计算机基础浓缩知识点重要资料适用于计算机期末考试复习和等级考试复习Word文档格式.docx
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功能部件、子系统；
3）PC机使用的微处理器、芯片组、图形加速芯片都是超大规模（VLSI）和极大规模集成电路。
2.按功能分：
数字集成电路（如逻辑电路、存储器、微处理器、微控制器、数字信号处理器等）、模拟集成电路（又称为线性电路，如信号放大器、功率放大器等）
3.按用途分：
通用集成电路（如微处理器和存储器芯片等）、专用集成电路（ASIC、FPGA）
（四）Moore定律：
（在未来的十多年里）单块集成电路的集成度平均每18～24个月翻一番
（五）集成电路卡=IC卡
1.又称为ChipCard或SmartCard
2.IC卡分类：
1）存储器卡（包括带加密逻辑的存储器卡）、CPU卡（如手机SIM卡——不仅可以存储数据，还可以对数据进行加密）
2）接触式（插入读卡机卡口中，通过金属触点传输数据）、非接触式（卡中无电池；
利用电磁感应无线传输数据）
A.我国第二代居民身份证、多数公交IC卡为非接触式IC卡
3.通信技术入门
（一）现代通信：
使用电波或光波双向传递信息的技术（电信）。
2.注意：
利用书、报、杂志、磁带、光盘等传递信息均不属于现代通信的范围
（二）通信基本原理：
1.通信三要素：
信源（信息发送者）、信道（信息载体与传播媒介）、信宿（信息接收者）
2.信号两种形式：
模拟信号、数字信号
（三）调制解调
1.（狭义说）调制即数字信号转为模拟信号的过程、解调即模拟信号还原数字信号的过程
2.调制所用的设备称为“调制器”、解调所使用的设备叫“解调器”
3.“调制解调器”（MODEM）：
可实现调制和解调功能的设备
1）调制：
使用数字信号调整载波的参数，使信号转换成适合远距离传输的调制信号
2）解调：
对接收到的调制信号转换为传输的原始信号
3）外置式调制解调器，应该接在计算机的串口或USB接口上
（四）多路复用技术：
让多路信号同时共用一条传输线路，提高传输线路利用率的技术。
2.分类：
频分多路复用、时分多路复用、码分多路复用、波分多路复用技术。
1）频分多路复用（FDM）——模拟传输采用（有线电视、广播）
2）时分多路复用（TDM）——数字传输采用（任一时刻都只可能为一对通信终端所使用）
（五）模拟通信VS数字通信
模拟通信
数字通信
抗干扰能力
弱
强（差错可以控制）
传输质量
不稳定
高（支持长距离）
通信安全性
一般
有保证（可以加密）
灵活性
好（能适应各种应用的要求）
其他
历史悠久、技术成熟、结构简单、成本低
通信设备小型化、微型化、低功耗
（六）数字通信：
1.数字传输技术：
基带传输（直接用数字信号传输信息）、频带传输（用数字信号对载波进行调制传输信息）
1）载波信号是频率比被传输信号高得多的正弦波。
载波通信可传输电报、电话、传真和数据（如图像）
2）频带传输技术：
数字信号的远距离传输需要使用频带传输技术，如家庭拨号上网的MODEM，就是把计算机输出的数字信号（只有“1”和“0”）调制成频带信号然后送到电话线上去
3）数字信号调制方法：
幅移键控法（调幅）、频移键控法（调频）、相移键控法（调相）
2.应用：
全面采用数字技术的系统就分别称为“数字广播”和“数字电视”
3.性能指标：
1）信道带宽：
A.模拟通信系统中：
称频宽，以赫兹（Hz）为单位；
指可以几乎无失真地传输的模拟信号的频率变化范围（带宽=最高频率-最低频率）
B.数字通信系统中：
称信道容量，一般以波特率（bps）或符号率描述；
指一个信道单位时间内允许的最大数据传输速率——例如“我用的是10Mbps宽带上网”
2）数据传输速率（数据率）：
A.实际进行数据传输时单位时间内传送的二进位数目
B.单位有Kbps、Mbps、Gbps
3）误码率：
A.定义：
数据传输中出错数据占被传输数据总数的比例
B.意义：
数据传输可靠性指标
C.原因：
噪声（信息传输时不同信道之间信号的串扰对信道上传输信号所产生的影响）
4）端－端延迟：
数据从信源传送到信宿所花费的时间。
（七）传输介质：
金属导体（双绞线和同轴电缆）、光纤、电磁波。
任务都是传递信息，只是其传输介质和技术各有不同。
