计算机相关知识 硬件

2010 赛前知识点梳理

人类追求的计算工具

1642 Blaise Pascal加法器加法器 Charles BabbageCharles Babbage

1822 差分机

1833 分析机MARK IMARK IENIACENIAC

电子计算机时代

计算机发展史

本部分安排

1 、计算机的发展历程2 、重要人物3 、计算机组成

第一代（ 1946~1956 ）

电子管5 千 ~4 万（次 / 秒）

第二代（ 1957~1964 ）

晶体管几十万 ~ 百万（次 / 秒）

第三代（ 1965~1970 ）

集成电路百万 ~ 几百万（次 / 秒）

第四代（ 1971~90 年代）

集成电路几百万 ~ 几亿（次 / 秒）

1964 年 911 机 1966 年 112 机

计算机发展的几个阶段 计算机发展史

第一台电子计算机（ ENIAC ）

5000 次加法 / 秒体重 28 吨占地 170m218800 只电子管1500 个继电器功率 150KW

冯 · 诺依曼EDVAC 方案明确奠定了新机器由五个部分组成，包括：运算器、逻辑控制装置、存储器、输入和输出设备

描述了这五部分的职能和相互关系． EDVAC 机还有两个非常重大的改进，即：（ 1 ）采用了二进制，不但数据采用二进制，指令也采用二进制；

（ 2 建立了存储程序，指令和数据便可一起放在存储器里，并作同样处理．简化了计算机的结构，大大提高了计算机的速度．

美国科学家冯 · 诺依曼历来被誉为“电子计算机之父

图灵是英国著名的数学家和逻辑学家，被称为计算机科学之父、人工智能之父，是计算机逻辑的奠基者，提出了“图灵机”和“图灵测试”等重要概念。人们为纪念其在计算机领域的卓越贡献而设立“图灵奖”。

图灵机是一种思想模型，它由三部分组成：一个控制器，一条可以无限延伸的带子和一个在带子上左右移动的读写头。

图灵测试

对于人工智能，它提出了重要的衡量标准“图灵测试”，如果有机器能够通过图灵测试，那他就是一个完全意义上的智能机，和人没有区别了。图灵测试（又称“图灵判断”）是图灵提出的一个关于机器人的著名判断原则。所谓图灵测试是一种测试机器是不是具备人类智能的方法。被测试的有一个人，另一个是声称自己有人类智力的机器。

1. “ 图灵奖”是美国计算机协会（ ACM， Association for Computer

Machinery ）2. 于 1966 年设立的，专门奖励那些对计算机科学研究与推动计算机技术

发展有卓越贡献的杰出科学家。它被公认为计算机界的“诺贝尔”奖。3. 图灵奖对获奖者的要求极高，评奖程序也极严，一般每年只奖励一名

计算机科学家，只有极少数年度有两名以上在同一方向上做出贡献的科学家同时获奖。

4. 目前图灵奖由 Google 公司赞助，奖金为 100,000 美元。5. 截止至 2005 年，获此殊荣的华人仅有一位，他是 2000 年图灵奖得主

姚期智。

相关题目

计算机分类按功能与运算速度分

巨型、大型、中型、小型计算机，运算速度快

微型计算机，微机， PC ，个人计算机，面向普通用户

巨型计算机

3 、计算机发展的几个阶段

  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 中小规模集成电路

大规模／超大规模集成电路

① 微型计算机的问世是由于（ ）的出现。 (NOIP8)

A ）中小规模集成电路 B ）晶体管电路 C ）（超）大规模集成电路 D ）电子管电路

C

冯 · 诺依曼型计算机的基本结构

内（主）存储器

运

算

器

控

制

器

CPU

主机

输入设备 输出设备

外（辅助）存储器

图 1.2.2 硬件系统中五大功能部件

说明： 表示控制流 表示数据流

计算机硬件由控制器、运算器、存储器、输入设备和输出设备 5 大部分组成

CPU

CPU 由运算器、控制器和一些寄存器组成 1. 运算器

　　 运算器是计算机中进行算术运算和逻辑运算的部件，通常由算术逻辑运算部件（ ALU ）、累加器及通用寄存器组成。

2. 控制器　　 控制器用以控制和协调计算机各部件自动、连续地执行各条指令，通常由指令部件、时序部件及操作控制部件组成。

运算器和控制器是计算机的核心部件，这两部分合称中央处理单元（ Centre Process Unit ，简称 CPU ），如果将 CPU 集成在一块芯片上作为一个独立的部件，该部件称为微处理器（ Microprocessor ，简称 MP ）。

