计算机基础知识 - 快速指南

计算机基础 - 简介

作为一个现代的孩子，你一定使用过、见过或读过有关计算机的内容。这是因为它们是我们日常生活中不可或缺的一部分。无论是学校、银行、商店、火车站、医院还是您自己的家中，电脑无处不在，使我们的工作变得更加轻松快捷。由于它们是我们生活中不可或缺的一部分，因此我们必须了解它们是什么以及它们如何发挥作用。让我们从正式定义计算机一词开始。

计算机的字面意思是可以计算的设备。然而，现代计算机的功能远不止计算。计算机是一种接收输入、根据用户指令存储或处理输入并以所需格式提供输出的电子设备。

输入-过程-输出模型

计算机输入称为数据，根据用户指令对其进行处理后获得的输出称为信息。可以使用算术和逻辑运算进行处理以获得信息的原始事实和数字称为数据。

可应用于数据的过程有两种类型 -

算术运算- 示例包括加法、减法、微分、平方根等计算。
逻辑运算- 示例包括比较运算，例如大于、小于、等于、相反等。

实际计算机的相应数字看起来像这样 -

计算机的基本部分如下 -

输入单元- 用于向计算机输入数据和指令的键盘和鼠标等设备称为输入单元。
输出单元- 用于以所需格式向用户提供信息的打印机和视觉显示单元等设备称为输出单元。
控制单元- 顾名思义，该单元控制计算机的所有功能。计算机的所有设备或部分通过控制单元进行交互。
算术逻辑单元- 这是计算机的大脑，所有算术运算和逻辑运算都发生在其中。
内存- 进程的所有输入数据、指令和数据都存储在内存中。内存有两种类型——主内存和辅助内存。主内存位于 CPU 内部，而辅助内存则位于 CPU 外部。

控制单元、算术逻辑单元和存储器统称为中央处理单元或CPU。我们看得见、摸得着的键盘、鼠标、打印机等计算机设备都是计算机的硬件组件。使用这些硬件部件使计算机发挥作用的指令或程序集称为软件。我们看不到或触摸不到软件。硬件和软件都是计算机工作所必需的。

计算机的特点

为了理解为什么计算机是我们生活中如此重要的一部分，让我们看看它的一些特征 -

速度- 通常，计算机每秒可以执行 3-400 万条指令。
准确性- 计算机表现出非常高的准确性。可能发生的错误通常是由于不准确的数据、错误的指令或芯片中的错误造成的——所有这些都是人为错误。
可靠性- 计算机可以重复执行相同类型的工作，而不会因疲劳或无聊而出现错误，这在人类中很常见。
多功能性- 计算机可以执行广泛的工作，从数据输入和订票到复杂的数学计算和连续的天文观测。如果您能按照正确的指令输入必要的数据，计算机就会进行处理。
存储容量- 计算机可以存储大量数据，而成本只是传统文件存储的一小部分。此外，数据不会受到与纸张相关的正常磨损。

使用计算机的优点

现在我们知道了计算机的特性，我们可以看到计算机提供的优势 -

计算机可以以相同的精度重复执行相同的任务。
计算机不会感到疲倦或无聊。
计算机可以承担日常任务，同时释放人力资源以实现更智能的功能。

使用电脑的缺点

尽管有这么多优点，计算机也有一些自己的缺点 -

计算机没有智能；他们盲目地遵循指示而不考虑结果。
定期供电是计算机正常工作所必需的，但这在任何地方都可能很困难，尤其是在发展中国家。

开机

启动计算机或计算机嵌入式设备称为启动。引导分两步进行 -

接通电源
将操作系统加载到计算机的主内存中
使所有应用程序保持就绪状态，以备用户需要

计算机开机时运行的第一个程序或指令集称为BIOS或基本输入输出系统。BIOS 是一种固件，即永久编程到硬件中的一段软件。

如果系统已经在运行但需要重新启动，则称为重新启动。如果已安装软件或硬件或系统异常缓慢，则可能需要重新启动。

有两种类型的启动 -

冷启动- 当系统通过打开电源启动时称为冷启动。冷启动的下一步是加载 BIOS。
热启动- 当系统已经运行并且需要重新启动或重新引导时，称为热启动。热启动比冷启动更快，因为 BIOS 不会重新加载。

计算机基础 - 分类

历史上，计算机是根据处理器类型进行分类的，因为处理器和处理速度的发展是发展基准。最早的计算机使用真空管进行处理，体积庞大且经常出故障。然而，随着真空管被晶体管和芯片取代，它们的尺寸减小了，处理速度成倍增加。

所有现代计算机和计算设备都使用微处理器，其速度和存储容量日益猛增。现在计算机的发展基准是它们的大小。计算机现在根据其用途或大小进行分类 -

桌面
笔记本电脑
药片
服务器
大型机
超级计算机

让我们详细看看所有这些类型的计算机。

桌面

台式计算机是专为个人在固定位置使用而设计的个人计算机 (PC) 。IBM 是第一台引入并普及台式机使用的计算机。台式机通常具有CPU（中央处理单元）、显示器、键盘和鼠标。台式机的推出使计算机在普通民众中普及，因为它结构紧凑且价格实惠。

