软考初级程序员备考--第一章
目录
1.1计算机系统的基本组成
其中cpu是我们计算机系统的核心，cpu又被称为中央处理单元。cpu和内存储器合称为主机。
1.1.1计算机硬件
运算器主要完成算数运算和逻辑运算，比如：加法减法循环等等。
控制器主要是从主存中取出命令进分析，控制各个部件完成指令。
内存储器容量小速度快，一般用来临时存放计算机运行时所需的程序、数据以及中间结果。
外存储器容量大速度慢，用于长期存储数据。
寄存器是cpu的记忆设备，用于临时存放指令、数据以及运算结果。与内存相比，寄存器速度快得多。
1.1.2计算机软件
计算机软件是指管理、运行、维护以及应用计算机所开发的程序和相关文档集合。
1.1.3计算机分类
（1）个人移动设备
（2）桌面计算机
（3）服务器：提供大规模和可靠文集及计算机服务。
（4）集群/仓库级计算机：将数万个服务器连接在一起形成的大规模集群。
（5）超级计算机：我国的超级计算机有银河、天河、曙光、神威四个系列。
（6）嵌入式计算机。专用领域，针对某一个特殊的需求设计的计算机。如洗衣机、数码产品等。
1.2数据的表示以及运算
1.2.1数制与转换
1.2.1.1整数
十进制（D）、二进制（B）、八进制（O）、十六进制（H）
要学会二进制转八进制和十六进制，要先学会二进制转十进制，这个高中初中都学过，就不废话了。直接进入正题：
十进制转二进制：
十进制转八进制：同上，除以2变成除以8
十进制转十六进制：同上。
十六进制转十进制：
八进制转十进制：同上
八进制转十六进制：都得先转化为十进制在转化为十六进制
十六进制转八进制：都得先转化为十进制在转换为八进制。这里不多演示。
1.2.1.2小数（不常考，随便看看就可以）
各个进制转化为十进制：
十进制转化为各个进制：
二进制转八进制、十六进制
1.2.2运算
二进制的加减法和十进制一样。（简单不需要看）
逻辑运算：与、或、异或
与：（全1为1）符号：∧
| 0 | 1 | |
| 0 | 0 | 0 |
| 1 | 0 | 1 |
或：（全0为0）符号：∨
| 0 | 1 | |
| 0 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 1 |
异或：（同0非1）符号：⊕
| 0 | 1 | |
| 0 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 0 |
非：（直接取反）符号：¬或者在数字上方加一个“—”
例题：
1.2.3机器数与码制
计算机机器数都是采用二进制的计数方式，小数点隐含表示，不占位置。
无符号数：即小数点默认位于机器数最后为之后，计数纯整数。
有符号数：即机器数最高位表示正负，正0负1。
原码、反码、补码、移码：（带符号）（八位）
| 原码 | 01000111 | 11100011 | 第一位表示符号，其余表示值 |
| 反码 | 01000111 | 10011100 | 正数的反码是其本身，负数的反码是除符号位外其余取反。 |
| 补码 | 01000111 | 10011101 | 正数的补码是其本身，负数的补码是反码+1。 |
| 移码 | 11000111 | 01100011 | 在补码的基础上，数值部分不变，符号位取反。 |
特例：（经常考哈，记住了）
1.对于0的补码，[+0]补=0000 0000,[-0]补=0000 0000。
2.对于8位字长的补码最小值（1000 0000）表示-128。
1.2.4定点数、浮点数、校验码
在计算机中，小数点以及位置都是隐含的，有两种表示方法。
定点数：小数点位置不变
浮点数：小数点的位置由阶码规定，因此是浮动的
N=尾数*基数^阶码
11：是二进制数表示
IEEE754标准：阶符 阶码 尾符 尾码
（以下了解就好）
BCD码：就是直接使用二进制数表示
ASCII码：A:65 Z:90 a：97 0:48
这个对照表去网络上都能找到，重要的就是以上几个，在需要求数时，直接相加即可。
e.g.求N：65+14=78 数的时候不要把A也数进去了哦。
汉字字符编码：汉字编码需要多占几个字节，每个阶段使用不同编码方法：输入汉字、机内存储、处理、显示汉字。我国最多使用拼音编码。我国标准的汉字编码称为GB2312-80。
Unicode：为了统一世界文字而出现的编码方式
校验码：（重点！！！）不好解释，直接看例题：
奇数校验：
0101010 1101100 有奇数个1 有偶数个1 0 0101010 1 1101100 偶数校验：
