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计算机导论与应用复习资料
计算机导论与应用
目录
第一章计算机系统的基础知识1
1、了解第一台计算机的相关知识1
2、理解冯·诺依曼型计算机两大特征1
3、了解四代计算机各自的特征2
4、掌握计算机的基本组成及功能2
5、了解ASCII码2
6、了解存储容量单位之间的换算3
7、理解二进制的逻辑运算3
8、掌握十进制与二进制之间的转换4
9、掌握补码加减法的运算4
第二章计算机系统的硬件5
1、了解中央处理器(CPU)的组成及应用5
2、了解各存储器的特点5
3、理解三级存储体系6
4、掌握磁盘容量的计算6
5、了解各计算机硬件的常见设备6
6、了解指令的组成7
7、了解各寻址方式的特点7
8、掌握计算机的性能指标8
第三章计算机系统的软件8
1、了解计算机软件的分类及常见软件8
2、理解数据的存储结构9
3、了解栈和队列9
4、掌握顺序表地址的计算9
5、了解程序设计语言的发展及语言的特点9
6、理解数据库系统的组成及数据模型11
7、掌握操作系统的功能11
8、理解作业的状态11
9、掌握进程的状态与转换、进程的特征12
第四章计算机系统的应用13
1、掌握计算机网络的定义及组成13
2、了解网络的主要优点13
3、理解常见的网络互连设备13
4、理解网络的分类14
5、掌握OSI参考模型的七层结构15
6、了解IP地址的组成与分类。
16
7、了解TCP/IP协议的定义17
《计算机导论》模拟试题18
《计算机导论》模拟试题一21
《计算机导论》模拟试题一标准答案27
《计算机导论》模拟试题二27
《计算机导论》模拟试题二标准答案34
第一章计算机系统的基础知识
1、了解第一台计算机的相关知识
世界公认的第一台通用电子数字计算机是美国宾夕法尼亚大学莫尔学院电工系莫克利(JohnMauchly)和埃克特(J·PresperEckert)领导的科研小组建造的,取名为ENIAC,直译名为“电子数值积分和计算器”。
该计算机由18000多个电子管、1500多个继电器等组成,占地170平方米,重量30吨,投资超过48万美元。
该机器字长为10位二进制数,计算速度为5000次/秒,每次至多只能存储20个字长为10位的十进制数。
计算程序是通过“外接”线路实现的,尚未采用“程序存储”方式。
为了在机器上进行几分钟的数字计算,其准备工作要化去几小时甚至1~2天的时间,使用很不方便。
ENIAC计算机于1945年年底宣告完成,1946年2月15日正式举行揭幕典礼,它标志着人类计算工具的历史性变革。
2、理解冯·诺依曼型计算机两大特征
二进制:
用“二进制代码”表示数据和指令。
程序存储:
奠定了现代电子计算机的基础
3、了解四代计算机各自的特征
项目
征
特
代
年
第一代
1946-1957
第二代
1957-1964
第三代
1964-1972
第四代
1972-至今
逻辑元件
电子管
晶体管
中小规模集成电路
大规模和超大规模集成电路
存储器
延迟线、磁鼓、磁芯
磁芯、磁带、磁盘
磁芯、磁盘、磁带
半导体、磁盘、光盘
典型机器举例
IBM-701
IBM-650
IBM-7090
IBM-7094
IBM-370(大型)
IBM-360(中型)
PDP-11(小型)
ILLIAC-IV(巨型)
IBM-3033(大型)
VAX-11(小型)
80486(微型)
8098(单片机)
软件
机器语言
汇编语言
高级语言
管理程序
结构化程序设计
操作系统
数据库,软件工程
程序设计自动化
应用
科学计算
数据处理
工业控制
科学计算
系统模拟,系统设计
大型科学计算
科技工程各个领域
事务处理,智能模拟,大型科学计算,普及到社会生活各个方面
4、掌握计算机的基本组成及功能
五大基本部分:
