江苏省计算机等级考试二级基础.docx
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江苏省计算机等级考试二级基础
第1章信息技术概述
(1)信息技术(IT)
①扩展感觉器官功能的感测(获取)与识别技术。
如雷达、卫星遥感等感测识别技术。
②扩展神经系统功能的通信技术。
如电话、电视、因特网等通信技术。
③扩展大脑功能的计算(处理)与存储技术。
如光、电、磁等信息存储技术。
④扩展效应器官功能的控制与显示技术。
如计算机、机器人等信息处理和控制技术。
现代信息技术的主要特征是,以数字技术为基础、以计算机及其软件为核心、采用电子技术(包括激光技术)。
1.信息的基本单位——比特(****)
数字技术的处理对象是“比特”是组成数字信息的最小单位,用“b”表示。
存储信息的基本单位是“字节”(byte),用大写“B”表示。
一个字节包含8个比特。
存储数据的最小单位是字节。
字节才有号码,比特木有。
千字节(KB),1KB=210字节=1024B
兆字节(MB),1MB=220字节=1024KB
吉字节(GB),1GB=230字节=1024MB(千兆字节)
太字节(TB),1TB=240字节=1024GB(兆兆字节)
更大存储容量单位依次为PB、EB、ZB、YB,数量级为210,即1024。
存储比特的有触发器(寄存器)、电容器(半导体存储器)、磁盘、光盘等。
寄存器、高速缓存、内存、文件和文件夹的大小都使用210为进位计算其容量
而磁盘、光盘、U盘、存储卡等外存制造商采用103为进位来计算其容量,所以,160GB的硬盘实际容量约为160,041,885,696字节。
(3)比特的传输
在数据通信和计算机网络中传输二进位信息时,由于是一位一位串行传输的,传输速率采用10的幂次进行计算。
经常使用的速率单位有:
比特/秒(b/s),也称“bps”。
如:
9600bps(9600b/s)
千比特/秒(kb/s),1kb/s=103比特/秒=1000b/s
兆比特/秒(Mb/s),1Mb/s=106比特/秒=1000Kb/s
吉比特/秒(Gb/s),1Gb/s=109比特/秒=1000Mb/s
太比特/秒(Tb/s),1Tb/s=1012比特/秒=1000Gb/s
很多书中小写k表示1000,大写K表示1024。
2.比特与二进制数(*****)
用字母H表示十六进制数。
计算机中只使用二进制一种计数制
②基数和权
每种进位制都有固定的数码——基数,用R表示。
(3)数制转换
①十进制数转换成R进制数
整数和小数分开转换。
整数部分除以R取余数,直到商为0,逆排。
小数部分乘以R取整数,直到小数部分为0或者希望得到的位数为止,顺排。
例如,将十进制数29.625转换成二进制数:
整数0.625
× 2
11.250
0.25
× 2
00.50
× 2
11.0
余数
顺排
逆排排
229……1
214……0
27……1
23……1
21…1
0
29.625=11101.101B
②R进制数转换成十进制数
每一位乘以其相应的权值并相加,计算按权展开式的和。
例如,将二进制数11101.1011转换成十进制数:
11101.1011B=1×24+1×23+1×22+0×21+1×20+1×2-1+0×2-2+1×2-3+1×2-4=29.6875
3.信息在计算机中的表示(***)
①无符号整数
无符号整数也称不带符号的整数,其取值范围如下:
8位无符号整数的取值范围为:
0~255(28-1)
n位为符号整数的取值范围为:
0~2n-1
②带符号整数
最左边的一位为符号位,0”表示+”,“1”表示-”。
原码表示法:
最高位为符号位,其余各位表示数的绝对值。
例如,十进制43对应的二进制为101011,若是8位机器数,数值部分补足7位,那么+43和-43的原码分别如下:
(+43)原=00101011
(-43)原=10101011
带符号整数的原码的取值范围如下:
8位原码的取值范围为:
-127~+127(-27+1~+27-1)
n位原码的取值范围为:
-2n-1+1~+2n-1-1
补码表示法:
正数的补码与原码相同,负数的补码符号位是“1”,绝对值部分为原码的每一位取反后再在末位加“1”。
例如:
将-43的原码10101011的绝对值部分每位取反后末位加“1”得到:
(-43)补=11010101。
带符号整数的补码的取值范围如下:
8位补码的取值范围为:
-128~+127(-27~+27-1)
n位补码的取值范围为:
-2n-1~+2n-1-1
