计算机原理
计算机原理
目录
[TOC]
第一课，什么是计算机
图灵模型，程序的概念
第二课，冯·诺依曼结构
ENIAC，图灵模型是哲学上对现代计算机的首次描述，冯诺依曼结构是图灵模型基础上，对计算机的具体实现
| 时间 | 计算机意义 | 名字 | 补充 |
|---|---|---|---|
| 17世纪 | 第一台机械计算机 | 机械，专用（不可编程） | |
| 1939 | 第一台电子计算机（全名：阿塔纳索夫-贝里计算机） | ABC | 电子、专用、非图灵完全 |
| 1946 | 第二台电子计算机，第一台通用电子计算机（此前图灵提出通用计算设备设想） | ENIAC | 电子、通用（可编程）、图灵完全 |
| 1950 | 第一台冯 · 诺依曼体系计算机 | EDVAC | 存储程序原理（编程变得简单） |
| 至今 | 几乎所有计算机都是冯·诺依曼体系（还有一种哈佛结构） |
年份记忆编码：三脚架（三个脚为abc）上放的（安尼安可的）石榴被悟空采了去吃
冯诺依曼内容
- 二进制
- 程序和数据存储在存储器
- 硬件【（存储器）、（逻辑单元、控制单元）、（输入系统、输出系统）】
第三课，进制
转换方法与原理，Window自带计算器能进制转换
第四课，摩尔斯码和布莱叶盲文
计算机编码：高低电频
第五课，存储整数
存储单位
TB太字节>GB千兆字节>MB兆字节>KB千字节>B字节
km千米>m米>mm毫米>μm微米>nm纳米>pm皮米
s秒 >ms毫秒 >μs微秒 >ns纳秒 >ps皮秒 >fs飞秒>as阿秒>zs仄秒>ys幺秒
1.【无符号表示法】
编码：转换为二进制，高位补零。
解码：逆运算
2.【符号加绝对值表示法】存储音频会用到，实数也把符号位单独了出来
编码：转换为二进制，高位补零。0正1负
解码：逆运算
3.【补码表示法】计算机常用
编码：转换为二进制，高位补零。若负数则取补码
解码：负则补码
【时钟法——补码原理】
1.模型：一个时钟分两边口诀：
0算正（不用算补码），下算负（1开头）；左半负数大故1，右半正数小故0
2.优点：运用模运算原理，把减法换加法
3.取补码两种方法：【取反加一】【1前再取反）】
我习惯用后者，前者是原理，后者是总结后的简便。模运算时钟原理：
10000-1001=1111-1001+1【先取反后加一】
溢出例外
第六课，存储实数
实数存储 编码：转换为二进制，高位补零。科学计数法规范化，用余码系统转换指数，连接（符号+指数+尾数） 解码：逆运算 余码系统：用于存储指数 优点：可以把负指数存储为正指数（指数不用参与减法） IEEE标准（电气和电子工程师协会） 单精度：32位，1符号+08指数+23尾数（余127码） 双精度：32位，1符号+11指数+52尾数（余1023码）
溢出例外
第七课，存储文本
| 编码 | 地区 | 存储大小 | 补充 |
|---|---|---|---|
| ASCII | 美国 | 1字节8位 | 128，开头为0 |
| ISO-8859-1 | 欧洲 | 1字节8位 | ASCII基础上扩充另一半（扩展ASCII编码表） |
| GB2312>GBK>GB18030 | 中国 | 3字节 | ASCII基础上加2个字节映射新增字符新的GB兼容旧的 |
| BIG5 | 台湾 | 略 | 略 |
| JIS | JIS | 略 | 略 |
| ANSI | 全世界 | 会变 | 范畴，根据操作系统语言而改变简体中文>GB2312，繁体中文>Big5日文>JIS |
| Unicode | 全世界 | 会变 | 存储时要先查表，再转换（其他编码没第二步）转换规则：Utf-8，Utf-16，Utf-32 |
| UTF-8UTF-8-BOM | 字符的长度随机而不占满（4种存储长度），节省存储空间开头：0(ascii),10,110,1110,11110分别代表不同意义和字节长度 | ||
| UTF-16 | 介于UTF-8和UTF-32之间，用2个或4个字节存储字符 | ||
| UTF-32 | 始终用4字节存储，查表后不转换直接存储，拿空间换时间 | ||
| UCS-2 Big EndianUCS-2 Little Endian | 对每一个Unicode码位使用2字节字集UCS-2可看成UTF-16子集,不支持UTF-16中超过2字节的字集 | ||
| UCS-4 | UTF-32 原是 UCS-4 的子集，但就现状而言，除了 UTF-32 标准包含额外的Unicode 意涵，UCS-4和UTF-32 大体是相同的 |
第八课，存储音频、图像、视频
音频 特点：模拟数据，连续 方案：采样（个/s），量化（b） 参数：采样率，每样本位or位深度，位率（位深度x采样率） 编码：无符号表示法 或 绝对值表示法 编码标准：MP3等 图像——光栅图 特点：模拟数据，连续 方案：采样，样本 参数：解析度（每英寸像素），色彩深度（b，真彩色共24位√，索引色共8位） 编码标准：bmp,tif,png,jpeg 图像——矢量图 方案：存储绘制公式及颜色 编码标准：dwg,dxf 视频 方案：就是一堆图像 编码标准：MPEG（只针对视频） 封装格式：avi,rmvb,mp4,wmv（视频+音频的封装）
第九课，电报机和续电器
电报机（物理电路为例） 原理：开关控制发声器，用摩尔斯码传递原理 局限：距离长电阻大 改进：续电器续电 续电器 补充：根据续电器的初始位置，又可制成非门