工程考試計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)教程

工程考試計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)教程日期：}演講人：目錄01計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)概述02計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)知識(shí)03計(jì)算機(jī)軟件基礎(chǔ)知識(shí)04計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)05數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)基礎(chǔ)06算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)概述01計(jì)算機(jī)的基本概念計(jì)算機(jī)的定義計(jì)算機(jī)是一種按照指令對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、存儲(chǔ)和傳輸?shù)碾娮釉O(shè)備。計(jì)算機(jī)的組成計(jì)算機(jī)的分類計(jì)算機(jī)由硬件和軟件兩部分組成，硬件是計(jì)算機(jī)的物理部件，軟件是計(jì)算機(jī)的程序和數(shù)據(jù)。按照處理數(shù)據(jù)的類型，計(jì)算機(jī)可以分為數(shù)字計(jì)算機(jī)、模擬計(jì)算機(jī)和混合計(jì)算機(jī)；按照用途，可以分為通用計(jì)算機(jī)和專用計(jì)算機(jī)。123計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷程第一代計(jì)算機(jī)（1946-1957）01電子管時(shí)代，運(yùn)算速度慢，存儲(chǔ)容量小，成本高。第二代計(jì)算機(jī)（1958-1964）02晶體管時(shí)代，運(yùn)算速度提高，存儲(chǔ)容量增加，成本降低，開始應(yīng)用于科學(xué)和工程計(jì)算。第三代計(jì)算機(jī)（1965-1970）03集成電路時(shí)代，計(jì)算機(jī)開始進(jìn)入民用領(lǐng)域，出現(xiàn)了操作系統(tǒng)和高級(jí)語(yǔ)言。第四代計(jì)算機(jī)（1971-至今）04大規(guī)模集成電路時(shí)代，計(jì)算機(jī)的性能迅速提高，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，出現(xiàn)了個(gè)人計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)。計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域科學(xué)計(jì)算01計(jì)算機(jī)可以進(jìn)行高速的數(shù)學(xué)運(yùn)算和數(shù)據(jù)處理，廣泛應(yīng)用于科學(xué)研究和工程計(jì)算。數(shù)據(jù)處理02計(jì)算機(jī)可以對(duì)大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、存儲(chǔ)、加工和整理，廣泛應(yīng)用于企業(yè)管理、金融、統(tǒng)計(jì)等領(lǐng)域。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)/制造（CAD/CAM）03計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)可以輔助工程師進(jìn)行圖紙繪制和設(shè)計(jì)，計(jì)算機(jī)輔助制造可以輔助工人進(jìn)行生產(chǎn)加工和質(zhì)量控制。人工智能04計(jì)算機(jī)可以模擬人類的思維和智能行為，廣泛應(yīng)用于機(jī)器人、語(yǔ)音識(shí)別、自然語(yǔ)言處理等領(lǐng)域。計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)知識(shí)02取指令、解碼指令、執(zhí)行指令。指令周期主頻、字長(zhǎng)、核數(shù)、線程數(shù)、緩存大小。CPU性能指標(biāo)01020304運(yùn)算器、控制器、寄存器。CPU的基本組成Intel、AMD。主流CPU品牌中央處理器存儲(chǔ)器層次結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器的分類主存儲(chǔ)器（RAM）、輔助存儲(chǔ)器（硬盤、U盤）。高速緩存（Cache）位于CPU與主存之間，速度快但容量小。內(nèi)存儲(chǔ)器的特點(diǎn)存儲(chǔ)速度快、容量小、價(jià)格高。外存儲(chǔ)器的作用長(zhǎng)期存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，斷電后數(shù)據(jù)不丟失。輸入輸出設(shè)備輸入設(shè)備鍵盤、鼠標(biāo)、掃描儀、攝像頭等。輸出設(shè)備顯示器、打印機(jī)、音響等。輸入輸出接口USB、HDMI、DP、音頻接口等。輸入輸出控制器管理輸入輸出設(shè)備的硬件接口?？偩€的分類地址總線、數(shù)據(jù)總線、控制總線。接口的類型串行接口、并行接口、USB接口、網(wǎng)絡(luò)接口等?？偩€帶寬數(shù)據(jù)傳輸速率的重要參數(shù)?？偩€控制方式同步控制、異步控制、DMA控制?？偩€與接口計(jì)算機(jī)軟件基礎(chǔ)知識(shí)03管理計(jì)算機(jī)硬件和軟件資源的系統(tǒng)軟件，是用戶與計(jì)算機(jī)硬件之間的橋梁。與硬件設(shè)備交互的軟件程序，使操作系統(tǒng)能夠識(shí)別并控制硬件設(shè)備。用于存儲(chǔ)、檢索和管理大量數(shù)據(jù)的軟件，如關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)和非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)等。包括文件管理工具、系統(tǒng)監(jiān)視工具、殺毒軟件等，用于維護(hù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定。系統(tǒng)軟件概述操作系統(tǒng)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)實(shí)用程序辦公軟件包括文字處理、電子表格、演示文稿等，用于日常辦公和文檔處理。