計算機理論基礎知識--總結筆記
筆記來源：https://www.cxy61.com
前言：
IGCSE 國際考必考的內容。依照劍橋大學出版的教材同步編寫的。
計算機其實就是一個“ 1. 獲得輸入數據； 2. 運算處理數據； 3. 輸出新的數據；”的機器。
第一節 二進制
1. 計算機的核心硬件包括：
中央處理器(CPU), 內存(Memory), 硬盤(Hard disc) ，顯卡(Graphics card)。
這些硬件互相配合，接收輸入的數據，然后進行運算再輸出。
2.是通過什么來傳送數據信號的呢？
l 計算機采用的是電平信號。並且只有兩種信號：高電平和低電平。
l 電平是個電壓范圍，規定輸出高電平>2.4V,輸出低電平<0.4V。
l 因為只有兩種信號，精確度就會比較高，不容易因為硬件的故障損耗，產生誤差。能保證我發出去的信號，別人接收的時候是准確的。不會因為電路硬件問題導致輸出的信號變弱，使得接收者接收了錯誤的信號。
l 高電平用1表示，低電平用0表示。
3.二進制系統(Binary Systems)
計算機因為只能傳輸和識別高低電平兩種信號，所以我們采用了1和0來表示信號，也就產生了二進制。
二進制說是滿二進一的計數制度。這是根據計算機傳輸信號的特點而定制的。
4.二進制轉換
十進制轉化成二進制：有一個最簡單的方法，就是不斷除以2。余數寫在右邊。然后從最后一個得到的商倒回去（商余數排列起來），得到的數就是二進制要表達的結果了
二進制轉化十進制：2^(n-1) + 2^(n-2) + ...+2^0
第二節 位 和 字節
1.保存數據的方式
計算機只能傳送高低電平信號，所以需要采用二進制。內存保存數據的時候，也是要采用二進制的方式來保存的。
2.數據怎么斷開，幾位二進制數算做一個數據？
l 保存一個二進制數據的內存空間稱做 “ 位（bit ），只能保存一個二進制數，並且值只有0或者1兩種。
l 我們規定8位空間稱為一個字節（byte）。
l 通常用字節來作為存儲單位。正常情況下一個英文字符，一個整數數字都是占用一個字節。 長整數，浮點數，漢字等占用兩個字節。
第三節 存儲單位
1.儲存單位之間的換算
1KB 實際上是 1024 Byte (字節) 。 1 MB 實際是 1048576 Byte (字節)。
第四節 十六進制
1.為什么使用十六進制
因為計算機采用的是二進制的，但是二進制對人類不太友好，讀寫都很麻煩： 01011100, 00111100, 10110011...但是如果轉換為十進制，一個是換算麻煩，另外一個是看着不是那么的舒服方便。
而 2^4 = 16 ，這意味這 4 位 二進制數正好可以表示成 1 位 十六進制數。
有了十六進制，就很好書寫 每個二進制字節所表示的數字。再長的二進制數字，你都可以分成 4 位一組，然后快速轉化為 十六進制數字，又快又好看。 比如:
再將十六進制轉為十進制的話，就相對容易一下。只要知道每一位是前一位的16倍。
2.十六進制的換算
再長的二進制數字，你都可以分成 4 位一組，然后快速轉化為 十六進制數字，又快又好看。再將十六進制轉為十進制的話，就相對容易一下。只要知道每一位是前一位的16倍。
比如：B C 5 3 的話就是 11*4096 + 12*256 + 5*16+ 3 = 45056 + 3072 + 80 + 3 = 48211
3.十六進制的應用場景
l 3.1 計算機中的網卡地址
經常寫成 6 段 12 位 十六進制（數物理地址，就是我們常說的 MAC 地址，就是我們網卡的唯一編號）, 查看方式： 終端輸入命令 ipconfig /all 。
l 3.2 顏色的 RGB 系統
顏色的 RGB 系統也是用 十六進制來表示顏色值的，RGB 顏色采用6位十六進制數字表示顏色。
如# FF 00 00 這個代表紅色，# 00 00 FF 代表藍色， # 00 FF 00 代表綠色。
l 3.3 面向計算機底層的變成語言
在面向計算機底層的編程語言中，會用到十六進制的指令。比如 匯編語言，機器語言等。
匯編語言(Assembly Code) : 一般是做操作系統底層開發才會用到的語言，和硬件結合的比較緊密。普通的程序員用不上這個。
第五節 邏輯門 Logic Gates
1.邏輯電路的概念
邏輯電路是數字電路中最基本邏輯元件。
所謂 "門" 就是一種開關，它能按照一定的條件去控制信號的通過或者不通過。
電路的輸入與輸出之間，存在一定的邏輯關系（因果關系）。 所以邏輯電路 稱為 “邏輯門電路”。
2.邏輯關系
基礎的邏輯關系有三種： 與(and)，或(or)，非(not)
not : "非", 本質就是取反。 輸入是 0， 輸出就是1； 輸入是 1， 輸出就是 0 。
and: "與"， 同時滿足所有條件才是真。
or : "或"， 滿足一個條件即可
3.邏輯復合運算
NAND ：兩個都為 1 時，是 0。 其他都是 1 。 也就是先算AND，再NOT。
NOR： 這就是先算OR, 再取反了。
XOR ：“異或”， a和b相同的話為0， a和b不同的話為 1 。
第六節 邏輯電路 Logic Circuit
1.邏輯電路的概念
邏輯電路，就是在邏輯門的基礎上，進行綜合的運算。
2.處理邏輯電路的方法
問題：如下圖一個大的邏輯電路，改怎么推算出 X 的值 ？
處理邏輯電路的方法：采用分步的辦法，先處理前面的一段電路，然后進行推算。
我們可以直接把上面運算邏輯寫成一個表達式：X = ( A=1 AND B=0 ) OR ( NOT(A=1 OR B=0)) ，然后再分步去運算即可。
第七節 輸入設備
1.常用輸入設備
l 1. Keyboards 鍵盤
l 2. Pointing Devices 點擊設備 （鼠標）
l 3. Scanners 掃描儀 （復印機，掃描打印機）
l 4. Bar code reader 條碼 還有 QR reader 二維碼（通過讀取條碼/二維碼 上的信息，快速實現數字或者文字信息的輸入。）
l 5. Digital Camera 數碼相機
l 6. Microphone 麥克風
l 7. Touch Screen 觸摸屏（觸摸屏實際上是一層附着在顯示屏下面的壓力傳感膜。）
l 8. Interactive whiteboards 交互白板（一般配合投影儀之類的使用)
l 9. Sensors 傳感器(設備可以感應到某種顯示中的信號，然后轉化為數字信號輸入計算機。)
第八節 輸出設備
1.常用的輸出設備
l 1. 打印機 Printers
l 2. Loudspeaker/ headphone 揚聲器，耳麥
l 3. Monitors 顯示器
以上
by 滄海巫山亦無甚