【计算机基础】01计算机基础知识

 

第1章 计算机基础知识

1.1 概述

1.1.1 计算机的发展史

   1942年2月，美国宾夕法尼亚大学研制出世界上第一台电子多用途数字计算机ENIAC。

    5个发展时代：

    1. 第一代计算机

    第一代计算机（1946-1958年）的主要特征是采用电子管作为主要元器件。体积大、运算速度低、存储容量小、可靠性差，采用机器语言或汇编语言编程，主要用于科学计算

 

    2. 第二代计算机

    第二代计算机（1958-1964年）的主要特征是其主要元件由电子管改为晶体管。体积缩小，稳定性增加、运算速度提高，功耗小，价格降低，采用高级程序设计语言，软件配置开始出现，外部设备开始增加，用于科学计算、数据处理、工业控制

 

    3. 第三代计算机

    第三代计算机（1964-1974）主要特征是用半导体中小规模集成电路代替分立元件的晶体管作为核心元件。通过半导体集成技术将许多逻辑电路集中在只有几乎几平方毫米的硅片上，使得计算机的体积和功耗显著减少，速度和存储容量较大提高，可靠性加强，计算机系统结构改善，软件配置进一步完善，有了操作系统，商品计算机开始标准化、模块化、系列化，解决软件兼容问题，进入科学技术领域

 

    4. 第四代计算机

    第四代计算机（1974-1981年）主要特征是以大规模和超大规模集成电路为计算机的主要功能部件。两个方向；方向1：利用大规模集成电路制造多种逻辑芯片，组装出大型、巨型计算机，运算速度向亿次发展，存储容量已达300千兆字节；方向2：利用大规模集成电路技术，将运算器、控制器等部件集中在一个很小的集成电路芯片上，产生微处理器。把微处理器和半导体存储芯片及外部设备接口电路组装在一起构成微型计算机。

 

    5. 第五代计算机

    1981年10月，日本向世界宣告开始研制第五代计算机。把信息采集、存储、处理、通信同人工智能结合在一起的智能计算机。

    基本结构通常由问题求解与推理、知识库管理和智能化人机接口三个基本系统组成。

    问题求解与推理子系统：相当于传统计算机中的中央处理器，与之打交道的程序语言称为核心语言，国际上以逻辑型语言或函数型语言为基础进行研究，是构成第五代计算机系统结构和各种超级软件的基础

    知识库管理子系统：相当于传统计算机主存储器、虚拟存储器和文件系统结合，与之打交道的程序语言称为高级查询语言，用于知识的表达、存储、获取和更新等，是第五代计算机系统基本软件的核心；通用知识库包含日用词法、语法、语言字典和基本字库常识的一般知识库，用于描述系统本身技术规范的系统知识库，是把某一领域如超大规模集成电路设计的技术集中在一起的应用知识库

    智能化人机接口子系统：使人通过说话、文字、图形、图像等与计算机对话，自然语言是最高级的用户语言，使非专业人员操作计算机，并从其中获得所需的知识信息

   

    6. 计算机的发展趋势

    经典计算机：就是通用的硅芯片计算机。

    （1）量子计算机

    2000年日本成功开发一种量子元件—单个电子晶体管，可控制单个电子的运动，体积小，功耗低

    2011年加拿大D-Wave系统公司宣布，全球首台真正的商用量子计算机D-Wave One诞生。

    （2）光学计算机

    光学计算机是利用纳米电浆子元件作为核心来制造，通过光信号作为信息运算。

    （3）分子计算机

 

1.1.2 计算机的分类

    数据处理的方法分为：模拟式计算机 和 数字式计算机两大类

    模拟式计算机：处理的电信号是模拟信号，通过在时间上连续变化的物理量表示所测量的数据来模拟一些变化过程

    数字式计算机：所处理的电信号是数字信号，数字信号是指其数值在时间上是断续变化的信号。

    按照规模大小和功能强弱：巨型机、大型机、中型机、小型机、微型机

    1）巨型机：超级计算机，速度快、容量大、配有很多种外部和外围涉笔及丰富的、高性能的软件系统，价格昂贵，用于尖端的科技领域，天气预报、地质侦探等。如“银河”“天河一号”“神威”等

