Computer Fundamentals 简明教程

如果从非常广泛的意义上来看，任何数字计算机都执行以下五个功能 −

Step 1 − 以数据形式接收输入。

Step 2 − 将数据/指令存储在内存中，并根据需要使用它们。

Step 3 − 处理数据并将它们转换成有用的信息。

Step 4 − 生成输出。

Step 5 − 控制以上四个步骤。

以下是计算机的某些优点。

以下是计算机的某些缺点。

计算机具有很高的计算速度、勤奋、准确性、可靠性或通用性，这使其成为所有商业组织中不可或缺的一部分。

计算机用于商业组织的 −

如今，银行业务几乎完全依赖计算机。

银行提供以下便利 −

保险公司借助计算机来更新所有记录。保险公司、金融机构和股票经纪公司广泛使用计算机来解决他们的问题。

保险公司会维护所有客户的数据库，其中包含显示以下信息的数据 −

计算机在提供教育系统的大量设施方面有所帮助。

在市场营销中，计算机的用途如下：

计算机已成为医院、实验室和药房的重要组成部分。它们被用于医院以保存患者和药品的记录。它还用于扫描和诊断各种疾病。心电图、脑电图、超声波和 CT 扫描等也由计算机化的机器完成。

以下是计算机被用于的一些主要的医疗保健领域。

计算机广泛用于工程目的。

其中一个主要领域是 CAD（计算机辅助设计），它可以创建和修改图像。其中一些领域包括：

计算机在国防中被广泛使用。现代坦克、导弹、武器等。军队也使用计算机化控制系统。计算机已使用的一些军事领域如下所述：

通信是一种传达信息、思想、图片或言语的方式，接收者可以清晰、正确地接收和理解信息。此类别中的一些主要领域是：

计算机在政府服务中发挥着重要作用。此类别中的一些主要领域是：

可以将个人电脑定义为一种为个人用户设计的体积小、价格相对低廉的计算机。个人电脑基于微处理器技术，使制造商能够将整个 CPU 放置在一个芯片上。企业将个人电脑用于文字处理、会计、桌面出版以及运行电子表格和数据库管理应用程序。在家中，个人电脑最流行的用途是玩游戏和浏览互联网。

虽然个人电脑设计为单用户系统，但这些系统通常被连接在一起形成一个网络。在性能方面，当今的 Macintosh 和个人电脑高端型号提供的计算能力和图形功能与 Sun Microsystems、惠普、戴尔的低端工作站相当。

工作站是一种用于工程应用程序（CAD/CAM）、桌面出版、软件开发以及其他需要适量计算能力和相对较高的图形处理能力的此类应用程序的计算机。

工作站通常配备大屏幕高分辨率图形显示器、大量 RAM、内置网络支持以及图形用户界面。大多数工作站还配备大容量存储设备，如磁盘驱动器，但一种称为无盘工作站的特殊类型工作站不配备磁盘驱动器。

工作站的常见操作系统是 UNIX 和 Windows NT。与个人电脑类似，工作站也是单用户计算机，但通常连接在一起形成局域网，尽管它们也可作为独立系统使用。

它是一种中型多处理系统，能够同时最多支持 250 个用户。

大型计算机体积非常大，是一款昂贵的计算机，能够同时支持数百甚至数千个用户。大型计算机同时执行许多程序并支持多个程序同时执行。

超级计算机是目前最快的计算机之一。超级计算机非常昂贵，用于需要大量数学计算（数值处理）的特种应用。

例如，天气预报、科学模拟、（动画）图形、流体动力计算、核能研究、电子设计和地质数据分析（例如石化勘探）。

此单元包含设备，借助这些设备，我们可以将数据输入计算机。此单元在用户和计算机之间创建链接。输入设备将信息翻译成计算机可以理解的形式。

CPU 被认为是计算机的大脑。CPU 执行所有类型的数据处理操作。它存储数据、中间结果和指令（程序）。它控制计算机所有部分的操作。

CPU 本身具有以下三个组件 -

输出单元由设备组成，借助这些设备，我们可以从计算机获取信息。该单元在计算机和用户之间形成链接。输出设备将计算机的输出翻译成用户可以理解的形式。

该单元可以存储指令、数据和中间结果。该单元在需要时向计算机的其他单元提供信息。它也称为内部存储单元或主内存或主存储器或随机存取存储器 (RAM)。

它的尺寸会影响速度、功率和能力。主存和辅存是计算机中的两种存储器类型。内存单元的功能 -

该单元控制计算机所有部分的操作，但不会执行任何实际的数据处理操作。

该单元的功能 -

该单元由两个子部分组成，即：

键盘是最常见且非常流行的输入设备，可帮助将数据输入计算机。键盘的布局类似于传统打字机，尽管提供了一些额外的键以执行其他功能。

键盘有两种尺寸，84 键或 101/102 键，但现在 Windows 和互联网也可以使用 104 键或 108 键的键盘。

键盘上的键如下所示：

鼠标是最流行的指针设备。它是一款非常有名的光标控制设备，它有一个手掌大小的盒子和一个位于底座的圆球，它感应鼠标的移动，并在按下鼠标按钮时向 CPU 发送相应的信号。