(2)文字符号的表示
ASCII码:
标准ASCII字符集采用7位编码,共有27=128个字符,其中有96个可打印(显示)字符,32个控制字符。
每个ASCII字符以一个字节存放,最高位为0,数字、字母连续存放。
数字图像由M(列)×N(行)个取样点组成,像素即取样点。
亮度,假设3个分量分别用n、m、k个二进位表示,有2n+m+k种不同的颜色
4.比特的运算(***)
比特最基本的逻辑运算逻辑加或乘取反0101∨0100=0101,1001∧0101=0001。
按位独立进行,彼此不影响
10.设有补码表示的两个单字节带符号整数a=01001110和b=01001111,则a-b的′果用补码表示为A。
(2011年春基础第3题)
A.11111111B.10011101C.00111111D.10111111
1.微电子技术与集成电路(***)
(1)微电子技术与集成电路
微电子技术集成电路为核心。
(2)集成电路的分类
集成电路一般根据规模来分类,规模是根据集成度划分的,集成度是指单个集成电路所含电子元件的数目。
小规模集成电路(SSI):
元器件数目<100
中规模集成电路(MSI):
元器件数目为100~3000
大规模集成电路(LSI):
元器件数目为3000~10万
超大规模集成电路(VLSI):
元器件数目为10万~100万
极大规模集成电路(ULSI):
元器件数目>100万
现代计算机的CPU均是超大规模、极大规模集成电路。
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,大规模集成电路以功能部件、子系统为集成对象。
按用途为通用集成电路和专用集成电路。
微处理器和存储器芯片等通用集成电路。
(1)集成电路的特点及工作速度
集成电路的工作速度主要取决于晶体管的尺寸。
晶体管的尺寸越小,其极限工作频率越高,门电路的开关速度就越快,相同面积的晶片可容纳的晶体管数目就越多。
提高集成度,关键在缩小门电路面积。
当前世界上集成电路大生产的主流技术已经达到12~16英寸晶圆、45或32nm(纳米)的工艺水平,2010年的最新产品已达到32nm的水平。
预计2014年达到18英寸晶圆、14nm
存储器卡:
卡片封装的集成电路为存储器。
如电话卡、水电费卡、公交卡、医疗卡等。
CPU卡:
也叫智能卡,卡上集成了CPU、存储器,还配有操作系统。
处理能力强,保密性好,常用于作为证件和信用卡使用的重要场合。
如手机中使用的用户识别卡(SIM)。
②IC卡按使用方式分
接触式IC卡:
如电话IC卡
非接触式IC卡:
又叫射频卡、感应卡
第2章计算机组成原理
计算机硬件包括运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备,它们由总线相连。
其中运算器和控制器合称为中央处理器,用CPU表示。
CPU、内存、总线构成了计算机的主机,外存储器、输入输出设备构成了计算机的外围设备,简称外设。
(1)中央处理器CPU
除了CPU外,还有许多专用的微处理器产品,如绘图处理器、通信处理器等。
多数PC机只有1个CPU,也有一些计算机包含有2个、4个、8个甚至成百上千个CPU。
现在,PC机也采用2个、4个甚至更多个CPU集成在同一芯片内,形成多核CPU。
①内存储器CPU所处理的指令及数据可直接从内存中取出。
②外存储器程序及相关数据必须先送入内存后才能被CPU使用。
(4)总线与I/O接口
总线(bus)包括CPU总线(前端总线)、存储器总线、I/O总线(主板总线)。
3.计算机的分类(*)
(1)按内部逻辑结构分类
16位/32位/64位。
(2)按性能和价格分类
巨型计算机、大型计算机、小型计算机、个人计算机、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”
1.CPU的结构(****)
(1)CPU的任务及工作原理
CPU的任务是取指令并完成指令所规定的操作。
按照数学家冯·诺依曼提出的“存储程序控制”的原理进行
(2)CPU的组成
①运算器
运算器也叫算术逻辑运算部件(ALU)CPU由多个ALU部件,有的负责处理整数,有的处理实数或者殊运算。
②控制器
CPU的指挥中心。
指令计数器存放正在执行指令的地址,执行完一条指令后自动加1。
指令寄存器用来保存当前正在执行的指令、通过译码器解释指令的含义控制运算器操作、记录CPU内部状态。
③寄存器组
CPU除了运算器和控制器外,一般还包含几十个寄存器,称为寄存器组。
寄存器组用来临时存放参加运算的数据和得到的中间结果。
