大学计算机基础(非计算机专业)课程知识整理.docx

大学计算机基础理论部分重点
第一章
1.楚泽（朱斯）：第一台二进制机电式计算机Z-1
Z-3：第一台通用程序控制机电式计算机
2.第一台电子数字计算机ENIAC：1946年，电子管
缺点：十进制、线路连接方法编程
3. 四代计算机
电子管（机器语言），晶体管，小规模集成电路（IBM360），大规模、超大规模集成电路（LSI/SLSI）
4. 微型化、网络化、多媒体化、巨型化、智能化
5. 计算思维(一切皆可计算)：建模--算法--编程--运行 ；本质：抽象和自动化；思维：数学性和工程性
6. 计算模型：图灵机（图灵测试）
冯诺依曼机：二进制，五部分（运算器，存储器，控制器，输入设备，输出设备），存储程序、程序控制
7. 计算机：硬件（主机和外设）软件（系统软件和应用软件）；软硬件逻辑等价
8. 主频（内频）：CPU额定工作频率 反映CPU工作速度（也可用MIPS每秒百万条指令衡量）
9. 字位（bit）、字节（byte，计算机数据处理的基本单位）、字长（一次传送二进制位数） 1Byte=8bits
10. 存储器能容纳的信息量称为存储容量（二进制信息量总和）
第二章
1. 信息数字化：将图像等信息转化成0、 1表示
把它们按照一定组合规则表示，称数字化信息编码
2. 计算机采用位流模式（位模式）储存数据；位模式的长度取决于要表示符号的数量（符号个数=2位模式长度）
3. 原码：最高位做符号位（0正1负），其余各位用数值本身的绝对值的二进制表示（0的原码不唯一）
反码：正数反码和原码相同；负数的反码符号位取1，其余各位取反；0的反码不唯一
补码：正数补码和原码相同；负数的补码反码数值末位加1；0的补码唯一
4. 定点数：定点小数表示绝对值小于1的纯小数；定点整数（小数点不占存储位，隐含在有效数字位末尾）
5. 浮点数（分为阶码和尾数两部分）：N=M×RE，M尾数（尾数有正负和大小，分别由数符和尾数表示），E阶码（阶码有正负和大小，分别由阶符和阶码表示），R基数
6. BCD码：二进制编码的十进制整数 把1位十进制数用符号位（0正1负）和4位二进制符号位表示
7.ACSII码（字符编码）：‘0’：48 ‘A’：65 ‘a’：97（占1字节=8位，最高位奇偶检验 ，则实际表示数据只有7位，故ASCII码只有128个字符）
8. 国标码=汉字交换码：不同设备间交换汉字信息的规范性编码
机内码（内码，汉字储存码）：指向汉字在字库里的位置；将国标码每个字节最高位统一为1； 用两个字节表示汉字
外码=输入码：用户直接输入的汉字编码；例如区位码、音码、形码、音形码
字型码（字模）：分为点阵编码（像素点）和矢量编码
第三章
1. 半导体存储器
RAM（随机访问random access）
可读可写，数据反复使用，断电消失
BRAM双极型RAM； MOS RAM单极型RAM（MOS RAM分为SRAM 静态RAM和DRAM动态RAM）
价格、性能：BRAM>SRAM>DRAM
ROM（只读read-only）只能读出，使用时不可改变，断电存在
2. 磁介质（硬盘）、光介质（CD）
磁盘：磁道、扇区，记录面（上下记录），柱面（所有盘片具有相同编号磁道构成的面）；通过格式化划分
最外圈0磁道，每个扇区512byte，一个或多个扇区合成一个簇，容量＝512×磁头数×柱面数×每道扇区数
3. 移动硬盘支持带电拔插，即插即用（PnP）
4. 三级存储：高速缓冲存储器（片内Cache与CPU直接连接）——内存——外存
5. 高速缓冲存储器构成： 一级Cache 片内（CPU内）BRAM ；二级Cache片外（CPU外）SRAM
6. 内存（主存储器，主存）：存的是程序+数据；存放单位：储存单元（每个存储单元都有地址，及物理地址） 可直接与CPU交换数据
7. 外存（辅助储存器，辅存）：单位：扇区，不能与CPU直接交换数据
数据在硬盘上以扇区（也称存储块）为单位进行存储和调用
8. BIOS（基本输入输出系统）：是存在ROM上的程序
功能：开机后系统加电自检，装入引导程序，setup程序，时钟控制程序
9. CMOS：是硬件，是RAM芯片（需要有COMS电池供电）保存系统的硬件配置情况和参数设定
