目 录
第一章 计算机基础知识......................................................................................................... 1
第一节 计算机基础.......................................................................................................... 1
第二节 存储器................................................................................................................ 10
第三节 计算机总线........................................................................................................ 19
第四节 指令系统............................................................................................................ 23
第五节 中断系统和程序中断方式................................................................................ 29
第六节 数制转换与编码................................................................................................ 36
第二章 多媒体技术................................................................................................................. 1
第一节 多媒体技术概述................................................................................................ 46
第二节 图像文件相关知识............................................................................................ 50
第三节 音视频文件相关知识........................................................................................ 55
第三章 计算机网络与安全................................................................................................... 46
第一节 计算机网络概述................................................................................................ 60
第二节 计算机网络体系结构与网络协议.................................................................... 69
第三节 IP 地址............................................................................................................... 79
第四节 DNS 域名系统..................................................................................................... 84
第五节 因特网服务........................................................................................................ 89
第六节 组建局域网........................................................................................................ 94
第七节 常用网络交流工具.......................................................................................... 101
第八节 计算机病毒与防治.......................................................................................... 111
第九节 信息安全.......................................................................................................... 118
第四章 操作系统................................................................................................................. 121
第一节 基础知识.......................................................................................................... 121
第二节 进程管理.......................................................................................................... 127
第三节 作业管理.......................................................................................................... 133
第四节 处理机调度与死锁.......................................................................................... 137
第五节 存储器管理...................................................................................................... 142
第六节 设备管理.......................................................................................................... 148
第七节 文件管理.......................................................................................................... 152
第五章 数据库..................................................................................................................... 158