随着桌面电脑的普及，许多软件和硬件设备都是专门为家庭或办公室用户开发的。这里最重要的设计考虑是用户友好性。

笔记本电脑

尽管台式机非常受欢迎，但在 2000 年代，它被一种更紧凑、更便携的个人电脑（称为笔记本电脑）所取代。笔记本电脑也称为笔记本电脑或简称笔记本。笔记本电脑使用电池运行，并使用 Wi-Fi（无线保真）芯片连接到网络。它们还配备了能效芯片，以便尽可能节省电力并延长使用寿命。

现代笔记本电脑具有足够的处理能力和存储容量，可用于所有办公、网站设计、软件开发甚至音频/视频编辑。

药片

笔记本电脑进一步小型化后，开发出了具有台式机处理能力但又小到可以握在手掌中的机器。平板电脑具有通常为 5 至 10 英寸的触摸屏，可使用一根手指触摸图标并调用应用程序。

键盘也会在需要时虚拟显示并通过触摸笔画使用。在平板电脑上运行的应用程序称为应用程序。他们使用 Microsoft（Windows 8 及更高版本）或 Google (Android) 的操作系统。苹果电脑开发了自己的平板电脑，称为iPad ，它使用名为iOS 的专有操作系统。

服务器

服务器是具有高处理速度的计算机，可为网络上的其他系统提供一项或多项服务。它们可能附有或没有附有屏幕。连接在一起以共享资源的一组计算机或数字设备称为网络。

服务器具有较高的处理能力，可以同时处理多个请求。网络上最常见的服务器包括 -

文件或存储服务器
游戏服务器
应用服务器
数据库服务器
邮件服务器
打印服务器

大型机

大型机是银行、航空公司和铁路等组织使用的计算机，每秒处理数百万和数万亿笔在线交易。大型机的重要特征是 -

尺寸大
比服务器快数百倍，通常每秒数百兆字节
非常贵
使用制造商提供的专有操作系统
内置硬件、软件和固件安全功能

超级计算机

超级计算机是地球上最快的计算机。它们用于为科学和工程应用执行复杂、快速且耗时的计算。超级计算机的速度或性能以万亿次浮点运算为单位，即每秒 1012 次浮点运算。

中国超级计算机“神威·太湖之光”是世界上速度最快的超级计算机，其速度为每秒 93 petaflops，即每秒 93 万亿次浮点运算。

超级计算机最常见的用途包括 -

分子作图和研究
天气预报
环境研究
石油和天然气勘探

计算机基础 - 软件概念

如您所知，硬件设备需要用户指令才能运行。实现单一结果的一组指令称为程序或过程。许多程序一起运行来完成一项任务，从而形成一个软件。

例如，文字处理软件使用户能够创建、编辑和保存文档。网络浏览器使用户能够查看和共享网页和多媒体文件。有两类软件 -

系统软件
应用程序软件
实用软件

让我们详细讨论它们。

系统软件

运行计算机硬件部分和其他应用软件所需的软件称为系统软件。系统软件充当硬件和用户应用程序之间的接口。因为硬件设备或机器和人类使用不同的语言，所以需要接口。

机器只能理解二进制语言，即 0（没有电信号）和 1（有电信号），而人类会说英语、法语、德语、泰米尔语、印地语和许多其他语言。英语是与计算机交互的主要语言。需要软件将所有人类指令转换为机器可理解的指令。这正是系统软件的作用。

根据其功能，系统软件分为四种类型 -

操作系统
语言处理器
设备驱动程序

操作系统

负责所有硬件部分的功能及其互操作性以成功执行任务的系统软件称为操作系统（OS）。操作系统是计算机开机时第一个加载到计算机内存中的软件，这称为引导。操作系统管理计算机的基本功能，例如在内存中存储数据、从存储设备检索文件、根据优先级调度任务等。

语言处理器

如前所述，系统软件的一个重要功能是将所有用户指令转换为机器可理解的语言。当我们谈论人机交互时，语言分为三种类型 -

机器级语言- 这种语言只不过是机器可以理解的一串 0 和 1。它完全依赖于机器。
汇编级语言- 这种语言通过定义助记符引入了一个抽象层。助记符是类似于英语的单词或符号，用于表示一长串 0 和 1。例如，单词“READ”可以被定义为表示计算机必须从存储器中检索数据。完整的指令还会告诉内存地址。汇编级语言是机器相关的。
高级语言- 这种语言使用类似英语的语句，完全独立于机器。使用高级语言编写的程序易于创建、阅读和理解。

用Java、C++等高级编程语言编写的程序称为源代码。机器可读形式的指令集称为目标代码或机器代码。将源代码转换为目标代码的系统软件称为语言处理器。有三种类型的语言解释器 -

汇编器- 将汇编级程序转换为机器级程序。
解释器- 将高级程序逐行转换为机器级程序。
编译器- 将高级程序一次性转换为机器级程序，而不是逐行转换。

设备驱动程序

控制和监视计算机上特定设备功能的系统软件称为设备驱动程序。需要从外部连接到系统的每个设备（例如打印机、扫描仪、麦克风、扬声器等）都有与其关联的特定驱动程序。当您连接新设备时，您需要安装其驱动程序，以便操作系统知道需要如何管理它。