1.双绞线
1）双绞的目的：
降低各线对之间的电磁串扰
2）优点：
数字信号、模拟信号均可传输；
各线对采用双绞线，减少了各线对之间的串扰；
频带较电话线宽，每对线可传输60路电话信号，多线对能提供上千个话路，适用于干线通信。
3）缺点：
容易受到外部高频电磁波干扰（建筑物内部使用），且线路本身会产生一定噪声，误码率较高；
每隔一定距离（100米）需使用中继器或放大器
4）常见应用：
电话系统（模拟信号）、局域网（数字信号）。
5）目前，大多数10/100Mbps传输速率的以太网采用的传输介质是5类双绞线。
2.同轴电缆
1）用电信号来传递信息
良好的传输特性和屏蔽特性（比双绞线好）
传输速率取决于电缆长度
4）定位：
用于主要传输干线可以构成大容量的载波通信系统
5）分类：
基带（50欧，数字信号）、宽带（75欧，模拟信号）
6）常见应用：
有线电视系统（模拟信号）、局域网（数字信号）
3.光纤（光导纤维）：
1）物理原理：
全反射（光纤弯曲也能传导光信号）
通信容量大，数据传输速率高、绝缘体不受高压线和雷电的电磁干扰、抗核辐射能力强、保密性最强，不易被窃听截取数据、重量轻，便于运输和铺设、传输损耗小，“无中继”通信距离长（可达几千公里）、原材料SiO2资源丰富，节约有色金属。
精确连接两根光纤比较困难、相关通信设备的价格无明显优势
4）分类：
单模光纤（远距离通信）、多模光纤（近距离通信，如局域网）。
5）光纤中采用的多路复用技术：
波分多路复用
6）全光网：
在传输及交换时始终以光的形式进行，不经过光/电、电/光转换和光中继
4.无线通信（微波、卫星、红外线、激光等）
1）微波通信
A.微波：
极高频率（300MHz～300GHz范围内）的电磁波，波长很短，按直线传播但很容易被地面吸收（绕射能力差），不能延地球表面传播
B.方式：
地面微波接力通信、卫星通信、对流层散射通信。
C.优点：
直线传播、容量大、可靠性高、建设费用低、抗灾能力强、可用于模拟或数字通信、安全性好（可将信息进行定向传输，防止信号被截取）
2）卫星通信
A.微波接力通信技术与空间技术相结合的产物——特殊的无线电波中继系统
B.优点：
通信距离远、频带宽、容量大、抗干扰强、通信稳定。
C.缺点：
AD皆可、造价高、技术复杂、有较大延时、同步轨道卫星数目有限。
3）红外线通信：
局限于很小一个范围
4）无线电波可以按频率分成中波、短波、超短波和微波
A.无线电波可用于广播、电视，也可以用于传输数字信号
B.短波：
具有较强的电离层反射能力，适用于环球通信
（八）移动通信
1.第一阶段：
20世纪20年代～50年代末
2.第二阶段：
20世纪50年代～60年代
3.第三阶段：
20世纪70年代～至今——个人移动通信
1）第一代：
蜂窝式模拟移动通信系统
2）第二代：
数字传输信号，增加了接受数据的功能，如GSM。
A.GSM提供了分组交换和分组传输方式的数据业务GPRS
B.时分多址、码分多址CDMA
C.移动通信系统由移动台、基站、移动电话交换中心等组成（都不可省略）
a）移动台：
移动的通信终端（收发无线信号），包括手机、无绳电话等
b）“蜂窝”：
每个基站的有效区域既相互分割，又彼此有所交叠
c）基站与移动交换中心之间通过微波或有线信道传输信息
d）若空旷区域内无法使用手机通信，其原因最有可能是该区域没有建立基站
3）第三代：
移动通信3G（3rdGeneration）
4.数字技术基础
（一）信息的基本单位——比特bit
1.比特只有两种状态：
“0”和“1”
1）没有大小的概念
2）既可以表示数值、文字，也可以表示图像、声音等
3）存储方式：
使用具有两种稳定状态的器件
4）使用二进制原因：
制造双稳态电路比制造多稳态电路容易
2.每个西文用8个比特表示，称为“字节”（Byte）用。
即1Byte=8bit。
1）大写字母“B”表示字节
2）小写字母“b”表示比特
（二）逻辑运算：
1.分类：
1）逻辑乘（“与”、“and”、“∧”、“·
”）～全一为一
2）逻辑加（“或”、“or”、“∨”、“+”）～有一说一
3）
取反（“非”、“not”、“－”）～颠倒是非
2.多位逻辑运算按位独立运算
3.逻辑运算结果不可能产生溢出
（三）算术运算：
算术加、算术减
2.
多位算术运算需进/借位运算
3.算术运算结果可能产生溢出
（四）比特存储单位：
1.“千字节”（KB），1KB=210字节=1024B
2.“兆字节”（MB），1MB=220字节=1024KB
3.“吉字节”（GB），1GB=230字节=1024MB（千兆字节）
4.“太字节”（TB），1TB=240字节=1024GB（兆兆字节）
（五）比特的传输单位：
1.“比特／秒”（b/s），也称“bps”。
如：
9600bps（9600b/s）
2.“千比特／秒”（kb/s），1kb/s=103比特／秒=1000b/s
3.“兆比特／秒”（Mb/s），1Mb/s=106比特／秒=1000kb/s
4.“吉比特／秒”（Gb/s），1Gb/s=109比特／秒=1000Mb/s
（六）进制
1.二进制B（计算机中使用）
2.八进制O
3.
十进制D
4.十六进制H
5.未知进制
（七）整数（定点数）的表示
1.整数（定点数）的类型：
1）无符号整数（用8位二进制数表示的不带符号整数的值范围：
0～255）
2）带符号整数（最高位为符号位，“0”表示正数，“1”表示负数）
2.整数（定点数）的编码方法：
原码、补码、反码；
1）对于正数X：
补码、原码、反码相同。
2）对于负数X：
X的原码除符号外逐位取反，得到X的反码；
X的反码加一，得到X补码。
3）N位原码表示整数0有“+0”（0000……00）与“-0”（1000……00）之分
4）N位补码中，“1000……00”表示整数-2n-1；
“0000……00”表示整数0
3.不同编码方法下n位数的表示范围
最小
最大
形式
值
n位无符号整数
0000……00
1111……11
+2n-1
n位原码
-2n-1+1
0111……11
+2n-1-1
n位补码
1000……00
-2n-1
4.BCD码（二--十进制）8-4-2-1码：
使用4个二进位表示1个十进制数字
（八）实数（浮点数）的表示：
小数点位置浮动
（相同长度）
可表示的
数的范围
数的精度
浮点数
大
差
定点数
小
好
1.浮点数=尾数+指数
1）尾数：
由纯小数组成（表数精度）
2）指数：
由整数组成（表数范围）
2.同一个数的浮点数表示形式并不惟一
第二章计算机组成原理
1.计算机的发展（4代）
代别
年代
使用的元器件
使用的软件类型
主要应用领域
第1代
1940’s中期
～1950’s末期
CPU：
电子管
内存：
磁鼓
使用机器语言和汇编语言编写程序
科学和工程计算
第2代
1950’s中、后期
～1960’s中期
晶体管
磁芯
使用FORTRAN等高级程序设计语言
开始广泛应用于数据处理领域
第3代
1960’s中期
～1970’s初期
SSI，MSI
SSI，MSI的半导体存储器
操作系统、数据库管理系统等开始使用
在科学计算、数据处理、工业控制等领域得到广泛应用
第4代
1970’s中期以来
LSI、VLSI
LSI、VLSI的半导体存储器
软件开发工具和平台、分布式计算、网络软件等开始广泛使用
各行各业，家庭和个人开始使用计算机（如PC机）
（一）“代”的划分是以计算机的主机所使用的元器件为依据
（二）1946年，世界上第一台电子数字计算机——“埃尼阿克”（ENIAC）
（三）计算机能力：
处理数值、图像和声音等数据；
数据的计算、分析和推理；
极大的信息存储能力；
与其它计算机方便迅速交换信息；
（四）计算机应用模式发展阶段：
集中计算模式、分散计算模式、网络计算模式（目前）
（五）计算机积极作用：
增添新手段、提供新工具、引起新变化
（六）计算机信息处理优点：
1.能够储存大量信息，可按照程序自动高速进行计算