ALU 是运算器的核心

CPU 的工作原理就像一个工厂对产品的加工过程 : 进入工厂的原料 ( 程序指令 ) ，经过物资分配部门 ( 控制单元 ) 的调度分配，被送往生产线 ( 逻辑运算单元 ) ，生产出成品 ( 处理后的数据 ) 后，再存储在仓库 ( 存储单元 )中，最后等着拿到市场上去卖 ( 交由应用程序使用 )

　 CPU 对数据进行三种基本操作：读取数据、对数据进行处理、然后通常还要把把数据写回到存储器上。

CPU 的主要性能指标是主频和字长。 字长表示计算机 CPU 一次处理数据的实际位数。字长越长，一次

可处理的数据二进制位越多，运算能力就越强，计算精度就越高。

如 80486及 Pentium 系列的 CPU 一次可以处理 32 位二进制数据。 主频，主要以 MHz 为单位来度量，通常时钟频率越高，其处理速

度也越快。电脑时钟是由主板晶振提供时钟，称为系统总线频率，cpu 的实际运行频率是通过内部倍频技术提供，所以要比外频高 2的整数倍 主频 = 外频 x 倍频

外频速度高， CPU 就可以同时接受更多的来自外围设备的数据，从而使整个系统的速度进一步提高

如：计算机的配置：

“Intel奔腾 IV2.8GHz/512M/80GB/50X”每秒运算次数是： 2.8*210*210*210

双核处理器 (Dual Core Processor) ： 双核处理器是指在一个处理器上集成两个运算核心，从而提高计算能力。“双核”的概念最早是由 IBM、HP、 Sun 等支持 RISC架构的高端服务器厂商提出的，不过由于 RISC架构的服务器价格高、应用面窄，没有引起广泛的注意。

中国研发的 cpu叫龙芯，但是由于主频低，价格非常贵，导致没有大量生产

存储器

大量的存储单元的集合组成一个存储体 (MemoryBank) 。为了区分存储体内的存储单元，必须将它们逐一进行编号，称为地址。地址与存储单元之间一一对应，且是存储单元的唯一标志。应注意存储单元的地址和它里面存放的内容完全是两回事。根据存储器在计算机中处于不同的位置，可分为主存储器和辅助存储器。在主机内部，直接与 CPU交换信息的存储器称主存储器或内存储器。

存储器

内存

外存

RAM(随机 )

ROM( 只读 )

可读可写入信息断电，数据丢失

可读可不写入信息断电，数据不丢失

硬盘、 U盘、光盘

CPU 中的寄存器

读写速度由快到慢

内存和外存相比，具有速度快但容量小的特点；内存的每一个单元都有一个唯一的编号，称为地址 （是按字节编址的）；存储器容量的单位有位 (bit) 、字节(B,Byte) 、千字节 (KB) 、兆字节 (MB) 、千兆字节 (GB)、 TB等；

主存储器指标

1 、存储速度 内存的存储速度用存取一次数据的时间来表示，单位为纳秒，记为 ns， 1秒 =10亿纳秒

2 、存储容量

指　 标 含　　义 表　　现 单　 位

存取时间 启动到完成一次存储器操作所经历的时间 主存的速度 ns

存储周期 连续启动两次操作所需间隔的最小时间 主存的速度 ns

存储器带宽

单位时间里存储器所存取的信息量

数据传输速率技术指标

位 /秒，字节 /秒

有 32根地址线，那么它的寻址空间就是 4GB 。也就是说，如果没有其他的限制，我们的主板上最大可以安装 4GB 的物理内存 , 一般的机器是不会装那么多物理内存的 . OS 就提出了一个虚拟内存的概念。就是进程、用户、不必考虑实际上物理内存的限制，而直接对 4GB 的进程空间进行寻址。如果所寻址的数据实际上不在物理内存中，那就从“虚拟内存”中来获虚拟内存是用硬盘空间做内存来弥补计算机 RAM空间的缺乏。当实际 RAM满时（实际上，在 RAM满之前），虚拟内存就在硬盘上创建了