它通常有两个按钮，称为左键和右键，按钮之间有一个滚轮。鼠标可用于控制光标在屏幕上的位置，但不能用于向计算机输入文本。

操纵杆也是一种定位设备，用于在显示器屏幕上移动光标位置。它是一根棍子，在上下两端都有一个球形球体。下球形球体在插座中移动。操纵杆可以向四个方向移动。

操纵杆的功能类似于鼠标。它主要用于计算机辅助设计 (CAD) 和玩电脑游戏。

光笔是一种类似于笔的定位设备。它用于选择显示的菜单项或在显示器屏幕上绘制图片。它由一个光电管和放置在小管中的光学系统组成。

当光笔尖端在显示器屏幕上移动并且按下笔按钮时，其光电传感元件检测屏幕位置并将相应信号发送到 CPU。

轨迹球是一种输入设备，通常用于笔记本电脑，而不是鼠标。这是一个半插入的球体，通过手指在球体上移动，就可以移动指针。

由于未移动整个设备，因此轨迹球所需的占地面积小于鼠标。轨迹球有各种形状，例如球形、按钮形或方形。

扫描仪是一种输入设备，它的工作方式更像复印机。当某些信息存在于纸质上并且需要将其传输到计算机的硬盘上以进行进一步处理时，将使用它。

扫描仪从源头捕获图像，然后将其转换为可以存储在磁盘上的数字形式。在打印这些图像之前，可以对其进行编辑。

数字化仪是一种可以将模拟信息转换为数字形式的输入设备。数字化仪可以将来自电视或摄像机的信号转换为一系列可存储在计算机中的数字。它们可以被计算机用来创建任何面向摄像机的图片。

数字化仪也被称为平板电脑或图形平板电脑，因为它可以将图形和图片数据转换为二进制输入。图形平板电脑作为数字化仪用于精细绘画和图像处理应用程序中。

麦克风是一种用于输入声音的输入设备，可以将其存储为数字形式。

麦克风用于各种应用程序，例如向多媒体演示文稿中添加声音或混音音乐。

MICR 输入设备通常用于银行，因为每天要处理大量的支票。银行代码和支票号码印在支票上，用一种特殊的墨水，其中包含机器可读的磁性材料颗粒。

此读取过程称为磁性墨水字符识别 (MICR)。MICR 的主要优点在于速度快且出错几率低。

OCR 是一种用于读取印刷文本的输入设备。

OCR 按字符对文本进行光学扫描，将其转换为机器可读代码，并将文本存储在系统内存中。

条形码阅读器是一种用于读取条形码数据（光和暗线形式的数据）的设备。条形码数据通常用于商品贴标签、对书进行编号等。它可能是手持式扫描仪，也可能是嵌入式固定扫描仪。

条形码阅读器扫描条形码图像，将其转换为字母数字值，然后将其送入条形码阅读器连接的计算机。

OMR 是一种特殊类型的光学扫描仪，用于识别笔或铅笔所做的标记类型。它用于从少数几个选项中进行选择并标记的情况。

它专门用于检查具有多项选择题的考试答题卷。

显示器，通常称为 Visual Display Unit (VDU)，是计算机的主要输出设备。它由称为像素的小点形成图像，这些像素以矩形排列。图像的清晰度取决于像素的数量。

有两种用于显示器的显示屏类型。

打印机是一种输出设备，用于在纸张上打印信息。

有两种类型的打印机 −

高速缓存存储器是一种可以加速 CPU 的高速半导体存储器。它充当 CPU 和主存储器之间的缓冲区。它用于保存 CPU 最常使用的数据和程序部分。数据和程序的部分被操作系统从磁盘传输到高速缓存存储器，CPU 可以从那里访问它们。

主存储器仅保存计算机当前正在使用的那些数据和指令。它有有限的容量，断电时数据会丢失。它通常由半导体器件制成。这些存储器不如寄存器快。需要处理的数据和指令驻留在主存储器中。它分为 RAM 和 ROM 两个子类别。

