Level5题解（1-10）

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  8. 第1课 计算机基础V1

第1课 计算机基础V1

发展史

代别年代逻辑（电子）元件
第一代1946–1958（40年代开始）「电子管」
第二代1959–1964（50年代开始）「晶体管」
第三代1965–1970（60年代开始）「集成电路」
第四代1971–now （70年代开始）「大规模、超大规模集成电路」  （导致微型计算机问世）

1944年，「大美籍匈牙利数学家冯·诺依曼」 提出计算机基本结构和工作方式的设想，为计算机诞生提供理论基础。

冯·诺依曼体系结构的主要特点：

  1. 采用二进制表示数据和指令
  2. 计算机应该按照程序顺序执行
  3. 由「运算器，控制器，存储器，输入设备，输出设备」五大部分组成计算机硬件系统
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1945年, 冯·诺依曼设计出了第一台具有存储功能的计算机 「EDVAC」

1946年，在美国宾夕法尼亚大学诞生了世界上第一台电子计算器 「ENIAC」 。（注意名字不同）

计算机的应用

  1. 科学计算
  2. 信息处理
  3. 自动控制
  4. 计算机辅助技术
  5. 人工智能
  6. 网络应用

其他

  1. 计算机软件保护法是用来保护软件的「著作权」
  2. 图灵，「英国人」，提出一种用于判定机器人是否具有智能的「试验方法」 （图灵试验），计算机理论基础第一人。
  3. 「图灵奖」 是计算机界最负盛名的一个奖项，有计算机界的诺贝尔奖之称。
  4. 中国获图灵奖的人：「姚期智」。
  5. 第一个给计算机写程序的人（第一位程序员）「Ada Lovelace，女」。
  6. 三基色、光学三原色：「红 绿 蓝」 。美术三原色：红黄蓝。
  7. IT的含义是 「信息技术 Information technology」

计算机的基本结构

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计算机硬件

  • 由（运算器，控制器，存储器，输入设备，输出设备）组成。
  • 主要性能指标是：主频 字长。其他看图就好。
  • 主存储器（内存储器）：属于临时存储器。通常分三种
    • 1）随机存储器（RAM），可读写，会丢失。
    • 2）只读存储器（ROM），只能读，不丢失。
    • 3）高速缓冲存储器（Cache）。会丢失。工作时，「外存–>RAM–>Cache–>CPU直接读取」
  • 辅助存储器（外存储器）：属于永久存储器 1）软盘    2）硬盘    3）闪存    4）光盘
  • 中央处理器（CPU）—–运算器+控制器
  • 输入设备，输出设备简单易懂，这里就不赘述了，根据生活经验就可判断。
  • 总线可分为
    • 1）数据总线
    • 2）地址总线（决定了可以访问的存储器容量大小，如20条地址总线可以控制  的存储空间）
    • 3）控制总线

主要性能指标:

  • 字长 指处理一台计算机能同时的二进制代码的位数。通常为：16位，32位，64位。
  • 运算速度      一般用MIPS为单位。
  • 主频 指CPU的时钟频率，很大程度上决定了运算速度。单位一般用MHz（兆赫），GHz（吉赫）。1GHz=1000MHz。通常有2.8GHz，3.0GHz。
  • 内存容量  目前计算机的内存容量有2GB，4GB，8GB等；直接影响运行速度
    • 1千字节（KB）= 1024字节 (Bytes)
    • 1兆字节（MB）= 1024千字节 (KB)
    • 1吉字节（GB）= 1024兆字节 (MB)
    • 1 TB = 1024 GB
    • 1 PB = 1024 TB

其他

  • 微机内的存储器的地址是以「字长」 编址的。
  • 主机是由「CPU 和 内（外）存储器」构成的。
  • 存取速度：「寄存器>Cache>内存>硬盘>U盘>光盘>软盘」
  • 虚拟内存指用外存来模拟内存，是一种存储器管理的方式，而不是硬件组成。
  • 光驱：用来读写光碟内容。
  • BIOS（基本输入输出系统）是一组固化在计算机「主板」上的一个ROM芯片上的程序。

计算机软件系统

计算机软件又称计算机程序，可分成两大部分：系统软件和应用软件。

  • 系统软件：是计算机最基本的软件，它负责实现操作者对计算最基本的操作，管理计算机的软件与硬件资源，具有通用性. 主要包括操作系统、语言处理程序、数据库管理系统和服务程序。
    • 操作系统：dos, OS/2 ，windows95, windows98, windows 2000, windows xp windows Server, windows NT, windows 7, windows 8, windows 10,  unix, linux，Netware
  • 应用软件

字处理软件  图形软件 教育软件 电子游戏软件 office (word, powerpoint, excel), 3dmax, flash, photoshop等.

  • 计算机语言
    • 机器语言 由全部的机器指令构成的二进制代码语言。
    • 汇编语言 用汇编语言编制的程序，汇编语言程序不能直接在计算机上运行。
    • 高级语言：basic,pascal,c,c++, viscal basic为计算机系统提供各种服务性、辅助性的程序。　
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进制转换

1．二进制与十进制的转换

二进制转十进制方法：“按权展开求和”

例：(1011.01)2=(1×23 + 0×22 + 1×21 + 1×20 + 0×2-1 + 1×2-2)10=(8+0+2+1+0+0.25)10=(11.25)10

  1. 十进制转二进制

整数转换:

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所以 (185)10=(10111001)2

小数转换:

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(0.375)10=(0.011)2

  1. 八进制与二进制的转换

例：将八进制的37.416转换成二进制数：

3    7   ． 4    1    6
011  111  ．100  001  110

即：(37.416)10=(11111.10000111)2

例：将二进制的10110.0011 转换成八进制：

0 1 0   1 1 0 . 0 0 1   1 0 0
  2       6  .   1      4

即：(10110.011)2=(26.14)10

  1. 十六进制与二进制的转换

例：将十六进制数5DF.9 转换成二进制：

 5       D     F  ． 9
0101  1101  1111 ．1001

即：(5DF.9)16=(10111011111.1001)2

例：将二进制数1100001.111 转换成十六进制：

0110  0001  ． 1110
  6     1    ．  E

即：(1100001.111)2=(61.E)16

原码、反码、补码

  • 原码：是最简单的机器数表示法。用最高位表示符号位. ‘1’表示负号，‘0’表示正号. 其他位存放该数的二进制的绝对值。
  • 反码：
    • 正数的反码还是等于原码
    • 负数的反码就是他的原码除符号位外，按位取反。
  • 补码：
    • 正数的补码等于他的原码
    • 负数的补码等于反码+1
-7 的原码为：1000 0111
-7 的反码为：1111 1000
-7 的补码为：1111 1001

信息编码

  1. ASCII码 ( American Standard Code for Information Interchange )

美国的标准信息交换代码

将每个字符用7位的二进制数来表示，共有128种状态 大小字母、0…9、其它符号、控制符

  • 「’0′ ――  48」
  • 「’A’ ――  65」
  • 「’a’ ――  97」
  1. 汉字编码
  • 汉字交换编码 – 国家标准 GB2312

GB2312-80 包含了6763个汉字. 按使用频度分为一级汉字 3755个, 二级汉字 3008个. 一级汉字按拼音排序, 二级汉字按部首排序. 另外还有标点符号, 图形, 数种西文字母等.

计算机网络

根据网络的覆盖范围与规模分为：

  • 局域网LAN (Local Area Network)
  • 城域网MAN (Metropolitan Area Network)
  • 广域网WAN (WidoAreaNetwork，WAN)

计算机网络的拓扑结构

计算机网络的物理拓扑结构是描述计算机网络中通信子网的终点与通信线路间的几何关系。它对网络的性能、网络协议的实现、网络的可靠性以及网络通讯成本都有重要影响。

  1. 星型：由一台主机控制，可靠性差。
  2. 总线型：广泛使用的拓扑结构（以太网）
  3. 环型：用于实时系统中。
  4. 树型：广域网。

Internet

Internet是一个通过网络互联设备——路由器，将分布在世界各地的数以万计的局域网、城域网以及大规模的广域网连接起来，而形成的世界范围的最大计算机网络，又称全球性信息资源网。

TCP／IP协议、域名与IP地址

IP地址:

IP地址是用来标识Internet网络上节点的32位地址.(v6版是128位地址) 例如: 192.168.1.1

TCP(Transmission Control Protocol，传输控制协议)／IP(Internet Protocol，网际协议)协议泛指以TCP／IP为基础的协议集，它已经演变成为一个工业标准。TCP／IP协议具有以下特点：

  1. 是开放的协议标准，独立于特定的计算机硬件与操作系统；
  2. 适用于多种异构网络的互联，可以运行在局域网、广域网，更适用于互联网；
  3. 有统一的网络地址分配方案；
  4. 能提供多种可靠的用户服务，并具有较好的网络管理功能。　 域名与IP地址　Internet上的计算机地址有两种表示形式：IP地址与域名。
  • IP地址：IP地址是用来标识Internet网络上节点的32位地址.(v6版是128位地址) 以X.X.X.X格式表示，每个X为8位，其值为0～255。例如: 192.168.1.1
  • 域名：由于IP地址结构是数字型的，抽象难于记忆，因此TCP／IP专门设计了一种字符型的主机名字机制，即Internet域名系统DNS。主机名与它的IP地址一一对应。是由一串用点分隔的名字组成的Internet上某一台计算机或计算机组的名称，用于在数据传输时对计算机的定位标识（有时也指地理位置）。

域名用”.”分隔开, 最右边的字符组称为顶级域名或一级域名、倒数第二组称为二级域名、倒数第三组称为三级域名、以此类推。顶级域名又分为三类：一是国家和地区顶级域名, 目前200多个国家都按照ISO3166国家代码分配了顶级域名. 二是通用顶级域名, 三是新顶级域名.

典型的国家顶级域名有:

  • 中国 cn
  • 香港 hk
  • 澳门 mo
  • 台湾 tw
  • 美国 us
  • 英国 uk
  • 日本 jp
  • 新加坡 sg

典型的通用型顶级域名:

  • 教育机构 edu
  • 网络组织 net
  • 商业组织 com
  • 非赢利机构 org
  • 政府部门 gov

Internet提供的主要服务及有关概念

  1. WWW(World Wide Web)服务：也称Web服务、万维网、环球网或3W网，它实际上是网上的一种服务，是一种高级查询、浏览服务系统。
  2. 电子邮件(E-mail)：是Internet为用户之间发送和接收信息提供的一种快速、简单、经济的通信和信息交换的手段。
  3. 远程登录(Telnet)
  4. 文件传输(FTP)：允许用户将一台计算机上的文件传送到另一台计算机上，利用这种服务用户可以从Internet分布在世界不同地点的计算机中拷贝、下载各种文件。

URL与主页

  1. 统一资源定位器(URL，Uniform Resource Locator)：用来指定访问哪个服务器中的哪个主页，包括服务器类型、主机名、路径及文件名。IE的地址栏中的内容。
  2. 主页：指个人或机构的基本信息页面。用户可以通过主页访问有关的信息资源。主页由文本、图像、表格、超链接等几种基本元素组成。

电子邮件使用的协议:

  • SMTP  simple message transfer protocol 简单邮件传输协议
  • MIME  Multipurpose Internet Mail Extensions 电子邮件扩展协议
  • POP post office protocol

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