導語：大學的計算機的知識比較基礎，下面是小編收集整理的大學計算機基礎小結，歡迎參考！
第一章 計算機及資訊科技概述
1、計算機發展歷史上的重要人物和思想
1、 法國物理學家帕斯卡(1623-1662)：在 1642年發明了第一臺機械式加法機。該機由齒輪組成，靠發條驅動，用專用的鐵筆來撥動轉輪以輸入數字。
2、 德國數學家萊布尼茨：在1673年發明了機械式乘除法器。基本原理繼承於帕斯卡的加法機，也是由一系列齒輪組成，但它能夠連續重複地做加減法，從而實現了乘除運算。
3、英國數學家巴貝奇：1822年，在歷經10年努力終於發明了“差分機”。它有3個齒輪式暫存器，可以儲存3個5位數字，計算精度可以達到6位小數。 巴貝奇是現代計算機設計思想的奠基人。
英國科學家阿蘭?圖靈(理論計算機的奠基人)
圖靈機：這個在當時看來是紙上談兵的簡單機器，隱含了現代計算機中“儲存程式”的基本思想。半個世紀以來，數學家們提出的各種各樣的計算模型都被證明是和圖靈機等價的。
美籍匈牙利數學家馮?諾依曼(計算機鼻祖)
計算機應由運算器、控制器、儲存器、
輸入裝置和輸出裝置五大部件組成;
應採用二進位制簡化機器的電路設計;
採用“儲存程式”技術,以便計算機能儲存和自動依次執行指令。
七十多年來，現代計算機基本結構仍然是“馮·諾依曼計算機”。
2、電子計算機的發展歷程
1、 1946年2月由賓夕法尼亞大學研製成功的ENIAC是世界上第一臺電子數字計算機。“誕生了一個電子的大腦”致命缺陷：沒有儲存程式。
2、 電子技術的發展促進了電子計算機的更新換代：電子管、電晶體、積體電路、大規模及超大規模積體電路
3、計算機的型別
按計算機用途分類：通用計算機和專用計算機
按計算機規模分類：巨型機、大型機、小型機、微型機、工作站、伺服器、嵌入式計算機
按計算機處理的資料分類：數字計算機、模擬計算機、數字模擬混合計算機
1.1.4 計算機的特點及應用領域
計算機是一種能按照事先儲存的程式，自動、高速地進行大量數值計算和各種資訊處理的現代化智慧電子裝置。(含義)
1、運算速度快
2、計算精度高
3、儲存容量大
4、具有邏輯判斷能力
5、按照程式自動執行
應用領域：科學計算、資料處理、過程與實時控制、人工智慧、計算機輔助設計與製造、遠端通訊與網路應用、多媒體與虛擬現實
1.1.5 計算機發展趨勢：
巨型化、微型化、網路化、智慧化
1、光計算機 2、生物計算機 3、量子計算機
1.2 計算機系統構成
· 一個完整的計算機系統有硬體系統和軟體系統兩大部分組成
· 硬體系統是指能夠收集、加工、處理資料以及輸出資料所需的裝置實體，是看得見、摸得著的部件總和。
· 軟體系統是指為了充分發揮硬體系統性能和方便人們使用硬體系統，以及解決各類應用問題而設計的程式、資料、文件總和，它們在計算機中體現為一些觸控不到的二進位制狀態，儲存在記憶體、磁碟、快閃記憶體盤、光碟等硬體裝置上。
1.3.1 資訊科技概念
資訊是一種知識，是接受者事先不知道不了解的知識。
資料是資訊的載體。數值、文字、語言、圖形、影象等都是不同形式的資料。 4次資訊革命：文字、造紙和印刷術、電報電話廣播電視、計算機與網路 現代資訊科技：計算機技術+微電子技術+通訊技術
1.3.1 資訊科技產業與人才
資訊產業是資訊社會的支柱，主要包括：計算機硬體製造業、計算機軟體業、資訊服務業以及國民經濟中傳統行業的資訊化
資訊產業屬資本密集型、知識密集型、人才密集型的產業。
資訊科技教育包括：
· 對資訊科學的理解
· 對資訊應用的實踐能力
· 對資訊社會的認識和態度
第二章 計算機資訊基礎
2.1.1 數制的概念
位權：在數制中，各位數字所表示值的大小不僅與該數字本身的大小有關，還與該數字所在的位置有關，我們稱這關係為數的位權。
位權：一個與數字位置有關的常數，位權=Rn
2.1.3 二進位制和其它進位制的轉換
十進位制轉二進位制：整數部分除以2取餘，直至商為0;小數部分乘以2取整，直至小數部分為0或達到所需精度為止。
十進位制轉八進位制：方法同上。整數部分除以8，小數部分乘以8。
十進位制轉十六進位制：方法同上。整數部分除以16，小數部分乘以16。
2.2 計算機中的資料單位
位(bit)：計算機儲存資料的最小單元(0、1)
位元組(Byte)：處理資料的基本單位(8bit/Byte)
常用的位元組計數單位：
1KB=1024 Byte (210B) 1MB=1024 KB (220B) 1GB=1024 MB (230B) 1TB=1024 GB (240B)
字長：CPU一次處理資料的二進位制位數。
2.3 資訊表示與編碼
所謂編碼，就是利用數字串來標識所處理物件的不同個體。
2.3.1 整數的表示
在數學中，數值是用“+”和“-”表示正數和負數的，而在計算機中只有0和1，所以正負號也用0和1表示，即數值符號數字化。
補碼的概念是怎麼來的?