应用程序软件

只执行单一任务而不执行其他任务的软件称为应用软件。应用软件的功能和解决问题的方法非常专业。因此电子表格软件只能对数字进行运算，而不能对其他数据进行运算。医院管理软件将管理医院活动，仅此而已。以下是一些常用的应用软件 -

字处理
电子表格
推介会
数据库管理
多媒体工具

实用软件

协助系统软件完成工作的应用软件称为实用软件。因此，实用软件实际上是系统软件和应用软件的交叉体。实用软件的示例包括 -

防毒软件
磁盘管理工具
文件管理工具
压缩工具
备份工具

计算机基础 - 系统软件

如您所知，系统软件充当底层硬件系统的接口。这里我们将详细讨论一些重要的系统软件。

操作系统

操作系统（OS）是计算机的生命线。连接所有基本设备，如CPU、显示器、键盘和鼠标；插上电源并打开它，认为一切都已就位。但是，除非安装了操作系统，否则计算机将无法启动或启动，因为操作系统 -

使所有硬件部件处于准备状态以遵循用户说明
不同设备之间的协调
按优先级安排多个任务
为每个任务分配资源
使计算机能够访问网络
使用户能够访问和使用应用软件

除了初始启动之外，这些是操作系统的一些功能 -

管理计算机资源，如硬件、软件、共享资源等。
分配资源
防止软件使用过程中出现错误
控制计算机的不当使用

最早的操作系统之一是MS-DOS，由 Microsoft 为 IBM PC 开发。它是一个命令行界面 (CLI)操作系统，彻底改变了 PC 市场。DOS 由于其界面而很难使用。用户需要记住执行任务的说明。为了使计算机更易于访问和用户友好，Microsoft 开发了基于图形用户界面 (GUI)的操作系统Windows，它改变了人们使用计算机的方式。

汇编器

汇编器是一种将汇编级程序转换为机器级代码的系统软件。

这些是汇编级编程提供的优点 -

更容易记住助记符，提高程序员的效率
随着错误数量的减少以及调试时间的减少，生产率也会提高
程序员可以访问硬件资源，因此可以灵活地编写针对特定计算机定制的程序

口译员

汇编级语言的主要优点是它能够优化内存使用和硬件利用率。然而，随着技术的进步，计算机拥有更多的内存和更好的硬件组件。因此，编写程序的简便性变得比优化内存和其他硬件资源更重要。

此外，人们认为有必要让少数受过训练的科学家和计算机程序员进行编程，以便计算机可以用于更多领域。由于命令与英语相似，这导致了易于理解的高级语言的发展。

用于将高级语言源代码逐行翻译成机器级语言目标代码的系统软件称为解释器。解释器将每一行代码转换为机器代码并将其存储到目标文件中。

使用解释器的优点是它们非常容易编写并且不需要很大的内存空间。然而，使用解释器有一个很大的缺点，即解释后的程序执行时间较长。为了克服这个缺点，特别是对于大型程序，编译器被开发出来。

编译器

存储完整程序、扫描它、将完整程序翻译成目标代码、然后创建可执行代码的系统软件称为编译器。从表面上看，编译器与解释器相比并不有利，因为它们 -

比口译员更复杂
需要更多内存空间
花费更多时间编译源代码

然而，编译后的程序在计算机上执行速度非常快。下图显示了如何将源代码转换为可执行代码的逐步过程 -

这些是将源代码编译为可执行代码的步骤 -

预处理- 在此阶段，通常由 C 和 C++ 等语言使用的预处理器指令被解释，即转换为汇编级语言。
词法分析- 这里所有指令都转换为词法单元，如常量、变量、算术符号等。
解析- 在这里检查所有指令以查看它们是否符合语言的语法规则。如果有错误，编译器会要求您修复它们，然后才能继续。
编译- 在此阶段，源代码被转换为目标代码。
链接- 如果有任何指向外部文件或库的链接，则其可执行文件的地址将添加到程序中。另外，如果代码需要重新排列才能实际执行，它们也会重新排列。最终的输出是准备执行的可执行代码。

计算机基础-操作系统的功能

众所周知，操作系统负责计算机系统的运行。为此，它开展了三大类活动 -

基本功能- 确保资源的最佳和有效利用
监控功能- 监控和收集与系统性能相关的信息
服务功能- 为用户提供服务

让我们看看与这些活动相关的一些最重要的功能。

处理器管理

管理计算机的 CPU 以确保其最佳利用率称为处理器管理。管理处理器基本上涉及将处理器时间分配给需要完成的任务。这称为作业调度。工作安排必须以这样的方式进行：

CPU利用率最大化
周转时间（即完成每项工作所需的时间）最短
等待时间最短
每项工作都获得最快的响应时间
实现最大吞吐量，其中吞吐量是完成每项任务所需的平均时间

操作系统有两种作业调度方法 -

抢占式调度
非抢占式调度

抢占式调度

在这种类型的调度中，可以在当前作业完成之前调度处理器要完成的下一个作业。如果出现更高优先级的作业，处理器可以被迫释放当前作业并占用下一个作业。有两种使用抢占式调度的调度技术 -

