计算机一级考试理论知识点整理

个人整理仅供参考第1页共19页1说明：文中标明的页码均指《大学计算机信息技术教程（第4版第二次修订）》（南京大学出版社）考点1信息技术概况(第一章1~2节&第二章第1节&第六章第5节)考点1.1集成电路的基本知识微电子技术是实现电子电路和电子系统超小型化及微型化的技术，以集成电路为核心。集成电路：20世纪50年代出现。以半导体单晶片作为材料，经平面工艺加工制造，将大量的晶体管、电阻、电容等元器件及互相连线构成的电子线路集成在基片上，构成一个微型化的电路或者系统。集成电路的半导体材料通常是硅或砷化镓。集成电路芯片是微电子技术的结晶，是计算机和通信设备的硬件核心，是现代信息产业的基础。（1）集成电路分类：①按照元器件数目分：小规模集成电路（SSI）集成度100）中规模集成电路（MSI）100集成度30000）大规模集成电路（LSI）3000集成度10万超大规模集成电路（VLSI）10万集成度100万极大规模集成电路（ULSI）集成度100万（注：集成度——单个集成电路所含电子元件的个数）②按照晶体管结构、电路和工艺不同分为：双极性集成电路金属氧化物半导体（MOS）集成电路双极-金属氧化物半导体集成电路等几类③按照集成电路功能分两类：数字集成电路：如门电路存储器微处理器微控制器数字信号处理器等模拟集成电路（又称线性电路）：如信号放大器功率放大器等④按照用途分两类：I通用集成电路：微处理器和存储芯片等II专用集成电路：专门设计、定制的集成电路（2）集成电路制造（P29）将单晶硅经切割、研磨、抛光，制成硅抛光片。经氧化、光刻、掺杂,互连等工艺，制成含有成百上千独立集成电路的晶圆。将晶圆切开，剔除废品，就成了一批芯片。将芯片安装在陶瓷基座上，将芯片与插脚连线并加盖封装，就成了集成电路.常见的封装形式（3）发展趋势集成电路的特点是体积小，重量轻，可靠性高。工作速度主要取决于晶体管的尺寸。单块集成电路的集成度平均每18～24个月翻一番，这叫做Moore定律。集成度是有极限的，因此，Moore定律不可能永远成立。集成电路朝着纳米技术，集成光路，光电子集成方向发展。（4）IC卡——集成电路卡分类：按集成电路芯片分：存储器卡和CPU卡（智能卡）按使用方式分：接触式IC卡和非接触式IC卡考点1.2信息技术的分类、特点与发展趋势（1）信息含义：是事物运动的状态及状态变化的方式，是认识主体所感知或所描述的事物运动及其变化方式的形式、内容和效用。（2）信息处理内涵：信息的收集、加工、存储、传递、施用。（3）信息技术含义及基本内容：用来扩展人们信息器官功能，协助人们更有效地进行信息处理的一类技术。基本内容有：扩展感觉器官功能的感测（获取）与识别技术；扩展神经系统功能的通信技术；扩展大脑功能的计算（处理）与存储技术；扩展效应器官功能的控制与显示技术。（4）信息处理系统含义：用于协助人们进行信息获取、传递、存储、加工处理、控制及显示的综合使用各种信息技术的系统，通称为信息处理系统。（5）信息处理系统分类：按自动化程度分：人工的、半自动的、全自动的；按技术手段分：机械个人整理仅供参考第2页共19页2的、电子的和光学的；按通用性分：专用的和通用的；按应用领域分：几乎涉及所有领域，无法细分（6）现代信息技术的主要特征：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）进行信息的收集、传递、加工、存储、显示与控制，包括通信、广播、计算机、微电子、遥感遥测、自动控制、机器人等诸多领域。