专题1 计算机概述（讲义）-浙江省（单独招生）计算机类《计算机基础》考纲讲练测

编写说明：本专辑为浙江省（单独招生）计算机类《计算机基础考纲讲练测》，严格依据浙江省普通高校单独招生考试大纲（专业课）计算机类考试范围及要求编写，精准对标考纲，兼顾考点覆盖与实战应用。每套讲练测提供讲义、课件、练习三大配套教学文件，贯穿九大核心环节：考点解读、思维导图、知识梳理、背诵环节、常考题、高考真题、课堂练习、课堂小结及课后测验，形成“讲-练-测-评”闭环式教学与复习逻辑，助力考生夯实基础、突破重难点。 浙江省计算机类 《计算机基础考纲讲练测》 专题1 计算机概述 讲义 [考点解读] 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。 2．理解计算机的基本结构和工作原理。 [思维导图] [知识梳理] 1.计算机的诞生与发展 ENIAC(电子数字积分计算机)是世界上第一台通用电子计算机，于1946年2月诞生于美国宾夕法尼亚大学。该机器重30余吨，占地约170m2，使用了约18000个电子管，每秒可执行5000次加法运算。 根据电子计算机采用的电子元器件，一般将电子计算机的发展分成4个阶段： 发展阶段 关键技术 主要特点 主要应用领域 第一代 (1946-1957年) 采用电子管；输入输出使用穿孔卡片和纸带；程序设计使用机器语言和汇编语言。 运算速度为每秒几千次至几万次，体积庞大，功耗高，运算速度低，可靠性差且维护困难，造价很高。 科学计算。 第二代 (1957-1964年) 采用晶体管；出现了高级语言和批处理系统。 运算速度为每秒几万次至几十万次，比电子管计算机体积小、速度快、功耗低、性能更稳定。 科学计算、数据处理、事务处理、工业控制等。 第三代 (1964-1970年) 采用中小规模集成电路；高级语言有了很大发展，分时系统开始普及。 运算速度为每秒几十万至几百万次，集成电路的使用推进了计算机的小型化、高性能和低成本。 开始应用于各领域。 第四代 (1971年至今) 采用大规模、超大规模集成电路，多核处理器提升了并行处理能力；发展了数据库系统，出现了图形用户界面操作系统、网络系统、分布式系统。 运算速度为每秒千万次以上；向巨型化、微型化、网络化、智能化和多媒体化发展。 普及至社会各领域。 我国计算机的发展起步于20世纪50年代，经历了从无到有、从弱到强的奋斗历程，目前在很多领域已经处于世界领先地位。以下是我国自主研制的一些重要机型。 ①DJS-103：我国第一台电子管计算机，于1958年研制成功，标志着我国计算机事业的开端。 ②109乙机：我国第一台晶体管计算机，其改进型号109丙机为“两弹一星”试验中的计算任务发挥了重要作用，被称为“功勋机”。 ③银河-I：诞生于1983年，是我国第一台巨型机，标志着我国在高性能计算领域迈出了自主研制的关键一步。银河-I的诞生不仅打破了国外技术封锁，还为我国后续超级计算机的研发奠定了坚实基础，开启了我国在高性能计算领域的自主创新之路。 ④信创计算机：基于信息技术应用创新(简称“信创”)理念设计和生产的计算机设备。信创计算机的各个核心组件(包括CPU、存储器、操作系统、办公软件等)实现了国产化替代，减少了对国外技术的依赖，提升了国家信息安全水平。 2.计算机的特点 ①高速、精准的运算能力：计算机的运算速度已由早期的每秒几千次发展到现在的百亿亿次。在运算精度方面，一般可以提供几十位有效二进制位数或十几位有效十进制位数。如果运用软件算法，可以突破硬件字长的限制，实现更高精度的计算。 ②准确的逻辑判断能力：通过编程，计算机可以根据预设条件和规则进行逻辑运算、推理，并做出相应的决策。 ③强大的存储能力：计算机的存储器可以存储大量的数据以及各种程序。随着存储技术的发展和存储设备价格的下降，现代计算机的存储容量越来越大，以满足云计算、大数据分析、多媒体存储等大容量信息存储需求。 ④自动运行功能：计算机内部的操作运算是根据预先编制的程序自动执行，不需要人工干预，自动化程度高。 ⑤网络和通信功能：计算机的网络与通信功能使人们能便捷地共享资源、传播知识、交流文化，同时可以与家电、汽车、医疗设备、农业设施等各类设备连接，实现更加高效与智能的管理。 3.