计算机基础知识.doc
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1、第 1 章计算机基础1.1 本章知识点计算机基础部分的内容主要包括计算机系统的组成、计算机硬件组成、计算机软件组 成和多媒体的基本概念 4 个部分。1.1.1 计算机系统的组成本部分的考试要点如下。 (1)计算机的发展史;计算机的分类。 (2)计算机的常用技术指标。1计算机的特点计算机(Computer)是快速而高效地进行信息处理的电子设备,它能按照人们预先编 写的程序对输入数据进行存储、处理、传送,从而获得有用的输出信息或知识,以便促进 社会的生产发展、提高人民的生活质量。它的主要特点如下。 (1)计算机是信息处理的设备,而不是简单地完成加减乘除的计算工具。 (2)计算机是通过预先编写的、存
2、储在机器中的程序来自动完成数据处理的。 (3)随着计算机硬件和软件的不断改进,计算机的处理速度越来越快,工作效率越 来越高,而成本和价格却越来越低。 (4)计算机的经济效益和社会效益都十分明显。2计算机的发展阶段50 多年来,计算机的发展经历了大型机(Mainframe) 、小型机(Minicomputer) 、微 型机(Microcomputer) 、客户机/服务器(Client/Server) 、互联网(Internet)5 个重要阶段。2 网络技术应试辅导(三级) 3计算机的种类按传统的分类可以把计算机分为 6 大类。 (1)大型主机(Mainframe) ,包括过去所说的大型机和中型机
3、。 (2)小型计算机(Minicomputer) ,又称迷你电脑。 (3)个人计算机(Personalcomputer) ,又称个人电脑,简称 PC,即通常所说的微型 计算机(Microcomputer) 。 (4)工作站(Workstation) ,包括工程工作站、图形工作站等。 (5)巨型计算机(Supercomputer) ,又称超级计算机,超级电脑。 (6)小巨型机(Mini Super) ,又称小超级计算机。 按现实的分类可以把计算机分为 5 大类。 (1)服务器(Server) ,它有功能强大的处理能力、容量很大的存储器以及快速的输 入输出通道和联网能力。 (2)工作站(Works
4、tation) ,它与高端微机的差别主要表现在工作站通常要有一个屏 幕较大的显示器,以便显示设计图、工程图、控制图等。 (3)台式机(Desktop PC) ,它就是通常所说的微型机,由主机箱、CRT 显示器、键 盘、鼠标等组成。 (4)笔记本(Notebook)或称便携机(Mobile PC) ,它的功能已经与台式机不相上 下,但体积小、重量轻,价格却比台式机贵两三倍。由于它便于携带,所以正在发展无线 联网技术以适应移动工作的需要。 (5)手持设备又称掌上电脑(Handheld PC)或称亚笔记本(Sub-notebook) ,亚笔记 本比笔记本更小、更轻。其他手持设备则有 PDA(个人数字
5、助理) 、商务通、快译通以及 第二代半、第三代手机等。4计算机的技术指标(1)位数 计算机有 8 位、16 位、32 位和 64 位之分,这里的位(bit)数不是指十进制数,而是 指二进制数。通常称 8 位是一个字节(byte) ,16 位是一个字(word) ,因此 32 位是一个 双字长,64 位是两个双字长。 (2)速度 计算机 CPU 处理速度可以用每秒钟处理的指令数来表示,也可以用每秒钟处理的事 务数来表示。MIPS(Million Instruction Per Second)是表示单字长定点指令的平均执行速 度。MFLOPS(Million FLOating Instructio
6、n Per Second)是表示单字长浮点指令的平均执 行速度。 (3)容量 存储容量的单位是字节,英文为 byte,习惯缩写用 B 代表,1KB=1024B。 对于磁盘存储器,除考虑它的存储容量外,还有一些特殊的指标,如平均寻道时间、 平均等待时间、数据传输速率等。平均寻道时间是指磁头沿盘片移动到需要读写的磁道所 要的平均时间。平均等待时间是指需要读写的扇区旋转到磁头下需要的平均时间。数据传第 1 章 计算机基础 3 输速率是指磁头找到所要读写的扇区后每秒可以读出或写入的字节数。 (4)数据传输率 计算机的数据传输率也常称为带宽,它反映计算机的通信能力。数据传输率的单位是 bps,习惯缩写用
