件的特征

1.不可见性

2.适用性

3.依附性

4.复杂性

5.无磨损性

6.易复制性

7.不断演变性

8.有限责

9.脆弱性

计算机软件的分类：系统软件和应用软件

系统软件：1.为用户管理与使用计算机提供方便；2.给应用软件与运行提供支持：3.为了安全有效地使用计算机系统

基本系统软件：基本输入输出系统（BIOS ;操作系统（Windows iOS）;程序设计语言处理系统（C语言编译器）；数据库管理系统（ORACLE Access）；常用的实用程序（磁盘清理程序，备份程序，杀毒软件）

特征：1.与计算机硬件关系密切，对硬件资源进行统一的控制调度和管理：2.基础性和支

撑作用，应用软件的运行平台;3.是通用计算机必不可少的；4.供应商会提供一些程序软件。

应用软件：是专门为用户解决各种具体应用，完成特定任务的软件。

分类：通用应用软件；定制应用软件

通用应用软件:文字处理软件；电子表格软件；演示软件；网页浏览软件；音视频播放软件；通信与社交软件；个人信息管理软件；购物及支付软件；游戏软件