计算机三级PC技术分章节考试要点Word文档下载推荐.docx
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（5）智能模拟
近几年来，随着计算机性能/价格比的迅速提高，光纤通信技术的飞速发展，计算机网络的逐步成熟，数据库应用的不断普及，许多发达国家竞相建设各种形式的信息基础设施，有效地开发利用信息资源，加快推进社会的信息化进程。
我国是发展中国家，工业化、信息化水平还不高，我们要面对挑战，不失时机地推进信息化进程，用信息化促进现代化，提高综合国力，参与世界竞争。
（二）计算机的组成与分类1.计算机的组成
计算机硬件指有形的物理设备，是计算机系统中所有实际物理装置的总称，可以是电子的、电磁的、机电的或光学的元件/装置或者由它们所组成的计算机部件。
例如，计算机的处理器芯片、存储器芯片、底板（母板）、各类扩充板卡、机箱、键盘、鼠标器、显示器、打印机、软盘、硬盘等都是计算机的硬件。
计算机软件指在硬件上运行的程序和相关的数据及文档，其中程序是让计算机硬件完成特定功能的指令序列，数据是程序处理的对象。
软件是计算机系统中不可缺少的组成部分。
（1）中央处理器（CPU）
处理器主要由运算器和控制器两部分组成。
运算器用来对数据进行各种
算术运算和逻辑运算，它也称为执行单元。
控制器是指挥中心，它能解释指令的含义，控制运算器及其他部件的工作，记录内部状态等。
另外，为了暂存运算的中间结果，处理器中还包含几十个甚至上百个“寄存器”，用来临时存放正在处理的数据。
大规模集成电路的出现，使得处理器的所有组成部分都能集成在一块半导体芯片上，这样的处理器称为“微处理器”。
例如Intel公司的Pentium（奔腾）处理器。
一台计算机中可能包含多个微处理器，它们各有不同的任务。
其中承担系统软件和应用软件运行任务的处理器称为中央处理器（CentralProcessingUnit，CPU），它是任何一台计算机必备的核心部件。
常用的PC机，其CPU仅由一个处理器组成，为了提高计算机的速度，CPU也可以由2个、4个、8个甚至几百个、几千个处理器组成，这种具有多个处理器同时执行程序的计算机系统称为多处理器系统。
依靠多个处理器并行地运行程序是实现超高速计算的一个重要方向，称为“并行处理”。
（2）主存储器和辅助存储器
计算机中的存储器分为两大类:
主存储器（简称主存）和辅助存储器（简称辅存）。
主存是存取速度快而容量相对较小（因容量太大，成本将十分昂贵）的一类存储器，辅存则是存取速度较慢但容量很大的一类存储器。
主存储器也称为内存储器（简称内存），它直接与CPU相连接，是计算机中的工作存储器，当前正在运行的程序与数据都必须存放在主存内。
CPU工作时，所执行的指令及操作数都是从主存中取出的，处理的结果也存放在主存中。
辅助存储器也称为外存储器（简称外存），其存储容量很大，存放着计算机系统中几乎所有的信息。
计算机执行程序和加工处理数据时，辅存中的信息需要先传送入主存后才能被CPU使用。
（3）输入/输出设备
输入/输出设备简称I/O（Input/Output）设备，这些设备是计算机与外界（人或其他设备，包括另一台计算机）联系和沟通的桥梁，用户通过输入/输出设备与计算机系统互相通信。
输入是把信息送入计算机的过程。
输入设备是指用户能向计算机输入信息的设备。
输出是从计算机送出信息的过程。
输出设备一般是指能从计算机中输出可直接识别的信息的设备。
由于有机械传动或物理移位等动作过程，相对而言，输入/输出设备是计算机系统中运转速度最慢的部件。
（4）总线
这是所说的总线指的是“系统总线”（也称为“底板总线”），它是CPU、存储器与各类I/O设备控制器之间相互交换信息的一组公用的信号线。
系统总线上有3类信号:
数据信号、地址信号和控制信号，负责传输这些信号的线路分别称为数据线、地址线和控制线，协调与管理计算机各部件通过总线传输信息还需要一个总线控制器。
2.计算机的分类
计算机的分类有两种。
一种是按其内部逻辑结构进行分类，如单处理机与多处理机（并行机）、16位机、32位机或64位计算机等。
