大學(xué)計算機基礎(chǔ)知識點

大學(xué)計算機基礎(chǔ)知識點日期：}演講人：目錄計算機概述與發(fā)展歷程計算機系統(tǒng)組成與工作原理數(shù)據(jù)表示與運算基礎(chǔ)知識存儲器層次結(jié)構(gòu)與訪問方式輸入輸出設(shè)備及接口技術(shù)介紹目錄操作系統(tǒng)功能與分類概述計算機網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識普及數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概念及關(guān)系模型信息安全與防護策略分享算法設(shè)計與分析基礎(chǔ)入門計算機概述與發(fā)展歷程01計算機定義計算機是一種能夠按照指令進行自動、高速、精確運算和邏輯判斷的電子設(shè)備。計算機特點計算機具有速度快、精度高、存儲容量大、邏輯判斷能力強、自動化程度高等特點。計算機定義及特點第一代計算機（1946-1957）電子管計算機，運算速度低，存儲容量小，可靠性差，主要用于科學(xué)計算。第二代計算機（1958-1964）晶體管計算機，體積減小，可靠性增強，應(yīng)用領(lǐng)域擴展到數(shù)據(jù)處理和工業(yè)控制。第三代計算機（1965-1970）集成電路計算機，運算速度大幅提高，價格降低，開始出現(xiàn)操作系統(tǒng)和高級語言。第四代計算機（1971年至今）大規(guī)模集成電路計算機，性能迅速提升，價格大幅下降，廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域。計算機發(fā)展歷程智能化計算機將越來越智能化，能夠更好地理解和服務(wù)人類。量子計算量子計算技術(shù)將突破現(xiàn)有計算機的性能極限，帶來計算速度的飛躍。安全性挑戰(zhàn)隨著計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，計算機安全性問題將更加突出，需要不斷加強安全防護。隱私保護計算機在處理個人信息時需要更加注重隱私保護，防止信息泄露和濫用。未來趨勢與挑戰(zhàn)計算機系統(tǒng)組成與工作原理02硬件系統(tǒng)組成要素輸入設(shè)備鍵盤、鼠標、掃描儀、手寫板等，用于將外部信息輸入計算機。輸出設(shè)備顯示器、打印機、揚聲器等，用于將計算機處理后的信息輸出給用戶。中央處理器包括運算器和控制器，是計算機的核心部件，用于執(zhí)行程序中的指令和處理數(shù)據(jù)。存儲器包括內(nèi)存和外存，用于存儲程序和數(shù)據(jù)，保證計算機能夠正常運行。軟件系統(tǒng)分類及功能系統(tǒng)軟件包括操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、設(shè)備驅(qū)動程序等，是計算機的基本軟件，負責(zé)管理和控制計算機的硬件和軟件資源。應(yīng)用軟件包括辦公軟件、圖形處理軟件、編程軟件等，是用戶為了解決特定問題而使用的軟件。支撐軟件包括環(huán)境數(shù)據(jù)庫、中間件、開發(fā)工具等，用于支持其他軟件的開發(fā)和運行。計算機采用二進制方式表示程序和數(shù)據(jù)，并將它們存儲在內(nèi)存中，按地址訪問。計算機執(zhí)行程序時，控制器從內(nèi)存中讀取指令，并將其解碼為相應(yīng)的操作信號，控制各部件協(xié)調(diào)工作。計算機按照程序指令的順序，逐條執(zhí)行，直到程序結(jié)束。計算機通過高速的電子線路和強大的運算器，實現(xiàn)快速的數(shù)值計算和邏輯判斷。計算機工作原理剖析存儲程序原理程序控制原理順序執(zhí)行原理高速運算原理數(shù)據(jù)表示與運算基礎(chǔ)知識03進制轉(zhuǎn)換介紹BCD碼與ASCII碼的概念、表示方法及相互轉(zhuǎn)換方式。BCD碼與ASCII碼原碼、反碼與補碼詳細解釋原碼、反碼與補碼的概念、計算方法及在計算機中的表示方式。包括二進制、八進制、十進制和十六進制之間的轉(zhuǎn)換方法，以及相互之間的轉(zhuǎn)換規(guī)則。數(shù)制轉(zhuǎn)換方法論述數(shù)據(jù)表示方法簡介數(shù)據(jù)類型介紹基本數(shù)據(jù)類型（整型、浮點型、字符型等）的特點和存儲方式。數(shù)據(jù)表示范圍數(shù)據(jù)的存儲結(jié)構(gòu)講解不同數(shù)據(jù)類型在計算機中的表示范圍以及溢出處理方法。分析數(shù)組、鏈表、棧、隊列等常見數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的存儲方式及特點。123基本運算規(guī)則及技巧算術(shù)運算包括加、減、乘、除等基本算術(shù)運算在計算機中的實現(xiàn)方法及運算規(guī)則。邏輯運算介紹與、或、非、異或等邏輯運算的規(guī)則及其應(yīng)用。移位運算詳細講解左移、右移、算術(shù)移位和邏輯移位等移位運算的方法及作用。位運算技巧探討如何利用位運算進行高效的數(shù)據(jù)處理和計算，如快速判斷奇偶性、交換兩個數(shù)的值等。存儲器層次結(jié)構(gòu)與訪問方式04存儲器層次結(jié)構(gòu)概述計算機存儲系統(tǒng)按照速度、容量和價格等因素劃分為多個層次，包括寄存器、高速緩存、主存儲器和輔助存儲器等。存儲器層次結(jié)構(gòu)定義各層次存儲器的速度、容量和價格等特性不同，通過合理的層次結(jié)構(gòu)實現(xiàn)存儲器的最佳利用。存儲器層次結(jié)構(gòu)特點提高計算機存儲系統(tǒng)的整體性能，滿足不同層次的數(shù)據(jù)訪問需求。存儲器層次結(jié)構(gòu)意義主存儲器（RAM）通過電容存儲電荷實現(xiàn)數(shù)據(jù)的存取，數(shù)據(jù)通過總線傳輸?shù)紺PU進行處理。主存儲器工作原理及特點主存儲器工作原理速度快、容量相對較大、價格較高，斷電后數(shù)據(jù)會丟失。主存儲器特點主要包括存儲容量、讀寫速度、可靠性和功耗等。主存儲器性能指標輔助存儲器包括硬盤、光盤、U盤等，具有存儲容量大、價格低、斷電后數(shù)據(jù)不會丟失等特點。容量大、讀寫速度較慢，常作為計算機的外部存儲器，存儲大量數(shù)據(jù)和程序。存儲容量大、價格低，但讀寫速度較慢，常用于數(shù)據(jù)的存檔和備份。便于攜帶、讀寫速度快，但存儲容量相對有限，常用于數(shù)據(jù)的傳輸和移動存儲。輔助存儲器類型與應(yīng)用場景輔助存儲器類型硬盤存儲器光盤存儲器U盤存儲器輸入輸出設(shè)備及接口技術(shù)介紹05輸入設(shè)備種類與特點分析鍵盤最常用的輸入設(shè)備，通過按鍵輸入字符、數(shù)字等信息，可分為機械鍵盤、薄膜鍵盤等。02040301掃描儀將紙質(zhì)文檔或圖片轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式，可分為手持式掃描儀、平板式掃描儀等。鼠標用于指示屏幕上的位置，通過點擊和拖動實現(xiàn)選擇、移動等操作，可分為機械鼠標、光電鼠標等。攝像頭用于捕捉圖像或視頻，可分為數(shù)字攝像頭和模擬攝像頭。顯示器將數(shù)字文檔轉(zhuǎn)換為紙質(zhì)文檔，可分為噴墨打印機、激光打印機、針式打印機等。打印機音響將電信號轉(zhuǎn)換為可視的圖像，是計算機最主要的輸出設(shè)備，可分為陰極射線管顯示器（CRT）和液晶顯示器（LCD）等。將圖像或視頻投射到屏幕上，可分為液晶投影儀和數(shù)字光處理投影儀等。將數(shù)字音頻信號轉(zhuǎn)換為聲音，可分為內(nèi)置音箱和外置音箱。輸出設(shè)備種類與特點分析投影儀通用串行總線接口，支持熱插拔，傳輸速度快，可用于連接多種設(shè)備，如打印機、掃描儀、鼠標等。USB接口高清多媒體接口，可以傳輸高清視頻和音頻信號，常用于連接電視、投影儀等設(shè)備。HDMI接口一種無線通信技術(shù)，可實現(xiàn)短距離的設(shè)備間的數(shù)據(jù)傳輸，廣泛應(yīng)用于無線耳機、手機、電腦等設(shè)備之間。藍牙技術(shù)另一種無線通信技術(shù)，通過無線路由器實現(xiàn)設(shè)備接入互聯(lián)網(wǎng)，廣泛應(yīng)用于智能家居、辦公室等場景。Wi-Fi技術(shù)接口技術(shù)原理及應(yīng)用實例操作系統(tǒng)功能與分類概述06操作系統(tǒng)定義及作用闡述操作系統(tǒng)定義操作系統(tǒng)（OS）是管理計算機硬件與軟件資源的系統(tǒng)軟件，它是用戶與計算機硬件之間的接口。操作系統(tǒng)作用操作系統(tǒng)特性提供人機交互界面，管理計算機硬件與軟件資源，保證系統(tǒng)正常運行，提高資源利用率，方便用戶使用。并發(fā)性、共享性、異步性、虛擬性。123常見操作系統(tǒng)類型比較Windows系列用戶界面友好，操作簡便，應(yīng)用軟件豐富，但安全性、穩(wěn)定性相對較差，資源消耗較大。Unix/Linux系列安全性、穩(wěn)定性高，可定制性強，支持多任務(wù)、多用戶，但需要一定的技術(shù)基礎(chǔ)，應(yīng)用軟件相對較少。macOS系列界面優(yōu)美，性能卓越，特別適合設(shè)計和多媒體工作，但硬件適配性較差，市場份額較小。移動操作系統(tǒng)iOS和Android，觸控操作，應(yīng)用豐富，便于攜帶，但與桌面操作系統(tǒng)相比，功能和性能有所限制。對CPU進行管理，實現(xiàn)進程的創(chuàng)建、調(diào)度、終止等操作，保證系統(tǒng)的正常運行。對內(nèi)存和外存進行管理，實現(xiàn)存儲空間的分配與回收，提高存儲資源的利用率。組織和管理計算機中的文件和目錄，提供文件的存儲、檢索、共享和保護等功能。對計算機硬件設(shè)備進行管理，包括設(shè)備的驅(qū)動程序、設(shè)備的分配與回收、設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)控等。核心功能模塊剖析進程管理存儲管理文件系統(tǒng)設(shè)備管理計算機網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識普及07計算機網(wǎng)絡(luò)定義計算機網(wǎng)絡(luò)是指將地理位置不同的具有獨立功能的多臺計算機及其外部設(shè)備，通過通信線路連接起來，在網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)管理軟件及網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的管理和協(xié)調(diào)下，實現(xiàn)資源共享和信息傳遞的系統(tǒng)。發(fā)展歷程計算機網(wǎng)絡(luò)經(jīng)歷了從最初的局域網(wǎng)（LAN）到廣域網(wǎng)（WAN），再到互聯(lián)網(wǎng)（Internet）的發(fā)展過程。其中，ARPANET是互聯(lián)網(wǎng)的雛形，而現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)則是基于TCP/IP協(xié)議的全球性網(wǎng)絡(luò)。計算機網(wǎng)絡(luò)定義和發(fā)展歷程網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)是指網(wǎng)絡(luò)中各個節(jié)點之間的連接方式。常見的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)包括總線型、星型、環(huán)型、樹型和網(wǎng)狀型等。不同的拓撲結(jié)構(gòu)具有不同的特點，適用于不同的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)傳輸介質(zhì)是網(wǎng)絡(luò)中信息傳輸?shù)妮d體。常見的傳輸介質(zhì)包括雙絞線、同軸電纜、光纖和無線傳輸?shù)取Ｃ糠N傳輸介質(zhì)都有其獨特的傳輸特性和適用范圍。傳輸介質(zhì)網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)和傳輸介質(zhì)OSI七層模型OSI七層模型是ISO制定的網(wǎng)絡(luò)標準模型，將網(wǎng)絡(luò)通信分為七層，分別是物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會話層、表示層和應(yīng)用層。每層都有特定的功能和協(xié)議。TCP/IP協(xié)議TCP/IP協(xié)議是互聯(lián)網(wǎng)的核心協(xié)議，由傳輸控制協(xié)議（TCP）和互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議（IP）組成。TCP協(xié)議負責(zé)數(shù)據(jù)的可靠傳輸，而IP協(xié)議則負責(zé)數(shù)據(jù)的路由和尋址。TCP/IP協(xié)議具有開放性和跨平臺性，成為了互聯(lián)網(wǎng)廣泛采用的協(xié)議標準?；ヂ?lián)網(wǎng)協(xié)議體系簡介數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概念及關(guān)系模型08數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)定義和組成要素數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)定義數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是一種用于存儲、管理、訪問和維護數(shù)據(jù)的信息系統(tǒng)，通常由數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)庫管理員組成。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成要素數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)、軟件、硬件和人員四個要素。