计算机一级考试理论知识点整理.docx

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计算机一级考试理论知识点整理

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：

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）

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

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

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（无源，免接触）

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：

操作码

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）

b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：

加电自检程序

系统主引导记录的装入程序

CMOS设置程序

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：

扫描仪分辨率

色彩位数（色彩深度）

扫面画面

与主机的接口

（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。

性能指标：

CCD像素的数目存储卡容量

考点2.6常用输出设备（显示器打印机）的功能、分类、性能指标及基本工作原理

（1）显示器：

作用是将数字信号转换为光信号，使文字与图形在屏幕上显示出来。

分类：

CRT显示器和液晶显示器（P66）

CRT显示器原理：

显像管后部电子枪发出电子束，经过偏转磁场，轰击到荧光屏上某一点，使该点发光，每一个像素由红、绿、蓝三基色组成，通过对三基色亮度的控制能合成出各种不同的颜色。

电子束从左到右，从上至下、逐行逐点轰击荧光屏，从而形成一帧图像。

液晶显示器原理：

借助对光线进行调制而显示图像的一种显示器。

（P89）

性能指标：

显示屏尺寸

显示器分辨率：

指整屏最多可以显示像素的多少

刷新速率：

指所显示的图像每秒钟更新的次数，刷新频率越高图像稳定性越好

可显示颜色数目：

一个像素可显示出多少颜色取决于表示这个像素的二进位位数

辐射和环保

（2）打印机：

PC机主要输出设备之一，能把程序、数据、字符图形打印在纸上。

分类：

针式打印机：

击打式打印机原理：

P68第三段特点：

成本低能多层套打

激光打印机：

非击打式打印机分为黑白和彩色两种原理：

P69第二段

特点：

分辨率较高、印刷质量好速度高噪声低

喷墨打印机：

非击打式打印机分为压电喷墨技术和热喷墨技术原理：

P92阅读2.7

特点：

喷墨打印机关键技术是喷头，墨水成本高，消耗快，打印效果好经济环保

性能指标：

打印精度：

打印机的分辨率，用dpi（每英寸可打印的点数）表示300dpi是人眼分辨文本与图形边缘是否有锯齿的临界点

打印速度：

针式：

100~200字符/s激光和喷墨打印机为页式打印机

色彩数目：

打印机可打印不同颜色的总数。

其他：

打印成本噪音打印幅面大小可打印字体数目种类功耗节能等。

考点2.7常用外存储器（软盘、硬盘、光盘）的功能、分类、性能指标及基本工作原理

（1）软盘：

由软盘片、软盘驱动器、软盘控制器三部分组成

软盘上的信息是按照磁道和扇区来存放的。

每个同心圆称为一个磁道，每面有80个磁道（最外一个为0磁道，最里为79道），每个磁道分为18段（段又叫扇区），每个扇区容量是512字节。

双面记录，总容量为1.44MB（此处1M=1000K，1K=1024）

软盘片由一张圆形软塑料片涂上可记录信息的磁性材料而制成；软盘驱动器是用来带动盘片旋转、并对盘片中信息进行读写操作的装置，由主轴驱动系统、磁头及其定位系统等组成；软盘控制器是CPU与软盘驱动器的接口电路。

