全国计算机一级考试复习资料Word文件下载.docx
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2.计算机的分类
划分计算机是根据运算速度、计算能力、输入/输出的能力、数据存储量、指令系统的规模和价格，通常将计算机分为六类。
（1）巨型机:
巨型机的运算速度高达几亿次每秒以上，主存容量可达数百兆字节，字长高达64位，价格高达数千万美元，主要用于尖端科技和军事领域中。
（2）大型机:
大型机速度高达100至3000万次每秒，字长32至64位，主存几十兆字节，价格数百万美元，一般用于计算机中心和计算机网络中。
（3）中型机:
中型机的性能和价格在大型机和小型机之间，一般用于计算机中心和计算机网络中。
（4）小型机:
小型机结构简单，成本较低，容易操作，维护方便，因而被广泛地应用于科学计算、数据处理、人工智能、自动控制和计算机辅助设计等方面。
（5）微型机:
美国的Intel公司于1971年开发出第一台微型计算机MCS-4，其后微型机采用微处理器芯片、半导体存储器和输入/输出接口板构成。
它的特征是:
体积小，价格低，通用灵活，使用方便，安全可靠。
（6）单片机:
单片机具有极为有限的计算能力，一般用于自动控制领域。
3.计算机应用领域
计算机的迅猛发展不仅开创了科学技术发展的新纪元，也给人类社会的技术进步带来巨大的影响和推动，计算机将广泛应用于各个领域。
（1）科学计算:
在科学研究和工程设计中，需要进行大量复杂的高精度的数值计算、数理统计、方程求根、结构计算、模拟分析等。
（2）实时控制:
指计算机及时采集数据并进行处理，按最佳方式迅速地对控制对象加以控制，如航天飞行、宇航空间站发射、对接和测控等。
代替人进行有害、危险工种的现场操作与控制等。
（3）数据处理:
指对大量的数据进行加工处理，如情报、档案、图书等检索，排版印刷，办公自动化，生产、物质、财务、人事等管理都可以采用计算机来完成。
（4）计算机辅助设计:
能帮助人们进行汽车、船舶、建筑、化工、大规模集成电路以及计算机自身的设计自动化，还能进一步促进人工智能的发展，如下表所示。
英文
缩写
中文
ComputerAidedDesign
CAD
计算机辅助设计
ComputerAidedInstruction
CAI
计算机辅助教育
ComputerAidedTest
CAT
计算机辅助测试
ComputerAidedManagement
CAM
计算机辅助管理
二、数据单位、字符编码、汉字编码
1.计算机中的数据单位
计算机中用到的信息单位主要有位、字节、字等。
位（Bit）是计算机存储设备中的最小的信息容量单位，用0或1二进制数位来表示。
如二进制数10011101是由8个位组成的，位常用b表示。
字节（Byte）是计算机的最小存储单位元，常用B表示。
微型机中由8个二进制位组成一个字节。
如8个二进制数“10011101”构成一个字节。
一个字节可存放一个半角英文字符的编码（如ASCII码）。
两个字节可存放一个汉字编码。
一个字节表示的无符号整数，可以从最小的00000000至最大的11111111，共28个。
习惯上，210（1024）个字节称为1K字节，记为1KB。
随着存储容量的增大，还有下列计量单位，它们之间的关系如下:
8b=1B
210B=1024B=1KB
220B=1024×
1024B=1MB
230B=1024×
1024B×
1024B=1GB
字（Word）是计算机信息交换、加工、存储的基本单元。
通常将组成一个字的位数叫该字的字长，用来表示数据或信息的长度。
如一台计算机的字长为32位，则表示该机的一个字由4个字节组成。
不同级别的计算机的字长是不同的。
为什么不取整数1000，而取一个如此难记的数字1024来表示1KB字节呢?
细心的读者一定不难发现:
210B=1024。
正是由于计算机中采用的是二进制数，用1000来表示1千字节反而不方便了。
表示行字节的KB、兆字节的MB以及千兆字节的GB可以简写成K、M、G，即:
1K=1KB，1M=1MB，1G=1GB。
本书在以后的章节中将采用KB、MB或GB表示。
2.字符编码
①英文字符编码
在计算机中不仅是数字，所有的数据都是用二进制数来表示的。
长期以来，存在各种字符编码，难于统一，为此美国国家标准局提出了一套编码方案，它叫做ASCII码（AmericanStanˉdardCodeforInformationInterchange，美国信息交换标准代码）。
它收录了128个基本字符，其中包括了数字0～9，英文大小写字母，一些运算符号如+、-、*、/和一些常用符号如＄、%、#等。
每一个字符用一个八位二进制数来表示，如二进制的01000001表示英文大写字母A;
二进制的00110001表示数字字符1等等。
为了便于记忆，常将这些字符编码以十进制形式表示。
请注意在ASCII编码中所列的前32个编码所表示的字符都是计算机信息传递、加工过程中使用的一些控制字符，在屏幕上是看不出来的，打印机上也打印不出来。
②汉字编码
汉字是方块的，而且结构千变万化，要将它输入计算机且表示出来，确实是一个难题。
经过我国科研工作者几代的努力，这个问题已被解决。
人们习惯采用一种点阵方案来表示汉字，1981年，我国制定了“中华人民共和国国家标准信息交换汉字编码”，代号为GB2312-80，这种编码称为国标码，是所有汉字编码都必须遵循的一个共同标准。
GB2312-80以94个可以显示ASCII码作为基本集，共收录了汉字和图形符7445个，每个汉字用两个字节表示。
汉字分为两级，一级汉字3755个，按汉字拼音字母排列;
二级汉字3008个，按部首排列;
非汉字字符682个。
GB2312-80规定，所有的国标汉字与符号组成一个94×
94的矩阵。
在此矩阵中，每行称为一个“区”，每列称为一个“位”，因此，这个矩阵实际上组成了一个有94个区（区号从01至94），每个区内有94个位（位号从01至94）的汉字字符集。
一个汉字所在的区号与位号简单地组合在一起就构成了该汉字一种外码———“区位码”，它用高低两个字节来表示，高字节表示汉字所在的区号，低字节表示汉字所在的位号。
汉字的区位码是唯一的。
国标码与区位码之间存在如下换算关系:
国标码高字节=区码+20H国标码低字节=位码+20HGB2312-80编码的安排情况如下:
（1）1～9区非汉字字符682个;
（2）10～15区，空位564个;
（3）16～55区，一级汉字，也称为常用字，按汉字的拼音排列;
（4）56～87区，二级汉字，也称为次常用字，按汉字的部首排列;
（5）88～94区，空位。
近年来，为便于和加强国际间信息交流，国家制字新的汉字编码标准GB-13000，国际上称为ISO/IEC10646，这种汉字编码用3个字节表示一个汉字，汉字编码容量大大增加，最大的特点是包括了中、日、韩等许多国家的文字。
汉字编码分为内码和外码。
内码是计算机系统存储、处理汉字信息时所用的代码。
汉字的输入码要转换成内码才能在计算机内存储和处理，一个内码占两个字节。
汉字国标码的高低字节的取值范围在33～126之间，每个字节最高位都是0，正好和ASCII码相冲突，故不能作为机内码使用。
国标码经过变换之后才能作为机内码使用，机内码与国标码之间的变换关系如下:
内码高字节=国标码高字节+80H内码低字节=国标码低字节+80H
外码是指输入码及打印码、显示码等，用于人与计算机进行交互（汉字输入/输出）时所用的代码。
就输入码来说，国内外有几百种编码方案，常用的有区位码、拼音码、五笔字形码、自然码等。
汉字是一种像形文字，每一个汉字可以看成是一个特定的图形，这种图形一般用点阵信息来描述。
所有汉字的点阵信息按国标码规定的先后顺序组合在一起，就形成了汉字的字库。
三、二进制数、十六进制数、八进制数之间的转换
1.二进制的特点
尽管人类早已习惯使用十进制系统，但是在计算机内部却采用的是二进制系统。
这主要是因为二进制系统具有以下优越性:
（1）运算简单
（2）硬件易实现
要表示二进制数据，只需要逻辑元器件具有两个稳定状态。
例如:
电流的导通与阻塞，开关的接通与断开，脉冲的有与无，电压的高与低，电灯的亮与灭等。
这两种状态正好用于表示二进制数中的0和1。
反之，用逻辑元器件实现十进制数的10个数码则是很困难的。
（3）工作可靠
二进制数在数据传送和加工过程中不容易出错，从而使工作安全可靠。
（4）逻辑性强
计算机工作原理是基于逻辑代数的思想，而二进制的两个数码1和0，正好代表逻辑代数中的“真”和“假”。
2.不同数制间的相互转换
由于八和十六都是二的整数倍就使得二进制数与八进制、十六进制数之间的转换相对要容易得多。
显然，一位十六进制数需要用4位二进制数来表示，而一位八进制数要用3位二进制数来表示。
规则:
将二进制数转化为十六进制数可以将该二进制数从低位起，每4位为一组，最高一组不足4位的前面用零补齐，分别对应一个十六制数字，将这些数字由低向高位排列就得到该数的十六进制表示形式。
将二进制数转化为八进制数可以将该二进制数从低位算起，每3位为一组，最高一组不足3位的，前面用零补齐，它们分别对应一个八进制数，将这些数字由低位向高位排列就得到该数的八进制表示形式。
相反地，要把一个十六进制数或八进制数转换为二进制数，可以把该十六进制数或八进制数的每一位分别用4位（或三位）二进制数来表示，不足4位时，前面应补零凑满位。
将十六进制数转化为二进制数时，每位十六进制数与4位二进制数相对应，若不足4位数时应在前面补零，这样就得到该十六进制数的二进制表示。
将八进制数转化为二进制数时，每一位八进制数与3位二进制数相对应，若不足3位应在前面补零，这样就得到该八进制数的二进制表示。
四、二进制数、十六进制数的算术运算
1.二进制数的运算
因为二进制数只有0、1两个数字，所以它的四则运算特别简单。
其运算规则如表（a）、表（b）、表（c）与表（d）所示:
表（a）加法
+
1
10
表（b）减法
-
表（c）乘法
×
表（d）除法
/
无意义
对于加法运算，按“逢二进一”;
作减法时，只要遵循“借一当二”的法则就行了。
对于二进制数，由于二进制数乘数与被乘数中只有1和0两种情况，相乘运算要比十进制数相乘的“九九乘法表”法则简单多了。
二进制乘法可归结为“加法与移位”;
二进制除法运算可归结为“减法与移位”。
做二进制除法的方法与做十进制除法的方法相同，在列竖式计算时，够除则在商上写1，不够除则写0，按此方法依次除下去，直到余数为零为止，在除不尽的情况下，根据需要计算到指定的精度即可。
2.十六进制数的运算
十六进制数的运算可以采用先把该十六进制数转换为十进制数，经过计算后再把结果转换为十六进制数据的方法，但这样做比较繁琐。
其实，按照逢16进1的规则，直接用十六进制数来计算也是很方便的。
（1）十六进制加法:
当2个1位数之和S小于16时，与十进制数同样处理，如2个1位数之和S≥16时，则应用S大于等于16及进位1来取代S。
（2）十六进制数的减法也可以用十进制类似，够减时可直接相减，不够减时服从向高位错1为16的规则。
（3）十六进制数的乘法可以用十进制数的乘法规则来计算，但结果必须用十六进制数来表示。
（4）十六进制数的除法可以根据其乘法和减法规则处理，这里不再赘述。
五、二进制的逻辑运算
逻辑，是指“条件”与“结论”之间的关系。
因此，逻辑运算是指对“因果关系”进行分析的一种运算，运算结果并不表示数值大小，而是表示逻辑概念成立还是不成立。
计算机中的逻辑关系是一种二值逻辑。
二值逻辑很容易用二进制“0”或“1”表示，例如“真”与“假”、“是”与“否”、“成立”与“不成立”等。
若干位二进制数组成的逻辑数据，位与位之间无“权”的内在联系。
对两个逻辑数据进行运算时，每位之间相互独立，运算是按位进行的，不存在算术的进位与借位，运算结果也是逻辑数据。
三种基本的逻辑关系
在逻辑代数中有三个基本的逻辑关系:
与、或、非。
其他复杂的逻辑关系均可由这三个基本逻辑关系组合而成。
（1）“与”逻辑
做一件事情取决于多种因素时，当且仅当所有因素都满足时才去做，否则就不做，这种因果关系称为“与”逻辑。
用来表示和推演“与”逻辑关系的运算称为“与”算。
常用·
、∧、∩或AND等运算符表示，“与”运算规则两个二进制数进行与运算是按位进行的。
两个逻辑变量a、b进行与运算，在数学上可记为F=aANDb，F是A、B的逻辑函数。
对于F=aANDB，由“与”运算规则知:
当且仅当A=1、B=1时，才有F=1，否则F=0。
（2）“或”逻辑。
做一件事决于多种因素时，只要其中有一个因素得到满足就去做，这种因果关系称“或”逻辑。
“或”运算常用+、∨、∪和OR等运算符表示，“或”运算规则两个二进制数进行或运算是按位进行的。
（3）“非”逻辑。
“非”逻辑实现逻辑否定，即进行“求反”运算，常在逻辑变量上面加一横线表示。
例如A的“非”写成A。
非运算规则如下表:
AND运算规则
a
b
aANDb
OR运算规则
aORb
NOT运算规则
NOTa
六、关于BCD码
作为十进制，基数为10，逢十进位，这当然是众所周知的。
那么在计算机内，又按什么规律以4位二进制数去表示一位十进制数呢?