    2）大型机：存储量大，运算速度很快，用于数据处理量很大的领域。代表机型IBM公司的IBM3033、DEC公司的VAX8800等

    3）中型机：介于大型机和小型机之间

    4）小型机：相对于大型机而言，软硬件规模比较小，价格低，可靠性高，便于维护和使用，在存储容量和软件系统方面由较强的优势，用于广泛

    5）微型机：核心芯片CPU由大规模集成电路组成。由微处理机（核心）、存储片、输入输出设备、系统总线组成。特点：功能全、体积小、灵活性大、价格便宜、使用方便

 

1.1.3 计算机的特点

    1）速度快、精度高：最高运算速度千亿次以上；字越长，精度越高

    2）具有逻辑判断和记忆能力：计算机的计算能力、逻辑判断能力、记忆能力三者结合

    3）高度的自动化和灵活性：采用的是存储程序的方式工作，即把编号的程序输入计算机，机器便可依次逐条执行，实现了高度的自动化和灵活性。可快速、自动地完成多种多样的基本功能序列，实现计算机的通用性，达到计算机应用的各种目的

 

1.1.4 计算机的应用

    1）科学计算：用于完成科学研究和工程技术中提出的数值计算机问题

    2）数据处理：信息统计和数据处理分为管理型系统和服务型系统

    管理型系统：各位行政事务管理、生产管理、业务管理等系统

    服务型系统：利用计算机的硬件、软件、数据资源来提高社会服务水平和质量

    3）CAD/CAM/CIMS：

计算机服务设计（CAD）；指工程设计人员借助计算机的存储技术、制图功能等，利用体系模拟、逻辑模拟、插件划分、自动布线等技术，人机会话方式进行设计并使设计方案优化

计算机辅助制造（CAM）；用计算机进行生产设备的管理、控制和操作的过程，可提高产品的质量、降低成本、缩短生产周期

    计算机集成制造系统（CIMS）；以计算机为中心的现代化信息技术应用于企业管理与产品开发制造的新一代制造系统，是CAD、CAM、CAE（计算机辅助工程）、管理与决策、网络与数据库及质量保证等子系统的技术集成

    4）人工智能（AI）；研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学；如机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理和专家系统等。

    5）电子商务（EC）；分为B2B、B2C、C2C、B2M四类；即企业对企业、企业对消费者、消费者对消费者、企业对企业的销售者或管理者；安全机制由SSL（安全套接层协议）及SET（安全电子交易协议）

 

1.2 计算机系统

1.2.1 计算机硬件系统

   硬件结构方面：冯·诺依曼体系结构

    5个基本组成部分：运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备。

    运算器+控制器+寄存器=中央处理器（计算机的核心）

    控制器+运算器+内（主）存储器=主机

    输入输出设备+外（辅助）存储器=外部设备

 

1. 中央处理器（CPU）是计算机中最为关键的部件。

    在微型计算机中它又称为微处理器，由超大规模集成电路工艺制成的芯片。

    CPU=控制器+运算器+寄存器

    运算器：又称算数逻辑单元（ALC），是对信息进行加工处理的部件，在控制器的控制下与内存储器交换信息，负责进行各类基本的算术运算和与、或、非、比较、位移等各种逻辑判断。运算器还含有暂时存放数据或结果的寄存器

 

    控制器：整个计算机的指挥中心，负责从内存储器中取出命令、分析命令，并进行分析、判断，发出控制信号，使计算机的有关设备协调工作，确保系统自动运行

 

    寄存器：用来存储当前运算所需要的各种操作数、地址信息、中间结果等内容。将数据暂时存于CPU内部存储器中，以加快CPU的操作速度。

   

    CUP的主要指标如下：

    ① 主频、倍频、外频

    主频：CUP的时钟频率（CPU Clock Speed），即CPU运算时的工作频率，主频越高，一个时钟周期里面完成的指令数也越多，CPU的速度就越快。（各种CPU内部结构不尽相同，并非所有时钟频率相同的CPU的性能就一样）

    外频：系统总线的工作频率

    倍频：指CPU主频与外频之比

    三者关系：主频=外频×倍频

    ② 系统总线：即微型机的纽带，通过总线接口部件使中央处理器、存储器和键盘等输入/输出设备连解成一个有机整体

    系统总线由地址线、数据线、控制线和状态线组成。

1. 数据总线宽度：数据总线决定整个系统的数据流量的大小，而数据总线宽度则决定了CPU与二级高速缓存、内存以及输入/输出设备之间一次数据传输的信息量。
2. 地址总线宽度：地址总线宽度决定了CPU可以访问的物理地址空间，地址线的宽度为32位，最多可直接访问4096MB(4GB)的物理空间
3. 内存总线速度（Memory Bus Speed）：内存总线速度是指CPU与二级（L2）高速缓存和内存之间的通信速度
4. 扩展总线速度（Expansion Bus Speed）：扩展总线速度是指安装在微机系统上的局部总线如VESA或PCI总线等，扩展总线是CPU联系外部设备的桥梁

③ 工作电压（Supply Voltage）：即CPU正常工作所需的电压

④ 超标量：指在一个时钟周期内CPU可以执行一条以上的指令

⑤ 一级高速缓存（L1高速缓存）：在CPU里面内置的高速缓存可以提高CPU的运行效率

    ⑥ 采用回写结构的高速缓存：对读和写均有效，速度较快；写通结构：仅对读操作有效

    ⑦ 动态处理：高性能奔腾处理器中的新技术，把三项专为提高处理器对数据的操作效率融合在一起：多路分流预测、数据流量分析、猜测执行。不是简单执行一串指令，是通过操作数据来提高处理器的工作效率

1. 多路分流预测：通过几个分支对程序流向进行预测（多路分流预测算法），处理器可参与指令流向的跳转，处理器取指令时，还会在程序中寻找未来要执行的指令，加速向处理器传送任务
2. 数据流量分析：抛开原程序的顺序，分析并重排指令，优化执行顺序，处理器读取经过解码的软件指令，判断该指令能否处理或是否需要与其他指令一道处理，然后处理器再决定如何优化顺序以便高效地处理和执行指令
3. 猜测执行：通过提前判断并执行有可能需要地程序指令的方式来提高执行速度，当处理器执行指令（每次5条），采用猜测执行方法。处理器超级处理能力发挥，提升软件性能。被处理的软件指令建立在猜测分支基础之上，结果作为“预测结果”保留起来，状态被确定，指令便可返回其正常顺序并保持永久的机器状态。

 

2. 输入设备

    （1）键盘

    （2）鼠标

    （3）扫描仪

    （4）其他输入设备：麦克风、条形码阅读器

 

3. 输出设备

    （1）显示器

    （2）打印机

 

4. 存储器

    是计算机的记忆装置，存放原始数据、中间数据、处理程序。

    需把存储器划分成单元，每个单元的编号称为该单元的地址。

    基本上都是以1个字节作为1个存储单元。

存储器内的信息是按地址取的；向存储器存入信息称为“写入”。

从存储器内取出信息称为“读出”，信息读出后并不破坏原来存储的内容，因此信息可以重复取出，多次利用。

 

    可分为主存储器和辅助存储器。

    1）主存储器：

    装在主机箱内，又称（内存）。内存存取信息的速度快，价格昂贵。由半导体集成电路构成。

    只读存储器（Read Only Memory ROM）

    可改写的只读存储器（Erasable Programmable ROM.EROM）

    随机存储器（Random Access Memory RAM）：存放各种输入输出数据和中间计算结果。与外部存储器交换信息时作缓冲作用。内存中的信息是用电信号写入，当计算机断电时，信息会丢失。

    CPU只能直接处理内存中的数据，内存的速度和大小对计算机性能影响大。为解决这个问题，在内存和CPU之间增设了高速缓冲存储器。

 

    2）辅助存储器：

    又称外存储器，速度慢，容量大、价格低廉。成批地与内存交换信息，以补充内存容量不足。

    例：U盘、磁带、光盘

   

5. 主板

    主板是计算机系统中最大的一块电路板，Mainboard 或 Motherboard，简称M/B。

    为CPU、内存、显卡等其他计算机配件提高插槽，并将其组合成一个整体。计算机的整体运行速度和稳定性在相当程度上取决于主板。

    主板:

1. 插槽（CPU插槽、DDR3内存插槽、PCIe3.0（2.0）插槽）
2. 接口（HDMI接口、USB接口、VGA接口、串行接口、并行接口、SATA接口、DVI-D接口等）
3. 芯片（芯片组、时钟芯片、I/O芯片、BIOS芯片、声卡芯片等）
4. 供电部分和其他元器件等几部分

 

芯片：

1. 时钟芯片：为整个计算机系统提供不同频率，使得每个芯片都能正常工作。CPU是大脑，芯片是心脏。通过时钟芯片提供时钟信号，这些芯片才能正常地工作，若缺少，则将瘫痪
2. I/O芯片：为用户提供一系列输入/输出接口；检测系统温度。
3. BIOS芯片：Basic Input Output System，计算机开机后进入操作系统之前；即基本输入/输出系统。固化一定程序和硬件的基本驱动（可通过刷新BIOS来改变）。位于PCI附近，开机后，BIOS程序首先会对计算机的基本硬件进行检测并读取信息，最后将主控权交给操作系统，BIOS的任务完成。

6. 显卡

    是联系CPU与显示器之间的重要配件，因此称为显示适配器。作用:在CPU的控制下将主机送来的显示数据转换为视频和同步信号送给显示器，最后由再由显示器输出各种各样的图像。

    板卡式显卡与板载显卡两大类。

    板卡式显卡：PCI显卡、和AGP显卡

    显卡=PCB基板+显示芯片+显存+显卡BIOS芯片+散热器等部分构成

    超合金供电（SAP）技术

    主板和显卡是微型计算机中必要的硬件设备。

 

1.2.2 计算机软件系统

1. 系统软件

    软件分为若干层，最内层是对硬件的扩充与完善，最外层是对内层虚拟器的再扩充与再完善。

    系统软件：靠近内层、为方便使用和管理计算机资源的软件

    功能：简化计算机操作，扩展计算机处理能力和提高计算机的效益。

    特点：一是通用性；二是基础性

   

    1）操作系统

    系统软件的核心就是操作系统。Operating System,OS由指挥与管理计算机系统运行的程序模块和数据结构组成的一种大型软件系统，其功能是管理计算机的全部硬件资源和软件资源。

    2）语言处理系统

    使用计算机时，事先要为待处理的问题编排好确定的工作步骤，把预先的方案用特定的语言表示出来，即为编写程序。这种计算机所能接受的语言称为程序设计语言。

    按发展过程和应用级别分为：机器语言、汇编语言、高级语言。

    3）数据库管理系统

    是以一定的组织方式存储起来的具有相关性的数据集合。数据库中的数据没有不必要的冗余，且独立于任何应用程序而存在，可为多种应用服务。

    数据库管理系统就是在具体计算机上实现数据库技术的系统软件，用户用它来建立、管理、维护、使用数据库等。

    组织方式分类：网状数据库、层次数据库、关系数据库

    4）工具软件

    如输入阶段的编辑程序、运行阶段的连接程序、测试阶段的排错程序、测试数据产生的程序等。

   

2. 应用软件

    是用户利用计算机软、硬件资源为解决各类应用问题而编写的软件。必须在系统软件的支持下才能工作。

 

 

1.2.3 程序设计语言

    用计算机系统所能接受的语言编写程序的过程称为程序设计。以计算机可执行的方式来描述算法，可以把任何一种描述算法和数据结构的记法都称为程序设计。

    机器语言，汇编语言，高级语言，面向对象编程语言。

1. 机器语言

    计算机能够直接识别与执行的基本操作，如取数、送数、加、减等。

    由二进制编码表表示的基本操作指令称为机器指令。

    指令系统-指令集

    机器语言编写程序的过程称为机器程序设计（手编程序设计）

    机器语言编写的程序称为机器程序。

    优点：计算机可直接识别，占用内存少，执行效率高。

    缺点：难懂、难记、，编程工作繁琐，容易出错，程序直观性差，不方便修改；不能移植，没有通用性。

    不同机型指令系统不同。

 

2. 汇编语言

    符号化、面向机器的低级程序设计语言

    20世纪50年代出现了汇编语言。

    助记符（助记符反映指令的功能和主要特征）代表机器指令中的操作码；

    操作数：即指令中的常数（立即数）或操作数的地址；

    操作数或指令的地址是用16位二进制数（4位十六进制）表示的。

    采用符号地址或标号指明地址。

    用助记符、符号地址、标号等符号编写程序的计算机语言称为汇编语言。

    有的机器语言可以有宏指令。

    适于编写实时控制程序和系统软件。

 

3. 高级语言

    20世纪50年代末、60年代初

    所谓高级，即指通用性好，不必对计算机的指令系统有深入的了解就可以用高级语言编写程序。

 

    1）FORTRAN（Formula Translator-公式翻译）语言：用于科学计算机方面，允许使用数学表达式形式的语言来编写程序

    特点：程序分块、书写紧凑、灵活方便、结构清晰

    2）BASIC（Beginner’s All-purpose Symbolic Instruction Code-初学者通用符号指令编码）语言：特点：简单易学、有17种语句，语法结构简单、人机会话、便于程序的修改于调试

    3）COBOL（Common Business Oriented Language-面向商业的通用语言）语言：

    特点：按层次结构来描述数据，完全适合现实事务处理的数据结构、接近自然语言的程序设计风格、较强的易读性、是世界上标准化最早的语言、通用性强。

    缺点：程序不够精炼，程序文本的格式规定、内容比较庞大、不便于记忆

    4）PASCAL语言

    是系统地体现结构程序设计思想地第一种语言，即用于数值计算又用于数据处理。

    特点：结构清晰、便于验证程序的正确性，简洁、精致、控制结构和数据类型都十分丰富、表达力强、实现效率高、容易移植

    5）C语言

    作为系统描述语言、编写系统软件、编写应用软件

    有高级语言的优点和低级语言的许多特点。

 

4. 面向对象编程语言

    基本思想：针对一个具体问题或对象，将该对象的属性（即结构化编程方法中的数据）及方法（即所说的过程、函数）封装在一起，形成一个整体，称为一个具体的对象。

    对象具有：封装性+继承性+多态性

    面向过程：编写程序时应写出解决问题的过程，详细描述“怎么做”，灵活性强、可描述从简单到复杂的处理过程

    面向问题：专门为了满足某种特定应用或特定问题而设计的语言，用户在用此语言编写程序时，只要清楚解决问题是什么，即“做什么”，而较少或不必要说明“怎么做”

    查询语言：高度非过程化的、以集合处理和类英语语句为特征的数据库语言。SQL、QUEL都适合终端用户使用、定义完善、功能完备、简单易用的交互式关系数据库查询语言。

    第二代语言：汇编语言

    第三代语言：面向问题的各种通用语言、专门语言

    第四代语言：面向应用开发、能提供综合软件开发工具

    计算机语言最高理想是用自然语言指出“做什么”，然后一切由计算机系统自动完成。

 

1.2.4 程序设计语言

    软、硬件结合的点是计算机的指令系统。指令是计算机可以识别并执行的操作。

    任何程序都必须转换成该计算机硬件可以识别并执行的一系列指令。

    计算机的基本工作原理：存储程序和对程序进行控制

1. 冯·诺依曼原理

    预先把指挥计算机如何进行操作的指令序列（通常称为程序）和原始数据通过输入设备输入计算机的内部存储器中，每一条指令中明确规定了计算机从哪个地址取数，进行什么操作，然后送到什么地址等步骤。计算机在运行时，先从内存中取出一条第一条指令，通过控制器的译码，按指令的要求，从存储器中取出数据进行指定的运算和逻辑操作，然后再按地址把结果送到内存中去。接下来，再取出第二条指令，在控制器的指挥下完成规定操作，依次进行下去，直至遇到停止指令。

    即将程序和数据一起存储，按照程序编排的顺序，一步一步地取出指令，自动地完成指令规定的操作。

   

    2. 计算机的指令系统

    程序是指令的序列集合，而指令规定了计算机完成的某一种操作。

    一台计算机可有很多条指令，作用也不同。指令系统依赖于计算机，不同类型的计算机指令系统也不同。

    指令分为：操作码和地址码。

    操作码：指明计算机应该执行某种操作的性质与功能；必须要有操作码。

    地址码：指出被操作的数据、结果以及下一条指令存放的地址；有多种形式，二地址、三地址、四地址等

    必要指令：数据传送指令、数据处理型指令、程序制造型指令、输入/输出型指令、硬件控制指令

    计算机硬件只能识别并执行机器指令，用高级语言编写的程序必须由程序语言翻译为机器指令后，计算机才能执行

 

    3. 计算机的工作原理：

    计算机的工作实际上就是快速地执行指令地过程。

    机器工作时两种信息在流动：数据信息和指令控制信息。

    数据信息：指令原始数据、中间结构、结果数据、源程序等；从存储器读入运算器进行运算，所得的计算结果再存入存储器和传送到输出设备。

    指令控制信息是由控制器对指令进行分析、解释后向各部件发出的控制命令，指挥各部件协调地工作。

   

1.3 计算机的数据与编码

    在计算机整个运行过程中，其内部所有的器件只有两种状态：“0”和“1”

1.3.1 数制的概念

    用一组固定的数字和一套统一的规则来表示数据的方法称为数制。

    数制有进位计数制和非进位计数制。

    进位计数制：涉及“基数”与各数的“位权”。基数时指该进制中允许使用的基数数码的个数。每一种进制都有固定数目的计数符号。不同位置上的数字所代表的值是确定的，这个固定位置上的值通常称为位权，简称权。

    计算机采用二进制表示和存储信息的原因:

1. 物理上容易实现
2. 运算方便
3. 逻辑计算方便

 

1.3.2 常用的进位计数制

1. 十进制

    特点：

    ① 有10个不同的计数符号0，1，2，3...9，每个数只能用这10个计数符号之一来表示，称这些计数符号为数码

    ② 采用逢十进一的进位原则。小数点自右向左，分别表示个、十、百、千，称各个数码所在的位置为数位。

2. 二进制

    特点：

    ① 两个不同的计数符号0和1作为数码

    ② 逢二进一的进位原则

3. 八进制

    特点:

    ① 用8个不同的计数符号0-7作为数码

    ② 采用逢八进一的进位原则

4. 十六进制

    特点：

    ① 16个不同的计数符号0-9，ABCDEF为数码。

    ② 采用逢十六位进一的进位原则

 

5. 十进制数与二进制数之间的转换

    低进制向高进制转：乘法

    高进制向低进制转：除法

    1）二进制转十进制：

    例：（1101.01）2=1×23+1×22+0×21+1×20+0×2-1+1×2-2=（13.25）10

      

    2）十进制转二进制：

    例：（83）10=（1010011）2

    方法：辗转除2；有余数是1，无余数0；从下向上取数

   

    3）十进制小数转换成二进制小数：

    例：0.8125转换成二进制小数

    方法：逐次乘2取整；小数乘2，去掉整数再乘以2；从上往下取

 

6. 十进制与八进制、十六进制数的转换

    最左边补0

    1）八进制转十进制：

    （512）8=5×82+1×81+2×80=（330）10

       2）十进制转八进制：

    （345）10=345÷8；43÷8；5÷8；结果从下往上取=（531）8

   

    1）二进制转八进制

    2）八进制转二进制

    1）二进制转十六进制

    2）十六进制转二进制

 

    1.3.3 计算机中数的表示

    1. 正数与负数

    用0表示正数；

    用1表示负数的符号并放在数的最高位

    例如：（01011）2=（+11）10

    （11011）2=（-11）10

   

    2.原码、补码、反码

   

    3.定点数和浮点数

    1）定点数：小数点位置固定的数称为定点数，一般采用定点小数表示法，即小数点固定在符号位与最高位之间。

    2）浮点数表示法

    可以用来扩大数的表示范围

    数尾用来表示数的有效值，其位数反映了数据的精度；阶码用来表示小数点在该数中的位置，其位数反映了该浮点数所表示的数的范围。

    单浮点数：32位

    双精度浮点数：64位

   

1.3.4 计算机中的编码

    计算机只能识别1和0，因此在计算机内表示的数字、字母、符号等都要以二进制数码的组合来表示，这就是二进制编码。

    1. 计算机中数据的单位

    1）位(bit)：是计算机中存储数据的最小单位，指二进制数中的一个位数，值为0或1，也称为比特。计算机最直接、最基本的操作就是对二进制的操作

    2）字节（Byte）：简写B，是计算机用来表示存储空间大小的基本单位。一个字节包含8个二进制位

    字节的单位还有KB（千字节）、MB（兆字节）、GB（吉字）

    3）字：是计算机内部作为一个整体参与运算、处理和传送的一串二进制数，英文为Word。字是计算机内部CPU进行数据处理的基本单位

   

    2. 常用的数据编码

    1）二-十进制编码（BCD码）：通过键盘变成BCD码，再由程序自动转换成真正的二进制数参与运算，因此，BCD码也是一种过渡码

    2）ASCII码：美国标准信息交换码

    3）汉字编码

    汉字的输入、存储、处理及输出过程所使用的代码都不相同

    ① 汉字输入码（外部码）：汉字处理系统对每种汉字输入方法规定了输入计算机的代码

    ② 汉字交换码（国际码）：

    ③ 汉字的机内码：是计算机内部存储和加工汉字时所使用的代码

    ④ 汉字输出码：又称汉字字形码，用于汉字的显示和打印

 