0101010 1101100 有奇数个1 有偶数个1 1 0101010 0 1101100
循环冗余校验码：
海明码：2^k-1=n+k在数据位之间插入k个校验位
e.g.求1010的海明码:
2^k-1=4+k =>k=3 所以要插入3个校验码
而校验码插入的位置为2的次方位置，在这里就是2^0,2^1,2^2=>1,2,4
数据要倒过来写：
1 2 3 4 5 6 7 1 0 1 1 0 1 0 r1 r2 r3 001 010 011 100 101 110 111 这里有：r1:第三位为1，r2第二位为1，r4第一位为1
第三位为1的数有：3，5，7 1 0 0 有奇数个1：所以 1
第二位为1的数有：3，6，7 1 1 0 有偶数个1：所以 0
第一位为1的数有：5，6，7 0 1 0 有奇数个1：所以 1
最后得到 101 但是要反过来，依然是101。返回表格里
1.3计算机系统组成--硬件系统
由文章开头的思维导图可以看出，硬件系统主要包括：运算器、控制器、存储器（内存和外存的总称）、输入设备、输出设备五大部件。
各个硬件的关系如下：
1.3.1计算机组成
（1）中央处理器CPU：
包括：控制器、运算器、寄存器
#通常使用CPU类型+主频来表示一款CPU：如PIV 2.5G表示Intel公司生成的PIV型号主频位。5GHz的CPU
#通常使用字长来表示CPU的另一个指标，8位、16位、32位、64位。
MIPS：百万条指令/每秒
CPU的功能：
（1）指令控制：指令执行顺序
（2）操作控制：控制要执行什么操作、去哪个位置执行
（3）时序控制：控制操作执行的时序
（4）数据处理：处理数据
控制器：
（1）程序计数器（PC）：保存待执行指令的地址
（2）指令寄存器：保存正在执行的指令
（3）指令译码器：对正在执行的指令进行分析
（4）时序部件：
（5）状态寄存器PWS：
（2）存储器：分为ROM和RAM
| ROM | RAM |
| 只读存储器 | 随机存储器 |
| 计算机断电后数据任然存在（外存） | 计算机断电数据消失内存（） |
主存储器主要由：存储体、控制线路、地址寄存器、数据寄存器、地址译码电路 组成
高速缓冲存储器：（Cache）（内存）
硬盘（内存）：
平均访问时间=平均寻道时间+平均等待时间
技术指标：存储容量、平均访问时间、数据传输率
光盘（外存）、光驱（外存）、DVD（外存）
（3）输出设备：
显卡、显示器（：分辨率、刷新频率、点距决定了显示器的好坏。）、打印机
（4）输入设备：没什么好说的，就是键盘、鼠标巴拉巴拉的。
（5）总线：（记住）地址总线（AB）、数据总线（DB）、控制总线（CB）
1.3.2计算机的存储单位和转换
计算机中的消息通常是用二进制表示的，单位有：字节、位、字。
（1）位（bit）：最小的数据单位，是二进制的一个位数，即0或1。用“b”表示
（2）字节（Byte）：计算机的基本单位，通常使用“B”表示
1字节 = 8位 1Byte = 8bit
一个字符占1字节，一个汉字2字节
换算：
1 B = 8bit
1 KB =
B = 1024B
1MB =
KB = 1024KB
1GB =
MB = 1024 MB
1.3.3计算机的性能指标
（1）字长：决定了计算机一次性能处理的命令的长度8、16、32、64位等。
（2）速度：每秒执行的指令条数，即主频。
（3）容量：内存的容量。1、2、 、8GB等等。
（4）带宽：每秒（bit/s）表示数据的传输速率。
（5）版本：通常序号越大，性能越好
（6）可靠性：在给定时间内，微机系统能正常运行的概率。
1.3.4输入输出技术
由于输入和输出设备太多、太杂乱，计算机处理不来。所以做了一个系统，这个系统就是管理输入和输出设备间的数据传输。
（1）接口：（就是你鼠标连电脑的那个口）
这里的接口并不只是进行物理层面上的连接，还有其他功能。
1.进行主机和和I/O的设备之间进行交换数据表、控制命令、转态信息
2.支持主机采用程序查询、中断、DMA等访问方式
3.缓存、暂存、驱动
4.数据类型和格式的转换
可分为并行接口（一次性传很多个）和串行接口（按顺序慢慢传）。
还可分为程序查询接口、中断接口、DMA接口（无CPU控制）、同步接口、异步接口。
（2）主机与外设间的连接方式
总线、星型、通道方式、I/O处理机
（3）输入输出接口的编址方式
与内存统一编址：和计算机内的存储统一编址。
I/O设备单独编址：独立出来。
（4）CPU和外部交换数据的方法