常用的有“8421”码（BCD码）。
BCD（Binary-CodedDecimal）是用二进制编码表示的十进制数，即二-十进制。
二进制与十进制的对应关系，就是直接按二进制的位权分配各位数值的大小，但是4位二进制数最多可有16处组合，现在二一十进制只取前面0～9共10种。
由于从高位起各位权分别是23、22、21、20，即8421，所以这种有权编码称为8421码。
这是一种最常用的二-十进制码，如果未加特别说明，一般所讲的BCD码就是指8421码。
8421码的优点之一是比较直观，可以很方便地进行十进制与二-十进制之间的转换。
七、指令
一个指令规定了计算机能够执行的一个基本操作，它由操作码和操作数组成。
操作码是指指令要完成的操作，如加减法、数据传送、控制转换、停机等。
操作数是指参加运算的数据或数据所在的地址与存储单元，因而操作数又可以由地址码来表示。
一台计算机全部指令集合，称为计算机的指令系统。
根据地址码的多少，指令格式分为以下4种。
如下表所示。
指令格式
指令
格式
零地址指令
无任何操作数的指令（如停机），或操作数默认
单地址指令
〈操作码〉〈操作数〉
双地址指令
〈操作码〉〈操作数1〉〈操作数2〉
三地址指令
〈操作码〉〈操作数1〉〈操作数2〉〈操作数3〉
八、程序与程序的执行
指令序列就是程序，它对应着一系列有序的操作，也就是完成一个任务。
计算机工作的过程就是执行程序的过程。
计算机工作的过程就是执行程序的过程;
由CPU能够直接执行的指令组成的程序叫做机器语言的程序;
人们用高级语言编写的源程序必须转换为机器语言的程序（目标程序）才能由CPU执行。
编写计算机程序所用的语言是人与计算机之间进行交流的工具，一般分为机器语言、汇编语言和高级语言三大类。
（1）机器语言
机器语言是计算机系统所识别的、不需要翻译而直接供计算机使用的程序设计语言。
机器语言中的每一条机器指令实际上是二进制形式的指令代码，它由二进制形式的操作码和操作数两部分组成，其指令的二进制代码形式随机器的不同而不同，所以机器语言不具有通用性。
人们一般不用机器语言编写程序。
（2）汇编语言
汇编语言是一种面向机器的程序设计语言，它是为特定的计算机或计算机系列设计的。
汇编语言采用一定的助记符号表示机器语言中的指令和数据，即用助记符号代替二进制形式的机器指令，这种代替使得机器语言变成“符号化”形式，因而汇编语言又称为符号语言。
每条汇编语言的指令就对应了一条机器语言的二进制形式代码，不同型号的计算机系统具有完全不同的汇编语言。
所以，通常人们不用汇编语言编写程序。
由于计算机硬件只能识别机器指令，并执行机器指令。
对于用记忆符表示的汇编语言是不能直接执行的，必须用一个软件（汇编系统或汇编程序）将汇编语言程序翻译成机器语言程序后，该程序才能由计算机执行。
（3）高级语言
高级语言采用十进制数据表示，语句用较为接近自然语言的英文表示，它们比较接近人们早已习惯的自然语言和数学表达式，故而称之为高级语言。
高级语言具有高度的通用性，尤其是有些标准版本的高级语言（如FORTRAN77和ANSIC），在国际上都是通用的。
这样由高级语言编写的程序就能用在不同的计算机系统中。
由于计算机并不能直接识别和执行高级语言编写的程序。
要执行高级语言程序，首先用一种翻译系统（编译或解释）将高级语言翻译成计算机可以识别和执行的二进制机器指令，然后由计算机执行。
软件主要是指让计算机完成各种任务所需的程序。
计算机软件包括系统软件和应用软件两大类。
第二章计算机系统的组成
一、微型机的硬件系统
1.中央处理器
中央处理器简称CPU（CentralProcessingUnit），它是计算机系统的核心，它由运算器、控制器和寄存器三部分组成。
IBMPC/XT微机使用的微处理芯片是8088，IBMPC/AT和各种型号的286微机使用的是80286微处理器芯片，386、486、586微机分别使用的是80386、80486和Pentium微处理器芯片。
（1）运算器:
运算器又称为ALU、ALU是算术逻辑单元的英文缩写，具有进行算术运算和逻辑运算，对数据进
行加工处理的功能。
（2）控制器:
负责从内存储器中取出指令，分析并解释指令，向各个处理部件发出控制信号，保证计算机的各部件有条不紊、协调一致地工作。
（3）寄存器:
是在微处理器内部的暂时存储单元，用于暂时存放进行运算的数据和中间结果，它由状态寄存器、指令寄存器、程序寄存器三部分组成，如下表所示。
寄存器分类
指令寄存器
用于保存正在执行的指令
程序计数器
用于保存待执行的下一条指令地址
状态寄存器
用于保存程序运行时的状态信息
2.存储器
存储器是计算机的记忆和存储部件，用来存放信息。
对存储器而言，容量越大，存取速度越快越好。
内存又称为主存，它和CPU一起构成了计算机的主要部分。
内存由半导体存储器组成，存取速度较快，由于价格上的原因，一般容量较小。
内存储器按其工作的不同，可以分为随机存储器RAM和只读存储器ROM两种。
常用的外存有磁盘、光盘和磁带、磁盘又可以分为硬盘和软盘。
（1）半导体存储器
计算机内存储器是半导体存储器，用于存储当前正在运行的程序和数据。
计算机内存储器分为RAM随机存储器和ROM只读存储器两大类。
半导体存储器的特点是:
存取速度快，但价格较高，不能永久保存信息。
①随机存储器RAMRAM即可以存入信息也可以取出信息，但停电后RAM中的信息会丢失。
RAM又分为动态随机存储器DRAM和静态随机存储器SRAM两类，SRAM存储速度快，常用于制造高速缓冲存储器。
a.动态随机存储器DRAM是利用MOS电路和电容来作存储元件的，由于电容会放电，所以需要定时充电以维持存储内容的正确，例如每隔2毫秒刷新一次，因此又称为动态存储器。
b.静态随机存储器SRAM是用双极型电路或MOS电路的触发器来作存储元件的，它不存在电容放电造成的刷新问题。
只要有电源正常供电，触发器就能稳定地存储数据，因此称之为静电存储器。
②只读存储器ROM只读存储器ROM中的信息只能取出，不能存入，停电后ROM中的信息不会丢失。
尽管随机存储器有动态与静态之分，但是只读存储器没有动态与静态之别。
（2）软磁盘存储器
磁盘是具有磁性表面的圆盘形磁记录媒体，它是在微机上得到广泛应用的一种随机存取的外部存储器。
它作为磁盘存储器的一个重要组成部分，提供了“永久性”存放程序和数据的能力（如20年）。
通常磁盘分为软磁盘和硬磁盘两大类。
①软磁盘软磁盘是由软塑料为基底，表面涂覆磁性材料而成的圆形盘，软磁盘的基本结构如下表所示。
软磁盘结构
读/写孔
供驱动器的读写磁头读写磁盘上的信息。
在读/写孔处，磁盘表面暴露在外，要小心保护，否则会使记录的信息遭到破坏
写保护缺口
为保护写有重要数据的磁盘，可拨动磁盘上的写保护缺口。
一旦磁盘处于写保护状态，就只能读出信息而不能写入信息
磁道
初始化时，DOS把软盘划分成许多个不同半径的同心圆，这些圆形轨道称为磁道。
信息就记录在磁道上，磁盘的每一面分成80个磁道，编号为0～79，最外边的是0磁道，最内侧的是79磁道
扇区
为便于读/写信息，把磁道划分为若干区。
这些区的物理开头呈现扇面形，称为扇区。
MS-DOS把磁道区为18个扇区，每个扇区上记录51
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