22.230虚拟内存

显示器 (Display)　　　　　　　　顾名思义就是电脑的一个显示设备，是最见的输出设备之一。一般来说，显示器的身价决定于它所采用的显象管，好的显象管可以提供更好的视觉效果，寿命也更长，目前液晶显示器也开始流行。

液晶显示器目前主流的 17"纯平显示器

显卡显卡的作用是转换和传递由 CPU 处理后的运算数据，输出图像到显示器。

显示器必须依靠显卡提供的显示信号才能显示出字符和图像。

主板（主板（ MainBoard)MainBoard)

主板的中心任务是维系 CPU 与外部设备之间能协同工作，几乎所有的主要电脑部件都要靠主板来连接，其重要性可见一斑。主板上面主要有 BIOS 芯片、北桥芯片、南桥芯片和各种各样的接口组成。

北桥

南桥

1. BIOS 是英文“ Basic Input Output System” 的缩略语，直译过来后中文名称就是“基本输入输出系统”。其实，它是一组固化到计算机内主板上一个 ROM芯片上的程序，它保存着计算机最重要的基本输入输出的程序、系统设置信息、开机后自检程序和系统自启动程序。 其主要功能是为计算机提供最底层的、最直接的硬件设置和控制。

2. 北桥芯片直接与处理器（ CPU ）相连接，将数据传输给处理器，另外与内存、显卡相连

3. 南桥芯片则是与硬盘、 PCI插槽、 USB接口、电源、打印机、扫描仪等各种输入输出接口相连，将外部数据传输给北桥芯片，然后由北桥芯片传输给处理器。

　 所谓总线，是指微型计算机各部件之间传送信息的通道。 CPU内部的总线为内部总线，连接微型计算机系统各部件的总线称为外部总线。按总线的层次结构分1).CPU总线：包括 CPU地址线 (CAB)， CPU 数据线 (CDB)和 CPU 控制线(CCD) ，其用来连接 CPU 和控制芯片。　 (2). 存储器总线：包括存储器地址线 (MAB) 、存储器数据线 (MDB) 和存储器控制线 (MCD) ，用来连接内存控制器 (北桥 ) 和内存。3). 系统总线： (I/O扩展总线 ) 也称为 I/O 通道总线或 I/O扩展总线，包括系统地址线 (SAB) ，系统数据线 (SDB) 和系统控制线 (SCD) ，用来与 I/O扩展槽上的各种扩展卡相连接。4).外部总线： (外围芯片总线 ) 用来连接各种外设控制芯片，如主板上的 I/O 控制器 ( 如硬盘接口控制器、软盘驱动控制器、串行 / 并行接口控制器等 ) ，和键盘控制器，包括外部地址线 (XAB) 、外部数据线 (XMB) 和外部控制线 (XCB) 。

按总线功能分　 (1).地址总线： (AB) 用来传递地址信息　 (2). 数据总线 :(DB) 用来传递数据信息　 (3). 控制总线： (CB) 用来传送各种控制信号

总线结构图

RAM ROM I /O接口

I /O接口CPU

数据总线

控制总线

地址总线

1. 地址总线是专门用于传递地址信息的 , 它必定是由 CPU 发出的。因此是单方向 ,即由 CPU 发出 ,传送到各个部件或外设。其宽度决定了处理器能直接访问的主存容量大小。如 8086有 20根地址线，使用这 20根地址

线上不同地址信息的组合，可直接对 2^20=1M个存储单元进行访问；

Pentium II有 36根地址线，因此它可直接寻址的最大地址范围为

2^36=64G 。

2. 数据线用来传送数据信号 , 它是双向的 ,即数据既可以由 CPU送到存储器和外设 , 也可以由存储器和外设送到 CPU 。数据总线的位数 ( 也称总线宽度 )

是微型计算机的一个重要指标 . 它与 CPU 的位数相对应，决定了一次传输数据的长度，字长。但数据的含义是广义的 , 数据线上传送的信号不一定是真正的数据 , 可以是指令码、状态量、也可以是一个控制量。

