计算机基础 - 理论必考知识点汇编（2013年）

《计算机基础》理论必考知识点汇编

2012年12月修订版

第一章 信息技术概述

一. 信息与信息技术

(一) 信息：

1. 客观事物立场：事物运动的状态及状态变化的方式

2. 认识主体立场：认识主体所感知或所表述的事物运动及其变化方式的形式、内容和效用 3. 信息是人们认识世界和改造世界的一种基本资源。 (二) 信息处理过程（行为和活动）：信息收集、信息加工、信息存储、信息传递、信息施用 (三) 信息技术IT：用来扩展人的信息器官功能、协助人们进行信息处理的一类技术

1. 扩展人类感觉器官功能的感测（获取）技术与识别技术——雷达 2. 扩展神经系统功能的通信技术

3. 扩展大脑功能的计算（处理）与存储技术——信息系统 4. 扩展效应器官功能的控制与显示技术 (四) 常见信息处理系统

1. 电视/广播系统：单向的、点到多点（面）的以信息传递为主要目的的系统 2. 电话：双向的、点到点的以信息交互为主要目的的系统 3. Internet是一种跨越全球的多功能信息处理系统 4. 网络聊天是一种双向的、以信息交互为目的的系统 (五) 现代信息技术

1. 特点：以数字技术为基础、以计算机为核心、采用电/光子技术。

2. 涉及领域：通信、广播、计算机、微电子、遥感遥测、自动控制、机器人等 3. 核心技术：微电子技术、通信技术、计算机技术

二. 微电子技术简介

(一) 微电子技术以集成电路为核心；集成电路芯片是信息产业的基础 (二) 集成电路IC：

1. 定义：以半导体单晶片作为材料，经平面工艺加工制造，将大量晶体管、电阻等元器件及

互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系统。 2. 特点：体积小、重量轻、可靠性高、功耗小 3. 现代集成电路使用的半导体材料：硅（Si）、砷化镓（GaAs）等 4. 制造：

1) 工序：从原料熔炼开始到最终产品包装大约需要400多道工序。 2) 条件：必须在恒温、恒湿、超洁净的无尘厂房内完成。 3) 工艺技术名称：硅平面工艺

4) 技术指标：线宽（主流技术线宽为45纳米或65纳米）

5. 集成电路的工作速度主要取决于组成逻辑门电路的晶体管的尺寸，晶体管的尺寸越小，其

极限工作频率越高，门电路的开关速度就越快。

(三) 集成电路分类

1. 按所包含的电子元件数目分：

1) 中小规模集成电路集成对象：门电路或单级放大器； 2) 大规模集成电路集成对象：功能部件、子系统；

3) PC机使用的微处理器、芯片组、图形加速芯片都是超大规模（VLSI）和极大规模集成

电路。

2. 按功能分：数字集成电路（如逻辑电路、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（又称为线性电路，如信号放大器、功率放大器等） 3. 按用途分：通用集成电路（如微处理器和存储器芯片等）、专用集成电路（ASIC、FPGA） (四) Moore定律：（在未来的十多年里）单块集成电路的集成度平均每18～24个月翻一番 (五) 集成电路卡=IC卡

1. 又称为Chip Card或Smart Card 2. IC卡分类：

1) 存储器卡（包括带加密逻辑的存储器卡）、CPU卡（如手机SIM卡——不仅可以存储

数据，还可以对数据进行加密）

2) 接触式（插入读卡机卡口中，通过金属触点传输数据）、非接触式（卡中无电池；利用

电磁感应无线传输数据）

A. 我国第二代居民身份证、多数公交IC卡为非接触式IC卡

三. 通信技术入门

(一) 现代通信：

1. 定义：使用电波或光波双向传递信息的技术（电信）。

2. 注意：利用书、报、杂志、磁带、光盘等传递信息均不属于现代通信的范围 (二) 通信基本原理：

1. 通信三要素：信源（信息发送者）、信道（信息载体与传播媒介）、信宿（信息接收者） 2. 信号两种形式：模拟信号、数字信号 (三) 调制解调

1. （狭义说）调制即数字信号转为模拟信号的过程、解调即模拟信号还原数字信号的过程 2. 调制所用的设备称为“调制器”、解调所使用的设备叫“解调器” 3. “调制解调器”（MODEM）：可实现调制和解调功能的设备

1) 调制：使用数字信号调整载波的参数，使信号转换成适合远距离传输的调制信号 2) 解调：对接收到的调制信号转换为传输的原始信号

3) 外置式调制解调器，应该接在计算机的串口或USB接口上

(四) 多路复用技术：

1. 定义：让多路信号同时共用一条传输线路，提高传输线路利用率的技术。 2. 分类：频分多路复用、时分多路复用、码分多路复用、波分多路复用技术。

1) 频分多路复用（FDM）——模拟传输采用（有线电视、广播）

2) 时分多路复用（TDM）——数字传输采用（任一时刻都只可能为一对通信终端所使用）

(五) 模拟通信VS数字通信 模拟通信 数字通信 抗干扰能力 传输质量 通信安全性 灵活性 其他 弱 不稳定 一般 一般 历史悠久、技术成熟、结构简单、成本低 强（差错可以控制） 高（支持长距离） 有保证（可以加密） 好（能适应各种应用的要求） 通信设备小型化、微型化、低功耗 (六) 数字通信： 1. 数字传输技术：基带传输（直接用数字信号传输信息）、频带传输（用数字信号对载波进行

调制传输信息）

1) 载波信号是频率比被传输信号高得多的正弦波。载波通信可传输电报、电话、传真和数

据（如图像）

2) 频带传输技术：数字信号的远距离传输需要使用频带传输技术，如家庭拨号上网的

MODEM，就是把计算机输出的数字信号（只有“1”和“0”）调制成频带信号然后送到电话线上去

3) 数字信号调制方法：幅移键控法（调幅）、频移键控法（调频）、相移键控法（调相）

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2. 应用：全面采用数字技术的系统就分别称为“数字广播”和“数字电视” 3. 性能指标：

1) 信道带宽：

A. 模拟通信系统中：称频宽，以赫兹（Hz）为单位；指可以几乎无失真地传输的模拟

信号的频率变化范围（带宽=最高频率-最低频率）

B. 数字通信系统中：称信道容量，一般以波特率（bps）或符号率描述；指一个信道单

位时间内允许的最大数据传输速率——例如“我用的是10M bps宽带上网”

2) 数据传输速率（数据率）：

A. 实际进行数据传输时单位时间内传送的二进位数目 B. 单位有 Kbps、Mbps、Gbps 3) 误码率：

A. 定义：数据传输中出错数据占被传输数据总数的比例 B. 意义：数据传输可靠性指标

C. 原因：噪声（信息传输时不同信道之间信号的串扰对信道上传输信号所产生的影

响）

4) 端－端延迟：数据从信源传送到信宿所花费的时间。

(七) 传输介质：金属导体（双绞线和同轴电缆）、光纤、电磁波。任务都是传递信息，只是其传输介

质和技术各有不同。 1. 双绞线

1) 双绞的目的：降低各线对之间的电磁串扰

2) 优点：数字信号、模拟信号均可传输；各线对采用双绞线，减少了各线对之间的串扰；

频带较电话线宽，每对线可传输60路电话信号，多线对能提供上千个话路，适用于干线通信。 3) 缺点：容易受到外部高频电磁波干扰（建筑物内部使用），且线路本身会产生一定噪声，

误码率较高；每隔一定距离（100米）需使用中继器或放大器 4) 常见应用：电话系统（模拟信号）、局域网（数字信号）。

5) 目前，大多数10/100Mbps传输速率的以太网采用的传输介质是5类双绞线。 2. 同轴电缆

1) 用电信号来传递信息

2) 优点：良好的传输特性和屏蔽特性（比双绞线好） 3) 缺点：传输速率取决于电缆长度

4) 定位：用于主要传输干线可以构成大容量的载波通信系统 5) 分类：基带（50欧，数字信号）、宽带（75欧，模拟信号） 6) 常见应用：有线电视系统（模拟信号）、局域网（数字信号） 3. 光纤（光导纤维）：