其中，數(shù)據(jù)是存儲在數(shù)據(jù)庫中的信息，軟件包括數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序，硬件是存儲和訪問數(shù)據(jù)的物理設(shè)備，人員包括數(shù)據(jù)庫管理員和用戶。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)共享、數(shù)據(jù)獨立性、數(shù)據(jù)冗余度低、數(shù)據(jù)一致性和數(shù)據(jù)安全性等特點。123關(guān)系模型定義關(guān)系模型中的基本術(shù)語包括關(guān)系、屬性、元組、鍵、域等。其中，關(guān)系是表格的集合，屬性是表格的列，元組是表格的行，鍵是唯一標識元組的屬性或?qū)傩约?，域是屬性的取值范圍。關(guān)系模型的基本術(shù)語關(guān)系模型的性質(zhì)關(guān)系模型具有數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單、數(shù)據(jù)獨立性高、數(shù)據(jù)操作方便等優(yōu)點，但也存在數(shù)據(jù)查詢效率低、數(shù)據(jù)插入和刪除操作復(fù)雜等缺點。關(guān)系模型是一種采用表格形式表達數(shù)據(jù)之間關(guān)系的數(shù)據(jù)模型，由行和列組成，每行表示一個記錄，每列表示一個字段。關(guān)系模型基本概念和性質(zhì)SQL語言基礎(chǔ)操作指南SQL語言簡介SQL（StructuredQueryLanguage）是一種用于訪問和操作關(guān)系數(shù)據(jù)庫的標準語言，包括數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)更新、數(shù)據(jù)定義和數(shù)據(jù)控制等功能。030201SQL語言的基本語法SQL語言的基本語法包括數(shù)據(jù)查詢語句（SELECT）、數(shù)據(jù)更新語句（INSERT、UPDATE、DELETE）、數(shù)據(jù)定義語句（CREATE、ALTER、DROP）和數(shù)據(jù)控制語句（GRANT、REVOKE）等。SQL語言的操作實例通過具體的SQL語句操作實例，可以深入了解SQL語言的用法和技巧，例如選擇特定條件的數(shù)據(jù)、排序和分組數(shù)據(jù)、連接多個表等。信息安全與防護策略分享09包括病毒、蠕蟲、特洛伊木馬等，通過網(wǎng)絡(luò)或存儲介質(zhì)傳播，破壞系統(tǒng)文件、竊取數(shù)據(jù)或造成網(wǎng)絡(luò)癱瘓。通過偽裝成可信賴的實體，誘騙用戶提供敏感信息，如用戶名、密碼、信用卡信息等。利用系統(tǒng)或應(yīng)用程序的漏洞，未經(jīng)授權(quán)訪問系統(tǒng)或竊取數(shù)據(jù)。利用人性的弱點，如好奇心、貪婪、信任等，通過欺騙手段獲取敏感信息。信息安全威脅類型分析惡意軟件攻擊釣魚攻擊漏洞攻擊社交工程攻擊加密技術(shù)原理及應(yīng)用場景使用相同的密鑰進行加密和解密，算法簡單高效，但密鑰管理困難。應(yīng)用場景：加密通信、文件加密等。對稱加密使用一對密鑰進行加密和解密，公鑰公開，私鑰保密，解決了密鑰管理問題。應(yīng)用場景：數(shù)字簽名、密鑰交換等。非對稱加密將任意長度的輸入轉(zhuǎn)換為固定長度的輸出，具有不可逆性和唯一性，常用于數(shù)據(jù)完整性驗證和密碼存儲。散列函數(shù)訪問控制制定嚴格的訪問控制策略，限制對敏感資源的訪問，防止非法入侵。威脅檢測與防御實時監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)流量，檢測并阻止惡意攻擊和病毒傳播，提高系統(tǒng)安全性。數(shù)據(jù)過濾與防泄漏對進出網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)進行過濾和檢查，防止敏感數(shù)據(jù)外泄和非法數(shù)據(jù)入侵。定期更新與升級及時更新防火墻軟件和規(guī)則庫，以應(yīng)對不斷變化的網(wǎng)絡(luò)威脅和攻擊手段。防火墻技術(shù)部署建議算法設(shè)計與分析基礎(chǔ)入門10算法定義算法是指為解決某個問題或達成某種目標而采取的一系列清晰定義的步驟或方法。評價標準正確性、可讀性、健壯性、時間復(fù)雜度、空間復(fù)雜度等是評價算法優(yōu)劣的重要指標。算法定義及評價標準基本算法思想講解枚舉法通過遍歷所有可能的解來找出問題的解，適用于規(guī)模較小的問題。遞推法根據(jù)已知條件和數(shù)據(jù)，按遞推關(guān)系逐步推算出問題的解，常用于求解數(shù)列和遞歸問