信奥计算机基础知识

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信息学奥赛基础知识提纲 （2014年9月）

1 计算机系统

1－1概述

一个完整的计算机系统包括硬件系统和软件系统两大部分，必须具有五大功能：数据传送功能、数据存储功能、数据处理功能、操作控制功能、操作判断功能。它的工作特点是：运算速度快、运算精度高、记忆能力强、通用性广、自动运算。

计算机按照规模可分为：巨型机、大型机、中型机、小型机、微型机、单片机等几种类型。根据用途不同分为通用机和专用机。

硬件指的是计算机的设备实体；软件通常泛指各类程序和文件。软硬件的关系：硬件是软件的基础。软件是硬件的扩充与完善。硬件与软件在逻辑上是等价的。

1946年，世界上第一台计算机诞生于宾夕法尼亚大学，称为ENIAC。

1949年,第一台存储计算机EDSAC,英国剑桥大学威尔克斯（Wilkes）设计和制造的。

1951年，第一台商用计算机是UNIVAC。

按照计算机采用的电子器件可划分为四代，分别是：

第一代

1946—1958 第二代

1958—1964 第三代

1964---1975 第四代

1975—至今

主要电子器件 电子管 晶体管 集成电路 大规模及超大规模集成电路

内存 汞延迟线 磁芯存储器 半导体存储器 半导体存储器

外存储器 穿孔卡片、纸带 磁带 磁带、磁盘 磁盘、光盘等大容量存储器

处理速度（指令数/秒） 几千条 几百万条 几千万条 数亿条以上

1－2 硬件系统

1－2－1 冯·诺伊曼（J.von Neumann）机：美籍匈牙利数学家

现代计算机的基本结构被称为冯·诺伊曼结构。它的主要特点是储存程序的概念：

（1） 采用二进制形式表示数据和指令。

（2） 将程序（包括操作指令和操作数）事先存入主存储器中，使计算机在工作时能够自动高速地从存储器中取出指令加以执行。

（3） 由运算器、存储器、控制器、输入设备、输出设备五大基础部件组成计算机系统。

冯·诺伊曼机运 算 器存 储 器输出设备输入设备控 制 器控 制 台控制信号请 求 信 号请 求 信 号控制信号结果程序反馈信息操作指令地址指令 -/

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单选题：

1、计算机的通用性表现在_______。

A.计算机是由程序规定其操作过程的

B.由于计算机的可编程性，计算机能够在各行各业得到广泛的应用

C.计算机的运算速度很高，远远高于人的计算速度

D.计算机能够进行逻辑运算，并根据逻辑运算的结果选择相应的处理

答案：B

2、计算机显示器画面的清晰度决定于显示器的_______。

A.亮度

B.色彩

C.分辨率

D.图形

答案：C

3、计算机执行某种操作的命令就是_______。

A.程序

B.指令

C.指令系统

D.程序设计语言

答案：B

4、当前计算机的应用领域极为广泛，但其最早应用的领域是_______。

A.过程控制

B.人工智能

C.科学计算

D.数据处理

答案：C

5、下列属于计算机常用输出设备的是_______。

A.鼠标

B.键盘

C.显示器

D.U盘

答案：C

6、计算机的操作系统属于_______。

A.系统软件

B.应用软件

C.工具软件

D.调试软件

答案：A

7、用于衡量一台计算机存储能力的指标是_______。 2

A.存储容量

B.字长

C.处理速度

D.字节

答案：A

8、下列不属于信息的是_______。

A.报上登载举办商品展销的消息

B.电视中计算机产品广告

C.计算机

D.各班各科成绩

答案：C

9、如果一台计算机的字长是4个字节，这意味着它_______。

A.能处理的字符串最多由4个英文字母组成

B.在CPU中作为一个整体加以传送处理的二进制数码为32位

C.能处理的数值最大为4位十进制数9999

D.在CPU中运算的结果最大为232

答案：B

10、对输入到计算机中的某种非数值型数据用二进制数来表示的转换规则被称为_______。

A.数制

B.编码

C.校检

D.信息

答案：B

11、按使用范围分类，可将计算机分为_______。

A.巨型计算机、大中型机、小型计算机和微型计算机

B.科学与过程计算计算机、工业控制计算机和数据计算机

1. 算机基础知识

1.1. 判断题

