江苏省三级考试必备：计算机基础知识概述与电子计算机发展史

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"《三级偏软修改版》是一份针对江苏省三级考试的PDF文档，专注于计算机基础知识的讲解。该章节详述了计算机从古至今的发展历程，从人类历史上重大科技发明的视角来看待计算机的诞生和演变。首先，章节开始介绍了计算机的起源和发展，指出18世纪的蒸汽机引发了工业革命，而20世纪的计算机则引领了信息时代。早期的人类为了提高计算效率，创造了各种计算工具，直到ENIAC的诞生，标志着电子计算机时代的开启。ENIAC的出现不仅象征着计算工具从机械到电子的转变，也从模拟计算过渡到数字计算，是计算工具历史上的一个里程碑。计算机的发展按时间顺序可以划分为三个阶段：传统大中型计算机时代、微型计算机时代和计算机网络时代。每个阶段都有其代表性技术和特点，如第一代电子管计算机体积庞大、速度慢且可靠性低，而第二代晶体管计算机则显著提高了性能，引入了高级编程语言。进入微电子时代，集成电路和大规模集成电路的使用使得计算机更小巧、高效，直至现在的超大规模集成电路，性能和便捷性持续提升。在硬件层面，计算机由硬件和软件组成，硬件发展经历电子管、晶体管、集成电路、大规模集成电路到超大规模集成电路的变迁。这些技术进步不仅体现在计算机体积、速度、可靠性和成本上，还推动了计算机功能的扩展和多样化。总结来说，《三级偏软修改版》中的这一章提供了对计算机基础知识的深入理解，包括计算机的历史沿革、技术进步和不同发展阶段的特点，对于理解和备考江苏省三级考试具有重要意义。"

在产生国标码(交换码)时，区码和位码分别加2 0 H ，可理解为是为了避开A S C I I码的控制码

的编码范围。

• 汉字内码在计算机中，如果汉字用双字节国标码(交换码)编码，会发生与A S C I I码冲突

的问题。为了克服冲突问题，将中文国标码 (交换码)两个字节的高位置1。

定义：汉字内码＝汉字国标码(交换码)＋8 0 8 0 H

例如，“大”字的内码＝“大”国标码(交换码)＋8 0 8 0 H ＝3 4 7 3 H＋8 0 8 0 H＝0 B 4 F 3 H

在微型计算机中，目前主要采用这种内码对汉字进行编码。内码也称为汉字的机内码。

除了上述简体汉字G B 2 3 1 2 －8 0 国标码之外，还有繁体汉字国家标准 G B 1 2 3 4 5 －9 0《信息

交换用汉字编码字符集

—

辅助集》及台湾地区使用的繁体汉字B I G－5码。

由于各个国家和民族语言文字的多样化，传统的单字节编码和各个国家或地区的特殊编码

对计算机全球化通讯和应用带来障碍，为此，国际标准化组织制定了 ISO 10646，即《通用编

码字符集》(Universal Coded Character Set，缩写为U C S )。U C S采用四字节编码，涵盖了全世界

现有语种字符和符号的标准编码，用于全世界现有语种字符和符号数字化表示、传输、交换、

存储、处理、输入、输出等，真正实现多文种信息处理。我国制定了与 ISO 10646兼容的汉字

编码标准G B 1 3 0 0 0 。U C S中的表意文字采用中国、日本、韩国汉字统一编码方式，即C J K编码。

1.3.3 汉字输入/输出

由于中文汉字有成千上万个之多，不可能使用一个庞大的中文字符键盘输入汉字，而是借

助于西文键盘输入汉字。一个汉字使用一个或多个键来表示，这种表示方法称为汉字输入编码。

就像用拼音法或偏旁部首法在一本字典中查找一个汉字一样，拼音编码或五笔字型编码能够在

计算机汉字库中查找出所需汉字。

汉字输入编码方案分为四大类：数字编码，用数字对汉字进行编码，如电报码、区位码等。

这种编码难记忆，但没有重码。字音编码，一种基于汉语拼音的编码方案，如全拼、双拼、简

拼、智能拼音等。字音编码的优点是简单易学，缺点是重码率高。字型编码，一种将汉字按形

状拆分归类的编码方案，如五笔字型编码等。字型编码的优点是重码率低、输入速度快，缺点

是编码规则复杂。音型编码，结合了字音编码和字型编码的优缺点，简化了编码规则，降低了

重码率，但难以掌握。

一般情况下，计算机文字专业录入人员 (打字员)首选五笔字型输入法，录入速度快；非专

业录入人员喜欢使用智能拼音输入法，简单易用。

注意：汉字输入编码和汉字内码是两个不同的概念。采用不同输入编码输入的同一个汉字，

汉字内码是唯一的。就像用拼音法和偏旁部首法查找的同一个汉字在字典的同一个位置 (页码)