3. 控制总线是双向的，用于传送控制信号的 , 其中包括 CPU送往存储器和输入 / 输出接口电路的控制信号如读信号、写信号、中断响应信号、中断请求信号、准备就绪信号等。　

1. 2001 年初中组（ 8 ）：断电后计算机信息依然存在的部件为 ( C )。A) 寄存器 B)RAM 存储器 C)ROM 存储 D) 运算器

2. 2001 年初中组（ 11 ）：说一台微机的 CPU 是用的 PII300 ，此处的 300确切指的是 ( A )。 A)CPU 的主时钟频率 　　　　 B)CPU产品的系列号 C) 每秒执行 300百万条指令 　 D) 此种 CPU允许最大内存容量

3. 2001 年初中组（ 17 ）：下列设备哪一项不是计算机输入设备 ( d )。 A)鼠标 　 B)扫描仪 　 C) 数字化仪 　 D)绘图仪

4. 2001 年初中组（ 18 ）：在计算机硬件系统中， cache 是 ( D ) 存储器。 A) 只读 　 B) 可编程只读 　 C) 可擦除可编程只读 　 D) 高速缓冲

5. 2003 高中 dx 13． CPU访问内存的速度比访问下列哪个 ( 些 ) 存储设备要慢 (AD

)。 A) 寄存器 B) 硬盘 C)软盘 D) 高速缓存 E)光盘

6. 2003 高中 dx 17．下列哪个 ( 些 )不是个人计算机的硬件组成部分 (B )。 A) 主板 B)虚拟内存 C) 电源 D) 硬盘 E)总线

7. 2004 高中 下面哪个部件对于个人桌面电脑的正常运行不是必需的（ C ）。CPU B. 图形卡（显卡） C. 光驱 D. 主板 E. 内存

8.  2004 高 中 静电吸附墨粉后转移到纸张上 ， 是哪种输 出 设 备 的 工 作 方式（ C ） 。针式打印机 B. 喷墨打印机 C. 激光打印机 D. 笔式绘图仪 E. 喷墨绘图仪

2004 高中 下列哪个（些）不是计算机的存储设备（ a c ）。 A. 文件管理器 B. 内存 C. 显卡 D. 硬盘 E. U盘2005 高中 6. 下列设备中没有计算功能的是（ E ）。 A. 笔记本电脑 B. 掌上电脑 C. 智能手机 D. 电子计算器 E. 液晶显示器2006 高中 2. BIOS （基本输入输出系统）是一组固化在计算机内（ C ）上一个

ROM 芯片上的程序。 A. 控制器 B. CPU C. 主板 D. 内存条 E. 硬盘2006 高中 dx 17. 以下断电之后将不能保存数据的有（ CD ）。 A. 硬盘 B. ROM C. 显存 D. RAM2007 高中 1. 在以下各项中。（ D    ）不是 CPU 的组成部分。 A. 控制器 B. 运算器 C. 寄存器 D. 主板 E. 算术逻辑单元 (ALU) 2007 高中 3. 在下列各项中，只有（ D ）不是计算机存储容量的常用单位。

A.Byte        B. KB        C. MB        D. UB        E. TB 2007 高中 dx17. 以下断电之后将仍能保存数据的有（ AB      ）。

A. 硬盘 B. ROM              C. 显存 D. RAM 2008 高中 2．微型计算机中，控制器的基本功能是（ A ）。

A．控制机器的各个部件协调工作  B．实现算数运算与逻辑运算 C．存储各种控制信息 D．获取外部信息 E．存放程序和数据

2008dx12 计算机在工作过程中，若突然停电， ( AC ）中不会丢失信息不会丢失。A．硬盘 B． CPU C． ROM D． RAM

①CPU访问内存的速度比访问下列哪个（些）存储设备要慢（ ）。（ NOIP9 ） A ）寄存器 B ）硬盘 C ）软盘 D ）高速缓存 E ）光盘

②微型计算机中，（ ）的存取速度最快。 (NOIP8)

A ）高速缓存 B ）外存储器 C ）寄存器 D ）内存储器

③在计算机硬件系统中， cache是 ( ) 存储器 (NOIP7)

　 A)只读 　 B) 可编程只读 　 C) 可擦除可编程只读 　 D) 高速缓冲

AD

c

D

2 、图灵——计算机界最高奖“图灵奖”