7、 b 表示 bit,bps 代表每秒传输一位或一比特(bits per second) 。 (5)版本 计算机的硬件、软件在不同时期有不同的版本,版本序号往往能简单地放映出性能的 优劣。 (6)可靠性 系统的可靠性可以用平均无故障时间 MTBF(Mean Time Between Failures)和平均故 障修复时间 MTTR(Mean Time To Repair)来表示。MTBF 指多长时间系统发生一次故障。 MTTR 指修复一次故障所需要的时间。5计算机的应用领域计算机的应用已经深入到工业、农业、财政金融、交通运输、文化教育、国防安全以 及国家行政办公等各行各业,并已开始走进家庭。概括
8、起来,应用技术领域可分为科学计 算、事务处理、过程控制、辅助工程、人工智能、网络应用和多媒体的应用等几个方面。1.1.2 计算机硬件组成本部分的考试要点如下。 (1)奔腾和安腾芯片的技术特点。 (2)计算机板卡的组成和特点。1奔腾芯片的技术特点(1)超标量技术(Superscalar) 通过内置多条流水线来同时执行多个处理,其实质是用空间换取时间。在经典奔腾中, 它由两条整数指令流水线(U 指令流水线和 V 指令流水线)和一条浮点指令流水线组成。(2)超流水线技术(Superpipeline) 通过细化流水、提高主频,使得机器在一个周期内完成一个甚至多个操作,其实质是 用时间换取空间。经典奔腾
9、采用每条流水线分为四级流水:指令预取、译码、执行和写回 结果。 (3)分支预测 在流水线运行时,总是希望预取到的指令恰好是处理器将要执行的指令。为此,在奔 腾芯片上内置了一个分支目标缓存器,用来动态地预测程序分支的转移情况,从而使流水 线的吞吐率能保持较高的水平。 (4)双 Cache 的哈佛结构:指令与数据分开 经典奔腾有两个 8KB(可扩充为 12KB)的超高速缓存,一个用于缓存指令,一个用 于缓存数据。这种把指令与数据分开存取的结构称为哈佛结构,它对于保持流水线的持续 流动有重要意义。4 网络技术应试辅导(三级) (5)固化常用指令 奔腾把常用指令(例如 MOV、ADD、INC、DEC、
10、PUSH、POP、JMP、CALL、NOP、TEST 等)改用硬件实现, 不再使用微代码操作,以使指令的运行速度能进一步加快。 (6)增强的 64 位数据总线 奔腾的内部总线是 32 位的,但它与存储器之间的外部总线增为 64 位。 (7)采用 PCI 标准的局部总线 局部总线是解决 I/O 瓶颈的一项技术,曾有两个局部总线标准进行过激烈的竞争。一 个是 Intel 公司制定的 PCI 标准,称为外围部件接口(Peripheral Component Interconnect) 标准。另一个是视频电子标准协会(Video Electronic Standard Association)制定的
11、VESA 标准。 (8)错误检测及功能冗余校验技术 奔腾具有内部错误检测功能和功能冗余校验技术。前者可以在内部多处设置偶校验, 以保证数据传送的正确;后者能通过双工系统的运算结果比较,判断系统是否出现异常操 作,并提出报告。 (9)内建能源效率技术 当系统不进行工作时,自动进入低耗电的睡眠模式,而只需毫秒级的时间,系统就能 恢复到全速状态。这支持了能源之星计划。 (10)支持多重处理 多重处理是指多 CPU 系统,它是高速并行处理技术中最常用的体系结构之一。2安腾芯片的技术特点奔腾是 32 位芯片,主要用于台式机和笔记本电脑;而安腾是 64 位芯片,主要用于服 务器和工作站。安腾采用了超越 C
12、ISC 与 RISC 的最新设计理念 EPIC,即简明并行指令计 算(Explicitly Parallel Instruction Computing)技术。3主机板与插卡的组成主机板简称主板(Mainboard)或母板(Motherboard) ,它是计算机的主要部件,通常 由 CPU、存储器、总线、插槽和电源 5 部分组成。主板分类方法很多,处在不同的角度, 就有不同的说法。 (1)按 CPU 芯片分类,如 486 主板、奔腾主板、奔腾 4 主板等。 (2)按 CPU 插座分类,如 Socket 7 主板、Slot 1 主板等。 (3)按主板的规格分类,如 AT 主板、Baby-AT 主