运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备。
运算器:
实验算术、逻辑等各种运算
存储器:
存放计算程序及参与运算的各种数据
控制器:
实现对整个运算过程的有规律的控制,
输入设备:
实现计算程序和原始数据的输入
输出设备:
实现计算结果的输出。
另外,习惯上常把输入、输出设备及外存储器等统称为外部设备,简称I/O设备。
把运算器、控制器和存储器统称为计算机的主机。
外部设备与主机之间的信息交换是通过外部设备接口(简称I/O接口)实现的,不同的外部设备有各自的I/O接口。
随着集成电路芯片的集成度的提高,出现了大规模和超大规模集成电路。
在这种芯片内已可集成一台计算机的运算器和控制器,甚至包括存储器和I/O接口的整台计算机,通常把前者称为微处理器(CPU),把后者称为单片微型计算机(简称单片机)。
5、了解ASCII码
全称:
美国标准信息交换代码
由高3位和低4位0或1的二进制数组成的7位编码
高3位和低4位中的数字编码从全0到全1分布
大写A的ASCII码值为65
小写a的ASCII码值为97
总共有128种数值分别对应不同的字符
为了书写方便,常把ASCII码的7位二进制代码写成两位十六进制数。
例如,S的ASCII码为53H,1的ASCII码为31H,依次类推。
6、了解存储容量单位之间的换算
8bit=1B
1024B=1KB
1024KB=1MB
1024MB=1GB
1024GB=1TB
7、理解二进制的逻辑运算
常用的逻辑运算有“或”运算(逻辑加)、“与”运算(逻辑乘)、“非”运算(逻辑非)及“异或”运算(逻辑异或)等。
(1)“或”运算OR
规则:
两个数中的二进制数按位或,至少有其中一个数在相应位上有1,则最后的结果在这个位置上必为1。
——“有1则全1”
格式:
0∨0=0也可写成0+0=0
(2)“与”运算AND
规则:
两个数中的二进制数按位与,只要其中有一个数位出现0,则最后结果该数位就是0。
——“遇0则全0”
格式:
0∧0=0也可写成0·0=0
(3)“非”运算NOT
规则:
1变0,0变1
格式:
(4)“异或”运算EOR
规则:
值相同时为0,值不同时为1
例:
01010101⊕11001010=10011111
8、掌握十进制与二进制之间的转换
十进制数150转二进制数方法:
150(10)=10010110
(2)
十进制数10.625转二进制数方法:
因为二进制各数位分别表示:
2561286432168421
因此10(10)的二进制数为00001010(10)
0.625(10)的二进制数方法是:
0.625×2=1.25取整1之后1.25去整数部分保留小数部分继续做下一步
0.25×2=0.5取整0之后0.5继续做下一步
0.5×2=1
即得到0.625(10)=.101
(2)
将整数部分和小数部分相加,即得到10.625(10)=00001010.101
(2)
二进制数10000001转化为十进制数方法:
(8421规则)
八位二进制数各个位上的1分别表示
2561286432168421
根据规则,10000001
(2)=256(10)+1(10)=257(10)
9、掌握补码加减法的运算
补码:
正数补码就是本身,负数补码先将高3位1、0置换,然后将低4位的0位置全部填充1(碰到最右0时停止)
(1)补码加法
[x]补+[y]补=[x+y]补
例:
设x=+0110110,y=-1111001,求x+y=?
在计算机中,真值x,y表示为下列补码形式:
[x]补=0,0110110[y]补=1,0000111
根据公式有
0,0110110+1,0000111=1,0111101
(2)补码减法
[x-y]补=[x+(-y)]补=[x]补+[-y]补
例:
设x=+1010101,y=+1100001,求x-y=?