图灵 1912 年生于英国伦敦， 1954 年死于英国的曼彻斯特，他是计算机逻辑的奠基者，许多人工智能的重要方法也源自于这位伟大的科学家。他对计算机的重要贡献在于他提出的有限状态自动机也就是图灵机的概念，对于人工智能，它提出了重要的衡量标准“图灵测试”，如果有机器能够通过图灵测试，那他就是一个完全意义上的智能机，和人没有区别了。他杰出的贡献使他成为计算机界的第一人，现在人们为了纪念这位伟大的科学家将计算机界的最高奖定名为“图灵奖”。

3、 Ada Lovelace——世界上第一位程序员。

4 、结构化程序设计由迪克斯特拉 (E.W.dijkstra)在 1969 年提出，是以模块化设计为中心

5 、二进制的提出者 1646年 7月 1日 ,莱布尼茨出生于德国东部莱比锡的一个书香之家 ,父亲弗里德希莱布尼茨是莱比锡大学的道德哲学教授 ,

3. 在下面各世界顶级的奖项中，为计算机科学与技术领域作出杰出贡献的科学家设立的奖项是（ ）。 noip12A. 沃尔夫奖 B. 诺贝尔奖 C. 菲尔兹奖 D. 图灵奖 E. 南丁格尔奖

11. 在下列关于图灵奖的说法中，正确的有（ ）。 noip14A. 图灵奖是美国计算机协会于 1966 年设立的，专门奖励那些对计算机事业作出重要贡献的个人B. 图灵奖有“计算机界诺贝尔奖”之称C. 迄今为止，还没有华裔计算机科学家获此殊荣D. 图灵奖的名称取自计算机科学的先驱、英国科学家阿兰 · 图灵

2000 Andrew Chi-Chih Yao --- PhD, UIUC; Prof, Princeton (now at 清华 )因对计算理论做出了诸多根本性的重大贡献 . ( 图灵奖自创立以来获得该奖项的首位华裔学者 ,全球华人的骄傲 )  

②第一个给计算机写程序的人是（ ）。 (NOIP9)    A ） Alan Mathison Turing    B ） Ada Lovelace        

C ） John von Neumann D ） John Mc-Carthy         

E ） Edsger Wybe Dijkstr

1 、英国著名诗人拜伦的女儿 Ada Lovelace( 爱达 ). 由于她在程序设计上的开创性工作， Ada Lovelace 被称为世界上”第一位程序员”。“世界上第一位软件工程师”。

2 、董铁宝是“中国第一个程序员”。董铁宝 1945年赴美国学习，在伊利诺伊大学学习、研究时，他参与了第一代电子计算机伊利亚克机的设计、编程和使用。董铁宝于 1956年回到中国并任教于北京大学，成为王选（计算数学专业院士）的老师。董铁宝在 1968年文化大革命期间自杀身亡。

B

考题 : NOIP10

1 、美籍匈牙利数学家冯·诺依曼对计算机科学发展所做出的贡献包括（ ）。

A) 提出理想计算机的数学模型，成为计算机科学的理论基础。B) 提出存储程序工作原理，对现代电子计算机的发展产生深远影响。C) 设计出第一台具有存储程序功能的计算机 EDVAC 。D) 采用集成电路作为计算机的主要功能部件。E) 指出计算机性能将以每两年翻一番的速度向前发展。

3. 在下面各世界顶级的奖项中，为计算机科学与技术领域作出杰出贡献的科学家设立的奖项是（ ）。 noip12A. 沃尔夫奖 B. 诺贝尔奖 C. 菲尔兹奖 D. 图灵奖 E. 南丁格尔奖

11. 在下列关于图灵奖的说法中，正确的有（ ）。 noip14A. 图灵奖是美国计算机协会于 1966 年设立的，专门奖励那些对计算机事业作出重要贡献的个人B. 图灵奖有“计算机界诺贝尔奖”之称C. 迄今为止，还没有华裔计算机科学家获此殊荣D. 图灵奖的名称取自计算机科学的先驱、英国科学家阿兰 · 图灵

2000 Andrew Chi-Chih Yao --- PhD, UIUC; Prof, Princeton (now at 清华 )因对计算理论做出了诸多根本性的重大贡献 . ( 图灵奖自创立以来获得该奖项的首位华裔学者 ,全球华人的骄傲 )  

4 、下面哪个部件对于个人桌面电脑的正常运行不是必需的（ ）。 NOIP10　　 A.CPU B. 图形卡（显卡） C. 光驱 D. 主板 E. 内存５、用静电吸附墨粉后转移到纸张上，是哪种输出设备的工作方式（ ）。 NOIP10 A.针式打印机 B. 喷墨打印机 C. 激光打印机 D. 笔式绘图仪 E. 喷墨绘图仪

６、下列哪个（些）不是计算机的存储设备（ ）。 NOIP10 A.文件管理器 B. 内存 C. 显卡 D. 硬盘 E. U盘７ 、下列说法中正确的有（ ）。 NOIP10　　 A.CPU 的基本功能就是执行指令。 B.CPU 的主频是指 CPU在 1 秒内完成的指令周期数，主频越快的 CPU 速度一定越快。

C.内部构造不同的 CPU 运行相同的机器语言程序，一定会产生不同的结果。 D. 在一台计算机内部，一个内存地址编码对应唯一的一个内存单元。 E. 数据总线的宽度决定了一次传递数据量的大小，是影响计算机性能的因素之一。８、彩色显示器所显示的五彩斑斓的色彩，是由哪三色混合而成的（ ）。 NOIP10 A.红 B. 白 C. 蓝 D. 绿 E. 橙９、下列哪个（些）是 64 位处理器（ ）。 NOIP10 A. Intel Itanium B. Intel Pentium III C. AMD Athlon64 D. AMD Opteron E. IBM Power 5

C,C,C,ADE,ACD,ACDE

NOIP11

6. 下列设备中没有计算功能的是（ ）。A. 笔记本电脑 B. 掌上电脑 C. 智能手机 D. 电子计算器 E. 液晶显示器

7. Intel 的首颗 64 位处理器是（ ）。A. 8088 B. 8086 C. 80386 D. 80486 E. Pentium

15. 下列外设接口中可以通过无线连接的方式连接设备的是（ ）。A. USB 2.0 高速版 B. 红外 C. 蓝牙 D. 串口 E. IEEE 802.11g 无线网卡

17. 以下哪个（些）不是计算机的输出设备（ ）。A. 鼠标 B. 显示器 C. 键盘 D. 扫描仪 E. 绘图仪

18. 以下断电之后将不能保存数据的有（ ）。A. 硬盘 B. 寄存器 C. 显存 D. 内存 E. 高速缓存

E,E,BCE,ACD,BCDE

17. 以下断电之后将不能保存数据的有（ ）。 noip12A. 硬盘 B. ROM C. 显存 D. RAM

17. 以下断电之后仍能保存数据的有（ ）。 noip13A. 硬盘 B. ROM C. 显存 D. RAM

12．计算机在工作过程中，若突然停电，（ ）中的信息不会丢失。 noip14A. 硬盘 B. CPU C.ROM D. RAM

2 ．微型计算机中，控制器的基本功能是（ ）。 noip14A. 控制机器各个部件协调工作 B. 实现算术运算和逻辑运算 C. 存储各种控制信息 D. 获取外部信息E. 存放程序和数据

1. 在以下各项中，（ ）不是 CPU 的组成部分。 noip13A. 控制器 B. 运算器 C. 寄存器 D. 主板 E. 算术逻辑单元(ALU)

1. 在以下各项中。（ ）不是 CPU 的组成部分。 noip12A. 控制器 B. 运算器 C. 寄存器 D. ALU E. RAM

2 、 BIOS （基本输入输出系统）是一组固化在计算机内（ ）上一个 ROM 芯片上的程序。 noip12A. 控制器 B. CPU C. 主板 D. 内存条 E. 硬盘

① 中央处理器（ CPU ）能访问的最大存储器容量取决于（ ）。 (NOIP8 NOIP7)

A ）地址总线 B ）数据总线 C ）控制总线 D ）实际内存容量

②计算机系统总线上传送的信号有（ 　　） (NOI6)A.地址信号与控制信号　 B. 数据信号、控制信号与地址信号C. 控制信号与数据信号　 D. 数据信号与地址信号

A

B