计算机知识——知识点整理

1、 字符的编码表示 ⭐️⭐️⭐️

在计算机处理数据的过程中，并不仅限于处理数值型数据，在其体系中还包含字符类型以及图形类型的非数值型数据。这些非数值型的数据类别中还进一步细分出英文字母、符号以及汉字等多种类型。

2、西文字符编码最常用的是ASCII字符编码

3、计算机通常以字节作为存储和操作的基本单位（即由8个二进制位构成），因此在计算机中每个ASCII码实际上占用一个字节（由8个二进制位构成）。通常情况下最低有效位（即最高有效位）被设置为0；当进行奇偶校验时，则将该位置用于存储奇偶校验信息，并将其命名为校验位。

d6至d0代表一个字符的编码
表中的128个可打印 ASCII 字符中, 十进制码值范围为 0 到 127 的 94 个称为图形（或可见）字符, 其余 34 个则被定义为非图形（或不可见）控制代码
在这些代码序列中, 数字代码 0 到 9, 大写字母 A 到 Z 和小写字母 a 到 z 按顺序排列, 这使得通过计算就可以确定任意指定 ASCII 码值
小写字母对应的 ASCII 码值比其大写字母高正好是 32

表示A字符的编码二进制形式具有七位长度，并且最高有效位位于第7位；对应的十进制数值等于六十五（65），而其十六进制值等于四十一（41）。
类似地，
a字符的编码二进制形式同样具有七位长度，
并且最高有效位置于第7端，
其对应十进数值九十七（97），十六进数值六十一切（61）。
对于数字类字符（如'零'）而言，
其二进码采用六位二元组来表示，
其中最低有效位置于第六个位置，
对应的十值是四十八（48），十六值则等于三十（30）。

英文字母的小写形式其ASCII码值依次大于英文字母的大写形式其ASCII码值依次大于数字字符的ASCII码值依次大于空格字符的ASCII码值

4、汉字字符编码：
计算机中采用特定二进制符号系统来表示中文。
当在键盘上输入汉字时实际上是在输入其编码信息，并被定义为"输入码"的一种形式。
为了存储和处理中文内容，计算机必须将外部编码转化为对应的文字处理格式内的标准代码（即'内部代码'）。
要使这些文字能以点阵形式显示出来，则需要进一步将其内部代码转化为对应的文字图形结构（即'字形代码'）。
另外，在计算机与其他设备或系统进行信息和数据交换的过程中也需要使用国标（即'交换代码'）这一标准术语来实现兼容性与统一性要求。

5、汉字输入码又称为汉字的外部码(外码)，目前常用的汉字编码主要分为一下三类：

音码：以汉语拼音为基础的主要编码方案，在当前阶段广为采用的是搜狗拼音和百度拼音等技术。
音码具有较高的重复编码率，在实际应用中单字输入速度较慢，但仍具备一定的易用性。

形码即为汉字固有的形状所决定的一种编码方式，在运用五笔输入法时会采用这种编码方式作为基础。相较于其他编码方式而言，虽然其重码率较低且输入速度更快，在学习成本方面相对较高。

数字编码：常用的有区位码系统，在输入一个汉字时需要通过数字串的形式进行操作。该系统将汉字集被系统地排列成一个二维数组结构，在这个结构中每个汉字的位置由行区和列区分隔开。具体来说，在二维数组中每个汉字的位置由两个下标确定：行区下标和列区下标共同构成该汉字的区位码数值。由于区码和位码各占两位十进制数位的组合形式，在实际操作时输入一个汉字需要依次按键四次才能完成编码过程。

6、输入法正朝着智能化方向发展，在这一过程中智能化的核心机制主要依赖于模式识别技术的支持。具体而言，智能化应用包括语音识别输入、手写字符识别以及扫描文字等多种形式的智能输入方式。

7、汉字国标码：

国标码是中国于1980年制定并颁布实施的标准字集（其标准编号为GB2313-80），属于中文信息处理领域的国家标准体系中的一项重要规范性文件，在中文信息编码与交换领域具有基础性作用

该区域号与国际编号之间的转换过程是将一个汉字的十进制区号与十进制位号各自转化为十六进制数值，并分别加上20H；这便形成了该汉字对应的国标编号。
具体的计算公式如下：该汉字的国标编号等于其区位编号与2020H之和