10. 通过BIOS设置程序(Setup)可以对硬件系统设置参数。而所有的设置参数都放在CMOS RAM芯片中。
11. CPU组成：运算器，控制器，寄存器
12. 总线：一组公共通信线路，独立部件；同时传送位数叫总线宽度
串行传送：1条导线一次1字位
并行传送：同时n字位n条导线
按方向：单向，双向总线
按结构：CPU总线（前端总线），系统总线（I/O通道总线或极板总线），外设总线（外部或通信总线）
组成：
（a）数据DB总线：双向，数量取决于系统字长
（b）地址AB总线，单向，线数取决于内存大小容量AB 总线数=log2内存容量
（c）控制CB总线，单根单向，总体双向，取决于CPU控制命令总数（固定的）
13.外设与主机通常通过I/O接口（I/O接口一端连接外设，一端连接三类总线）交换数据。
I/O接口功能：信号变换，数据缓存和联络控制
14.PCI接口：连接显卡、声卡、网卡，是数目最多的接口
AGP接口：加速图形处理端口
IDE接口：集成驱动电子设备
IEEE 1394接口：“火线” 传送多媒体信息
PS/2接口：连接鼠标 键盘
LTP接口：并行输入输出端口
15.机器指令：以二进制编码的形式来表示的命令
指令系统：指令的集合
格式：操作码（操作的性质和功能）+操作数地址码（被处理数或其地址）
16. 程序设计语言的发展：机器指令——>汇编语言——>高级程序设计语言
17.程序：有序的一系列指令（无限多种）
18.指令周期：读取——>分析——>执行——>处理中断（中断检查）
19.外设分类：
存储性能：存储和非存储
传输速率：低速（键盘鼠标语音），中速（打印机），高速（磁带机，磁盘机，光盘）
信息交换：块设备（磁盘），字符设备（打印机）
所属关系：系统设备（键鼠、磁盘），用户设备
资源分配：独占设备（打印机）、共享设备（磁盘）、虚拟设备（打印机的共享）
20.显存（视频内存，显示内存）：显卡上的特定储存器
像素：屏幕上众多的大小相等的显示单位
分辨率：显示器所能表示的像素个数，真正的分辨率：刷新频率为75Hz时的分辨率
扫描频率：60Hz以上不影响视力
刷新（扫描）：70Hz稳定工作的最低要求
第四章
1. 文件：存储和管理信息的基本单位，以文件形式存放
可执行文件：（.com .exe后缀）不可打印
数据文件：含数字图片等信息的人能直接阅读和编辑的文件
源文件：保存的人能直接阅读和编辑的高级语言写出的代码代码，以ASCII码格式存储
软件：系统软件←中间件→应用软件
套件：整体出售的应用软件
发行版：新推出的应用软件
群件：满足用户合作工作及共享的软件
2. 软件维护类型
改正性维护（修正BUG）；适应性维护（适应软硬件变化）；完善性维护（满足用户要求）；预防性维护（为未来软件改进提供更好基础）
3. 系统漏洞：软件在逻辑设计上的缺陷或错误
应对：发布补丁，安装防火墙，限制权限，停止不需要的服务
应对软件漏洞：升级
4. 操作系统（程序的集合）：
第一代：电子管，手工操作，无操作系统
第二代：晶体管，批处理系统
第三代：小规模集成电路，多道批处理操作系统（出现分时操作系统，CPU由用户轮流使用）
第四代：大、超大规模集成电路，用于PC的操作系统
5. 操作系统的组成：
（a） 内核：处理器管理程序（进程管理），存储器管理程序，文件管理程序，设备驱动程序
（b）外壳：与用户通信的部分，一般通过GUI（图形用户界面）实现
6. 进程：资源分配和独立调度的基本单位，使多道程序能并发执行
进程的状态：就绪状态（已获得除CPU外一切资源），执行状态（运行状态），阻塞状态（等待状态，睡眠状态）
7. 线程（轻型进程）：能独立运行和独立调度的基本单位，使进程具有更好是并发性
一个进程对应一到多个线程
8. 存储管理分类：
（a）内存分配：借助内存使用表记录和分配存储块
（b）内存保护：不允许进程读写非本程序空间的数据
（c）地址映射：将逻辑地址（相对内存，相对于某个程序起始地址确定）转换为物理地址（绝对地址，物理内存空间的地址）
（d）内存扩充：通过虚存（虚拟内存）功能
9. 文件命名：最长225个字符
（a）可以使用英文句点“.”