这种类型的内存也称为外部存储器或非易失性存储器。它比主存要慢。它们用于永久存储数据/信息。CPU 不直接访问这些存储器，而通过输入输出例程访问。辅助存储器的内容首先被传输到主存中，然后 CPU 才能访问它。例如，磁盘、CD-ROM、DVD 等。

static 一词表示只要有电力供应，存储器就可以保留其内容。但是，由于易失性，断电时数据会丢失。SRAM 芯片使用 6 晶体管矩阵，没有电容器。晶体管不需要电源来防止泄漏，因此不需要定期刷新 SRAM。

矩阵中有额外的空间，因此与用于相同存储空间的 DRAM 相比，SRAM 使用的芯片更多，这使得制造成本更高。因此，SRAM 被用作高速缓存，并且具有非常快的访问速度。

与 SRAM 不同，DRAM 必须连续被 refreshed 以维护数据。这是通过将内存置于刷新电路上来完成的，该刷新电路每秒重写数据数百次。DRAM 用于大部分系统内存，因为它便宜且小巧。所有 DRAM 都由存储晶胞组成，每个存储晶胞由一个电容器和一个晶体管组成。

最早的 ROM 是硬连线设备，其中包含预先编程的一组数据或说明。这类 ROM 被称为屏蔽 ROM，价格低廉。

PROM 是一种只读存储器，用户只能修改一次。用户购买一个空白的 PROM，并使用 PROM 程序输入所需的内容。在 PROM 芯片内部，有一些小保险丝会在编程过程中被烧断。它只能编程一次，并且不可擦除。

通过将 EPROM 暴露于紫外线下长达 40 分钟的时间，可以擦除 EPROM。通常，EPROM 擦除器可以实现此功能。在编程期间，电荷被困在绝缘栅极区域中。该电荷保持超过 10 年，因为电荷没有泄漏路径。要清除该电荷，紫外线会穿过石英晶体窗口（盖）。这种紫外线照射会消散电荷。在正常使用中，石英盖用贴纸密封。

EEPROM 可通过电气方式编程和擦除。它可以被擦除和重新编程大约一万次。擦除和编程都需要大约 4 到 10 毫秒（毫秒）。在 EEPROM 中，任何位置都可以被选择性地擦除和编程。可以一次擦除一个字节的 EEPROM，而不是擦除整个芯片。因此，重新编程的过程是灵活的，但很慢。

ROM 的优点如下 −

主板具有以下特点——

以下是主板的热门制造商。

主板安装在机箱内，并通过预先钻好的孔用小螺丝牢固地固定。主板包含用于连接所有内部组件的端口。它为 CPU 提供一个插槽，而对于内存，通常提供一个或多个插槽。主板提供端口以通过带状电缆连接软盘驱动器、硬盘驱动器和光盘驱动器。主板带有风扇和专为电源供应设计的特殊端口。

主板前面有一个外围卡插槽，可用于将显卡、声卡和其他扩展卡连接到主板。

在左侧，主板带有许多端口，用于连接显示器、打印机、鼠标、键盘、扬声器和网络电缆。主板还提供 USB 端口，允许以即插即用方式连接兼容设备。例如，U 盘、数码相机等。

端口具有以下特点： −

现在，让我们讨论一些重要的端口类型 −

系统软件是一组旨在操作、控制和扩展电脑本身的处理能力的程序集合。系统软件通常由电脑制造商准备。这些软件产品包含用低级语言编写的程序，这些程序与硬件在非常基本的层面进行交互。系统软件充当硬件和最终用户之间的接口。

系统软件的一些示例包括操作系统、编译器、解释器、汇编器等。

系统软件一些最突出的特性列出如下：

应用程序软件产品旨在满足特定环境的特定需求。在计算机实验室中准备的所有软件应用程序都可以归类为应用程序软件。

应用程序软件可能包含一个程序，例如，微软的记事本用于编写和编辑一些简单的文本。它也可以包含一个程序集合，通常称为软件包，这些程序共同工作来完成一项任务，例如，电子表格软件包。

应用程序软件的示例如下：

应用程序软件的特性如下：

我们在日常生活中使用的数字系统是十进制数字系统。十进制数字系统有 10 个基础，因为它使用了从 0 到 9 的 10 个数字。在十进制数字系统中，小数点左侧的连续位置表示个位、十位、百位、千位等。