[x]补=0,1010101
-y=-1100001,[-y]补=1,0011111
[x-y]补=[x]补+[-y]补=1,1110100
故得x-y=-0001100
第二章计算机系统的硬件
1、了解中央处理器(CPU)的组成及应用
中央处理器(CPU)由计算机的运算器及控制器组成,它是计算机的核心部件。
应用:
实现数据的算术运算和逻辑运算。
实现取指令、分析指令和执行指令操作的控制。
实验异常处理及中断处理等。
如电源故障、运算溢出错误等处理,外部设备的请求服务处理。
(1)运算器:
实现数据算术运算和逻辑运算
(2)控制器:
统一指挥和控制计算机各个部分协调操作的中心部件。
2、了解各存储器的特点
计算机的存储器是存放数据和程序的部件,可分为主存储器(也称为内存储器,简称内存)和辅助存储器(也称外存储器,简称外存)两大类。
主存储器:
存储直接与CPU交换的信息,目前都由半导体存储器组成。
辅助存储器:
存放当前不立即使用的信息,目前都由磁带机、磁盘机(硬磁盘与软磁盘)及光盘机组成。
3、理解三级存储体系
Cache(高速缓存)
主存
辅存
容量
小
中
大
速度
最快
中等
最慢
价格/位
最高
中等
最低
4、掌握磁盘容量的计算
C=n×k×s×b
其中,n为存储信息的盘面数,k为盘面上的磁道数,s为每一磁道上的扇区数,b为每个扇区可存储的字节数。
5、了解各计算机硬件的常见设备
输入设备:
(1)字符输入设备:
键盘。
(2)光学阅读设备:
光学标记阅读器、光学字符阅读器
(3)定位设备:
鼠标器、操纵杆、触摸屏幕和触摸板、轨迹球、光笔。
(4)图像输入设备:
如摄像机、扫描仪、数码相机。
(5)模拟输入设备:
如语音输入设备、模拟转换器。
输出设备
(1)打印机
(2)显示器
(3)绘图仪
(4)语音输出设备
6、了解指令的组成
一条指令由操作码和地址码组成。
按一条指令所包含的地址码的个数,指令格式分为三地址、二地址、单地址和零地址等:
(a)三地址指令
θ
D1
D2
D3
D3←(D1)θ(D2)
(b)二地址指令
θ
D1
D2
D2←(D1)θ(D2)
(c)单地址指令
θ
D
A←(A)θ(d)
其中,A为累加器
(d)零地址指令
θ
这是一种特殊的没有地址码的指令,如空操作指令、停机指令和堆栈指令等。
7、了解各寻址方式的特点
假设指令格式为
θ
x
D
15141312111098…………0
这里,假定操作码θ占4位,形式地址d占9位,寻址方式标志x占3位。
三位寻址编码可有8种编码,即表示8种寻址方式。
(1)直接寻址(用x=001表示):
指令中给出的形式地址就是操作数的有效地址,按此地址可以从存储器中取出操作数。
(2)立即寻址(用x=010表示):
指令中的形式地址就是操作数,它在取出指令的同时已取出。
(3)间接寻址(用x=011表示):
指令中的形式地址是操作数地址的地址,即以地址从存储器中取出数据,该数据是操作数的有效地址,按此地址才能从存储器中取出操作数。
(4)相对寻址(用x=100表示):
操作数的有效地址等于程序计数器的当前内容加上形式地址。
(5)变址寻址(用x=101表示):
操作数的有效地址等于变址寄存器的内容加上形式地址。
以上我们只假定5种寻址方式,而且都是针对存储器的寻址,实际上还有多种其他寻址方式,如寄存器直接寻址、寄存器间接寻址,其含义类同,不再一一列举。
8、掌握计算机的性能指标
(1)运算速度。
运算速度是衡量计算机性能的一项重要指标。
通常所说的计算机运算速度(平均运算速度),是指每秒钟所能执行的指令条数,一般用“百万条指令/秒”(mips)来描述。
常用的有CPU时钟频率(主频)、每秒平均执行指令数(ips)等。
微型计算机一般采用主频来描述运算速度。
(2)字长。
计算机在同一时间内处理的一组二进制数称为一个计算机的“字”,而这组二进制数的位数就是“字长”。
在其他指标相同时,字长越大计算机处理数据的速度就越快。
早期的微型计算机的字长一般是8位和16位。
目前586(Pentium,PentiumPro,PentiumⅡ,PentiumⅢ,Pentium4)大多是32位,现在的大多数人都装64位的了。
(3)内存储器的容量。
内存储器,也简称主存,是CPU可以直接访问的存储器,需要执行的程序与需要处理的数据就是存放在主存中的。
内存储器容量的大小反映了计算机即时存储信息的能力。
随着操作系统的升级,应用软件的不断丰富及其功能的不断扩展,人们对计算机内存容量的需求也不断提高。
目前,运行Windows95或Windows98操作系统至少需要16M的内存容量,WindowsXP则需要128M以上的内存容量。
内存容量越大,系统功能就越强大,能处理的数据量就越庞大。
(4)外存储器的容量。
外存储器容量通常是指硬盘容量(包括内置硬盘和移动硬盘)。
外存储器容量越大,可存储的信息就越多,可安装的应用软件就越丰富。
目前,硬盘容量一般为10G至60G,有的甚至已达到120G。
以上只是一些主要性能指标。
除了上述这些主要性能指标外,微型计算机还有其他一些指标,例如,所配置外围设备的性能指标以及所配置系统软件的情况等等。
另外,各项指标之间也不是彼此孤立的,在实际应用时,应该把它们综合起来考虑,而且还要遵循“性能价格比”的原则。
第三章计算机系统的软件
1、了解计算机软件的分类及常见软件
系统软件:
指软件厂商为释放硬件潜能、方便使用而配备的软件,如操作系统、各种语言编译/编译系统、网络软件、数据库管理软件、各种服务程序、界面工具箱等支持计算机正常运作的“通用”软件。
应用软件:
指解决某一应用领域问题的软件,如财会软件、通信软件、科学计算软件、计算机辅助设计与制造(CAD/CAM)软件等。
在当今整个社会信息化的情况下,系统软件和应用软件的界限越来越模糊。
一台机器上提供的系统软件的总和叫软件(开发)平台,在此平台上编制应用程序就是应用开发。
应用程序通用化、商品化后就是应用软件。
通常从技术特点的角度将软件分为业务软件、科学计算软件、嵌入式软件、实时软件、个人计算机软件、人工智能软件。
2、理解数据的存储结构
顺序存储结构:
将逻辑上相邻的数据元素存储在物理上相邻的存储单元里。
它主要存储线性结构的数据。
其特点如下:
(1)结点之间的关系由物理相邻关系决定,结点中只有信息域,所以存储密度大,空间利用率高。
(2)数据结构中第i个结点的存储地址可由以下公式求得。
Li=L0+(i-1)×k
其中,L0为第一个结点存储地址,k为每个结点所占的存储单元数。
(3)插入、删除运算会引起相应结点的大量移动。
由于各结点的物理相邻,每一次插入、删除运算会引起相应结点物理地址的重新排列。
链式存储结构:
打破了计算机存储单元的连续性,可以将逻辑上相邻的两个数据元素存放在物理上相邻的存储单元中。
它的每个结点都有一个额外的指针域,指示数据之间的逻辑联系。
其特点如下:
(1)结点中除数据外,还有表示链接信息的指针域,因此与顺序存储结构相比,占用更大的存储空间。
(2)逻辑上相邻的结点物理上不一定相邻,可用于线性表、树、图等多种逻辑结构的存储。
(3)插入、删除等操作灵活方便,不需要大量移动结点,只需修改结点的指针值即可。
3、了解栈和队列
栈:
一种插入和删除操作都只能在尾端进行的线性表。
这一尾端称为栈顶,当我们在栈中添加一个元素(进栈)或者删除一个元素(出栈)时,该结构按照“后进先出”(LIFO)的方式进行,非常类似于我们对于一叠盘子所做的操作,我们只能移走最顶上的盘子,或者在一叠盘子的顶部再加上一个盘子。