1.直接程序控制：立即程序传输方式、程序查询方式
2.中断方式：
3.DMA直接存储器存取方式：不需要CPU控制
4.通道控制方式：
1.4指令系统
是计算机硬件和软件之间的接口
1.4.1指令的格式
指令执行的过程拘束反复取指令、分析指令、执行指令的过程。
1.4.2寻址方式
（1）立即寻址：
操作数就直接跟在操作码后面
（2）直接寻址
（3）间接寻址
（4）寄存器（直接）寻址
（5）寄存器间接寻址
（6）寄存器相对选址
A是偏移量
（7）基址寻址（偏移选址、相对选址）
1.5多媒体
1.5.1声音
人耳能听到的声音为：20HZ到20kHZ
声音信号数字化：
（1）采样：采样频率需要大于声音信号的两倍，按照采样周期采样
选A
（2）量化：把连续的模拟量，变成离散值，就是变成二进制
（3）编码：按照一定的格式进行编码
采样频率：每秒采样的次数
量化位数：反映度量声音波形幅度的精度。8、12、16位
声道数目：单声道、双声道
数据率：表示每秒的数据量，bps
压缩比：单位时间内未压缩音频的数据量和压缩后数据量的比
1.5.1.1声音信息的计算（重点！！！）
数据传输率bps（bit/s） = 采样频率Hz * 量化位数 * 声道数
声音信号数据量Byte = 数据传输率 * 持续时间/8 （bit/8）
1.5.1.2声音的格式
| 名称 | 后缀 | 特点 |
| Wave | .wav | Windows自带的，存储大、质量高 |
| Sound | .snd | NextTComputer公司的 |
| Audio | .au | Sun Miscrostems公司的 |
| AIFF | .aif | 苹果公司的 |
| Voice | .voc | Creative公司的 |
| .mp3 | 最流行 | |
| RealAudio | .ra | 具有强大的压缩和极小的失真 |
| MIDI | .mid/.rmi | 记录声音信息而不是录制声音，5-10kb |
1.5.2图像
（1）图形：是矢量图，通过指令描述一幅图所有的直线、曲线、圆、圆弧等等图形位置。
（2）图像：用像素点描述图。
1.5.2.1颜色
颜色的三要素
（1）色调：颜色的类别
（2）饱和度：颜色的深浅
（3）亮度：作用于人眼的明暗感觉
从理论上讲，任何一种颜色都可以由3种基本色混合而成：红、绿、蓝
颜色模型：
（1）RGB模型
（2）CMY模型
（3）YUV模型
分辨率和像素深度：
分辨率：（1）图像分辨率：图片的分辨率
（2）显示分辨率：显示屏的分辨率
像素深度：就是一个图像能拥有的颜色数量，比如一个颜色深度为b的图形，最多可以有
2^b个颜色
1.5.2.2其他
图像的获取：就是采样=>量化=>编码
图像的转换：比如：栅格化：图形=>图像 图形跟踪技术：图像=>图形
图像的压缩：无损压缩和有损压缩
图像数据量=图像的总像素 * 图像深度 / 8
这里要知道：图像深度是2^b的b，不是总色。
1.5.2.3图像的格式
| BMP | .bmp | Windows自带的 |
| GIF | .gif | 是CompuServe公司的，可以动画 |
| TIFF | .tif | 通用图像格式 |
| PCX | 画笔 | |
| PNG | .png | GIF的替代品 |
| JPEG | .jpj | 采样JPEG的压缩算法 |
| WMF | .wmf |
1.5.3动画和视频
1.5.3.1一些概念
动画：将静态的图像连续的放在一起快速播放
视频：活动的连续的图像序列，一副图像是一针
动画的分类：（1）实时动画：物体运动学的压缩
（2）矢量动画：连续的矢量图
（3）二维动画
（4）三维动画
模拟视频：电视传输的是模拟型号
数字视频：模型信号传输到数字设备中转换为数值信号
视频压缩：
（1）帧内压缩：把单独的图像看成静态的图像进行压缩
（2）帧间压缩：视频具有时间上的连续性，可以利用帧间信息的冗余进行压缩（我也不知道什么意思，我决定是按照一定的时间进行压缩）
1.5.3.2视频的格式
| Flic文件 | .fil/fic | 彩色动画文件格式，无损压缩 |
| AVI文件 | .avi | 允许视频和音频交错在一起，不具备兼容性 |
| Quick Time | .mov/.qt | 音频和视频，高兼容性 |
| MPEG | .mpeg/mpg/.dat/.mp4 | 最常用，兼容 |
| RealVideo | .rm/.rmvb | 常用 |
这里是第一章的内容，告一段落。