专题1 认识计算机（讲义）-河北省（对口招生）计算机类《计算机基础及应用》考纲讲练测

编写说明：本专辑为河北省（对口招生）计算机类《计算机基础及应用考纲讲练测》，严格依据河北省普通高校对口考试大纲（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、高考模拟题、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。 河北省计算机类 《计算机基础及应用考纲讲练测》 专题1 认识计算机 讲义 [考点解读] 1.掌握计算机的发展阶段、特点、分类、应用及其发展趋势； 2.了解人工智能的基础知识与发展历程、基本技术及应用领域； 3.了解计算机发展新的动态。 [思维导图] [知识梳理] 一、计算机的发展 1.第一台电子计算机——ENIAC （1）时间：1946年2月 （2）地点：美国宾夕法尼亚大学 （3）名称：ENIAC（埃尼阿克），全称“电子数值积分计算机” （4）特点：采用十进制，每秒钟运行5000次加法，使用电子管作为逻辑元件 （5）注意：ENIAC不是冯·诺依曼机，它没有采用“存储程序”原理；世界上第一台具有存储程序控制功能的计算机是英国的EDSAC 2.冯·诺依曼体系结构 美籍匈牙利科学家冯·诺依曼提出了“存储程序”的计算机方案，其工作原理的核心是“存储程序”和“程序控制”。包含三个核心要点： （1）采用二进制：数据和指令都以二进制0和1表示 （2）存储程序：将指令和数据按执行顺序存放在存储器中 （3）五大部件：计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备组成 3.计算机发展的阶段（按电子元器件划分） 阶段 时间 电子器件 关键特征 应用领域 第一代 1946—1957年 电子管 机器语言、汇编语言；体积大、功耗高、速度慢 军事与科研 第二代 1958—1964年 晶体管 出现高级语言；体积小、速度快 数据处理 第三代 1965—1970年 中小规模集成电路 出现操作系统；高级语言大发展 各领域广泛应用 第四代 1971年至今 大规模/超大规模集成电路 出现微型计算机、计算机网络、多媒体 社会各领域全面普及 4.计算机发展趋势 （1）巨型化：指计算机的运算速度更快、存储容量更大、功能更强。主要用于天文、气象、航天、核武器研制等尖端科技和军事领域。比如我国的"天河"系列、"神威·太湖之光"超级计算机，运算速度可达每秒百亿亿次级别。 （2）微型化：依托微电子技术和超大规模集成电路，把计算机体积不断缩小、功耗降低、价格下降。从台式机到笔记本、平板、智能手机，再到可穿戴设备和物联网终端，都是微型化的体现。 （3）智能化：让计算机具备模拟人的感觉和思维过程的能力，包括模式识别、自然语言理解、推理学习、图像识别等。从AlphaGo下围棋，到现在的AI大模型、AI PC本地运行大模型，再到类脑智能计算机，都是智能化的发展方向。 （4）网络化：用通信技术和计算机技术把分布在不同地点的计算机互联起来，实现软硬件和数据资源共享。从早期的局域网到如今的互联网、5G/6G、工业互联网、万物智联，网络化是信息社会的重要技术基础。 （5）多媒体化：融合文本、图形、图像、声音、视频等多种媒体信息，增强交互性。依赖GPU并行计算等技术，赋能VR/AR、元宇宙、多媒体通信网络等应用。 二、计算机的特点和分类 1.计算机的特点 （1）运算速度快：每秒钟能完成海量计算。 （2）计算精度高：算得准，有效位数多。 （3）存储容量大：能记住海量信息。 （4）具有逻辑判断能力：能做“是与非”的判断。 （5）工作自动化：输入程序后自动执行。 （6）通用性强：换软件就能干不同的事。 2.计算机的分类 （1）按规模大小（综合性能指标）分类 ①巨型机（超级计算机）：运算速度最快，代表国家科技水平，如我国的“天河二号”“神威·太湖之光”。 ②大型机：运算速度和存储容量仅次于巨型机，I/O 处理能力强，可靠性高，支持多用户并发。主要用于大型跨国企业、银行、政府机构及大型数据库管理，代表产品如 IBM Z 系列。 ③中型机：介于大型机和小型机之间，速度较快，价格较昂贵，一般应用于大中型企业的多用户处理需求。 ④微型机（个人计算机/PC）：普及度最高，代表计算机的应用普及程度 ⑤工作站：介于小型机和微型机之间的高档微型计算机，配备高分辨率显示器和大容量存储，图形处理能力强。专用于工程设计（CAD/CAM）、动画制作、科学研究等专业领域。 ⑥服务器：在网络环境中为多用户提供共享资源与服务的高性能计算机，承担数据存储、处理及转发任务。强调高可用性、可扩展性与高吞吐量，可由大型机、小型机、工作站或高档微机充当。 （2）按处理信号分类 ①数字计算机：处理离散的数字信号（目前的主流） ②模拟计算机：处理连续变化的模拟信号（已很少使用） ③数模混合计算机：结合了数字计算机和模拟计算机的特点，用模拟部分处理连续数据的实时运算，用数字部分处理离散数据的高精度计算和逻辑控制，核心目标是"兼顾实时性与精度"。 （3）按用途及使用范围分类 ①通用计算机：通用性强，能解决各种类型问题 ②专用计算机：功能单一，针对特定问题设计 （4）按技术发展方向分类 ①冯·诺依曼结构计算机（传统计算机，目前绝大多数） ②非冯·诺依曼结构计算机（如量子计算机、光子计算机、生物计算机等） 三、计算机的应用领域 应用领域 作用 典型实例 科学计算 做复杂的数学运算 天气预报、卫星轨道计算、地震预测 数据处理 管理大量的数据信息 办公自动化、财务管理系统、学籍管理系统 过程控制 自动控制生产过程 数控机床、炼钢炼铁、导弹发射控制 计算机辅助系统 用计算机帮忙做各种事 CAD/CAM/CAI/CAT 人工智能（AI） 让计算机像人一样思考 机器人、语音识别、图像识别、专家系统 计算机网络与通信 计算机之间互联互通 互联网、电子邮件 多媒体技术 综合处理文字、声音、图像等 视频会议、在线教育 四、计算机的前沿技术 1.云计算（Cloud Computing） （1）定义：一种基于互联网的计算方式，将计算任务分布在大量计算机构成的资源池上，用户可按需获取计算能力、存储空间和服务 （2）特点：分布式、资源共享、跨地域、超大规模、高可靠性 （3）服务类型：IaaS（基础设施即服务）、PaaS（平台即服务）、SaaS（软件即服务） （4）云计算的部署模式 ①公有云：由第三方云服务商建设并运营，通过互联网向社会公众提供共享的计算、存储和网络资源，采用多租户架构。 ②私有云：为单个组织专属构建的云环境，资源完全隔离，可部署在企业自建数据中心（本地私有云），也可由第三方托管。 ③混合云：结合公有云和私有云的优势，通过专用网络连接，实现工作负载在两种环境间的无缝迁移与统一管理。 2.大数据（Big Data） （1）定义：大数据指无法用常规软件工具进行捕捉、管理和处理的海量数据集合 （2）5V特征：Volume（大量）、Velocity（高速）、Variety（多样）、Value（低价值密度）、Veracity（真实性） （3）应用：电商个性化推荐、智慧城市建设、医疗健康分析、金融风险控制。 3.物联网（IoT） （1）定义：通过感知设备、网络传输等技术，将各种物品与互联网连接，实现物与物、人与物之间的智能化识别、定位、跟踪和管理 （2）三大层次：感知层、网络层、应用层 （3）应用领域：智能家居、智慧交通、智能医疗、智能物流、智慧农业等 4.区块链（Blockchain） （1）定义：一种去中心化的分布式账本技术 （2）特点：去中心化、开放性、独立性、安全性和匿名性。 （3）应用：金融领域、医疗领域、版权保护、物联网 五、人工智能 1.概述 人工智能（Artificial Intelligence，简称AI），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技术科学。 2.人工智能应用 （1）自然语言处理（NLP） 自然语言处理是让计算机理解、生成和响应人类语言的技术，核心在于打通人与机器之间的语言沟通障碍。它通过语义分析、句法解析、情感判断等算法，使计算机能够"读懂"文字和语音，并做出符合逻辑的回复。 （2）模式识别 模式识别是让计算机从海量数据中自动识别规律和特征的技术，主要涵盖计算机视觉和语音识别两大方向。它通过提取图像、声音、信号中的关键特征，与已知模板进行比对，从而实现分类和判断。 （3）专家系统 专家系统是基于人类专家知识库进行推理决策的AI系统，它将领域专家的经验和规则编码成计算机可执行的逻辑，模拟人类专家的思维过程来解决专业问题。系统通常由知识库、推理机和用户界面三部分组成，能够根据用户输入的症状或条件，自动推导出诊断结果或解决方案。 （4）机器学习 机器学习是AI的核心技术，它让计算机从大量数据中自动学习规律和模式，而非依赖人工编写固定规则。通过训练数据不断调整模型参数，计算机能够对新数据做出预测或分类。机器学习分为监督学习（如垃圾邮件过滤、房价预测）、无监督学习（如客户分群、异常检测）和强化学习（如AlphaGo下围棋、机器人控制）三大类型。 （5）机器人 机器人是将人工智能与物理实体相结合的智能系统，具备感知环境、自主决策和执行动作的能力。它通过传感器获取外部信息，利用AI算法进行分析判断，再通过机械结构完成具体任务，实现了从"虚拟智能"到"物理智能"的跨越。 [背诵环节] 1. 简述计算机发展的四个阶段及其主要标志。 【答案】计算机发展的四个阶段按电子元器件划分如下： （1） 第一代（1946—1957年）：电子管计算机，主要使用机器语言和汇编语言，用于军事与科研领域。 （2） 第二代（1958—1964年）：晶体管计算机，出现了高级语言，广泛应用于数据处理。 （3） 第三代（1965—1970年）：中小规模集成电路计算机，出现了操作系统，应用开始社会化。 （4）第四代（1971年至今）：大规模及超大规模集成电路计算机，微型计算机是典型代表，计算机发展进入以网络为特征的时代。 2. 简述计算机的主要分类方式及每类包含的类型。 【答案】计算机可以从以下几个维度进行分类： （1）按计算机规模大小分类：分为巨型机、大型机、中型机、小型机、工作站和微型机。 （2）按计算机处理的信号分类：分为电子数字计算机、电子模拟计算机和数字模拟混合计算机。 （3）按计算机的用途及使用范围分类：分为通用计算机和专用计算机。 （4）按计算机的发展方向分类：分为冯·诺依曼型计算机和非冯·诺依曼型计算机。 3. 简述云计算的三种服务模式的含义，并说明它们之间的区别。 【答案】 （1）IaaS（基础设施即服务）：提供虚拟化的计算、存储、网络等基础资源，用户需自行管理操作系统、中间件及应用，控制权最高。 （2）PaaS（平台即服务）：提供完整的开发、测试、部署和运行环境，开发者只需关注代码和业务逻辑，无需管理底层基础设施。 （3） SaaS（软件即服务）：面向最终用户提供完整可用的应用程序，用户通过浏览器或客户端直接使用，无需安装维护。 4. 简述物联网的三层体系结构，并说明每一层的主要功能。 【答案】（1）感知层：位于最底层，负责识别物体、采集信息。主要由传感器、RFID标签、摄像头、GPS、二维码标签及读写器等组成，功能是将物理世界的声、光、热、电、力学、化学、生物等信号转化为可处理的数字信号。 （2） 网络层：位于中间层，是物联网的"神经中枢"，负责传递和处理感知层获取的信息。由互联网、移动通信网（4G/5G）、光纤网、卫星通信网及网络管理系统等组成，功能是实现物与物、物与人的泛在连接，确保数据快速、可靠传输。 （3）应用层：位于最顶层，是物联网与用户的接口，负责实现广泛智能化。与行业需求深度融合，利用经过分析处理的感知数据，为用户提供智能家居、智能交通、智能农业、工业自动化等具体解决方案，解决信息处理和人机交互问题。 [常考题] 1. 计算机的发展历经四代，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】计算机发展的四代是以所采用的电子元器件（主逻辑元件）为依据划分的：电子管、晶体管、中小规模集成电路、大规模及超大规模集成电路。 2. 计算机的发展趋势可概括为“巨微网智”，其中代表未来计算机发展总趋势的是（ ） A. 巨型化 B. 微型化 C. 网络化 D. 智能化 【答案】D 【解析】“智能化”是未来计算机发展的总趋势。 3.下列不属于计算机特点的是（ ） A. 运算速度快 B. 计算精度高 C. 运行过程需人工干预 D. 具有逻辑判断能力 【答案】C 【解析】计算机具有工作自动化的特点，运行过程不需要人工干预。 