13、板、ATX 主板等。 (4)按存储器容量分类,如 16MB 主板、32MB 主板、64MB 主板等。 (5)按芯片集分类,如 TX 主板、LX 主板、BX 主板等。 (6)按是否即插即用分类,如 PnP 主板、非 PnP 主板等。 (7)按系统总线的带宽分类,如 66MHz 主板、100MHz 主板等。 (8)按数据端口分类,如 SCSI 主板、EDO 主板、AGP 主板等。 (9)按扩展槽分类,如 EISA 主板、PCI 主板、USB 主板等。第 1 章 计算机基础 5 (10)按生产厂家分类,如联想主板、华硕主板、海洋主板等。 网卡是最常见的插卡之一,它是组网的关键部件,也称为适配器卡(A
14、dapter Card) 。 它插在主板的扩展槽内,一方面与计算机连接,另一方面与传输电缆连接。其主要功能 如下。(1)实现与主机总线的通信连接,解释并执行主机的控制命令。 (2)实现数据链路层的功能,如形成数据帧、差错校验、发送接收等。 (3)实现物理层的功能,如对发送信号的传输驱动、对进来信号的侦听与接收、对 数据的缓存以及串行并行转换等。1.1.3 计算机软件组成本部分的考试要点如下。 (1)计算机软件的基本概念。 (2)操作系统发展简史;应用软件的种类。 (3)计算机软件开发。1软件的基本概念计算机系统是由硬件与软件组成的。软件由程序与相关文档组成。软件是用户与计算 机硬件系统之间的桥
15、梁,它体现了人要计算机做什么、怎样做,这一套指令序列均以某种 代码形式储存于存储器中。这些指令序列就是程序。2操作系统软件操作系统是计算机系统的重要组成部分,用于控制和管理系统内部各种资源,有效地 组织多道程序和运行。3应用软件的种类随着 PC 技术的发展,PC 应用软件的种类繁多、应有尽有,主要包括桌面应用软件、 演示出版软件、浏览工具软件、管理效率软件、通信协作软件和系统维护软件等。4程序、文档与软件开发(1)程序与文档 程序是由指令序列组成的,告诉计算机如何完成一个具体的任务。文档是软件开发、 使用和维护中的必备资料。 (2)软件开发 软件是程序以及开发、使用和维护程序所需的所有文档的总
16、和,在软件的生命周期中, 通常分为 3 大阶段:计划阶段、开发阶段和运行阶段。 (3)编程语言 在编程中,人们最先使用机器语言。因为它使用最贴近计算机硬件的二进制代码,所 以为低级语言。符号化的机器语言用助记符代替二进制代码,称为汇编语言。把汇编语言 源程序翻译成机器语言目标程序的工具称为汇编程序。把机器语言程序破译为汇编语言程 序的工具称为反汇编程序。把高级语言源程序翻译成机器语言目标程序的工具有两种类型:6 网络技术应试辅导(三级) 解释程序与编译程序。1.1.4 多媒体的基本概念本部分的考试要点如下。 (1)多媒体技术的概念。 (2)多媒体的关键技术。 (3)超文本与超媒体的概念。1多媒
17、体的基本概念(1)什么是多媒体技术 多媒体技术就是有声有色的信息处理与利用技术。正规地说,多媒体技术就是对文本、 声音、图像和图形进行处理、传输、存储、播放的集成技术。 (2)多媒体的基本组成 多媒体技术来自不同的技术领域,组成形态及方法有不同的侧重。概括地仍可划分为 偏软件技术和偏硬件技术两部分。多媒体硬件系统的基本组成如下。 具有 CD-ROM,即除了必须的硬盘驱动器外,还必须有 CD-ROM 驱动器。这成 为 MPC 的重要标志。 具有 A/D 和 D/A 转换功能,让语音的模拟信号和数字信号之间能相互转换,从而 使多媒体硬件系统有高质量的数字音响功能。 具有高清晰的彩色显示器,以便显示
18、图形、图像、文字以及来自光盘的动画与影 视节目。 具有数据压缩与解压缩的硬件支持,这是解决图像和声音等大数据量信息所必需 的条件。2多媒体的关键技术(1)数据压缩和解压缩技术 JPEG(Joint Photographic Experts Group) ,适合于连续色调、多级灰度、彩色或单色 静止图像的国际标准。 MPEG(Moving Picture Experts Group) ,包括 MPEG 视频、MPEG 音频和 MPEG 系 统 3 部分,MPEG 要考虑到音频和视频的同步。 P64,是 CCITT 的 H.261 号建议,P 为可变参数,取值范围是 130。该标准的目标 是可视电
