计算机概述
- A:什么是计算机?计算机在生活中的应用举例
- 计算机(Computer)全称:电子计算机,俗称电脑。是一种能够按照程序运行,自动、高速处理海量数据的现代化智能电子设备。由硬件和软件所组成,没有安装任何软件的计算机称为裸机。常见的形式有台式计算机、笔记本计算机、大型计算机等。
- 应用举例
- 1:科学计算
- 2、数据处理#
- 3、自动控制
- 4、计算机辅助设计
- 5、人工智能
- 6、多媒体应用
- 7、计算机网络
- …
- B:什么是硬件?硬件举例
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计算机硬件(Computer Hardware)是指计算机系统中由电子,机械和光电元件等组成的各种物理装置的总称。这些物理装置按系统结构的要求构成一个有机整体为计算机软件运行提供物质基础。
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冯.诺依曼体系结构
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计算机的硬件分成5大组成部件:运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。
- 运算器和控制器是计算机的核心,合称中央处理单元(Central Processing Unit,CPU)或处理器。CPU的内部还有一些高速存储单元,被称为寄存器。其中运算器执行所有的算术和逻辑运算;控制器负责把指令逐条从存储器中取出,经译码后向计算机发出各种控制命令;而寄存器为处理单元提供操作所需要的数据。
- 存储器是计算机的记忆部分,用来存放程序以及程序中涉及的数据。它分为内部存储器和外部存储器。内部存储器用于存放正在执行的程序和使用的数据,其成本高、容量小,但速度快。外部存储器可用于长期保存大量程序和数据,其成本低、容量大,但速度较慢。
- 输入设备和输出设备统称为外部设备,简称外设或I/O设备,用来实现人机交互和机间通信。微型机中常用的输入设备有键盘、鼠标等,输出设备有显示器、打印机等。
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- C:什么是软件?软件分类及举例
- 计算机软件(Computer Software)是使用计算机过程中必不可少的东西,计算机软件可以使计算机按照事先预定好的顺序完成特定的功能
- 计算机软件按照其功能划分为系统软件与应用软件
- 系统软件: DOS(Disk Operating System), Windows, Linux, Unix, Mac, Android, iOS
- 应用软件:office QQ聊天 YY语言 扫雷
软件开发和计算机语言
- A:什么是软件
- 按照特定顺序组织的计算机数据和指令的集合
- B:什么是开发
- 软件的制作过程
- C:什么是软件开发
- 借助开发工具与计算机语言制作软件
- D:什么是计算机语言
- 人与计算机之间进行信息交流沟通的一种特殊语言
- E:计算机语言的分类
- 机器语言:
- 机器语言是直接用二进制代码指令表达的计算机语言,指令是用0和1组成的一串代码,它们有一定的位数,并分成若干段,各段的编码表示不同的含义。
- 汇编语言:
- 汇编语言是使用一些特殊的符号来代替机器语言的二进制码,计算机不能直接识别,需要用一种软件将汇编语言翻译成机器语言。
- 高级语言:
- 使用普通英语进行编写源代码,通过编译器将源代码翻译成计算机直接识别的机器语言,之后再由计算机执行。
- 高级语言包括C,C++,C#,JAVA
- 机器语言:
人机交互
A:人机交互的两种方式
- a:命令行方式
- 需要有一个控制台,输入特定的指令,让计算机完成一些操作。较为麻烦,需要记录住一些命令。
- b:图形化界面方式
- 这种方式简单直观,使用者易于接受,容易上手操作。
键盘功能键和快捷键
- A:键盘功能键
- a:Tab
- b:Shift
- c:Ctrl
- d:Alt
- e:空格
- f:Enter
- g:Window
- h:上下左右键
- i:PrtSc(PrintScreen)屏幕截图
- B:键盘快捷键
- a:Ctrl+A 全选
- b:Ctrl+C 复制
- c:Ctrl+V 粘贴
- d:Ctrl+X 剪切
- e:Ctrl+Z 撤销
- f:Ctrl+S 保存
如何打开DOS控制台
- A:xp下如何打开DOS控制台?
- a:开始–程序–附件–命令提示符
- b:开始–运行–cmd–回车
- c:win+r–cmd–回车
- B:win7下如何打开DOS控制台?