2.指令和指令系统(****)
(1)指令、指令组成、指令系统
指令是构成程序的基本单位,二进位表示。
大多数情况下,指令由操作码和操作数地址两个部分组成。
(2)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译码,决定该指令应进行何种操作、操作数在哪里。
执行指令:
取操作数进行运算,结果保存到寄存器,需要时保存到内存。
修改指令计数器:
决定下一条指令的地址。
(3)CPU的兼容性
不同公司生产不同的CPU产品各有自己的指令系统,它们可能兼容可能不兼容
CPU性能高低的主要指标是CPU的速度,有2种衡量方法:
计算每秒钟可执行的指令数目(单位:
MIPS、MFLOPS)及使用常用软件的执行速度。
(2)CPU的性能指标
①CPU的字长(位数)
CPU整数寄存器和定点运算器的宽度,目前PC机使用的CPU大多数是32位或64位。
②主频(CPU时钟频率)
③CPU总线速度
前端总线的工作频率和数据线宽决定CPU与内存间传输数据的速度。
④高速缓存(cache)的容量与结构
使用cache的目的是减少CPU访问内存的次数,解决CPU与内存之间速度不匹配的问题。
cache容量越大、级数越多,其效用就越明显。
2.3PC主机的组成
1.主板、芯片组与BIOS(*****)
(1)台式PC机的物理组成
机箱内有主板、硬盘、光驱、电源、风扇等。
主板上安装了CPU、内存、总线、I/O控制器等部件。
(2)主板
又称母板,用来安装所有的电子器件、电路与连接件。
主板上有CPU插座、芯片组、内存插座、显卡插槽、扩充卡插槽、BIOS、CMOS芯片、I/O插口等。
为了便于不同PC机主板的互换,主板的物理尺寸已经标准化。
现在使用的主要是ATX和BTX规格的主板。
(3)芯片组
芯片组是PC机各组成部分相互连接和通信的枢纽,一般由2块VLSI芯片组成:
北桥芯片(存储控制中心):
连接CPU、存储器、显卡、南桥芯片。
南桥芯片(I/O控制中心):
为了对多种I/O设备进行控制,提供了各种I/O接口。
芯片组与CPU芯片同步发展,有什么样功能和速度的CPU,就有什么样的芯片组与之配套。
主板上所有的存储器控制、I/O控制功能几乎都集成在芯片组内。
芯片组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。
(4)BIOS
中文名为“基本输入/输出系统”,它是存放在主板上闪烁存储器中的一组机器语言程序,关机后内容也不变。
BIOS芯片中包含4个部分的程序:
①加电自检程序(POST)。
用于检测计算机硬件故障。
②系统主引导记录的装入程序。
启动计算机,加载并进入操作系统运行状态。
③CMOS设置程序。
用来设置系统参数,包括日期、时间、口令、配置参数等。
④基本外围设备的驱动程序。
实现对键盘、显示器、外存驱动器等常用外部设备输入输出操作的控制。
(5)CMOS
CMOS是一种易失性存储器,断电后由电池供电。
CMOS芯片存放硬件参数(称为“配置信息”),包括日期和时间、口令、软盘/硬盘/光盘驱动器的数目、类型及参数、显卡类型、cache使用状况、启动机器时访问外存的顺序等,供BIOS程序使用。
BIOS和CMOS存储器安装在主板上,普通用户一般不能自己更换。
2.内存储器(*****)
(1)计算机中存储器的层次结构
为了获得好的性能/价格比,计算机中各种存储器组成一个层状的塔式结构.速度从高到低为:
寄存器、高速缓存cache、主存(RAM和ROM)、外存(硬盘、U盘、光盘、软盘)、后备存储器(磁带库、光盘库)。
(2)内存类型
①随机存取存储器(RAM)
既可以读又可以写,是易失性存储器
动态随机存取存储器DRAM:
集成度高、功耗小、成本低、速度慢,用作主存储器。
静态随机存取存储器SRAM:
集成度高、功耗大、价格贵、速度快,用作高速缓冲存储器Cache。
②只读存储器(ROM)
永久性存储器
不可在线改写内容的ROM:
用做BIOS存储器。
快擦除存储器(FlashROM):
也叫闪存,低电压下可读不可写,高电压下可读可写。
(3)存储容量和存取时间
寄存器、高速缓存cache、主存的存取时间数量级在ns,外存为ms,后备存储器为s。
(4)工作过程
①CPU运行时,需要的操作数大部分来自寄存器。
②如需要从(向)存储器中取(存)数据时,先访问cache,如在,取自cache。
③如操作数不在cache,则访问RAM,如在RAM中,则取自RAM。
④如操作数不在RAM,则访问硬盘,操作数从硬盘中读到RAM,并存入cache。
(5)PC机主存储器的物理结构
内存条是由若干片DRAM芯片焊装在一小条印制电路板上制成,内存条必须插在主板上的内存条插槽中才能使用。
目前流行的内存条是DDR、DDR2和DDR3,均采用双列直插式,其触点分布在内存条的两面,但它们的物理结构有所不同,例如引脚数目不同。
PC机主板中一般都配备有2个或4个DIMM插槽。
通常台式机中的内存条与笔记本电脑中的内存条不同,不能互换。
cache(高速缓存)是小容量高速缓冲存储器,由SRAM组成,在CPU芯片内,速度几乎与CPU一样快。
程序运行时,CPU使用的部分数据/指令预先成批拷贝在cache中。
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,直接从cache中读取,不用访问主存。
3.I/O总线与I/O接口(*****)
有的I/O控制器集成在主板的芯片内,有的制作成扩充卡。
(2)I/O总线
总线包括CPU总线(前端总线)、存储器总线、I/O总线(主板总线)。
I/O总线上有三种信号:
数据信号、地址信号、控制信号。
负责传输这些信号的线路分别称为数据总线、地址总线、控制总线。
总线最重要的性能是数据传输速率,其单位通常为MB/s或GB/s。
目前PC机使用的I/O总线为PCI总线和PCI-Express总线(高速PCI总线,简称PCI-E)。
(3)I/O设备接口及分类
I/O接口是指I/O设备与I/O控制器之间的连接器,包括插头/插座的形式、通讯规程和电器特性等。
I/O接口的类型很多,其分类方式如下:
①按数据传输方式来分:
串行口和并行口。
串行口一次只传输1位,如USB、SATA、ps/2。
并行口8位、16位或者32位一起进行传输,如IDE、显示器输出接口。
USB连接多个设备的总线式串行接口、标准接口。
通过USB集线器,理论上可以连接127个设备。
USB2.0的最高数据传输速率为480Mbps(60MB/s),接口使用4线连接器,具有热插拔和即插即用功能。
USB3.0可达3.2Gbps(400MB/s)USB接口的I/O设备可以有自己的电源,也可以通过USB接口由主机提供电源(+5V,100~500mA)。
②IEEE-1394接口
也叫FirWire接口或者火线口。
用来连接需要高速传输大量数据的音视频设备,数据传输速率特别快,IEEE-1394a接口数据传输速率最大为50MB/s,IEEE-1394b接口数据传输速率最大为100MB/s。
连接器共有6线,采用级联方式连接外部设备,最多可连63个设备。
③其它接口
传统串行口:
串行双向接口,数据传输速率为50~19200bps,连接鼠标和调制解调器。
传统并行口:
并行双向接口,数据传输速率为1.5MB/s,连接打印机和扫描仪。
PS/2接口:
是一种低速的串行双向数据传输接口,通常用来连接键盘和鼠标。
IDE接口:
并行双向接口,数据传输速率为66、100、133MB/s,用于软盘、硬盘、光驱等外存与主机的连接,在主机箱内。
SATA接口:
串行双向接口,数据传输速率为150和300MB/s,连接快速的硬盘和光驱。
红外线接口(IrDA):
串行双向接口,传输速率最大达4Mbps,可连键鼠、打印机等。
AGP或PCI-E接口:
显示卡与主机的接口,并行单向接口,传输速率为200~500MB/s。
②I/O控制器通过扩展卡或者南桥芯片与I/O总线连接。
③I/O总线经过北桥芯片与内存、CPU连接。
输入设备数码相机、摄像机、麦克风等。
输出设备绘图仪、数据投影设备等。
1.键盘(**)
键盘与主机的接口:
PS/2接口、USB接口、无线接口(红外线或无线电波)。
2.鼠标(**)
鼠标的一个重要的性能指标是鼠标分辨率:
像素/英寸(dpi)。
鼠标与主机的接口:
PS/2、USB接口、无线鼠标接口。
4.扫描仪(**)
扫描仪扫描得到的图像数据一般保存为TIF格式,也可以保存为JPEG等其他格式。
(2)扫描仪的类型
①平板式扫描仪。
主要扫描反射式稿件,适用范围较广。
速度、精度、质量比较好。
②滚筒式和胶片专用扫描仪。
高分辨率的专业扫描仪,用于专业印刷排版领域。
③手持式扫描仪。
扫描头较窄,只适用于扫描较小的图件。
(3)扫描仪的性能指标
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。
例如:
600×1200dpi,1200×2400dpi。
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,扫描的图像效果也越真实。
