第1章基于计算机问题的求解
1.1问题描述与建模
1.1.1建模类型：
数学建模：用计算得到的结果来解释实际问题，并接受实际的检验
数据建模：是数据特征的抽象，是数据库管理的教学形式框架
UML建模：用于面向对象设计的建模语言规格说明，是表示标准
可视化建模：以图形的方式描述所开发的系统的过程
3D建模：通过虚拟三维空间构建出三维数据的模型
业务建模：以软件模型方式描述企业管理和业务所涉及的对象和要素、以及它们的属性、行为和彼此关系，业务建模强调以体系
计算机科学：
·是研究计算机及其周围各种现象和规律的科学；
·是一门包含各种各样与计算和信息处理相关主题的系统学科。
1.2计算机科学学科的领域
计算机科学的分类：
理论计算机科学：计算理论、计算机理论、计算机科学基础、计算机科学数学基础
实验计算机科学：·关注于控制原理和系统实现
计算机学科：
·研究计算机的设计制造；利用计算机进行信息获取，表示，存储，处理控制等的理论、原则、方法和技术的学科
第2章计算机信息数字化基础
2.1数制及其在计算机中的表示
2.1.1计算机都涉及哪些数制？
·二进制>计算机
·十进制>人
·八进制>协调人和计算机矛盾
·十六进制
2.1.2二进位制的极大优势：0，1
·易于物理实现
·二进制运算规则简单
·机器可靠性高
·通用性强，可用于逻辑运算
2.1.3各种数制的特征
·二进制数字符号：0、1；逢二进一例：0+1=1，1+1=10
·八进制数字符号：0、1、2、3、4
、5、6、7；逢八进一例：7+1=10，77+1=100。·十六进制0、1、、9、A、B、C、D、E、F；逢十六进一例：3F+1=40，AFF+1=B00。
2.1.4不同数制之间的转换
十进制转二进制：
不断除以基数2，倒序取余数十进制整数可以精确转换为二进制整数
2.2二进制数据计算
2.2.1计算机中的数据与数值的区别：
数据：泛指可存储在计算机内的数字、数值、声音、文字、图片等所有信息；
·数值：可计算的定量的数据
2.2.2有符号数的表示：
最高有效位表示符号  0表示正号；1表示负号
2.2.3机器数的三种编码方法
原码反码补码
2.2.4原码求法：
·根据定义求原码
·直接写出原码
符号位为“0"表示正，符号位为
“1”表示负，数值部分与真值相同。
2.2.5反码求法：
·根据定义求反码
·正数的反码表示与其原码表示相同，负数的反码表示是把原码除符号位以外的各位取反。
2.2.6求补码的方法：
·根据定义求补码
·写出负数的原码，除符号位外按位取反+1
2.2.7补码的理解
计算机系统通常采用补码运算；仅用加法器就可实现所有算术运算；·符号位和数值部分一样参加运算。
2.2.8补码的表示范围：
-2n-1~2n-1-1
当n=8时补码表示范围：
-128~+127
2.3数值的定点表示和浮点表示
数值型数据的表示小数点的两种方法：
·定点表示
·浮点表示3.14X10°
定点—小数点位置固定：3.14
浮点——小数点位置变化：3.14
0.314X1010.0314X102小数点的位置在移动，数值大小不变
2.3.1定点小数
小数点位置固定在某一位置。
2.3.2浮点表示的特点
·表示数据的范围大
·计算有误差
·32位浮点数，有效数字有限
2.4逻辑运算
与或非
2.5西文字符的编码与标准交换
2.5.1ASCII码
全称为美国标准信息交换码，是目前国际上最为流行的字符信息编码方案。
ASCII码包括0~9十个数字、大小写英文字母及专用符号等95种可打印字符，还有33种控制字符（如回车、换行等）。
ASCII码有7位码和8位码两种
2.5.2汉字的特点
·字数多。共6万左右，需要的编码多。
·字形复杂。20画以上需要字模点阵多。
·同音字多。需要输入方法灵活。计算机对于汉字的处理实际上就是对各种汉字代码进行转换。
2.5.3汉字编码
·汉字输入码
·汉字国标码
·汉字机内码
·汉字字形码
2.5.4通用字符编码集UCS
国际标准ISO 10646定义了通用字符集（UCS），它包含了世界上大多数可书写的字符系统。
2.6多媒体信息编码
2.6.1图像数字化
·扫描仪等输入设备捕捉后产生影像，将其数字化后以位图形式存储
·对模拟图像进行采样、量化和编码生成计算机可识别的二进制的数字图像
声音信息数字化就是将表示声音的模拟信号转化为数字声音信号，以便于计算机处理。
2.6.2声音信息数字化
采样、量化、编码   
2.6.3颜
通过眼、脑和我们的生活经验所产生的一种对光的视觉效应。
我们肉眼所见到的光线，是由波长范围很窄的电磁波产生的，不同波长的电磁波表现为不同的颜。
2.6.4RGB模型
红（Red）、绿（Green）、蓝（Blue）是颜的三原，以不同比例将原混合，可以产生出其他的颜。
第3章计算机的工作原理与硬件体系结构
电子计算机发展的基础核心部件：与门、非门
存储器存储程序—把存储起来
机器指令：是人对计算机发出的工作命令，它通知计算机执行某种操作。通常一条指令对应着一种计算机硬件能直接实现的基本操作，如“取数”、“存数”、“加”、“减”等等。
3.1冯诺依曼体系结构
冯·诺依曼结构的两大核心思想：“存储程序”和“二进制编码”
计算机的体系结构
五大部分组成：控制器、运算器、存储器、输入设备、输出设备。
3.2硬件体系结构
CPU由寄存器（R）和算术逻辑单元（ALU）组成
寄存器：是存储装置，提供ALU输入、记录ALU输出，分为通用寄存器（只为ALU提供输入）和累加器
3.2.1多级存储结构.
计算机存储主要分为四层：即由微处理器存储层、高速缓冲存储层、主存储层和外存储层。
1、微处理器存储层
微处理器存储层是多级存储器体系结构的第一层，由CPU内部的通用寄存器堆、指令与数据缓冲栈来实现。一些指令可直接在CPU的通用寄存器中运行。
2、高速缓冲存储器Cache层多级存储器体系结构的第二层，设置在CPU和主存之间的存储器。封装在CPU内部。
3、主存储器层
俗称“内存”，属于第三层存储，它是处理器可以直接访问的唯一的大容量存储区域。
3.2.2主板、输入设备、输出设备多级
总线的类型
内部总线
系统总线
外部总线
计算机课总线技术指标：带宽，频率，位宽
输入设备
鼠标、键盘、光学阅读设备、图形输入设备、图像输入设备、模拟输入设备等
输出设备
显示器
分辨率是显示器的一个重要技术指标，它是用屏幕上每行的像素数与每帧（每个屏幕画面）行数的乘积表示的。
打印机
喷墨、激光打印机为主