應(yīng)用軟件概述01圖像處理軟件用于編輯、修飾和創(chuàng)建圖像，包括位圖圖像和矢量圖像。02多媒體軟件用于播放、編輯和制作音頻、視頻和動(dòng)畫等多媒體文件。03編程軟件和開發(fā)工具用于編寫、調(diào)試和運(yùn)行程序，包括編譯器、集成開發(fā)環(huán)境等。04軟件開發(fā)流程需求分析確定軟件的功能、性能、用戶界面等需求，為后續(xù)設(shè)計(jì)和開發(fā)提供依據(jù)。設(shè)計(jì)階段根據(jù)需求分析結(jié)果，設(shè)計(jì)軟件的結(jié)構(gòu)、模塊、界面等，制定開發(fā)計(jì)劃。編碼階段根據(jù)設(shè)計(jì)文檔，選擇合適的編程語(yǔ)言進(jìn)行程序編寫。測(cè)試階段對(duì)軟件進(jìn)行全面測(cè)試，包括功能測(cè)試、性能測(cè)試、兼容性測(cè)試等，確保軟件質(zhì)量。軟件工程原理模塊化原理將軟件劃分為多個(gè)獨(dú)立的模塊，每個(gè)模塊具有獨(dú)立的功能和接口，便于開發(fā)和維護(hù)。抽象和信息隱藏原理通過建立抽象模型來(lái)隱藏軟件的復(fù)雜性和實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，提高軟件開發(fā)效率和可維護(hù)性。逐步求精原理在軟件開發(fā)過程中，逐步細(xì)化每個(gè)模塊的功能和實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，確保軟件質(zhì)量和可維護(hù)性。質(zhì)量管理原理強(qiáng)調(diào)軟件開發(fā)的每個(gè)環(huán)節(jié)都要進(jìn)行質(zhì)量控制和管理，確保軟件符合用戶需求和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)04計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義按覆蓋范圍分為局域網(wǎng)、城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)；按拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分為總線型、星型、環(huán)型等。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能資源共享、信息傳遞、分布式處理、提高系統(tǒng)可靠性等。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是指將地理位置分散的多臺(tái)計(jì)算機(jī)及其外部設(shè)備，通過通信設(shè)備和線路連接起來(lái)，按照網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，實(shí)現(xiàn)資源共享的系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本概念網(wǎng)絡(luò)協(xié)議與體系結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的概念網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行數(shù)據(jù)交換而建立的規(guī)則、標(biāo)準(zhǔn)或約定。OSI模型TCP/IP協(xié)議OSI模型是一個(gè)概念框架，它將網(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(huì)話層、表示層和應(yīng)用層。TCP/IP協(xié)議是互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)協(xié)議，包括TCP和IP兩個(gè)核心協(xié)議，實(shí)現(xiàn)了不同計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸和通信。123通信技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)傳輸方式包括并行傳輸和串行傳輸、同步傳輸和異步傳輸、單工通信、半雙工通信和全雙工通信等。數(shù)據(jù)交換方式包括電路交換、報(bào)文交換和分組交換等，其中分組交換又分為數(shù)據(jù)報(bào)和虛電路兩種方式。通信介質(zhì)包括雙絞線、同軸電纜、光纖和無(wú)線等，不同介質(zhì)具有不同的傳輸速率、抗干擾性和傳輸距離等特點(diǎn)。網(wǎng)絡(luò)安全與防護(hù)包括計(jì)算機(jī)病毒、網(wǎng)絡(luò)攻擊、網(wǎng)絡(luò)釣魚等，這些威脅可能會(huì)竊取、篡改或破壞數(shù)據(jù)，造成重大損失。網(wǎng)絡(luò)安全威脅包括數(shù)據(jù)加密技術(shù)、訪問控制技術(shù)、防火墻、入侵檢測(cè)系統(tǒng)等，這些措施可以有效保護(hù)網(wǎng)絡(luò)安全，防止非法訪問和數(shù)據(jù)泄露。網(wǎng)絡(luò)安全措施了解并遵守相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)安全法律法規(guī)，提高網(wǎng)絡(luò)安全意識(shí)，共同維護(hù)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的穩(wěn)定和安全。網(wǎng)絡(luò)安全法律法規(guī)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)基礎(chǔ)05數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)定義數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)是一種用于存儲(chǔ)、管理、查詢和檢索數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)組成數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)通常由數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)庫(kù)用戶組成。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)特點(diǎn)數(shù)據(jù)獨(dú)立性、數(shù)據(jù)共享性、數(shù)據(jù)安全性、數(shù)據(jù)完整性、數(shù)據(jù)冗余度小等。