初中信息技术奥赛基础知识

初中信息技术奥赛基础知识计算机基础知识第一节计算机的基本常识1.1计算机的产生与发展计算机的产生是20世纪最重要的科学技术大事件之一。世界上的第一台计算机(ENIAC)于1946年诞生在美国宾夕法尼亚大学，到目前为止，计算机的发展大致经历了四代：①第一代电子管计算机，始于1946年，结构上以CPU为中心，使用计算机语言，速度慢，存储量小，主要用于数值计算；②第二代晶体管计算机，始于1958年，结构上以存储器为中心，使用高级语言，应用范围扩大到数据处理和工业控制；③第三代中小规模集成电路计算机，始于1964年，结构上仍以存储器为中心，增加了多种外部设备，软件得到了一定的发展，文字图象处理功能加强；④第四代大规模和超大规模集成电路计算机，始于1971年，应用更广泛，很多核心部件可集成在一个或多个芯片上，从而出现了微型计算机。我国从1956年开始电子计算机的科研和教学工作，1983年研制成功1亿/秒运算速度的银河巨型计算机，1992年11月研制成功10亿/秒运算速度的银河II巨型计算机，1997年研制了每秒130亿运算速度的银河III巨型计算机。目前计算机的发展向微型化和巨型化、多媒体化和网络化方向发展。计算机的通信产业已经成为新型的高科技产业。计算机网络的出现，改变了人们的工作方式、学习方式、思维方式和生活方式。1.2计算机系统及工作原理1.计算机的系统组成计算机系统由软件和硬件两部分组成。硬件即构成计算机的电子元器件；软件即程序和有关文档资料。(1)计算机的主要硬件输入设备：键盘、鼠标、扫描仪等。输出设备：显示器、打印机、绘图仪等。中央处理器(CPU)：包括控制器和运算器运算器，可以进行算术运算和逻辑运算；控制器是计算机的指挥系统，它的操作过程是取指令--分析指令--执行指令。存储器：具有记忆功能的物理器件，用于存储信息。存储器分为内存和外存①内存是半导体存储器(主存)：它分为只读存储器(ROM)和随机存储器(RAM)和高速缓冲存储器(Cache)；ROM：只能读，不能用普通方法写入，通常由厂家生产时写入，写入后数据不容易丢失，也可以用特殊方法(如紫外线擦除(EPROM)或电擦除(EEPROM_)存储器)；RAM：可读可写，断电后内容全部丢失；Cache：因为CPU读写RAM的时间需要等待，为了减少等待时间，在RAM和CPU间需要设置高速缓存Cache,断电后其内容丢失。②外存：磁性存储器--软盘和硬盘；光电存储器--光盘，它们可以作为永久存器；③存储器的两个重要技术指标：存取速度和存储容量。内存的存取速度最快(与CPU速度相匹配)，软盘存取速度最慢。存储容量是指存储的信息量，它用字节(Byte)作为基本单位，1字节用8位二进制数表示，1KB=1024B，1MB=1024KB，lGB=1024MB(2)计算机的软件计算机的软件主要分为系统软件和应用软件两类：①系统软件：为了使用和管理计算机的软件，主要有操作系统软件如，WINDOWS95/98/2000/NT4.0、DOS6.0、UNIX等；WINDOWS95/98/2000/NT4.0是多任务可视化图形界面，而DOS是字符命令形式的单任务的操作系统。②应用软件：为了某个应用目的而编写的软件，主要有辅助教学软件(CAI)、辅助设计软件(CAD)、文字处理软件、工具软件以及其他的应用软件。2.计算机的工作原理到目前为止,电子计算机的工作原理均采用冯.若依曼的存储程序方式,即把程序存储在计算机内,由计算机自动存取指令(计算机可执行的命令=操作码+操作数)并执行它。工作原理图如下：1.3计算机中有关数及编码的知识1.计算机是智能化的电器设备计算机就其本身来说是一个电器设备，为了能够快速存储、处理、传递信息，其内部采用了大量的电子元件，在这些电子元件中，电路的通和断、电压高低，这两种状态最容易实现，也最稳定、也最容易实现对电路本身的控制。我们将计算机所能表示这样的状态，用0，1来表示、即用二进制数表示计算机内部的所有运算和操作。2.二进制数的运算法则二进制数运算非常简单，计算机很容易实现，其主要法则是：0+0=00+1=11+0=11+1=00*0=00*1=01*0=01*1=1由于运算简单，电器元件容易实现，所以计算机内部都用二进制编码进行数据的传送和计算。3.十进制与二进制、八进制、十六进制数之间的相互转换(1)数的进制与基数计数的进制不同，则它们的基数也不相同，如表1-1所示。进制基数特点二进制0,1逢二进一八进制0,1,2,3,4,5,6,7逢八进一十六进制0,1,2,.,9,A,B,C,D,E,F逢十六进一(2)数的权不同进制的数，基数不同，每位上代表的值的大小(权)也不相同。如：(219)10=2*102+1*101+9*100(此处219括号后面的10应当是小写的下标形式，因为网页文件不支持下标的写法，只能如此显示，下同)(11010)2=1*24+1*23+0*22+1*21+1*20(273)8=2*82+7*81+3*80(27AF)16=2*163+7*162+10*161+15*160(3)十进制数转换任意进制1)将十进制整数除以所定的进制数,取余逆序。(39)10=(100111)2(245)10=(365)82)将十进制小数的小数部分乘以进制数取整,作为转换后的小数部分,直到为零或精确到小数点后几位。如：(0.35)10=(0.01011)2(0.125)10=(0.001)2(4)任意进制的数转换十进制按权值展开：如：(219)10=2*102+1*101+9*100(11010)2=1*24+1*23+0*22+1*21+1*20=26(273)8=2*82+7*81+3*80=187(7AF)16=7*162+10*161+15*160=18674.定点数与浮点数定点数是指数据中的小数点位置固定不变。由于它受到字长范围的限制，所能表示的数的范围有限，计算结果容易溢出。浮点数的形式可写成：N=M*2E(其中M代表尾数,E代表阶码)其形式如下：阶码尾数(包括符号位)5.ASCII编码由于计算机是电器设备,计算机内部用二进制数,这样对于从外部输入给计算机的所有信息必须用二进制数表示,并且对于各种命令、字符等都需要转换二进制数，这样就牵涉到信息符号转换成二进制数所采用的编码的问题，国际上统一用美国标准信息编码(ASCII)它可用7位二进制数表示，存储时用一个字节，它的最高位为0。因此基本的ASCII字符集有128个如：0-9：48-57：00110000-.A-Z：65-90：01000001-.a-z：97-122：01100000-.6.汉字编码与汉字输入法(1)机内码ASCII码不能表示汉字，因此要有汉字信息交换码，我国国家标准是gb2312,它也被称作国际码。它由两个字节组成，两个字节的最高位都为1。gb2312共收纳6763个汉字，其中，一级汉字(常用字)3755个按汉字拼音字母顺序排列，二级汉字3008个按部首笔画次序排列。(2)汉字输入码(外码)目前，汉字输入法主要有键盘输入、文字识别和语音识别。键盘输入法是当前汉字输入的主要方法。它大体可以分为：流水码：如区位码、电报码、通信密码，优点重码律少，缺点难于记忆；音码：以汉语拼音为基准输入汉字，优点是容易掌握，但重码律高；形码：根据汉字的字型进行编码，优点重码少，但不容易掌握；音形码：将音码和形码结合起来，能减少重码律同时提高汉字输入速度。(3)汉字字模供计算机输出汉字(显示和打印)用的二进制信息叫汉字字形信息也称字模。通用汉字字模点阵规格有16*16，24*24，32*32，48*48，64*64，每个点在存储器中用一个二进制位((bit)存储，如一个16*16点阵汉字需要32个字节的存储空间。1.4原码、反码与补码在计算机中，数据是以补码的形式存储的：在n位的机器数中，最高位为符号位，该位为零表示为正，为1表示为负；其余n-1位为数值位，各位的值可为0或1。当真值为正时：原码、反码、补码数值位完全相同；当真值为负时：原码的数值位保持原样，反码的数值位是原码数值位的各位取反，补码则是反码的最低位加一。注意符号位不变。如：若机器数是16位：十进制数17的原码、反码与补码均为：0000000000010001十进制数-17的原码、反码与补码分别为：1000000000010001、1111111111101110、11111111111011111.5逻辑运算1.逻辑运算逻辑与：同真则真逻辑或：有真就真逻辑非：你真我假逻辑异或：不同则真2.按位运算按位与∩：同1则1如10010101∩10110111=10010101按位或∪：有1则1如10010101∪10110111=101101113.逻辑化简化简定律：(1)交换律：A+B=B+A，A·B=B·A(2)结合律：(A+B)+C=A+(B+C)，(A·B)·C=A·(B·C)(3)幂等律：A·A=A，A+A=A(4)吸收律：A·(A+B)=A，A+(A·B)=A(5)分配律：A·(B+C)=A·B+A·C，A+(B·C)=(A+B)·(A+C)(6)互补律：A+A=1，A·A=0(7)非深入：A+B=A·B，A·B=A+B(8)0-1律：A+0=A，A+1=1，A·1=A，A·0=0例：化简函数Q=AD+AD+AB+ACEF。这个函数有5个自变量，化简过程如下：Q=AD+AD+AB+ACEF=A+AB+ACEF=A+ACEF=A练习：求证：(A+B)(A+C)=AB+AC第二节操作系统2.1DOS(DiskOperatingSystem)的组成MS-DOS采用模块结构，它由五部分组成：ROM中的BIOS模块、IO.SYS模块、MSDOS.SYS模块、COMMAND.COM模块和引导程序。(1)BIOS模块：在PC机主板上有一个ROM芯片，该芯片中存有系统自测试程序，CMOS设置程序和基本输入输出程序(BIOS)。BIOS是一组程序和参表，其中程序部份是可以通过中断方式调用的一组驱动程序，参数给出外设的地址和参数。BIOS是计算机硬件和操作系统之间的接口通过它操作系统管理计算机硬件资源。(2)IO.SYS模块：IO.SYS是MS-DOS和ROMBIOS之间的接口程序。它和RONBIOS一起完成系统设备的管理。(3)MSDOS.SYS模块：MSDOS.SYS用于实现文件管理，包括文件管理、目录管理、内存管理等功能。它以功能调用的形式实现用户和MS-DOS之间的程序级接口。(4)COMMAND.COM模块：COMMAND.COM的主要功能是负责接收、识别、解释和执行用户从键盘输入的MS-DOS命令。(5)引导程序：引导程序又叫引导记录，其作用是检查当前盘上是否有两个系统文件，若有系统文件则把DOS系统从磁盘装人内存。一张系统盘上应该包含有：引导记录、IO.SYS、MSDOS.SYS和COMMAND.COM等模块。2.2DOS的文件和目录1)文件概念：文件是指记录在存储介质(如磁盘、光盘)上的一组相关信息的集合。2)文件标识：驱动器号+路径+文件名(1到8各字符)+扩展名(1到3个字符代表文件的类型)3)通配符：*代表从该位置起的一个或多个合法字符；?代表所在位置的任一个合法字符。4)树形目录：DOS采用树形目录结构。由一个根目录和若干层子目录组成。这种目录结构一是能够解决文件重名问题，即不同的目录可以包含相同的文件名或目录名；二是能够解决文件多而根目录容量有限带来的问题。在查找某个子目录下的一个文件时，要使用目录路径。指定路径有两种方法：绝对路径和相对路径。绝对路径是从根目录开始到文件所在目录的路径。例如要查找UCDOS子目录下的二级子目录DATA下的README.TXT文件，绝对路径为：\UCDOS\DATA。路径中第一个\符号代表根目录。相对路径是从当前目录开始到文件所在目录的路径。当前目录指在不特意指定路径情况下DOS命令所处理的目录。例如系统提示符为：C：\UCDOS\DATA，则DATA是当前目录。2.3DOS命令1.内部命令