8、汉字机内码：

汉字在计算机系统内部采用的表示方法称为内码或机内码。每一个汉字对应的机内码占用了两个字节，并且每个字节的第一位被指定为1。其主要目的是防止不同编码体系之间的冲突，并能够有效地容纳大量不同汉字的需求。

②：汉字机内码=汉字国标码+8080H = 汉字区位码+A0A0H

9、不同编码比较

ASCII 码的第一位是 8 这样的情况下, 其值均小于 8\text{O}H (1\text{OOOOOOO}B)。汉字机内编码中的每一位都是以 1 开头, 即: 汉字机内编码 = 区号 + A\text{O}A\text{OH}, 因此其数值均大于 A\text{O}H (1\text{OOOOO}B)。通过比较不同类型的编码方法, 可以确定具体的编码方案.

80H对应的十进制数是128.
A0H对应的十进制数是160.

11、汉字字形码

汉字字形码也称作汉字输出编码系统,主要用于显示在显示屏或打印机上.一般而言,它有两种表示方式:点阵式编码和矢量式编码方法.

采用点阵式来表示汉字形态时
随着规模越大
细节越丰富且呈现效果越逼真
在计算机中
每个汉字笔画通常由8个二进制位构成
这也是衡量存储空间大小的基本单位
由此可见
一个由16×16个点组成的汉字笔画码占用32个字节的空间
由此可见
采用点阵编码表示汉字形态时所需的空间容量为（行数×列数）÷8 字节

③：矢量式是描述汉字字形的轮廓特征，

④：所有汉字的输出码构成了汉字字形库，简称汉字库。

例

将十进制区位码转换为十六进制形式时，必须将区码和位码分开转换。

在计算机领域中，默认情况下英文字符的编码形式主要基于美国标准信息交换代码体系。

14、1980年我国发布了首个汉字编码字符集即GB2312-80《信息交换用汉子字型编码基本集》简称国标码

1.3.4 信息存储单位
1、信息存储单位分为：位(bit,b)、字节(Byte,B)、字(Word)。

2、位是计算机存储信息的基本单位（即二进制数值的一位），通常用一个小写字母b来表示。它的取值只能是0或1（即两种不同的状态）。

在计算机领域里，常见的是将8个二进制位组合成一个存储单元并称其为一个字节。从基本单位的角度来看，在计算机系统中用于衡量存储空间大小的标准单位是字节。计算设备中的主存储器容量以及磁盘等外设的空间大小通常都是以字节作为基本单位来计算和描述的。

称存储器所能容纳的二进制信息量为存储容量。以字节为基本单位来度量存储容量是当前广泛采用的方式。此外，在实际应用中还常使用千字节（KB）、兆字节（MB）、吉字节（GB）和太字节（TB）等更大的计量单位来表示较大的数据容量。这些计量单位之间的转换关系如下：
一比特相当于8比特；一Kilobyte等于1024 B或相当于2^{10} B；一MegaByte等于2^{20} B；一GigaByte等于2^{30} B；一TeraByte等于2^{40} B。

5、由一个个独立的小型数据存取设备组成，在计算机体系中能够根据各信息的位置编号计算出该信息所占的空间数量的计算方法称为 存储容量 计算法；其基本公式如下：
存储容量 = 最高位地址 - 最低位地址 + 1 （单位：B）

例:以十六进制方式对存储器中的字节进行编址,当地址编号范围是从000到FFF时,请计算该存储器的容量是多少KB?

