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计算机一级知识点
第1章信息技术概述
第一节信息技术基本概念
1、信息
信息是指事物运动的状态及状态变化方式,是认识主体所感知或所表述的事物运动及其变化方式的形式、内容和效应。
1、信息技术
信息技术:
用来扩展人的信息器官功能、协助人们进行信息处理的一类技术。
20世纪80年代开始,信息技术引发了第三次工业革命。
(1)四种基本信息技术
感测与识别技术——感觉器官功能延长——获取信息
通信与存储技术——扩展神经系统功能——传递信息
计算机与智能技术——扩展大脑功能——加工再生信息
控制与现实技术——扩展效应器官功能——施用信息
(2)信息技术的基本特征
信息技术三大领域:
微电子技术、通信技术和数字技术(计算机技术)
当代电子信息技术基础:
微电子与光纤技术和数字技术
现代信息技术主要特征:
以数字技术为基础,以计算机为核心,采用电子技术(包括激光技术)进行信息的收集、传递、加工、存储、显示与控制。
第二节微电子技术
1、基本概念
微电子技术:
以集成电路为核心的电子技术,是在电子电路和系统的超小型化和微型化过程中逐渐形成和发展起来的。
微电机技术是信息技术领域中的关键技术,是发展电子信息产业和各项高技术的基础。
2、微电子技术元器件演变
·电子管——产生第一代电子计算机(1946~1955)
·晶体管——产生第二代计算机(1956~1963)
·集成电路——20世纪50年代出现,以半导体单晶片为材料。
□中、小规模集成电路——产生第三代计算机(1964~1971)
□大规模、超大规模集成电路——产生第四代电子计算机(1972~至今)
3、集成电路分类
(1)按晶体管数目分类
·小规模集成电路(SSI)——小于100个电子元件
·中规模集成电路(MSI)——100~3000个电子元件
·大规模集成电路(LSI)——3000~10万个电子元件
·超大规模集成电路(VLSI)——10万~100万个电子元件
·极大规模集成电路(ULSI)——大于100万
(2)按功能分类
数字集成电路和模拟集成电路
(3)按用途分类
通用集成电路和专用集成电路
4、摩尔定律
集成电路特点:
体积小、重量轻、可靠性高
摩尔定律:
单块集成电路的集成度平均每18~24个月翻一番(Intel公司创始人,1965)
5、IC卡
集成电路卡的简称
(1)按功能(集成电路芯片)分类
·存储器卡——主要用于数据存储,如电话卡、公交卡、饭卡等
·CPU卡——也叫智能卡,具有存储、处理数据的功能,安全性能和智能化程度高
(2)按使用方式分类
·接触式IC卡
·非接触式IC卡
第三节通信技术
1、基本概念
(1)基本定义
现代通信专指使用电波或光波传递信息的技术,通常称为电信。
(2)通信三要素
通信三要素包括信源(信息发送者)、信宿(信息的接受者)、信道(信息的载体与传播媒介)
2、基本通信技术介绍
(1)多路复用技术
多路复用技术是把多个低信道组合成一个高速信道的技术。
·频分多路复用(FDM)——模拟通信主要手段
·时分多路复用(TDM)——数字通信主要手段
·波分多路复用(WDM)
(2)交换技术
交换:
在任意两个需要进行通信的计算机之间建立一个临时的通信链路,通信结束之后再拆除链路,称为交换技术。
①电路交换(线路交换)——物理链接
为发送端和接收端之间建立一条临时的实际物理通道。
如电话交换机
·优点:
交换方式简单,适合远距离成批数据运输,建立一次链接可传输大量数据
·缺点:
线路利用率低,通信成本高
②分组交换(包交换)——虚链接
原理是将报文划分为若干个大小相等的分组进行存储转发。
如互联网
·优点:
传输线路利用率高、数据通信可靠、灵活性好
·缺点:
延时长,不宜用于实时通信或相互通信。
数据分组时必须携带头部信息,产生额外开销。
交换机需要具有较高性能的处理和控制功能,成本较大。
3、数字通信系统
(1)有线通信
应用范围:
用来传输电话、电报、传真和数据,也可传播广播、可视电话和电视节目
传播介质:
双绞线、同轴电缆、光纤
·双绞线——利用电流传输信息
·同轴电缆——利用电流传输信息
·光纤——通过光波传输信息
(2)无线通信系统
无线通信是利用电磁波信号可以在自由空间中传播的特性进行信息交换的一种通信方式。
但无线传输存在着易受干扰,安全性不高等缺点。
名称
频率范围
波长范围
特点
用途
长波
30-300kHz
104-103m
地面绕射能力强,受电离层变化小,传播比较稳定。
导航、远距离通信
中波
300-3000kHz
103-102m
地面绕射能力强,沿地面传播
调幅广播、无线通信
短波
3-30MHz
102-10m
较强的电离层反射能力,绕射能力较差
环球通信、短波广播
超短波
30-300MHz
10-1m
绕射能力较差,无电离层反射能力
视距或超视距中继通信
微波
300MHz-300GHz
1m-1mm
在空间直线传播,可以从物体上得到反射,不能延地球表面传播
移动通信、中继通信、卫星和空间通信、空间遥测、雷达导航、电视、微波炉、蓝牙技术
微波通信:
使用微波通信,波长短、沿直线传播、传播距离只有几十千米到一百多千米、绕射能力弱,在传播中遇到不均匀介质时,将产生折射和反射现象。
微波通信的主要方式是视距通信,采用地面微波站中继站接力方式,每隔50千米就需要设置中继站。
另一种方法是借助卫星作为微波的空间中继站进行通信。
移动通信
由移动终端(移动台)、基站、移动电话交换中心组成
蜂窝移动通信系统
第四节数字技术
数字技术是采用有限个状态来表示、处理、存储和传输信息的技术。
(1)比特
英文为bit(二进制位),简称“位”
表示信息的最小单位。
1bit简写为1b
(2)字节
表示信息存储的基本单位,用大写“B”表示
1B=8b
千字节1KB=1024B
兆字节1MB=1024KB
吉字节1GB=1024MB
太字节1TB=1024GB
1、数制之间的转换
(1)十进制数和二进制数之间的转换
①十进制数转换为二进制数
·十进制数的整数部分转换成二进制数采用除以2逆序取余法。
·十进制数的小数部分转换成二进制数采用乘以2顺序取余法。
②二进制数转换成十进制数
将二进制数的各位数码乘以与其对应的位权值,然后累加求和即得到二进制数对应的十进制数
例题:
将二进制数1011.1101转换成十进制数
第2章计算机硬件
硬件系统
计算机系统由硬件系统和软件系统两大部分组成。
第一节计算机发展概述
1、计算机发展历史
·第一台计算机----1946年2月15日,世界第一台电子计算机ENIAC在美国宾夕法尼亚大学研制成功
(1)第一代——电子管计算机(20世纪40年代中期至50年代末期)
(2)第二代——晶体管计算机(20世纪50年代中期至60年代中期)
(3)第三代——中规模(MSI)、小规模(SSI)、集成电路计算机(20世纪60年代中期至70年代初期)
(4)第四代——大规模(LSI)、超大规模(VLSI)集成电路(20世纪70年代中期以来)
2、计算机分类
1、巨型机
2、大型机
3、服务器
4、个人计算机
5、嵌入式计算机(单片机)
3、计算机组成
(1)逻辑组成
计算机系统由硬件系统和软件系统组成
硬件系统由五大部分构成:
运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。
通过总线互相连接。
中央处理器(CPU)、内部存储器、总线构成计算机主机;
外存储器、输入设备、输出设备构成计算机的外围设备
第二节计算机主机
计算机硬件系统包括主机和外部设备
1、主板、芯片与BIOS
(1)主板——决定所有硬件的兼容性
主板上安装有CPU插座、芯片组、存储器插槽、扩充卡插槽、显卡插槽、BIOS芯片、CMOS存储器、辅助芯片及各种外部设备的I/O接口等原件
CPU和内存条分别通过主板上的CPU插座和存储器插槽与主板链接
(2)芯片组
芯片组由两块超大规模集成电路芯片组成:
北桥芯片、南桥芯片
①北桥芯片——决定主板主板总体技术性能的高低,也成为主桥。
北桥芯片是主板的存储控制中心
②南桥芯片
南桥芯片不与CPU直接连接,主要与PCI总线槽、USB接口、以太网接口、硬盘接口、音频接口、BIOS和CMOS存储器等连接。
主要负责外部I/O设备的数据处理与传播。
是主板上的I/O控制中心
(3)BIOS和CMOS
集成电路芯片,存储BIOS的闪烁存储器芯片,CMOS存储器芯片。
①BIOS
BIOS(BasicInput/OutputSystem,基本输入/输出系统)是一组固化到计算机内主板上一块闪烁存储器上的程序,存放BIOS的闪存芯片称为BIOS芯片。
BIOS通常包含以下4个部分的程序
·基本外围设备的驱动程序
·CMOS设置程序
·加电自检程序
·系统盘主引导记录的装入程序
②CMOS
CMOS存储器是主板上的一块可读/写的RAM(随机存取存储器)芯片,用来保存当前系统的硬件配置和用户对某些参数的设置。
CMOS中存放的重要系统信息包括系统日期和时间、口令、硬盘、光盘驱动器的数目、类型及其他设置参数、显示卡的类型、主板芯片参数、及PCI插件参数、电源管理参数、启动系统时加载外存储器顺序。
2、总线与I/O接口
(1)总线
总线用于计算机各部件之间传输信息的一组公共数据传输线路及相关控制电路。
按传输信息种类分为:
数据总线、地址总线和控制总线。
按层次结构分类为:
CPU总线、存储总线和I/O总线。
总线最主要的技术指标是总线的数据传输速率,也称为总线带宽
总线带宽(Mb/s)=(数据线宽度/8)×工作频率(MHz)×每个总线周期的传输次数
(2)I/O接口——输入/输出接口
①USB接口——通用串行总线
最多可以连接127个外部设备可以独立给所连接的I/O设备提供+5V直流电源
②IEEE1394接口
第3节中央处理器
1、CPU结构和基本原理
(1)计算机的基本工作原理
现代计算机的基本工作原理是由美籍匈牙利科学家冯·诺依曼于1946年提出来。
确定了计算机硬件体系结构的5个基本部件:
运算器、存储器、控制器、输入设备、输出设备
(2)CPU的组成及工作原理
中央处理器(CPU)也称微处理器,是整个计算机系统核心。
CPU包括控制器、运算器和寄存器组。
①控制器
控制器是CPU的核心,主要由指令计数器和指令寄存器组成
②运算器
运算器又称算术逻辑部件。
它是对数据进行各种算术运算(加减乘除)和逻辑运算(与或非)的加工处理部件。
③寄存器组
寄存器组实际是CPU的内部存储器
(3)CPU性能指标
·主频——CPU中电子线路的工作频率(GHz)
·字长——CPU的二进制整数运算位数
·CPU总线速度
·高速缓冲存储器——(Cache)简称缓存
·指令系统
·内核个数
2、指令和指令系统
(1)指令
在计算机中,程序是为了实现某一特定目标而向计算机发出的一组有序的基本操作命令的集合,这些操作命令称为指令。
1条指令通常由操作码和操作数地址两个部分组成。
(2)指令系统
CPU所能执行的所有指令的集合称为该CPU指令系统
一般包含算术运算类、逻辑运算类、数据传送类、移位操作类、输入/输出类、控制转移类、位操作类七大类指令。
第四节存储器
计算机中用来存储程序、数据的需要保存的信息部件就是存储器。
分为内部存储器(内存)和外部存储器(外存)
1、内部存储器