（b）不允许出现“/”“\”“:”“?”“*”之类
（c）保留用户指定的大小写，但系统不区分大小写
10.通配符（用于搜索文件和批量处理名称相近的文件）：“*”表示任意长字符 ；“ ？”表示一位字符
11.文件属性：存档属性，只读属性，隐藏属性
文件没有共享属性，文件夹有共享属性
12.目录与路径：
绝对路径:以盘符（例如C：）或“\”开头
相对路径:例如“C\”(不以盘符或“\”开头）
第五章
1. 计算机网络：一组独立计算机系统的互连
不同地理位置—具有独立功能—通信协议（通信协议的分层关系及层次集合即“网络的体系结构”）
2.计算机网络发展
第一代：远程终端连接：一台主机Host对应多个终端显示器和键盘（Terminal）
连接方式：本地或远程连接
缺点：主机负荷重、线路利用率低、计算机发生故障会造成整个系统瘫痪
第二代：计算机网络阶段（局域网）（“主机—主机”连接）
（a）通信控制处理机CCP：专门处理主机之间通信任务
（b）通信子网（内层）：由CCP、通信线路组成的传输网络
（c）资源子网（外层）：建立在通信子网基础上的主机、终端设备，用于提供网络资源和服务
第三代：计算机网络互连阶段
ARPAnet“阿帕网”（Internet前身）
不同的网络体系结构：IBM：SNA ；DEC：DNA；ISO：OSI参考模型；事实上的标准：TCP/IP
新兴技术：信息高速公路、智慧地球、第三次浪潮（物联网和云计算）
2. 中国加入互联网时间：1994年
3. （a）资源子网：硬件：服务器（Server）；客户机（Client）
软件：网络信息资源 网络应用软件
（b）通信子网：
软件：协议和网络操作系统
硬件：
(Ⅰ)网络通信设备：
（1）网络接口卡（网络适配器/网卡）：数据交互格式转换
（2）中继器：接收、放大、转发信号
（3）集线器（Hub）：物理层，一个时刻只有一台主机和Hub交换数据，用于扩展局域网
（4）交换机（Switch）：数据链路层，1对多主机（一个时刻可以有多台主机和Switch交换数据），数据过滤和数据传递
（5）路由器（Router）：网络层，数据过滤和选择路径
（6）网关（协议转换器）（Gateway）：传输层及以上（ Swith、路由器和计算机都可以充当网关）
（7）调制解调器（Modem）：数字信号和模拟信号转换
(Ⅱ)传输介质：有线（同轴电缆、双绞线、光纤）、无线（微波、红外线）
4. 带宽（单位：bps）：网络信道的容量
网速：数据传输速率（单位：bps）
低速网络：10Mb/s以下；中速网络：10-100Mb/s；高速网络：100+Mb/s
规模：局域网（LAN）城域网（MAN）广域网（WAN wide）
5. 数据交换方式：
（a）电路交换网络：独占性，电话网，线路利用率低
（b）报文（完整的信息段）交换网络：将数据分割成逻辑上完整的信息段后进行“存储—转发”
（c）分组交换网络：将数据分割成数据分组传送
进一步分为虚电路网络（建立逻辑通信信道）和数据报网络（数据报文传输延迟较大，适用于突发性通信，但不适用于长报文、会话式通信）
5. 网络拓扑结构：逻辑拓扑结构（总线型、环形、星形）和物理拓扑结构（总线型、环形、星形、树形）
物理总线型：带碰撞检测的载波侦听多路访问(CSMA/CD)协议
物理总线型和通过集线器作为中央节点的星型物理都是总线型逻辑拓扑
物理环形和通过多站访问单元作为中央节点的星型物理都是环形逻辑拓扑
通过交换机的星型物理构成星型逻辑拓扑
6. OSI参考模型：
7层：（上→下）应用层（面向用户），表示层，会话层，传输层，网络层，数据链路层，物理层
服务：同系统相邻层由低向高提供服务，高向低请求服务。
接口：对等协议接口：两系统对等层间通信
服务接口：同系统相邻层
层间数据传输：跨层时添加含有目标地址、源地址等的特定信息报头；在接收端从下往上，逐层去掉控制信息报头（“加封—解封”过程）
7. TCP/IP协议（簇）：开放协议
（1）IP（网络互连协议）：规定数据包格式和寻址传送
（2）TCP（传输控制协议）：面向连接的可靠数据报文传送
（3）DNS（域名解析服务）：域名和IP转换
