1、信息学奥赛计算机基础知识复习材料第一章 计算机的概念、诞生与发展、应用、分类 一、计算机的概念：是一种能迅速而高效的自 动完成信息处 理的电子设备，它能按照程序 对信息进行加工、处理、存储。 阶段 时间 逻辑器件 应用范围第一代 19461958 真空电子管 科学 计算、军事研究第二代 19591964 晶体管 数据 处理、事物处理第三代 19651970 中小规模集成电路 包括工业控制的各个领域第四代 1971至今 大规模或超大规模集成电路 应用到了各个领域三、计算机的主要特点1、惊人的运算速度；2、很高的计算机精度；3、超强的存储能力；4、准确的逻辑判断能力；5、自动控制能力。 四、计算机
2、的主要应用：1、数值计算：2、数据和信息处理：其特点是数据量大，但计算相对简单。其中数据泛指计算机能处理的各种数字、图形、文字，以及声音、 图像等信息。数据 处理指对 数据的收集、存储、加工、分析和传送的全过程。3、过程控制：是生产自动化的重要技 术内容和手段，是由 计 算机对所采集到的数据按一定方法经过计算，然后输出到指定 执行机构去控制生产的过程。4、计算机辅助系统：是指利用 计算机帮助人们完成各种任 务，包括 计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助制造(CAM)、计算机辅 助测试(CAT)、 计算机辅助教学 (CAI)等。CAD：即Computer Aided Design的缩写，名称为：
3、计算机辅助设计。CAM：即Computer Aided Manufacturing的缩写,名称为 ：计算机辅助制造。CAI：Computer Aided Instruction的缩写，名称为：计算机辅助教学。CAT：即Computer Aided Testing的缩写，名称为：计算机辅助测试。CAE：即Computer Aided Engineering的缩写，名称为：计算机辅助工程。 5、人工智能：是指用计算机模拟人脑的思维过程，是计算机应用的重要领域。五、计算机分类：1、按规模分：巨型、大型、中型、小型、微型 计算机。我们学校和家庭使用的计算机都微型计算机，简称微机，又称个人计算机，或简称
4、PC机。2、按用途分：专业计算机、通用计算机。3、按原理分：模拟计算机、数字计算机。六、微型机的主要技术指标1、字长：指计算机能够直接处理的二进制数据的位数。单位为位（BIT）。2、主频：指计算机主时钟在一秒 钟内发出的脉冲数，在很大程度上决定了计算机的运算速度。3、内存容量：是标志计算机处理信息能力强弱的一向技术指标。单位为字节（BYTE）。8BIT=1BYTE 1024B=1KB 1024KB=1MB4、外存容量：一般指软盘、硬盘、光 盘。七、微型计算机时代1、第一代微型计算机 通常把IBM-PC/XT及其兼容机称为第一代微型计算机。2、第二代微型计算机 286 AT机及其兼容机被称为第二
5、代微型计算机。3、第三代微型计算机 386微机被称为第三代微型计算机。4、第四代微型计算机 486微机被称为第四代微型计算机。5、第五代微型计算机 1993年Intel公司推出了Pentium芯片。八、多媒体计算机什么是多媒体技术？以前的个人电脑只能处理文字和数字，这就是单媒体。 现在，个人电脑不仅能处理文字和数字，而且 还能处理图像，文本，音频，视频等多种媒介， 这就是多媒体。多媒体是将计算机，电视机，录相机和游戏机等技术融为一体，形成电脑与用户之间可以相互交流的操作环境。它可以接收外部 图像，声音，各种媒体信息，经计算机加工处理后以图片，文字，声音，动画等多种方式输出， 实现输入输出方式的
6、多元化，计算机只能输入输出文字，数据的局限，计算机开始能说会唱起来。一台标准多媒体计算机包括主机， 带音频视频功能的显示器，声像输入输出装置，通信与控制端口，只光盘驱动器，多媒体操作系统及应用软件。多媒体计算机与现代通信技术的结合构成了多媒体通信。二、计算机的诞生与发展1、诞生：1946年，美国为计算弹道轨迹而研制成功了世界第一台 计算机，名字叫ENIAC（埃尼阿克）。在宾西法尼亚大学诞生。 2、发展：第二章 计算机硬件系统 计算机系统由硬件系统和软件系统组成。硬件是软件赖以生存的驱壳，软件却是硬件的灵魂。光只有硬件的裸机是无法工作的，而软件则必须存放在硬件中。图2-1一、 冯诺依曼式的计算机
7、体系 结构1、存储程序式计算机：先将解 题步骤用计算机语言写好，存储到计算机的存储器中，然后在控制器的控制下按步骤执行。2、集中顺序过程控制：由控制器集中控制，严格按照程序的次序执行。二、 硬件系统计算机硬件是指有形的物理设备，它是计算机系统中实际物理设备的总称，由各种元器件和电子线路组成。图2-2 计算机硬件系统主要包括运算器、控制器、存储器(分为主存储器、辅助存储器)、输入设备、输出设备，并且由 总线将它们连接在一起。其中：1、运算器是对数据进行运算和加工，完成算术和逻辑运算的部件； 2、控制器是计算机的指挥中心，控制各部分协调工作，完成对指令的解释和执行；运算器和控制器被集成在一起，统称
8、为中央处理器，简称CPU（Central Processing Unit），是 计 算机的“中枢神经”。 中央处理器是计算机的心脏，CPU品质的高低直接决定了计 算机系统的档次。能 够处理数据的位数是CPU的一个最重要的品质标志。人 们通常所说的8 位机、 16位机、32位机即指CPU可同时处理8位、16位、32位的二进制数据。CPU、主存储器构成了计算机的主机，输入输出设备和辅 助存储器则统称为外部设备，简称外设。图2-3 存储器是记忆部件，用于存放程序和数据。 、主存储器又称内存或主存，它直接与 CPU交换信息，是计算机的工作存 储器，即当前正在运行的数据和程序都必须存放在主存内，它的存取
9、速度快但容量 较小(容量太大，成本昂贵)。主存又可分为随机存储器RAM(Random Access Memory) 和只读存储器ROM(Read Only Memory)两类。随机存储器RAM 中的内容可以进行读写操作，但断电时RAM中的信息会丢失。ROM的内容只能反复读取，而不能重新写入，因此在ROM中存放固定不变的程序和数据，断电后其内容仍然保留。、辅助存储器又称外存，它需要通过内存才能与CPU联系，辅助存储器存取速度慢而容量较大。硬磁盘（HDD）：容量大、速度快、价格高。软磁盘（FDD）：容量小，速度慢，便于携带、价廉。光盘（CD）：容量较大、价格便宜、便于携带。信息的输入和输出要通过输
10、入输出设备来完成。 、输入设备：键盘、鼠标、扫描 仪、数码相机（DC）、数 码摄相机（DV）等向计算机输入数据与指令的设备。1） 文字输入设备：键盘、磁卡阅读机、条形码阅读机、纸带阅读机、卡片 阅读机等； 2） 图形输入设备：光笔、鼠标器、数字化仪、触摸屏等；3） 图像输入设备：扫描仪、数字式照相机、 摄像头等； 4） 音频处理设备：声卡。、输出设备：显示器、打印机、音箱等向操作提供 输出 结果的设备。1） 显示设备：分辨率：如800600像素（pixel）；显示适配器（ 显卡）；2） 打印设备：击打式：如点阵（针式）打印机；非击打式：如 喷墨式打印机、激光打印机； 、总线是连接计算机中各组成
11、部件的一组物理信号线及相关的控制电路，总线一般都指系统总线。系统总线上有三类信号：数据信号、地址信号和控制信号。负责在部件间传输数据的一组信号线称为数据总线（DB）；负责指出数据存放的存储位置的一组信号线(也可标识是哪一个IO设备)称为地址总线（AB）；在传输与交换数据时起控制作用的一组控制信号线称为控制总线（CB）。 由运算器、存储器、控制器、输入、输出设备五大基本部件组 成计算机硬件系统，工作流程如 图：图2-4三、多级存贮器体系为提高CPU的处理速度，当今计算机中大都配有高速缓冲存储器（cache），也称缓存，实际上是一种特殊的高速存储器。缓存的存取速度比内存要快，所以就提高了 处理速度