计算机的性能指标 ①字长：是指计算机能够同时处理二进制数的位数(如32位、64位)，它作为计算机的一个重要性能指标，对计算机的计算精度、处理速度、内存寻址空间等性能都有显著影响。 ②主频：是指CPU的工作时钟频率，即中央处理器主时钟每秒产生的脉冲信号次数(时钟周期数)，它在很大程度上决定了计算机的运算速度。目前，CPU主频的常用单位是MHz或GHz，例如Intel Core i9-14900KS的主频为3.2GHz，即每秒可以产生3.2×109个时钟周期。 ③运算速度：是指CPU每秒能执行的指令数，即中央处理器在每秒钟内所能完成基本指令数目的平均速度。由于不同指令的执行时间是不同的，而且使用的频率也不同，一般采用加权平均法求出等效速度来衡量运算速度。运算速度的单位一般用MIPS来表示，代表每秒执行百万条指令的数量，主要衡量整数运算能力。目前微型计算机的运算速度可达每秒几千亿次。 ④内存储器容量：是指内存储器中所能存储信息的最大数量，单位是字节。 ⑤存取周期：是衡量内存速度的一个指标。把信息代码写入存储器，称为“写”；把信息代码从存储器中读出，称为“读”。存储器进行一次“读”或“写”操作所需的时间称为存储器的存取时间；而连续启动两次独立的“读”或“写”操作所需的最短时间，称为存取周期，存取周期一般大于存取时间，它包括存取时间以及必要的恢复时间(如刷新DRAM中电容的时间)。目前，最快的内存存取周期可以达到10纳秒(ns)以内。存取周期越短，存取速度越快。 4.计算机的分类及常见的计算机 (1)计算机的分类 计算机可以根据不同的标准进行分类。例如，按用途可分为通用计算机和专用计算机；按规模和性能可分为巨型机、大型机、小型机、工作站、微型机；按使用环境可分为服务器、客户机、嵌入式计算机。 (2)常见的计算机 ①微型计算机：也叫个人计算机，诞生于计算机发展的第四代，使用大规模、超大规模集成电路。IBM公司在1981年采用主频为8MHz的Intel 8088处理器以及微软公司的MS-DOS操作系统，生产了一台微型计算机，将其命名为Personal Computer(简称PC),该机器确定了现代个人计算机的基本架构和标准。现在微型计算机在性能、便携性等方面有了显著的发展，包括台式机、笔记本电脑、平板电脑等多种形态。微处理器的快速发展推动了微型计算机的发展。我国自主研发的龙芯、海光、飞腾、鲲鹏、兆芯、申威等处理器取得显著进展，为微型计算机以及其他计算机的国产化做出了重要贡献。 ②巨型计算机：也叫超级计算机，在运算速度、存储容量等方面远超普通计算机，用于需要大量复杂计算的任务，如气候变化模拟、自然灾害预测、航空航天、生物科学研究等。在2024年正式公布的超级计算机中，EICapitan计算能力达到了百亿亿次级别，其一秒钟的计算量相当于全世界80亿人用计算器不停地算几百万年。我国的超级计算机发展迅速，继银河系列后，又推出了天河系列、曙光系列、神威系列，性能不断提升。“神威·太湖之光”曾经连续多年排名世界第一。 ③嵌入式计算机：是一种专用的计算机系统，通常集成在其他设备中，例如家用电器、汽车、无人机、机器人、工业设备、农业设施、医疗仪器和军事装备等，以实现特定的功能。例如，它可以通过编程控制工厂生产线、智能家居设备、汽车驾驶系统等，实现自动化管理；还能从空气质量监测仪、土壤温度/湿度传感器、心电图仪、血糖仪等获取数据，并对其进行分析和处理。嵌入式系统不仅提升了这些设备的功能，还提高了设备的智能化水平。 5.计算机的应用领域 计算机的应用已渗透到社会的各行各业，正在改变着传统的工作、学习和生活方式，推动着社会的发展，主要表现在以下几个方面。 ①科学计算：又称数值计算，是指在科学研究和工程技术中，利用计算机进行数值分析、高性能计算、模拟与建模等，具有计算量大、数值变化范围广等特点。例如，卫星轨道计算、天气预报、空气动力学模拟、药物分子设计、全球气候建模等应用。 ②数据处理：又称信息处理，是指用计算机对原始数据进行收集、存储、分类、加工、输出等处理过程，其结果是形成有用的信息。例如，办公自动化(OA)、图书管理、会计电算化、金融数据分析、地理信息系统(GIS)等应用。 ③过程控制：又称实时控制，是指计算机作为控制核心，对单台设备或整个生产过程进行实时监控与精准调控。