一样。例如，汉字“大”的拼音输入法编码是“ D A ”，五笔

字型编码是“D D ”，而其内码是“B 4 F 3 H”。

汉字输出是指把汉字通过屏幕显示出来或送到打印机打

印出来。显示字库或打印字库保存了汉字显示或打印形状图。

每一个汉字可能有多个显示形状图和多个打印形状图，即多

种字体。不同的字体对应不同的字库，如仿宋体、宋体、楷

体、黑体等。在显示或打印一个汉字时，计算机以该汉字内

码作为索引，先在对应的汉字库中找到该汉字的字形描述图，

再送往显示器或打印机。

点阵字库是很早在计算机中描述汉字字形图的一种方法。

16基基最新计算机等级考试教程

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图1-4 行楷点阵字形例图

它是用1 6×1 6、2 4×2 4等二进制点阵描述一个汉字，黑点用1表示，空白用0表示。很显然，点

阵越多，描绘的汉字越细致，占用计算机的存储空间也多。 1 6 ×1 6 点阵描绘一个汉字需要 2×

1 6 ＝3 2个字节的空间，2 4 ×2 4 点阵描绘一个汉字需要 3×2 4 ＝7 2 个字节的空间。1 6 ×点阵是最

简单的汉字字形点阵，目前使用的中文传呼机和中文手机的汉显均采用1 6 ×1 6点阵。不同点阵、

不同字体对应不同的字库文件，如1 6 ×1 6 点阵宋体字库文件、1 6×1 6 点阵楷体字库文件、2 4×

2 4点阵黑体字库文件等。

轮廓字库表示汉字的精细程度比较高，也比较复杂。轮廓字形是把汉字的笔画轮廓用一组

直线和曲线来勾画，直线和曲线用数学描述。一个汉字在输出之前，先经过数学运算处理，再

转换成点阵形式输出。由于采用数学描述，轮廓字形具有大小任意变化、字形精细等特点。

Wi n d o w s 中的Tr u e Ty p e字体就是一种轮廓字形。

点阵字库是预先将汉字字形点阵图的二进制描述编排好，如 1 6×1 6点阵字库、1 6×1 6点阵

字库、2 4×2 4点阵字库、4 8×4 8点阵字库等。点阵字形的大小无法任意平滑调整。用点阵字形

显示或打印小号汉字，字形效果较好；用轮廓字形显示或打印大号汉字，字形效果较好。在计

算机中，点阵字形和轮廓字形都被采用。

1.4 数字逻辑电路基础

1.4.1 布尔代数

布尔代数是英国数学家G e o rgn Boole在1 9 世纪中叶创立的一种逻辑推理的代数方法。二元

布尔代数的变量取值只有0或1两个值。二元布尔代数是数字系统和逻辑电路分析设计的数学工

具。布尔代数也称为逻辑代数。

在逻辑代数中，逻辑变量可以用A、B、C、…或X、Y、Z…表示。但是，逻辑变量的含义

和取值不同于一般代数中的变量。逻辑变量的取值只有 0或1两个值。这里的0和1已经失去了数

量的意义，它可能表示开关的通与断、电位的高与低、事件的真与假等等。这种变量的特点是

具有二值性。

1. 逻辑代数的基本运算

在逻辑代数中，逻辑变量之间存在某种因果关系，这

种关系称为逻辑关系。逻辑关系有三种：与、或、非，也

称为逻辑乘法、逻辑加法、逻辑非。分别标记为：“·”、

“＋”、“－”。

1) 逻辑与又称逻辑乘，是二元运算符，运算符连接

两个变元(变量)。当逻辑变量A和B同时为1 (真)时，结果 Z

才是1 ( 真)。即当条件 A和B同时满足时，事件才会发生。

与关系表达式书写为

Z＝A·B

或 Z＝A B

表1 - 4列出了变量 A和B的可能取值和运算结果 Z的取

值，称为真值表。

2) 逻辑或又称逻辑加，是二元运算符。当逻辑变量

A和B其中一个为1 (真)时，结果Z是1 ( 真)。即当条件A和B

同时满足或者其一满足时，事件才会发生。或关系表达式

第 1 章基基础知识基基17

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表1-4 与真值表

输入输出

A B Z

0 0 0

0 1 0

1 0 0

1 1 1

表1-5 或真值表

输入输出

A B Z

0 0 0

0 1 1

1 1 1

1 0 1

3. 逻辑代数的基本规则

在逻辑代数中有三条重要规则，即：代入规则、反演规则、对偶规则。这些规则在逻辑函

数化简、公式推导证明中常常采用。

(1) 代入规则

在逻辑代数中，将一个等式左右两端某一个变量出现的位置全部替换为一个逻辑函数，等

式仍然成立，此即为代入规则。这是由于任何一个逻辑函数的取值和逻辑变量一样，要么是 1、

要么是0。例如

A·( B ＋C )＝A·B＋A·C

将等式中的变量C替换为D＋E，即C＝D＋E，则有

A·( B ＋D＋E )＝A·B＋A·( D＋E ) ＝A·B＋A·D＋A·E

(2) 反演规则

设逻辑函数F，

–

F称为F的反(逻辑反)函数，

–

F和F互为反(逻辑反)函数。如果将F函数中的所

有与运算符替换为或运算符，或运算符替换为与运算符，所有变量取反，0替换为1，1替换为0，

则得到的新函数为原函数的反函数。例如

F＝A

B＋CD

则

＝( A ＋B

) (C

＋D )