考点1.3计算机的发展、特点与应用发展：按元器件分类代别年代主要元器件软件类型应用领域第一代20世纪40年代中期~50年代末期CPU：电子管内存：磁鼓机器语言和汇编语言编写程序科学和工程计算第二代20世纪50年代中期~60年代中期CPU：晶体管内存：磁芯FORTRAN等高级程序设计语言数据处理领域第三代20世纪60年代中期~70年代初期CPU：SSIMSI内存：SSIMSI的半导体存储器OS和DBMS普遍使用科学计算、数据处理、工业控制领域第四代20世纪70年代以来CPU：LSIVLSI内存：LSIVLSI的半导体存储器软件开发工具和平台、分布式计算机软件广泛使用家庭、PC机开始使用特点：1)速度快，通用性强2)信息处理能力强3)存储功能强4)具有互连、互通和互操作特性作用：应用于科学研究、工农业生产、社会服务、文化等领域改变人们工作、生活方式，影响国家发展考点1.4信息化与信息化建设的有关问题（1）信息化的含义和主要内容所谓信息化就是工业社会向信息社会前进的过程，加快高科技发展及其产业化，提高信息技术在经济和社会各领域的推广应用水平，推动经济和社会发展的过程信息化建设的主要内容包括三个层面、六个要素三个层面：一是信息基础设施与信息资源的开发和建设，这是信息化建设的基础；二是信息技术与信息资源的应用，这是信息化建设的核心与关键；三是信息产品制造业的不断发展，这是信息化建设的重要支撑。六个要素：指信息基础设施、信息资源、信息技术与应用、信息产业、信息化法规与科技人才。我国发展信息化的战略：以信息化带动工业化，以工业化促进信息化人类社会发展的三个阶段：农业社会、工业社会和信息社会考点2计算机组成原理(第二章计算机组成原理)考点2.1计算机硬件的组成及其功能；计算机的分类；微处理器（1）计算机硬件的组成与功能硬件组成功能CPU承担系统软件和应用软件的运行任务内存储器（内存/主存）直接与CPU相连，存放已经启动运行的程序和需要立即处理的数据外存储器（外存/辅存）长期存放计算机系统中信息（外存存取速度慢容量大，内存与之相反）输入设备将信息输入计算机（输入信息用二进位表示）输出设备将信息输出计算机（输入和输出设备通称I/O设备）（2）计算机的分类：巨型计算机大型计算机小型计算机个人计算机（P41）（3）微处理器：简称MP或μP，通常指使用单片大规模集成电制成、具有运算和控制功能的部件。考点2.2CPU的结构；指令与指令系统；指令的执行过程；CPU的性能指标（1）CPU的结构及CPU的性能指标（P44）CPU组成：寄存器组：由十几个甚至几十个寄存器组成，速度快，用来存放参加运算的数据和运算得个人整理仅供参考第3页共19页3到的中间（或最后）结果运算器：用来对数据进行加减乘除或者与、或、非等各种基本算术运算和逻辑运算，也称为算术逻辑部件（ALU），参加运算的数据来自寄存器，运算结果也送回寄存器控制器：CPU指挥中心，有一个指令计数器，用来存放CPU正在执行的命令，还有指令寄存器。用来保存当前正在执行的命令性能指标：A字长（位数）：指CPU中整数寄存器和定点运算器的宽度（即二进制整数运算的位数）亦即在一个时钟脉冲内，能够处理的计算机位数。B主频（CPU时钟频率）：指CPU中电子线路的工作频率，决定着CPU芯片内部传输与操作速度的快慢。一般而言，主频越高，CPU处理速度越快。CCPU总线速度：决定着CPU与内存之间传输数据的速度快慢，总线速度越快，CPU性能发挥的越充分。D高速缓存（cache）的容量与结构：cache容量越大、级数越多、越有利于减少CPU访问内存次数E指令系统：指令的类型、数目和功能都会影响程序执行的快慢。F逻辑结构：影响指令执行速度。（2）指令与指令系统及指令执行过程（P46）a指令与指令系统：指令是构成程序的基本单位，采用二进制表示，用来规定计算机执行的操作内容，由两部分组成：①操作码②操作数地址操作码是指出计算机应执行何种操作的命令词；操作地址是指出该指令所操作（处理）的数据或数据所在的位置.指令系统：CPU所能执行的全部指令。（向下兼容方式开发新处理器）Bb指令执行过程：S1CPU控制器从存储器读取一条指令并放入指令寄存器S2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S3根据操作数的位置读取操作数S4运算器按照操作码要求对操作数完成规定运算，并根据运算结果修改或设置处理器的状态标志S5把运算结构保存到指定寄存器，需要时将结果从寄存器保存至内存单元S6修改指令计数器，决定下一条指令的地址考点2.3PC机的主板、芯片组与BIOS；Cache存储器与主存储器（1）PC机主板、芯片组与BIOS（P49~P51）A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。两块重要集成电路：闪烁存储器：存放基本输入/输出系统（BIOS）非易失性存储器CMOS存储器：存放配置信息易失性存储器需电池供电B芯片组：是PC机各组成部分相互连接和通信的枢纽，既实现了PC机总线的功能，又提供了各种I/O接口及相关的控制。无芯片组，CPU无法与内存、扩充卡、外设等交换信息。芯片组组成：北桥芯片和南桥芯片；北桥芯片是存储控制中心（MCH）；南桥芯片是I/O控制中心两者互联。CBIOS：中文名—基本输入/输出系统是存放于闪烁存储器中的一组机器语言程序。BIOS组成：①加电自检程序②系统主引导记录的装入程序③CMOS设置程序④基本外围设备的驱动程序（2）Cache存储器与主存储器（P52）Cache存储器：位于主存和CPU之间，工作速度比主存快。用于存放CPU访问频率较高的程序个人整理仅供参考第4页共19页4和数据。内存储器概述与分类内存储器由称为存储器芯片的半导体集成电路组成主存储器：主要由DRAM芯片组成包含大量的存储单元，每个存储单元可存放一个字节。在物理结构上由若干内存条组成。存储器存储时间：指从CPU给出存储器地址开始到存储器读出数据并送到CPU(或把CPU数据写入存储器)所需要的时间。单位是ns。考点2.4PC机I/O操作的原理；I/O总线与I/O接口（1）PC机I/O操作原理（P54）I/O操作的任务是将输入设备的信息送入内存的指定区域，或将内存指定区域的内容送到输出设备。（2）I/O总线与I/O接口（P57表2—2）I/O总线：是各类I/O设备控制器与CPU、存储器之间相互交换信息、传输数据的一组公用信号线。总线上有三类信号：数据信号、地址信号和控制信号，负责传输的线路分别称为、数据线、地址线和控制线。总线带宽（传输速率）=（数据线宽度/8）×总线工作频率（MHz）×每个总线周期的传输次数I/O接口：计算机中用于连接I/O设备的各种插头/插座及相应的通信规程及电气特性类型：按数据传输方式分为串行和并行按数据传输速率分为低速和高速按连接设备可以分为总线式和独占式按是否符合标准分为标准接口和专用接口附：USB（通用串行总线）：最高传输速率480MB/s理论上能连127个设备总线式串行接口IEEE1394：最高速率50~100MB/s最多连接63个设备二者均支持即插即用和热插拔考点2.5常用输入设备（键盘鼠标器扫描仪数码相机）的功能,性能指标及基本工作原理（1）键盘（P60）：将字母、数字、标点、符号等输入到计算机中，从而向计算机发出命令，输入中西文字和数据，键盘上的按键大多是电容式，其优点是击键声小、无接触，不存在磨损和接触不良。原理：每个按键会发出不同信号，这些信号由键盘内部的电子线路转换成相应的二进制代码，然后通过键盘接口（PS/2或USB）送入计算机。（2）鼠标器：控制鼠标箭头准确定位在指定位置，并通过按键完成各种操作。原理：借助机电或光学原理，鼠标移动的距离和方向将分别变换成脉冲信号输入计算机，计算机中的鼠标驱动程序把接收到的脉冲信号再转换成鼠标器在水平和垂直方向的位移量，控制鼠标移动。接口种类：PS/2接口和USB接口（3）扫描仪：将原稿的影像输入计算机的一种输入设备。分类：手持式、平板式、胶片专用和滚筒式（后两者为高分辨率专业扫描仪）原理：光电转换原理（P63）性能指标：①扫描仪分辨率②色彩位数（色彩深度）③扫描幅面④与主机的接口：USB,IEEE-1394（4）数码相机：图像输入设备原理：将影像聚焦在CCD（成像芯片）上，并由CCD转换为电信号，再经模数转换成数字图像，经过必要图像处理和数据压缩后存储在相机内部的存储器中。半导体