栈对于实现递归算法是不可缺少的数据结构。
队列:
它也是一种线性表,只是删除元素在表的一端进行,称为队首(这种操作称为出队);插入元素在表的另一端进行,称为队尾(这种操作称为入队)。
因此,队列是按照一种“先进先出”(FIFO)的方式运行的(就像一个银行出纳员所服务的一个顾客队列)。
4、掌握顺序表地址的计算
见第三章2、
(2)
5、了解程序设计语言的发展及语言的特点
第一代语言(1GL,机器语言):
(1)计算机可以直接识别和执行用机器语言编写的程序(称为机器语言程序,或目标程序),因此效率较高。
(2)指令的二进制代码难以记忆,因此人工编写机器语言程序很繁琐,容易出错。
(3)不同的计算机有不同的机器语言,因而通用性很差。
第二代语言(2GL,汇编语言):
(1)汇编语言程序不能为计算机硬件直接识别与执行,必须通过称为汇编器(或称汇编程序)的系统软件的“汇编”,将汇编语言程序“编译”为机器语言程序才能被硬件执行。
通常,将汇编语言程序称为源程序,汇编后得到的机器语言程序称为目标程序。
(2)汇编语言的指令与机器语言的指令一一对应,它们都是面向机器编程的语言,称为低级程序设计语言,简称低级语言。
基于这一特点,也有人将机器语言与汇编语言统称为计算机的第一代语言。
(3)不同的计算机具有不同的汇编语言,尽管汇编语言的语法规则为用户编程带来一定方便,但彼此仍不能通用。
(4)与机器语言相比,记忆指令助记符较记忆指令二进制代码容易,但仍然很繁琐。
第三代语言(3GL,高级语言):
(1)用高级语言编写的源程序必须通过“编译”生成机器语言程序,才能被计算机执行。
这种翻译程序类似于第二代程序设计语言的汇编程序,不同的是,一条高级语言指令的功能可能需要“翻译”成若干条机器代码来完成。
翻译程序的工作方式可有两种选择:
解释程序或编译程序。
解释程序(如BASIC语言解释程序)是先将源程序“扫视”一遍,然后一句句翻译成目标程序,每译完一句,就执行一句,当源程序翻译完了,目标程序也就执行完了。
编译程序(如PASCAL语言编译程序)是将源程序完全翻译为目标程序后,再由计算机执行。
(2)不同的计算机只要配备了某种高级语言的汇编程序,便可运行该高级语言源程序,不受具体机器的限制,通用性强。
(3)高级语言与一般的自然语言(如英语、汉语、俄语、日语等)相比,具有下列不同点。
严格,高级语言中的每一个符号和所在位置都不能错漏。
小巧,小型高级语言的语法规则约20余条,一般不超过150余条,最大型的高级语言Ada的语法规则有277条。
没有二义性,高级语言中的每条语句在执行时都只能有一个解释。
(4)一般的程序结构只能有三种:
顺序结构、分支结构、循环结构。
第四代语言(4GL):
实质上是一些可以快速开发应用软件的各种高生产率的软件工具的统称。
(1)非过程化。
只需用户告诉它做什么,不必告诉它如何去做。
(2)支持面向对象程序。
可以像搭积木一样构建程序,大大降低开发难度。
(3)图形化、可视化。
提供拖拉式生成代码段的功能,编译环境更加友好。
4GL为了适应复杂的应用,保留了过程化的语言成分,但非过程化是4GL的主要特色。
4GL由于其抽象级别较高的原因,不可避免地带来系统开销庞大,运行效率低(正如高级语言运行效率没有汇编语言高一样),这是4GL的不足之处。
常用的4GL有:
SQL,PowerBuilder,Delphi、C++、Java、Ada95、HTML、VisualBASIC(Schneider1999,目前它已被VisualBASIC.NET(Balena,2002)所取代)。
第五类语言(5GL,知识库语言或人工智能语言):
最接近自然语言的程序语言。
PROLOG语言可能成为第五代语言最著名的雏形。
特点是使用符号运算而非数字运算,但还远远不能达到自然语言的要求。