6、一般情况下, 字被定义为取自字节的整倍数, 作为计算机进行数据信息存储与处理的基本运算单位。指的是能够一次性处理的信息量, 计算机中用多少个二进制位来表示这样的信息量即被称为一个"字"。

7、计算机依据不同的数据宽度可分为8-bit、16-bit、32-bit和64-bit系统。在典型的64-bit系统中,每个存储单元占用64个二进制位。

1.4计算机系统

1.4.1 计算机工作原理 ⭐️⭐️⭐️

操作指令表示计算机执行特定任务的方式,由一组二进制数字构成,其中包含操作码和地址码两个组成部分。

2、一台计算机拥有多样的指令集，每条指令各自有不同的功能。这些指令的集合构成了计算机指令系统。

3、计算机实现运算与处理操作的核心机制源于"存储程序"原则。"存储程序"原则是由美籍匈牙利数学家约翰·冯·诺依曼所创立的著名架构体系（简称冯·诺依曼架构），因此被命名为冯·诺依曼体系。其核心理念在于通过代码实现对指令的执行。

4、计算机的工作过程：
①：从内存中读取机器指令
②：解析程序代码并评估其操作意义
③：按照预设的规则进行操作
④：完成以上操作后，在程序运行周期内增加一个计数器以记录已处理的指令数量

5、冯·诺依曼原理的核心在于存储程序与程序控制机制。其中，在使用之前，在机器中将运算指令序列（即预设好的计算步骤）以及待处理的数据通过特定方式输入并存入内存；而程序控制机制则体现在机器运行时能够自动依次读取这些指令进行解析并执行相应的操作。

1.4.2 计算机硬件系统 ⭐️⭐️⭐️⭐️

硬件是由电子、机械和光电元件等组成的各种计算装置。这些组件按照计算系统的架构需求而形成一个整体结构。裸机被定义为未预先安装软件的计算装置。裸机是完成计算任务的基本物质载体。冯·诺依曼创立了存储程序工作原理的概念。

2、运算器负责对信息实施加工与计算过程，并直接关系到计算机的整体性能。它除了能够执行算术和逻辑操作外，还支持数据比较和移位操作等功能。

该系统的核心组件是整个计算机运行的中枢机制它通过协调指挥各子系统之间的互动关系来确保系统按照预设方案高效运转并准确执行各项运算指令。该系统采用分层架构模式每一级组件均负责特定功能模块的独立运作并最终通过统一通信网络实现信息共享与资源分配。基于此架构设计的智能控制算法能够实时感知环境变化并作出优化决策从而保障系统的稳定性和可靠性

4、通常把控制器和运算器合称为中央处理器(CPU),它是计算机的核心部件。

5、计算机中的储存系统主要分为两大类：即内部储存设备与外部储存装置，并常被简称为内存（RAM）与外存（磁盘等）。其中一类是主存储器（CPU直接访问的高速随机存取记忆体），另一类是辅助储存装置（如硬盘、光驱等）。

Read-Only Memory (ROM): Data or programs within the ROM are typically written into it before it is inserted into a computer. In general, during normal computer operation, the system can only read data from the ROM but cannot modify it. It is commonly used to store fixed programs and data, and its contents remain accessible even after power loss. Typically, ROM has limited capacity and is used to store essential components like the BIOS.

动态存储器(RAM)：CPU能够进行读取和写入操作于动态存储器中；一旦断电则会失去所有存储内容。

③：微机中的内存一般指的是随机存储器(RAM)。

RAM主要包含静态随机存储器(SRAM)和动态随机存储器(DDRAM)。具有稳定的电路工作状态且运行速度较快的SRAM单元无需刷新操作，在电源不中断的情况下,相应的数据将不会发生丢失。常见地应用于CPU内部作为Cache功能。

高速缓冲存储器(Cache)：它是位于CPU与内存之间的一种能够快速访问信息的芯片，在CPU与RAM之间起着重要的连接作用，并通过解决两者间的数据传输速度不匹配的问题来优化系统性能。

⑥：Cache的速度>RAM的速度>外存的速度。

⑦：外存是内存储器的后备和补充，不能和CPU直接交换数据:

6、经由输入接口将信息进入计算机的存储器中进行存储和处理。
常见的输入设备包括键盘、鼠标以及其他如扫描仪等技术辅助下的信息采集工具。具体来说，在现代信息技术环境中常用的人机交互设备包括键盘用于字符输入、鼠标用于图形界面操作以及扫描仪等辅助采集装置等技术手段进行数据录入与信息管理。

7. 输出设备负责将计算机内部存储的信息转化为用户熟悉的形式（如字符文本、图形图像以及声音信号等）。
   常用的输出设备包括显示器用于显示图像和文字内容；打印机用于生成文字文件；音箱用于播放音频；投影仪用于展示多媒体内容；绘图仪用于绘制图表和技术图形；模数转换单元（D/A）则负责将数字信号转化为模拟信号供输出使用。

从信息的角度来看，在输入与输出方面上, 磁盘驱动器和磁带机都可以被视作既是输入设备又是输出设备

内存储器与CPU共同构成计算机的核心组件即主机部分而外存储器输入设备以及输出设备则组成了计算机的外围组件通常被统称为外部设备或外设

10、硬盘(外存)属于存储设备，不属于输入设备。

相较于外存而言，在访问速度方面内存表现更为出色；在存储容量上内存相对较小；然而在成本方面内存则较为昂贵。当信息存储在RAM中时，在断电后这些数据会立即丢失；因此无法实现永久性保存。

1.4.3 计算机软件系统 ⭐️⭐️⭐️

输入计算机的信息通常分为两种类型：一种称为数据、另一种则被称为程序。计算机能够根据存储在其中的程序明确说明的各种指令来处理各类信息。

2、软件包括计算机运行所需的程序数据以及相关的文档集合。被用来解决特定问题的一组指令被称为程序。 程序的数据构成其处理的对象；与程序研制、维护以及使用的资料相关联的信息则被称为文档。

3、计算机软件系统的分类：

系统 software 负责管理和监控 computer resources（涵盖 hardware 和 software）以及开发 application software 的工具。 系统 software 主要包含操作系统运行、语言处理功能模块、数据库管理系统以及后台支持服务模块等。

②：操作系统（OS）：它是程序与底层硬件架构之间通信的中间层。常见的操作系统的具体实例包括Windows ( prevalent in personal and commercial computing)，Linux ( widely applied to servers and embedded systems)，Mac OS (based on Apple chip technology)，UNIX ( classic Unix-based systems like macOS 和 Linux variants)以及DOS ( early IBM computer series operating system implementations)等。

操作系统的底层架构是基于裸机环境构建的最基础软件体系，在此之上所有其他程序均需借助底层操作系统才能在其上运行。

语言处理程序的主要功能是负责将编写针对用户的高级语言和汇编语言的源程序转换为机器可执行的二进制语言程序。

数据库管理系统主要用于存储和管理多种数据信息，并且同时支持对这些数据库的操作与维护。

开发出的应用软件主要用于应对计算机各种应用问题。例如：WPS Office, QQ, 3DS MAX, Maya等。

为完成特定领域任务而设计开发的应用系统均为应用软件

1.5 微型计算机系统

1.5.1 微型计算机的分类

①：分为： 单片机、单板机、PC(个人计算机)、便携式微机。

②： PC是目前使用最多的一种微机。

③： 笔记本计算机属于便携式微机。

1.5.2 微机计算机的主要性能指标 ⭐️⭐️⭐️

1、主要性能指标分为：主频、字长、内核数、内存容量、运算速度。

2、工作频率即为即时钟频率,即为计算机CPU每秒产生的脉冲数量之计量值,其计量单位为赫兹(Hz)

3、 字长指的是计算机运算部件能够同时处理的一组二进制数据所包含的信息位数。当字长越大时，在进行算术运算中的精度会随之提高；同时，在完成信息处理任务时也能够表现出更高的运算效率。

4、 一般来说，内存容量越大，计算机的处理速度越快。

运算速度是一个多维度的性能指标，在计算中通常会采用两种不同的衡量标准：MIPS（每秒执行10^{6条指令）和BIPS（每秒执行10}9条指令）。通常情况下，在其他条件不变的前提下：当主频增加时，计算能力显著提升；当使用较长的数据宽度时（即字长增加），计算效率得到进一步优化；而当内存容量增大时（即内存容量增加），整体运行效率也会随之提高。

除了前面提到的主要性能指标外, 还应着重考虑系统的兼容性、系统的可靠性以及系统的可维护性等因素

1.5.3 常见微型计算机的硬件设备

常见微型计算机的硬件设备包括： 微处理器、存储器、总线、主板、输入设备、输出设备。

2、微型计算机的CPU也称为微处理器，是计算机的核心部件。

3、 存储器：
① 内存储器：
微机中的内存通常被定义为随机存取记忆体（RAM），将其连接至主板上的插槽中即可与中央处理器（CPU）构成计算机系统的主机部分。
② 外存储器：
外部记忆体设备一般用于临时储存程序代码与操作数据。
③ 只读存储器：
仅存取型储存装置则专注于存放无法被修改的数据信息。

外存储器：
外存的存储容量极大、具有较高的可靠性、成本较低，并且即使断电后仍能长期保存数据。

常见的外存包括软盘、硬盘、闪存(半导体存储器)、光盘存储器等。

(1)受限于写保护口的存在，在开启状态下无法进行写入操作。
(2)相比其他外存介质而言, 硬盘以其卓越的速度性能领先。
(3)U盘也被称作电子闪存盘, 其特点在于能够反复读取和擦除数据。
(4)其特点包括:价格低廉、持久耐用以及容量可观。

注

②：微机的总线标准主要有PCI、AGP、USB和IEEE 1394总线等。

③： USB总线连接外设简单快捷，支持热拔插，成本低、速度快、连接设备数量多。

5、主板是微型计算机系统中最大的一块电路板，有时又称为母版或系统板。

6、 输入设备主要有键盘、鼠标、扫描仪。

7、 输出设备主要有显示器和打印机。
①：显示器：
显示系统是微型计算机中不可或缺的核心组件之一。
它通常由显示器和显卡（即图形处理器）组成。

液晶显示器的关键参数包括分辨率、色彩饱和度和响应时长。像素密度越高，则显示的像素数量也会相应增加。色彩饱和度通常用位来表示，色彩位数越多，则能呈现的颜色种类就越丰富。

修改说明

同步特训知识点：

1、 显示或打印汉字时系统使用的是汉字的字形码。

2、 同一个汉字的输入码的长度随输入方法的不同而不同。

各不相同的汉字机内码其长度均相同即每个汉字机内码由两个字节构成

计算机的核心参数主要包括以下几项：机器字长、数据处理速率、存储容量以及处理器频率等指标。

按规模划分则包括巨型电子设备、大型电子设备、小型电子设备以及微型电子设备等类别

6、 在计算机的硬件技术中，构成存储器的基本单位是字节(Byte)。

7、 计算机最主要的工作特点是存储程序和程序控制。

在计算机系统中，当一个字节包含有文本信息时，并以十六进制形式A7 E2的形式存在，则该信息可能属于以下哪一项？（B）

解析：A7：10100111 E2：11100010
因为这是2个字节，而且最高位都是1，所以这就是机内码。

9、ROM中的信息可以被CPU直接读取。而外存不能和CPU直接交换数据。

10、 内存储器RAM中主要存储当前正在运行的程序和数据。

11、SRAM一般应用在CPU内部作为Cache。

12、 外部存储器(如硬盘)用来存储暂时不参加运算的程序和数据。

13、 在计算机中一个汉字用两个字节表示。

14、 高级语言程序可以编译成目标程序。

15、 ASCII码值的最高位可用作奇偶校验位。

16、 激光打印机是目前应用广泛的高速度、高精度、 低噪声的非打击式打印机。

17、 在数制中， 数码在不同位置的权值成为位权。

18、对计算机RAM中的信息进行读、写操作时，主机必须通电。

计算机内的存储设备分为两种类型：只读存储器（ROM）和随机访问存储器（RAM）。这些位于RAM中的数据一旦电源关闭就会被清除。因此，在准备关机之前，请确保所有重要数据已保存至外部存储设备。

20、 有安装任何软件的计算机称为裸机。

21、冯·诺依曼将一台计算机描述为由哪五部分组成？、

运算器、存储器、控制器以及输入设备与输出设备等关键组件共同构成了计算机的基本硬件系统

已给出某汉字'阿'的区位码为十六十二，请计算该汉字的国标码与机内码各为多少？（以十六进制表示）

解答：
区码：16 位码：02 （区码和位码都是十进制的）
将区位码转换为十六进制：
区码：10H 位码：02H (现在的区码和位码都是十六进制的)
国标码 = 区位码+2020H = 1002H + 2020H = 3022H
机内码 = 国标码+8080H = 3022H + 8080H = B0A2H