循环调度- 定义了一个称为时间片的小时间单位，每个程序一次只能获得一个时间片。如果在这一时间内没有完成，则必须在最后加入作业队列，等待所有程序都获得一个时间片。这里的优点是所有项目都有平等的机会。缺点是，如果程序在时间片结束之前完成执行，则 CPU 在剩余时间内处于空闲状态。
响应率调度- 响应率定义为

$$\frac{已用\:时间}{执行\:时间\:收到}$$

响应时间较短的作业会获得较高的优先级。因此，即使比较短的程序更早请求，较大的程序也可能必须等待。这提高了 CPU 的吞吐量。

非抢占式调度

在这种类型的调度中，仅在当前作业完成后才做出作业调度决策。作业永远不会因优先处理更高优先级的作业而中断。使用非抢占式调度的调度技术是 -

先来先服务调度- 这是最简单的技术，其中第一个提出请求的程序首先完成。
最短作业下一个调度- 这里接下来调度需要最少执行时间的作业。
截止日期调度- 具有最早截止日期的作业被安排接下来执行。

内存管理

调节计算机内存并使用优化技术来提高系统整体性能的过程称为内存管理。内存空间在现代计算环境中非常重要，因此内存管理是操作系统的重要作用。

如您所知，计算机有两种类型的内存：主内存和辅助内存。主存储器速度快但昂贵，辅助存储器便宜但速度慢。操作系统必须在两者之间取得平衡，以确保系统性能不会因主内存过少而受到损害，或者系统成本不会因主内存过多而飙升。

输入和输出数据、用户指令和程序执行期间的数据需要有效地存储、访问和检索，以获得高系统性能。一旦程序请求被接受，操作系统就会根据要求为其分配主存储区域和辅助存储区域。一旦执行完成，分配给它的内存空间就会被释放。操作系统使用许多存储管理技术来跟踪所有已分配或空闲的存储空间。

连续存储分配

这是最简单的存储空间分配技术，其中将连续的内存位置分配给每个程序。操作系统必须在分配之前估计整个进程所需的内存量。

非连续存储分配

顾名思义，程序和相关数据不需要存储在连续的位置。该程序被分为更小的组件，每个组件都存储在单独的位置。表记录了程序每个组件的存储位置。当处理器需要访问任何组件时，操作系统使用此分配表提供访问。

在现实生活中，主内存空间可能不足以存储整个程序。在这种情况下，操作系统借助虚拟存储技术，其中程序物理存储在辅助内存中，但看起来存储在主内存中。这在访问程序组件时引入了微小的时间延迟。虚拟存储有两种方法 -

程序分页- 程序被分解为固定大小的页面并存储在辅助存储器中。这些页被赋予从0到n的逻辑地址或虚拟地址。页表将逻辑地址映射到物理地址，用于在需要时检索页面。
程序分段- 程序被分解为称为段的逻辑单元，分配从 0 到 n 的逻辑地址并存储在辅助存储器中。段表用于将段从辅助内存加载到主内存。

操作系统通常使用页面和程序分段的组合来优化内存使用。一个大的程序段可以被分成页，或者多个小段可以被存储为单个页。

文件管理

数据和信息以文件的形式存储在计算机中。管理文件系统以使用户能够安全、正确地保存数据是操作系统的一项重要功能。通过操作系统来管理文件系统称为文件管理。文件管理需要为这些文件相关活动提供工具 -

创建新文件来存储数据
更新中
分享
通过密码和加密保护数据
系统故障时的恢复

设备管理

操作系统对设备的实现、操作和维护的过程称为设备管理。操作系统使用称为设备驱动程序的实用软件作为设备的接口。

当许多进程访问设备或请求访问设备时，操作系统以在所有进程之间有效共享设备的方式管理设备。通过系统调用接口处理对设备的访问，系统调用接口是操作系统提供的编程接口。

计算机基础知识 - 操作系统类型

随着计算机和计算技术多年来的发展，它们在许多领域的应用也在不断发展。为了满足不断增长的需求，越来越多的定制软件涌入市场。由于每个软件都需要操作系统才能运行，操作系统多年来也不断发展，以满足对其技术和功能不断增长的需求。这里我们根据操作系统的工作技术讨论一些常见类型的操作系统以及一些常用的操作系统。

图形用户界面操作系统

GUI 是图形用户界面的缩写。呈现由图形和图标组成的界面的操作系统称为GUI OS。GUI 操作系统非常易于导航和使用，因为用户无需记住完成每项任务所需的命令。GUI 操作系统的示例包括 Windows、macOS、Ubuntu 等。

分时操作系统

为高效处理器使用而调度任务的操作系统称为分时操作系统。当位于不同终端的多个用户需要处理器时间来完成其任务时，操作系统使用分时或多任务处理。分时操作系统使用了许多调度技术，例如循环调度和最短作业下一个调度。

实时操作系统

保证处理实时事件或数据并在规定的时间内交付结果的操作系统称为实时操作系统。它可以是单任务或多任务。

分布式操作系统

管理多台计算机但向用户提供单机界面的操作系统称为分布式操作系统。当单台计算机无法满足计算需求而必须使用更多系统时，就需要这种类型的操作系统。用户交互仅限于单个系统；它是操作系统，将工作分配给多个系统，然后呈现统一的输出，就好像一台计算机已经解决了手头的问题一样。

流行的操作系统

最初计算机没有操作系统。每个程序都需要完整的硬件规格才能正确运行，因为处理器、内存和设备管理必须由程序本身完成。然而，随着复杂的硬件和更复杂的应用程序的发展，操作系统变得至关重要。随着个人计算机在个人和小型企业中变得流行，对标准操作系统的需求也在增长。让我们看看一些当前流行的操作系统 -

Windows - Windows 是 Microsoft 于 1985 年首次开发的 GUI 操作系统。Windows 的最新版本是 Windows 10。全球近 88% 的 PC 和笔记本电脑使用 Windows。
Linux - Linux 是一种开源操作系统，主要由大型机和超级计算机使用。开源意味着它的代码是免费的，任何人都可以基于它开发新的操作系统。
BOSS - Bharat Operating System Solutions 是基于 Debian（一种操作系统）的印度 Linux 发行版。它经过本地化，可以使用印度当地语言。BOSS 包括 -

Linux内核
办公应用套件BharteeyaOO
网页浏览器
电子邮件服务雷鸟
聊天应用程序Pidgim
文件共享应用程序
多媒体应用

移动操作系统

用于智能手机、平板电脑和其他移动设备的操作系统称为移动操作系统。一些最流行的移动设备操作系统包括：

Android - Google 推出的基于 Linux 的操作系统是目前最流行的移动操作系统。近 85% 的移动设备使用它。
Windows Phone 7 - 它是微软开发的最新移动操作系统。
Apple iOS - 该移动操作系统是 Apple 专门为其自己的移动设备（如 iPhone、iPad 等）开发的操作系统。
Blackberry OS - 这是所有黑莓移动设备（例如智能手机和 Playbook）使用的操作系统。

计算机基础 - 实用软件

协助操作系统执行某些专门任务的应用软件称为实用软件。让我们看看一些最流行的实用软件。

杀毒软件

病毒可以定义为一种恶意程序，它将自身附加到主机程序上并制作自身的多个副本，从而减慢、破坏或破坏系统。协助操作系统为用户提供无病毒环境的软件称为防病毒软件。防病毒软件会扫描系统中是否存在任何病毒，如果检测到病毒，则通过删除或隔离将其清除。它可以检测多种类型的病毒，如引导病毒、木马、蠕虫、间谍软件等。

当任何外部存储设备（例如 USB 驱动器）连接到系统时，防病毒软件都会对其进行扫描，并在检测到病毒时发出警报。您可以将系统设置为定期扫描或在需要时进行扫描。建议结合使用这两种技术，以确保您的系统免受病毒侵害。

文件管理工具

如您所知，文件管理是操作系统的一项重要功能，因为所有数据和指令都以文件的形式存储在计算机中。提供常规文件管理任务（如浏览、搜索、更新、预览等）的实用软件称为文件管理工具。Windows操作系统中的Windows资源管理器、Google桌面、Directory Opus、Double Commander等都是此类工具的示例。

压缩工具

在计算机系统中，存储空间始终非常宝贵。因此操作系统总是在寻找方法来最小化文件占用的存储空间。压缩工具是帮助操作系统缩短文件以减少占用空间的实用程序。压缩后的文件以不同的格式存储，无法直接读取或编辑。在可以访问以供进一步使用之前，需要对其进行解压缩。一些流行的压缩工具有WinRAR、PeaZip、The Unarchiver等。

磁盘清理

磁盘清理工具可帮助用户释放磁盘空间。该软件扫描硬盘以查找不再使用的文件，并通过删除它们来释放空间。

磁盘碎片整理程序

磁盘碎片整理程序是一种磁盘管理实用程序，它通过在连续位置重新排列碎片文件来提高文件访问速度。大文件被分解为碎片，如果连续的文件不可用，则可能会存储在不连续的位置。用户访问此类文件时，由于碎片，访问速度较慢。磁盘碎片整理实用程序扫描硬盘并尝试组合文件碎片，以便将它们存储在连续的位置。

备份

备份实用程序可以备份文件、文件夹、数据库或整个磁盘。进行备份以便在数据丢失时可以恢复数据。备份是所有操作系统都提供的服务。在独立系统中，备份可以在相同或不同的驱动器中进行。在网络系统的情况下，备份可以在备份服务器上完成。

计算机基础知识 - 开源软件

其源代码免费分发并具有学习、更改和进一步分发给任何人用于任何目的的许可证的软件称为开源软件。开源软件通常是团队的努力，专门的程序员改进源代码并在社区内共享更改。由于其蓬勃发展的社区，开源软件为用户提供了这些优势 -

安全
负担能力
透明的
可在多个平台上互操作
因定制而灵活
本地化是可能的

免费软件

免费使用和分发但由于源代码不可用而无法修改的软件称为免费软件。免费软件的示例包括 Google Chrome、Adobe Acrobat PDF Reader、Skype 等。

共享软件

最初是免费的，也可以分发给其他人，但在规定的时间后需要付费的软件称为共享软件。它的源代码也不可用，因此无法修改。

专有软件

付费后必须获得开发商许可才能使用的软件称为专有软件。个人或公司可以拥有此类专有软件。它的源代码通常是严格保密的，并且可能有重大限制，例如 -

不再进一步分发
可以使用的用户数
可安装的计算机类型，例如多任务或单用户等。

例如，Microsoft Windows是一种专有操作软件，有多种版本，适用于不同类型的客户端，如单用户、多用户、专业等。

计算机基础 - 办公工具

帮助用户完成日常办公工作（如创建、更新和维护文档、处理大量数据、创建演示文稿、日程安排等）的应用软件称为办公工具。使用办公工具可以节省时间和精力，并且可以轻松完成大量重复性任务。执行此操作的一些软件是 -