- a:开始–所有程序–附件–命令提示符
- b:开始–搜索程序和文件–cmd–回车
- c:win+r–cmd–回车
- C:win8下如何打开DOS控制台
- a:鼠标左击开始–下箭头–命令提示符
- b:鼠标右击开始–搜索–cmd–回车
- c:鼠标右击开始–运行–cmd–回车
- d:win+r–cmd–回车
常用的DOS命令
- A:d: 回车 盘符切换
- B:dir(directory):列出当前目录下的文件以及文件夹
- C:cd (change directory)改变指定目录(进入指定目录)
- D:cd… : 退回到上一级目录
- E💿 退回到根目录
- F:cls : (clear screen)清屏
- G:exit : 退出dos命令行(分割线上的需要掌握,下的了解)
- /=========================================================
- md (make directory) : 创建目录
- rd (remove directory): 删除目录
- del (delete): 删除文件,删除一堆后缀名一样的文件*.txt
- notepad 创建文件
- 删除带内容的文件夹
- rd + /s 文件夹名称(询问是否删除)
- rd + /q + /s 文件夹名称(直接删除)
1970的含义
1969年
8月,贝尔实验室的程序员肯汤普逊利用妻儿离开一个月的机会,开始着手创造一个全新的革命性的操作系统,他使用B编译语言在老旧的PDP-7机器上开发出了Unix的一个版本。随后,汤普逊和同事丹尼斯里奇改进了B语言,开发出了C语言,重写了UNIX,新版于1971年发布。
1970年1月1日 算 UNIX 和 C语言 生日。
最初计算机操作系统是32 位,而时间也是用 32 位表示。
System.out.println(Integer.MAX_VALUE);
2147483647
Integer在 JAVA 内用 32 位表 示,因此 32 位能表示的最大值是 2147483647。 另外1 年 365 天的总秒数是 31536000,
2147483647/31536000 = 68.1
也就是说32 位能表示的最长时间是 68 年,而实际上到 2038年 01 月 19 日 03 时 14 分 07
秒,便会到达最大时间,过了这个时间点,所 有 32 位操作系统时间便会变 为
10000000 00000000 00000000 00000000
也就是1901年 12月 13 日 20时 45 分 52 秒,这样便会出现时间回归的现象,很多软件便会运 行异常了。
到这里,我想问题的答案已经出来了:
因为用32 位来表示时间的最大间隔是 68 年,而最早出现的 UNIX 操作系统考虑到计算
机产生的年代和应用的时限综合取了 1970 年 1 月 1 日作为 UNIX TIME 的纪元时间 ( 开始
时间 ) ,而 java 自然也遵循了这一约束。
至于时间回归的现象相信随着64 为操作系统 的产生逐渐得到解决,因为用 64 位操作
系统可以表示到 292,277,026,596年 12月 4 日 15时 30 分 08 秒,相信我们的 N 代子孙,哪
怕地球毁灭那天都不用愁不够用了,因为这个时间已经是千亿年以后了。
最后一个问题:上面System.out.println(new Date(0)),打印出来的时间是8点而非0点,
原因是存在系统时间和本地时间的问题,其实系统时间依然是0点,只不过我的电脑时区
设置为东8区,故打印的结果是8点。
ASCII码表完整版
Text only语言: Ascii码表(全)
ASCII Table (7-bit)
(ASCII = American Standard Code for Information Interchange)
IEEE 754
IEEE二进制浮点数算术标准(IEEE 754)是1980年代以来最广泛使用的浮点数运算标准,为许多CPU与浮点运算器所采用。这个标准定义了表示浮点数的格式(包括负零-0)与反常值(denormal number)),一些特殊数值(无穷(Inf)与非数值(NaN)),以及这些数值的“浮点数运算符”;它也指明了四种数值舍入规则和五种例外状况(包括例外发生的时机与处理方式)。