1) 物理原理：全反射（光纤弯曲也能传导光信号）

2) 优点：通信容量大，数据传输速率高、绝缘体不受高压线和雷电的电磁干扰、抗核辐

射能力强、保密性最强，不易被窃听截取数据、重量轻，便于运输和铺设、传输损耗小，“无中继”通信距离长（可达几千公里）、原材料SiO2资源丰富，节约有色金属。 3) 缺点：精确连接两根光纤比较困难、相关通信设备的价格无明显优势 4) 分类：单模光纤(远距离通信) 、多模光纤（近距离通信，如局域网）。 5) 光纤中采用的多路复用技术：波分多路复用

6) 全光网：在传输及交换时始终以光的形式进行，不经过光/电、电/光转换和光中继 4. 无线通信（微波、卫星、红外线、激光等）

1) 微波通信

A. 微波：极高频率（300MHz～300GHz范围内）的电磁波，波长很短，按直线传播

但很容易被地面吸收（绕射能力差），不能延地球表面传播 B. 方式：地面微波接力通信、卫星通信、对流层散射通信。

C. 优点 ：直线传播、容量大、可靠性高、建设费用低、抗灾能力强、可用于模拟或

数字通信、安全性好（可将信息进行定向传输，防止信号被截取）

2) 卫星通信

A. 微波接力通信技术与空间技术相结合的产物——特殊的无线电波中继系统 B. 优点：通信距离远、频带宽、容量大、抗干扰强、通信稳定。

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C. 缺点：AD皆可、造价高、技术复杂、有较大延时、同步轨道卫星数目有限。 3) 红外线通信：局限于很小一个范围

4) 无线电波可以按频率分成中波、短波、超短波和微波

A. 无线电波可用于广播、电视，也可以用于传输数字信号 B. 短波：具有较强的电离层反射能力，适用于环球通信

(八) 移动通信

1. 第一阶段：20世纪20年代～50年代末 2. 第二阶段：20世纪50年代～60年代

3. 第三阶段：20世纪70年代～至今——个人移动通信

1) 第一代：蜂窝式模拟移动通信系统

2) 第二代：数字传输信号，增加了接受数据的功能，如GSM。 A. GSM提供了分组交换和分组传输方式的数据业务GPRS B. 时分多址、码分多址CDMA

C. 移动通信系统由移动台、基站、移动电话交换中心等组成（都不可省略） ．．．．．．．．a) 移动台：移动的通信终端（收发无线信号），包括手机、无绳电话等

b) “蜂窝”：每个基站的有效区域既相互分割，又彼此有所交叠 ．．

c) 基站与移动交换中心之间通过微波或有线信道传输信息

d) 若空旷区域内无法使用手机通信，其原因最有可能是该区域没有建立基站

3) 第三代：移动通信3G（3rd Generation）

四. 数字技术基础

(一) 信息的基本单位——比特bit

1. 比特只有两种状态：“0”和“1”

1) 没有大小的概念

2) 既可以表示数值、文字，也可以表示图像、声音等 3) 存储方式：使用具有两种稳定状态的器件

4) 使用二进制原因：制造双稳态电路比制造多稳态电路容易 2. 每个西文用8个比特表示，称为“字节”（Byte）用。即 1Byte=8bit。

1) 大写字母“B”表示字节 2) 小写字母“b”表示比特

(二) 逻辑运算：

1. 分类：

1) 逻辑乘（“与”、“and”、“∧”、“· ” ）～全一为一 2) 逻辑加(“或”、“or”、“∨”、“+”) ～有一说一 3) 取反 (“非”、“not”、“－”)～颠倒是非

2. 多位逻辑运算按位

独立运算

3. 逻辑运算结果不可

能产生溢出

(三) 算术运算：

1. 分类：算术加、算术减

2. 多位算术运算需进/借位运算 3. 算术运算结果可能产生溢出 (四) 比特存储单位：

1. ―千字节‖(KB)，1KB = 210字节 = 1024B 2. ―兆字节‖(MB)，1MB = 220字节 = 1024KB

3. ―吉字节‖(GB)，1GB = 230字节 = 1024MB（千兆字节） 4. ―太字节‖(TB)，1TB = 240字节 = 1024GB（兆兆字节） (五) 比特的传输单位：

1. ―比特／秒‖(b/s)，也称―bps‖。如：9600bps(9600b/s) 2. ―千比特／秒‖(kb/s)，1kb/s = 103 比特／秒 = 1000 b/s 3. ―兆比特／秒‖(Mb/s)，1Mb/s = 106 比特／秒 = 1000 kb/s 4. ―吉比特／秒‖(Gb/s)，1Gb/s = 109 比特／秒 = 1000 Mb/s (六) 进制

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1. 二进制B（计算机中使用） 2. 八进制O 3. 十进制D 4. 十六进制H

5. 未知进制

(七) 整数（定点数）的表示

1. 整数（定点数）的类型：

1) 无符号整数（用8位二进制数表示的不带符号整数的值范围：0～255） 2) 带符号整数（最高位为符号位，“0”表示正数，“1”表示负数） 2. 整数（定点数）的编码方法：原码、补码、反码；

1) 对于正数X：补码、原码、反码相同。

2) 对于负数X：X的原码除符号外逐位取反，得到X的反码；X的反码加一，得到X补

码。

3) N位原码表示整数0有“+0”（0000??00）与“-0”（1000??00）之分

n-1

4) N位补码中，“1000??00”表示整数-2；“0000??00” 表示整数0 3. 不同编码方法下n位数的表示范围 最小 最大 形式 值 形式 值 0 n位无符号整数 0000??00 1111??11 + 2n-1 n-1n-1n位原码 1111??11 - 2+1 0111??11 + 2-1 n-1n-1n位补码 1000??00 - 2 0111??11 + 2-1 4. BCD码(二--十进制) 8-4-2-1码：使用4个二进位表示1个十进制数字 (八) 实数（浮点数）的表示：小数点位置浮动

可表示的 可表示的 1. 浮点数= 尾数+指数 （相同长度） 数的范围 数的精度 1) 尾数：由纯小数组成（表数精

浮点数 大 差 度）

定点数 小 好 2) 指数：由整数组成（表数范围）

2. 同一个数的浮点数表示形式并不惟一

第二章 计算机组成原理

一. 计算机的发展（4代）

代 别 第1代 年 代 使用的元器件 使用的软件类型 主要应用领域 科学和工程计算 开始广泛应用于数据处理领域 在科学计算、数据处理、工业控制等领域得到广泛应用 各行各业，家庭和个人开始使用计算机（如PC机） 1940’s中期 CPU：电子管 使用机器语言和汇编语言编写程～1950’s末期 内存：磁鼓 序 1950’s中、后期 CPU：晶体管 使用FORTRAN等高级程序设计第2代 ～1960’s中期 内存：磁芯 语言 1960’s中期 CPU：SSI，MSI 操作系统、数据库管理系统等开始第3代 ～1970’s初期 内存：SSI，MSI的半导体存储器 使用 CPU：LSI、VLSI 软件开发工具和平台、分布式计第4代 1970’s中期以来 内存：LSI、VLSI的半导体存储器 算、网络软件等开始广泛使用 (一) “代”的划分是以计算机的主机所使用的元器件为依据 (二) 1946年，世界上第一台电子数字计算机——―埃尼阿克‖(ENIAC)

(三) 计算机能力：处理数值、图像和声音等数据；数据的计算、分析和推理；极大的信息存储能力；

与其它计算机方便迅速交换信息；

(四) 计算机应用模式发展阶段：集中计算模式、分散计算模式、网络计算模式（目前） (五) 计算机积极作用：增添新手段、提供新工具、引起新变化 (六) 计算机信息处理优点：

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