Python课堂笔记-第一讲(计算机基础知识)

Python课堂笔记-第一讲(计算机基础知识)

  • 一、计算机概念
    • 1.1 什么是计算机
    • 1.2 计算机能做什么
    • 1.3 计算机主要性能指标
  • 二、计算机的发展
  • 三、计算机的组成
  • 四、计算机语言
    • 4.1 程序设计语言
    • 4.2 语言处理程序
    • 4.3 解释型语⾔和编译型语⾔的区别
  • 五、人机交互方式
    • 5.1 命令行的交互方式 (Text-based User Interface) TUI
    • 5.2 图形界面化的交互方式 (Graphical User Interface) GUI
  • 六、文本文件和字符集
  • 七、进制
    • 7.1 进制的计数
    • 7.2 进制之间的转换
    • 7.3数据换算
  • 总结

一、计算机概念


1.1 什么是计算机

计算机(computer)俗称电脑,微型计算机,通常由数字电路组成,是现代⼀种⽤于⾼速计算的电⼦计算机器。它根据程序的指令接受输入、存储、计算、产生输出的文本、图形、语音、视频文件或电信号。

1.2 计算机能做什么

具有数值计算、逻辑计算、存储记忆功能,能够按照程序运⾏、⾃动、⾼速处理数据。

1.3 计算机主要性能指标

字长
直接处理二进制信息的位数

内存容量
内存储器所能容纳信息的字节数

存取周期
存储器进行一次完整的存取(即读/写)操作所用的时间

主频
CPU的时钟频率,单位MHz(兆赫兹)

运算速度
每秒钟执行指令的数量,单位MIPS(百万条指令/秒)

二、计算机的发展

1946年,人类第一台电子数字计算机ENIAC(Electronic Numerical Integrator And Calculator)在美国宾夕法尼亚大学诞生。

依据计算机所采用电子器件的不同,可划分为电子管、晶体管、集成电路、超大规模集成电路,一共4代。

三、计算机的组成

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运算器

计算机所发生的全部动作都受CPU的控制。其中,运算器主要完成各种算术运算和逻辑运算,是对信息加工和处理的部件,由进行运算的运算器件以及用来暂时寄存数据的寄存器、累加器等组成。

存储器

存储器是计算机的记忆和存储部件,用来存放信息。对存储器而言,容量越大,存取速度则越快。计算机中的操作,大量的是与存储器交换信息,存储器的工作速度相对于CPU的运算速度要低得多,因此存储器的工作速度是制约计算机运算速度的主要因素之一。

存储器可分为:内存储器和外存储器。

操作系统

启动计算机后,最先用到的就是操作系统软件。操作系统是最底层的系统软件,它是对硬件系统功能的首次扩充。

操作系统是指用来控制和管理计算机硬件资源和软件资源的程序集合。它是计算机系统中极为重要的系统软件,用于统一管理计算机资源,合理地组织计算机的工作流程,协调计算机系统各部分之间、系统与用户之间、用户与用户之间的关系。

DOS(Disk Operating System), Windows, Linux, Unix, Mac, Android, iOS

四、计算机语言

4.1 程序设计语言

  • 机器语言
    每一条指令是由0和1组成的代码串

  • 汇编语言
    用助记符代替二进制指令的语言

  • 高级语言
    接近自然语言的程序设计语言(例如: JAVA C C++ Python)

4.2 语言处理程序

  • 汇编程序
    汇编程序可将用汇编语言编写的程序(源程序)翻译成机器语言程序(目标程序),这一翻译过程称为汇编。

  • 编译程序
    编译程序可将用高级语言编写的程序(源程序)翻译成机器语言程序(目标程序),这个翻译过程称为编译。

  • 解释程序
    解释程序是边扫描、边翻译、边执行的翻译程序,解释过程不产生目标程序。

4.3 解释型语⾔和编译型语⾔的区别

  • 编译型语⾔ 代表语⾔ C
    执⾏速度特别快 跨平台性⽐较差
    x(源码) --编译–> y(编译后的机器码)

  • 解释型语⾔ 代表语⾔ Python
    执⾏速度⽐较慢 跨平台性⽐较好
    x(源码)–解释器–> 解释执⾏

五、人机交互方式

5.1 命令行的交互方式 (Text-based User Interface) TUI

  • 打开方式(win)
    win键 + R --> CMD --> 回⻋

  • 常用DOS命令
    dir 列出当前目录下的⽂件夹或者⽂件
    md 创建目录
    rd 删除目录
    cd 进⼊指定目录
    cd… 退回上⼀级目录
    cd/ 退回到根目录
    del 删除⽂件
    exit 退出dos命令

5.2 图形界面化的交互方式 (Graphical User Interface) GUI

即通过鼠标对菜单、按钮等图形化元素触发指令,并从标签、对话框等图型化显示容器中获取人机对话信息。

六、文本文件和字符集

纯文本在计算机底层也会转换为二进制保存,将字符转换为二进制码的过程,我们称为编码;将二进制码转换为字符的过程,我们称为解码;编码和解码时所采用的规则,我们称为字符集。

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七、进制

在计算机中,所有的数据,最终都是使用二进制数表达的。之所以出现其他进制就是为了更方便的表示数据,进制越⼤表现形式越短。

采用二进制,它只有0和1两种状态,这在物理上是极易实现的。例如,电平的高与低、电流的有与无、开关的接通与断开、晶体管的导通与截止、灯的亮与灭等两个截然不同的对立状态都可用来表示二进制。计算机中通常采用双稳态触发电路来表示二进制数,这比用十稳态电路来表示十进制数要容易的多。

7.1 进制的计数

⼗进制——0~9,逢十进一
计数 : 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 …19 20

⼆进制——0~1,逢二进一
计数 : 0 1 10 11 100 101 110 111 1000…

⼋进制——0~7,逢八进一
计数 : 0 1 2 3 4 5 6 7 10 11 … 17 20 21…27 30

7.2 进制之间的转换

  • ⼗进制- -> ⼆进制 原理: 对⼗进制数进⾏除2运算
  • ⼆进制 – > ⼗进制 原理:⼆进制乘以2(次幂)的过程

7.3数据换算

  • bit是计算机中最⼩的单位

  • byte是我们最⼩的可操作的单位

     8bit = 1byte(字节)
     1024byte = 1KB(千字节)
     1024KB = 1MB(兆字节)
     1024MB = 1GB(吉字节)
     1024GB = 1TB太字节)
    


总结

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