(3) 对偶规则

设逻辑函数F，如果将函数F中的所有与运算符替换为或运算符，或运算符替换为与运算符，

0替换为1，1替换为0，所有变量保持不变，则得到的新函数为原函数的对偶式，记为 F '。例如

F＝A

B＋CD

则有对偶式

F '＝(A

＋B ) ( C＋D

)

所谓对偶规则，是指两个逻辑函数F和G相等，则其对偶式F

和G

也相等。即：若F＝G则F

＝G

4. 逻辑函数的化简

逻辑表达式有两种最基本的形式：乘积项之和、和项之积。乘积项之和也称为与 -或表达

式，是最常用的一种形式。例如

F＝A

B＋B C D ＋CD

实际中，从逻辑问题归纳出来的逻辑函数表达式不是最简的，或者我们要分析设计的逻辑

函数表达式不是最简的，直接用门电路实现也是不经济的。利用逻辑代数中的定律和规则，对

逻辑函数进行化简，化简为乘积项之和形式。逻辑表达式化简的最终目标是每个乘积项的变量

数最少、和项最少。例如F＝A

＋A

B CD

＋A BC

＋A B CD

利用基本定律演算化简过程如下

F＝A

＋A

B C D

＋A BC

＋A B CD

＝BD

＋A

C＋AC

＋A C )

＝BD

＋C ) ＋A (C

＋C ) )

＝BD

＋A )

＝BD

利用逻辑代数中的公理和定律对逻辑表达式演算化简，求出最简单的表达式形式，称为代

数化简法。

第 1 章基基础知识基基19

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5. 卡诺图

逻辑函数可以用真值表的形式、代数表达式的形式和卡诺图来描述。卡诺图是一种逻辑变

量组合排列有规则的平面几何图形。卡诺图由 Ve i t c h 和K a r n a u g h提出，开创了逻辑函数用图形

方式描述和用图形方式化简的先河。

对n个变量的逻辑函数，其函数最小项是指 n个变量的乘积项。在该乘积项里，每个变量均

以原变量或反变量的形式出现，且只出现一次。据此， n个变量的逻辑函数的最小项个数为2

。

卡诺图是真值表的图形化。真值表是将 2

最小项按二进制规律排列成一维形式，如表 1 . 6逻

辑表达式Z＝A B＋C

的真值表所示。而卡诺图是将 2

最小项按二组变量规律排列成二维矩阵形

式，且任何两个相邻最小项中有一个变量互反，其余变量形式相同。这种关系称为逻辑相邻关

系。图1 - 5给出了二、三、四变量卡诺图。

图1-5 二、三、四变量卡诺图

对于不是由最小项之和形式表示的逻辑函数，采用互补定律 A＋A

＝1将其演变展开成最小

项之和的标准形式，以便于用卡诺图描述。例如

F＝A B＋B

C＋A

B D

＝A B ( C ＋C

)＋( A ＋A

C＋A

B ( C ＋C

) D

＝A B C＋A BC

＋AB

C＋A

B C D ＋A

＝A B C ( D＋D

)＋A B C

( D ＋D

)＋AB

C ( D ＋D

)＋A

C ( D ＋D

)＋A

B C D＋A

＝A B C D ＋A B CD

＋A B C

D＋A BC

＋AB

C D＋AB

＋A

C D ＋A

＋A

B C D ＋A

逻辑函数的卡诺图是这样制作的：对于逻辑函数等价

变形后最小项之和的标准形式中出现的最小项，在卡诺图

对应位置填写 1；否则，填写 0。上例中的四变量逻辑函

数，最小项之和的标准形式中有 1 0 个最小项，在 1 0个卡

诺图对应位置填写 1，其余位置填写 0。其卡诺图如图 1 - 6

所示。

卡诺图不但能够描述逻辑函数，也是逻辑函数化简的

有效工具。

20基基最新计算机等级考试教程

图1-6 F = AB +

–

BC + ABD 卡诺图

A B

C D

0 0 0 1 11 1 0

11 0 0 1 1

0 1 0 1 1 0

11 1 1 1 1

1 0 0 0 1 1

–

A BC

D AB

CD AB

A B C

D A B C D

A B C

–

BCD A

–

C A

–

BC ABC

–

A B

–

00 01 11 10

01 01 11 10

0 1

3 2

8 9

15 14

11 10

1 3

4 5 7

–

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