另一种是按计算机的性能和作用进行分类。
1989年11月IEEE提出一个分类报告，它根据计算机在信息处理系统中的地位与作用，考虑到计算机分类的演变过程和可能的发展趋执，把计算机分成6大类。
（1）巨型计算机（Supercomputer）
（2）小巨型机（MiniSupercomputer）
（3）主机（Mainframe）
（4）超级小型计算机（SuperMinicomputer）
（5）工作站（Workstation）
（6）个人计算机（PersonalComputer）
由于计算机联网使用日益广泛，许多计算机应用系统设计成为基于计算机网络的客户机/服务器模式（Client/Server）。
在这种系统中，巨型机、小巨型机、主机均可作为系统的服务器使用，超级小型机及高档工作站则可用作部门级服务器，个人计算机和低档工作站则用作客户机，它们直接面向用户，通过联网共享后台服务器的数据资源和计算机资源。
鉴于客户机/服务器系统的盛行，一些计算机厂家专门设计生产了称为“服务器”的一类计算机产品，它们的存储容量大、网络通信能力强、可靠性好，运行网络操作系统，性能/价格比高。
其中有一类是由高档PC机提升而成的，称为PC服务器，很适合中小部门的计算机应用系统使用。
3.微处理器和PC机
微处理器（Microprocessor）简称μP或MP，通常是指以单片大规模集成电路制成的具有运算和控制功能的处理器。
如果把处理器、存储器、输入/输出接口电路等都集成在单块芯片上，则称之为单片计算机，也叫单片机，它们多半应用于嵌入方式的场合（如智能仪表、智能玩具）。
1992年Intel公司研制成Pentium微处理器是PC机世界中最重要的事件。
Pentium微处理器与80486完全兼容，它采用0.8μm的BiCMOS工艺，在一个芯片上集成了310万个晶体管，封装在273个引脚的PGA包装内。
Pentium微处理器的地址总线为36位，同时也支持64位物理地址空间，数据总线64位，内部有两个定点流水线和一个浮点流水线运算器，采用两个相互独立的可以同时访问的指令和数据超高速缓存，时钟频率可以是120MHz、133MHz、150MHz、166MHz、200MHz，运算速度已超过100MIPS。
近10年来，微处理器和PC机又有了新的发展，例如Intel公司先后推出了PentiumMMX（多能奔腾）、PentiumPro（高能奔腾）和PentiumII、PentiumIII、PentiumIV微处理器，以这些芯片为CPU的PC机，时钟频率更高，处理速度更快，不但能高速处理数值和字符信息，而且更加适合于三维图形显示、语言识别及视频信号压缩等多媒体信息处理方面的应用，使PC机的性能又提高到了一个新的水准。
4.PC机的性能参数
测量一台PC机的性能是极为复杂的任务，它与PC机的硬件、软件及处理对象都有密切的关系。
从硬件的角度来说，PC机的主要性能参数包括:
（1）CPU字长
（2）CPU速度
（3）主存容量与速度
（4）Cache存储器性能
（5）硬盘存储器性能
（6）系统总线的传输速率
（7）系统的可靠性
（三）PC机软件1.软件的功能与分类
PC机软件与一般计算机软件没有本质的区别，它的功能主要有4个方面:
（1）对计算机硬件资源进行控制与管理，提高计算机资源的使用效率，协调计算机各组成部分的工作（操作系统）。
（2）向用户提供尽可能方便、灵活的计算机操作使用界面（操作系统）。
（3）为专业人员提供开发计算机应用软件的工具和环境（软件工具与环境）。
（4）为用户完成特定应用的信息处理任务（应用软件）。
软件的分类有多种。
粗略地分，可以把软件区分为两个大类:
系统软件与应用软件。
2.系统软件
系统软件中最重要的是操作系统、语言处理程序、数据库管理系统、实用程序与工具软件等。
3.通用应用软件
流行的通用应用软件大致可分为:
文、表、图、网、统计等几大类。
下表列出了有代表性的通用应用软件，有代表性的通用应用软件分类名称
文字处理WPS，Word，Wordperfect，Amipro，PageMaker电子表格Excel，Lotus123，…
绘图软件Paintbrush，AutoCAD，Photoshop，CorelDraw，…网络通信OutlookExpress，InternetExplorer，FTP，…简报软件PowerPoint，ShowPartner，…统计软件SPSS，SAS，BMDP，…
二、二进制及数值信息的表示和运算
（一）二进制1.什么是二进制
二进制的基数是“2”，它只使用两个不同的数字符号，即0和1，而且二进制数是“逢二进一”。
2.二进制数的运算
对二进制数有两种不同类型的运算处理:
算术运算和逻辑运算。
3.不同进位制数之间的转换
十进制整数转换成二进制整数可以采取“除以2取余法”。
十进制小数转换成二进制小数，可以采取“乘以2取整法”，把给定的十进制小数不断乘以2，取乘积的整数部分作为二进制小数的最高位，然后把乘积小数部分再乘以2，取乘积的整数部分，得到二进制小数的第二位，重复上述过程，就可以得到希望的位数，有时得到的是近似值。
八进制数转换成二进制数的方法很简单，只要把每一个八进制数字改写成等值的3位二进制数即可，且保持高、低位的次序不变。
八进制数字与二进制数的对应关系如下:
（0）8=000
（1）8=001
（2）8=010（3）8=011
（4）8=100（5）8=101（6）8=110（7）8=111
十六进制数转换成二进制数的方法与八进制数转换成二进制数的方法类似，只要把每一个十六进制数字改写成等值的4位二进制数即可，且保持高、低位的次序不变。
十六进制数字与二进制数的对应关系如下:
（0）16=0000
（1）16=0001
（2）16=0010（3）16=0011
（4）16=0100（5）16=0101（6）16=0110（7）16=0111
（8）16=1000（9）16=1001（A）16=1010（B）16=1011
（C）16=1100（D）16=1101（E）16=1110（F）16=1111
二进制数转换成八进制数，整数部分从低位向高位方向每3位用一个等值的八进制数来替换，最后不足3位时在高位补0凑满3位;
小数部分从高位向低位方向每3位用一个等值的十六进制数来替换，最后不足3位时在低位补0凑满3位。
二进制数转换成十六进制数，整数部分从低位向高位方向每4位用一个等值的十六进制数来替换，最后不足4位时在高位补0凑满4位;
小数部分从高位向低位方向每4位用一个等值的十六进制数来替换，最后不足4位时在低位补0凑满4位。
二进制数与八进制数、十六进制数有很简单、直观的对应关系。
二进制数太长，书写、阅读、记忆均不方便;
八进制、十六进制却像十进制数一样简练，易写易记。
必须注意，计算机中只使用二进制一种计数制，并不使用其他计数制，但为了开发程序、调试程序、阅读机器内部代码时的方便，人们经常使用八进制或十六进制来等价地表示二进制，所以大家也必须熟练地掌握八进制和十六进制。
4.二进制信息的计量单位
二进制的每一位（即“0”或“1”）是组成二进制信息的最小单位，称为1个“比特”（bit），或称“位元”，简称“位”，一般用小写的字母“b”表示。
比特是计算机中处理、存储、传输信息的最小单位。
另一种稍大些的二进制信息的计量单位是“字节”（Byte），也称“位组”，一般用大写字母“B”表示。
一个字节等于8个比特。
在信息处理系统中，使用各种不同的存储器来存储二进制信息时，使用的度量单位是比字节或字大得多，经常使用的单位有:
“千字节”（KB），1KB=210字节=1024B
“兆字节”（MB），1MB=220字节=1024KB
“吉字节”（GB），1GB=230字节=1024MB（千兆字节）“太字节”（TB），1TB=240字节=1024GB（兆兆字节）
在网络中传输二进制信息时，由于是一位一位串行传输的，传输速率的度量单位与上述单位有所不同，且使用的是十进制。
经常使用的速度单位有:
“比特/秒”（b/s），有时也称“bps”。
如2400bps（2400b/s），9600bps（9600b/s）等。
“千比特/秒”（kb/s），1kb/s=103比特/秒=1000b/s
“兆比特/秒”（Mb/s），1Mb/s=106比特/秒=1000kb/s
“吉比特/秒”（Gb/s），1Gb/s=109比特/秒=1000Mb/s
“太比特/秒”（Tb/s），1Tb/s=1012比特/秒=1000Gb/s
在计算机内部对二进制信息进行运算和处理时，使用的单位除了位（比特）和字节之外，还经常使用“字”作为单位。
以80x86或Pentium微处理器为例，处理器可直接进行操作处理的数据单位有5种:
位（dit）、字节（Byte）、字（Word）、双字（DoubleWord）和四字（QuadWord）。
（二）数值信息在计算机内的表示1.整数（定点数）的表示
整数不使用小数点，所以它也叫做“定点数”。
计算机中的整数分为两类:
不带符号的整数（UnsignedInteger），带符号的整数（SignedInteger）。
不带符号的整数常用于表示地址等正整数，它们可以是8位、16位甚至32位。
8个二进位表示的正整数其取值范是0～255（28-1），16个二进位表示的正整数其取值范是0～65535（216-1），32个二进位表示的正整数其取值范是0～232-1。
带符号的整数必须使用一个二进位作为其符号位，一般总是最高位（最左面的一位），“0”表示“+”（正数），“1”表示“-”（负数），其余各位则用来表示数值的大小。
为了内部运算处理方便，负整数在计算机内不止一种表示方法。
上面的表示法称为“原码”，另外的两种方法分别叫做“反码”和“补码”。
负数使用反码表示时，符号位仍为“1”，但绝对值部分却正好与原码相反（“0”变为“1”，“1”变为“0”）。
负数使用补码表示时，符号位也是“1”，但绝对值部分却是反码的个位加“1”后所得到的结果。
注意:
正整数无论采用原码、反码还是补码表示，其编码都是相同的，并无区别。
还有一种整数也经常在计算机内使用，称为“二进制编码的十进制”整数（BinaryCodedDecimal，简称BCD整数），它使用4个二进位表示1个十进制数字，符号的表示仍与上相同。
2.实数（浮点数）的表示
实数也叫浮点数，因为它的小数点位置不固定。
一个实数总可以表达成一个纯小数和一个乘幂之积。
任意一个实数，在计算机内部都可以用“指数”（这是整数）和“尾数”（这是纯小数）来表示，这种用指数和尾数表示实数的方法叫做“浮点表示法”。
所以，在计算机中实数也叫做“浮点数”，而整数则叫做“定点数”。
由于指数可以选用不同的编码（原码、补码等），尾数的格式和小数点位置也可以有不同规定，因此，浮点数的表示方法不是惟一的。
不同计算机可以有不同的规定，这就引起了相互间数据格式的不兼容性。
为此，美国电气与电子工程师协会（IEEE）制订了有关浮点数表示的工业标准IEEE754，已被当代所有各类处理器采用。
浮点数的长度可以是32位、64位甚至更长，位数越多，可表示的数值的范围越大，精度也越高。
（三）整数的性质和运算1.整数补码表示的数学意义
无符号二进制整数的原码，其编码与数值之间的关系如下。
设KnKn-1…K1K0是一个无符号二进制整数，S是它相应的十进制数值，则
S=Kn×
2n+Kn-1×
2n-1+…+K1×
21+K0×
20
其中的Kj（j=n，n-1，…1，0）只能为0或1，Kn是最高位，K0是最低位（个位）。
KnKn-1…K1K0用来表示带符号整数时，Kn是符号位，Kn-1…K1K0则为数值位。
若KnKn-1…K1K0表示的是原码编码的整数，则十进制数值S与编码的关系是:
S=Kn-1×
2n-1+…+K1×
21+K0×
20（当Kn=0）
S=-（Kn-1×
2n-1+…+K1×
20）
（当Kn=1）
但是，如果Knn-1…K1K0表示的是补码编码的整数时，不论符号位Kn如何，十进制数值S与编码的关系可以统一地表示成为:
（-2n）+Kn-1×
20采用补码表示的n位二进制带符号整数的有效范围是:
-2n-1≤S≤2n-1-1
计算机在整数运算过程中，若结果超出此允许范围，则称为发生“溢出”。
2.整数的算术、逻辑运算
（1）不同长度整数之间的转换
一般而言，短整数可以转换成长整数表示，而反过来却不行。
短整数转换成长整数表示的方法是:
把符号位向左扩充至所需要的长度为止。
（2）整数的变号操作
所谓“变号操作”是指将该整数变成绝对值相同但符号相反的另一个整数。
变号操作又叫“取负”运算，它的处理方法是:
将该整数的每一个二进位变反，然后在最末位（个位）加1，其结果即为所求值。
（3）整数的移位操作
移位操作有多种，按照移位方向来分，移位操作可分成左移、右移两大类;
按照操作性质则又可区分为算术移位、逻辑移位和循环移位等不同类型。
它们有些只对整数进行，有些则可以对任何二进制数进行。
（4）逻辑运算
逻辑运算（又叫布尔运算）总是按位进行处理的，即对应位之间进行规定的逻辑运算，不考虑位与位之间的进位。
常用的基本逻辑运算有4种:
“非”运算（NOT）、“或”运算（OR）、“与”运算（AND）、“按位加”运算（XOR），它们都非常简单。
（5）整数加法
两个带符号整数相加的运算方法很简单，只需从低位到高位把所有位（包括符号位）相加，逢2进1，最高位产生的进位忽略不计。
（6）整数减法
两个带符号整数相减的运算方法也很简单，只需先把减数变号，然后再与被减数相加即可。
（7）整数乘法
两个无符号整数的乘法很简单，它与日常用纸和笔进行乘法几乎没有什么不同。
（8）整数除法
对于补码表示的两个带符号整数，其除法运行比乘法还要复杂一些。
下面是算法的简单描述（假设被除数和除数都是n位）:
①把除数（补码）放入寄存器M，把被除数从n位扩展成2n位长的补码后放入寄存器A和Q，高位部分放入A（全0或全1），低位部分放入Q。
②把寄存器A和Q向左移1位。
③如果A和M同号，执行A=A-M，否则执行A=A+M。
④执行上一步操作的前后，若A的符号保持不变，或者A和Q（高位部分）的结果都是0，则操作成功，令Q0=1;
否则操作不成功，恢复A原来的内容，并令Q0=0。
⑤重复上述步骤②～④共n次，结束。
除法结束后，寄存器A中存放的是余数，寄存器Q中是得到的商。
若被除数与除数异号，则商为负数，所以应再对Q取补。
不论何种情况，被除数、除数、商和余数总满足下面的公式:
被除数=商×
除数+余数
（四）实数的性质和运算1.实数（浮点数）的性质
下表所示是Pentium微处理器中32位浮点数和64位浮点数的一些性质。
32位浮点数64位浮点数
符号阶码尾数
数值
符号阶码
尾数数值
+00全0全00
0
全0
0
-1
1全0
1
全00
+∞0
全1
+∞
+∞
-∞
全1全0
全0-∞
规格化的
非0正实数0
0<
e<
255
F2e-127（1.f）0
2047f
2e-1023
（1.f）
非0负实数
255f
-2e-127（1.f）10<
2047
f-2e-1023（1.f）
非规格化的
非0正实数00
f≠0
2-126（0.f）0
0f≠02-1022
（0.f）
非规格化的非0负实数10f≠0
-2-126（0.f）10f≠0
-2-1022
（1.f）
2.实数（浮点数）的四则运算
浮点数的加、减运算要比定点数（整数）复杂得多。
下面只做简要介绍。
设浮点数A=As×
2Ea，B=Bs×
2Eb则
和数C=（As×
2Ea-Eb+Bs）×
2Eb，差D=（As×
2Ea-Eb-Bs）×
2Eb（若Ea≤Eb）
或者:
Bs×
2Eb-Eb）×
2Ea，差D=（As-Bs×
2Eb-Ea）×
2Ea（若Ea>
Eb）一般说来，浮点数的加、减运算有如下几个步骤:
（1）检测A和B中有无0，若A=0，则C=B，若B=0，则C=A。
运算结束。
（2）计算两数阶码之差，即d=Ea-Eb，若d>
0，则将尾数Bs向右移d位，若d<
0，则将尾数As向右移-d位，若d=0，则As和Bs均不移位。
这个过程叫做“对阶”。
（3）两尾数相加或相减。
（4）把结果进行规格化。
对于Pentium微处理器来说，若结果
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