到目前为止,还没有公认的第五代语言出现。
6、理解数据库系统的组成及数据模型
数据库系统的组成:
数据库、数据库管理系统、数据库管理员、用户(应用程序)。
数据模型:
抽象和表达现实中的数据及其联系。
数据模型决定了数据库系统的结构、数据语言、数据库的设计方法以及数据库管理系统的实现。
数据库系统按照数据模型的不同,可分为:
层次模型、网状模型及关系模型。
它们之间的根本区别在于表达数据之间联系的方式不同。
7、掌握操作系统的功能
负责计算机的全部软硬件资源的分配、调度和管理,控制各类程序的正常执行,并为用户使用计算机提供良好的环境。
(1)处理机(CPU)管理。
(2)存储管理。
(3)设备管理。
(4)文件管理
(5)作业管理
8、理解作业的状态
(1)进入状态:
该状态下,作业处于由输入设备输入到外存的过程中。
此时由于作业信息尚未全部输入系统,故不具备运行的条件。
(2)后备状态:
该状态下,作业的全部信息已输入外存,并由作业注册程序为它建立了作业控制块(作业建立的标志),标志该作业的存在。
此时,作业等待作业调度程序把它调入内存。
(3)运行状态:
当作业已获得除CPU外的全部所需资源时,便由作业调度程序将它调入内存,并为它建立“进程”(是指一个程序(或程序段)在给定的工作空间和数据集合上的一次执行过程)。
此时,作业以“进程”方式,在获得CPU后投入运行。
(4)完成状态。
当作业已完成全部所需的运算或因发生错误而退出系统时,作业进入完成状态。
此时,系统将收回分配给该作业的全部资源,并将该作业连同其作业控制块一起撤消。
9、掌握进程的状态与转换、进程的特征
(1)就绪状态:
所创建的进程在未分配到CPU之前处于就绪状态,等待其他进程释放CPU。
若有多个进程都在等待CPU,则将这些进程按一定的策略排成就绪队列,一旦CPU空闲,便由进程调度程序从该队列中选取一进程,使其获得CPU,并进入执行状态。
(2)执行状态:
获得CPU的进程执行其程序段,直到出现下列情况之一时,才停止执行:
1分配给该进程使用的CPU时间到,则该进程由执行状态转换到就绪状态,等待下一次调度。
2正在执行的进程由于某种原因(如等待输入/输出完成)而暂时无法执行下去时,该进程由执行状态转换到阻塞状态。
3该进程已全部执行完毕,撤消该进程,进入作业的完成状态。
(3)阻塞状态:
此时,进程处于暂停状态,等待被阻塞的原因排除(如输入/输出已完成),唤醒该进程,并转换到就绪状态。
一般来说,进程在进入就绪状态后,都要在上述三种状态之间几经周折才能完成。
进程的三个基本特征:
(1)动态性。
进程是程序的一次执行过程,是一个动态的概念,它有“创建”到“消亡”的生命期,并有“就绪——执行——阻塞”等状态转换。
而程序只是指令的有序集合,本身并没有运行的含义,因此程序是一个静态的概念。
(2)并发性。
进程是一个能和其他进程并发执行的独立单位,即一个进程已开始工作但还没有结束之前,另一个进程可以开始工作。
而没有建立进程的程序一般是不宜并发执行的。
(3)异步性。
进程是按照各自独立的、不可预知的速度向前推进。
为此,系统必须为进程提供同步机构,以确保各个进程之间能协调操作,共享资源。
进程总是和程序相对应,没有程序就不能形成进程。
反之,一个进程至少要对应一个程序或对应多个程序。
第四章计算机系统的应用
1、掌握计算机网络的定义及组成
计算机网络是利用通信线路连接起来的相互独立的计算机的集合。
计算机网络主要由以下三部分组成:
(1)网络设备:
指计算机网络的硬设备,如若干计算机(客户机、服务器)、网卡、网络互连设备等。
(2)通信线路:
常用
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