day1-计算机基础

第一单元  计算机组成原理

一、概念及过程

1、进行逻辑和数值高速计算的计算机器，有存储功能，能按照程序自动执行，且能够处理海量数据的现代化电子设备。

2、发展过程

数学运算：算盘，帕斯卡的齿轮装置，具有算数规则

公元1700年左右，莱布尼茨根据八卦思想设计二进制

杰卡德的根据纸片打孔的思想的纺织机

巴贝奇发明“差分机”，把复杂的运算转变为加减，此为计算机发展史上重要节点

1822年 第一台“差分机”诞生，从此奠定计算机的三大结构基础，存储器、运算室、控制器

1936年 霍华德.艾肯   IBM 接着研究差分机，从此IBM公司转变科技公司

1944年 马克1号 电动的机器，bug一词由一个臭虫在继电器中影响计算机性能而来

1946年2月14日 第一台电子计算机在宾尼法尼亚大学诞生

计算机依据的冯诺依曼理论，采取二进制

二、构成

1、硬件

运算器：算数、逻辑运算

控制器：负责发送可接受指令

存储器：存储正在运行的程序。在这里可以分为内存和外部存储，其中CPU中还有一个缓存

输入设备

输出设备

2、软件

系统软件：操作系统

应用软件：各种应用，如QQ

3、执行

启动应用------硬盘----------内存-----------CPU---------------结果

小问题：为什么电脑会卡？

答：内存运行快，硬盘慢，内存运行程序过多就会卡

4、数据

数据都是以二进制0和1的形式存入计算机

第二单元 数据

一、概念

数据是信息的表现形式和载体。

二、数据的表现形式

1、数字数据

2、模拟数据在计算机系统中数据是以二进制信息单元0和1表示。

三、进制

1、十进制

1）、数码

2）、位权：数制中每一固定位置对应的单位值

2、二进制

0、1，逢二进一

二进制------->十进制

1010---------->1*2^（4-1）+0*2^(3-1)+1*2^(2-1)+0*2^(1-1) = 10

十进制--------->二进制

13----------->[1101]B

3、八进制

0、1、2、3、4、5、6、7   逢八进一

八进制---------->十进制

[10]8-------------->1*8^（2-1）+0*8^（1-1） = 8

二进制------------>八进制

由于三位二进制正好可以表示一位八进制，所以把二进制以三位每一组对应拆分转换

例如：[11 110 101 011 100]B------------------>[3 6 5 3 4]8

4、十六进制

0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A（10）、B（11）、C（12）、D（13）、E（14）、F（15） 逢十六进一

十六进制----------->十进制

[4ACB]16----------->4*16^(4-1)+10*16^(3-1)+12*16^(2-1)+11*16^(1-1) =16384+2560+192+11=19147

由于四位二进制正好可以表示一位十六进制，所以把二进制以四位每一组对应拆分转换

十六进制------------->二进制

[4ACB]16------------->[0100 1010 1100 1101]B

二进制---------------->十六进制

[101011]B-------------->[0010  1011]B--------------->[2  B]16

5、二进制的四则运算

加法，与十进制相似，逢二进一

6、采用二进制的原因

1）、技术实现简单

2）、简化运算规则

3）、适合逻辑运算

4）、易于进制转换

四、 机器数与真值

1、机器数：一个数在计算机中二进制的形式，最高位表示符号位，正为0，负为1

小问题：为什么是8位？

答：[0000 0000]---[1111 1111] =（0，255），在这个范围内可以把所有的字母和符号表示出来

2、真值

将带符号位的机器数对应的数值为真值，也就是去掉符号

例如：-3：1000 0011 ，真值：000 0011 = 3

五、原码和反码

1、原码

符号位加上真值的绝对值

例如：-1 = [1000 0001] =[1000 0001]原

2、反码

1）、正数的反码就是本身

2）、负数的反码在其原码的基础上，符号位不变，其余取反

3、补码

正数的补码就是本身

负数时补码是反码最后位＋1

例如：

[+1] = [0000 0001]原 = [0000 0001]反 = [0000 0001]补

[-1] = [1000 0001]原 = [1111 1110]反 = [1111 1111]补

在计算机系统中，数值一律用补码表示（存储）

第三单元 网络通信原理

一、互联网的本质是一系列网络协议。

二、OSI七层协议

1、物理层

介质：光缆、电缆、双绞线、无线电波

功能：主要是基于电器特性发送高低电压（电信号）。

2、数据链路层

1）、功能：定义了电信号的分组方式。

2）、以太网协议 ethernet

3）、一组电信号构成一个数据包，叫做帧。

HEAD:固定18个字节

发送者/源地地址，6个字节

接收者/目标地址，6个字节

数据类型，6个字节

4）、mac地址

即网卡地址，出厂时已设定好，前六位厂商编号，后六位流水线号

5）、广播

数据链路层的工作方式

3、网络层

1）、IP协议

同一网络

ARP协议：广播的方式发送数据包，获取目标主机的mac地址

不在同一网络：目标IP，网关IP地址

ARP;获取目标mac和目标IP

4、传输层

TCP协议

UDP协议

端口号：0~65535 ，与网卡绑定，访问特定应用

mac+IP找主机，端口找应用

socket抽象层 封装TCP/UDP协议的传输层，方便网络编程

5、应用层

应用层

表示层

会话层

应用程序产生数据包