全国计算机等级考试一级教程讲义精品文档文档格式.docx
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晶体管
中小规模集成电路
大规模、超大规模集成电路
内存
汞延迟线
磁芯存储器
半导体存储器
外存储器
穿孔卡片、纸带
磁带
磁带、磁盘
磁盘、磁带、光盘、U盘等大容量存储器
●计算机的特征:
1、高速、精确的运算能力;
2、准确的逻辑判断能力;
3、强大的存储能力;
4、自动功能;
5、网络与通信功能:
改变了人类交流的方式和信息获取的途径。
●计算机的用途:
1、科学计算:
人类基因序列分析、人造卫星轨道测算、气象卫星云图处理等。
2、数据处理:
处理文字、图像、声音等,是应用最多的一个领域。
3、实时控制:
主要是应用在现代工业生产的过程控制。
4、计算机辅助:
主要有CAD\CAI\CAM\CAT等。
5、网络与通信:
万维网、QQ、EMAIL等。
6、人工智能:
智能机器人、机器翻译等。
7、数字娱乐:
电影、电视、游戏等。
8、嵌入式系统:
各类电子数码产品、工业制造系统等。
●计算机的分类:
1、按处理数据的型态分:
数字计算机、模拟计算机、混合计算机
2、按使用范围分:
通用计算机、专用计算机
3、按性能分:
超级计算机、大型计算机、小型计算机、微型计算机、工作站、服务器。
●计算机的新技术:
1、嵌入式技术:
嵌入式系统由嵌入式处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统、特
定的应用程序四个部分组成,集软件与硬件于一体,可独立工作。
主要应用于各种智能家电、数码产品中。
2、网格计算:
利用互联网把分散在不同地理位置的电脑组织成一个“虚拟的超级计算机”协同工作,是一种新型计算模式。
3、中间件技术:
中间件是介于应用软件和操作系统之间的系统软件,如ASP\JSP\CGI等。
中间件技术是企业应用的主流技术,并形成各种不同类别。
●计算机的发展趋势:
巨型化、微型化、网络化、智能化。
●未来新一代计算机:
1、模糊计算机:
建立在模糊数学基础上,用模糊的、不确切的判断进行工程处理的计算机,已被应用于地铁管理、洗衣机、吸尘器等方面。
2、生物计算机:
还处于研制过程中,是利用蛋白质的开关特性,用蛋白质分子制成集成电路,形成蛋白质芯片等生物电子元件构建的计算机,如设想的DNA计算机。
3、光子计算机:
是一种利用光信号进行数字运算、信息存储和处理的新型计算机,运用集成光路技术,把光开关、光存储器等集成在一块芯片上,再用光导纤维连接成计算机。
1990年1月底,贝尔实验室研制成第一台光子计算机。
4、超导计算机:
利用超导材料来替代半导体制造计算机,正在研制。
5、量子计算机:
是一种遵循量子动力学规律而不是经典物理规律的计算机,也是一种信息处理的新模式,华裔科学家艾萨克·
庄领衔的科研小组已经研制了迄今最尖端的“5比特量子计算机”。
●数据与信息的联系与区别:
数据包括数值、文字、语言、图形、图像等不同形式,数据是信息的载体。
而信息是对各种事物的变化和特征的反映,也是事物之间相互作用和联系的表征。
数据处理之后产生的结果为信息,信息具有针对性和实效性,是有意义的,而数据没有。
●信息技术:
指一些与计算机等相关的技术,包含三个层次的内容:
信息基础技术、信息系统技术和信息应用技术。
现代信息技术发展的趋势可以概括为数字化、多媒体化、高速度、网络化、宽频带、智能化。
1.2数据在计算机中的表示
●计算机所表示和使用的数据可分两大类:
数值数据和字符数据【非数值数据】,任何形式的数据进入计算机都必须进行二进制编码转换,计算机内部均用二进制数来表示各种信息。
●计算机中常用的集中进位计数制的表示:
(逢R进一)
R进制
基数R
基本符号
权
符号表示
二进制
2
0,1
21
B
八进制
8
0,1,2,3,4,5,6,7
81
O
十进制
10
0,1,2,3,4,5,6,7,8,9
101
D
十六进制
16
0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F
161
H
●R进制转换为十进制:
将R进制数按权展开求和。
(123.1)H=(1×
162+2×
161+3×
160+1×
16-1)D=(256+32+3+0.0625)D=(291.0625)D
(123.1)O=(1×
82+2×
81+3×
80+1×
8-1)D=(64+16+3+0.125)D=(83.125)D
(10110.1)B=(1×
24+0×
23+1×
22+1×
21+0×
20+1×
2-1)D=(16+4+2+0.5)D=(22.5)D
●十进制转换为R进制:
用短除法把整数部分“除R取余”从下往上写+用连乘法把小数部分“乘R取整”从上往下写。
(225.8125)D=(11100001.1101)B
(225.15)D≈(341.11463)O
(225.15)D≈(E1.26666)H
注意:
小数部分“乘R取整”时每次的乘积要去掉整数部分,只用小数部分再乘R取整。
●八进制转换为十六进制:
以二进制为中介。
3位二进制相当于1位八进制;
4位二进制相当于1位十六进制。
二进制数转换成八进制数时,以小数点为中心向左右两边分组,每3位一组,两头不足3位的补0即可;
二进制转换成十六进制数只要以4位为一组进行分组,不足补0即可。
八(十六)进制数转换成二进制数,只要将一位化为3(4)位即可。
例如八进制转十六进制
(253.65)O=(010101011.110101)B=(10101011.11010100)B=(AB.D4)H
重新分组
●计算机中的信息单位:
度量数据最小的单位:
位(bit),但是信息组织和存储及计算机体系结构的基本单位是字节(Byte,B),1Byte=8bit,计算机信息单位统一为字节(B,Byte):
K字节(千字节)1KB=1024B(Byte)
M字节(兆字节)1MB=1024KB(KiloByte)
G字节(吉字节)1GB=1024MB(MegaByte)
T字节(太字节)1TB=1024GB(GigaByte)
说明:
B(Byte,字节);
K(Kilo,千);
M(Mega,百万,兆);
G(Giga,十亿);
T(Tril,万亿)。
●字符:
西文字符和中文字符
1、ASCII编码:
西文字符中最常用的编码是ASCII码(美国信息交换标准码),分7位码和8位码两种版本,国际通用的是7位ASCII码,用7位二进制数表示一个字符的编码,共有27=128不同的编码值表示的128个字符编码。
其中有34个非图形字符(控制字符)和94个图形字符(可打印字符)。
计算机的内部用一个字节(8个二进制位)存放一个7位ASCII码,最高位置为0,预留用于以后的字符集扩充。
2、Unicode编码:
Apple公司发起制定的通用多文字集,后被Unicode协会开发为能表示几乎世界上所有书写语言的字符编码标准。
中文版Windows使用的是支持汉字系统的
Unicode-16等。
3、GB2312-80编码:
1980年我国发布的汉字编码字符集。
由于GB2312-80编码中有很多汉字没有包括在内,1995年又发布了扩展汉字编码GBK编码,2001年发布了GB18030编码,是GBK编码的升级版。
●汉字信息处理系统的模型
汉字
输出
输入
输入码
字形码
地址码
机内码
国标码
1.3计算机硬件组成:
●计算机硬件主要有中央处理器CPU(运算器、控制器)、存储器、输入设备、输出设备
1、运算器:
由加法器、若干寄存器和一些控制线路组成,核心是加法器。
是计算机处理数据形成信息的加工厂,主要功能是对二进制数码进行算术运算或逻辑运算,所以也称算术逻辑部件(ALU),其性能是衡量整个计算机性能的重要因素之一。
2、控制器:
由指令寄存器、译码器、时序节拍发生器、操作控制部件和指令计数器组成,是计算机的神经中枢。
基本功能是根据指令计数器中指定的地址从内存取出一条指令,对其操作码进行译码,再由操作控制部件有序地控制各部件完成操作码规定的功能。
真正作用在于机器指令执行过程的控制。
机器指令:
是一个按照一定的格式构成的二进制代码串。
指令的基本格式如下:
操作码
源操作数(或地址)
目的操作数地址
操作性质部分
操作对象部分
指令执行过程:
读取指令→分析指令(译码)→执行指令→数据处理和结果保存。
3、主存储器:
分内存储器(内存)和外存储器(外存)两类,是计算机的记忆装置,用来存储当前要执行的程序、数据以及结果。
CPU只能直接访问内存中的数据,外存中的数据只有先调入内容才能被CPU访问和处理。
4、输入/输出设备(I/O设备):
输入设备有键盘、鼠标、扫描仪等;
输出设备有显示器、打印机、绘图仪、音箱等。
输入输出系统包含输入输出设备和输入输出接口两部分。
●计算机的结构:
直线连接和总线结构
1、直线连接:
运算器、控制器、存储器、外部设备四个组成部件之中任意两个都有单独的连接线路。
这种结构可以获得最高的连接速度,但不易扩展。
冯·
诺依曼机等早期的计算机都采用这种结构。
2、总线结构:
总线是一组连接各个部件的公共通信线,分数据总线、地址总线和控制总线。
现代计算机普遍采用总线结构。
1.4微型计算机的组成
●微型计算机主要由微处理器、存储器、总线和主板、输入设备、输出设备组成
1、微处理器:
包括运算器和控制器,是计算机的核心部件,其性能指标(字长和时钟频率)直接决定了由它构成的微型计算机系统性能指标。
2、存储器:
分内部存储器和外部存储器(性能指标:
容量和速度)
内部存储器:
分随机存取存储器RAM和只读存储器ROM。
RAM即计算机的内存或称主存,有两个特点:
一是可读/写性;
二是易失性,断电内容立即丢失。
RAM有SRAM(静态)和DRAM(动态,升级版位SDRAM),现在普遍使用的DDRRAM是双倍速率的SDRAM。
ROM只取不存,断电后信息也不丢失。
另外还有高速缓冲存储器Cache。
外部存储器:
常用的有硬盘(硬盘接口分为IDE、SATA两种规格)、移动存储产品(USB移动硬盘和USB优盘)、光盘、DVD光盘,特点是存储量大、价格较低、断电永久保存信息。
3、总线和主板:
总线是系统部件之间传送信息的公共通道,各部件由总线连接并通过它传递数据和控制信号。
常见的总线标准有ISA总线、PCI总线、EISA总线和AGP总线。
总线体现在硬件上就是计算机的主板,主板上插有CPU、内存条、显示卡、声卡、鼠标、键盘、显示器、等各类扩展槽盒接口及硬盘和光盘驱动器,主要指标有:
所用的芯片组、工作的稳定性和速度、提供插槽的种类和数量等。
4、输入设备:
有键盘(分PS/2和USB两种接口,一般使用104键盘)、鼠标(现在主要用光电鼠标、分PS/2和USB两种接口)、扫描仪、照相机、摄像机、麦克风、手写