IEEE 754规定了四种表示浮点数值的方式:单精确度(32位)、双精确度(64位)、延伸单精确度(43比特以上,很少使用)与延伸双精确度(79比特以上,通常以80比特实做)。只有32位模式有强制要求,其他都是选择性的。大部分编程语言都有提供IEEE浮点数格式与算术,但有些将其列为非必需的。例如,IEEE 754问世之前就有的C语言,现在有包括IEEE算术,但不算作强制要求(C语言的float通常是指IEEE单精确度,而double是指双精确度)。
该标准的全称为IEEE二进制浮点数算术标准(ANSI/IEEE Std 754-1985),又称IEC 60559:1989,微处理器系统的二进制浮点数算术(本来的编号是IEC 559:1989)[1]。后来还有“与基数无关的浮点数”的“IEEE 854-1987标准”,有规定基数为2跟10的状况。现在最新标准是“IEEE 854-2008标准”。
在六、七十年代,各家计算机公司的各个型号的计算机,有着千差万别的浮点数表示,却没有一个业界通用的标准。这给数据交换、计算机协同工作造成了极大不便。IEEE的浮点数专业小组于七十年代末期开始酝酿浮点数的标准。在1980年,英特尔公司就推出了单片的8087浮点数协处理器,其浮点数表示法及定义的运算具有足够的合理性、先进性,被IEEE采用作为浮点数的标准,于1985年发布。而在此前,这一标准的内容已在八十年代初期被各计算机公司广泛采用,成了事实上的业界工业标准。
浮点数剖析
表示比特的约定
把W个比特(bit)的数据,从内存地址低端到高端,以0到W−1编码。通常将内存地址低端的比特写在最右边,称作最低有效位(least significant bit或lsb),代表最小的比特,改变时对整体数值影响最小的比特。声明这一点的必要性在于X86体系架构是小端序的数据存储。
对于十进制整数N,必要时表示为N10以与二进制的数的表示N2相区分。
对于一个数,其二进制科学计数法表示下的指数的值,下文称之为指数的实际值;而根据IEEE 754标准对指数部分的编码的值,称之为浮点数表示法指数域的编码值。
整体呈现
IEEE 754浮点数的三个域
二进制浮点数是以符号数值表示法的格式存储——最高有效位被指定为符号位(sign bit);“指数部份”,即次高有效的e个比特,存储指数部分;最后剩下的f个低有效位的比特,存储“尾数”(significand)的小数部份(在非规约形式下整数部份默认为0,其他情况下一律默认为1)。
指数偏移值
指数偏移值(exponent bias),是指浮点数表示法中的指数域的编码值为指数的实际值加上某个固定的值,IEEE 754标准规定该固定值为 2e-1 - 1[2],其中的e为存储指数的比特的长度。
以单精度浮点数为例,它的指数域是8个比特,固定偏移值是28-1 - 1 = 128−1 = 127. 单精度浮点数的指数部分实际取值是从128到-127。例如指数实际值为1710,在单精度浮点数中的指数域编码值为14410, 即14410 = 1710 + 12710.
采用指数的实际值加上固定的偏移值的办法表示浮点数的指数,好处是可以用长度为e个比特的无符号整数来表示所有的指数取值,这使得两个浮点数的指数大小的比较更为容易。
规约形式的浮点数
如果浮点数中指数部分的编码值在 exponent 之间,且尾数部分最高有效位(即整数字)是1,那么这个浮点数将被称为规约形式的浮点数。
非规约形式的浮点数
如果浮点数的指数部分的编码值是0,尾数为非零,那么这个浮点数将被称为非规约形式的浮点数。IEEE 754标准规定:非规约形式的浮点数的指数偏移值比规约形式的浮点数的指数偏移值大1. 例如,最小的规约形式的单精度浮点数的指数部分编码值为1,指数的实际值为-126;而非规约的单精度浮点数的指数域编码值为0,对应的指数实际值也是-126而不是-127。实际上非规约形式的浮点数仍然是有效可以使用的,只是它们的绝对值已经小于所有的规约浮点数的绝对值;即所有的非规约浮点数比规约浮点数更接近0。规约浮点数的尾数大于等于1且小于2,而非规约浮点数的尾数小于1且大于0.
特殊值
32位单精度
64位双精度
浮点数的比较
浮点数基本上可以按照符号位、指数域、尾数域的顺序作字典比较。显然,所有正数大于负数;正负号相同时,指数的二进制表示法更大的其浮点数值更大。
浮点数的舍入
任何有效数上的运算结果,通常都存放在较长的暂存器中,当结果被放回浮点格式时,必须将多出来的比特丢弃。 有多种方法可以用来运行舍入作业,实际上IEEE标准列出4种不同的方法:
舍入到最接近:会将结果舍入为最接近且可以表示的值。这是缺省的近似方法。
朝+∞方向舍入:会将结果朝正无限大的方向舍入。
朝-∞方向舍入: 会将结果朝负无限大的方向舍入。
朝0方向舍入: 会将结果朝0的方向舍入。