计算机通过及时采集和处理数据，根据最佳参数对控制对象进行快速、精准的控制。例如，过程控制可应用于数控机床加工、航天飞机升空、石油炼制、发电厂运行监控和交通灯控制等领域。随着我国物联网、大数据、人工智能等技术的快速发展，过程控制正变得更加自动化和智能化，助力新质生产力的发展。 ④计算机辅助系统：是指利用计算机技术对各个专业领域的工作进行支持、模拟和优化，包括计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助制造(CAM)、计算机辅助测试(CAT)、计算机辅助工程(CAE)、计算机辅助教学(CAI)等。 ⑤人工智能(Artificial Intelligence，AI)：是计算机科学的前沿应用领域。目前，人工智能的应用正逐步渗透生活的各个方面，例如，机器人、自动驾驶、自然语言处理、计算机视觉、AI大模型等。 ⑥网络应用：是指利用计算机技术和现代通信技术，实现数据传输、资源共享、用户交互等各种功能和服务。例如，信息检索、远程教育、协作办公、视频会议、电子商务等。 ⑦多媒体应用：是指利用多种媒体形式(文本、图形、图像、音频、视频、动画等)来创建、处理、传输、呈现信息，并提供丰富的交互体验。例如，互动电视、数字图书馆、视频监控、虚拟现实(VR)、增强现实(AR)等。 6.计算机的工作原理 目前绝大多数计算机的工作原理是基于“程序存储和程序控制”的体系设计思想。 (1)工作原理 ①计算机硬件设备由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五部分组成。 ②计算机内部采用二进制。 ③程序存储和程序控制。 (2)程序执行过程 “程序存储和程序控制”体系的计算机结构如图。 如果要执行某个程序，应事先把该程序及其所需的数据通过输入设备输入计算机，存储在存储器中。计算机运行时，先从存储器中取出程序的第一条指令送入控制器，控制器经过译码，按照指令的要求，从存储器中取出数据并送入运算器进行指定运算，运算的中间结果也存入存储器。接着，从存储器中取出下一条指令，在控制器的控制下完成规定操作。重复以上过程，依次执行各条指令，直到程序结束。在这个过程中，最终结果由存储器送往输出设备进行输出。各部件之间传递的信息有两种：一种是数据或指令；另一种是控制信息。 (3)指令和程序 计算机完成某个操作所发出的命令称为指令，一条指令规定计算机执行一个基本的操作，如传输数据、执行运算等。而一系列指令的有序集合称为程序。 [背诵环节] 1.简述计算机发展的四个阶段。 【答案】 发展阶段 关键技术 主要特点 主要应用领域 第一代 (1946-1957年) 采用电子管；输入输出使用穿孔卡片和纸带；程序设计使用机器语言和汇编语言。 运算速度为每秒几千次至几万次，体积庞大，功耗高，运算速度低，可靠性差且维护困难，造价很高。 科学计算。 第二代 (1957-1964年) 采用晶体管；出现了高级语言和批处理系统。 运算速度为每秒几万次至几十万次，比电子管计算机体积小、速度快、功耗低、性能更稳定。 科学计算、数据处理、事务处理、工业控制等。 第三代 (1964-1970年) 采用中小规模集成电路；高级语言有了很大发展，分时系统开始普及。 运算速度为每秒几十万至几百万次，集成电路的使用推进了计算机的小型化、高性能和低成本。 开始应用于各领域。 第四代 (1971年至今) 采用大规模、超大规模集成电路，多核处理器提升了并行处理能力；发展了数据库系统，出现了图形用户界面操作系统、网络系统、分布式系统。 运算速度为每秒千万次以上；向巨型化、微型化、网络化、智能化和多媒体化发展。 普及至社会各领域。 2.简述计算机的特点。 【答案】①高速、精准的运算能力。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。 3.简述计算机的工作原理。 【答案】①计算机硬件设备由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五部分组成。②计算机内部采用二进制。③程序存储和程序控制。 4.简述计算机的分类。 【答案】计算机可以根据不同的标准进行分类。