19、话和电视会议,它可以覆盖整个 ISDN(综合业务数字网)信道。当 P=1 或 2 时, 只支持每秒帧数较少的视频电话,P6 时可支持电视会议。 (2)芯片和插卡技术 对多媒体数据的处理需要强大的处理能力,通用的奔腾芯片就提供了较强的多媒体技 术,所谓多能奔腾就是在经典奔腾的基础上增加了 MMX(多媒体扩充技术)功能。 (3)多媒体操作系统技术 多媒体计算机操作系统应具有以下几种基本功能,以适应多媒体处理的需要。 有把硬件虚拟化的应用编程接口,按照操作系统提供的接口使应用程序不直接同第 1 章 计算机基础 7 硬件发生联系,实现硬件的兼容性。 具有声音文件格式,目前采用较多的是 MIDI 文件格
20、式。 具有视频文件格式。 具有利用软件对音频、视频进行数据压缩和解压缩的功能。 具有声像同步控制功能。另外,为支持多媒体信息的时空同步问题,实时的多任 务调度也是多媒体操作系统的关键技术之一。 (4)多媒体数据管理技术 多媒体数据管理技术在功能和实现上包括以下几个方面。 多媒体数据的存储,可以存储图形、图像、声音、视频等多种媒体数据。 多媒体数据的查询与检索,能以各种媒体信息的标识、内容特征或属性查询检索 多媒体数据。 多媒体显示与播放,能提供良好的界面和接口管理,以支持多种方式的图形、图 像显示和声音、视频等的播放。 集成多媒体编辑与处理,鉴于多媒体处理和管理是一个统一的整体,从管理的角 度
21、看数据是主体,处理是对数据的操作,就像数值及其运算(+、-、*、/)的关系一样, 因此,在实现数据管理时应“无缝”集成处理功能,以达到透明调用。3超文本与超媒体的概念适用于多媒体数据管理的技术就是基于超文本技术的多媒体管理技术,即超媒体技术。超文本就是收集、存储和浏览离散信息以及建立和表现信息之间关系的技术,当信息 不限于文本时,称为超媒体。4多媒体的应用目前,多媒体的应用领域正在不断拓宽。在文化教育、技术培训、电子图书、观光旅 游、商用及家庭应用等方面,已经出现了不少深受人们欢迎和喜爱的、以多媒体技术为核 心的电子出版物,它们以图片、动画、视频片断、音乐及解说等易接受的媒体素材将所反 映的内
22、容生动地展现给广大读者。1.2 本章重点与难点1.2.1 计算机系统的组成(1)计算机是信息处理的设备,而不是简单地完成加减乘除的计算工具。 (2)计算机通过预先编写的、存储在机器中的程序来自动完成数据处理。 (3)计算机的发展经历了 5 个重要阶段,即大型机阶段、小型机阶段、微型机阶段、 客户机/服务器阶段、互联网阶段。 (4)根据目前的现实情况,计算机分为服务器、工作站、台式机、便携机、手持设 备。8 网络技术应试辅导(三级) (5)计算机有 8 位、16 位、32 位和 64 位之分,通常 8 位是一个字节。 (6)MIPS(Million Instruction Per Second)
23、是表示单字长定点指令的平均执行速度; MFLOPS(Million FLOating Instruction Per Second)是表示单字长浮点指令的平均执行速 度。 (7)数据传输率的单位是 bps,习惯缩写用 b 表示 bit,bps 代表每秒传输一位或一比 特(bits per second) 。 (8)系统的可靠性可以用平均无故障时间 MTBF(Mean Time Between Failures)和 平均故障修复时间 MTTR(Mean Time To Repair)来表示。1.2.2 计算机硬件组成(1)奔腾芯片的技术特点可概括为超标量技术(Superscalar) 、超流水线
24、技术 (Superpipeline) 、分支预测、双 Cache 哈佛结构、固化常用指令、增强的 64 位数据总线、 采用 PCI 标准的局部总线、错误检测及功能用于校验技术、内建能源效率技术和支持多重 处理。 (2)奔腾是 32 位芯片,主要用于台式机和笔记本电脑;而安腾是 64 位芯片,主要 用于服务器和工作站。 (3)安腾采用了超越 CISC 与 RISC 的最新设计理念 EPIC,即简明并行指令计算 (Explicitly Parallel Instruction Computing)技术。. (4)主板分类方法很多,处在不同的角度就有不同的说法(具体内容参考知识点部 分) 。1.2.
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