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1第一章计算机与计算思维考纲：科学方法、信息素养、计算思维等跨学科范畴的通用性知识、计算学科在科学研究和知识创新中的重要性认识、计算机技术在问题求解中的重要性认识；了解计算机科学史以及计算机科技史对我们知识创新、科技创新、科学研究方法等方面的启发。说明：★★代表历年考过的真题；★代表考纲中出现的知识点但还未考过的和与考过的真题类似的但还未考过的知识点；无★代表书上有的知识点，需要了解的知识点，以防万一考到。后期背诵时可以不看。★科学：是反映自然、社会、思维等客观规律的分科知识体系。★科学方法：人们在科学研究过程中遵循或运用的、符合科学一般原则的各种手段和途径。包括在理论研究、应用研究等科学活动过程中采用的思路、程序、方法和模式等。★★信息素养：是指人们利用网络和各种软件工具通过确定、查找、评估、组织和有效地生产、使用、交流信息，来解决实际问题或进行信息创造的能力。可以从以下4个方面来理解信息素养：信息意识：就是指人的信息敏感程度，是人们在生产和生活中自觉和自发的识别、获取和利用信息的一种心理状态信息知识：是指人们为了获取信息和利用信息而应该掌握的与信息技术相关的知识信息能力：是指利用信息技术来解决领域实际问题或进行信息创造的能力。信息道德：指信息伦理道德、法律、文化等许多社会人文因素。★★计算思维：是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计以及人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。计算思维的本质是抽象和自动化。抽象强调的是问题的形式化定义以及建立逻辑模型，而自动化则是逻辑的物理实现，即构建计算机应用系统。★思维：是人类的高级心理活动，是人的大脑利用已有知识和经验对具体事物进行分析、综合、判断、推理等认识活动的过程。★★智慧：（狭义的）是高等生物所具有的基于神经器官（物质基础）一种高级的综合能力。★智慧：从心理学上讲，一般认为从感觉到记忆再到思维这一过程。★★知识：是符合文明方向的，人类对物质世界以及精神世界探索的结果综合。★专业知识：是指一定范围内相对稳定的系统化的知识。信息技术IT:是主要用于管理和处理信息所采用的各种技术的总称。★信号：是指数据在媒体中的传播形式，属于通信系统中物理层概念。★★数据：是用来承载或记录信息的按一定规则排列组合的符号。★★信息：是加工后的数据，是数据所承载的含义。★★信息与数据的区别于联系①数据是信息的载体，信息是数据处理后的结果。信息=数据+数据处理②信息有意义，而数据没有。★信息社会：是指以信息技术为基础，以信息产业为支柱，以信息价值的生产为中心，以信息产品为标志的社会。信息社会的特征：社会信息化、设备数字化、通信网络化★知识社会：是以知识、创新为核心的社会。是以知识经济为主体，强调借由知识的不断创新、累积、应用和分化，促进产业进步，引导个人、组织和社会的成长与发展。★★3C技术：计算机技术computer、通信技术communication、控制技术（自动控制化）control★3A:工厂自动化、办公室自动化、家庭自动化★★图灵在计算机领域的主要贡献①提出了图灵机模型，回答了究竟什么是计算、什么是可计算性等问题，奠定了可计算性理论的基础。②提出了图灵测试，回答了什么样的机器具有智能，奠定了人工智能的理论基础。2★简述图灵机的组成及工作方法图灵机由以下四部分组成：①一条无限长的纸带，纸带分成了一个一个的小方格，用作无限存储。②一个读写头，能在纸带上读、写和左、右移动③一个状态寄存器④一套控制规则图灵机工作方法：①图灵机开始工作时，纸带上只有输入串，其他地方都是空的。②若要保存信息，则读写头可以将信息写在纸带上；③若要读已经写下的信息，则读写头可以来回移动。机器不停地计算，直到产生输出为止。★图灵测试：让测试者与被测试者（一个人和一台机器）隔开，通过一些装置（如键盘）向被测试者随意提问。