（2）硬盘：

由磁盘盘片（存储介质）、主轴与主轴电机、移动臂、磁头和控制电路组成。

硬盘上数据的定位：

三个参数：

柱面号扇区号磁头号

原理：

当硬盘工作时，电机带动主轴，主轴带动盘片高速旋转，盘片高速旋转时带动的气流竟盘片上磁头托起，写入或读出盘片上的数据。

性能指标：

容量

平均存取时间=寻道时间+等待时间+数据传输时间（前两者为机械运动时间）

缓存容量：

Cache理论上越快越好越大越好

数据传输速率：

分为外部传输速率（主机从硬盘缓存读出或写入数据的速度）

内部传输速率（指硬盘在盘片上读写数据的速度）

附：

U盘和移动硬盘（P74~P75）

（3）光盘：

光盘存储器由光盘和光盘驱动器组成。

光盘存储数据原理：

通过在盘面上压制凹坑的方法记录信息，凹坑的边缘处表示“1”，坑内和坑外平坦部分表示“0”。

信息读取需激光进行分辨和鉴别。

光驱类型：

两大类：

只读光驱和光盘刻录机

光驱类型

性能

CD只读光驱（CD-ROM）

只能读出CD信息每张CD存储量：

600~700MB

性能指标之一：

数据传输（读出）速率（150KB/s为单位“一倍速”）

DVD只读光驱（DVD-ROM）

只能读DVD信息向下兼容可读出CD信息

CD光盘刻录机

可读可写可修可删CD信息

DVD光盘刻录机

可读可写DVD信息兼容CD

组合光驱（”康宝”）（CD-RW/DVD-ROMCOMBO）

可读DVD信息可刻录CD-R和CD-RW

蓝光光驱（BD）

蓝色激光（405nm）读写信息一张光盘容量可达25GB

有BD-ROM光驱和BD刻录机兼容DVDCD

光盘片类型：

CD盘片DVD盘片和蓝色激光盘片3大类

进一步可分为：

只读盘片一次可写盘片和可擦写盘片

CD光盘片（P77）：

　只读（CD-ROM盘）可写一次（CD-R盘）

　　　　　　　　　可多次读写（CD-RW盘）

DVD光盘片（P78）：

品种：

单面单层　单面双层　双面单层　双面双层　共四个品种。

　　　　　　　　　　分类：

一次性记录光盘（DVD-R或DVD+R）

　　　　　　　　　　　　　可复写光盘（DVD-RAM　DVD-RW或DVD+RW）

蓝光光盘（P78）：

单层容量为25GB读写速度可达4.5~9MB

有BD-ROM（只读）BD-R（一次记录）BD-RW（可擦写）之分

考点3数字媒体及应用

（第一章第4节数字技术基础&第五章数字媒体及应用）

考点3.1二进制及其特点；整数和实数在计算机内的表示方法

（1）二进制及其特点：

比特，是组成数字信息的最小单位，英文名“bit”，中文意义为“二进位数字”或“二进位”

二进制：

使用比特来表示的数称为二进制数，“逢二进一”。

1字节=8比特（1B=8b）

特点：

运算规则简单、易实现高速处理、信息表达形式多样、可以压缩、易引起信息出错

附：

比特存储方法：

触发器（双稳态电路）

电容器

性能指标：

存储容量（内存进制：

2次幂作单位；外存进制：

10次幂作单位P21）

比特传输：

比特/秒（bps）进制同外存进制：

10次幂作单位

比特运算：

逻辑加（“或”运算）逻辑乘（“与”运算）取反（“非”运算）

附：

不同进制数之间的转换方法:

任何进制数-->十进制数

方法：

按位权关系展开，相加求和

十进制数-->任何进制数

整数部分：

方法：

除2（8,16）取余，直到商为0书写：

从下往上

小数部分：

方法：

乘2（8,16）取整，直到小数部分为0书写：

从上往下

二进制数-->八进制、十六进制

方法:

以小数点为中心向两边，每三（四）位分成一组（首尾不足者补0），将每组二进制数写成与之对应的八（十六）进制数即可

八进制、十六进制-->二进制数

方法：

将八（十六）进制数的每一位展开为三（四）位二进制数，去掉整数首部和小数尾部的0即可。

（2）整数和实数在计算机内的表示方法

整数不使用小数点，又叫定点数，可分为两类，不带符号的整数和带符号的整数。

不带符号的整数一定是正数，n个二进位表示正整数范围是0~2n-1，带符号的整数必须使用一个二进位作为符号位，一般是最高位，“0”表示“+”，“1”表示“-”，其余各位则用来表示数值大小。

n个二进位表示带符号的取值范围是“-2n-1+1~2n-1-1”（原码）

负数使用补码表示，符号位是“1”绝对值部分的表示是对原码的每一位取反后再在末尾加“1”

实数总可表达成一个乘幂和一个纯小数之积，乘幂中指数部分用来指出实数中小数点位置

实数在计算机内部都可用“指数”和“尾数”来表示，即“浮点表示法”，所以实数也叫“浮点数”

考点3.2西文与汉字的编码；数字文本的制作与编辑；常用文本处理软件

（1）西文与汉字的编码：

西文字符编码：

字符集及编码—ASCII字符集和ASCII码（美国标准信息交换码）基本字符共128个，每个字符使用7个二进位进行编码

汉字编码：

GB2312汉字编码：

由三部分组成，第一部分是字母、数字和各种符号。

第二部分是一级常用汉字，第三部分是二级常用字。

DB2312所有字符分布在一个94行×94列的二维平面内，行号称区号，列号称位号，各用两位十进制数表示。

GBK汉字内码扩充规范：

采用双字节编码，向下兼容。

（2）数字文本的制作与编辑及常用文本处理文件

文本准备：

文字输入分人工输入和自动识别输入，前者有键盘、联机手写和语音输入。

后者有印刷体识别和脱机手写体识别。

汉字键盘输入编码分类：

数字编码字音编码字形编码和形音编码

文本分类：

按是否具有排版格式分简单文本（后缀名.txt）和丰富格式文本

按文本内容组织方式分为线性文本和超文本

文本“排版”也称文本的格式化，超文本采用网状组织结构来组织信息

文本编辑：

主要功能包括：

对字词句段进行添加删除修改等操作；文字格式处理；段落格式处理；表格制作和绘图

常用文本处理软件：

office套件WPSAcrobatPageMakerWriter

文本展现：

方式：

打印输出和在屏幕上进行阅读浏览

过程：

首先解释文本格式描述，然后生成字符和图表的映像，最后传送到显示器或打印机输出

考点3.3数字图像的获取、表示及常用图像文件格式；数字图像的编辑、处理与应用；

计算机图形的概念及其应用

（1）数字图像的获取、表示及常用图像文件格式

从现实世界中获得数字图像的过程称图像的获取，其核心是模拟信号的数字化，处理步骤是：

扫描分色取样量化，通过此途径获得的数字图像称取样图像。

表示方法：

灰度图像用一个矩阵来表示,彩色图像用一组矩阵来表示,矩阵行数称图像的垂直分辨率,列数称水平分辨率,矩阵中元素是像素颜色分量的亮度值,一般用8~12位二进制整数表示

主要参数：

图像大小（图像分辨率）水平分辨率×垂直分辨率

颜色模型：

色彩图像所使用的颜色描述方法

像素深度：

像素所有颜色分量的二进位数之和（色深即次幂）

图像数据量=图像垂直分辨率×图像水平分辨率×像素深度/8

数据压缩类型：

无损压缩和有损压缩

常用文件格式：

BMP（无损）TIF（无损）GIF（无损）JPEG（多为有损）JP2（有/无损）

（2）数字图像的编辑、处理与应用及计算机图形概念和应用

数字图像处理：

使用计算机对图像进行去噪增强复原分隔提取特征压缩存储检索等操作处理,主要目的是提高图片视觉质量、复原、重建、分析、压缩、存储管理图像等。

应用：

（常用处理软件Photoshop），应用于图像通信、遥感、医疗诊断、工业生产、机器人视觉、军事、公安、档案管理等方面。

景物在计算机内的描述即为该景物的“模型”，进行景物描述的过程称“建模”，计算机根据景物的模型生成其图像的过程称为“绘制”（图像合成），所产生的图像称为计算机合成图像。

应用：

计算机辅助设计与制造绘图作战指挥和军事训练计算机动画和艺术等。

考点3.4数字声音获取的方法与设备;数字声音的压缩编码;