第一节 数据管理技术的认识...................................................................................... 158
第二节 数据模型.......................................................................................................... 165
第三节 关系数据库...................................................................................................... 170
第四节 SQL 语言........................................................................................................... 174
第五节 数据库设计...................................................................................................... 183
第六节 数据库保护与安全.......................................................................................... 189
第七节 Access 数据库................................................................................................. 194
第六章 程序设计................................................................................................................. 203
第一节 算法和程序基础.............................................................................................. 203
第二节 程序设计基础.................................................................................................. 213
第三节 程序语言概述.................................................................................................. 218
第四节 选择结构.......................................................................................................... 231
第五节 循环结构.......................................................................................................... 238
第六节 数组与字符串.................................................................................................. 248
第七节 一级指针.......................................................................................................... 256
第八节 函数调用.......................................................................................................... 262
第九节 Java 简介........................................................................................................ 275
第七章 软件工程................................................................................................................. 203
第一节 软件与软件工程.............................................................................................. 296
第二节 软件计划阶段.................................................................................................. 303
第三节 软件开发阶段.................................................................................................. 305
第四节 软件维护阶段.................................................................................................. 312
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第一章 计算机基础知识
第一节 计算机基础
一、计算机概述
(一)基本概念
计算机是 20 世纪人类最伟大的发明之一。它由电子逻辑部件组成,是一种能够存储各
种信息、自动高速完成各种算术运算和逻辑运算的电子设备。
世界上第一台数字式电子计算机诞生于 1946 年 2 月,美国宾夕法尼亚大学,取名为
ENIAC 的电子数字积分计算机。
时间
电子元器件
第一代
第二代
第三代
第四代
1946 年-1957 年 电子管
1958 年-1964 年 晶体管
1965 年-1971 年 中小规模集成电路
1971-至今
大规模或超大规模集成电路
(二)基本组成
现代的计算机系统由计算机硬件系统及软件系统两大部分构成。
硬件系统:计算机系统中由电子、机械和光电元件组成的各种部件和设备的总称,是计
算机完成各项工作的物质基础,它是计算机的“躯壳”。
软件系统:计算机所需的各种程序及有关资料。它是计算机的“灵魂”。
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(三)工作原理
冯·诺依曼提出了“存储程序、程序控制”的设计思想,同时指出以下几个方面:
(1)由运算器、存储器、控制器、输入设备、输出设备五大组件组成计算机硬件系统
(2)计算机内部采用二进制表示的数据和指令
(3)采用存储程序、程序控制技术(将程序事先存在主存储器中,计算机在工作时能
在不需要人员干预的情况下,自动逐条取出指令并加以执行。)
根据冯·诺依曼体系的结构原理,计算机的工作过程为:数据从输入设备到存储器(存
储程序),在控制器的统一管理下,按程序规定的步骤执行相应的运算操作(按顺序执行),
最后将结果从输出设备输出,具体流程如图。
(四)分类
按性能
1989 年 11 月,美国电气和电子工程学会(IEEE)根据当时计算机的性能及发展趋势,
将计算机分为以下几类:
机型
巨型机
大型机
小型机
工作站
特点
最强、最快、最贵,适用在“高、精、尖”领域(科学研究和武器研究)
运算速度快、存储容量大,允许多用户同时使用
支持十几个用户使用,简单实用,适用于中小规模企业使用
介于小型机和微型机之间,用于图像处理和计算机辅助设计领域
20 世纪 70 年代新机种,即我们熟悉的 PC(个人计算机)
微型机
按功能和用途
类机型
特点
通用计算机
功能强、兼容性强、应用面广、操作方便,通常使用的计算机
专用计算机
功能专一、操作复杂,用于完成特定的工作任务
二、计算机硬件
计算机的硬件通常由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五部分组成。其中,
运算器、控制器和内存储器是构成主机的核心部件,它们都置于主机箱中。主机以外的其他
部件常被称为计算机的外围设备。
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中央处理器(CPU):也称微处理器,由控制器和运算器组成。
控制器:实现计算机各部分的联系并自动执行程序的部
件。功能是从内存中一次取出指令,产生控制信号,向其他
部件发出命令指挥整个计算过程。
中
央
处
理
器
运算器:对二进制数码进行算术运算和逻辑运算。
高速缓冲存储器:介于 CPU 和主存之间的一级存储器。存储器体积小但速度快,接近
于 CPU 的速度。其中存放一些经常被使用的程序片段和数据。一级缓存会集成到 CPU 芯
片中,二级缓存有的集成在 CPU 芯片中,有的是外部缓存。
存储器:用来存储数据和程序,根据存储器是否直接与 CPU 交换信息来区分,可
分为内存和外存。
存储器
功能
特点
又称为主存储器,与 CPU 直接相连。用来存放计算机当
按 照 读 写 方 式 不 同 分 为
前要用的各种程序、数据。内存与 CPU 之间有信息传递
ROM(only)和 RAM。ROM 中的内
内存
外存
通道,可以同 CPU 直接交换信息。
容是厂家一次性写入,永久保存而
不会丢失数据。RAM 可读可写,
读时不损坏原有内容,写时内容改
变。
辅助存储器,用以存放处理前后的数据和信息,当需要
常见的外存有:软盘、光盘、闪盘、
时再调入内存,供 CPU 使用。
硬盘、U 盘、Flash memory 等。
输入设备:将数据、程序、指令及各种信号等信息送入计算机的设备。常见的有键
盘、鼠标、光笔、定位设备、触摸屏、扫描仪、条形码阅读器、数码照相机、数码摄像机等。
输出设备:将计算机处理结果和信息输出的设备称为输出设备。常见的有显示器、
打印机、绘图仪、音频输出设备、投影仪等。
三、计算机软件
软件系统是运行、维护、管理、应用计算机所编制的所有程序和数据的组合,按功能分
为系统软件和应用软件。
系统软件用来管理和维护计算机的程序,通常包括操作系统、语言处理程序和各种服务
性程序。
(一)操作系统
最基本的系统软件,是直接和计算机硬件打交道的程序。它控制和管理计算机的硬件和
软件资源,合理地组织计算机工作流程以及方便用户使用的程序的集合。操作系统是计算机
运行的平台,是其他软件应用的基础。常见的有 DOS、Windows、UNIX、Linux。
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定义:没有任何软件的机器叫“裸机”。在裸机上配置了操作系统以后就构成了操作系
统虚拟机。用户在这个机器上工作。
功能:操作系统控制和管理计算机系统内各种软、硬件资源,合理有效地组织计算机系
统的工作流程,为用户提供一个使用计算机的接口和界面。
操作系统
操作系统
用户接口
处理器管理
内存管理
文件管理
设备管理
CPU
内存
外存
外设
用
户
常见的操作系统
操作系统
DOS
介绍
Disk Operation System(磁盘操作系统),它采用的是命令行形式,靠输入命令
来进行人机对话,并通过命令的形式把指令传给计算机。
是美国微软开发的窗口化操作系统。采用了 GUI 图形化操作模式,比起从前的
Windows
指令操作系统如 DOS 更为人性化。Windows 操作系统是目前世界上使用最广泛的
操作系统。目前最新的版本是 Windows 10。
多用户、多任务操作系统,属于分时操作系统。支持并行处理、多处理器、独
UNIX
有的 64 位计算能力。它由三部分组成:内核 Kernel(UNIX 操作系统核心),外壳
shell(命令解释层),工具和应用程序。
来源于 UNIX,是一个开放源码的操作系统,在 AT&T 的贝尔实验室开发出来,
Linux
目前使用的 linux 系统既有 32 位的,也有 64 位的。可靠、高效、使用成本基本为
零,成为一种重要的操作系统。
是一个开放的网络服务器平台,可方便对其进行扩充。它满足不同类型的网络
Netware
间实现互通信的需要,同时也不需专用服务器,是目前 PC 局域网中最主要的操作
系统。
(二)应用系统
为完成特定任务而设定的计算机程序,是在系统软件的基础上为解决用户的具体问题而
设计的软件。比如,摄影师在计算机上修饰图片要用图片编辑器,如 Photoshop;写文章需
要文字编辑软件,如 Word 等。
应用软件既包括各种程序设计语言,也包括利用程序设计语言编制的应用程序的集合。
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常见的应用软件有文字处理软件、工程设计绘图软件、办公事务管理软件、图书情报检索软
件、医用诊断软件、辅助教学软件、辅助设计软件等。
电脑启动后若要修改注册表,则输入命令 regedit。若要进入 DOS 系统,应输入 CMD。
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四、计算机性能指标
计算机的主要性能指标包括:字长、主频、运算速度、存取周期、存取容量。
指标
字长
主频
运算速度
存取周期
存取容量
说明
计算机可以直接处理的二进制数据的位数。计算机字长都是 2 的若干次方,如 32、
64 等。它直接影响计算机的计算精度、速度和功能。字长越长,计算机运算精度越高,
计算机处理能力越强。
计算机的时钟频率,即 CPU 在单位时间内发出的脉冲数,单位为 Hz。它在很大
程度上决定计算机的运算速度。主频越高,计算机的运算速度越快。
计算机每秒钟所能执行的指令条数,单位是 MIPS(每秒百万条)。
对存储器进行连续存取所允许的最短时间间隔。存取周期越短,存取速度越快。
内存容量。内存容量越大,所能存储的数据和运行的程序就越多,运行速度就越
快。
五、人工智能
(一)基本概念
人工智能(Artificial Intelligence)简称 AI,主要研究如何用人工的方法和技术,使用各
种自动化机器或智能机器(主要指计算机)模仿、延伸和扩展人的智能,实现某些机器思维
或脑力劳动自动化。
(二)人工智能的应用
(1)模式识别
模式识别是指对表征事物或现象的各种形式的(数值的、文字的和逻辑关系的)信息进
行处理和分析,对事物或现象进行描述、辨认、分类和解释的过程。人工智能所研究的模式
识别是指用计算机代替人类或帮助人类感知模式,是对人类感知外界功能的模拟,研究的是
计算机模式识别系统,也就是使一个计算机系统具有模拟人类通过感官接受外界信息、识别
和理解周围环境的感知能力。
模式识别可用于语音识别、文字识别、遥感和医学诊断等方面。
(2)语音识别
语音识别技术就是让机器通过识别和理解过程把语音信号转变为相应的文本或命令的
高技术。语音识别技术主要包括特征提取技术、模式匹配准则及模型训练技术三个方面。
(3)文字识别
文字识别就是利用计算机自动识别字符的技术。文字识别一般包括文字信息的采集、信
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息的分析与处理、信息的分类判别等几个部分。文字识别方法基本上分为统计、逻辑判断和
句法三大类。常用的方法有模板匹配法和几何特征抽取法。
(4)指纹识别
指纹识别是指通过比较不同指纹的细节特征点来进行鉴别,主要用于门禁系统。指纹识
别基本上可分成:预处理、特征选择和模式分类几个步骤。
(5)遥感
遥感图像识别已广泛用于农作物估产、资源勘察、气象预报和军事侦察等。
(6)医学诊断
在癌细胞检测、X 射线照片分析、血液化验、染色体分析、心电图诊断和脑电图诊断等
方面,模式识别已取得了成效。
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