进行多次测试后，如果有超过30%的测试不能确定出被测试者是人还是机器，那么这台机器就通过了测试，并被认为具有人工智能。★冯诺依曼在计算机领域的主要贡献：①提出存储程序工作原理，奠定了计算机硬件基础。②设计出第一台具有存储程序功能的计算机EDVAC★★冯诺依曼体系结构主要思想①计算机硬件系统有运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备5大部件②指令和数据以同等地位存于存储器内，可按地址寻访。③指令和数据均用二级制代码表示。④指令由操作码和地址码组成，操作码用来表示操作的性质，地址码用来表示操作数在存储器中的位置。⑤指令在存储器内按顺序存放。⑥早期的冯诺依曼机以运算器为中心，输入/输出设备通过运算器与存储器传送数据。★★现代计算机的组织结构对冯诺依曼体系结构的改进：现代计算机已经发展为以存储器为中心，使IO操作尽可能地绕开CPU，直接在IO设备和存储器之间完成，以提高系统的整体运行效率。★★计算机发展的分代特点第一代第二代第三代第四代物理器件电子管晶体管集成电路大规模集成电路超大规模集成电路存储器磁芯存储器磁芯存储器磁芯存储器半导体存储器软件机器语言、汇编语言高级语言操作系统数据库、计算机网络应用军事领域、科学计算数据处理、工业控制文字处理、图形处理社会的各个方面从目前的研究情况来看，未来新型计算机将可能在下列几个方面取得突破：①光计算机：用光束代替电子进行计算和存储，具有超强的并行处理能力和超高的运行速度。②生物计算机（分子计算机）：采用由生物工程技术产生的蛋白分子构成生物芯片。③量子计算机：一类遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装置。为什么说微电子技术是整个信息技术领域的基础？因为目前实现信息处理的主要工具是计算机，而计算机硬件的核心采用的是晶体管和集成电路等微电子技术。计算机的理论基础：①二进制，②数理逻辑，③布尔代数计算机的应用CAD：计算机辅助设计CAM：计算机辅助制造CIMS：计算机集成制造系统ComputerIntegratedManufactureSystem,CIMS★多媒体技术：是指通过计算机对文字、数据、图形、图像、动画、声音等多种媒体信息进行综合处理和管理，使用户可以通过多种感官与计算机进行实时信息交互的技术。★★人工智能：是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。3开放性试题1、回顾计算机的发展历程，可以看出半导体技术的发展是20世纪计算机发展的重要推动力，你认为在这个发展历史上有哪些开创性的发明？对我们现代的知识创新、科技创新、科学研究方法等方面有什么启发？★★2、回顾计算工具的发展历程，从2000多年的算筹、算盘到17世纪的计算尺、加法器、计算器到19世纪的差分机和分析机。对我们现代的知识创新、科技创新、科学研究方法等方面有什么启发？3、回顾微处理器的发展历史。对我们现代的知识创新、科技创新、科学研究方法等方面有什么启发？4、总结IBM的发展历史，谈谈对IBM的发展有什么感想4第二章计算机系统和计算机组成原理考纲：计算机的软件硬件系统组成以及相应原理★★计算机系统的组成★硬件系统：计算机硬件设备的总称。★★软件系统：是指由系统软件、支撑软件和应用软件组成的计算机软件系统。★★计算机硬件：是指计算机系统中由电子，机械和光电元件等组成的各种物理装置的总称。★软件：指程序、程序运行所需要的数据以及开发、使用和维护这些程序所需要的文档集合。★系统软件：是指控制计算机的运行，管理计算机的各种资源，并为应用软件提供支持和服务的一类软件。★★简述计算机的五大组成部分以及基本功能计算机由5个基本部分组成：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备运算器：进行算术运算、逻辑运算控制器：用于控制计算机各个部件按照指令的功能要求协同工作存储器：用来存储程序和数据输入设备：用于接受用户输入的原始数据和程序，并将它们转换成计算机可以识别的形式（二进制）存放到内存中输出设备：用于将存放在内存中由计算机处理的结果转变为用户可接受的形式★★内存与外存的区别内存：是CPU能够直接访问的存储器，用来存放欲执行的程序和数据。