計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識系統(tǒng)復(fù)習(xí)資料合集在計(jì)算機(jī)相關(guān)的學(xué)習(xí)、備考（如計(jì)算機(jī)等級考試、考研、求職筆試）或技術(shù)入門階段，系統(tǒng)梳理計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識是筑牢技術(shù)根基的關(guān)鍵。這份復(fù)習(xí)資料從計(jì)算機(jī)系統(tǒng)架構(gòu)、操作系統(tǒng)原理、網(wǎng)絡(luò)通信、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法、編程語言范式、數(shù)據(jù)庫原理、計(jì)算機(jī)安全等核心模塊出發(fā)，結(jié)合知識脈絡(luò)與實(shí)用場景，幫助讀者構(gòu)建完整的知識體系。一、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成與工作原理1.硬件體系結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)硬件遵循馮·諾依曼體系結(jié)構(gòu)，核心由運(yùn)算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備五大部件組成，數(shù)據(jù)與指令以二進(jìn)制形式存儲，通過“存儲程序”機(jī)制自動執(zhí)行。CPU（中央處理器）：運(yùn)算器負(fù)責(zé)算術(shù)/邏輯運(yùn)算，控制器解析指令并協(xié)調(diào)硬件；寄存器（如程序計(jì)數(shù)器、累加器）是CPU內(nèi)部高速存儲單元，用于臨時(shí)數(shù)據(jù)處理。存儲器：內(nèi)存儲器（內(nèi)存）：分為RAM（隨機(jī)存取，斷電丟失，如DDR內(nèi)存）和ROM（只讀，斷電保留，如BIOS固件）；緩存（Cache）是CPU與內(nèi)存間的高速緩沖，緩解速度差。外存儲器：硬盤（機(jī)械/固態(tài)硬盤）、U盤、光盤等，用于長期存儲，速度慢于內(nèi)存但容量大。輸入輸出設(shè)備：鍵盤、鼠標(biāo)、顯示器、打印機(jī)等，通過接口（USB、HDMI、PCIe）與主機(jī)交互。2.軟件系統(tǒng)分層軟件分為系統(tǒng)軟件（支撐硬件運(yùn)行，如操作系統(tǒng)、編譯器、驅(qū)動程序）和應(yīng)用軟件（解決特定問題，如辦公軟件、游戲）。編程語言與翻譯：代碼需通過“編譯”（如C++用GCC編譯為機(jī)器碼）或“解釋”（如Python用解釋器逐行執(zhí)行）轉(zhuǎn)換為機(jī)器可識別的指令；混合編譯（如Java先編譯為字節(jié)碼，再由JVM解釋）兼顧跨平臺與效率。二、操作系統(tǒng)核心原理操作系統(tǒng)是硬件與應(yīng)用的“中間層”，核心功能是管理資源（進(jìn)程、內(nèi)存、文件、設(shè)備）并提供用戶接口（命令行、圖形界面）。1.進(jìn)程與線程管理進(jìn)程：程序的一次執(zhí)行實(shí)例，包含代碼、數(shù)據(jù)、資源（如文件句柄、內(nèi)存空間）；進(jìn)程狀態(tài)分為就緒（等待CPU調(diào)度）、運(yùn)行（占用CPU）、阻塞（等待IO或事件）。線程：進(jìn)程內(nèi)的執(zhí)行單元，共享進(jìn)程資源，切換開銷遠(yuǎn)小于進(jìn)程；多線程可提升并發(fā)效率，但需處理同步問題（如鎖機(jī)制避免資源競爭）。死鎖：多進(jìn)程因循環(huán)等待資源而僵持，需滿足“互斥、占有且等待、不可剝奪、循環(huán)等待”四個條件；避免死鎖可通過破壞條件（如銀行家算法動態(tài)分配資源）。2.內(nèi)存管理機(jī)制分頁存儲：內(nèi)存與進(jìn)程空間劃分為等長“頁”（如4KB），通過頁表映射虛擬地址與物理地址，解決內(nèi)存碎片問題。分段存儲：按程序邏輯（代碼段、數(shù)據(jù)段、棧段）劃分“段”，段長不固定，便于程序模塊化，但易產(chǎn)生外部碎片。虛擬內(nèi)存：將磁盤空間（交換區(qū)）作為內(nèi)存擴(kuò)展，進(jìn)程可使用超過物理內(nèi)存的地址空間，犧牲速度換取容量。3.文件系統(tǒng)與設(shè)備管理文件系統(tǒng)：組織存儲數(shù)據(jù)的方式，如Windows的NTFS（支持權(quán)限管理、大文件）、Linux的EXT4（日志式，可靠性高）、FAT32（兼容性強(qiáng)但單文件≤4GB）。設(shè)備管理：通過驅(qū)動程序控制硬件，采用“緩沖、中斷、DMA（直接內(nèi)存訪問）”提升IO效率（如硬盤讀寫時(shí)CPU可處理其他任務(wù)）。三、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的核心是數(shù)據(jù)傳輸與資源共享，需掌握分層模型、協(xié)議棧、通信流程。1.網(wǎng)絡(luò)分層模型TCP/IP四層模型：將OSI的會話、表示層并入應(yīng)用層，更貼近實(shí)際實(shí)現(xiàn)（如TCP/IP協(xié)議族）。2.核心協(xié)議與通信流程IP地址：標(biāo)識網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備，IPv4為32位（如），IPv6為128位（解決地址枯竭）；子網(wǎng)掩碼（如）劃分網(wǎng)絡(luò)與主機(jī)位。TCP與UDP：UDP（用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議）：無連接，不可靠但速度快，適用于視頻直播、DNS等。3.網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渑c安全拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：星型（中心節(jié)點(diǎn)如交換機(jī)）、總線型（共享總線）、環(huán)型（令牌環(huán)），星型因易維護(hù)成為主流。網(wǎng)絡(luò)安全威脅：DDoS（分布式拒絕服務(wù)，耗盡帶寬）、ARP欺騙（篡改MAC地址映射）、釣魚攻擊（偽裝合法網(wǎng)站竊取信息）。四、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法分析數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是“數(shù)據(jù)的組織方式”，算法是“解決問題的步驟”，二者結(jié)合是程序設(shè)計(jì)的核心。1.基礎(chǔ)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)線性結(jié)構(gòu)：數(shù)組：連續(xù)內(nèi)存，隨機(jī)訪問快，插入刪除需移動元素。鏈表：節(jié)點(diǎn)含數(shù)據(jù)與指針，插入刪除改指針即可，訪問需遍歷。分為單鏈表、雙向鏈表、循環(huán)鏈表。棧：后進(jìn)先出（LIFO），用數(shù)組或鏈表實(shí)現(xiàn)，用于括號匹配、函數(shù)調(diào)用棧。隊(duì)列：先進(jìn)先出（FIFO），用數(shù)組（循環(huán)隊(duì)列）或鏈表實(shí)現(xiàn)，用于任務(wù)調(diào)度、廣度優(yōu)先搜索（BFS）。非線性結(jié)構(gòu)：樹：層次結(jié)構(gòu)，如二叉樹（每個節(jié)點(diǎn)≤2子節(jié)點(diǎn)）、二叉搜索樹（左小右大，查找高效）、平衡樹（AVL、紅黑樹，避免傾斜）、堆（完全二叉樹，用于優(yōu)先隊(duì)列）。圖：由頂點(diǎn)和邊組成，分為有向/無向、帶權(quán)/無權(quán)；遍歷方式有深度優(yōu)先（DFS，棧或遞歸）、廣度優(yōu)先（BFS，隊(duì)列）。2.算法設(shè)計(jì)與分析復(fù)雜度分析：時(shí)間復(fù)雜度（算法執(zhí)行時(shí)間隨數(shù)據(jù)規(guī)模增長的趨勢，如O(1)、O(n)、O(n2)、O(logn)），空間復(fù)雜度（額外占用的內(nèi)存空間）。排序算法：冒泡排序（穩(wěn)定，O(n2)）、插入排序（穩(wěn)定，O(n2)，小規(guī)模數(shù)據(jù)高效）、選擇排序（不穩(wěn)定，O(n2)）?？焖倥判颍ú环€(wěn)定，O(nlogn)，分治思想）、歸并排序（穩(wěn)定，O(nlogn)，分治+合并）、堆排序（不穩(wěn)定，O(nlogn)，利用大頂堆）。查找算法：順序查找（O(n)）、二分查找（O(logn)，要求有序數(shù)組）、哈希查找（O(1)，需處理沖突）。五、編程語言與編程范式編程語言是與計(jì)算機(jī)交互的工具，不同范式?jīng)Q定代碼組織方式。1.編程范式分類面向過程：按步驟分解問題（如C語言，適合底層開發(fā)）。面向?qū)ο螅簩?shù)據(jù)與操作封裝為“類/對象”，核心特性為封裝（隱藏實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)）、繼承（代碼復(fù)用）、多態(tài)（同一操作有不同表現(xiàn)，如Java的方法重寫）。