“模”是指一個系統所能表示的資料個數。按模運算是指運算結果超過模時，模(或模的整數倍)將溢位而只剩下餘數。
假設M為模，若數a，b滿足a+b=M，則稱a，b互為補數。 在有模運算中，減去一個數等於加上這個數對模的補數。
2.3.2 實數的表示
定點數：小數點位置固定的數稱為定點數。
浮點數：小數點位置不固定的數稱為浮點數
與漢字有關的編碼：
(1)、輸入碼
(2) 國標碼和區位碼：每個漢字佔兩個位元組的編碼，且每個位元組最高位均為0。所有漢字分94個區，每個區94個漢字。由此構成區位碼。而區位碼的區碼和位碼各加32就得到國標碼。
(3)機內碼
(4)字型碼：漢字儲存在計算機內採用機內碼，但輸出時必須轉換成字形碼，再根據字形碼輸出漢字。字形碼又稱漢字字模，用於在顯示器或印表機上輸出各種文字和符號。點陣漢字：每一個漢字以點陣形式儲存，有點的地方為“1”，空白的地方為“0”。有16×16、24×24、48×48點陣等。點陣越大，字形解析度越好，字形也越美觀，但漢字儲存的位元組數就多，字型檔也就越龐大。
2.3.6 多媒體資訊的數字化
數字化就是對模擬世界的一種量化，表示資訊的最小單位是位(bit)——“0”或“1”。多媒體資訊在計算機中也要轉換為0和1，因此也需要進行編碼。
第三章 計算機硬體體系結構
3.1 計算機系統的構成
一個完整的計算機系統是由硬體和軟體組成。
硬體是由運算器、控制器、儲存器、輸入裝置、輸出裝置五部分組成。其中： 中央處理器(簡稱CPU)=運算器+控制器
主機=中央處理器+主儲存器
軟體是指各類程式和資料，計算機軟體包括計算機本身執行所需要的系統軟體和使用者完成任務所需要的應用軟體。
3.1.2 馮·諾依曼型計算機的結構
馮·諾依曼型計算機是將程式和資料事先存放在外儲存器中，在執行時將程式和資料先從外存裝入記憶體中，然後使計算機在工作時自動地從記憶體中取出指令並加以執行，這就是儲存程式概念的基本原理。
馮·諾依曼計算機體系結構的主要特點是：
(1) 採用二進位制形式表示程式和資料。
(2) 計算機硬體是由運算器、控制器、儲存器、輸入裝置和輸出裝置五大部分組
(3) 程式和資料以二進位制形式存放在儲存器中。
(4) 控制器根據存放在儲存器中的指令 (程式) 工作。
3.1.3 微型計算機的誕生與發展
微型機屬於第四代電子計算機產品，即大規模及超大規模積體電路計算機。微機的核心部件是CPU
3.2 微型計算機主機結構
微型機基本是由顯示器、鍵盤和主機構成。在主機箱內有CPU、主機板、記憶體、硬碟、光碟機、電源等。
3.2.1中央處理器 CPU
CPU：運算器部件、暫存器部件和控制器部件。
CPU從儲存器取出指令，放入CPU內部的指令暫存器，並對指令譯碼。它把指令分解成一系列的微操作，然後發出各種控制命令，執行微操作系列，從而完成一條指令的執行。
CPU的主要效能指標 ：
(1) 主頻/外頻(主頻=外頻×倍頻，即CPU工作頻率)
(2) 資料匯流排寬度(即字長，指CPU傳輸資料的位數)
(3) 地址匯流排寬度(決定了CPU可訪問的地址空間)
(4) 工作電壓(低電壓可減少CPU過熱，降低功耗)
(5) 快取記憶體Cache(加速CPU與其它裝置間資料交換)
(6) 運算速度(CPU每秒能處理的指令數)
1. 運算器
運算器是完成算術和邏輯運算的部件，又稱算術和邏輯運算單元。計算機所完成的全部運算都是在運算器中進行的。運算器的核心部件是:
(1) 運算邏輯部件
(2) 暫存器部件
2. 控制器
控制器負責從儲存器中取出指令，並對指令進行譯碼，並根據指令譯碼的結果，按指令先後順序，負責向其它各部件發出控制訊號，保證各部件協調一致地完成各種操作。
控制器主要由以下部件組成：
① 程式計數器。存放下一條將要執行的指令在記憶體中的地址; ② 指令暫存器。儲存現在正在執行的指令;
③ 指令譯碼器。用來識別指令的功能，分析指令的操作要求;
④ 時序部件。產生計算機工作中所需的各種定時控制訊號，對各種微操作控制訊號進行定時控制。以協調各部件的工作順序;
⑤ 微操作控制電路。一條指令的執行可以分解為一系列不可再分的微操作命令訊號，即微命令，以指揮整個計算機有條不紊地工作。
3.2.2 高階CPU技術
1、超執行緒技術
2、雙核心CPU技術 ：由於組建雙CPU系統的高成本和複雜性，桌面電腦上並未得到普及。用“雙核”技術，就是在單個CPU中真正整合兩個物理執行核心，因此在實際使用中，這種“雙核心處理器”和使用兩個獨立CPU組建的系統在工作原理和效能上基本沒有區別。目前，CPU已從雙核向4核、8核和多核方向發
3.2.3 主機板
主機板是電腦中各種裝置的連線載體。它提供CPU、各種介面卡、記憶體條和硬碟、軟碟機、光碟機的插槽，其它的外部裝置也會通過主機板上的I/O介面連線到計算機上。早期的PC機主機板是將快速的CPU、中速的記憶體、慢速的外設都連線在一條總線上，使系統的總體效能得不到優化。
3.2.4 記憶體儲器
記憶體儲器 (簡稱記憶體)，由半導體材料構成。記憶體分為只讀儲存器和隨機讀寫儲存器。
1. 只讀儲存器ROM
· 特點：儲存的資訊只能讀出，不能隨機改寫或存入，斷電後資訊不會丟失，可靠性高。
· ROM分類
(1) 掩膜式 ROM(Mask ROM)
(2) 可程式設計 PROM(Programmable ROM)
(3) 可擦除 EPROM (Erasable PROM)
(4) 電可擦 EEPROM(Electrically EPROM)
(5) 快擦寫 ROM(Flash ROM)
2. 隨機儲存器RAM
特點：用於存放原始資料、中間結果、最終結果。開機前是空的，斷電後資料消失。
RAM 分類:
(1) SRAM：靜態RAM。不需要充電來保持資料完整性，成本高且整合低，一般做高速緩衝儲存器。
(2) DRAM：動態RAM。需要定時充電來保持資料的完整性，通常所說的“記憶體”主要由它構成。一般指以下兩種型別：
① SDRAM---同步動態儲存器
② DDR---雙倍速率記憶體
(DDR2---四倍速率記憶體DDR3)
3. Cache(快取記憶體 )
Cache是一種高速緩衝儲存器，是為了解決CPU與主存之間速度不匹配而採用的一種重要技術。其中片內Cache是整合在CPU晶片中，片外Cache是安插在主機板上。高速緩衝儲存器的存取速度比主存要快一個數量級，大體與CPU的處理速度相當。
4.多級快取
最早的CPU快取容量很低。當整合在CPU核心中的快取已不能滿足CPU的需求，而製造工藝上的限制又不能大幅度提高快取的容量時，出現了整合在與CPU同一塊主機板上的快取，此時把CPU核心整合的快取稱為一級快取，而外部的稱為二級快取。
現在多數CPU內部也有二級快取，於是二級快取又可分為內部二級快取和外部二級快取。較高階的CPU中還會帶有三級快取 。
6. 儲存器的層次結構
既要速度快，又要求容量大，同時價格又要求合理，在目前技術條件下這三項指標很難用單一種類的儲存器來實現。折衷的方法是採用層次結構。
3.3 外部儲存器
外部儲存器通常用來存放需要長期儲存的各種程式和資料。當需要執行或處理這些程式和資料時，必須將其先調入到記憶體中然後再被CPU處理， 所以外存實際上屬於輸入/輸出裝置。
目前微機常用的外儲存器主要有軟盤、硬碟、光碟、 U盤等。
3.3.2 硬碟
硬碟是微機最重要的外部儲存器，常用於安裝微機執行所需的系統軟體和應用軟體，以及儲存大量資料。
(1) 硬碟儲存格式
硬碟是由多個塗有磁性物質的金屬圓盤碟片組成，碟片的每一面都有一個讀寫磁頭，在對硬碟進行格式化時，將對碟片進行劃分磁軌和扇區，對於大容量的硬碟還將多個扇區組織起來成為一個塊——“簇”，簇成為磁碟讀寫的基本單位。有的簇是一個扇區，有的有好幾個扇區，可以在格式化的引數中給定。
(2) 硬碟效能指標
① 硬碟的容量。現在微機上所配置的硬碟一般在200GB以上。 ② 硬碟的轉速。硬碟的轉速越快，硬碟尋找檔案的速度也就越快。現在的主流硬碟轉速一般為7200rpm以上。
③ 快取。硬碟自帶的快取，快取越多，越能提高硬碟的訪問速度。
(3) 硬碟介面
硬碟介面分為IDE、SATA、SCSI和光纖通道四種，IDE介面硬碟多用於家用產品中，SATA是種新生的硬碟介面型別。
(4) 硬碟格式化
① 硬碟低階格式化。主要是對一個新硬碟劃分磁軌和扇區。 ② 硬碟分割槽。把硬碟劃分為成若干個相對獨立的邏輯分割槽 。
③ 硬碟高階格式化。高階格式化主要是對指定的硬碟分割槽進行初始化，建立檔案分配表以便系統按指定格式儲存檔案。。
3.3.3 光碟儲存器
光碟簡稱CD(Compact Disc)是利用塑料碟片表面凹凸不平的特徵，通過光的反射來記錄和識別二進位制的0、1資訊。
光碟的分類:
1.只讀型光碟
只讀光碟中的.資料是在製作時寫入的，使用者只能讀資料，而不能寫入或修改光碟中的資料。音訊光碟CD-DA、資料光碟 CD-ROM、 VCD、DVD等都屬於只讀光碟。
2.一次寫入光碟
這種光碟允許一次寫入資料，但不能修改和擦除資料， 如 CD-R。
3.可擦寫光碟
這種光碟可多次寫入或修改資料，如CD-RW。
從光碟中讀取資料的裝置我們稱之為光碟機。光碟機把經過聚焦後的鐳射投射到光碟上，利用光碟的凹坑或非凹坑邊緣反射的鐳射強度不同而將其表示為不同的電訊號。
光碟機倍數是指光碟的資料傳輸率(150KB/s為單倍，以此類推)。CD-ROM光碟驅動器能讀除DVD以外的所有光碟。而DVD光碟要用DVD驅動器才能讀，DVD驅動器相容CD-ROM所能讀的光碟。
DVD光碟
DVD碟片的物理規格與CD碟片是一樣的，CD盤只使用一個面記錄一層的資訊，而DVD盤可分為單面單層、單面雙層、雙面單層以及雙面雙層 4 種結構。
DVD按用途可分為以下幾類：
應用最廣的是DVD-Video 格式，用於儲存影音資訊。此外還有DVD-ROM(只讀DVD)、 DVD-Audio(音訊DVD)、 DVD±R(可寫DVD)、 DVD-RAM或DVD±RW (可擦寫DVD)。
另外，還有藍光高清DVD光碟。
光碟燒錄機
是指可讀寫的光碟驅動器。包括CD和DVD兩種燒錄機。
① CD燒錄機既有CD-ROM光碟機的功能，也能夠向燒錄CD光碟。其傳輸速率一般標註為 A/B/C 的形式(如 20/10/40)，其中A表示寫CD-R盤的倍速，B表示寫CD-RW盤的倍速，C表示讀盤的倍速。
