江苏计算机基础知识

1、目录信息技术与信息处理系统计算机基础知识考点1：信息技术与信息处理系统1. 信息站在客观事物立场上来看，信息是指“事物运动的状态及状态的变化方式”；站在认识主体立场上来看，信息则是“认识主体所感知或所表达的事物运动及其变化方式的形式、内容和效用”。2. 信息的处理包括如下过程：（1） 信息的收集。（2） 信息的加工。（3） 信息的存储。（4） 信息的传递。（5） 信息的施用。3. 信息技术信息技术指的是用来扩展人们信息器官功能、协助人们进行信息处理的一类技术。基本的信息技术包括：（1） 扩展感官器官功能的感测（获取）与识别技术。（2） 扩展神经网络功能的通信与存储技术。（3） 扩展思维器官功能

2、的计算（处理）技术。（4） 扩展效应器官功能的控制与显示技术。考点2：微电子技术1. 微电子技术与集成电路微电子技术是在电子电路和系统的超小型化及微型化过程中逐渐形成和发展起来的，它是以集成电路为核心的电子技术。微电子技术是信息技术领域中的关键技术。集成电路（Integrated Circuit,简称IC）是20世纪50年代出现的，它以半导体单晶片作为材料，经平面工艺加工制造，将大量晶体管、电阻等元器件及互连线构成的电子线路集成在基片上，构成一个微型化的电路或系统。现代集成电路使用的半导体材料通常是硅，也可以是化合物半导体如砷化镓等。2. 集成电路的分类（1） 根据集成电路所包含的晶体管数目可

3、以分为小规模、中规模、大规模、超大规模和及大规模集成电路。1. 小规模集成电路：小于100个电子元件。2. 中规模集成电路：100-3000个电子元件。3. 大规模集成电路：3000-10万个电子元件。4. 超大规模集成电路：10万-100万个电子元件。5. 极大规模集成电路:超过100万个电子元件。现代PC机所使用的微处理器、芯片组、图形加速器芯片等都是超大规模和及大规模集成电路。（2） 按照集成电路所用晶体管结构、电路和工艺的不同，主要分为双极型（bipolar）集成电路、金属一氧化物一半导体（MOS）集成电路、双极一金属一氧化物一半导体集成电路（bi-MOS）等几类。（3） 按集成电路的

4、功能来分，可分为数字集成电路（如逻辑电路、存储器、微处理器、微控制器、数字信号处理器等）和模拟集成电路（有如线性电路，如信号放大器、功率放大器等）（4） 按集成电路的用途分为通用集成电路和专用集成电路（ASIC）微处理器和存储器芯片等属于通用集成电路，而专用集成电路是按照某种应用的特定要求而专门设计、定制的集成电路。3. 集成电路的制造集成电路是在硅衬底上制作而成的。制备集成电路所用的工艺技术称为硅平面工艺，它包括氧化，光刻，掺杂和互连等多项工序。把这些工序反复交叉使用，最终在硅片上制成包含多层电路及电子元件（如晶体管、电阻、电容、逻辑开关等）的集成电路。集成电路的制造工序繁多，从原料熔炼开始

5、到最终产品包装大约需要400多道工序，工序复杂且技术难度非常高，有一系列的关键技术。 几个术语硅抛光片：硅衬底是将单晶硅锭经切割、研磨和抛光后制成的像镜面一样光滑的圆形薄片。它的厚度不足1mm，其直径可以是6英寸、8英寸、12英寸甚至更大，这种硅片称为硅抛光片。晶圆：每一硅抛光片上可制成百上千个独立的集成电路，这种整整齐齐排满了集成电路的硅片称为“晶圆”。芯片：将晶圆切开，分割成一个个独立的集成电路小片，通过电磁法将点了磁浆的废品剔除，将合格的集成电路按其电气特性进行分类。这些集成电路小片就成为芯片。因为晶圆上布满了这种芯片，所以也有人把晶圆称之为大圆芯片或者直称其为芯片。4. 集成电路的发展

6、趋势Intel公司的创始人之一摩尔（G.E.Moore）1965年在电子学杂志上曾发表论文预测，单块集成电路的集成密度平均每18-24个月翻一番，就是有名的Moore定律。5. IC卡IC卡是“集成电路卡”的缩写，国外称为chip card或smart card。它把集成电路芯片密封在塑料卡基片内部，使其成为能存储、处理和传递数据的载体。（1） IC卡从功能上可分为存储器卡、带加密逻辑的存储器卡、CPU卡三种。（2） IC卡按使用方式可分为接触式IC卡（如电话IC卡）、非接触式IC卡两种。考点3：数据通信的基本概念1. 通信从广义的角度来说，各种信息的传递均可称为通信。现代通信指的是使用电波或

7、光波传递信息的技术，通常称为电信，如电报、电话、传真等。利用书、报、杂志、磁带、唱片等传播信息均不属于现代通信的范围。广播和电视业使用电波传递信息，但它是一种单点向多点发送的单向通信，通常所说的电信指的是双向通信。2. 通信的基本任务通信的基本任务是传递信息。3. 通信的组成要素通信至少需要三个要素组成，即信息的发送者（称为信源）、信息的接受者（称为信宿）以及信息的传递媒介（称为信道）。考点4：通信技术现代通信技术是指使用电波或光波通过特定传输媒体完成信息传递的技术。通信所采用的传输技术有模拟传输技术和数字传输技术两种。1. 模拟通信模拟通信的基础是模拟通信技术。模拟通信技术指的是直接用连续信

8、号来传输信号或者通过连续信号对载波进行调制来传输信息的技术。（1） 调制与解调高频振荡的正弦波信号能够在长距离通信中比其他的信号传送的更远，因此可以把这种正弦波信号作为携带信息的“载波”。传送数据时，利用信源信号去调整载波的某个参数（幅度、频率，或相位），这个过程称为“调制”，然后就可以进行长距离传输。到达目的地时，接收方再把载波信号携带的信息检测出来，并转换成适合计算机接收的高、低电平形式，称为“解调”。调制与解调成对使用，调制解调器（MODEM）就是用来实现信号调制和解调功能的一种专用设备。 有3种调制技术：调频、调幅和调相（2） 频分多路复用（FDM），其基本原理是每一个发送设备使用一个

9、给定频率的载波来传输数据，每一个接收设备被设置成为只接受给定频率的载波。所有不同频率的载波可在同一时间通过同一导线而不会互相干扰。使用在光纤通信中时也称为波分多路复用（WDM）。 模拟传输技术的应用有有线载波电话、广播电视等。2. 数字通信 数字通信的基础是数字传输技术。数字传输技术指的是直接用数字信号来传输信息或者通过用数字信号对载波进行调制来传输信号的技术。数字通信的显著特点是抗干扰能力强。（1） 基带传输技术，直接使用数字信号来传输信息的技术。（2） 频带传输技术，先用数字信号对特定频率的载波进行调制，使其变成适合于传送的信号，然后进行传输。有3种数字调制技术：幅移键控、频移键控和相移键

10、控。（3） 时分多路复用技术数字传输技术采用的多路复用技术是时分多路复用（TDM），即各终端设备（计算机）以事先规定的顺序轮流使用同一传输线进行数据传输。多路复用器将轮转一周的时间划分为若干时间片，每个终端分配固定的一片时间用来传输一组数据，依次轮流进行传输，这种做法称为同步时分多路复用，虽然简单，但效率不高。改进的方案是，只有当被扫描的终端有数据发送时，才给该终端分配一个时间片，这种做法称为异步时分多路复用。采用异步时分多路复用时必须为传输附加上发送地址和目的地址，以便接收方能正确识别发送者和接受者。时分多路复用TDM不仅仅局限于传输数字信号，也可以同时交叉传输模拟信号。对于模拟信号，可以把

11、是分多路复用和频分多路复用结合起来使用。考点5：有线通信技术1. 有线载波通信在有线通信系统中，历史最久的是使用有线电载波通信实现语音通信（电话），它利用频率分割原理，实现话音信号在有线信道上的多路复用。有线载波通信所使用的传输介质，可分为架空明线、对称电缆和同轴电缆三种。有线载波通信主要用来传输电话、电报、传真和数据，也可以传输广播、可视电话和电视节目。2. 光纤通信光纤通信是利用光纤传导光信号来进行通信的一种技术。光纤是光导纤维的简称，它由直径大约为0.1mm的细石英玻璃丝构成，透明、纤细，具有把光封闭在其中并沿轴向进行传播的导波结构。光纤通信的优点：（1） 频率高，可传输的信息多。（2）

12、 光纤是绝缘体，抗干扰和抗辐射能力强。（3） 光纤几乎不漏光，保密性好。（4） 重量轻，便于运输和铺设。光纤通信的发展趋势：全光网。所谓全光网光信息流在通信网络中传输及交换时始终以光的形式进行，不需要经过光/电、电/光转换。全光网技术是光纤通讯领域的前沿技术。许多国家都把全光网作为建设“信息高速公路”的基础。考点6：无线通信技术无线电波可以按频率（或波长）分成中波、短波、超短波和微波。中波主要沿地面传播，绕射能力强，适用于广播和海上通信。短波具有较强的电离层反射能力，适用于环球通信。超短波和微波的绕射能力较差，可作为视距或超视距中继通信。1. 微波通信微波是一种具有极高的频率（通常为300MH

13、Z-300GHZ）的电磁波，波长很短，通常为1m至1mm。利用微波进行远距离通信的方式主要有地面微波接力通信、卫星通信和对流层散射通信三种。（1） 地面微波接力通信的优点：容量大、建设费用省（约为电缆投资的五分之一左右）、抗灾能力强。（2） 卫星通信卫星通信是当前远距离通信中一种先进的通信手段，它利用人造地球卫星作为中继站来转发无线电信号，实现在两个或多个地球站之间的通信。可以说卫星通信就是微波接力通信向太空的延伸，是微波接力通信技术和空间技术相结合的产物。卫星通信的主要优点：通信距离远、频带很宽、容量很大、信号受到的干扰也较小，通信也比较稳定。缺点是：卫星本身和发射卫星的火箭造价都比较高、卫

14、星地球站的技术比较复杂，价格比较贵、同步轨道卫星距地球过远，需要有较大口径的通信天线，信号的远距离传输带来较大的延时，对电话通话不利。考点7：移动通信技术所谓的移动通信技术指的是处于移动状态的对象之间的通信，它包括蜂窝移动、集群调度、无绳电话、寻呼系统和卫星系统。具有代表性的是手机，它属于蜂窝移动系统。移动通信系统由移动台、基站、移动电话交换中心等组成。考点8：二进制、十六进制的概念，不同进制数的表示、转换及其运算1. 数制用一组固定的符号和一套统一的规则来表示数目的方法称为数制（number system）。必须掌握四种进制的数制：二进制、十进制、八进制和十六进制。十进制（Decimal）的

15、基数是10，特点是:（1）每一位只能从0-9十个数中选择一个；（2）逢十进一。二进制（Binary）的基数是2，特点是:（1）每一位只能是0或1；（2）逢二进一。八进制（Octal）的基数是8，特点是：（1）每一位只能从0-7八个数中选择一个；（2）逢八进一。十六进制（Hexadecimal）的基数是16，特点是：（1）每一位只能从0-9、A-F（即10-15）十六个数中选择一个；（2）逢十六进一。2. 各种进制转换为十进制的方法：数的按位展开法是用各位的数符乘以相应的位权在求和得到其数值。例如：（1010）2=1×23+0×22+1×21+0×20=（

16、10）10（1011.101）2=1×23+0×22+1×21+1×20+1×2-1+0×2-2+1×2-3=（11.625）10（143.65）8 =1×82+4×81+3×80+6×8-1+5×8-2 =（99.828125）10（BAD）16 =11×162+10×161+13×160=（2989）10（2CF.4B）16 =2×162+12×161+15×160+4×16-1+11×16-

17、2=（719.29296875）103. 十进制转化成二进制数十进制数转换成二进制数时整数部分和小数部分的运算是不同的。考点12:计算机的逻辑结构及各组成部分的功能计算机硬件主要包括中央处理器（CPU）、内存储器、外存储器、输入设备和输出设备等，它们通过系统总线互相连接。其中CPU、主存、总线构成了计算机的“主机”，输入/输出设备和辅助存储器则成为“外部设备”，也称为“外设”。1. 输入设备用来向计算机输入信息的设备通称为“输入设备”。输入设备有多种，例如，数字和文字输入设备（键盘、写字板等），位置和命令输入设备（鼠标器、触摸屏等），图形输入设备（扫描仪，数码相机等），声音输入设备（麦克风、M

18、IDI演奏器等），视频输入设备（摄像机），温度、压力输入设备（温度、压力传感器）等。输入到计算机中的信息都试用二位数（“0”和“1”）来表示。2. 中央处理器（CPU：Central Processing Unit）负责对输入信息进行各种处理（例如计算、排序、分类、检索等）的部件称为“处理器”。因为大规模集成电路的出现，使得处理器可以集成在一块芯片上，体积很小，这样的处理器称为“微处理器”。一台计算机中往往有多个处理器，它们各有其不同的任务，有的用于绘图，有的用于通信。其中承担系统软件和应用软件运行任务的处理器称为“中央处理器”（CPU），它是任何一台计算机必不可少的核心组成部件。3. 内储存

19、器和外储存器计算机的一个重要特性是它具有强大的“记忆”功能，能够把程序和数据（包括原始数据、中间运算结果与最终结果等）存储起来，具有这种功能的部件就是“存储器”。它可分为内存储器（简称主存或内存）和辅助存储器（简称辅存或外存）两大类。内存是存取速度快而容量相对较小（因成本较高）的一类存储器。内存储器直接与CPU相连接，是计算机中工作存储器，它用来存放正在运行的程序和需要立即处理的数据。CPU工作时，它所执行的指令及处理的数据都是从内存中取出的，产生的结果也存放在内存中。外存则是存取速度较慢而容量相对很大的一类存储器。外存储器也称为辅助存储器，其存储器容量很大，它能长期存放计算机系统中几乎所有的

20、信息。计算机执行程序时，外存中程序集相关的数据必须先传送至内存，然后才能被CPU使用。4. 输出设备用于从计算机输出信息的设备称为“输出设备”。它们的功能是把计算机中用“0”和“1”表示的信息转换成为人可直接识别和感知的形式。计算机输出可以是文本、语音、音乐、图像、动画等多种形式。例如在PC机中，显示器、打印机、绘图仪等都是输出文字和图形的设备，音箱是输出语音和音乐设备。5. 系统总线与I/O端口系统总线是用于在CPU、内存、外存和各种输出设备之间传输信息并协调它们工作的一种部件（含传输线和控制电路）。有些计算机把用于连接CPU和内存的总线称为系统总线（或CPU总线、前端总线），把连接内存和I

21、/O设备（包括外存）的总线称为I/O总线。计算机系统中的I/O设备一般都通过I/O接口与各自的控制器连接，然后由控制器与I/O总线相连。常用的I/O接口有并行口、串行口、视频口、USB口等。考点13：常用的微处理器产品及其主要性能微处理器简称UP或MP，通常指使用单片大规模集成电路制成的、具有运算和控制功能的部件。还有一种把处理器、存储器、输入/输出接口电路等集成在单块芯片上的大规模集成电路，称为微控制器，也叫单片机，它们多以嵌入方式大量地使用在智能仪表、智能玩具、外围设备、数字家电和通信设备等产品中。由于集成电路技术进步神速，微处理器自1971年问世以来，它就得到了异乎寻常的发展，其主要标志

22、就是位处理器的字长、结构、功能、晶体管数目和工作频率的变化。位处理器的发展1.4位和8位的微处理器，如Apple-II微型计算机采用8位的微处理器。2.16位的微处理器，代表是Intel 8086.3.32位的微处理器，如Intel公司80386和80486微处理器。4. Pentium(奔腾)微处理器，集成了310万个晶体管，速度超过100MIPS(MIPS表示每秒钟可完成100万次整数运算)5. 随后，Pentium MMX、Pentium Pro以及Pentium III和 Pentium 4 微处理器。考点14：CPU的基本结构迄今为止，我们所使用的计算机都是按照匈牙利数学家冯

23、3;诺依曼提出的“存储程序控制”的原理进行工作的。CPU的主要任务是执行命令，它按照指令的要求完成对数据的运算和处理。CPU的结构主要由三部分组成的：1. 寄存器。它由十几个甚至几十个寄存器组成。寄存器的速度很快，它们用来临时存放参加运算的数据和运算得到的中间（或最后）结果。需要运算器处理的数据总是预先从内存传送到寄存器；运算结果不需要继续参加运算时就从寄存器保存到内存。2. 运算器。用来对数据进行加、减、乘、除或者与、或、非等各种基本的算术运算和逻辑运算，所以也称为算术逻辑部件（ALU）。3. 控制器这是CPU的指挥中心。控制器有一个指令计数器，用来存放CPU正在执行的指令的地址，CPU将按

24、照该地址从内存读取所要执行的指令。控制器中还有一个指令寄存器，它用来保存当前正在执行的指令，通过译码器解释该指令的含义，控制运算器的操作，记录CPU的内部状态等。考点15：指令和指令系统的概念1. 在计算机内部，程序是由一连串指令组成的，指令是构成程序的基本单位。指令采用二进位表示，他用来规定计算机执行什么操作。大多数情况下，指令由两部分组成：（1） 操作码。指出计算机应执行何种操作的一个指令词，例如加减、乘、除、取数、存数等，每一种操作均有各自的代码，称为操作码。（2） 操作数地址。指出该指令所操作（处理）的数据或者数据所在的位置。操作数地址可能是1个、2个甚至多个，这需要操作码决定。2.

25、指令的执行过程如下：（1） CPU的控制器从存储器读取一条指令并放入指令寄存器。（2） 指令寄存器中的指令经过译码，决定该指令应进行何种操作、操作数在哪里。（3） 根据操作数的位置取出操作数。（4） 运算器按照操作码的要求，对操作数完成规定的运算，并根据运算结果修改或设置处理器的一些状态标志。（5） 把运算结果保存到指定的寄存器，需要时将结果从寄存器保存至内存单元。（6） 修改指令计数器，决定下一条指令的地址。3. 每一种CPU都有它自己独特的一组指令。CPU所能执行的全部指令称为该CPU的指令系统或指令组。通常，指令系统中有数以百计的不同的指令，他们可以分成许多种类，例如在Pentium4处

26、理器中的共有七大类指令，即数据传送类、算数运算类、逻辑运算类、移位操作类、位（位串）操作类、控制转移类、输入/输出类等。每一类指令（如数据传送类、算数运算类）又按照操作数的性质（如整数还是实数）、长度（16位、32位、64位、128位等）等区分为许多不同的指令。考点16：PC机的物理组成、主要部件的结构及其功能用户看到的PC机，通常是由机箱、显示器、键盘、鼠标和打印机等组成。机箱内有主板、硬盘、软驱等，其中主板上安装了CPU、内存、总线、I/O控制器等部件，它们是PC机的核心。1. PC机的主板（1） 主板又称母板，在主板上通常安装有CPU插座（或插槽）、CPU调压器 、主板芯片组、存储器插座、总线插槽、ROM BISO、时钟/CMOS、电池、超级I/O芯片等。（2） CPU和存储器芯片分别通过主板上的CPU插座和存储器插座安装在主板上。（3） PC机常用外围设备主要通过一些扩充卡（例如声音卡、视频卡等，也叫做适配器或控制器）与主板相连，扩充卡通过卡上的印刷插头插在主板上的PCI总线插槽中。（4） CRT显示器通过插入AGP插槽的图形卡与主板相连。（5） 随着集成电路的发展和计算机设计技术的进步，许多扩充卡的功能可以部分或全部集成在主板上（例如，软盘、硬盘、串行口、并行口、声卡等控制电路都可以集成在主板上）。（6） 主板上还有两块特别有用的集成电路：一