2.能处理数值数据以及图像和声音等非数值数据
3.数据计算（处理）、分析推理
4.极大的信息存储能力
5.方便迅速与其它计算机交换信息
2.计算机的组成
（一）组成：
硬件（物理装置的总称）与软件（程序+数据+文档）
（二）硬件有：
1.五大部件：
中央处理器CPU、内存储器、外存储器、I/O设备、总线
1）输入设备（Input）：
A.将信息送入计算机的设备
B.例如：
键盘、鼠标、触摸屏、扫描仪、麦克风和传感器等
2）中央处理器CPU：
A.组成：
运算器、控制器、寄存器
B.计算机中有多个处理器，其中用于承担系统软件和应用软件运行的处理器称为CPU
C.意义：
计算机必不可少的核心组成部件
D.大多数计算机只包含一个CPU
E.多处理器系统：
包含了多个中央处理器的计算机系统
F.并行处理：
使用多个（≥2）CPU实现超高速计算机的技术
3）存储器＝内存＋外存（内、外存储器划分：
是否直接与CPU相连，是否可以长期存放信息。
详见下表）
外存储器
内存储器
简称
外存或辅存
内存或主存
存取速度
慢
快
成本
低
高
存储容量
很大
相对较小
性质
断电后信息保持
断电后信息消失
与CPU直接连接
否
是
工作方式
计算机运行程序时，外存中的程序及相关数据必须先传送到内存，然后才能被CPU使用
CPU（指令）对内存中的指令及数据进行读、写操作
信息存放时间
长久存放系统中几乎所有的信息
临时存放正在运行的程序和数据
4）输出设备（Output）：
把计算机中的二进位信息转换成人可感知的形式；
显示器、打印机、绘图仪
5）系统总线与I/O端口
A.BUS
a）功能：
硬件各部分的公共信息通道
b）组成：
控制器+公共传输线
c）代表：
CPU总线、I/O总线
B.I/O端口
a）作用：
海纳百川各种I/O设备；
信息的缓冲处理等。
b）类型：
并、串、视频、USB等（不同设备，不同规则）
2.主机：
中央处理器CPU、内存储器、总线等
3.外围设备（外设）：
I/O设备和外存储器等
3.计算机分类：
（一）按内部逻辑结构分类：
单处理机、多处理机；
16位、32位…
（二）按计算机整体性能分类：
巨型机、大型机、小型计算机、PC机
1.巨型计算机采用大规模并行处理（为提高计算机处理能力配置多个CPU）的体系结构，速度达到每秒数万亿次以上
2.PC机
A.分类：
台式机、便携机
B.工作站：
一种具有高速的运算能力和强大的图形处理功能，通常运行UNIX操作系统，特别适合于工程与产品设计使用的特殊的高档PC
（三）单片计算机/嵌入式计算机：
1.单片计算机：
运算器、控制器、存储器、I/O控制与接口电路等集成在同一块芯片的超大规模集成电路
2.嵌入式计算机：
内嵌在其他设备中的计算机，广泛应用于数码相机、手机和MP3等产品中
（四）
处理器≠微处理器≠CPU
1.微处理器：
把CPU和一组寄存器（Registers）集成在一片大规模集成电路或超大规模集成电路封装之中的器件
2.个人计算机一般都用单片微处理器作为CPU
3.微处理器=通用微处理器（如CPU）+专用微处理器（绘图处理器、通信处理器等）
4.CPU的结构与原理
（一）冯诺依曼计算机基本原理：
存储程序和程序控制（存储程序控制）——能储存大量信息，可按照程序自动高速进行计算
1.程序是一个指令序列
2.指令与数据都用二进制表示，预先存放在存储器内
3.计算机工作时，CPU从内存取出指令和数据，按机器指令的规定，对数据进行运算处理，直到程序完成为止
（二）CPU的结构：
1.寄存器组：
十几个甚至几十个寄存器组成，临时存放参加运算的数据和得到的中间结果
2.运算器：
算术逻辑部件ALU
3.控制器：