外存：是指除计算机内存及CPU缓存以外的存储器，用来长期存放“暂时不用”的程序和数据。区别：①内存中的数据可与CPU直接交换，而外存不可以②内存中的数据不可以长久保存，而外存可以长久保存③内存容量有限，外存容量海量。★★内存中的三种存储器，RAM和ROM的区别？RAM：随机存取存储器，CPU对他们即可读出数据又可写入数据。但一旦断电，RAM中的信息全部消失。ROM：只读存储器，CPU对他们只读不写。即使断电ROM中的信息也不会丢失。★★Cache:高速缓冲存储器，是位于CPU与内存之间的高速存储器，运行频率极高，一般是和CPU同频运作。★★简述高速缓冲存储器的作用及工作原理高速缓冲存储器Cache是位于CPU与内存之间的高速存储器，运行频率极高，一般是和CPU同频运作。功能：存储CPU即将访问的指令和数据目的：提高CPU对存储器的访问速度需要解决的2个技术问题：①主存地址与缓存地址的映象及转换；②按一定原则对Cache的内容进行替换工作原理：高速缓存内存标识位于主内存中的重复指令和数据，并将其复制到其内存中。CPU不再为相同的指计算机系统硬件系统软件系统主机外部设备系统软件应用软件中央处理器（CPU）内存运算器（ALU）控制器（CU）随机存取存储器（RAM）只读存储器（ROM）输入设备高速缓冲存储器（Cache）输出设备外存：硬盘、光盘、U盘操作系统：Windows、MacOS语言处理程序：C、Java实用程序：诊断程序、排错程序通用应用软件：数据库管理系统专用应用软件：各单位的管理信息系统5令和数据重复访问较慢的主内存，而是访问更快的缓存。计算机的基本工作原理计算机的基本原理是“存储程序”和“自动地执行程序”。计算机利用内存储器来存放所要执行的程序，CPU依次从存储器中取出程序中的每一条指令并加以分析和执行，直到完成该程序的全部指令。★★程序和指令的区别？试述计算机执行指令的过程指令：计算机能识别并能执行的每一条操作命令成为一条机器指令程序：完成既定任务的一组指令序列。指令的执行过程①取指令按照程序计数器PC中的地址，从内存储器中取出指令，并送往指令寄存器。②分析指令对指令寄存器中存放的指令进行分析，由译码器对操作码进行译码，将指令的操作码转换成相应的控制电位信号；由地址码确定操作数地址。③执行指令由操作控制线路发出改操作所需要的一系列控制信息，去完成该指令所需要的操作。一套指令执行完成，程序计数器加1或将转移地址码送入程序计数器，继续重复执行下一条指令。基于总线的微型计算机结构微型计算机简称微机，也称个人计算机或个人电脑（PC）。★微处理器（MicroProcessor，MP）：是用一片或少数几片大规模集成电路组成的中央处理器。微处理器与传统CPU相比，具有体积小、重量轻和容易模块化等优点，能够完成取指令、执行指令，以及与外界存储器和逻辑部件交换信息等操作，是微型计算机的运算控制部分。微处理器与存储器和外围电路芯片组成微型计算机。★什么是总线？简述总线的类型总线：是一组能为多个部件分时共享的公共信息传送线路。计算机系统中的总线，按功能划分为以下3类①片内总线：片内总线是芯片内部的总线，它是CPU芯片内部寄存器与寄存器之间、寄存器与ALU之间的公共连接线。②系统总线：是计算机系统内各功能部件（CPU、主存、I/O接口）之间相互连接的总线③通信总线：是在计算机系统之间或计算机系统与其他系统（如远程通信系统、测试设备）之间传送信息的总线，通信总线也称外部总线。按系统总线传输信息内容的不同，又可以分为3类：数据总线、地址总线和控制总线数据总线：用来传输各功能部件之间的数据信息地址总线：用来指出数据总线上的源数据或目的数据所在的主存单元或I/O端口的地址控制总线：传输的是控制信息，包括CPU送出的控制命令和主存（或外设）返回CPU的反馈信号。★什么是CPU？CPU性能指标有哪些？中央处理器CPU：是一块超大规模的集成电路，是一台计算机的运算核心和控制核心，主要功能是根据计算机指令进行算术逻辑运算。