文字处理器
电子表格
数据库系统
演示软件
电子邮件工具

让我们详细看看其中的一些内容。

文字处理器

用于创建、存储和操作文本文档的软件称为文字处理器。一些常见的文字处理器有 MS-Word、WordPad、WordPerfect、Google docs 等。

文字处理器可以让你 -

创建、保存和编辑文档
设置文本属性的格式，例如字体、对齐方式、字体颜色、背景颜色等。
检查拼写和语法
添加图片
添加页眉和页脚、设置页边距并插入水印

电子表格

电子表格是一种帮助用户处理和分析表格数据的软件。它是一种计算机化的会计工具。数据始终输入单元格（行和列的交集）中，并且可以轻松使用处理一组单元格的公式和函数。一些流行的电子表格软件包括 MS-Excel、Gnumeric、Google Sheets 等。以下是可以在电子表格软件中完成的活动列表 -

简单的计算，如加法、平均、计数等。
准备一组相关数据的图表和图形
数据输入
数据格式化
单元格格式设置
基于逻辑比较的计算

演示工具

演示工具使用户能够演示分解为小块并排列在称为幻灯片的页面上的信息。向观众展示连贯想法的一系列幻灯片称为演示文稿。幻灯片上可以排列有文本、图像、表格、音频、视频或其他多媒体信息。MS-PowerPoint、OpenOffice Impress、Lotus Freelance 等都是一些流行的演示工具。

数据库管理系统

通过创建数据库来管理数据的存储、更新和检索的软件称为数据库管理系统。一些流行的数据库管理工具有 MS-Access、MySQL、Oracle、FoxPro 等。

计算机基础知识 - 领域特定工具

根据其用途，软件可以是通用的或特定的。通用软件是无需修改即可在不同场景下执行多项任务的软件。例如，任何人都可以使用文字处理软件来创建不同类型的文档，如报告、白皮书、培训材料等。特定软件是针对特定应用程序的软件，如铁路订票系统、天气预报等。让我们查看一些特定领域工具的示例。

学校管理系统

学校管理系统处理学校的各种活动，如考试、出勤、入学、学生费用、时间表、教师培训等。

库存管理

管理任何企业中与原材料或加工货物相关的多种活动，如采购、销售、订单、交货、库存维护等，称为库存管理。库存管理软件可确保库存永远不会低于指定限制，并且采购/交货能够及时完成。

薪资软件

薪资软件处理员工的完整薪资计算，包括休假、奖金、贷款等。薪资软件通常是大中型组织中 HR（人力资源）管理软件的组成部分。

金融会计

财务管理软件保存组织所有财务交易的电子记录。它有许多功能头，如应收账款、应付账款、贷款、工资等。

餐厅管理

餐厅管理软件帮助餐厅经理跟踪库存水平、每日订单、客户管理、员工调度、餐桌预订等。

铁路订票系统

铁路订票系统是一个处理列车路线、列车管理、订座、订餐、列车维护、列车状态、旅游套餐等多个模块的软件。

天气预报系统

天气预报系统是一种通过收集大量大气温度、湿度、风力等实时数据来预测某个地方天气的实时软件，用于预测地震、飓风、海啸等重大灾害。

计算机基础 - 数字系统

表示和处理数字的技术称为数字系统。十进制数字系统是最常见的数字系统。其他流行的数字系统包括二进制数字系统、八进制数字系统、十六进制数字系统等。

十进制

十进制数字系统是以10 为基数的数字系统，有 0 到 9 的 10 个数字。这意味着任何数值都可以使用这 10 个数字来表示。十进制数系统也是一种位置值系统。这意味着数字的值将取决于其位置。让我们举个例子来理解这一点。

假设我们有三个数字 – 734、971 和 207。这三个数字中 7 的值是不同的 -

在 734 中，7 的值为 7 百或 700 或 7 × 100 或 7 × 10 ²
在 971 中，7 的值为 7 十或 70 或 7 × 10 或 7 × 10 ¹
在 207 中，值 0f 7 是 7 个单位或 7 或 7 × 1 或 7 × 10 ⁰

每个位置的权重可以表示如下 -

在数字系统中，指令是通过电信号给出的；变化是通过改变信号的电压来实现的。在数字设备中使用 10 种不同的电压来实现十进制数字系统是很困难的。因此，许多更容易数字化实现的数字系统被开发出来。让我们详细看看它们。

二进制数系统

通过电信号改变指令的最简单方法是两种状态系统——开和关。On 表示为 1，off 表示为 0，但 0 实际上并不是没有信号，而是在较低电压下有信号。只有这两个数字（0 和 1）的数字系统称为二进制数字系统。

每个二进制数字也称为一位。二进制数字系统也是位置值系统，其中每个数字都有一个以 2 的幂表示的值，如此处所示。

在任何二进制数中，最右边的数字称为最低有效位（LSB），最左边的数字称为最高有效位（MSB）。

该数字的十进制等效值是每个数字与其位置值的乘积之和。

11010 ₂ = 1×2 ⁴ + 1×2 ³ + 0×2 ² + 1×2 ¹ + 0×2 ⁰

= 16 + 8 + 0 + 2 + 0

= 26 ₁₀

计算机内存是根据它可以存储多少位来衡量的。这是内存容量换算表。

1 字节 (B) = 8 位
1 千字节 (KB) = 1024 字节
1 兆字节 (MB) = 1024 KB
1 千兆字节 (GB) = 1024 MB
1 太字节 (TB) = 1024 GB
1 艾字节 (EB) = 1024 PB
1 泽字节 = 1024 EB
1 兆字节 (YB) = 1024 ZB

八进制

八进制数字系统有八位数字 - 0、1、2、3、4、5、6 和 7。八进制数字系统也是一种位置值系统，其中每个数字的值都以 8 的幂表示，如下所示 -

任何八进制数的十进制等效值是每个数字与其位置值的乘积之和。

726 ₈ = 7×8 ² + 2×8 ¹ + 6×8 ⁰

= 448 + 16 + 6

= 470 ₁₀

十六进制数系统

八进制数系统有 16 个符号 - 0 到 9，A 到 F，其中 A 等于 10，B 等于 11，依此类推，直到 F。十六进制数系统也是一种位置值系统，其中每个数字的值表示为16 的幂，如下所示 -

任何十六进制数的十进制等效值是每个数字与其位置值的乘积之和。

27FB ₁₆ = 2×16 ³ + 7×16 ² + 15×16 ¹ + 10×16 ⁰

= 8192 + 1792 + 240 +10

= 10234 ₁₀

数系关系

下表描述了十进制、二进制、八进制和十六进制数字系统之间的关系。

十六进制	十进制	八进制	二进制
0	0	0	0000
1	1	1	0001
2	2	2	0010
3	3	3	0011
4	4	4	0100
5	5	5	0101
6	6	6	0110
7	7	7	0111
8	8	10	1000
9	9	11	1001
A	10	12	1010
乙	11	13	1011
C	12	14	1100
D	13	15	1101
乙	14	16	1110
F	15	17 号	1111

ASCII码

除了数字数据之外，计算机还必须能够处理构成英语语言完整字符集的字母、标点符号、数学运算符、特殊符号等。完整的字符或符号集称为字母数字代码。完整的字母数字代码通常包括 -

26个大写字母
26个小写字母
10 位数字
7个标点符号
20 至 40 个特殊字符

现在，无论使用什么数字系统，计算机都只能理解数值。因此，所有字符都必须有一个等效的数字，称为字母数字代码。最广泛使用的字母数字代码是美国信息交换标准代码 (ASCII)。ASCII 是一种 7 位代码，有 128 (27) 个可能的代码。

ISCII

ISCII 代表印度信息交换文字代码。ISCII 的开发是为了在计算机上支持印度语言。IISCI支持的语言包括梵文、泰米尔语、孟加拉语、古吉拉特语、古尔穆基语、泰米尔语、泰卢固语等。IISCI主要由政府部门使用，在它流行之前，引入了一种新的通用编码标准，称为Unicode 。

统一码

Unicode 是一种国际编码系统，旨在与不同语言脚本一起使用。每个字符或符号都分配有一个唯一的数值，主要在 ASCII 框架内。早些时候，每个脚本都有自己的编码系统，这可能会相互冲突。

相比之下，这正是 Unicode 的官方目标 - Unicode 为每个字符提供唯一的编号，无论什么平台、无论什么程序、无论什么语言。

数制转换

如您所知，十进制、二进制、八进制和十六进制数字系统都是位置值数字系统。要将二进制、八进制和十六进制转换为十进制数，我们只需要将每个数字与其位置值的乘积相加即可。在这里我们将学习这些数字系统之间的其他转换。

十进制转二进制

通过重复将数字除以 2 并记录余数，可以将十进制数转换为二进制数。让我们举个例子看看这是如何发生的。

余数将从下到上读取以获得二进制等价物。

43 ₁₀ = 101011 ₂

十进制转八进制

通过重复将数字除以 8 并记录余数，可以将十进制数转换为八进制数。让我们举个例子看看这是如何发生的。

从下往上读余数，

473 ₁₀ = 731 ₈

十进制到十六进制

通过重复将数字除以 16 并记录余数，可以将十进制数转换为八进制数。让我们举个例子看看这是如何发生的。

从下到上读取余数我们得到，

423 ₁₀ = 1A7 ₁₆

二进制到八进制以及反之亦然

要将二进制数转换为八进制数，请遵循以下步骤 -

从最低有效位开始，以三位为一组。
如果分组时少一位或两位，可在最高位后补0
将每个组转换为其等效的八进制数

让我们举个例子来理解这一点。

1011001010 ₁₂ = 2625 ₈

要将八进制数转换为二进制数，请根据此表将每个八进制数转换为其等效的 3 位二进制数。

八进制数字	0	1	2	3	4	5	6	7
二进制等价物	000	001	010	011	100	101	110	111

54673 ₈ = 101100110111011 ₂

二进制转十六进制

要将二进制数转换为十六进制数，请遵循以下步骤 -

从最低有效位开始，以四位为一组。
如果分组时少一位或两位，可在最高位后补0。
将每个组转换为其等效的八进制数。

让我们举个例子来理解这一点。

10110110101 ₂ = DB5 ₁₆

要将八进制数转换为二进制数，每个八进制数都会转换为其 3 位二进制数。

微处理器概念

微处理器是计算机的大脑，它完成所有的工作。它是将CPU（中央处理单元）的所有功能集成在单个IC（集成电路）或至多几个IC上的计算机处理器。微处理器于 20 世纪 70 年代初首次推出。4004 是英特尔用于构建个人计算机的第一个通用微处理器。低成本通用微处理器的出现对现代社会的发展发挥了重要作用。