1.4 计算机应用辅助知识

1.4.1 计算机系统主要技术指标

    性能指标：机器的字长、时钟周期和频率、运算速度、内存容量等

    1. 字长：

    用二进制表示一个数和一条指令；前者称为数据字，后者称为指令字。

    通常把8个二进制位称为一个字节，一个字由一个或多个字节组成，一个字的字节多少因计算机系统的不同而不同。

   

    2.时钟周期和频率

    计算机的中央处理器对每条指令的执行是通过若干个微操作来完成的。

    时钟周期：的微妙反映出计算机的运算速度。

    主频：来表示运算速度，主频单位为MHz（兆赫兹）；主频越高（时钟周期越短），计算机的运算速度就越快

    MIPS（每秒百万条指令）指标：能较全面、准确地反映计算机地运算速度

   

    3.运算速度

    是衡量计算机水平地一项主要指标。取决于指令执行时间。常以MIPS或MFLOPS（每秒百万条浮点指令）为单位来描述。

    典型计算中的各种指令执行的频率以及每种指令执行时间来折算出计算机的等效速度。

   

    4. 内存容量

    指内存储器中的RAM与ROM的容量的总和。

    存储器的容量反映计算机记忆信息的能力。

    存储容量越大，记忆的信息越多，运算速度越快，计算机处理数据的能力越强。

    计算机的大多数的操作都是与内存交换信息，但内存的存取速度相对于CPU的算术和逻辑运算速度要低1至2个数量级，内存的读/写也是影响计算机运行速度的主要因素。

   

    5. 数据输入/输出最高速率

    主机与外部设备之间交换数据的速率也是影响计算机系统工作速度的重要因素。

 

1.4.2 计算机的工具作用

    辅助性。

    娱乐性。

 

 

1.5 汉字输入法

1.5.1 拼音输入法

1. 智能ABC的编码基础

    是一种音形结合输入法。拼英加上字的第一笔形状编码的笔形码。

2. 智能ABC的汉字基本输入法

    1）全拼输入

    2）简拼输入

    3）混拼输入

    4）音形输入

    5）纯笔形输入

3. 智能ABC的切换键

4. 字母i与I的特殊用途

    输入汉字数字；输入常用量词

5. 字母v的特殊用途

6. 智能ABC的记忆功能

    自动记忆；强制记忆；朦胧记忆

1.5.2 五笔字型输入法

1. 五笔字型编码基础

2. 汉字基本输入法

 

 

1.6 计算机病毒

1.6.1 计算机病毒简史

1.病毒发展的阶段：

1）第一代病毒：1986-1989年；传统病毒，是计算机病毒的萌芽和滋生时期

特点：

① 病毒攻击目标单一，传染磁盘引导扇区，传染可执行文件

② 采取截获系统中断向量的方式监视系统的运行状态，并在一定的条件下对目标进行传染

③ 特征明显，如磁盘扇区损坏，可执行文件长度加长，文件建立日期变化

④ 病毒程序不具有自我保护措施，易编制相应的杀毒软件

 

2）第二代病毒：

混合型病毒（超级病毒）：1989-1991年

病毒由简单发展到复杂、由单纯走向成熟的阶段

计算机的局域网开始应用和普及，向网络环境发展，网络体系缺乏安全防护意识，是计算机病毒的流行高峰

特点：

① 病毒攻击目标趋向混合型，即病毒即可传染磁盘引导扇区，又可传染执行文件

② 不采用明显地截获中断向量地方法监视系统地运行，而采用隐藏地方法驻留内存和传染目标

③ 病毒传染目标没有明显的特征，磁盘上不出现坏扇区，可执行文件的长度增加不明显，不改变被传染文件原来的建立日期和时间等

④ 病毒程序采取了自我保护措施，加密技术、反跟踪技术等

⑤ 出现许多病毒的变种，较原来病毒的传染性更隐蔽、破坏性更大

 

