计算机二级公共基础部分知识汇总(part one) 一、概述 1、计算机发展 (1)世界上第一台计算机问世:电子数字积分计算机(Electronic Numerical Integrator And Calculator)于1946年,在美国宾夕法尼亚大学研制成功。 “埃尼阿克” ENIAC的问世标志着计算机时代的到来,它重达30t,在1s内能进行5000次加法运算和500次乘法运算。 (2)冯·诺依曼型计算机原理 二进制:计算机的程序和程序运行所需要的数据以二进制形式表示和存储。 程序存储,自动执行:程序和数据存放在存储器中,计算机执行程序时,无需人工干预,能自动、连续地执行程序,并得到预期的结果。 (3)计算机发展的四个阶段(采用的物理器件不同) 1946-1959:电子管计算机 1959-1964:晶体管计算机 1964-1972:小、中规模集成电路计算机 1972-至今:大规模和超大规模集成电路计算机。 2、特点 1) 高速、精确的运算能力 2012年6月公布的世界超级计算机排名显示,排名第一的IBM公司“红杉”(Sequoia)运算速度达到每秒16324万亿次浮点运算。 我国“天河一号”实测运算速度可达每秒2570万亿次浮点运算,排名世界第五。 2) 准确的逻辑判断能力 在信息检索方面,能够根据要求进行匹配检索。 3) 强大的存储能力 计算机能够长期保存大量数字、文字、图像、视频、声音等信息。如:能够“记住”一个大型图书馆的所有资料。 4) 自动功能 计算机能够自动执行预先编写好的一组指令(称为程序)。工作过程完全自动化,无需人工干预,而且可以反复进行。 5) 网络与通信功能 目前广泛应用的“国际互联网”(Internet)连接了全世界200多个国家和地区的数亿台各种计算机。 网上的计算机用户可以共享网上资料、交流信息。 3、应用 1) 科学计算 科学计算主要是使用计算机进行数学方法的实现和应用。许多科研研究仍然需要大量的运算需求,如:著名的人类基因序列分析计划和气象预报前,对气象卫星云图数据进行处理等等。 2) 数据/信息处理 数据/信息处理也称为非数值运算。如:计算机在文字处理方面的应用。 3) 过程控制 过程控制计算是指利用计算机对生产过程、制造过程或运行过程进行检测与控制,即通过实时监控目标对象的状态,及时调整被控对象,使被控对象能够正确地完成生产、制造或运行。过程控制广泛应用于各种工业环境中。 4) 计算机辅助 计算机辅助(或称为计算机辅助工程)包括:计算机辅助设计、计算机辅助制造、计算机辅助教育、计算机辅助技术、计算机仿真模拟等。 5) 网络通信 计算机技术和数字通信技术的融合产生了计算机网络。计算机网络极大地改变人们的生活和工作方式。 6) 人工智能 人工智能(Artificial Intellibence, AI)是用计算机模拟人类的某些智力活动。其主要研究内容包括:自然语言理解、专家系统、机器人以及自动定理证明等等。 7) 多媒体应用 多媒体是包括文本、图形、图像、音频、视频、动画等多种信息类型的综合。 多媒体技术是指人和计算机交互地进行上述多种媒介信息的捕捉、传输、转换、编辑、存储、管理,并由计算机综合处理为表格、文字、图形、动画、音频、视频等视听信息有机结合的表现形式。 8) 嵌入式系统 嵌入式系统(Embedded system),是一种“完全嵌入受控器件内部,为特定应用而设计的专用计算机系统”。 4、计算机的分类 1) 巨型机:型机是指速度最快、处理能力最强的计算机,现在又称其为高性能计算机。 2) 大型通用机:大型通用计算机的特点是通用性强,具有较高的运算速度、极强的综合处理能力和极大的性能覆盖。 3) 微型机:微型机具有小、巧、轻、使用方便的特点,是目前计算机应用的主流。 4) 工作站:一种高档微型计算机,它比微型机有更大的存储容量和更快的运算速度,通常配有高分辨率的大屏幕显示器及容量很大的内部和外部存储器,并具有较强的信息处理功能和高性能的图形、图像处理功能和联网功能。 5) 服务器:通常以各种应用的服务提供者角色出现。例如:服务器以作为网络的节点,存储、处理网上80%的数据、信息,因此被称为网络的灵魂。 二、信息的表示与存储 1、数据与信息 数据:数据是对客观事物的符号表示。 如:数值、文字、语言、图形、图像等都是不同形式的数据。 信息:既是对客观事物变化和特征的反映,又是事物之间相互作用、相互联系的表征。信息必须数字化编码,才能传送、存储和处理,需要具有针对性和时效性。 数据与信息的区别:数据是信息的载体,信息是数据。针对处理之后产生的结果,信息有意义,而数据没有。 2、数据单位 1)位(bit) 位(bit)是度量数据的最小单位。在计算机技术中用二进制表示数据,1位数据只能表示0和1两种代码。 2)字节(Byte) 一个字节(Byte)由8位(bit)二进制数字组成。存储器容量通常以字节为单位(Byte, B)来描述: 3)字长 字长是指计算机一次能够同时处理的二进制位数,即CPU在一个机器周期中最多能够并行处理的二进制位数。 字长是计算机(CPU)的一个重要指标,直接反映一台计算机的计算能力和运算精度。字长越长,计算机的处理能力通常越强。 字长是字节的整倍数,如8位、16位、32位,发展到今天微型机的64位,大型机/巨型机已达128位。 3、字符编码 1)ASCII码:一个字符的ASCII码通常占一个字节,用七位二进制数码组成,所以ASCII码最多可表示128个不同的符号(或用一个字节表示,最高位为“0”)。 例如:数字0 ~ 9用ASCII码表示为30H ~ 39H;大写英文字母A ~ Z的ASCII码为41H ~ 5AH, H表示十六进制,B 表示二进制,D 表示十进制。 控制字符 < 数字符号 < 大写字母 < 小写字母。 小写的字母的ASCII码比对应的大写字母的ASCII大20H(32D) 2)区位码: (1)可以唯一确定一个汉字或符号。 (2)是十进制编码,用4位十进制数表示。例:“北”:1717; 京” :3009; 区位码表共有94行,94列,每一行称为“区”,每一列称为“位”。 在区位码表中: 1~15区:各种图形符号,制表符和一些字母。16~55区:一级汉字。56~87区:二级汉字。 3)汉字编码(GB2312-80:)7445:一、6763(汉字)3755(一级汉字按汉语拼音排序)3008(二级汉字按偏旁部首排序)二、682(非汉字图形字符) 汉字编码:输入码、内码、字形码。 (1) 汉字输入码 区位码、全拼、双拼、微软拼音、五笔形等。 (2) 汉字内码 汉字在设备或信息处理系统内部最基本的表达形式 a.是二进制编码。 b.一个汉字用两个字节表示,两个字节的最高位为1。 机内码:最高位为1。 (3) 汉字字形码 汉字字形的字模数据,以点阵或矢量函数表示。 点阵:16×16(32个字节)、24×24(72个字节)、32×32(128个字节)、48×48(288个字节)。 4)国标码 (1)是一种汉字交换码。 (2)是十六进制编码,用四位十六进制数表示。例:“大”:3473H 汉字内码=汉字国标码+8080H 汉字国标码=汉字的区位码+2020H 显示或打印汉字时用汉字字形码,在计算机内部时使用汉字机内码。汉字机内码与国标码的差别:前者各字节的最高二进制位的值均为1,后者均为0。 5)形码:根据字形结构进行编码(五笔),音码:根据发音进行编码(全拼、双拼) 6)音形码:一拼音为主,辅以字形、字义进行编码(自然码) 三、硬件 1、运算器: 又称算术逻辑部件(Arithmetic and Logic Unit,ALU),主要用于算术运算和逻辑运算。 内部结构:ALU、寄存器、控制电路 执行操作:算术运算(+ -×÷)、 逻辑运算(与或非)、 移位操作(左移、右移) 性能指标:字长和运算速度。 l 逻辑运算: (1)逻辑加法 符号:+或∨ 表示:两逻辑量间的“或”关系。 如:Y=A+B或Y=A∨B 运算规则:Y=0+0=0或Y= 0∨0=0;Y=0+1=1或Y= 0∨1=1 Y=1+0=1或Y=1∨0=1;Y=1+1=1或Y=1∨1=1 结论:两运算量只要有1个或1个以上为1结果为1,否则为0。 推广: n个逻辑量 Y=0+0+0+……0=0 ;Y=1+0+0+……0=1;Y=0+1+0+……0=1 … … … Y=1+1+1+……1=1 (2) 两逻辑变量“或”运算真值表 逻辑变量 “或”运算结果 A B Y=A+B 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 (3)两逻辑变量“与”运算真值表 逻辑变量 “与”运算结果 A B Y=A×B 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 2、控制器 控制器:指挥和协调计算机各部件有自动、协调地工作。 内部结构:指令寄存器(IR)、指令译码器(ID)、操作控制器(OC)和程序计数器(PC)。 3、储存器: 存储器——帮助计算机记忆信息,是存取程序和数据的部件。 类型划分:依据CPU是否可以直接访存将存储器划分为内存和外存。 l 内存: 可以被CPU直接访问。内存容量小、速度快、掉电后RAM信息全部消失。 l 外存: 1)硬盘:是主要的外部存储设备 内部结构:硬盘是由磁盘片、读写控制电路和驱动机构组成。 工作原理:根据电磁学原理,使得磁性材料被磁化时具有两种极性来记录二进制信息。 性能指标:容量和转速 2)快闪储存器:Flash是一种非易失型半导体存储器 (通常称U盘),即掉电后信息不丢失且存取速度快,采用USB接口,支持热插拔。 3)光盘 工作原理:通过激光照射染料层呈现结晶和非结晶两种状态记录二进制信息。 类型划分:只读型和可记录型 4、输入输出设备:输入/输出设备是计算机与外部世界进行信息交换的中介,是人与计算机联系的桥梁。 输入设备:将信息输入计算机 输出设备:将结果反馈给人 性能指标:容量和倍速,一倍速率= 150KB/秒
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