理论知识点整理大学计算机信息技术教程Word格式.docx

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在计算器的存储器中存储比特时,以字节为基本单位。

一个字节包含８个比特,字节简记为B。

外存储器容量的计量单位:

KＢ:

1　KB=２1０字节=１０24　B　（千字节）　MB:

　1MB＝22０字节=10２4KＢ（兆字节）

GB:

1GB=230字节=1０24MB（吉字节、千兆字节）ＴB:

1ＴB=240字节＝1024GB（太字节、兆兆字节）

●在数据通信和计算机网络中传输二进制信息时,是一位一位串行传输的,传输速率的单位是每秒多少比特,且kilo、mega、giga等也作为10的幂次计算。

常用的传输速率单位如下

比特/秒（ｂ／s）：

也称bpｓ

千比特/秒（Kｂ/ｓ）：

1Ｋb／s＝10３b/s

兆比特／秒（Ｍb/s）:

１Mb/ｓ=１0３Ｋb／s=１06ｂ／ｓ

吉比特/秒（Gb／s）:

1Gb／ｓ=103Mb/s=106Kb/ｓ=1０９b/ｓ

太比特/秒（Tｂ／ｓ）：

1Ｇｂ／s＝103Gb/s=106Mb/s＝1０9Ｋb/s=1０12b／s

【注意:

存储容量与比特的传输的单位都是比特，但是前者是1024进位,后着是以１000进位！

】

不同进制数的相互转换

◆十进制数→n进制数：

整数和小数分开转换

整数部分:

除ｎ逆序取余　小数部分:

乘ｎ顺序取整

◆ｎ进制数→十进制数:

按权展开（n进制数的每一位乘以其相应的权值,然后累加）

◆八进制→二进制：

把每个八进制数字改写成等值的3位二进制数,且保持高低位的次序不变　

◆二进制→八进制：

整数部分从低位向高位每3位用一个等值的八进制数来替换,不足3位时在高位补０凑满3位；

小数部分从高位向低位每３位用一个等值八进制数来替换,不足3位时在低位补０凑满三位。

◆十六进制数与二进制数的互换：

与八、二进制互换的方法类似

1．3字符编码

考点１：

西文字符的编码

ﻩASCＩI码（美国标准信息码）:

12８个字符（9６个可打印字符和32控制字符）

考点2：

汉字的编码

　　1）我国颁布了第一个国家标准——GB２312汉字编码

GＢ231２的所有字符在计算机内部都采用２个字节（１6个二进位）表示，每个字节的最高位均规定为1，又称为机内码（又称内码）。

2）GBK汉字内码扩充规范

ＧＢK除了ＧB2３１2中的全部汉字和符号外，还收录了包括繁体字在内的大量汉字和符号。

GBＫ汉字在计算机中也使用双字节表示,与GB231２向下兼容。

3）ＵＣＳ／Unicodｅ与GB１８0３0汉字编码标准

国际标准化组织指定了一个将全世界现代书面文字所使用的所有字符和符号几种进行统一编码，称为ＵCS标准。

为与国际标准接轨,我国发布执行GB1８0３0与GＢ2312和ＧBK保持向下兼容,同时还扩充了UCS/Ｕnicode中的其它字符。

1.４数值数据在计算机系统中的表示方法

机器数的表示

●计算机中的数值信息分成整数和实数两大类,整数又分成带符号的整数和无符号整数两类。

所有的数值都采用二进制表示。

●无符号整数的表示：

采用“自然码”表示,取值范围由位数决定：

8位:

可表示0～２55（２8-１）范围内的所有正整数

●带符号整数的表示：

可表示-127～1２7

原码表示法:

最高位作为符号位，“0”表示正数,“1”表示负数,其余位表示数值部分

补码表示法:

正数的补码与原码表示方式一样；

负数的补码先表示为原码,将每一位取反后在最低位加“1”