4. 机器学习是（ ）的一个分支。 A. 深度学习 B. 人工智能 C. 计算机视觉 D. 自然语言处理 【答案】B 【解析】机器学习是实现人工智能的一种途径，是人工智能的一个分支。反过来，深度学习是机器学习的一个分支。 5. 2023年百度公司推出的人工智能应用是（ ） A. 文心一言 B. 微信 C. 抖音 D. 微博 【答案】A 【解析】2023年百度推出了人工智能大语言模型“文心一言”。 6.下列关于物联网的描述，正确的是（ ） A. 物联网是一个全新的、独立于互联网的网络 B. 物联网的核心和基础仍然是互联网 C. 物联网不需要互联网的支持 D. 物联网只涉及硬件设备 【答案】B 【解析】物联网的核心和基础仍然是互联网，是互联网的延伸和扩展。 7.1946年在美国诞生的世界上第一台电子计算机的英文首字母缩写名为EDSAC。（ ） 【答案】错 【解析】 第一台电子计算机是ENIAC，不是EDSAC。EDSAC是第一台具有存储程序控制功能的计算机，诞生于英国。 8.物联网的技术基础是互联网，不可能同互联网完全分离。（ ） 【答案】对 【解析】物联网是互联网的延伸和扩展，基于互联网技术。 9.大数据的“4V”特征中，Value指的是__________。 【答案】低价值密度 【解析】大数据的 “4V” 特征中，Value 指的是低价值密度。 10.冯·诺依曼体系结构中，计算机由运算器、控制器、__________、输入设备、输出设备组成。 【答案】存储器 【解析】冯・诺依曼提出计算机五大组成部件：运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备。 [高考模拟题] 1.按计算机规模大小分类，“神威·太湖之光”属于（ ） A. 巨型机 B. 大型机 C. 小型机 D. 微型机 【答案】A 【解析】 “神威·太湖之光”是中国研制的超级计算机，属于巨型机。 2. 用计算机进行图书馆的资料检索工作，主要涉及计算机应用中的（ ） A. 科学计算 B. 数据处理 C. 过程控制 D. 辅助设计 【答案】B 【解析】资料检索属于对大量数据的采集、存储和检索，属于数据处理领域。 3.人工智能必备的三大要素是（ ） A. 数据、算法、算力 B. 程序、硬件、软件 C. CPU、内存、硬盘 D. 机器人、语音识别、图像识别 【答案】A 【解析】数据、算法、算力。这三者缺一不可，共同构成了人工智能发展的基石，也被称为"AI铁三角"。 4. 云计算的服务类型中，为用户提供开发环境和运行平台的是（ ） A. IaaS B. SaaS C. PaaS D. DaaS 【答案】C 【解析】 PaaS（平台即服务）为用户提供开发环境和运行平台。IaaS提供基础设施，SaaS提供软件应用。 5.关于冯·诺依曼体系结构，下列说法正确的是（ ） A. 冯·诺依曼体系结构规定，计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部分组成 B. 世界上第一台电子计算机 ENIAC 就采用了冯·诺依曼体系结构 C. 冯·诺依曼体系结构中的存储器只能存放数据，不能存放指令 D. 冯·诺依曼体系结构采用十进制表示指令和数据 【答案】A 【解析】冯·诺依曼体系结构提出计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大部分组成。 6.关于计算机发展说法正确的是（ ） A. 第四代计算机的主要特征是出现了操作系统 B. ENIAC采用二进制和存储程序控制方式 C. 第三代计算机开始使用高级程序设计语言 D. 巨型机既代表国家科技水平，也体现计算机发展的“巨型化”趋势 【答案】D 【解析】“巨型化”趋势即发展超级计算机，代表国家科技水平。 7.深度学习是机器学习最重要的一个分支。（ ） 【答案】对 【解析】机器学习是人工智能的一个分支，深度学习是机器学习重要的分支，依靠多层神经网络，自动提取数据特征。 8.大数据时代，数据之间的相关性分析比因果分析更受关注。（ ） 【答案】对 【解析】大数据思维：不再执着寻找事物之间的因果关系（为什么），更加看重相关性（是什么）。 