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)分類層次數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)等。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)概述關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)模型定義關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)模型是一種采用關(guān)系（表格）來(lái)表示數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)模型。關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)模型優(yōu)點(diǎn)數(shù)據(jù)獨(dú)立性強(qiáng)、數(shù)據(jù)冗余度小、數(shù)據(jù)共享程度高、易于擴(kuò)充等。關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)模型缺點(diǎn)查詢效率較低、難以處理復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、不支持非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)等。關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)模型特點(diǎn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在表中、每個(gè)表有多個(gè)字段、每個(gè)字段都有唯一的數(shù)據(jù)類型、表中數(shù)據(jù)行和列相交形成數(shù)據(jù)單元格。關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)模型01020304SQL語(yǔ)言基礎(chǔ)SQL語(yǔ)言簡(jiǎn)介SQL（StructuredQueryLanguage）是一種用于訪問和操作關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)言。SQL語(yǔ)言功能SQL語(yǔ)言具有數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)更新、數(shù)據(jù)定義和數(shù)據(jù)控制等多種功能。SQL語(yǔ)言特點(diǎn)易學(xué)易用、功能強(qiáng)大、語(yǔ)言簡(jiǎn)潔、高度非過程化等。SQL語(yǔ)言基本操作數(shù)據(jù)查詢（SELECT）、數(shù)據(jù)更新（INSERT、UPDATE、DELETE）、數(shù)據(jù)定義（CREATE、ALTER、DROP）和數(shù)據(jù)控制（GRANT、REVOKE）等。數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)與優(yōu)化數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)原則根據(jù)業(yè)務(wù)需求設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)、遵循數(shù)據(jù)庫(kù)規(guī)范化原則、考慮數(shù)據(jù)冗余和數(shù)據(jù)一致性等。數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)步驟需求分析、概念設(shè)計(jì)、邏輯設(shè)計(jì)、物理設(shè)計(jì)、實(shí)施與維護(hù)等。數(shù)據(jù)庫(kù)優(yōu)化方法合理設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)、建立索引、優(yōu)化查詢語(yǔ)句、分區(qū)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)等。數(shù)據(jù)庫(kù)性能評(píng)估吞吐量、響應(yīng)時(shí)間、數(shù)據(jù)庫(kù)容量、數(shù)據(jù)庫(kù)負(fù)載等。算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)06算法是為解決特定問題而設(shè)計(jì)的一組有序的操作步驟。算法具有有窮性、確定性、可行性、輸入和輸出等特性。按照不同標(biāo)準(zhǔn)，算法可分為多種類型，如數(shù)值算法、非數(shù)值算法、遞歸算法等。包括問題分析、數(shù)學(xué)建模、算法設(shè)計(jì)、編程實(shí)現(xiàn)和測(cè)試等步驟。算法的基本概念算法定義算法特性算法分類算法設(shè)計(jì)線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)樹形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如數(shù)組、鏈表、棧、隊(duì)列等，具有零個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)元素的有限序列。如二叉樹、樹、森林等，具有層次關(guān)系的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。常用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法圖形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如圖、網(wǎng)等，具有復(fù)雜關(guān)系的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。常用算法如排序算法、查找算法、圖論算法等，以及各類數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的操作算法，如插入、刪除、遍歷等。描述算法執(zhí)行所需的時(shí)間，常用大O符號(hào)表示，如O(n)、O(n^2)等。時(shí)間復(fù)雜度描述算法執(zhí)行所需的存儲(chǔ)空間，同樣用大O符號(hào)表示?？臻g復(fù)雜度如漸近分析、均攤分析、最壞情況分析等，用于評(píng)估算法的優(yōu)劣。復(fù)雜度分析方法通過改進(jìn)算法或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，降低時(shí)間或空