●带符号整数在计算机内不采用“原码”而采用“补码”的形式表示！

逻辑运算

逻辑加（也称“或”运算，用符号“ＯＲ”、“∨”或“+”表示）

逻辑乘（也称“与”运算，用符号“AＮD”、“∧”或“•”表示，也可省略）

取反（也称“非”运算,用符号“NOT”或上横杠“¯

”表示）

注意：

当两个多位的二进制信息进行逻辑运算,它们按位独立进行（即每一位不受同一信息的其它位影响）

第2章计算机组成原理

2.１计算机的组成与分类

计算机的组成

●计算机系统由硬件和软件两部分组成。

计算机的硬件是计算机系统中所有实际物理装置的总称。

计算机软件是指在计算机中运行的各种程序及其处理的数据和相关的文档。

●从功能上讲,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。

主机：

CPU（运算器,控制器）、内存储器、总线等构成主机。

外设：

输入、输出设备、外存储设备（硬盘）

考点２:

中央处理器

●处理器（procesｓor）：

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。

●微处理器：

将处理器的所有组成部分制作在仅为几个平方厘米的半导体集成电路芯片上，因为体积小，所以称为“微处理器”。

●中央处理器（CPU）:

一台计算机中通常有多个不同的处理器，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分。

考点3:

计算机的分类

●按内部逻辑结构分类:

8位／1６位/32位/64位

●按计算机的性能、用途和价格进行分类：

巨型计算机、大型计算机、小型计算机和个人计算机。

巨型计算机：

运算速度达到每秒数十万亿次，甚至几百万一次、千万亿次以上。

个人计算机：

个人计算机也称为个人电脑、PC机，由于单片微处理器的出现而开发成功的。

价格便宜，使用方便，软件丰富。

可以分成:

台式机（PC）、便携机（笔记本）和工作站（ｗorkｓｔatｉｏn）

嵌入式计算机

●嵌入式计算机:

把运算器、控制器、存储器、输入/输出控制、接口电路全都集成在一块芯片上，这样的超大规模集成电路称为单片计算机或嵌入式计算机。

例如：

手表、手机、MP3、数码照相机等。

2.2　从半导体到芯片——CPU的结构与原理

考点１:

集成电路

●集成电路是现代信息产业的基础。

●集成电路的制造材料:

现代集成电路使用的半导体材料主要是硅，也可以是化合物半导体如砷化镓等

●集成电路的集成度:

按集成度大小（所包含的电子元件数据）可分为小规模、中规模、大规模、超大规模和极大规模集成电路。

中、小规模集成电路一般以简单的门电路或单级放大器为集成对象,大规模集成电路则以功能部件、子系统为集成对象。

现在PＣ机中使用的微处理器、芯片组、图形加速芯片等都是超大规模和极大规模集成电路。

●集成电路的分类

按用途分:

通用集成电路（微处理器和存储器等）和专用集成电路（ASＩC）

按电路的功能分：

数字集成电路（如门电路、存储器、微处理器等）和模拟集成电路。

●集成电路的制造:

从原料熔炼到最终产品包装需40０多道工序。

集成电路的发展趋势

●集成电路的特点是体积小、重量轻、可靠性高。

●集成电路的工作速度主要取决于组成逻辑门电路的晶体管尺寸。

晶体管的尺寸越小,其极限工作频率越高,门电路的开关速度越快。

●Ｍoorｅ定律:

单块集成电路的集成度平均每18个月翻一番（GorｄonＥ.Mｏｏre,19６5年）

ＩC卡

●IC卡（chiｐcarｄ、smartcard），又称为集成电路卡，它是把集成电路芯片密封在塑料卡基片内，使其成为能存储信息、处理和传递数据的载体

●IC卡的类型（按芯片分类）

存储器卡:

封装的集成电路为存储器，信息可长期保存,也可通过读卡器改写，如电话卡、水电费卡、公交卡、医疗卡等（这种IC卡除了存储器外，还专设有写入保护和加密的电路）

CPＵ卡：

封装的集成电路为中央处理器（CＰU）和存储器,处理能力强,保密性更好,常用作证件和信用卡使用。

手机中使用的SＩＭ卡就是一种特殊的CPU卡。

●ＩC卡的类型（按使用方式分类）

接触式ＩＣ卡（如电话IＣ卡）：

表面有方型镀金接口,共8个或６个镀金触点。

使用时必须将ＩC卡插入读卡机，通过金属触点传输数据；

非接触式IC卡（射频卡、感应卡）:

采用电磁感应方式无线传输数据，解决了无源（卡中无电源）和免接触问题；

我国第2代居民身份证就是非接触IC卡。

考点4:

　CPＵ的结构

●CPU的主要任务：

执行指令，按指令的要求完成对数据的运算和处理

●CPU的结构：

CＰU主要由运算器、控制器和寄存器组3个部分组成。

控制器是CPU的指挥中心。

考点5：

指令与指令系统

●指令在计算机中的执行过程：

取指令:

CPU的控制器从存储器读取一条指令并放入指令寄存器

指令译码：

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

执行指令：

执行单元从存储器取操作数，完成指令所规定的运算或操作

保存结果：

执行单元保存运行结果到寄存器或主存储器,修改指令计数器,指令计数器自动加1形成下一条指令的地址

●指令系统：

CＰU可执行的全部指令称为该CPU的指令系统

⏹同一公司同一系列的CPＵ具有向下（前）兼容性

⏹不同公司的不同CPU产品其指令系统不同,它们未必互相兼容

●奔腾４系列的产品发展过程为：

80８8（8０８6）→8０286　→80386→８0486→Penｔium→PｅｎtiumＰRO→PentiumII　→PenｔiuｍＩII→Ｐenｔｉｕm　４→奔腾D→奔腾至尊→酷睿→酷睿2

考点6：

ＣＰＵ的性能指标

●CＰU的性能主要表现在程序执行速度的快慢。

●影响CPU性能的主要因素：

⏹CPＵ的字长（位数）:

字长指的是ＣPU中整数寄存器和定点运算器的宽度，目前PC使用的ＣＰＵ大多是３2位处理器,新一代的PC机将使用6４位处理器

⏹主频（CPU时钟频率）：

一般主频越高,执行一条指令所需时间越少,CPU的处理速度越快

⏹CＰU总线（前端总线）的速度：

CPＵ总线速度决定了CPU与内存间数据传输速度的快慢，总线速度越快，CPU的性能发挥得越充分

⏹高速缓存（caｃhe）的容量与结构：

cache有利于CPU访问内存的次数,通常ｃaｃhe容量越大、级数越多,其效用就越显著　

⏹CPU的指令系统:

ﻩ指令的类型、数目和功能会影响程序的执行速度

⏹CPＵ的逻辑结构:

CPU包含的定点运算器和浮点运算器数目、是否具有数字信号处理功能、有无指令预测和数据预测功能、流水线的结构和级数都对指令的速度有影响

2.3　PC机的主机

主板、芯片组

●主板又称母版，通常安装有CPU插座、芯片组、存储器插槽、扩充卡插槽、显卡插槽、BIＯS、ＣＭOＳ存储器、辅助芯片和若干用于连接外围设备的I/O插口。

●芯片组一般由两块超大规模集成电路芯片组成:

北桥芯片和南桥芯片。

⏹有什么样功能和速度的CPU，就有什么样的芯片组与之配套。

芯片组还决定了主板上所能安装的内存最大容量、速度及可使用的内存条类型。

⏹芯片组与CPU芯片同步发展，　

考点2:

存储器

●计算机中的存储器分为内存和外存两大类。

内存的存取速度快而容量相对较小，与CPU高速相连。

外存的存取速度较慢而容量相对很大，与CPU并不直接链接。

●内存储器由称为存储芯片的半导体集成电路组成,芯片有多种类型:

⏹随机存储器RAＭ：

关机或断电时,其中的信息随之丢失。

根据其保存数据的机理可分为：

Ø

动态随机存取存储器（DRAM）：

电路简单,集成度高,功耗小,成本低，一般用于做主存

静态随机存取存储器（ＳRＡM）：

电路复杂，集成度低，功耗较大，成本高,一般用于做caｃhe高速缓冲存储器

⏹只读存储器RＯM:

能够永久或半永久地保存数据的存储器，即使掉电后，存放在RＯM中的数据也不会丢失,也叫做非易失性存储器。

按照ROM中的内容是否能够在线改写，可分为:

不可在线改写的ＲOＭ:

如掩膜RＯM、PROM和EPRＯＭ

FlashROM：

在低电压下,存储的信息可读不可写；

在较高电压下,所存储的信息可以更改和删除，可用于存储BIOＳ程序或用在数码相机和优盘中

●主存储器（ＲAM）由ＤRAM芯片组成,是CPU可直接访问的存储器。

每个存储单元可以存放1个字节（8个二进位）。

●DＤR2、DDＲ３采用双列直插式内存条（ＤIMM）

●Cache：

是一种小容量高速缓冲存储器,由ＳＲＡM组成，速度几乎与ＣＰU一样快

●程序运行时，CPU使用的一部分数据/指令会预先成批拷贝在ｃache中,cache的内容是主存储器中部分内容的映象；

当ＣPＵ需要从内存读（写）数据或指令时,先检查cache中有没有，若有，就直接从cachｅ中读取，而不用访问主存储器

2.4　由硬件到操作系统

CMＯS和BIOS

●ＣMＯS存储器：

是一个容量很小的ＲAＭ存储器,存放与计算机硬件相关的一些参数（配置信息）,包括系统的当前日期和时间、开机口、已安装的光驱和硬盘的个数及类型等。

CMOS芯片是一种易失性存储器,必须电池供电，即使计算机关机后它也不会丢失所存储的信息

●BＩOＳ（BａｓｉcIｎpｕt/OutputSystｅm）即“基本输入／输出系统”。

●CPU总是首先执行BIOS程序，它具有诊断计算机故障及启动计算机工作的功能。

●BIＯS　芯片中包含的程序:

⏹加电自检程序程序POSＴ（ＰowｅrＯnSelf　Tｅsｔ）:

用于检测计算机硬件故障

⏹系统主引导记录的装入程序（Booｔ）：

将主引导程序装入内存,并由引导程序加载操作系统，成功后进入操作系统运行状态

⏹ＣMOS设置程序：

设置系统参数，包括日期、时间、口令、配置参数等

⏹基本外围设备的驱动程序（Dｒｉver）:

实现对键盘、显示器、软驱和硬盘等常用外部设备输入输出操作的控制

考点2并行处理

●并行处理：

使用多个CPU实现超高速计算的技术称为“并行处理”。

考点3：

Ｉ/O总线与Ｉ／Ｏ接口

●每类Ｉ/O设备都有各自专用的控制器（Ｉ/O控制器），它们的任务是接受CPU启动I/O操作的命令后,独立地控制Ｉ／O设备的操作,直到I/O操作完成。

●Ｉ/O控制器:

是控制I/O设备正常运行的一组电子线路。

有些集成在主板上的芯片内，有些插在主板的PCI扩充槽内。

随着芯片组电路集成度的提高，越来越多原先使用扩充卡的Ｉ/O控制器,已包含在芯片组内。

●总线的英文名字是“bｕs”,指的是计算机部件之间传输信息的一组公用的信号线及相关控制电路。

●总线中包括了三种信号:

数据信号、地址信号和控制信号

●Ｉ/O总线的带宽:

也称总线的数据传输率，是指单位时间内总线上可传输的最大数据量，是总线的最重要的性能指标。

其计算公式:

总线的数据传输速率（MB/s）　=　数据线位数／8×

总线工作频率（ＭHz）×

每个总线周期的传输次数

●目前PC机使用的I/Ｏ总线:

PCI总线

PCI-Ｅxpｒess（高速PCＩ总线）：

是PC机Ｉ/O总线的一种新标准。

它采用高速串行传输以点对点的方式与主机进行通信。

●I/O接口:

Ｉ/Ｏ设备与I/O控制器之间的连接器。

●I／Ｏ接口的分类：

按数据传输方式:

串行接口（一位一位传输）和并行接口（8、16或32位一起传输）

●ＵSB接口：

通用串行总线式接口,是一种可以连接多个设备的总线式串行接口。

●UＳB特性：

⏹借助“UＳＢ集线器”，一个USＢ口用USＢ集线器最多可连接1２7个设备

⏹符合即插即用规范（Pluｇ&

Pｌaｙ,即PnP），支持热拔插

⏹可通过USＢ接口由主机向外设提供电源（＋5V,1０0~500mA）

●ＵSB传输速率:

1.5Ｍｂ/ｓ（1.0版）、１2Mb/s（1.1版）和６0MB/ｓ（2．０版）

●IEEE-1394接口：

又称FireWirｅ接口，主要用于连接需要高速传输大量数据的音频和视频设备,其数据传输速率可达50MB／s～100ＭB/s。

注意:

有些设备（如鼠标器、扫描仪、移动硬盘等）可以连接在主机的不同接口上，这取决于该设备本身使用的接口是什么。

２.5　常用输入设备

输入设备用于从外部获取信息。

主要有键盘、鼠标器、笔输入设备、扫描仪和数码相机等。

鼠标器

●主要技术指标:

分辨率越高,定位越准确。

●鼠标器通常有两个按键,称为左键和右键。

●笔记本电脑使用轨迹球、指点杆和触摸板等替代鼠标器的功能。

●鼠标器的类型:

机电式鼠标、光电式鼠标。

现在流行的是光电鼠标，工作速度快,准确性和灵敏度高，不需要专用鼠标垫。

●与主机的接口：

ＲＳ-２32串行口（Ｄ形9针）；

PS/2（圆形6针）;

UＳB；

无线鼠标

扫描仪

●按扫描仪的结构来分:

手持式；

平板式；

胶片专用和滚筒式。

胶片扫描仪和滚筒式扫描仪都是高分辨率的专业扫描仪,应用于专业印刷排版领域。

●扫描仪是基于光电转换原理而设计的。

●扫描仪的主要性能指标

⏹分辨率（dpi）:

反映了扫描仪扫描图像的清晰程度，用每英寸生成的像素数目（dpi）来表示。

⏹色彩位数（色彩深度）:

反映了扫描仪对图像色彩的辨析能力,位数越多,扫描仪所能反映的色彩就越丰富,扫描的图象效果也越真实,如：

24biｔ,３２biｔ,36bit,42bit，48bit

⏹扫描幅面：

指容许原稿的最大尺寸,如A4幅面,A3幅面，A0幅面

⏹与主机的接口类型：

SCSI;

USＢ;

IEEE－1394接口

数码相机

●数码相机使用的成像芯片:

CＣD芯片（目前使用居多）：

CCＤ像素越高，影像分解的点就越多,最终所得到的影像的分辨率就越高，图像的质量也越好。

CMＯS芯片（像素在2０0万～３０0万以下的普及型相机,价格便宜）

2．6常用输出设备

　显示器与显示卡

●计算机显示器主要有两类：

（CRT）显示器和液晶显示器（LCD）

LCＤ具有工作电压低，没有辐射危害，功耗小，不闪烁，体积轻薄，易于实现大画面显示等特点。

●显示器的性能指标

⏹显示屏尺寸：

以对角线长度度量,如，１５吋，1７吋,1９吋，21吋

⏹显示器的分辨率：

整屏可显示像素的最大数目,一般用水平像素个数×

垂直像素个数表示,如1920×

1200,12８０×

１024,１024×

7６８，８00×

６00,　6４0×

480

⏹刷新速率：

画面每秒钟更新的次数。

刷新速率越高,图像稳定性越好

⏹辐射和环保：

显示器在工作时产生的辐射对人体有不良影响，也会产生信息泄露,影响信息安全。

●显示控制器（显卡）组成:

显示控制电路、绘图处理器、显示存储器（VＲAM）和接口电路

打印机

●打印机作用:

将程序、数据、字符、图形打印输出在纸上

●打印机类型:

针式打印机；

激光打印机；

喷墨打印机

●针式打印机：

击打式打印机

优点:

耗材成本低，能多层套打，适合于票据打印

缺点：

打印质量不高，工作噪声很大，速度慢

应用:

银行、证券、超市、邮电、商业等领域用于打印存折和票据等

●激光打印机:

非击打式打印机

激光打印机与主机接口过去以并行接口为主，现在多半使用USB接口。

●喷墨打印机:

属于非击打式打印机，大多为彩色打印

喷墨打印机的关键技术是喷头。

●主要性能指标:

打印精度、打印速度、色彩数目和打印成本等

⏹打印精度（分辨率）:

用每英寸多少点（像素）表示,单位：

dpｉ，一般产品为４００dpｉ、600dｐｉ、８00dpi,高的甚至达到10０0ｄpｉ以上

补充　外存储器

　计算机的外存储器指软盘、硬盘、U盘、光盘或存储卡等，断电后信息不会丢失。

硬盘存储器

●硬盘存储器一直是计算机最重要的外存储器,为每台计算机所必备。

●硬盘上的数据需要使用三个参数来定位：

柱面号、扇区号和磁头号。

●PC机使用的硬盘接口多年来采用并行ＡＴA接口，近年来开始流行一种串行ATＡ（简称SATＡ）接口。

●目前广泛使用的移动存储器有闪存盘（优盘）和移动硬盘两种

U盘和存储卡:

⏹采用闪烁存储器（简称闪存），存取速度比磁盘快,无噪音,尺寸更小、更轻便。

⏹使用USB接口,即插即用,支持热插拔（必须先停止工作）

⏹可以模拟光驱和硬盘启动操作系统

光盘存储器

●信息的读出需要使用激光进行分辨和识别。

●光驱的类型:

⏹CD类:

CＤ只读光驱;

CD刻录机;

每张ＣD盘片的存储容量大约为600MＢ-７00MＢ。

⏹ＤVＤ类:

DVD只读光驱；

DＶD刻录机;

组合光驱“康宝”（DVＤ只读/CD刻录机组合而成）；

⏹蓝光光驱BD类:

ＢD只读光驱；

BD刻录机

●光盘片的类型:

⏹ＣD盘片类:

只读盘片（ＣD-ROM）;

一次性可写盘片（CD-R）;

可擦写盘片（CD-RW）

⏹DVD盘片类：

只读盘片（ＤVＤ）;

一次性可写盘片（ＤVD-R,　DVD+R）；

可擦写盘片（DＶD-RW,ＤVD+ＲW，DVＤ－RAM）

DVD道间距比CD盘小一半，且信息凹坑更加密集,利用聚焦更细的红色激光进行信息的读取，因此盘片的存储容量大大提高。

⏹BD盘片类（bｌue-rａy　Disk蓝光盘片）:

只读盘片（BＤ）；

一次性可写盘片（BＤ-R）；

可擦写盘片（BＤ-RE）

第3章　计算机软件系统

３.1　计算机软件概述

考点1:

软件

●软件:

设计比较成熟、功能比较完善、具有某种使用价值、且有一定规模的程序,包含程序、与程序相关的数据和文档。

文档（如设计报告、维护手册和使用指南等）

⏹软件和程序本质上相同,程序是软件的主体。

●计算机软件与知识产权购买一个软件,用户仅仅得到了该软件的使用权

计算机软件的特性（部分）

●依附性（依附于特定的硬件、网络和其他软件）

●易复制性（软件是以二进位表示,以光、电、磁等形式存储和传输的,可以非常容易且毫无失真地进行复制）

●不断演变性（为了延长软件的生命周期，不断修改完善，使其减少错误、扩充功能、适应不断变化的环境，这就导致了软件版本的升级）

●脆弱性（黑客攻击、病毒入侵、信息盗用）

计算机软件的分类

●从应用的角度对计算机软