（4）HTTP（超文本传送协议）：web间传送文档
（5）FTP（文件传输协议）：两主机间文件交换
（6）Telnet（远程终端访问）本地计算机登陆远程主机
（7）SMTP(简单邮件传输协议)：邮件投递传送
（8）POP3：接收电子邮件
（9）IPX：NetWare局域网协议
两类服务：“面向连接服务”（TCP）（三次握手）（HTTP、FTP、SMTP、Telnet）和“无连接服务”UDP（没握手）（DNS）
9.局域网（覆盖范围≤25km）
标准：IEEE802
对象：OSI参考模型最低两层（物理、数据链路（逻辑链路、介质访问））
物理拓扑结构：总线结构、环形结构、星形结构、树形结构
介质：双绞线，同轴电缆，光纤，无线介质
IEEE802.3：CSMA/CD总线式介质（发前先侦听，空闲即发送，边发边检测，冲突时避让）
IEEE802.5：令牌环式
10.以太网：应用最广，发展最成熟的LAN ；使用CSMA/CD （载波侦听多路访问/冲突检测）
传输介质：10Base5粗同轴电缆；10Base2细同轴电缆；10BaseT双绞线；10BaseF光纤
11.无线网络：Wireless LAN：IEEE802.11、蓝牙、红外线、扩频
12.Internet：1990年，阿帕网退役，国家科学基金网正式成为美国的Internet主干网
IPv4地址即网络地址全球唯一 4字节32位,分为四组，每组用十进制表示（0~255），分隔符为“.”
IPV4地址一共有5类
A类：1.0.0.1~127.255.255.254；第1位0，前8位网络号，后24位主机地址
B类：128.0.0.1~191.255.255.254；前2位10，前16位网络号，后16位主机地址
C类：192.0.0.1~223.255.255.254；前3位110，前24位网络号，后8位主机地址
特殊IP地址：
（1）主机地址全为0表示网络自身
（2）主机地址全为1表示广播地址
（3）32位全为1表示本网广播地址
（4）网络号127用于主机自我诊断
13. 子网掩码：确定网络标识，将ABC类网分成更小
A、B、C三类IPv4地址的子网掩码格式：
A类为：255.0.0.0
B类为：255.255.0.0
C类为：255.255.255.0
14. IPv6:128位；写成8组16进制，分隔符为“:”
15. 域名系统：com商业组织、edu教育机构、gov政府部门、int国际性组织、mil军事机构、net网络服务机构、org非盈利性民间组织
16.物理地址MAC：6字节十六进制 ，分隔符为“-”，前三个字节为厂家代码；网卡地址唯一
17. WWW万维网：浏览器+Web服务器+HTTP ；采用浏览器/服务器方式访问资源
18. 邮件：对于一个邮件服务商而言，发送邮件服务器和接收邮件服务器的地址可能一样，有可能不一样。
在基于Web的电子邮件系统中，用户使用浏览器收发电子邮件，浏览器和邮件服务器之间收发邮件使用的是HTTP协议，邮件服务器之间收发邮件使用SMTP协议
19.文件传输：非匿名（要求提供用户名和密码）/匿名登录（默认用户名为：anonymous）
控制连接FTP（21端口）；数据连接（20端口）
分类：主动式：由服务器发起；被动式：由客户端发起
20. DNS：将主机的域名和IP地址进行“翻译”
组成：域名服务器（管理主机名和IP及映射）；域名空间（分布式、层次式树形结构）；解析程序（负责翻译）
21. Internet接入：
（a）以太网：以太网卡
（b）ADSL（电话网）（三个数据通道）：1-8Mb/s下行通道，640Kb/s-1Mb/s上行通道，普通电话服务通道
（c）HFC（电视线）：上传下载不对称；利用Cable Modem
22. 3G：移动TD-SCDMA、电信CDMA2000、联通W-CDMA
第六章
1． 信息安全：计算机安全+网络安全
（a）定义：保护计算机软件、硬件、数据不受偶然和恶意的破坏、更改、泄露。
（b）分类：物理安全：系统设备；逻辑安全：信息系统安全