每个位置表示基础的特定指数（10）。例如，十进制数字 1234 由个位数字 4、十位数字 3、百位数字 2 和千位数字 1 组成。它的值可以写成

作为一名计算机程序员或 IT 专业人士，你应对计算机中经常使用的以下数字系统有所了解。

二进制数字系统的特征如下 −

八进制数字系统的特征如下 −

十六进制数系统的特性包括：

Step 1 ——将要转换的十进制数除以新基数。

Step 2 ——将步骤 1 中的余数作为新基数数的右数最末位数字（最低有效数字）。

Step 3 ——将前一次除法的商再除以新基数。

Step 4 ——将步骤 3 中的余数记录为新基数数的下一个数字（向左）。

重复步骤 3 和 4，从右向左取余数，直到步骤 3 中的商变成 0。

这样得到的最后的余数就是新基数数的最高有效数字 (MSD)。

Step 1 ——确定每个数字的列（位置）值（这取决于数字的位置和数制系统的基数）。

Step 2 ——将步骤 1 中得到的列值与位于相应列中的数字相乘。

Step 3 − 计算第 2 步中所得乘积之和。和数即为十进制等值。

Step 1 − 将原始数字转换为十进制数（以 10 为基）。

Step 2 − 将获得的十进制数转换为新的基数。

Step 1 − 将二进制位分组为三组（从右侧开始）。

Step 2 − 将每组三个二进制位转换为一位八进制数字。

Step 1 − 将每个八进制数字转换为一位三位二进制数（在进行该转换时，可将八进制数字视为十进制数字）。

Step 2 − 将所有所得二进制组（每组 3 位）合并为一个二进制数。

Step 1 − 将二进制数字分为四组（从右开始）。

Step 2 − 将每组四个二进制数字转换为一个十六进制符号。

Step 1 − 将每个十六进制数字转换为一个四位二进制数（在此转换中，十六进制数字可视为十进制数字）。

Step 2 − 将所有结果二进制组（每组 4 位）组合成一个二进制数。

Information 是组织或分类的数据，对接收者而言具有一些有意义的值。信息是用作依据制定决策和采取行动的处理过的数据。

要让决策有意义，处理过的数据必须符合以下特征 −

数据处理是人员或机器对数据进行重新构建或重新排序，以提高其有用性并为特定目的增加价值。数据处理包括以下基本步骤：输入、处理和输出。这三个步骤构成了数据处理周期。

以下是建立计算机网络所需硬件的列表。

网线用于连接计算机。最常用的线缆是 5 类线 RJ-45。

计算机可以通过串口连接到另一台计算机，但如果我们需要连接多台计算机来产生网络，则此串行连接将无法工作。

解决方案是使用一个中心体，其他计算机、打印机、扫描仪等可以连接到它，然后这个中心体将管理或分配网络流量。

路由器是一种充当网络中计算机和其他设备之间中心点的设备。它配有称为端口的孔。计算机和其他设备通过网线连接到路由器。如今，路由器采用无线模式，可以通过该模式在不使用任何物理线缆的情况下连接计算机。

网卡是计算机的必要组件，没有它，计算机无法通过网络连接。它也称为网络适配器或网络接口卡 (NIC)。大多数品牌计算机都预装了网卡。网卡有两种类型：内部和外部网卡。

USB 网卡易于使用，并通过 USB 端口连接。计算机会自动检测 USB 网卡，并且可以自动安装支持 USB 网卡所需的驱动程序。

操作系统的目标如下：

下面列出了一些最突出的操作系统特征：

它是一个相互连接的计算机网络的全球系统。它使用标准互联网协议 (TCP/IP)。互联网中的每台计算机都通过唯一的 IP 地址进行标识。IP 地址是一组唯一的数字（例如 110.22.33.114），用于标识计算机的位置。

使用一个特殊的计算机 DNS（域名服务器）为 IP 地址提供名称，以便用户可以通过名称找到计算机。例如，DNS 服务器会将名称 https://www.tutorialspoint.com 解析为特定的 IP 地址，以唯一标识托管此网站的计算机。

全球的每一个用户都可访问互联网。

内联网是多个电脑连接在一起的系统。内联网中的电脑不会向内联网之外的世界公开。通常，每个组织都有自己的内联网架构，并且该组织的成员/员工可以访问自己的内联网的电脑。

内联网中的每台电脑也由一个 IP 地址识别，在该内联网的电脑中，该地址唯一。

除了常规学位课程，计算机中心还提供短期课程（3 个月至 1 年）。有关计算机基础知识、编程语言培训、硬件培训和网络认证等主题的在线课程也越来越受欢迎。