计算机基础是信息技术领域的基石，对于大一学生来说至关重要。本资料涵盖了计算机系统的基本构成、分类、总线标准、输入输出机制、操作系统功能、数据表示、数值运算、编码系统以及图像和音频处理等多个方面。
1. 计算机的发展历程：
- 第一代计算机主要由电子管和继电器构建，而未来的计算机技术将涉及光子计算机、生物计算机和量子计算机，这些新型计算机有望带来更高的计算效率和处理能力。
2. Flynn分类法：
- 根据Michael J. Flynn的分类，计算机系统可分为四种类型：单指令流单数据流(SISD)，单指令流多数据流(SIMD)，多指令流单数据流(MISD)和多指令流多数据流(MIMD)。
3. 计算机系统组成：
- 计算机系统由硬件系统和软件系统组成，硬件包括CPU、内存、主板、输入/输出设备等，软件则包含操作系统和应用软件。
4. 主板组件与总线：
- 控制芯片组是主板的核心，分为北桥和南桥两部分，分别负责与CPU、内存和I/O设备的交互。总线有多种类型，如PCIe是系统总线，而SATA是硬盘接口标准。
5. 存储层次结构：
- Cache是计算机存储系统的一部分，设计目的是为了提高内存访问速度。总线宽度决定了总线一次能传输的数据量。
6. 输入输出（I/O）系统：
- 输入设备如键盘、鼠标通过输入接口连接，输出设备如显示器通过输出接口连接。对于不同类型的设备，可以选择程序控制、中断或DMA等方式进行数据传输。
7. 操作系统功能：
- 操作系统的基本功能包括处理器管理、文件管理、存储器管理、设备管理和用户接口，它们是操作系统的核心组成部分。
8. 虚拟存储器：
- 虚拟存储器结合了主内存和磁盘，由操作系统动态管理，提供比实际物理内存更大的地址空间。
9. 数据表示与转换：
- 在计算机中，所有信息以二进制形式存储。最小单位是byte，1K字节等于1024×8位。各种数制之间的转换是计算机科学的基础，包括二进制、十进制、十六进制等。
10. 数学运算：
- 二进制数的加减乘除运算遵循特定规则，例如10011010 + 01101110 = 100001000，11001100 ÷ 1000 = 11001.1。
11. 编码系统：
- ASCII是国际广泛采用的西文字符编码，用7位二进制表示一个字符。位图（BMP）和JPEG分别是位图和照片常见的存储格式。量化和奈奎斯特定理决定了数字音频和图像的存储需求。
12. 信息处理：
- 文字、图片、声音和电影的信息量不同，其中连续变化的声音信号是指时间和幅度都连续的信号，而采样是将模拟信号转换为数字信号的关键步骤。
13. 存储空间计算：
- 以22.1kHz采样频率、16位位深度和双声道计算，1分钟声音的存储空间为22.1×16×60×2×1000字节。
这些基础知识构成了计算机科学的基石，理解和掌握这些概念对于深入学习IT技术至关重要。
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