网络信息安全主要表现在：网络的物理安全、网络拓扑结构安全、网络系统安全、应用系统安全和网络管理安全等。
五个基本要素及确保手段：
（a）完整性：消息摘要
（b）可用性：数字信封和网络访问控制
（c）保密性：加密
（d）真实性：身份认证（身份鉴别）
（e）抗抵赖性：数字签名
2． 密码体制：密码系统的工作方式
（a）单/私钥（对称加密）：相同秘钥DES、IDEA、AES
（b）双/公钥（非对称）：公钥和私钥RSA、椭圆曲线
3． 身份认证：
（a）身份证实（易）：只对个人身份肯定或否定
（b）身份识别：输入个人信息处理后与数据库匹配
4．数字摘要：单向Hash函数将信息（消息或文本）变成一个固定长度的值
因为摘要的唯一性，所以提供了信息的认证和完整性
5. CA数字证书认证中心
可信的第三方机构，每个实体一张数字证书
用户和CA分别用各自私钥签名，用户填入自己信息和公钥
6. 数字签名：保证完整性和真实性
主要算法：Hash算法和RSA算法
7. 数字信封：实现保密通信
原理：用到两对密钥。单钥对邮件加密，然后用接收方的公钥加密这把“钥匙”。接收方收到密信后，用自己的私钥解密“钥匙”，得到“钥匙”后，解密密信。
8. 黑客攻击步骤：
隐藏（IP），收集信息（PING活动主机，主机网络拓扑结构、主机的系统、版本等信息）——>获取权限（通过漏洞）——>攻击-深入攻击（留后门或木马）——>清理痕迹（日志），潜伏
9. 防火墙（包括软硬件）：专门保护网络内部安全的系统，监控内外网间信息交换、集中管理安全软件
局限性：不能阻止网络内部攻击、不经过防火墙攻击、漏洞导致的攻击、病毒感染过的程序/文件进出网络
10. 传统病毒分为系统型（引导型）病毒（感染主引导扇区和BOOT扇区）和文件型病毒
11. 杀毒软件：扫描器+病毒库（比对病毒特征码）+虚拟机（发现变形和未知病毒）+云安全（新一代）
12. 我国计算机安全相关公约条例
1991年《计算机软件保护条例》
1994年《中华人民共和国计算机信息系统安全保护条例》
2001年《全国青少年网络文明公约》
第七章
1． 五类媒体：
（a）感觉媒体：直接作用于人的感官的媒体（包括视觉类媒体、听觉类媒体、触觉类媒体）
（b）表示媒体：用于数据交换的媒体 例如：ASC Ⅱ码、二维码
（c）表现媒体：信息输入输出的媒体 例如：扫描仪、打印机
（d）存储媒体：例如：硬盘、U盘
（e）传输媒体：传递媒体数据的媒体 例如：双绞线、光纤
2． 图像（位图、点阵图）：由像素点组合而成，放大失真（边缘有锯齿）
图形：描述点的方法和过程，放缩不失真
3． 动画：每帧由手工或电脑绘制而成
视频：每帧真实图像(24帧/秒)
动画和视频要求的帧频率（fps）不同
4． 多媒体：多种信息媒体综合（特点：集成性、实时性、数字化和交互性（关键特点））
多媒体创作：PowerPoint、Flash
多媒体素材编辑：Audition、PS
5． 声音三指标：振幅、周期、频率
声音三要素：音调（与频率有关）、音色、音强
听觉来源：语音、音乐、音响
6． 音频数字化过程：采样（声音不失真需要采样频率达到44.1KHz）——>量化（量化位数：将音频信号划分为2量化位数个等级数）——>编码
7． 音频数据量计算公式：
音频数据量（Byte）=（采样频率×声道数×量化位数×时长）/8
8． 语音识别过程：训练阶段——>识别阶段。
9． 数码相机成像器件：CCD或CMOS
10． 图像数字化：变成计算机显示和存储的格式
采样：描述一幅图像的像素点数量
量化（位数）/图像像素深度/颜色深度:用二进制表示一个像素点的颜色（ 2颜色深度=颜色种类数量 ）
图像分辨率：组成图像的水平和垂直方向上的像素数量
扫描分辨率：采样时每英寸上采集的像素点的数量，单位dpi
显示分辨率：显示器可视面积水平和垂直方向上的像素数量
11.图片数据量（Byte）=（图像分辨率×量化位数）/8=（图像分辨率×log2颜色的种类）/8
12.颜色：色调（颜色的外观，取决于光波频率），饱和度（颜色纯洁性），明度（明亮程度），RGB混色
13.视频压缩技术分类：
a)帧内压缩、帧间压缩
b)对称压缩、不对称压缩