按用途可分为通用计算机和专用计算机；按规模和性能可分为巨型机、大型机、小型机、工作站、微型机；按使用环境可分为服务器、客户机、嵌入式计算机。 [常考题] 1.世界上第一台通用电子数字计算机是（ ），1946年诞生于美国宾夕法尼亚大学。 A.银河-I B.ENIAC C.九章 D.DJS-103 【答案】B 2.衡量计算机一次能同时处理二进制位数的性能指标是（ ）。 A.主频 B.字长 C.存取周期 D.运算速度 【答案】B 3.我国第一台自主研制的巨型计算机是（ ），打破了国外技术封锁。 A.神威・太湖之光 B.天河二号 C.银河-I D.信创计算机 【答案】C 4.集成在无人机、家用电器、工业设备内部，实现专用功能的计算机属于（ ）。 A.微型计算机 B.嵌入式计算机 C.巨型机 D.工作站 【答案】B 5.下列选项中，属于现代计算机核心工作原理的是（ ）。 A.人工手动控制 B.程序存储与程序控制 C.单一硬件运算 D.脱离存储器独立运行 【答案】B 6.第一代电子计算机主要采用晶体管作为核心电子元器件。（ ） 【答案】× 7.字节（Byte）是计算机数据存储的基本单位，1Byte=8bit。（ ） 【答案】√ 8.RAM（随机存储器）断电后，内部存储的数据不会丢失。（ ） 【答案】× 9.天气预报、卫星轨道计算属于计算机科学计算领域的应用。（ ） 【答案】√ 10.计算机硬件五大组成部分为：运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备。（ ） 【答案】√ [高考真题] 1.（单项选择题）按电子元器件划分，第三代计算机采用的主要器件是（ ）。 A.电子管 B.晶体管 C.中小规模集成电路 D.大规模集成电路 【答案】C 2.（单项选择题）下列存储容量单位换算关系，正确的是（ ）。 A.1KB=1000B B.1GB=1024MB C.1TB=1000GB D.1MB=1000KB 【答案】B 3.（单项选择题）计算机用于企业员工考勤、财务账目统计，该应用属于（ ）。 A.数据处理 B.过程控制 C.人工智能 D.计算机辅助设计 【答案】A 4.（单项选择题）CPU与主存之间配置高速缓冲存储器（Cache）的主要目的是（ ）。 A.扩大内存容 B.提升数据读写速度 C.长期保存数据 D.方便用户直接读写 【答案】B 5.（判断题）字长为64位的计算机，代表其一次可以处理64个二进制位。( ) 【答案】√ 6.（判断题）嵌入式计算机可以脱离其他设备独立运行使用。( ) 【答案】× 7.（判断题）计算机辅助教学的英文缩写是CAI。( ) 【答案】√ 8.（判断题）运算器和控制器共同组成了中央处理器（CPU）。( ) 【答案】√ [课堂练习] 1.下列不属于计算机特点的是（ ） A.运算精度高 B.逻辑判断能力弱 C.存储能力强 D.可自动连续运行 【答案】B 2.用来描述CPU工作时钟频率的性能指标单位是（ ） A.MIPS B.GHz C.Byte D.bit 【答案】B 3.工厂生产线数控机床实时管控，该应用属于计算机的（ ）领域 A.过程控制 B.多媒体应用 C.网络应用 D.人工智能 【答案】A 4.下列设备中，不属于输出设备的是（ ） A.投影仪 B.绘图仪 C.手写笔 D.音箱 【答案】C 5.依据用途划分，银行专用柜员机使用的计算机属于（ ） A.通用计算机 B.专用计算机 C.巨型计算机 D.微型计算机 【答案】B 6.第四代计算机的发展方向包含巨型化、微型化、网络化、智能化。（ ） 【答案】√ 7.存取周期数值越大，代表内存储器的读写速度越快。（ ） 【答案】× 8.计算机网络最核心的功能是资源共享与数据通信。（ ） 【答案】√ 9.ROM存储器断电后，内部存储的数据会立即丢失。（ ） 【答案】× 10.指令是指挥计算机完成基本操作的命令，多条指令组合构成程序。（ ） 【答案】√ [课堂小结] 1、 初始计算机 1、 计算机的诞生、发展 2、 计算机的特点、性能指标 3、 计算机的分类及常见的计算机 4、 计算机的应用领域、工作原理 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $