计算机相关知识

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硬件

计算机发展史

人类追求的计算工具

CharlesBabbage

ENIACMARKI1833分析机

本部分安排

1、计算机的发展历程

2、重要人物

3、计算机组成

计算机发展史

计算机发展的几个阶段

第一代第二代

（1946T956）（1957-1964）

电子管晶体管

5千~4万（次/秒）几十万~百万（次/秒）

1964年911机1966年112机

第四代第三代

—3971~90年代）（1965^1970）

集成电路集成电路

几百万~几亿（次/秒）百万~几百万（次/秒）

第一台电子计算机(ENIAC)

5000次加法/秒

体重28吨

占地170m2

18800只电子管

工500个继电器

功率150KW

冯•诺依曼

EDVAC方案明确奠定了新机器由五个部分组成，包括：运算器、逻辑控制装

置、存储器、输入和输出设备

描述了这五部分的职能和相互关系.EDVAC机还有两个非常重大的改进，即:

(1)采用了二进制，不但数据采用二进制，指令也采用二进制；

(2建立了存储程序，指令和数据便可一起放在存储器里，并作同样处理.简

化了计算机的结构,是高了计算机的速度.

美国科学家冯・诺依曼历来被誉为“电子计

算机之父

图灵是英国著名的数学家和逻辑学家,被称为计算机科学之父、人工智能之父,

是计算机逻辑的奠基者，提出了“图灵机”和“图灵测试”等重要概念。人们为

纪念其在计算机领域的卓越贡献而设立“图灵奖”。

图灵机是一种思想模型，

它由三部分组成：一个控制器，一条可以无限延伸的带子和一个在带子上左右移动的读写头。

图灵测试

对于人工智能，它提出了重要的衡量标准“图灵测

述”，如果有机器能够通过图灵测试，那他就是一个

完全意义上的智能机，和人没有区别了。图灵测试

（又称“图灵判断”）是图灵提出的一个关于机器人

’的著名判断原则。所谓图灵测试是一种测试机器是不

是具备人类智能的方法。被测试的有一个人，另一个

是声称自己有人类智力的机器。

1.“图灵奖”是美国计算机协会(ACM,AssociationforComputer

Machinery)

2.于1966年设立的，专门奖励那些对计算机科学研究与推动计算机技术

发展有卓越贡献的杰出科学家。它被公认为计算机界的“诺贝尔”奖。

3.图灵奖对获奖者的要求极高，评奖程序也极严，一般每年只奖励一名

计算机科学家，只有极少数年度有两名以上在同一方向上做出贡献的

科学家同时获奖。

4.目前图灵奖由Google公司赞助，奖金为100,000美元。

5.截止至2005年，获此殊荣的华人仅有一位，他是2000年图灵奖得主姚

期智。

五,与计算机相关的儿个重要人物

高登•摩尔(GardenMoore)

“每过18个儿计算机芯片依赖的集

成电路山于内部晶体管数吊的儿何级数的

'-I:，广传,集成

这就是计算机界著Z的摩尔定律，他的发

叨人就是高耕摩尔—8年他叮罗们特,得(intel)

伊斯起率领,一群I伊师创建了一家叫•

成电广的公司,简称这就是占今

名宸世界的英特尔公司.DuoEde

专家们预言，随着半导休晶体管的尺寸接近纳米级,不仅芯片发热等副作

用逐渐显现，电子的运行也难以控制，半导体晶体管将不再可能.“啧尔定律”

n定不会在卜4。“弊泣1鼓.付过.纳米材料.和变村料为新边国已经出

现•力里应用到木来的芯片中•到那时.即使“庠尔定律”奉终「轻,」息技

术前进的步伐也不会变慢

相关题目

计算机分类

按功能与运算速度分

巨型、大型、中型、小型计算机，运算速度快

微型计算机，微机，PC,个人计算机，面向普通用户

型计算机

3、计算机发展的几个阶段

第一代第二代第三代第四代

(1946〜(1958〜(1964〜（1975〜至今）

1958)1964)1975)

主要电电子管晶体管中小规模大规模/超大规

子器件集成电路模集成电路

①微型计算机的问世是由于（C）的出现。（N0IP8）

A）中小规模集成电路B）晶体管电路C）（超）大规模集

成电路D）电子管电路

计算机硬件由控制器、运算器、存储器、输入设备和输出设备5大部分组成

冯•诺依曼型计算机的基本结构

说明：

CPU

CPU由运算器、控制器和一些寄存器组成

1.运算器ALU是运算器的核心

运算器是计算机中进行算术运算和逻辑运算的部件，通常由算术

逻辑运算部件（ALU）、累加器及通用寄存器组成。

2.控制器

控制器用以控制和协调计算机各部件自动、连续地执行各条指令,

通常由指令部件、时序部件及操作控制部件组成。

运算器和控制器是计算机的核心部件，这两部分合称中央处理单元

（CentreProcessUnit,简称CPU）,如果将CPU集成在一块芯片

上作为一个独立的部件，该部件称为微处理器（Microprocessor,

简称MP）。

CPU的工作原理就像一个工厂对产品的加工过程:进入

工厂的原料（程序指令），经过物资分配部门（控制单元）的

调度分配，被送往生产线（逻辑运算单元），生产出成品

（处理后的数据）后，再存储在仓库（存储单元）中，最后等

着拿到市场上去卖（交由应用程序使用）

CPU对数据进行三种基本操作：读取数据、对

数据进行处理、然后通常还要把把数据写回到存

储器上。

CPU的主要性能指标是主频和字长。

■字长表示计算机CPU一次处理数据的实际位数。字长越长，一次

可处理的数据二进制位越多，运算能力就越强，计算精度就越高。

如80486及Pentium系列的CPU一次可以处理32位二进制数据。

胃主频，主要以MHz为单位来度量，通常时钟频率越高，其处理速

度也越快。电脑时钟是由主板晶振提供时钟，称为系统总线频率,

cpu的实际运行频率是通过内部倍频技术提供，所以要比外频高

2的整数倍主频=外频x倍频

外频速度高，CPU就可以同时接受更多的来自外围设备的数据，

从而使整个系统的速度进一步提高

如：计算机的配置：

“Intel奔腾IV2.8GHz/512M/80GB/50X”每秒运算次

数是：2.8*2i°*2i°*2i°

双核处理器(DualCoreProcessor)：双核处理器是指在一个处理器上集

成两个运算核心，从而提高计算能力。“双核”的概念最早是由旧M、

HP、Sun等支持RISC架构的高端服务器厂商提出的，不过由于RISC架

构的服务器价格高、应用面窄，没有引起广泛的注意。

奔腾4630F容腾口805取bore2DuoX6800四

奔腾464。科奔腾0820'反

舜腾4650陋容腾口915宗Core2DuoQX6700四

Core2DuoQX6800四

中国研发的cpu叫龙芯，但是由于主频低，价格

非常贵，导致没有大量生产

7.1.2CPU主流产品

1.IN*TEL公司

『WiPentium)

TiCore)

ri'l；(Xeon)

1iItanium.»

2.AMD公司(超岐电F)

储旭(Qpteron)

JxAphenom)

速龙IAthlon">

.Jt(Turion64)

L1.JA(Sempron64)

存储器

大量的存储单元的集合组成一个存储体(MemoryBank)。为了区分

存储体内的存储单元，必须将它们逐一进行编号，称为地址。地址

与存储单元之间一一对应，且是存储单元的唯一标志。应注意存储

单元的地址和它里面存放的内容完全是两回事。

根据存储器在计算机中处于不同的位置，可分为主存储器和辅助存

储器。在主机内部，直接与CPU交换信息的存储器称主存储器或内

存储器。

内存和外存相比，具有速度快但容量小的特点；内存的每一个单元都有一个唯

•的编号，称为地址(是按字节编址的)；存储器容量的单位有位(bit)、字节

(B,Byte)、千字节(KB)、兆字节(MB)、千兆字节(GB)、TB等;

可读可不写入信息

（只读）

ROM断电，数据不丢失

内

存

存可读可写入信息

储RAM（随机）

器断电，数据丢失

外

一硬盘、U盘、光盘

存

读写速度由快到慢

CPUCache内存储器2外存储器

CPU中的寄存器

主存储器指标

［、存储速度

心存的存储速度用存取一次数据的时间来表示，单位为纳秒，记为ns,1秒=10亿纳

秒

2、存储容量

上旨标含义表现单位

启动到完成次存彳诸器操作所

存取时间主存的速度ns

经历的时间

连续启动两次操作所需间隔的

存储周期主存的速度ns

最小时间

存储器带单位时间里存储器所存取的信数据传输速率技术位/秒，字

宽白H指标节/秒

02030

虚拟内存匚

有32根地址线，那么它的寻址空间就是4GB。也就是说，

如果没有其他的限制，我们的主板上最大可以安装4GB的

物理内存，一般的机器是不会装那么多物理内存的.OS就提

出了一个虚拟内存的概念。就是进程、用户、不必考虑实

际上物理内存的限制，而直接对4GB的进程空间进行寻址。

如果所寻址的数据实际上不在物理内存中，那就从“虚拟

内存”中来获

虚拟内存是用硬盘空间做内存来弥补计算机RAM空间的缺

乏。当实际RAM满时（实际上，在RAM满之前），虚拟内

存就在硬盘上创建了

榆入：指将预备进行处理的数据送入计

算机的过程。

输入设备：把程序和原始数据等转变为

计算机能识别的信息存放到存储器中。

分类：①字符输入设备：键盘、磁卡机

②指点输入设备：鼠标器、触摸屏

③扫描输入设备：扫描仪、条形码

④语音输入设备：IBMViaVoice

键盘

根据接口的不同,键盘可分为AT键盘（称为大口键盘）和PS/2键盘

（小II键盘）两种.

USLUI.IUU.^L：_U*--

1―！•1I1iit111!t11L|(111IAVx

\j>TLTLLixcctxnj.Iitijutttr

1器需需需疏强"1口:次什—>rtt

（一）鼠看;的分类

1.按工作方式分类

按I作方式国机器可分为机械式和也

电式两种类型。

⑴机械式鼠标

机械式鼠标结构如右图所示

.底部有个橡胶球.当在某

面或其他平面物体上移动鼠标

器时,小球可以向任意方向成

动.

机械显标结构示意图

榆出：指将计算机处理的数据转换为用

户需要的形式。

输出设备：把计算机的处理结果以人们旨

或现场所接受的形式表达出来的设备。

分类：①显示器：字符方式、图形方式

②打印机：击打式、非击打式

③绘图仪：平板式、滚筒式

④语音输出系统：语音输出、音乐榆出

显示器(Display)

~"顾名思义就是电脑的一个显示设备，是最见的

之一。一般来说，显示器的身价决定于它所采用的显象管，

好的显象管可以提供更好的视觉效果，寿命也更长，目前液

晶显示器也开始流行。_______________________

目前主流的17”纯平显示器液晶显示器U

显卡

显卡的作用是转换和

传递由CPU处理后

的运算数据，输出

图像到显示器。

显示器必须依靠显卡

一提供的显示信号才

能显示出字符和图

像。

线性/出插孔

(LINEOUT)

内・声音喻出接口

(LINEIN)

话铸珀入瓶礼

(MICIN)

游戏/MIDI播口

万音控制芯片

主板(MainBoard)

主板的中心任务是维系CPU与外部设

备之间能协同工作，几乎所有的主要电脑

部件都要靠主板来连接，其重要性可见一

斑。主板上面主要有BIOS芯片、北桥芯片、

南桥芯片和各种各样的接口组成。

城盘、鼠标接口

音频接

CPU插座北桥

CD音频线接口

PCI扩展槽

存插座

卡芯片

IX电源插座

、WE1

IDE2

AGP扩展槽/1

MOS电池

CMOS跳线

南桥

1.BIOS是英文“BasicInputOutputSystem”的缩略语，直译过来后

中文名称就是“基本输入输出系统”。其实，它是一组固化到计

算机内主板上一个ROM芯片上的程序,它保存着计算机最重要的

基本输入输出的程序、系统设置信息、开机后自检程序和系统自

启动程序。其主要功能是为计算机提供最底层的、最直接的硬件

设置和控制。

2.北桥芯片直接与处理器（CPU）相连接，将数据传输给处理器，

另外与内存、显卡相连

3.南桥芯片则是与硬盘、PCI插槽、USB接口、电源、打印机、扫

描仪等各种输入输出接口相连，将外部数据传输给北桥芯片，然

后由北桥芯片传输给处理器。

鼠标接口

IUSB

键盘

音频接

所谓总线，是指微型计算机各部件之间传送信

息的通道。CPU内部的总线为内部总线，连接微型

计算机系统各部件的总线称为外部总线。

按总线的层次结构分

1).CPU总线：包括CPU地址线(CAB),CPU数据线(CDB)和CPU控制线(CCD),

其用来连接CPU和控制芯片。

(2).存储器总线：包括存储器地址线(MAB)、存储器数据线(MDB)和存储器控制线

(MCD),用来连接内存控制器(北桥)和内存。

3).系统总线：(I/O扩展总线)也称为I/O通道总线或I/O扩展总线，包括系统地址线

(SAB),系统数据线(SDB)和系统控制线(SCD),用来与I/O扩展槽上的各种扩展卡

相连接。

4).外部总线：(外围芯片总线)用来连接各种外设控制芯片，如主板上的I/O控制器

(如硬盘接口控制器、软盘驱动控制器、串行/并行接口控制器等)，和键盘控制器,

包括外部地址线(XAB)、外部数据线(XMB)和外部控制线(XCB)。

按总线功能分

(1).地址总线：(AB)用来传递地址信息

(2).数据总线:(DB)用来传递数据信息

(3).控制总线：(CB)用来传送各种控制信号

总线结构图

WJfiba纯

1.地址总线是专门用于传递地址信息的，它必定是由CPU发出的。

因此是单方向，即由CPU发出，传送到各个部件或外设。其宽度决定了处理器

能直接访问的主存容量大小。如8086有20根地址线，使用这20根地址线上不

同地址信息的组合，可直接对2A20=1M个存储单元进行访问；PentiumII有

36根地址线，因此它可直接寻址的最大地址范围为2A36=64G。

2.数据线用来传送数据信号，它是双向的，即数据既可以由CPU送到存储器和外

设,也可以由存储器和外设送到CPU。数据总线的位数（也称总线宽度）是微型

计算机的一个重要指标.它与CPU的位数相对应，决定了一次传输数据的长度,

字长。但数据的含义是广义的,数据线上传送的信号不一定是真正的数据，可

以是指令码、状态量、也可以是一个控制量。

3.控制总线是双向的，用于传送控制信号的，其中包括CPU送往存储器和输入/

输出接口电路的控制信号如读信号、写信号、中断响应信号、中断请求信号、

准备就绪信号等。

2.地址总线宽度

地址总线的位数,它决定了CPU可以访问

存储器容量的大小。

20位地址总线：1MB

XP-128MB(64MB)

32位地址总线：4GB

3.数据总线宽度

数据总线的位数,它决定了CPU与内存、

输入输出设备之间一次数据传输的信息量。

64位数据总线：8B一字长

1.2001年初中组（8）：断电后计算机信息依然存在的部件为（C）。

A）寄存器B）RAM存储器C）ROM存储D）运算器

2.2001年初中组（11）：说一台微机的CPU是用的PII300,此处的300确切指的是

（A）。

A）CPU的主时钟频率B）CPU产品的系列号

C）每秒执行300百万条指令D）此种CPU允许最大内存容量

3.2001年初中组（17）：下列设备哪一项不是计算机输入设备（d）。

A）鼠标B）扫描仪C）数字化仪D）绘图仪

4.2001年初中组（18）：在计算机硬件系统中，©a（±©是（D）存储器。

A）只读B）可编程只读C）可擦除可编程只读D）高速缓冲

5.2003高中dx13.CPU访问内存的速度比访问下列哪个（些）存储设备要慢（AD）。

A）寄存器B）硬盘C）软盘D）高速缓存E）光盘

6.2003高中dx17.下列哪个（些）不是个人计算机的硬件组成部分（B）。

A）主板B）虚拟内存C）电源D）硬盘E）总线

7.2004高中下面哪个部件对于个人桌面电脑的正常运行不是必需的（C）。

CPUB.图形卡（显卡）C.光驱D.主板E.内存

8.2004高中静电吸附墨粉后转移到纸张上，是哪种输出设备的工作方式（C）o

针式打印机B.喷墨打印机C.激光打印机D.笔式绘图仪E.喷墨绘图仪

2004高中下列哪个（些）不是计算机的存储设备（ac）o

A.文件管理器B.内存C.显卡D.硬盘E.U盘

2005高中6.下列设备中没有计算功能的是（E）。

A.笔记本电脑B.掌上电脑C.智能手机

D.电子计算器E.液晶显示器

2006高中2.BIOS（基本输入输出系统）是一组固化在计算机内（C）上一个ROM

芯片上的程序。

A.控制器B.CPUC.主板D.内存条E.硬盘

2006高中dx17.以下断电之后将不能保存数据的有（CD）。

A.硬盘B.ROMC.显存D.RAM

2007高中1.在以下各项中。（D）不是CPU的组成部分。

A.控制器B.运算器C.寄存器D.主板E.算术逻辑单元（ALU）

2007高中3.在下列各项中，只有（D）不是计算机存储容量的常用单位。

A.ByteB.KBC.MBD.UBE.TB

2007高中dxl7.以下断电之后将仍能保存数据的有（AB）。

A.硬盘B.ROMC.显存D.RAM

2008高中2.微型计算机中，控制器的基本功能是（A）。

A.控制机器的各个部件协调工作B.实现算数运算与逻辑运算

C.存储各种控制信息D.获取外部信息E.存放程序和数据

2008dxl2计算机在工作过程中，若突然停电，（AC）中不会丢失信息不会丢失。

A.硬盘B.CPUC.ROMD.RAM

①CPU访问内存的速度比访问下列哪个（些）存储设备要慢

（AD）o（N0IP9）

A）寄存器B）硬盘C）软盘D）高速缓存E）光盘

②微型计算机中，（c）的存取速度最快。（N0IP8）

・高速缓存B）外存储器C）寄存器D）内存储器

③在计算机硬件系统中，cache是（D）存储器（N0IP7）

A）只读B）可编程只读C）可擦除可编程只读D）高速缓冲

2、图灵一计算机界最高奖“图灵奖”

图灵1912年生于英国伦敦，1954年死于英国的曼彻斯特，他是计算机逻辑

的奠基者，许多人工智能的重要方法也源自于这位伟大的科学家。他对计算机

的重要贡献在于他提出的有限状态自动机也就是图灵机的概念，对于人工智能,

它提出了重要的衡量标准“图灵测试”，如果有机器能够通过图灵测试，那他

就是一个完全意义上的智能机，和人没有区别了。他杰出的贡献使他成为计算

机界的第一人，现在人们为了纪念这位伟大的科学家将计算机界的最高奖定名

为“图灵奖”。

3、AdaLovelace---世界上第一位程序员。

4、结构化程序设计由迪克斯特拉(E.W.dijkstra)在1969年提出，是以模块化设

计为中心

5、二进制的提出者1646年7月1日，莱布尼茨出生于德国东部莱比锡的一个书香

之家,父亲弗里德希莱布尼茨是莱比锡大学的道德哲学教授，

3.在下面各世界顶级的奖项中，为计算机科学与技术领

域作出杰出贡献的科学家设立的奖项是（）。noip12

A.沃尔夫奖B.诺贝尔奖C.菲尔兹奖

D.图灵奖E.南丁格尔奖

11.在下列关于图灵奖的说法中，正确的有（）。noip14

A.图灵奖是美国计算机协会于1966年设立的，专门奖励那些对计算机事业作

出重要贡献的个人

B.图灵奖有“计算机界诺贝尔奖”之称

C.迄今为止，还没有华裔计算机科学家获此殊荣

D.图灵奖的名称取自计算机科学的先驱、英国科学家阿兰・图灵

2000AndrewChi-ChihYao™PhD,UIUC;Prof,Princeton（nowat清

华）因对计算理论做出了诸多根本性的重大贡献.（图灵奖自创立以来获得该

奖项的首位华裔学者，全球华人的骄傲）

B

②第一个给计算机写程序的人是()。(N0IP9)

A)AlanMathisonTuringB)AdaLovelace

C)JohnvonNeumannD)JohnMc-Carthy

E)EdsgerWybeDijkstr

1、英国著名诗人拜伦的女儿AdaLovelace（爱达）.由于她在程序设计上的

开创性工作，AdaLovelace被称为世界上”第一位程序员”。“世界上

第一位软件工程师”。

2、董铁宝是“中国第一个程序员”。董铁宝1945年赴美国学习，在伊

利诺伊大学学习、研究时，他参与了第一代电子计算机伊利亚克机的设

计、编程和使用。董铁宝于1956年回到中国并任教于北京大学，成为王

选（计算数学专业院士）的老师。董铁宝在1968年文化大革命期间自杀

身亡。

考题:N0IP10

1、美籍匈牙利数学家冯•诺依曼对计算机科学发展所做出的贡献包括

（）O

A）提出理想计算机的数学模型，成为计算机科学的理论基础。

B）提出存储程序工作原理，对现代电子计算机的发展产生深远影响。

0设计出第一台具有存储程序功能的计算机EDVAC。

D）采用集成电路作为计算机的主要功能部件。

E）指出计算机性能将以每两年翻一番的速度向前发展。

3.在下面各世界顶级的奖项中，为计算机科学与技术领

域作出杰出贡献的科学家设立的奖项是（）。noip12

A.沃尔夫奖B.诺贝尔奖C.菲尔兹奖

D.图灵奖E.南丁格尔奖

11.在下列关于图灵奖的说法中，正确的有（）。noip14

A.图灵奖是美国计算机协会于1966年设立的，专门奖励那些对计算机事业作

出重要贡献的个人

B.图灵奖有“计算机界诺贝尔奖”之称

C.迄今为止，还没有华裔计算机科学家获此殊荣

D.图灵奖的名称取自计算机科学的先驱、英国科学家阿兰・图灵

2000AndrewChi-ChihYao™PhD,UIUC;Prof,Princeton（nowat清

华）因对计算理论做出了诸多根本性的重大贡献.（图灵奖自创立以来获得该

奖项的首位华裔学者，全球华人的骄傲）

4、下面哪个部件对于个人桌面电脑的正常运行不是必需的（）。N0IP10

——A.CPUB,图形卡（显卡）~C光驱D,主板E,内存----------------

5、用静电吸附墨粉后转移到纸张上，是哪种输出设备的工作方式（）。N0IP10

A.针式打印机B.喷墨打印机C.激光打印机D.笔式绘图仪E.喷墨绘

图仪

6、下列哪个（些）不是计算机的存储设备（）。N0IP10

A.文件管理器B.内存C.显卡D.硬盘E.U盘

7、下列说法中正确的有（）。N0IP10

A.CPU的基本功能就是执行指令。

B.CPU的主频是指CPU在1秒内完成的指令周期数，主频越快的CPU速度一定越快。

C.内部构造不同的CPU运行相同的机器语言程序，一定会产生不同的结果。

D.在一台计算机内部，一个内存地址编码对应唯一的一个内存单元。

E.数据总线的宽度决定了一次传递数据量的大小，是影响计算机性能的因素之

8、彩色显示器所显示的五彩斑斓的色彩，是由哪三色混合而成的（