函數(shù)式編程：將計(jì)算視為函數(shù)運(yùn)算，強(qiáng)調(diào)無副作用（如Python的lambda、Haskell）。2.語言特性與應(yīng)用場景C語言：貼近硬件，高效但需手動管理內(nèi)存，用于操作系統(tǒng)、嵌入式開發(fā)。Java：跨平臺（JVM），面向?qū)ο?，生態(tài)豐富，用于企業(yè)級應(yīng)用、安卓開發(fā)。Python：簡潔易讀，庫豐富（如NumPy、Django），用于數(shù)據(jù)分析、AI、Web開發(fā)。JavaScript：瀏覽器端腳本，Node.js實(shí)現(xiàn)服務(wù)端開發(fā)，全棧能力強(qiáng)。3.代碼基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)變量與數(shù)據(jù)類型：基本類型（整型、浮點(diǎn)型、布爾型）、復(fù)合類型（數(shù)組、對象、結(jié)構(gòu)體）?？刂平Y(jié)構(gòu)：順序、分支（if-else、switch）、循環(huán)（for、while、do-while）。函數(shù)與類：函數(shù)封裝邏輯，類封裝數(shù)據(jù)與方法；面向?qū)ο笾蓄惖臉?gòu)造、析構(gòu)、成員訪問修飾符（public、private）。六、數(shù)據(jù)庫原理與應(yīng)用數(shù)據(jù)庫是結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的存儲與管理系統(tǒng)，分為關(guān)系型與非關(guān)系型。1.關(guān)系型數(shù)據(jù)庫（RDBMS）核心概念：表（行-記錄、列-字段）、主鍵（唯一標(biāo)識記錄）、外鍵（關(guān)聯(lián)其他表）、SQL（結(jié)構(gòu)化查詢語言）。SQL分類：DDL（數(shù)據(jù)定義語言）：CREATE、ALTER、DROP（創(chuàng)建/修改/刪除表、庫）。DML（數(shù)據(jù)操作語言）：INSERT、UPDATE、DELETE（增刪改記錄）。DQL（數(shù)據(jù)查詢語言）：SELECT（查詢，支持WHERE、JOIN、GROUPBY等）。事務(wù)特性：ACID（原子性、一致性、隔離性、持久性），通過事務(wù)保證數(shù)據(jù)操作的可靠性（如銀行轉(zhuǎn)賬需同時(shí)更新兩個賬戶）。索引與優(yōu)化：B+樹索引（加速查詢，僅葉子節(jié)點(diǎn)存數(shù)據(jù)，適合范圍查詢）、哈希索引（等值查詢快，不支持范圍）；避免全表掃描，合理設(shè)計(jì)索引。2.非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫（NoSQL）類型與場景：文檔型（MongoDB）：存儲JSON-like文檔，適合社交、內(nèi)容管理。鍵值型（Redis）：內(nèi)存型，速度快，適合緩存、會話存儲。列族型（HBase）：分布式，適合海量數(shù)據(jù)存儲（如日志、時(shí)序數(shù)據(jù)）。圖數(shù)據(jù)庫（Neo4j）：存儲實(shí)體與關(guān)系，適合社交網(wǎng)絡(luò)、知識圖譜。七、計(jì)算機(jī)安全與加密技術(shù)保障信息安全需從機(jī)密性、完整性、可用性三方面入手。1.安全威脅與防護(hù)惡意軟件：病毒（寄生文件，自我復(fù)制）、木馬（偽裝合法程序，竊取信息）、蠕蟲（無需宿主，網(wǎng)絡(luò)傳播）。防護(hù)措施：防火墻（攔截非法訪問）、入侵檢測系統(tǒng)（IDS/IPS）、殺毒軟件、安全審計(jì)。2.加密與認(rèn)證技術(shù)對稱加密：同一密鑰加密/解密（如AES，速度快，適合大數(shù)據(jù)量）；需安全傳輸密鑰。非對稱加密：公鑰加密、私鑰解密（如RSA，用于密鑰交換、數(shù)字簽名）；公鑰可公開，私鑰保密。身份認(rèn)證：多因素認(rèn)證（密碼+短信驗(yàn)證碼+指紋）、OAuth（第三方授權(quán)，如微信登錄）。3.網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議SSH：安全外殼協(xié)議，加密遠(yuǎn)程登錄與文件傳輸（替代Telnet、FTP）。VPN：虛擬專用網(wǎng)絡(luò)，通過隧道協(xié)議（如OpenVPN）加密跨公網(wǎng)通信。復(fù)習(xí)與實(shí)踐建議1.知識串聯(lián)：用思維導(dǎo)