专题一 计算机概述（讲义）-《计算机基础》高考备考讲练测（浙江省）

专题一 计算机概述 [考纲要求] 1．了解计算机发展史和计算机的特点、性能指标、分类及应用。 [课时安排] 2课时 [知识梳理] 一．计算机发展史 1946 年 2 月，由美国宾夕法尼亚大学物理学家莫克利和工程师埃克特等人共同开发的世界上第一台数字式电子计算机 “电子数值积分器和计算机”（ENIAC，中文名“埃尼阿克”）诞生。 一般将电子计算机的发展分成四个阶段。 第一代电子管计算机（1946—1957 年） 介绍：采用电子管作为主要电子器件，输入、输出在穿孔的纸带卡片上进行，程序设计使用机器语言和汇编语言。 特点：运算速度每秒几千次至几万次，内存容量几千字节，体积庞大，功耗大，运算速度低，可靠性差，维护困难，造价很高，主要用于科学计算。 第二代晶体管计算机（1957—1964 年） 介绍：采用晶体管作为主要电子器件，出现 Fortran、COBOL 和 ALGOL 等高级语言。 特点：运算速度每秒达几十万次，较电子管计算机，体积小、速度快、功耗低、性能更稳定，应用领域有科学计算和用于数据处理、事务处理以及工业控制等方面。 第三代集成电路计算机（1964—1970 年） 介绍：采用中、小规模集成电路作为主要电子器件，集成电路工艺可在几平方毫米单晶硅上集成几十个甚至上百个电子元件组成逻辑电路，软件方面逐步完善操作系统。 特点：运算速度达到每秒几十万次到几百万次，存储器体积更小，高级程序设计语言有很大发展，计算机向标准化、多样化、通用化、机型系统化发展，兼容性更好，成本更低，开始广泛应用在各个领域。 第四代大规模集成电路计算机（1971 年至今） 介绍：采用大规模集成电路和超大规模集成电路作为主要电子器件，系统结构方面发展了并行处理技术、分布式计算机系统和计算机网络等，软件方面发展数据库系统、软件工程标准化系统等，应用软件成为现代工业一部分。 特点：运算速度达到每秒上千万次到十万亿次。 二．计算机特点 (1)高速、精确的运算能力。 (2)准确的逻辑判断能力。 (3)强大的存储能力。 (4)自动运行功能。 (5)网络和通信功能。 三．计算机性能指标 (1)字长。字长是指计算机能够直接处理二进制数的位数，体现计算机运算精度。字长越长，计算机的运算精度就越高。 (2)主频。CPU的工作时钟频率，即中央处理器主时钟在每秒内所能产生脉冲信号次数，很大程度决定计算机的运算速度。主频的单位是吉赫兹(GHz)。 (3)运算速度 定义：中央处理器在每秒内所能 完成基本指令数目的平均速度。 单位：一般为 MIPS，还有 MFLOPS、GFLOPS、TFLOPS 等。 衡量方式：现多采用加权平均法求等效速度来衡量。 发展现状：微型计算机可达每秒百万次甚至几千万次，超级计算机能达每秒千万亿次以上。 (4)内存储器容量 定义：是指内存储器能存储信息的最大数量，反映计算机存储和处理数据的能力。 单位：基本单位是字节，常用单位还有 KB、MB、GB、TB 等。 微型计算机常见内存容量有 4GB、8GB、16GB 等，高端计算机或服务器可达 32GB、64GB 及以上，容量大小影响系统运行效率，也是支持软件功能实现的基础。 (5)存取周期。内存储器的存取周期也是影响整个计算机系统性能的主要指标之一。 又称存储周期，指连续启动两次独立存储器操作所需间隔的最小时间，体现存储器数据读写的速度和效率。 计算机存储数据读写时需完成地址译码等一系列操作，完成这些并准备好下次操作的间隔就是存取周期。 单位通常为纳秒，如 50ns 表示每隔 50ns 可进行一次完整读或写操作。 与存储速度成反比，与内存容量一般无直接关系，但大容量内存可能因结构复杂使存取周期相对较长。 高速缓冲存储器存取周期几纳秒到几十纳秒，随机存取存储器几十纳秒到几百纳秒，硬盘等外存储器一般在毫秒级别。 四．计算机的分类 (1)按综合性能指标，可分为巨型机、大型机、中型机、小型机和微型机五类。 (2)按信息处理方式，可分为数字计算机、模拟计算机和混合计算机三类。 (3)按用途，可分为通用计算机和专用计算机。 (4)按字长，可分为8位、16位、32位和64位计算机。 五．计算机的应用 (1)科学计算。 (2)数据处理。 (3)过程控制。 (4)计算机辅助系统。 (5)人工智能。 (6)网络与通信。 (7)多媒体应用。 [真题训练] 1.计算机的发展历经第一代电子管计算机、第二代晶体管计算机、第三代集成电路计算机、第四代大规模集成电路计算机，上述发展阶段划分的主要依据是（ ） A.时间 B.电子元件 C.功能 D.体积 【答案】B 【解析】第一代电子管计算机（1940-1956 年）：以电子管为核心元件，体积庞大、耗电高。第二代晶体管计算机（1956-1963 年）：用晶体管替代电子管，体积缩小、性能提升。第三代集成电路计算机（1964-1971 年）：采用小规模集成电路，进一步小型化。第四代大规模集成电路计算机（1971 年至今）：集成度大幅提高，催生微型计算机。 2.计算机应用已渗透社会各行各业，大规模天气预报属于计算机应用的领域是（ ） A.科学计算 B.计算机辅助系统 C.网络与通信 D.人工智能 【答案】A 【解析】 科学计算（数值计算）：指利用计算机处理科学研究和工程技术中的数学问题，如复杂的数值模拟、数据运算等。天气预报依赖于气象观测数据和大气动力学模型，需通过高性能计算机进行海量数据的计算和分析，属于典型的科学计算应用。计算机辅助系统（B）：如 CAD/CAM 等，侧重辅助设计或制造，与天气预报无关。网络与通信（C）：涉及数据传输和网络技术，但天气预报的核心是计算而非通信。人工智能（D）：虽可能辅助优化模型，但天气预报的基础仍是物理模型和数值计算，故不直接归类为 AI。 3.1971年英特尔公司研发的第一台微型计算机MSC-4，它使用的微处理器型号是（ ） A.Intel 4004 B.Intel 4040 C.Intel 8008 D.Intel 8088 【答案】A 【解析】1971 年，英特尔公司推出了世界上第一款微处理器 Intel 4004，并且基于它研发出了第一台微型计算机 MSC - 4。Intel 4004 是一个 4 位的中央处理器，它的诞生标志着微处理器和微型计算机时代的开始。 4.“数控机床输人正确的加工代码，启动后就会把毛坏材料自动按要求加工成半成品或成品。”此应用主要属于计算机的（ ） A.数据处理 B.计算机辅助系统 C.过程控制 D.人工智能 【答案】C [限时练习] 1. 在计算机的发展历程中，第（ ）代电子计算机系统软件发展迅速，出现了分时操作系统 A.一 B.二 C.三 D.四 【答案】C 【解析】第三代集成电路计算机（1964-1971 年） 这一时期计算机硬件采用集成电路，性能显著提升，系统软件迎来快速发展。分时操作系统（如 Multics）正是在这一阶段出现的标志性成果。Multics 项目始于 1964 年，由贝尔实验室、MIT 和通用电气合作开发，旨在实现多用户共享计算资源的目标，其设计理念直接推动了分时技术的成熟。 2. ThinkPad X1Carbon是联想旗下的商务轻薄笔记本电脑，这款电脑的字长是（ ） A.8 B.16 C.32 D.64 【答案】D 【解析】ThinkPad X1 Carbon 通常采用 64 位的处理器架构，支持 64 位的操作系统和软件，能够处理 64 位的数据，具有更好的性能和对大内存的支持等优势，所以它的字长是 64。 3.随着计算机的进步，系统和软件都有了巨大的发展，其中出现了分布式计算机系统和计算机网络的是（ ） A.晶体管计算机 B.电子管计算机 C.集成电路计算机 D.大规模集成电路计算机 【答案】D 【解析】这一时期微型计算机的普及（如 Intel 4004）推动了计算机网络的快速发展。1969 年 ARPANET（互联网前身）的建立虽处于第三代末期，但分布式系统和计算机网络的大规模应用与商业化是在第四代时期。例如，TCP/IP 协议（1977 年）、以太网（1973 年）及互联网的民用化均属于第四代计算机时代的成果。 4.在计算机的发展历程中，第（ ）阶段出现了FORTRAN、COBOL 和ALGOL 等高级语言。 A.一 B.二 C.三 D.四 【答案】B 【解析】这一时期硬件采用晶体管，体积缩小、可靠性提升，同时软件领域迎来重大突破。高级语言在这一阶段首次出现，例如： FORTRAN（1957 年）：由 IBM 开发的第一种高级程序设计语言，主要用于科学计算。 COBOL（1959 年）：由 CODASYL 委员会设计，面向商业数据处理。 ALGOL（1958 年）：由欧美计算机科学家联合制定，为结构化程序设计奠定基础。 [归纳小结] 学科网（北京）股份有限公司 $$