解释指令的含义、控制运算器的操作、记录内部状态的部件
✓指令计数器：
用来存放CPU正在执行的指令的地址，CPU将按照该地址从内存读取所要执行的指令。
（三）指令
用来规定计算机执行的操作和操作对象所在存储位置的一个二进制位串。
2.组成：
操作码（计算机执行何种操作的一个二进制代码）＋操作数地址（操作的内容或所在的地址）
3.指令执行过程：
取指令、指令译码、执行指令、保存结果。
（注意顺序）
（四）指令系统（指令组）
CPU所能执行的全部指令的集合
2.每一种CPU都有自己独特的一组指令，计算机所能执行的指令集由该机所安装的CPU决定
1）同一公司的ＣＰＵ产品通常“向下兼容”
A.新型号的处理器在旧型号处理器指令系统基础上进行扩充。
B.8088（8086）→80286→80386→80486→Pentium→PentiumPRO→PentiumⅡ→PentiumⅢ→Pentium4（主频↑、晶体管数目↑、性价比↑）
PS:
Intel公司是国际上研制和生产微处理器最大的专业公司
2）不同公司生产的CPU各有自己的指令系统，它们未必互相兼容
A.不兼容：
Power微处理器指令系统与IntelPentium的指令系统差别很大
B.相互兼容：
AMD微处理器与IntelPentium的指令系统一致
（五）与CPU速度相关的性能参数——衡量计算机优劣的主要技术指标
1.字长（位数）
1）定义：
CPU中定点运算器的宽度（即一次能同时进行二进制整数运算的位数）。
2）
意义：
例：
地址线数目为20位，则CPU可访问的最大内存空间为1MB
2.主频（CPU时钟频率、内部频率）
CPU中电子线路的工作频率
2）意义：
决定了CPU内部数据传输与指令执行的快慢。
主频越高，速度越快。
3）奔腾4系列主频范围：
1500MHz~3800MHz
4）注意：
主频提高一倍，PC机速度未必提高一倍
3.CPU总线速度
1）CPU总线（前端总线）：
用于连接CPU和内存的总线
2）CPU总线的工作频率和数据线宽度决定着CPU与内存之间传输数据的速度快慢
A.数据总线宽度：
决定了整个系统的数据流量的大小，包括CPU与二级高速缓存、内存以及输入/输出设备之间一次数据传输的信息量。
4.高速缓冲存储器（cache）的容量与结构
1）Cache容量越大、级数越多，访问Cache的命中率就越高，CPU的速度就越快。
A.CACHE的命中率：
CPU需要的指令或数据能在CACHE中能直接取到的概率
2）关于CACHE（缓存/快存）
使用SRAM芯片组成的一种高速缓冲存储器
B.速度：
CPU>
CACHE>
内存
C.容量：
比主存小
D.作用：
弥补CPU与内存的速度差异，相当于主存的延伸
a）不与主存统一编址，但可接受CPU的访问
i.CPU局部访问原理：
CPU所执行的指令和处理的数据往往集中于存储器的局部范围内
b）CPU的Cache中的数据是主存中部分内容的映射
5.指令系统
6.逻辑结构——奔腾4有多个运算器
7.CPU运算速度的传统衡量方法：
1）每秒钟能执行的指令数目
2）例如：
MIPS，单字长定点指令百万条数/秒；
MFLOPS，单字长浮点指令百万条数/秒。
5.PC机的主机
（一）主板
1.又称母板，通常安装有CPU插座、CPU调压器、芯片组、第2级高速缓存（有的已做在CPU中）、存储器插座（SIMM或DIMM）、总线插槽（如PCI、AGP、IDE）、ROMBIOS、时钟/CMOS、电池、超级I/O芯片等。
2.意义：
PC机中所有部件和设备都以主板为基础进行安装和互相连接，主板的稳定性影响着整个计算机系统的稳定性。
3.扩充卡及接口
1）扩展板卡或扩充卡：
升级会员 