(1)简称内存,按照是否能随机进行读/写,分为随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)
随机存取存储器(RAM)是一种可读可写的存储器。
又分为SRAM和DRAM两种
①静态随机存取存储器(SRAM)——用于CPU内部高速缓冲存储器(Cache)
·优点:
工作稳定,速度快,不需要刷新,不断电数据不会丢失
·缺点:
电路复杂、集成度低,功耗大,价格昂贵,容量不大
②动态随机存取存储器(DRAM)——主存主体部分
·优点:
电路简单,集程度高,功耗小,价格低
·缺点:
数据易丢失,定时刷新,速度慢
注:
无论DRAM还是SRAM,当关机或断电时,其存储信息都会丢失
只读存储器(ROM)其中信息被写入后就固定不变,只能被读出不能改写,断电后也不会丢失。
称作非易失性存储器
根据ROM的内容是否能在线改写,只读存储器可分为以下两类
·不可在线改写内容的ROM
·FlashROM简称闪存
(2)主存储器
简称主存,用来存储计算机当前运行时所需的程序和数据,可由CPU直接快速访问,主要是由若干个动态随机存取存储器DRAM组成
性能指标是存储器的存取时间,又称存储器访问时间
(3)高速缓冲存储器(Cache)
2、外部存储器
常见的外部存储器由硬盘存储器、光盘存储器和移动存储器等。
(1)硬盘存储器
硬盘存储器也称为硬盘,存储容量大、数据存取方便。
①组成结构与工作原理
硬盘存储器由磁盘盘片、主轴与主轴电动机、移动臂、磁头、控制电路和信号线路组成
硬盘上的数据由三个参数定位,磁头号、柱面号、扇区号
磁盘容量=磁盘记录面数(磁头数)×每面磁道数(柱面数)×每道扇区数×每个扇区的容量
②主要性能指标
·容量
·平均存取时间
由硬盘转速、磁头寻道时间和数据传输速率决定
磁头寻道时间是指磁头从开始到移动至数据所在的磁道所花费的时间
·缓存容量
(2)光盘存储器
低成本、大容量、可靠性高、不易损坏、便于长期保存
①光盘结构
光盘存储器由光盘片和光盘驱动器两个部分组成
②光盘片的类型
分为CD光盘、DVD光盘和蓝光光盘
·CD光盘采用波长780-790nm的红外激光器读取数据,存储容量为600-700MB
CD--ROM——只读光盘
CD-R——一次可写光盘
CD-RW——可擦写光盘
·DVD光盘——数字多用途光盘
大容量、快速读取、高分辨率的视频及高音质的保真
采用635-650nm红外激光器读取数据
只读光盘——DVD-ROM
一次性可写光盘——DVD-R
可复写光盘——DVD-RAM、DVD+RW、DVD-RW
·蓝光光盘
采用405nm的蓝色激光读取和写入数据
(3)移动存储器
闪存盘、存错卡、移动硬盘、固态硬盘
第5节常用输入设备
1、键盘
键盘可分为机械式键盘、电容式键盘
键盘与主机的接口通常有PS/2接口、USB接口和无线接口
2、鼠标
分为机械式鼠标、光电式鼠标
3、触摸屏
主要有电阻式、电容感应式、红外线式和表面声波式
4、扫描仪——光电一体化输入设备
(1)分类
·手持式扫描仪
·平板式扫描仪
·滚筒式扫描仪
·胶片专用扫描仪
(2)扫描仪工作原理
扫描仪主要由光电转换部件、机械传动部件和转换电路三部分组成
(3)扫面议性能指标
·分辨率
·色彩深度
·扫描幅面
·接口
5、数码相机
性能指标:
CCD像素数目、存储器容量
第六节常用输出设备
1、显示器
通常由显示器和显示控制器构成
(1)分类
CRT显示器——尺寸大、不便办公、辐射大、能耗高
LCD显示器——低能耗、无辐射、无闪烁、体积小、厚度薄、重量轻
(2)显示器性能指标
·显示屏尺寸
·宽高比
·分辨率
·刷新速度——60~240Hz之间
·响应时间
·色彩、亮度和对比度
·背光源类型
(3)显示控制器
又称为显卡
主要由绘图处理器、显示存储器、显示控制电路和接口电路四个部分组成
第3章计算机软件
第1节计算机软件概述
1、软件概述
(1)计算机软件:
能指示计算机完成特定任务的、以电子格式存储的程序、数据、和相关文档。
由程序、数据和相关文档组成。
(2)软件特点
·不可见性
·无“磨损”性
·易复制性
·复杂性
·依附性
·还有适用性、不断演变性、有限责任和脆弱性的特点。
2、软件分类
应用角度分为系统软件和应用软件;按照软件权益处置分为商品软件、共享软件、和自由软件
(1)系统软件
泛指那些为了有效地使用计算机系统,给应用软件开发与运行提供支持或者能为用户管理与使用计算机提供方便的软件。
(2)应用软件
针对多种应用需求出现的用于解决各种不同具体应用问题的专门软件
·通用应用软件
·定制应用软件
软
件
分
类
系统软件
操作系统
DOS
Windows
Unix、Linux
语言处理系统
编译程序
解释程序
汇编程序
系统服务程序
监控检测程序
链接编辑程序
调试程序
数据库管理系统
DBASE、FoxBase、VFP
Orace、Sybass、IMBADB2、SQLServer
应用软件
文字处理软件
表格处理软件
辅助设计软件
实时控制软件
第2节操作系统
1、操作系统作用
·管理和分配系统中的各种资源,包括软件资源和硬件资源
·为用户提供良好友善的人机页面
·为应用程序的运行和开发提供高效平台
2、处理器管理
3、存储管理
采用虚拟存储技术对存储器管理
虚拟存储技术——存储管理核心概念
虚拟存储器是由实际的物理存储器和硬盘空间充当内存使用,以缓解实际物理内存的紧张。
虚拟内存系统中的所有地址都是虚拟地址。
4、文件管理
文件是一组相关信息的集合,可以是文本、数据、图片、程序等
文件名最长可以使用255个字符、可以使用空格,但不允许使用下列九个字符:
<>/\|:
”*?
5、设备管理
对各种各样的输入输出设备管理
6、操作系统分类
(1)按界面分类
·命令行界面操作系统
·图形用户界面系统
(2)按用户数分类
·单用户操作系统
·多用户操作系统
(3)按任务数分类
·单任务操作系统
·多任务操作系统
(4)按系统功能分类
·批处理系统——多道和成批处理
·分时操作系统
·实时操作系统
·网络操作系统
7、常用操作系统
·DOS操作系统——单用户单任务
·Windows操作系统——单用户多任务
·Unix操作系统——多用户多任务系统
·Linux操作系统——多用户多任务
第3节程序语言
计算机程序语言,通常简称为编程语言,是一组用来定义计算机程序的语法规则。
1、程序设计语言分类
(1)机器语言
机器语言就是计算机的指令系统,由二进制0、1代码指令构成。
难编写、难维护、编程效率极低。
(2)汇编语言
汇编语言用助记符来代替机器指令的操作码和操作数,仍不够直观。
目标程序占用内存较少、运行效率高。
(3)高级语言
高级语言相对于汇编语言比较接近自然语言和数学公式的编程。
又称算法语言,具有通用性。
易学、易用、易维护。
2、程序设计语言成分
·数据成分
·运算成分
·控制成分——顺序结构、选择结构和重复结构
3、常见设计语言简介
(1)VB语言——visualbasic的简称
(2)C语言、C++语言和C#语言
(3)Java语言——被广泛应用网络环境编程语言。
(4)FORTRAN语言——公式翻译器,广泛应用科学和计算领域
(5)PASCAL语言——计算机通用的高级程序设计语言
4、语言处理系统
(1)汇编语言
是把汇编语言书写的程序翻译成与之等价的机器语言的翻译程序
(2)解释程序
是高级语言翻译程序的一种
(3)编译程序
从高级语言到机器语言或汇编语言的翻译程序
第4节算法
软件的主体的程序,程序的核心是算法。
瑞士计算机科学家克劳斯·沃思提出:
数据结构+算法=程序
(1)概念
算法就是解决问题的方法和步骤
·能行性
·有穷性
·确定性
·输出
(2)算法的描述
·自然语言
·流程图
·伪代码
(3)数据结构
·逻辑结构
·存储结构
·数据的运算
第4章数字媒体及其应用
第1节文本
文本是文字、字母、数字和各种功能符号的集合
计算机处理文本的过程包括文本准备、文本编辑、文本处理、文本存储于传输、文本展现等
1、字符编码
组成文本的基本元素是字符,常用字符的集合叫做字符集
(1)西文字符的编码
西文字符集:
由拉丁字母、数字、标点符号及特殊符号组成
常用西文字符集是ASCII字符集,编码为ASCII码(美国标准信息交换码)共有128个字符集、包括96个可打印字符(包括字母、标点符号、数字、空格等)和32个控制字符
规律:
·数字<大写字母<小写字母
·数字ASCII码按照0、1、2、3、9的顺序递增
·大写字母按照A~Z的顺序递增,其中“A”的ASCII码值为65
·小写字母按照a~z的顺序递增,其中“a”的ASCII的码值为97
(2)汉字的编码
①GB2312汉字编码——1981.5.1发布并实施(汉字均为简体字)
共收入汉字6763个和非汉字图形682个。
由三部分组成,第一部分是字母、数字和各种符号,共682个;第二部分是一级常用汉字,共3755个,按汉语拼音排列。
第三部分是二级常用汉字,共3008个,按偏旁部首排列。
GB2312编码字符集收录在一个94x94的二维平面内,行号称为区号,列号称为位号,一个字符对应一个区位码。
②GBK汉字编码——1995年发布(汉字内码扩展规范)
兼容GB2312,共收录汉字21003个、符号883个、并提供1894个造字码位。
③UCS/Unicode编码
Unicode编码是国际标准化组织制定的可以容纳世界上所有文字和符号的字符编码方案。
约10万个字符
④GB18030汉字编码——2000年发布
采用单字节、双字节、和四字节3种方式对字符编码。
2、文本准备
人工输入(键盘输入、联机手写输入、语音输入)
自动识别输入(印刷体识别、脱机手写体识别)
(1)键盘输入——最基础的计算机输入方式
·数字输入
·字形输入——效率最高
·字音输入
·音形输入
(2)联机手写输入
(3)语音输入
(4)自动识别输入
·印刷体识别
·脱机手写体识别
3、文本的分类
按照文本是否具有排版格式分为简单文本和丰富格式文本,按照文本内容组织方式分为线性文本和超文本
(1)简单文本
几乎不包含任何其他的格式信息和结构信息,文本扩展名“txt”。
体积小,通用性好。
(2)丰富格式文本
扩展名“doc”“RTF”
(3)超文本
超文本是用超链接的方法将各种不同空间的文字信息组织在一起的网状文本。
普遍以电子文档方式存在。
超文本格式有很多,目前最常用的是超文本标记语言(HTML)和丰富格式文本(RTF)。
矩形表示一个文本块。
五角星表示文本块中的涟源(超链接起点,可以是文字、图片等)
箭头指向链宿(超链接目标)
4、文本编辑和处理
(1)文本编辑
主要是解决文本的外观问题,使文本满足正确、清晰、美观、便于使用等要求。
(2)文本处理
使用计算机对文本中的内容进行识别、转换、分析、理解等有关处理。
第2节数字图像
1、数字图像数据的获取
(1)图像数字化
·扫描:
将画面划分为M×N个网格,每个网格称为一个取样点。
·分色:
将彩色取样点的颜色分解成三个基色(RGB)。
·取样:
测量每个取样点的每个分量的亮度值。
·量化:
对亮度值进行A/D转换,把模拟量用数字量表示。
(2)数字图像的获取设备
常用设备有:
扫描仪、数码相机
2、数字图像的表示
(1
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