例如:
24位、30位、36位、48位等。
5.数码相机(**)
将影像聚焦在成像芯片CCD或CMOS上(目前大多数用CCD器件)下:
CCD像素数目决定数字图像能够达到的最高分辨率。
常用的存储卡有MMC卡、MemoryStick(记忆棒)、SD卡等
6.显示器与显示卡(***)
阴极射线管显示器(简称CRT)和液晶显示器(简称LCD)。
与CRT显示器相比,LCD显示器的工作电压低、没有辐射危害、功耗小、
(3)显示器的性能指标
①显示屏尺寸。
通屏为4:
3,宽屏为16:
10或16:
9。
②显示器的分辨率。
平分辨率与垂直分辨率之比一般为4:
3。
③画面刷新速率。
通常速率越高图像稳定性越好。
目前般在60Hz以上。
目前台式PC还使用AGP接口连接显示卡,越来越多的显卡采用性能更好的PCI-E接口。
7.打印机(***)
①针式打印机
现多层套打,可打印票据和存折。
②激光打印机
高质量、高速度、低噪音、价格适中,黑白比较普及,彩色的价格贵。
③喷墨打印机
能输出彩色图像,经济、低噪音、效果好,低电压下不产生臭氧保护环境。
对纸的要求高,墨水的成本高,消耗量大。
CMYK
(2)打印机的性能指标
打印精度:
用每英寸可打印的点数表示,如180dpi、800dpi。
精度越高,图像越清晰。
打印速度:
激光和喷墨用每分钟打印页数(页/分:
PPM)表示,针打用字符/秒表示。
曾经流行的3.5英寸软盘的存储容量只有1.44MB。
1.硬盘存储器(***)
每个同心圆称为一个磁道,每个磁道被划分为若干扇区,每个扇区的存储容量一般为512字节,盘片的两面都可以记录信息
与主机的接口:
IDE接口(PATA标准)传输速率为100MB/s~133MB/s、串行ATA接口(简称SATA)传输速率为150MB/s~300MB/s。
(3)衡量硬盘存取性能的主要指标
①存储容量②平均存取时间为ms数量级。
③缓存容量由DRAM芯片构成,用于提高硬盘的读写速度,目前已达8MB以上。
④数据传输速率
内部传输速率小于外部传输速率
(4)移动硬盘
一般采用USB接口,高档计算机也采用IEEE-1394接口
2.U盘、存储卡和固态硬盘(**)
U盘(优盘)也叫闪存盘,采用Flash存储器技术,比磁盘快,无噪音,寿命比较长
存储卡和U盘都是固态存储器,存储卡插拔。
如SD卡、CF卡、MMC卡,具有U盘的优点,但是必须配备读卡器。
固态硬盘(SSD)是近几年出现的一种外存,主要是NAND型闪烁型存储器,在便携式计算机中代替常规硬盘,与常规硬盘形状相同,低功耗、无噪音、抗震动、低热量、读写速度快,容量为32、64、128G,其成本比较高,且寿命到期后读不出数据,难以推广。
3.光盘存储器(***)
(1)光盘的特点、组成及存储原理
光盘成本不高、容量大、可靠性高但数据传输速度比硬盘慢。
光盘由光盘片和光盘驱动器两个部分组成。
(2)光驱的类型
光驱按信息读写能力分只读光驱和光盘刻录机,按可处理的光盘片类型分以下几种:
①CD只读光驱(CD-ROM)
存储容量大约600MB~700MB。
②DVD只读光驱(DVD-ROM)
既能读CD光盘又能读DVD光盘,但不能写。
③CD光盘刻录机
既可以读也可以写光盘上的信息,且可以对信息擦除和修改。
④DVD光盘刻录机
对DVD光盘进行读写,兼容CD光盘的读写。
有DVD-RAM、DVD-R、DVD+R、DVD-RW、DVD+RW五种。
⑤组合光驱(康宝)
DVD光驱与CD刻录机组合在一起的驱动器。
⑥蓝光光驱(BD)
大容量。
有只读光驱BD-ROM和BD刻录机,兼容CD和DVD。
(3)光盘片的类型
①CD光盘
采用红外激光,存储容量大约650MB左右,有只读盘片(CD-ROM)、一次可写盘片(CD-R)、可擦写盘片(CD-RW)。
②DVD光盘
采用红色激光,道间距比CD小一半,单面单层的120mmDVD光盘存储容量为4.7GB。
分只读盘片(DVD-ROM)、一次可写盘片(DVD-R,DVD+R)、可擦写盘片(DVD-RW,DVD+RW,DVD-RAM)。
③BD光盘
采用蓝色激光,单面单层盘片存储容量为25GB。
单面双层、双面双层的蓝光光盘的容量可达50GB或更大。
有BD-ROM(只读)、BD-R(一次记录)、BD-RW(可擦写)。
第1代CD采用红外激光,650MB。
第2代DVD采用红色激光,4.7GB。
第3代BD采用蓝色激光
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