1. [T]在电子计算机诞生之前，世界上已经出现了机械计算机。

2. [T]世界上第一台公认的电子计算机是ENAIC，它约有30吨重。

3. [T]电子政务具有方便性、开放性和虚拟性等特性。

4. [T]在微型计算机系统中，鼠樯属于输入设备。

5. [T]图灵是对现代计算机贡献颇多的人物之一。

6. [T]人类处理信息的历史分为原始、手工和现代信息技术3个阶段

7. [T]按照计算机是否专用来分类，可将计算机分为通用计算机和专用计算机

8. [T]微型计算机是随着大规模集成电路和发展而诞生的。

9. [T]十六进制的运算规则是逢十六进一。

10. [T]与科学计算（或称数值计算）相比，数据处理的特点是数据输入输出量大，而计算相对简单。

11. [T]二进制数的逻辑运算是按位进行的，位与位之间没有进位和借位的关系。

12. [T]字长是指计算机能直接处理的二进制信息的位数。

13. [T]字长是衡量计算机精度和运算速度的主要技术指标之一。

14. [T]微型计算机是随着大规模集成电路的发展而诞生的。

15. [T]根据传递信息的种类不同，系统总线可分为地址总线、控制总线和数据总线。

16. [T]CPU的中文名称是中央处理器。

17. [T]微型计算机的CPU内包含有通用寄存器。

18. [T]只要运算器具有加法和移位功能，再增加一些控制逻辑，计算机就能完成各种算术运算。

19. [T]运算器是完成算术和逻辑操作的核心处理部件，通常称为ALU。

20. [T]主频（或称时钟频率）是影响微机运算速度的重要因素之一。主频越高，运算速度越快。

21. [T]各种存储器的性能可以用存储时间、存储周期、存储容量3个指标表述。

22. [T]计算机操作过程中突然断电，RAM中储存的信息全部丢失，ROM中储存的信息不受影响。

23. [T]主存储器用于存储当前运行时所需要的程序和数据。其特点是存取速度快，但与辅助存储器相比，其容量小、价格高。

§ 1 计算机概述

世界第一台电子数字式计算机于1946年美国宾夕法尼亚大学正式投入运行，它的名称叫ENIAC(埃尼阿克)，是电子数值积分计算机的缩写。它使用了17468个真空电子管，耗电174千瓦，占地170平方，重30吨，每秒钟可进行5000次加法运算。

被西方人誉为“计算机之父”的美籍匈牙利科学家、数学家冯·诺依曼于1945年发表了一个全新的"存储程序通用电子计算机方案"—EDVAC。EDVAC方案提出了著名的“冯·诺依曼体系结构”理论：

(1)采用二进制形式表示数据和指令

在存储程序的计算机中，数据和指令都是以二进制形式存储在存储器中的。从存储器存储的内容来看两者并无区别．都是由0和1组成的代码序列，只是各自约定的含义不同而已。计算机在读取指令时，把从计算机读到的信息看作是指令；而在读取数据时，把从计算机读到的信息看作是操作数。数据和指令在软件编制中就已加以区分，所以正常情况下两者不会产生混乱。有时我们也把存储在存储器中的数据和指令统称为数据，因为程序信息本身也可以作为被处理的对象，进行加工处理，例如对照程序进行编译，就是将源程序当作被加工处理的对象。

(2)采用存储程序方式

这是冯·诺依曼思想的核心内容。如前所述，它意味着事先编制程序，事先将程序(包含指令和数据)存入主存储器中，计算机在运行程序时就能自动地、连续地从存储器中依次取出指令且执行。这是计算机能高速自动运行的基础。计算机的工作体现为执行程序，计算机功能的扩展在很大程度上也体现为所存储程序的扩展。计算机的许多具体工作方式也是由此派生的。

冯·诺依曼机的这种工作方式，可称为控制流(指令流)驱动方式。即按照指令的执行序列，依次读取指令，然后根据指令所含的控制信息，调用数据进行处理。因此在执行程序的过程中，始终以控制信息流为驱动工作的因素，而数据信息流则是被动地被调用处理。为了控制指令序列的执行顺序，设置一个程序(指令)计数器PC(ProgramCounter)，让它存放当前指令所在的存储单元的地址。如果程序现在是顺序执行的，每取出一条指令后PC内容加l，指示下一条指令该从何处取得。如果程序将转移到某处，就将转移的目标地址送入PC，以便按新地址读取后继指令。所以，PC就像一个指针，一直指示着程序的执行进程，就是指示控制流的形成。虽然程序与数据都采用二进制代码，仍可按照PC的内容作为地址读取指令，再按照指令给出的操作数地址去读取数据。由于多数情况下程序是顺序执行的，所以大多数指令需要依次地紧挨着存放，除个别即将使用的数据可以紧挨着指令存放外、一般将指令和数据分别存放在该程序区的不同区域内。