我们将详细研究微处理器的特性和组件。

微处理器特性

微处理器是多用途设备，可以设计用于通用或专用功能。笔记本电脑和智能手机的微处理器是通用用途，而专为图形处理或机器视觉设计的微处理器则是专用微处理器。有些特征是所有微处理器所共有的。

这些是微处理器最重要的定义特征 -

时钟速度
指令系统
字号

时钟速度

每个微处理器都有一个内部时钟，用于调节其执行指令的速度并使其与其他组件同步。微处理器执行指令的速度称为时钟速度。时钟速度以 MHz 或 GHz 为单位，其中 1 MHz 表示每秒 100 万个周期，而 1 GHz 表示每秒 10 亿个周期。这里的周期是指单个电信号周期。

目前微处理器的时钟速度在 3 GHz 范围内，这是当前技术可以达到的最大值。超过这个速度会产生足够的热量来损坏芯片本身。为了克服这个问题，制造商正在使用在芯片上并行工作的多个处理器。

字大小

处理器在一条指令中可以处理的位数称为字大小。字大小决定了可一次性访问的 RAM 量以及微处理器上的引脚总数。输入和输出引脚的总数又决定了微处理器的架构。

第一个商用微处理器 Intel 4004 是一款 4 位处理器。它有 4 个输入引脚和 4 个输出引脚。输出引脚的数量始终等于输入引脚的数量。目前大多数微处理器采用32位或64位架构。

指令系统

给予数字机对一段数据执行操作的命令称为指令。微处理器设计执行的基本机器级指令集称为指令集。这些指令确实执行这些类型的操作 -

数据传输
算术运算
逻辑运算
控制流
输入/输出和机器控制

微处理器组件

与第一个微处理器相比，今天的处理器非常小，但它们仍然具有第一个模型中的这些基本部件 -

中央处理器
公共汽车
记忆

中央处理器

CPU 被制造为超大规模集成电路（VLSI）并具有以下部件 -

指令寄存器- 它保存要执行的指令。
解码器- 它解码（转换为机器级语言）指令并将其发送到 ALU（算术逻辑单元）。
ALU - 它具有执行算术、逻辑、存储器、寄存器和程序排序操作所需的电路。
寄存器- 它保存程序处理期间获得的中间结果。使用寄存器而不是 RAM 来保存此类结果，因为访问寄存器几乎比访问 RAM 快 10 倍。

公共汽车

用于连接微处理器芯片内部各部分的连接线称为总线。微处理器中有三种类型的总线 -

数据总线- 将数据传入和传出内存的线路称为数据总线。它是一种双向总线，其宽度等于微处理器的字长。
地址总线- 它是单向的，负责将内存位置或 I/O 端口的地址从 CPU 传送到内存或 I/O 端口。
控制总线- 承载时钟信号、中断信号或就绪信号等控制信号的线路称为控制总线。它们是双向的。表示设备已准备好进行处理的信号称为就绪信号。指示设备中断其进程的信号称为中断信号。

记忆

微处理器有两种类型的存储器

RAM - 随机存取存储器是易失性存储器，断电时会被擦除。所有数据和指令都存储在 RAM 中。
ROM - 只读存储器是非易失性存储器，即使电源关闭后数据也保持不变。微处理器可以随时读取它，但不能写入它。它由制造商预先编程了最重要的数据，例如启动顺序。

微处理器的评估

1971 年推出的第一个微处理器是 4 位微处理器，具有 4m5KB 内存，并具有一组 45 条指令。正如英特尔联合创始人戈登·摩尔所预测的那样，在过去 5 年中，微处理器的速度每两年翻一番。当前的微处理器可以访问 64 GB 内存。根据微处理器可以处理的数据宽度，它们分为以下几类：

8位
16位
32位
64位

指令集的大小是微处理器分类时的另一个重要考虑因素。最初，微处理器的指令集非常小，因为复杂的硬件既昂贵又难以构建。

随着技术的发展来克服这些问题，越来越多的复杂指令被添加以增强微处理器的功能。然而，很快人们就意识到拥有大型指令集会适得其反，因为许多很少使用的指令闲置在宝贵的内存空间上。因此，支持较小指令集的旧思想开始流行。

让我们根据指令集进一步了解这两种类型的微处理器。

精简指令集计算机

RISC 代表精简指令集计算机。它具有一小组高度优化的指令。复杂的指令也可以使用更简单的指令来实现，从而减少指令集的大小。RISC 的设计理念包含以下要点 -

指令数量应最少。
说明的长度应相同