12、。多数现代计算机都配有两级缓存。 一级缓存也叫做主缓存，或内部 缓存，直接 设计在CPU芯片内部。一 级缓存容量很小，通常在8KB 64KB之间。二级缓存也叫外部 缓存，不在 CPU内部而是独立的 SRAM芯片，其速度比一级缓存稍慢，但容量较大，多在64KB 2MB之间。人们讨论缓存时，通常是指外部缓存。存贮速度最快的而容量最小的要算CPU内部的寄存器。当 CUP需要指令或数据时， 实际检索存储器的顺序是：首先检索一级缓存，然后二 级缓存，再往后是RAM。即寄存器一级缓存主存二级缓存辅存。第三章 计算机软件系统 计算机软件又称计算机程序，是控制 计算机实现用户需求的 计算机操作以及管理计算机自
13、身资源的指令集合，是指在硬件上运行的程序和相关的数据及文档，是计算机系统中不可缺少的主要组成部分，可分成两大部分：系 统软件和应用软件。 一、系统软件：是计算机最基本的 软件，它 负责实现操作者 对计算最基本的操作，管理计算机的软件与硬件资源，具有通用性，主要由计算机厂家和软件公司开发提供。主要包括操作系统、语言处理程序、数据库管理系统和服务程序。操作系 统：是控制和管理 计算机的软硬件资源、合理安排计算机的工作流程以及方便用户的一组软件集合，是用户和计 算机的接口。 DOS、Windows、UNIX等是操作系统，Windows是最常用的操作系统。语言 处理程序：将用 汇编语言和高级语言编写的
14、源程序翻译成机器语言目标程序的程序。数据 库管理系 统：是对计算机中所存储的大量数据进行组织、管理、查询并提供一定处理功能的大型计算机软件。服务程序：为计算机系 统提供各种服务性、辅助性的程序。二、应用软件：是为解决实际问题 所编写的软件的总称，涉及到计算机应用的各个领域。绝大多数用户都需要使用应用软件， 为自己的工作和生活服务 。如字表 处理软件WPSoffice、Word、Excel等。根据上述软硬件资源的关系，人 们通常把一台完整的计算机划分成四个 结构层次，称 为四个平台。它们从底层到高层分别为 硬件平台、系 统平台、应用支持平台和应用平台。与用户直接相关、打交道最多的是应用平台。三、
15、几个相关概念、指令：指令就是指挥机器工作的指示和命令，程序就是一系列按一定 顺序排列的指令， 执行程序的过程就是计算机的工作过程。一条指令包含操作码和地址码两个部分，操作 码指示计算机怎么操作，地址码指定操作对象或操作数据在存贮器中的存放位置。格式：操作码 操作数地址指令：一组二进制代码，是规定计算机执行程序的一步操作。程序：为解决某一问题而设计的一系列指令。指令系统：计算机能识别并能执行的全部指令的集合。 、把一系列的计算机指令组织起来，用来控制 计算机完成每一项任务的指令集合，被称 为计算机程序。许多计算机程序，就构成了计算机软件系统。、机器语言机器指令：能直接被计算机接受并执行的指令。机
16、器语言：由全部的机器指令构成的二进制代码语言。机器语言程序：用机器语言编制的程序，机器语言程序可以直接在计算机上运行。缺点：不便于记忆、阅读和书写。、汇编语言汇编语言：用助记符号表示二进制代码的语言，是机器语言的符号化。汇编语言程序：用汇编语言编制的程序，汇编语言程序不能直接在计算机上运行。汇编过程：执行汇编程序，将汇编语言程序翻译成机器语言程序的过程。特点：容易记忆、便于阅读和书写，克服了机器语言的缺点。. 高级语言高级语言：是同自然语言和数学语言比较接近的计算机程序设计语言。同样，用高 级语言编制的程序也不能直接在计算机上运行，必 须将其翻译成机器 语言程序才能为计算机所理解并执行。如：P
17、ASCAL、BASIC、C语言。将高级语言编写的程序翻译成机器语言程序，其翻译过程有编译和解释两种方式。、编译：是将用高级语言编写的源程序整个翻译成目标程序，然后将目标程序交给计算机运行，编译过程由计算机执行编译 程序自动完成。解释：是对用高级语言编写的源程序逐句进行分析， 边解释 、边执行并立即得到运行结果。解释过程由计算机执行解释程序自动完成，但不 产生目标程序。特点：高级语言容易被人们掌握，用来描述一个解 题过程或某一 问题的处理过程十分方便、灵活。由于它独立于机器，因此具有一定的通用性。例如，字长16位的双地址指令：01100000 10000100第1512位为操作码，0110 表示
18、“加”操作；第116 位为操作数之一地址码，000010 代表示存储器“B”；第 50 位为目标操作数地址码，000100 代表示存储器“A”。该指令在运行时，执行将存储器 A 中的内容与存储器 B 中的内容相加，结果存放在存 储器 A 中。机器语言形式：0110000010000100汇编语言形式：ADD B，A高级语言形式：A = A + B第四章 计算机的配置 1、中央处理器 CPU：CPU 的英文全称是 “Central Processor Unit“，翻译成中文就是“中央 处理器单元“。它在 PC机中的作用可以 说相当于大脑在人体中的作用。所有的电脑程序都是由它来运行的。CPU是把运
19、算器和控制器都集成在一起的、一块大规模集成电路。它的体积很小，表面积只有几个平方厘米，但它的金属引脚（金手指）却多达几十到几百根。选购CPU要确定的是型号和主 频，主 频是 CPU运算速度的标志。、主板：因为在电脑系统中，CPU、 RAM、存储设备和显示卡等所有部件都必须通过主板相结合，主板性能和质量的好坏将直接影响整个系 统。、内存条：内存条是计算机的主存中的RAM部分，因其形状呈条状而得名。电脑中可插条，每条的容量通常有16MB、32MB、64MB、 128MB、256MB、512MB多种。4、显示器：目前主要有阴极射 线管（CRT）显示器与液晶（LCD ）显示器。5、显示卡：又称显示适配
20、器，它插在主板扩展槽内，负责将CPU送来的电信号转化为显示器能显示的可视信号，传给显示器械。它有自己的数据处理器与 显示内存。通过对显卡的参数调整，可改变显示器的分辨率。现在一般使用的分辨率是800600 、1024768等。6、硬盘：硬盘是计算机主要的外存 设备，几乎所有的 计算机 软件都存贮在硬盘上。7、软驱：软驱驱动软盘高速运 转，其内部有磁 头向软盘读出或写入信息。目前软驱只有1.44MB一种型号。8、光驱：光驱驱动光盘高速运 转，其内部有一激光 头，可从光盘上读取数据。其中CD-ROM只能读取信息，不能写入数据。CD-RW光驱才能既可读，又能向可录写光盘上写入数据。9、声卡：它是将计
21、算机内电信号 转换为音箱发声电信号的 设备。10、网卡：网卡，也称做NIC(Network Interface Card,网络接口卡），作为局域网中最基本的部件之一，是局域网连接的重要部分。按其传输速度划分，可分为10M网卡，10/100M自适应网卡以及1000M( 千兆)网卡这三种。应用最广泛的应属第二种。调制解调器（Modem）：它的作用是对计算机的数字信号与电话线上的模拟信号相互转化，将计算机与互联网相连。将计算机数字信号 转化为电话线上的模 拟信号的过程称为调制，反 过来的过程称为解调。人们称这 两个过程为模数转换或A/D转换 。11、机箱电源：12、鼠标、键盘和音箱：13、打印机：有
22、点阵打印机、喷墨打印机和激光打印机。1) 点阵打印机 分9针和24针打印机两种，24针打印机比9针打印机打印质量高。优点：耗材便宜。缺点：打印速度慢，噪声大，打印质量差。2) 喷墨打印机优点：设备价格便宜，打印质量高于点阵打印机，可彩色打印，无噪声。缺点：打印速度慢，耗材贵。3) 激光打印机优点：打印速度快，打印质量最好，无噪声。缺点：设备价格高，耗材贵。打印成本最高。第五章 数制的转换 二进制、八 进制、十 进制、十六进制一、十进制数十进制数是日常生活中使用最广的计数制。 组成十进制数的符号有 0，1，2，3，4，5，6，7，8，9等共十个符号，我们称这些符号 为数码。在十进制中，每一位有0
23、9共十个数 码，所以 计数的基数为 10。超过9就必须用多位数来表示。十进制数的运算遵循：加法时 ：“逢十进一”；减法时：“ 借一当十”。十进制数中，数码的位置不同，所表示的值就不相同。如：式中，每个对应的数码有一个系数 1000,100,10,1与之相对应 ，这个系数就叫做权或位权。十进制数的位 权一般表示为：10 n-1 式中，10为十进制的进位基数； 10的i次为第i位的权；n表示相 对于小数点的位置，取整数；当n位于小数点的左边时，依次取 n=1、2、3n。位于小数点的右边时，依次取n=-1、 -2、-3因此，634.27可以写为： 634.27=6102+3101+4100+210-
24、1+710-2在正常书写时，各数码的位权隐含在数位之中，即个位、十位、百位等。二、二进制电子计算机处理的信息，都是 仅用“0”与“1”两个简单 数字表示的信息，或者是用 这种数字进行了编码的信息。这种数制叫做二 进制。要了解 计算机，首先要了解计算机中数的表示方法。为了区别不同数制表示的数，通常用右括另外下标数字或字母表示数制，十进制数用D表示，二进制用B表示，十六进制数用 H表示，八 进制用O表示。二进制计算法的特点：二进制数只有“0”和“1”两个数码，基数是2，最大的数字是 1；采用逢二 进 一的原则。二进制的位权一般表示为：2 n-1。各位的权为以2为底的幂。例如，(01101010)各
25、位的权自至在依次为2 7、26、25、24、23、22、21、20。二进制数的算术四则运算规则，除进、借位外与十进制数相同。二进制加法规则00=0 10=101=1 11=10（红色为进位位）二进制减法规则0-0=0 0-1=1-借位1-0=1 1-1=0二进制乘法规则00=0 10=001=0 11=1为了区别于十进制数，在书写 时二进制数可以用两种方法表示：例如： (1011.01)2或1011.1B。例如：写出(1011.01) 2的十进制数表达式。(1011.01)2=123+022+121+120+02-1+12-2=(11.25)10 二进制的优点是：二进制只有“0”和“1”两数字
26、，很容易表示。 电压的高和低、 晶体管的截止与饱和、磁性材料的磁化方向等都可以表示 为“0”和“1”两种状态。二进制数的每一位只有0和1两状态,只需要两种设备 就能表示, 所以二进制数节省设备。由于状 态简单，所以抗干 扰力强，可靠性高。二进制的主要缺点是数位太长，不便 阅读和书写，人 们也不 习惯。为此常用八进制和十六进制作为二进制的缩写方式。为 了适应人们的习惯，通常在 计 算机内都采用二进制数，输入和输出采用十进制数，由计算机自己完成二 进制与十进制之 间的相互转换。三、十六进制数二进制数在计算机系统中处理很方便，但当位数 较多时，比较难记忆及书写，为了减小位数，通常将二进制数用十六进制
27、表示。十六进制是计算机系统中除二进制数之外使用较多的 进制，其计数法的特点为：有0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E，F等共十六个数码 ，其分 别对应于十进制数的015;十六进制数的加减法的 进借位规则为：借一当十六，逢十六进一。十六进制数的位权一般表示为：16n-1。其中16是十六进制的进位基数，n表示相对小数点的位置。在书写时，用加注16或H的方式表示十六进制数，例如：(8FA.5) 16或8FA.5H。例如：写出(8FA.5) 16的十进制数表达式。(8FA.5)16=8162+15161+10160+516-1=(2298.3125)10四、八进制数八进制计数法的特点是：有八个不同的计算符号0、1、 2、3、4、5、6、7，这八个符号称为数码。采用逢八进一的原则。对应于十 进制数0、 1、2、3、4、5、6、7、8，八 进制数分别记作0、1、2、3、4、5、6、7、8、10。下表列出了十进制016对应的二进制数和十六进制数。十进制数 二进制数 十六进制数0 0000 01 0001 12 0010 23 0011 34 0100 45 0101 56 0110 67 0111 78 1000 89 1001 910 1010 A11 1011 B12 1100 C13 1101 D14 1110 E15 1111 F