3）第三代病毒：

1992-1995；多态性病毒、自我变形病毒。

病毒在每次传染目标时，放入宿主中的病毒程序大部分都是可变的，搜集到同一种病毒的多个样本中，病毒程序的代码绝大多数时不同的。

病毒技术发展，病毒开始向多维化方向发展。传统病毒传染的过程与病毒自身运行的时间和空间无关，新型的计算机病毒则与病毒自身运行的时间、空间和宿主程序紧密相关。

 

4）第四代病毒：

利用Internet作为其主要传播途径

 

1.6.2 计算机病毒的定于与特性

1. 计算机病毒的定义

    是一个程序、一段可执行代码，能影响计算机软件、硬件的正常运行，破坏数据的正确与完整，占据存储空间，降低计算机的性能。

    定义：

    ① 通过磁盘、磁带和网络等作为媒介传播扩散，能“传染”其他程序的程序

    ② 能够实现自身复制且借助一定的载体存在的具有潜伏性、传染性、破坏性的程序

    ③ 一种人为制造的程序，它通过不同的途径潜伏或寄生虫在存储媒体（如磁盘、内存）或程序里。当条件成熟时，它会自生复制并传播，使计算机的资源受到不同程度的破坏

    即能够通过某种途径潜伏在计算机存储介质（或程序）里，当满足某种条件时即被激活的具有对计算机资源进行破坏作用的一组程序或指令集合。

 

2. 计算机病毒的特性

1）程序性（可执行性）

2）传染性

3）潜伏性

4）可触发性

5）破坏性

6）攻击的主动性

7）针对性

8）非授权性

9）隐蔽性

10）衍生性

11）依附性

12）不可预见性

13）欺骗性

14）持久性

 

 

1.6.3 计算机病毒的结构、分类和命名方法

1. 病毒的结构

    3大功能模块：引导模块+传染模块+表现或破坏模块

    后2个模块各包含一段触发条件检测代码

 

2. 计算机病毒的分类

    1）按照计算机病毒攻击的系统分类

1. 攻击DOS系统的病毒
2. Windows系统
3. UNIX系统
4. OS/2系统

 

2）按照病毒的攻击机型分类

1. 微型计算机
2. 小型计算机
3. 工作站

 

3）按照计算机病毒的链接方式分类

1. 源码型病毒
2. 嵌入型病毒
3. 外壳型病毒
4. 操作系统型病毒

 

4）按照计算机病毒破坏情况分类

1. 良性计算机病毒
2. 恶行计算机病毒

 

5）按照计算机的寄生部位或感染对象分类

1. 通过引导区传染的计算机病毒
2. 通过操作系统传染的计算机病毒
3. 通过可执行程序传染的计算机病毒

 

6）按照计算机激活的时间分类

1. 定时的
2. 随机的

 

7）按照传播媒介分类

1. 单机病毒
2. 网络病毒

 

3. 病毒的命名方法

    1）按病毒发作时间命名

    2）按病毒发作症状命名

    3）按病毒自身包含的标志命名

    4）按病毒发现地命名

    5）按病毒地字节长度命名

 

1.6.4 计算机病毒地危害及症状

1. 计算机病毒地工作过程

    6个环节：

    ① 传染源

    ② 传染媒介

    ③ 病毒激活

    ④ 病毒触发

    ⑤ 病毒表现

    ⑥ 传染

 

2. 计算机病毒的传播途径

    ① 通过不可移动的计算机硬件设备进行传播

    ② 通过移动存储设备来传播

    ③ 通过计算机网络进行传播

    ④ 通过点对点通信系统和无线通道传播

 

3. 计算机病毒的生命周期

    产生过程：程序设计-传播-潜伏-触发、运行-实行攻击

    ① 开发期

    ② 传染期

    ③ 潜伏期

    ④ 发作期

    ⑤ 发现期

    ⑥ 消化期

    ⑦ 消亡期

 

4. 计算机病毒的危害

    重于病毒对信息系统的直接破坏作用。

    ① 病毒激发对计算机数据信息的直接破坏作用

    ② 占用磁盘空间和对信息的破坏

    ③ 抢占系统资源

    ④ 影响计算机运行速度

    ⑤ 计算机病毒错误与不可预见的危害

    ⑥ 计算机病毒的兼容性对系统运行的影响

    ⑦ 计算机病毒给用户造成严重的心理压力

 

5. 计算机感染病毒后的主要症状

 

1.6.5 计算机病毒的预防与清除

    1. 预防

    管理方法上的预防 和 技术预防

    2. 计算机病毒的清除