② DVD燒錄機既具有DVD-ROM光碟機的功能，也能夠燒錄DVD光碟和CD光碟。
3.3.4 USB盤
通過USB介面與電腦連線，實現即插即用，具有小巧、可靠、易於操作等特點。快閃記憶體盤中無任何機械式裝置，抗震效能強。U盤中的儲存模組其實就是Flash-ROM。
行動硬碟一般由筆記本硬碟和硬碟盒組成。
3.4.1 輸入裝置
(1) 鍵盤
(2) 滑鼠
(3) 掃描器
3.4.2 輸出裝置
(1) 顯示器
(2) 印表機
(1) 顯示器
CRT顯示器在工作時，電子槍發出電子束轟擊熒光粉層上的某一點，使該點發光，每個畫素有紅、綠、藍三基色組成，通過對三基色的強度的控制就能合成各種不同顏色。
液晶顯示器LCD的優點在於：
① 影象穩定。由於只有在畫面內容發生變化時才需要重新整理，因此沒有閃爍感;
② 液晶底板整體發光，真正的完全平面;
③ LCD顯示器基本上沒有輻射;
④ 能耗低。約為CRT顯示器的三分之一。
(2) 印表機
常用的有針式印表機、噴墨印表機和鐳射印表機等。
① 針式印表機特點。利用鋼針擊打色帶把色帶上的墨列印在紙上形成文字或圖形。缺點是列印質量差、速度慢、噪聲大;優點是可以打多聯紙，耗材相對較便宜。
② 噴墨印表機特點。列印頭上有若干個噴頭，列印時，墨水以每秒近
萬次的頻率噴射到紙上。與其它兩類印表機相比，在列印質量、速度、噪聲及成本方面處於中等層次。
③ 鐳射印表機特點。利用鐳射可以形成很細的光點，將碳粉固著在紙上，加熱後碳粉固定在紙上，最後印出文字和圖片。優點是列印速度快、噪音低、質量好，缺點是價格及列印成本較高。
對三種印表機的列印效果對比來說，鐳射最好，噴墨其次，而針式相對較差。
3.4.3 其他外部裝置
(1) 多媒體裝置
(2) 調變解調器
3.5.1 計算機指令系統
指令：是指計算機執行特定操作的命令。是程式設計的最小語言單位。
指令系統：是指一臺計算機所能執行的全部指令的集合。不同型號的計算機有不同的指令系統。它反映了計算機的處理能力。
可分為以下四個步驟：
開始執行程式時，先給程式計數器PC賦以第一條指令的首地址0100H。
①取指令 按照計數器中的地址從記憶體中取出指令(070270H)，並送往指令暫存器。然後計數器PC自動加1指向下一指令地址。
②分析指令 對指令暫存器中存放的指令(070270H)進行分析，由譯碼器對操作碼 (07H)進行譯碼，由地址碼(0270H)確定運算元地址。
③執行指令 取出運算元，去完成該指令所要求的操作。例如做加法指令，取記憶體單元(0270H)的值和累加器的值相加，結果還是放在累加器。 ④一條指令執行完成，再回到①取指令階段開始下一指令的執行。
3.5.3 計算機硬體系統的效能指標
(1) CPU的主頻。主頻越高，單位時間內完成的指令數也越多，CPU工作的速度也就越快。
(2) 字長。字長越長，計算機一次所能處理資訊的位數就越多，表現為計算機的運算速度越快。
(3) 運算速度。它是一項綜合性的效能指標。是指計算機每秒鐘執行的指令數，單位是MIPS，即每秒百萬條指令。
(4) 記憶體容量。記憶體容量越大，一次讀入的程式、資料就越多，計算機的執行速度也就越快。
(5) 記憶體存取速度。記憶體連續啟動兩次獨立的“讀”或“寫”操作所需的最短時間，稱為存取週期。
(6) I/O速度。I/O的速度是指CPU與外部裝置進行資料交換的速度。目前系統性能的瓶頸越來越多地體現在I/O速度上。