9.我国自主研发的“九章”量子计算机属于 __________ 结构计算机。 【答案】非冯·诺依曼 【解析】“九章”量子计算机属于非冯·诺依曼结构计算机，它突破了传统计算机的体系结构框架。 10.计算机应用于工业生产过程中实时采集数据、反馈信息、控制生产过程的方式称为______。 【答案】过程控制 【解析】过程控制是指实时采集数据并与控制模型比较，反馈信息控制生产过程，提高自动化水平。 [课堂练习] 1. 关于计算机发展阶段的描述，正确的是（ ） A. 第一代计算机主要使用高级语言编写程序 B. 第二代计算机的主要逻辑元件是电子管 C. 第三代计算机采用中小规模集成电路，并出现了操作系统 D. 第四代计算机采用大规模及超大规模集成电路，但体积比第三代更大 【答案】C 【解析】 第三代计算机采用中小规模集成电路，并出现了操作系统。 2.计算机的发展趋势中，代表国家科技水平的是（ ） A. 巨型化 B. 微型化 C. 网络化 D. 智能化 【答案】A 【解析】发展巨型机（超级计算机），运算速度极强，代表一个国家的科技水平，如神威・太湖之光、天河系列。 3. 基于多层神经网络的机器学习方法称为（ ） A. 监督学习 B. 深度学习 C.强化学习 D. 无监督学习 【答案】B 【解析】基于多层神经网络的机器学习方法称为“深度学习”。 4.区块链最核心的特点是（ ） A.功能强大 B. 速度快 C. 成本低 D. 去中心化 【答案】D 【解析】去中心化是区块链最核心的特征，即不依赖某个中心机构或第三方。 5.关于云计算的说法，正确的是（ ） A. 云计算是一种单机计算模式 B. 云计算的所有数据都存储在本地 C. 云计算的服务类型包括IaaS、PaaS和SaaS D. 云计算不需要网络支持 【答案】C 【解析】云计算的服务类型为：IaaS（基础设施即服务）、PaaS（平台即服务）、SaaS（软件即服务）。 6.计算机的通用性是由其可编程性决定的。（ ） 【答案】对 【解析】计算机的通用性强，同一台计算机只要安装不同的软件或连接到不同设备上，就可以完成不同任务，这主要由计算机的可编程性决定。 7.计算机根据处理信号分为数字计算机、模拟计算机和数模混合计算机。（ ） 【答案】对 【解析】按处理的信号分类，计算机可分为数字计算机（处理离散数字信号）、模拟计算机（处理连续模拟信号）和数模混合计算机。 8.冯·诺依曼体系结构中，计算机的指令和数据都采用二进制表示。（ ） 【答案】对 【解析】冯·诺依曼体系结构的第一要点就是“采用二进制”，即计算机内部的数据和指令都以二进制的0和1表示。 9.计算机辅助设计是指利用计算机帮助设计人员进行工程设计的技术。（ ） 【答案】对 【解析】CAD（Computer-Aided Design）即计算机辅助设计，是利用计算机帮助设计人员进行工程设计的技术，广泛应用于机械、建筑、电子等领域。 10.计算机信息的加工和处理都是以______编码的形式在计算机内部进行存储和运算的。 【答案】二进制 【解析】 冯·诺依曼提出计算机内部采用二进制来表示指令和数据，这是计算机能够高速、可靠运行的基础。 11.计算机按用途及使用范围可分为______计算机和______计算机，其中前者通用性强，能解决各种类型问题。 【答案】通用；专用 【解析】通用计算机通用性强，能解决各种类型问题；专用计算机功能单一，针对特定问题设计。 12.大数据的5V特征中，Velocity指的是______，Veracity指的是______。 【答案】高速；真实性 【解析】5V特征：Volume（大量）、Velocity（高速）、Variety（多样）、Value（低价值密度）、Veracity（真实性）。 [课堂小结] 一、计算机的发展 1.第一台电子计算机——ENIAC 2.冯·诺依曼体系结构 3.计算机发展的阶段 4.计算机发展趋势 二、计算机的特点和分类 1.计算机的特点 2.计算机的分类 三、计算机的应用领域 四、计算机的前沿技术 五、人工智能 1.概述 2.人工智能应用 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $