计算机基本结构与工作原理
一、微型计算机系统概述
一个完整的计算机系统应包括硬件系统和软件系统两大部分。
（1）计算机硬件是指组成一台计算机的各种物理装置，由各种器件和电子线路组成。各种物理器件，是计算机进行工作的物质基础。是计算机的“躯壳”。
（2）计算机软件是指在硬件设备上运行的各种程序以及有关的资料。所谓程序是用于指挥计算机执行各种操作以便完成指定任务的指令集合。计算机程序通常都是由计算机语言来编制，编制程序的工作称为程序设计。它是计算机的“灵魂”。
“裸机”：没有软件的计算机通常称为“裸机”。
理解：它们的区分犹如把一个人分成躯体和思想一样，躯体是硬件，思想则是软件。
计算机系统的基本组成
（一）计算机硬件系统
计算机硬件的基本功能是接受计算机程序的控制，并实现数据输入、运算、数据输出等一系列根本性的操作。在基本的硬件结构方面，一直沿袭着冯·诺伊曼的传统框架，即计算机硬件系统由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大基本部件构成，如图所示：
?运算器（A r i t h m e t i c L o g i c a l U n i t）?控制器（C o n t r o l U n i t）
?存储器（M e m o r y）
内存储器
外存储器
?输入设备（I n p u t D e v i c e）
?输出设备（O u t p u t D e v i c e）
中央处理器
C P U
外部设备（简称外设）
1.控制器：
是计算机的控制部件，它控制其他部件协调统一的工作，并能完成对指令的分析和执行，是计算机的控制中心，实现处理过程的自动化。计算机系统各个部件在控制器的控制下协调地进行工作：
?控制器控制输入设备将数据和程序从输入设备输入到内存储器。
?在控制器指挥下，从存储器取出指令送入控制器。
?控制器分析指令，指挥运算器、存储器执行指令规定的操作。
?运算结果由控制器控制送存储器保存或送输出设备输出。
2.运算器：
用于加工、处理数据的部件，其功能是在控制器的指挥下，对信息
或数据进行处理和运算，主要完成对数据的算术运算和逻辑运算，其内部有一个算术逻辑运算部件ALU（Arithmetical Logic Unit ）和若干种寄存器。
运算器主要工作是数据处理（运算）和暂存运算数据。
CPU ：控制器+运算器
●CPU的性能基本决定了计算机的性能，CPU是整个电脑系统的核心。
●CPU的主要性能指标有：
（1）主频：即CPU的时钟频率。
（2）时钟频率：即CPU的外部时钟频率。
（3）内部缓存：即封闭在CPU芯片内部的高速缓存。
（4）外部缓存：即CPU外部的高速缓存。
（5）MMX技术：是“多媒体扩展指令集”的缩写。
（6）制造工艺。
3.存储器（Memory）：
计算机的记忆装置，主要是存放程序和数据。
分类：内存储器（主存储器/内存）、外存储器（辅助存储器/外存）和缓冲存储器Cache。
（1）内存储器（Memory）：直接和运算器、控制器、I/O设备交换信息；
分类：随机（存取）存储器RAM（Random Access Memory）和只读（存取）存储器ROM（Read-Only Memory）两种。主机：控制器+运算器+内存储器
①RAM（读写存储器）
特点：可以随时根据需要读出或写入新的信息，一旦关机（断电）后，信息不再保存，即可读、可写、断电信息消失。分类：静态存储器SRAM和动态存储器DRAM
?静态存储器SRAM
特点：只要存储单元上加有工作电压，它上面存储的信息就将保持。
?动态存储器DRAM
特点：主存储器一般采用动态存储器DRAM。动态RAM由于是利用MOS 管极间电容保存信息，因此随着电容的漏电，信息会逐渐丢失，为了补偿信息的丢失，要每隔一定时间对存储单元的信息进行刷新。
目前主要用同步动态存储器SDRAM （Synchronous Dynamic RAM）和双速率DDR SDRAM（Double Data Rate SDRAM ）内存储器。RDRAM（Rambus DRAM）是美国Rambus公司研制的另一种性能更高，速度更快的内存，有很大的发展前景。
不论是静态RAM还是动态RAM，当电源电压去掉时，RAM中保存的信息都将全部丢失。
②ROM（只读存储器）
特点：只有在特定条件下才能写入，通常只能读出而不能写入，断电后，ROM中的原有内容保持不变，即可读、不可写、断电信息不消失。ROM一般用来存放自检程序、配置信息等。如计算机启动用的BIOS芯片。
ROM：在制造过程中，将资料以一特制光罩（mask）烧录于线路中，其资料内容在写入后就不能更改；PROM可编程只读存储器：用一定设备将编好的程序固化在PROM中，仅能写录一次；
EPROM可擦可编程只读存储器：写入其中的内容需用紫外光长时间照射才能擦除；
EEPROM电可擦可编程只读存储器：运作原理类似EPROM，但是抹除的方式是使用高电场来完成，因此不需要透明窗。
在计算机系统里，RAM一般用作内存，ROM用来存放一些硬件的驱动程序，也就是固件。
③Cache（高速缓冲内存/缓存）：可读、可写、读写速度接近CPU。
作用：高速缓冲存储器Cache 是为了提高DRAM（动态存储器）与CPU之间的传输速率，其基于的原理是内存中“程序执行与数据访问的局域性行为”。
理解：当CPU处理数据时，它会先到高速缓存中去寻找，如果数据因之前的操作已经读取而被暂存其中，就不需要再从主内存中读取数据——CPU的运算速度要比内存快得多，因此若要经常存取主内存的话，就必须等待数个CPU周期从而造成浪费，为此在此传输过程中放置一存储器，存储CPU经常使用的数据和指令。这样可以提高数据传输速度。可分一级缓存和二级缓存。
●一级缓存
即L1 Cache。集成在CPU内部中，用于CPU在处理数据过程中数据的暂时保存。由于缓存指令和数据与CPU同频工作，L1级高速缓存缓存的容量越大，存储信息越多，可减少CPU与内存之间的数据交换次数，提高CPU的运算效率。但因高速缓冲存储器均由静态RAM组成，结构较复杂，在有限的CPU芯片面积上，L1级高速缓存的容量不可能做得太大。
●二级缓存
即L2 Cache。由于L1级高速缓存容量的限制，为了再次提高CPU的运算速度，在CPU外部放置一高速存储器，即二级缓存。工作主频比较灵活，可与CPU同频，也可不同。CPU在读取数据时，先在L1中寻找，再从L2寻找，然后是内存，在后是外存储器。所以L2对系统的影响也不容忽视。
凡是位于速度相差较大的两种硬件之间的，用于协调两者数据传输速度差异的结构，均可称之为Cache。现在Cache 的概念已经被扩充了：不仅在CPU和主内存之间有Cache，而且在内存和硬盘之间也有Cache（磁盘高速缓存），乃至在硬盘与网络之间也有某种意义上的“Cache”（Internet临时文件夹）。
三级存储系统
（2）外存储器
外存储器即辅助存储器，用来存储大量暂时不参加运算或处理的数据和程序，是主存的后备和补充，也是计算机的一种重要的外部设备。微型计算机常用的外存储器有软磁盘存储器、硬磁盘存储器和光盘存储器。
软盘驱动器和硬盘驱动器可分别对软磁盘和硬磁盘进行数据读写，软磁盘(简称软盘)和硬磁盘(简称硬盘)都是磁表面数据存储介质，它们分别由圆形的软质和硬质薄片基质均匀地涂上一层磁性材料而构成。使用时，通过驱动器中的读写磁头在磁盘上进行磁-电转换，完成数据读写，工作过程类似于常用的磁带录音机的放音和录音。
①软磁盘（Floppy Disk或FD）
?软磁盘的结构及分类
软磁盘(原称flexible，后称floppy disk或diskette)是人们广泛使用的一种廉价存储介质。它是由聚酯塑料盘涂布一层磁薄膜而制成的。这种磁膜容易磁化并有一定的矫顽力，如氧化铁、渗钴氧化铁、钡铁氧体等。
按盘片的直径来分，软盘有8，5.25(约130 mm，简称5寸盘)和3.5英寸(约90 mm，简称3寸盘)等几种。其中8英寸软盘和5.25英寸软盘已基本淘汰，目前使用较多的是3寸盘。市场上陆续推出的还有2.5英寸盘(简称2寸盘)甚至1.5英寸盘(简称1寸盘)。
按软盘驱动器磁头工作方式，可以分为单面(Single Side，SS)和双面(Double Side，DS)读写；按数据记录方式又有单密度(Single Density，SD)、双密度(Double Density，DD)和高密度(High Density，HD) 3种，单密盘和双密盘统称为低密盘；按扇区划分又有硬分段和软分段之分。目前使用最多的是DSHD 3寸软盘。
当软盘不在驱动器内时，金属滑片自动盖住封套上的开口。软盘背面右下角为写保护手拨开关，当滑片盖住孔时，
磁盘能进行读写访问，打开此孔时，即为写保护。
为方便使用、高效操作，在盘片和软磁盘驱动器上设置了反插保护装置，当操作员不慎将盘片插反或弄错方向时，保护装置起作用，使盘片插不进，这样可及早发现错误并及时纠正。
?软盘的存储格式
存储在软盘上的信息是按一定的格式排列存放的，就像在停车场上要给每辆汽车划出停放位置一样，故新磁盘使用之前一般应进行格式化。格式化的主要操作就是划分扇区，指明其大小并写入地址标志。
存储容量按下列公式计算：
存储容量=面数×每面的磁道数×每道扇区数×每扇区字节数。
?软盘驱动器
软盘驱动器(floppy disk drive)简称软驱，由机械转动装置和读写磁头两部分组成。机械部分又由主轴驱动系统和磁头定位系统组成。
软驱的全部机械运动与读写操作，必须在软盘控制适配卡(插在母板的扩展槽中或集成在主板上)的控制下完成。该卡把驱动器与主板联接起来，使磁盘存储系统成为整个计算机系统的一个有机组成部分。
②硬磁盘
硬盘是计算机系统最主要的外部存储设备，硬盘驱动器主要由磁盘组、读写磁头、定位机构和传动系统部件组成。主要性能指标有容量、读写速度、转速、数据缓存、平均存取时间等，存储容量的分档则很多，从最初的20 MB到现在的数GB甚至几十GB等。目前硬盘采用的有IDE标准接口、ESDI标准接口、SCSI标准接口等。其中，IDE是智能驱动设备(Intelligent Driver Equipment)的缩写，为微型机所采用。ESDI是增强性小型设备接口(Enhanced Small Device Interface)的缩写，为IBM PS/2所采用。SCSI是计算机小系统接口(Small Computer System Interface)的缩写，为Apple 的Macintosh所采用。当然，这些接口也不限于只连接硬盘机，还可以连接打印机、光盘机等外部设备。
③光盘存储器
利用强激光束把信息存储在光盘上，形成一组组凹坑。
从20世纪80年代初CD光盘从音响领域跨入计算机领域之后，CD光盘的技术和应用发展很快，性能有了大幅度提高。目前，用于计算机系统的光盘有3大类：只读型光盘、一次写入型光盘、可抹型光盘。
?只读型光盘CD-ROM（Compact Disk Read Only Memory）
特点：只能写一次，即在制造时由厂家把信息写入，写好后信息永久保存在光盘上。将光盘通过光盘驱动器接在微机系统上，就能读出盘上的信息。
从光盘读出信息时，把光盘插入光盘驱动器中(驱动器装有功率较小的激光光源，不会烧坏盘面)，由于光盘表面的凹凸不平，故使反射光强弱的变化经过解调后，通过微机的显示器即可在屏幕上阅读输出的信息。
CD-ROM非常适合存储百科全书、技术手册、图书目录、文献资料等内容庞大的信息。
CD-ROM的进一步发展是DVD-ROM (Digital Video Disk - Read Only Memory )。一张DVD-ROM盘片的存储容量可达4.7 GB甚至更大，DVD-ROM驱动器的数据传输速率也更高，并可兼容CD-ROM光盘片，具有很好的应用前景。目前，CD-ROM驱动器有32速、40速多种，DVD-ROM驱动器也有双速、3速、4速、5速等。
?一次写入型光盘CD-R
这种光盘原则上属于读写型光盘，可以由用户写入数据，写入后可以直接读出。但是，它只能写入一次，写入后不能擦除、修改，因此称它为一次写入、多次读出的WORM(Write Once Read Many disk)，或简称为WO，也称CD-R(CR-Recordable，可录式CD光盘)。
WORM的这些特点使它在不允许随意更改文件档案的应用领域获得市场。目前，微机上可配置的CD刻录机，可将信息写入CD-R光盘。在CD-R中，信息写入之后不可改写，所使用的盘片的几何尺寸、信息记录的物理格式和逻辑格式与CD-ROM一样，因而可在普通CD-ROM驱动器上读出信息。数据可以分多次向盘上写入(称为multi-session)。CD-R驱动器也有单速、双速、3速、4速等多种，6倍速CD-R写一张盘只需10 min。
?可抹型光盘CR-RW
可抹型光盘(erasable optical disk)是能够重写的光盘。它有3种主要类型：磁光型、相变型、染料聚合物型。目前，在计算机系统中使用的是磁光型(Magneto Optical disk)可抹光盘，简称为MO，也称CR-RW(CD-ReWritable，可写式CD 光盘)。
大型软件一般都以CD-ROM光盘为载体。经常见到的是CD-ROM出版物(光盘图书)，它容量大、体积小，图、文、声、像并茂，阅读起来非常方便。读者只需根据索引或输入所要查找的条目，机器即可找出所有相关的信息。在阅读某个条目时，也可随时跳到其它相关的条目，完全免去了来回翻阅查找之苦。不仅如此，在阅读时，读者还可随时写下自己的阅读体会和注解，对于需要引用的一些数据、插图、文字段落等可以打印输出，或者在屏幕上剪裁下来，“贴”
到自己所编写的文稿中去。
CD-ROM技术的另一应用是摄影领域。Kodak公司将传统的冲洗技术与数字图像处理、数字显示相结合，使照相术经历了一次革命。拍摄后的胶卷经冲冼成负片之后，在工作站上使用彩色扫描仪输入计算机，经过图像压缩处理后，使用CD-R刻录机把它们写入CD光盘中。一张光盘可“冲洗”约100张照片(3卷胶卷)，还可配以文字说明、背景音乐及语言解说，它们可以在多媒体PC机上播放。
?DVD-ROM
DVD是比VCD水平更高的新一代CD产品。它有DVD-ROM，DVD-RAM，DVD-Video，DVD-Audio多种类型产品，存储容量达4.7 GB以上。其中DVD-Video采用MPEG-2标准，把分辨率更高的图像和环绕立体声的伴音按MPEG-2压缩编码后存储在高密度光盘上，读出速度可达10 Mb/s，每张光盘可存放2 h以上高清晰度的影视节目。目前已有多种产品供应市场。
④可移动存储器
可移动存储器具有体积小，携带方便和支持即插即用等优点，逐渐成为软盘的替代品。目前主要有闪盘（U盘）、MP3、MP4和移动硬盘等。常用U盘主要有128MB、256MB、512MB、1GB、2GB等多种规格，移动硬盘的容量常见的有40GB、60GB、80GB等。
▲内存和外存的比较：
内存：存储信息速度快，断电后存储内容全部丢失。
外存：存储信息不受断电的影响，存取速度相对于内存慢得多了。
▲硬盘、软盘和光盘：
硬盘的容量比较大，负责储存数据，也就是说它能记录的信息比较多，而且一般都装在机箱里面。
软盘的容量就相对比较小了，搬运数据，一般放在机箱外面。
计算机上有个特殊的地方叫做软盘驱动器，要用软盘的时候就把它放进这个地方，不用的时候可以很方便地拿出来带走。打个比方说，计算机像一个工厂，硬盘就是仓库，可以放很多东西，但是仓库是不能随便搬走的；软盘呢，就是卡车，装的东西虽然不多，但是搬运起来很方便。另外硬盘的存取速度比软盘快得多。
因为软盘的容量太小，所以用得越来越少了，近几年用得比较多的是光盘。平时我们用的音乐CD、VCD影碟都是光盘，电脑上用的软件光盘和它们外表看起来是一样的，而且CD和VCD都可以在电脑上使用。
▲存取速度
存取速度，就是我们向磁盘储存数据和从磁盘上得到数据的快慢，这个速度越快，我们等待的时间就越少。
CPU > Cache > SRAM > DRAM > ROM > 硬盘> 光盘> 软盘
▲存储容量
硬盘：40GB、80GB、120GB、250G、320G
软盘：1.44MB
光盘：650MB
▲读和写：
向存储单元保存信息的操作称作“写”操作，向存储单元获取信息的操作称作“读”操作，“读”、“写”时一般都以字节为单位。“读”操作不会影响存储单元中的信息，“写”操作将新的信息取代存储单元中原有的信息。
其实当我们听录音带时，是在读出磁带上的信息，而用磁带录音乐的时候，就是在往磁带里写入信息，磁盘和磁带的存储原理差不多，所以磁盘上的信息也可以很方便地改写。
而光盘的存储原理比较特殊，里面存储的信息不能被轻易地改变。也就是说我们常见的光盘生产出来的时候是什么样，就一直是那样了那我们有没有办法把自己写的文章存在光盘上呢？
有一种特殊的光盘CD-R是可以写的，但需要使用“光盘刻录机”才能把文章写到CD-R光盘上。
在外部存储器中，只有硬盘是装在机箱里面的，而且是最常用的，我们平时使用电脑主要是与硬盘上的各种信息打交道。我们可以运行的各种程序都在硬盘上，比如记事本，还有用记事本写的文章等等，它们都是以文件的形式保存在硬盘上的。
●基本输入/输出系统（BIOS）
主板上有一块Flash Memory（快速电擦除可编程只读存储器，也称为“闪存”）集成电路芯片，其中存放着一段启动计算机的程序，微机开机后自动引导系统。
●CMOS
主板上有一片CMOS集成芯片，它有两大功能：一是实时时钟控制，二是由SRAM构成的系统配置信息存放单元。CMOS采用电池和主板电源供电，当开机时，由主板电源供电；断电后由电池供电。系统引导时，一般可通过Del 键，
进入BIOS 系统配置分析程序修改CMOS中的参数。
4.输入设备：
把原始数据和处理这些数据的程序通过输入接口输入到计算机的存储器中。
功能：将数据、程序及其他信息，从人们熟悉的形式转换为计算机能够识别和处理的形式输入到计算机内部。
常用输入设备：键盘、鼠标、扫描仪、光笔、写字板、数字化仪、条形码阅读器、数码相机、扫描仪、模??数（A/D ）转换器等。从读取数据的角度看，当从磁盘、光盘、电子盘或磁带读取文件时，它们是输入设备。
（1）键盘（Keyboard，简称KB）
（2）鼠标（Mouse）
（3）扫描仪：一种捕获图像的设备，可将捕获的图像转化为计算机可以显示、编辑、存储和输出的数字格式。
5.输出设备：
输出计算机的处理结果。
功能：将计算机内部二进制形式的数据信息转换成人们所需要的或其他设备能接受和识别的信息形式。
常用输出设备：显示器、打印机、绘图仪、音响、喇叭等（嘴巴）、X/Y记录仪、数/模（D/A ）转换器等。从保存数据的角度看，当向磁盘、光盘、电子盘或磁带保存文件时，它们是输出设备。
（1）显示器
显示器是计算机最基本的输出设备，是用户与计算机之间对话的主要信息窗口，有监视器和显示适配器（显卡）两部分组成，它能在程序控制下，动态的以字符、图形或图像的形式显示程序的运行结果。
①显示器
目前显示器有液晶显示器LCD 和阴极射线管CRT 显示器。
?像素：即光点，这些连续色调其实是由许多色彩相近的小方点所组成，这些小方点就是构成影像的最小单位“像素”
（Pixel）。这种最小的图形的单元能在屏幕上显示通常是单个的染色点。越高位的像素，其拥有的色板也就越丰富，越能表达颜色的真实感。
?点距：指屏幕上相邻两个相同颜色的荧光点之间的最小距离。点距越小，显示质量就越好。目前，CRT(cathode-raytube
阴极射线管)显示器光点点距大多为0.20-0.28毫米，LCD(Liquidcrystaldiode液晶二极管，液晶显示器)的点距多为
0.28-0.32毫米。
?分辨率：分辨率（resolution）就是屏幕图像的精密度，是指显示器所能显示的点数的多少。由于屏幕上的点、线
和面都是由点组成的，显示器可显示的点数越多，画面就越精细，同样的屏幕区域内能显示的信息也越多，所以分辨率是个非常重要的性能指标之一。以分辨率为1024×768的屏幕来说，即每一条水平线上包含有1024个像素点，共有768条扫描线，即扫描列数为1024列，行数为768行。
?垂直刷新频率：也叫场频，是指每秒钟显示器重复刷新显示画面的次数，以Hz表示。这个刷新的频率就是我们通
常所说的刷新率。根据VESA 标准，75Hz 以上为推荐刷新频率。
?水平刷新频率：也叫行频，是指显示器1 秒钟内扫描水平线的次数，以KH 为单位。在分辨率确定的情况下，它
决定了垂直刷新频率的最大值。
?带宽：是显示器处理信号能力的指标，单位为MHz。是指每秒种扫描像素的个数，可以用“水平分辨率*垂直分
辨率*刷新率”这个公式来计算带宽的数值。
②显示适配器：用来将显示器与主板连接起来的接口电路。
显示标准：CGA（Color Graphics Adapter，彩色图形显示控制卡）、EGA（Enhanced Graphics Adapter，增强型图形显示控制卡）和VGA（Video Graphics Array，视频图形显示控制卡）几种。目前流行的是SVGA（Super VGA ）和TVGA，它的分辨率可达到1024?768甚至可达1024?1024、1280?1024、1600?1280。
（2）打印机
打印机是计算机系统最基本的设备之一。打印机按印字方式可分为击打式打印机和非击打式印字机两种。
①击打式打印机：利用机械原理由打印头通过色带把字体或图形打印在打印纸上。主要有点阵式(例如EPSON LQ-1600K) 和字模式打印机两种。
②非击打式印字机：利用光、电、磁、喷墨等物理和化学的方法把字印出来。主要有激光打印机、喷墨打印机和热敏
打印机三种。
?喷墨打印机：利用特制技术把墨水微粒喷在打印纸上绘出各种文字符号和图。
?激光打印机：激光打印机是激光扫描技术和电子照相技术相结合的产物，是页式打式打印机，它具有很好的
印刷质量和打印速度。
6.总线
总线是计算机系统中信息传递的通道。在微机中，微处理器与存储器输入输出设备以及其他接口部件之间的总线称为系统内部总线；主机系统与外部设备之间的通信的总线称为外部总线。
总线分控制总线、数据总线、地址总线。
系统总线标准有：ISA、EISA（AT总线）、VESA（VL总线）、PCI，AGP、USB总线等。
（二）计算机软件系统
计算机软件，就是指支持计算机运行或解决某些特定问题而需要的程序、数据以及相关的文档。一台性能优良的计算机硬件系统能否发挥其应有的功能，取决于为之配置的软件是否完善、丰富。因此，在使用和开发计算机系统时，必须要考虑到软件系统的发展与提高，必须熟悉与硬件配套的各种软件。
分类：从计算机系统的角度划分，计算机软件分为系统软件和应用软件。
1.系统软件：
系统软件是由计算机厂家作为计算机系统资源提供给用户使用的软件总称。指维持计算机系统正常运行和支持用户运行的应用软件的基础软件。
功能：使用和管理计算机，为其他软件提供服务的软件，是支持应用软件运行的平台。它最接近计算机硬件，其他软件都要通过它利用硬件特性发挥作用。
包括操作系统、程序设计语言、数据库管理系统和常用服务程序等。
1）操作系统（Operating System简称OS）：用户和计算机之间的接口
①概述：操作系统是计算机中用来控制和管理系统中的硬件资源和软件资源，并且提供用户支持的程序以及与之有关的各种文档。操作系统是最底层的系统软件，也是最重要的系统软件，它是对硬件系统的首次扩充，是整个计算机系统的管理控制中心。
理解：它实际上是一组程序，用于统一管理计算机资源，合理的组织计算机的工作流程，协调计算机系统的各部分之间、系统与用户之间、用户与用户之间的关系。
由此可见，操作系统在计算机系统占有重要的地位，所有其他软件（包括系统软件与应用软件）都建立在操作系统的基础之上，并得到它的支持和取得它的服务。从用户的角度来看，当计算机配置了操作系统后，用户不在直接操作计算机硬件，而是利用操作系统所提供的命令和服务去操作计算机，也就是说，操作系统是用户与计算机之间的接口。
②功能：内存储器管理、处理机管理、设备管理、文件管理、作业管理，即操作系统的五大任务。
③分类：按操作系统的功能可分为实时操作系统和作业处理系统。
按操作系统所管理地用户数目可以分为单用户操作系统和多用户操作系统
按操作系统使用环境和对作业处理的方式的不同，操作系统一般可分为：批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统、个人计算机操作系统、网络操作系统和分布式操作系统。
④目前在微机上运行的操作系统主要有MS-DOS、Windows（Win98、Win2000、WinNT、Windows XP）、Unix、Linux 等。
?DOS操作系统：是过去几年世界上最为流行的操作系统之一，它属于单用户、单任务、磁盘操作系统；
?UNIX操作系统：是世界上应用最为广泛的一种多用户、多任务操作系统。
?Windows操作系统：为用户提供了最友好的界面，是一个多窗口单用户多任务的图形用户界面，目前已在各种微
机上得到了广泛地应用，对计算机的普及与应用的深入起到了明显的作用。
理解：多用户操作系统一般来讲就是分时操作系统，若干终端联机使用同一台电脑。终端机只是一个输入输出设备（比如只有键盘、显示器、打印机），没有运算与存储能力。每个用户通过各自的终端机使用同一台计算机，计算机按设定好的时间片轮转为各个终端服务，使得每个用户感觉只有自己一人在使用计算机。多用户操作系统具有很强的交互性能。如UNIX 、Linix ，而最常见的Windows 操作系统属单用户操作系统。
2）程序设计语言：
① 概述：程序设计语言：用来编制程序的计算机语言，它是人们与计算机之间交换信息的工具，也是人们指挥计算机工作的工具。通常用户在用程序设计语言编写程序时，必须要满足相应语言的文法格式，并且逻辑要正确。只有这样，计算机才能根据程序中的指令做出相应的动作，最后完成用户所要求完成的各项工作。
② 分类：一般它可分为机器语言、汇编语言和高级语言。
低级语言：
? 机器语言：由二进制代码组成、完全面向机器的指令序列。用机器语言编写的程序称为机器语言程序，又称为目
标程序。
? 汇编语言：用自然符号来代替二进制指令代码，每一个符号对应一条机器指令的符号语言，即符号化了的机器语
言。
? 高级语言：接近于自然语言、易于理解、面向问题的程序设计语言。
理解：机器语言和汇编语言都是面向机器的低级语言，它们对机器的依赖性很大，用它们开发的程序通用性很差，而且要求程序的开发者必须熟悉和了解计算机硬件的每一个细节，因此，它们面对的用户是计算机专业人员，普通的计算机用户是很难胜任这一工作的。而高级语言与计算机具体的硬件无关，其表达方式接近于被描述的问题，接近于自然语言和数学语言，易被人们掌握和接受。目前，计算机高级语言已有上百种之多，下面列出几种最常用的高级语言及其适用的领域。
BASIC 微小型应用程序的开发
FORTRAN 科学及工程计算应用程序的开发
Pascal 专业教学和应用程序的开发
C 应用程序与系统程序的开发
Java 语言 基于C++，一次编写，处处运行
COBOL 商业、交通和银行等行业应用程序的开发
C++ 面向对象应用程序的开发
PROLOG 人工智能等程序的开发
FoxBASE 数据库应用程序的开发
FoxPro 数据库应用程序的开发
③ 计算机语言的发展：
3）语言处理程序：
① 概述：语言处理程序是将用程序设计语言编写的源程序转换成机器语言的形式，以便计算机能够运行，这一转换是由翻译程序来完成的。翻译程序除了要完成语言间的转换外，还要进行语法、语义等方面的检查，翻译程序统称为语言处理程序。
② 分类：汇编程序、编译程序和解释程序三种。
? 汇编程序：将用汇编语言编写的程序（源程序）翻译成机器语言程序（目标程序），这一翻译过程称为汇编。下面1代 2代 3代 4代 机器语言(由二进制形式的指令代码组成，不直接编程) 汇编语言(面向机器的程序设计语言，采用助记符代替二进制) 高级语言
面向过程(说明做什么，怎么做)：BASIC 、Pascal 、FoxPro 、FORTRAN 、C 等 面向对象（能够描述同一类对象的共同属性和行为）：C ++ 、 Java 、Visual Basic 、PB 等 智能性语言——如PROLOG 汇编程序
是汇编程序功能示意图：
汇编程序功能示意图
?编译程序：将用高级语言编写的程序（源程序）翻译成机器语言程序（目标程序）。这一翻译过程称为编译。对汇编语言而言，通常是将一条汇编语言指令翻译成一条机器语言指令，但对编译而言，往往需要将一条高级语言的语句转换成若干条机器语言指令。高级语言的结构比汇编语言的结构复杂得多。
?解释程序：边扫描边翻译边执行的翻译程序，解释过程不产生目标程序。解释程序将源语句一句一句读入，对每个语句进行分析和解释。
③工作方式：采用以下两种方式工作
?编译方式：把高级语言源程序整个翻译成目标程序。（编译程序）运行编译
?解释方式：把高级语言源程序的语句逐条解释执行，但是并不产生目标程序。（解释程序）解释其他系统软件：如网络通信管理系统、监控程序、故障处理程序等
4）数据库管理系统（Data Base Management System，DBMS）：
①概述：以数据库的方式组织和管理数据，通过DBMS实现数据的整理加工、存储、检索和更新等日常管理工作。
②功能：
?对数据库的建立与维护功能；
?对数据库中的数据进行排序、检索和统计的功能；
?数据或查询结果的输出功能；
?方便的编程功能；
?数据的安全性、完整性以及并发控制等功能；
③目前常用的数据库管理系统有Microsoft Access 、Oracle、Sybase、Visual FoxPro等。
2.应用软件：
①概述：应用软件指专门为解决某个或某些应用领域中的具体任务而编写的功能软件。
②目前常用的应用软件有：
文字处理软件Word WPS
表格处理软件Excel
辅助设计软件AutoCAD 3DS Max Photoshop
信息管理的软件财务管理系统、仓库管理系统、人事档案管理系统、设备管理系统、计划管理系统
二、计算机的工作原理
冯.诺依曼思想：存储程序和程序控制原理
计算机的工作过程实际上是周而复始地读取指令、分析指令、执行指令的过程，计算机的工作过程如下：
（1）五大部分之间的关系如图所示：
程序输入到计算机中，存储在内存储器中（存储程序），在运行时，控制器按地址顺序取出存放在内存储器中的指令（按地址顺序访问指令），然后分析指令，执行指令的功能，遇到转移指令时，则转移到转移地址，再按地址顺序访问指令（程序控制）。程序存储在内存中。计算机执行程序，就是从内存中读出一条指令到CPU内执行，执行完后，再从内存中读出下一条指令到CPU内执行。
例如：建立一个word文件并打印输出。这一案例的操作和数据处理过程如下：
①通过windows操作系统建立一个新的word文件，这实际上是在内存中开辟了一块存储区，用来暂存文件内容，以便于用户对文件进行编辑加工。
②用户通过鼠标和键盘操作输入文件内容，对文件进行编辑加工等，这实际上是对内存区中的数据进行录入和修
改操作。
③文件内容输入和编辑加工完成之后，进行“保存或另存为”操作以防止文件丢失，这实际上是将内存中的文件
存储到硬盘中。此时若文件未关闭则内存、硬盘中同时存有文件内容。若文件关闭则文件内容只在在硬盘中。
④当发出“打印”操作命令时，计算机将内存中的文件内容送到打印机打印成文件形式。此时，若文件不在内存
中需要通过鼠标单击打开文件，即将文件内容从外存调入内存。在整个过程中CPU不停地执行相关的软件程序，协调人、内存、外存和输入/输出设备之间的工作，使每一项指令得到准确的执行，保证任务顺利完成。
前言 “微机组成与工作原理” 是电气信息类本科生教学的主要学科基础课之一，是自动控制、工业自动化、电气技术、电力系统及其自动化、自动化仪表等自动化类专业的一门重要的专业基础课，也是无线电类、机械类等其它许多非自动化类专业的一门专业基础课。 本课程紧密结合电气信息类的专业特点，围绕微型计算机原理和应用主题，以Intelx86CPU为主线，系统介绍微型计算机的基本知识、基本组成、体系结构和工作模式，从而使学生能较清楚的了解微机的结构与工作流程，建立起系统的概念。在此基础上，课程详细介绍了微机中的常用接口电路原理和应用技术，并对现代微机系统中涉及的总线技术、高速缓存技术、数据传输方法、高性能计算机的体系结构和主要技术作了简要分析。 课程通过课堂教学和一定量的实验教学相结合，使学生建立起“程序存储和程序控制”的牢固概念，培养学生进行微机扩展的应用能力和独立分析问题、解决问题的能力。通过系统的实践教学锻炼，使学生具有一定的软硬件开发能力，为未来的工作和后继课程的学习打下基础。 通过本课程的学习，使学生了解微型计算机系统的特点、工作原理和组织结构，建立起“程序存储和程序控制”的牢固概念，掌握微型计算机接口技术的基本原理和方法，培养学生进行微机扩展的应用能力和独立分析问题、解决问题的能力。通过系统的实践教学锻炼，使学生具有一定的软硬件开发能力，为开发和应用微型计算机系统打下良好的理论和实践基础。
第一章微机基本组成与工作原理 1．1 微型计算机概况 微型计算机属于第四代电子计算机产品，即大规模及超大规模集成电路计算机，是继承电路技术不断发展，芯片集成度不断提高的产物。 我们知道，主机按体积、性能和价格分为巨型机、大型机、中型机、小型机和微型机五类，从其工作原理上来讲，微型机与其它几类计算机并没有本质上的差别。所不同的是由于微机采用了集成度较高的器件，使得其在结构上具有独特的特点，即将组成计算机硬件系统的两大核心部分—运算器和控制器，集成在一片集成电路芯片上，构成了整个微机系统的核心，称为中央处理器CPU，或者微处理器MPU。 在微处理器的基础上，可以进一步构成微型计算机、微型计算机系统。 微处理器即CPU,是微型机的主要核心部件,由运算器和控制器集成而成，构成微机的运算中心和控制中心。 微型计算机由微处理器、接口、I/O设备通过总线连接而成，是属于微机的硬件组成，必须配置上软件，才能发挥作用。 微型计算机系统由硬件和软件构成，硬件由微处理器、接口、I/O设备通过总线连接而成。软件由系统软件和应用软件构成。硬件是基础，软件是灵魂，计算机的功能只有在硬件基础上通过软件才能发挥。 微处理器、微型计算机、微型计算机系统的组成及相互关系见图1-1 。
《计算机组成与工作原理》试卷（附答案） 一、填空题（每空1分，共20分） 1.微型计算机中最大最重要的一块电路板称为。 2.一条完整的指令应由操作码和两部分组成。 3.CPU有多种控制外部设备工作的方式，主要有程序查询方式、和DMA方式。 4.计算机中图形图像的表示形式有点阵图和矢量图两类。靠存储一个个点的颜色信息来表示整 幅图像；而用数学公式的方式存储有规律的图像。 5.模数转换包括和量化两个过程。 6.逻辑代数有与逻辑、和非逻辑三种基本运算，对应的运算符则分别是“·”、“+”和“ˉ”。 7.任何复杂的流程都可以用顺序、和循环三种基本结构组合而成。 8.先执行循环体，再判断条件是否成立，若成立就结束循环的执行，这是循环结构。 9.计算机语言的发展经历了由低级到高级逐步发展的过程，大体可分为机器语言、汇编语言和 三个阶段。 10.计算机语言中_______语言的书写方式接近于人们的思维习惯，更易阅读和理解。 11.目前网页设计所应用的语言主要是HTML，它的中文名称是。 12.国际标准化组织定义了开放系统互连参考模型（OSI/RM），该参考模型将协议分成层，其中最高层 是。 13.进行计算机系统管理、监控和维护的软件称为系统软件，而为解决某种应用需要编写的软件称为 软件。 14.某用户向杭州电信申请了一个电子邮箱，账号为abc、密码为a123，假设邮件服务器域名为 https://www.doczj.com/doc/846949560.html,，那么这个用户的电子邮件地址是。 15.按作用范围分，计算机网络可分为. 、城域网和广域网。常见的网络传输介质 有、同轴电缆和. 。 16. 是计算机所要执行的一种基本操作命令，是对计算机进行控制的最小单位。 17.对于字长是8位的CPU来说，它能处理的机器数是位的。 二、选择题（每题0.5分，共20分） 1.统一指挥和协调计算机工作的部件是（）。 A.内存储器 B.运算器 C.控制器 D.寄存器 2.在选购PC时，CPU选的是PIII933,这里的933的含义是（）。 A.运算速度 B.总线速度 C.CPU的时钟频率 D.内存容量 3.主板上的AGP扩展槽是（）的专用插槽。 A.显卡 B.声卡 C.网卡 D.内置调制解调器 4.下列四种存储器中，存取速度最快的是（）。 A.光盘 B.软盘 C.硬盘 D.内存 5.在内存和CPU之间增加Cache（高速缓存）的目的是（）。 A.增加内存容量 B.提高内存可靠性 C.解决CPU和内存之间的速度匹配 D.增加内存容量并加快存取速度 6.或非的运算法则是（）。 A.有1出0，全0出1 B.有1出0，全0出0 C.有0出1，全1出0 D.有0出0，全1出1 7.通常说的0.28反映显示器的（），它是显示器性能的主要技术指标之一。
中等职业学校教学用书（计算机技术专业） 计算机组成与工作原理 习题答案 刘晓川主编 Publishing House of Electronics Industry 北京·BEIJING
第1章 一、填空题 1.运算器控制器存储器输入设备输出设备 2.硬件系统软件系统 3.运算器控制器 4.总线 5.入出存储 6.接口 7.中断控制 DMA I/O通道 8.字节多路通道选择通道数组多路通道 9.触点式无触点式 10.轨迹球触摸板 11.针式打印机喷墨打印机激光打印机 二、单项选择题 1．A 2．D 3．C 4．C 5．C 6．A 7．A 8．B 9．A 10．B 11．C 12．C 13．C 14．B 三、简答题 （略） 四、实践题 （略） 第2章 一、填空题 1．按权展开 2. 23=8 24=16 3．11100.001 4．原码反码 5．-8 6．00000000 11111111 0 255 7．265 B5 181 8．1111011.101 33 9．0.9375 0 -0.0625 10．大32 大35 二、单项选择题 1．B 2．B 3．无答案（正确答案应为11110111） 4．A 5．B 6．D（原码对应的应为-0） 7．D 8．C 9．C 10．C 三、简答题 1．答：机器数是指在计算机中表示数的形式：约定二进制数的最高位为符号位，“0”表示正号，“1”表示负号；真值是指直接用“＋”、“－”号加绝对值来表示数值的大小的一种形式。 2．答：①对于正数它们都等于真值本身，而对于负数各有不同的表示。②最高位都表示符号位，补码和反码的符号位可作为数值位的一部分看待，和数值位一起参加运算；但原码的符号位不允许和数值位同等看待，必须分开进行处理。③对于真值0，原码和反码各有两种不同的表示形式，而补码只有唯一的一种
计算机的基本组成及工作原理 1.3.1 计算机系统的组成 计算机系统是由硬件系统和软件系统两大部分组成，这一节将分别介绍计算机硬件系统和软件系统。 计算机硬件是构成计算机系统各功能部件的集合。是由电子、机械和光电元件组成的各种计算机部件和设备的总称，是计算机完成各项工作的物质基础。计算机硬件是看得见、摸得着的，实实在在存在的物理实体。 计算机软件是指与计算机系统操作有关的各种程序以及任何与之相关的文档和数据的集合。其中程序是用程序设计语言描述的适合计算机执行的语句指令序列。 没有安装任何软件的计算机通常称为“裸机”，裸机是无法工作的。如果计算机硬件脱离了计算机软件，那么它就成为了一台无用的机器。如果计算机软件脱离了计算机的硬件就失去了它运行的物质基础；所以说二者相互依存，缺一不可，共同构成一个完整的计算机系统。
计算机系统的基本组成如图1-6 所示。 ，是由于《。 ），计算机 。首先，把通过输入设制器、取数 1．运算器（ALU ） 运算器也称为算术逻辑单元ALU （Arithmetic Logic Unit ）。它的功能是完成算术运算和逻辑运算。算术运算是指加、减、乘、除及它们的复合运算。而逻辑运算是指“与”、“或”、“非”等逻辑比较和逻辑判断等操作。在计算机中，任何复杂运算都转化为基本的算术与逻辑运算，然后在运算器中完成。 2．控制器（CU ） 控制器CU （Controller Unit ）是计算机的指挥系统，控制器一般由指令寄存器、指令译码器、时序电路和控制电路组成。它的基本功能是从内存取指令和执行指令。指令是指示计算机如何工作的一步操作，由操作码（操作方法）及操作数（操作对象）两部分组 程序 数据 图 1-7 计算机基本硬件组成及简单工作原理 用户自己开发的软件系统 链接装配程序其它
计算机的基本组成及工作原理（初中信息技术七年级） 讲课：教技12江旭美【教学设计学科名称】 计算机的基本组成及工作原理是广西教育出版社出版的初中 信息技术七年级教材第一册模块二<计算机的发展》第二节教学内容。 【学情分析】 初一新生刚入学，对信息技术硬件方面的知识知道可能不多，对硬件普遍 有一种神秘感，觉得计算机高深莫测，本节课就是要对电脑软硬件进行深入 “解剖”，并对工作原理做讲解，让学生了解电脑各组成部分，更好的使用 电脑。 【教材内容分析】 本节内容是广西教育出版社初中信息技术七年级第一册模块 二《计算机的发展》第二节教学内容。本节主要让学生掌握计算机的组成， 理解计算机系统中信息的表示，了解计算机的基本工作原理。本节内容以感 性认识为主，增强学生的计算机应用意识，通过大量举例及用眼睛看、用手摸、 用脑想，对计算机的基本组成、软硬件常识、发展有一定了解和比较清晰的认 识。通过学生亲手触摸计算机组件和教师运行自主制作的多媒体课件进行教 学，打破学生对计算机的“神秘感”，觉得计算机并不难学，而且非常实际，认 识到计算机只是普通技能，提高学生学习兴趣。 【教学目标】 知识与技能：掌握计算机的组成，理解计算机系统中信息的表示，了解 计算机的基本工作原理。 过程与方法：向学生展示拆卸的旧电脑部件及未装任何系统的电脑，通过 实际观察加教师讲授的方法完成本节内容。 情感态度与价值观：培养学生的科学态度，激发学生的想象能力和探索精 神。 【教学重难点分析】 教学重点：计算机的组成，计算机系统中信息的表示。 教学难点：计算机的基本工作原理。 【教学课时】 2课时 【教学过程】 图片图片 师：观察图片结合实物并思考：从外观上来看，计算机广．般由哪些部分组成？ 生：讨论、思考、回答 [设计意图】通过图片的展示，同学们对计算机的硬件有了直观的印象， 初步的了解。 （二）自主学习，探究新知 1、先请同学们自己看书P17-P20内容，边看书边思考： ①完整的计算机系统由哪两部分组成？
第一章计算机系统概论 1. 什么是计算机系统、计算机硬件和计算机软件？硬件和软件哪个更重要？ 解：P3 计算机系统：由计算机硬件系统和软件系统组成的综合体。 计算机硬件：指计算机中的电子线路和物理装置。 计算机软件：计算机运行所需的程序及相关资料。 硬件和软件在计算机系统中相互依存，缺一不可，因此同样重要。 5. 冯?诺依曼计算机的特点是什么？ 解：冯?诺依曼计算机的特点是：P8 ●计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大部件组成； ●指令和数据以同同等地位存放于存储器内，并可以按地址访问； ●指令和数据均用二进制表示； ●指令由操作码、地址码两大部分组成，操作码用来表示操作的性质，地址码用来表示操 作数在存储器中的位置； ●指令在存储器中顺序存放，通常自动顺序取出执行； ●机器以运算器为中心（原始冯?诺依曼机）。 7. 解释下列概念： 主机、CPU、主存、存储单元、存储元件、存储基元、存储元、存储字、存储字长、存储容量、机器字长、指令字长。 解：P9-10 主机：是计算机硬件的主体部分，由CPU和主存储器MM合成为主机。 CPU：中央处理器，是计算机硬件的核心部件，由运算器和控制器组成；（早期的运算器和控制器不在同一芯片上，现在的CPU内除含有运算器和控制器外还集成了CACHE）。 主存：计算机中存放正在运行的程序和数据的存储器，为计算机的主要工作存储器，可随机存取；由存储体、各种逻辑部件及控制电路组成。 存储单元：可存放一个机器字并具有特定存储地址的存储单位。 存储元件：存储一位二进制信息的物理元件，是存储器中最小的存储单位，又叫存储基元或存储元，不能单独存取。 存储字：一个存储单元所存二进制代码的逻辑单位。 存储字长：一个存储单元所存二进制代码的位数。 存储容量：存储器中可存二进制代码的总量；（通常主、辅存容量分开描述）。 机器字长：指CPU一次能处理的二进制数据的位数，通常与CPU的寄存器位数有关。 指令字长：一条指令的二进制代码位数。 8. 解释下列英文缩写的中文含义： CPU、PC、IR、CU、ALU、ACC、MQ、X、MAR、MDR、I/O、MIPS、CPI、FLOPS 解：全面的回答应分英文全称、中文名、功能三部分。 CPU：Central Processing Unit，中央处理机（器），是计算机硬件的核心部件，主要由运算器和控制器组成。 PC：Program Counter，程序计数器，其功能是存放当前欲执行指令的地址，并可自动计数
课程设计任务书 学生姓名：专业班级：软件0602 指导教师：田小华工作单位：计算机学院 题目: 静态存储器(6116)电路设计与实现 初始条件： 1.完成<<计算机组成原理>>课程教学与实验 2.TDN-CM 计算机组成原理教学实验系统 要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求） 1.掌握存储器的设计目标和功能特点，熟悉SRAM6116的结构特点 2.利用SRAM6116和相关的基本电路设计8位地址的存储器电路 3.在TDN-CM+实验系统中，用SRAM6116和门电路实现8位地址的存储器电路 4.以表格记录在学号加班号为起点的16个地址单元中，分别写入相应的反码 5．绘制带开关输入功能的存储器电路连接图，撰写相应的设计报告 时间安排： 1.第17周周二(08年1223日):全体集中讲解课程设计方法与要求（鉴3-302） 2.第18~19周(元月1~7日):分班设计与调试, 撰写课程设计报告 指导教师签名： 2008 年元月 7日 系主任（或责任教师）签名：年月日
目录 1.课程设计目的 (3) 2.课程设计设备 (3) 3.课程设计要求 (3) 4.课程设计内容 (3) 4.1课程设计原理 (3) 4.2课程设计相关芯片简介 (5) 4.3 38K×16位SRAM的逻辑框图 (7) 5.课程设计总结心得体会 (8)
静态存储器(6116)电路设计与实现 1 课程设计目的 在计算机组成原理的课程中学到了很多与硬件相关的知识。其中课程设计是一个重要的教学实践环节，是教学计划的一个重要组成部分。在培养自己动手能力和培养创新精神等方面，有着极其重要的作用。 同时，还可以培养严谨的科研作风，利用选修课和计算机组成原理课程的理论知识和实验技能。在该课程所涉及的工程技术范围内，创造性地完成部件及系统的分析、设计、组装和调试，从而加深对计算机组成原理课程的内容的理解和掌握。 2课程设计设备 TDN-CM+计算机组成原理实验系统,排线若干； PC微机一台（选配）。 3 课程设计要求 （1）掌握计算机中存储器的功能与结构特点 （2）熟悉静态存储器（6116）的结构特点和功能特性 （3）利用6116设计8K×16位SRAM的逻辑框图 （4）在TDN-CM+ 教学实验系统中，利用各种电路芯片实现存储器的功能 （5）绘制以上8K×16位SRAM的逻辑框图，撰写相应的设计报告 4 课程设计内容 4.1 课程设计原理 存储器是计算机系统中的记忆设备，用来存放程序和数据。构成存储器的存储介质，目前主要采用半导体器件和磁性材料。存储器中最小的存储单位就是一个双稳态半导体电路或一个CMOS晶体管或磁性材料的存储元，它可存储一个二进制代码。由若干个存储元组成一个存储单元，然后再由许多存储单元组成一个存储器。 课程设计中所用的存储器数据通路如图1所示。其中的静态存储器是由一片6116(2K*8)
计算机系统组成和工作原理 1、计算机系统由（C）组成 A、主机和系统软件 B、硬件系统和应用软件 C、硬件系统和软件系统 D、微处理器和软件系统 2、在微型计算机中，微处理器的主要功能是进行（D） A 、算术运算B、逻辑运算C、算术逻辑运算D、算术逻辑运算及全机的 控制 3、微型计算机硬件系统中最核心的部件是（B） A、显示器 B、CPU C、内存储器 D、I/O 设备 4、微型计算机中，合称为中央处理单元的是指（A） A、运算器和控制器 B、累加器和算术逻辑运算部件 C、累加器和控制器 D、通用寄存器和控制器 5、运算器的主要功能是（ A ） A、实现算术运算和逻辑运算 B、保存各种指令信息供系统其他部件使用 C、分析指令并进行译码 D、按主频指标规定发出时钟脉冲 6、微型计算机中，控制器的基本功能是（D） A、进行算术运算和逻辑运算 B、存储各种控制信息 C、保持各种控制状态 D、控制机器各个部件协调一致地工作 7、计算机系统的“主机”由（B）构成 A、CPU，内存储器及辅助存储器 B、CPU 和内存储器 C、存放在主机箱内部的全部器件 D、计算机的主板上的全部器件 8、为解决某一特定问题而设计的指令序列称为（C） A、文档 B、语言 C、程序 D、系统 9、计算机最主要的工作特点是（ A ） A、程序存储于自动控制 B、高速度与高精度 C、可靠性与可用性 D、有记忆能力 10、冯.诺依曼计算机工作原理的设计思想是（B） A、程序设计 B、程序存储 C、程序编制D 、算法设计 11、世界上最先实现的程序存储的计算机是（ B ） A、ENIAC B、EDSAC C、EDVAC D、NIV AC 12、通常，在微机中表明的P4 或奔腾 4 是指（D） A、产品型号 B、主频 C、微机名称 D、微处理器型号 13、以平均无故障时间，用于描述计算机的（A） A、可靠性 B、可维护性 C、性能价格比 D、以上答案都不对 14、以平均修复时间达到，用于描述计算机的（B） A、可靠性 B、可维护性 C、性能价格比 D、以上答案都不对 15、性能价格比也是一种用来衡量计算机产品优劣的概括性指标。 性能代表系统 的使用价值，它一般不包括（D）
计算机的基本结构及工作原理 教学内容：计算机的基本结构及工作原理 教学目的：了解计算机的分类及其基本结构，知道计算机的基本工作原理。教学过程： 一、学生看书： 二、精讲及板书： 1、计算机的基本结构 2、计算机的基本工作原理 三、小结： 计算机的工作原理 四、练习： 计算机是怎样工作的？ 计算机的工作真是ZYB重油煤焦油泵全自动的吗？ 第6课时计算机的分类及计算机的文化 教学内容：计算机的分类及计算机的文化 教学目的：了解计算机的分类，了解计算机文化的主要特点。 教学过程： 一、学生看书： 二、精讲及板书： 1、计算机的分类： 按工作用途可以分为通用计算机和专用计算机 按工作原理可以分为数字计算机和模拟计算机 2、计算机文化 所谓计算机文化就是因为计保温沥青泵算机的产生与使用使人类社会的生存方式发生了根本变化从而产生的一种新的文化形态。 三、小结： 计算机分类和计算机文化 四、练习： 1、计算机是怎样分类的？ 2、什么是计算机文化？ 第7课时计算机的硬件系统和软件系统 教学内容：计算机的硬件系统和软件系统 教学目的：了解计算机的硬件的基本组成，能正确识别计算机上的主要部件，并知道其作用。教学过程： 一、学生看书： 二、精讲及板书： 三、小结： 计算机的硬件系统和软件系统 四、练习： 计算机的硬件系统由那几部份组成？ 第8课时学会正确开、关机 教学内容：学会正确开、关机 教学目的和要求 学会开、关机 教学难点：1、了解计算机外设的开、关顺序
2、正确学会开、关机 教学准备：计算机、网络 教学过程： 一、教学导入 同学们，在你们面前看ZYB-B可调压式渣油泵到的是什么呀？ 对了，是电脑。 老师告诉你们电脑现在正在睡觉，这个大懒虫，到现在还在睡觉，我们让小朋友把它喊醒，让他和小朋友们一起学习好不好？ 二、教学新课 （一）教师示范讲解 在把电脑喊醒之前老师先考考小朋友们一个最最简单的问题，小朋友们早上醒来第一件事是干吗？老师再重复一遍，是第一件事。 刚才小朋友们说了很多，有的说穿衣服，有的小朋友说是洗脸，还有的小朋友说叠被子，但老师却不同意小朋友的意见，再好好想想，我们早上醒来的第一件事是做什么？ 对了，首先是睁开眼睛，我们小朋友只有先睁开眼睛然后才能去穿衣服、洗脸、刷牙等等。电脑同样如此，它也要先睁开眼睛，然后才能和小朋友一起学习。所以第一步我们要让电脑睁开眼睛。怎么做？ 1、教师示范开显示器，同时提醒电源指示灯的颜色变化 光睁开眼睛怎么行呢？，我KCB齿轮泵们的目的是让他和小朋友们一起做游戏，我们要让他动起来，那第二步我们应该怎么做？其实很简单，就是接通电源。 2、教师出示电源开关“POWER”标志，同时逐台电脑巡视开机情况 按下它之后，我们请小朋友们说一说你发现了什么？；左边的三个灯会同时闪一下，同时第一个灯变绿了，其；3、教师先展示几幅电脑作品，然后用“金山画王笔”；4、教师一步一步示范，手把手教学生关机，并重复几；小朋友早上起来的第一件事是3GR三螺杆泵睁开眼睛；5、教师示范关显示器；（二）、学生练习开、关电脑；在教师的组织下，有步骤的打开电脑和关闭电脑；教师巡视指导；第9 按下它之后，我们请小朋友们说一说你发现了什么？ 左边的三个灯会同时闪一下，同时第一个灯变绿了，其它两个灯熄灭了。现在电脑就会和小朋友一起来学习了。比如说画画了 3、教师先展示几幅电脑作品，然后用“金山画王笔”给学生做示范。刚才我们让电脑给我们小朋友画了几幅画，它说他累了，我们还是让他休息吧，下面我们就先来学习如何关机。 4、教师一步一步示范，手把手教学生关机，并重复几次。 小朋友早上起来的第一件事是3GR三螺杆泵睁开眼睛，那上床后我们会把眼睛闭上。然后开始休息。电脑同样如此。我们最后也要让电脑把眼睛闭上，要不然电脑就休息不好，他会生气的。再次提醒小朋友，我们最后千万不要让电脑的睁着眼睛睡觉。记住了要把电脑的显示器关掉。 5、教师示范关显示器。 （二）、学生练习开、关电脑 在教师的组织下，有步骤的打开电脑和关闭电脑。 教师巡视指导。
第一章微机基本组成与工作原理
前言 “微机组成与工作原理” 是电气信息类本科生教学的主要学科基础课之一，是自动控制、工业自动化、电气技术、电力系统及其自动化、自动化仪表等自动化类专业的一门重要的专业基础课，也是无线电类、机械类等其它许多非自动化类专业的一门专业基础课。 本课程紧密结合电气信息类的专业特点，围绕微型计算机原理和应用主题，以Intelx86CPU为主线，系统介绍微型计算机的基本知识、基本组成、体系结构和工作模式，从而使学生能较清楚的了解微机的结构与工作流程，建立起系统的概念。在此基础上，课程详细介绍了微机中的常用接口电路原理和应用技术，并对现代微机系统中涉及的总线技术、高速缓存技术、数据传输方法、高性能计算机的体系结构和主要技术作了简要分析。 课程通过课堂教学和一定量的实验教学相结合，使学生建立起“程序存储和程序控制”的牢固概念，培养学生进行微机扩展的应用能力和独立分析问题、解决问题的能力。通过系统的实践教学锻炼，使学生具有一定的软硬件开发能力，为未来的工作和后继课程的学习打下基础。 通过本课程的学习，使学生了解微型计算机系统的特点、工作原理和组织结构，建立起“程序存储和程序控制”的牢固概念，掌握微型计算机接口技术的基本原理和方法，培养学生进行微机扩展的应用能力和独立分析问题、解决问题的能力。通过系统的实践教学锻炼，使学生具有一定的软硬件开发能力，为开发和应用微型计算机系统打下良好的理论和实践基础。
第一章微机基本组成与工作原理 1．1 微型计算机概况 微型计算机属于第四代电子计算机产品，即大规模及超大规模集成电路计算机，是继承电路技术不断发展，芯片集成度不断提高的产物。 我们知道，主机按体积、性能和价格分为巨型机、大型机、中型机、小型机和微型机五类，从其工作原理上来讲，微型机与其它几类计算机并没有本质上的差别。所不同的是由于微机采用了集成度较高的器件，使得其在结构上具有独特的特点，即将组成计算机硬件系统的两大核心部分—运算器和控制器，集成在一片集成电路芯片上，构成了整个微机系统的核心，称为中央处理器CPU，或者微处理器MPU。 在微处理器的基础上，可以进一步构成微型计算机、微型计算机系统。 微处理器即CPU,是微型机的主要核心部件,由运算器和控制器集成而成，构成微机的运算中心和控制中心。 微型计算机由微处理器、接口、I/O设备通过总线连接而成，是属于微机的硬件组成，必须配置上软件，才能发挥作用。 微型计算机系统由硬件和软件构成，硬件由微处理器、接口、I/O设备通过总线连接而成。软件由系统软件和应用软件构成。硬件是基础，软件是灵魂，计算机的功能只有在硬件基础上通过软件才能发挥。 微处理器、微型计算机、微型计算机系统的组成及相互关系见图1-1 。 图 1-1 微处理器、微型计算机、微型计算机系统构成图
四川省义务教育课程改革实验教科书 《信息技术》七年级上 第四课计算机系统及其工作原理 教案 一、教学目标： １、知识目标：要求学生基本掌握计算机系统的基本组成，对计算机的工作原理和分类要有一个简单的认识 ２、能力目标：能正确辨认常见硬件与常见软件，能给自己配置计算机，能理解计算机的工作原理，理解计算机的基本容量单位及换算关系。初步培养学生使用信息技术对其它课程进行学习和探讨的能力，培养学生的自学能力。 ３、情感目标：体会通过自己的学习，列出计算机配置清单所带来的愉悦，从而达到培养学生对信息技术的兴趣意识和爱国主义精神。 二、教学重、难点： １、重点：计算机系统的基本组成，各硬件的重要作用 ２、难点：计算机的工作原理 三、教学方法：讲授法、观察法、讨论法、赏识教育法、实习实作 四、教学媒体：多媒体网络教室、相关教学课件、硬件系统的实物（ＣＰＵ、内存条、硬盘及其他硬件实物） 五、教学课时２课时（１+１） （１节理论课+１节实习实作课） 六、教学过程（第一课时） 课题：第４课计算机系统及其工作原理 （一）组织教学 （二）新课导入：问题导入“对于大家经常使用的计算机，从外观上看，它是由哪些部分组成的呢？”学生回答（略）师（看得见、摸得着的设备在计算机中都称硬件）（有了硬件计算机就能工作了吗？）为了回答这个问题，今天我们就来学习第四课－计算机系统及工作原理 （三）知识讲解（系统讲解）： 第一部分：计算机系统 Ａ：硬件部分知识简介： １、中央处理器（芯片）－ＣＰＵ计算机的大脑（核心部件）组成、功能，观察实物，分类，生产发展及国内外的差异，激发学生的爱国热情和学习动力的目的。 ２、存储器（存储大量的数据和信息）：内存和外存实物展示、作用地位、容量单位及换算。概括：内存容量较小，运行速度快，价格高，外存容量更大，存取速度比内存较慢，价格较便宜。 ３、其他硬件简介：主板、输入设备、输出设备等等
计算机基本构成模式 计算机应包括运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备五大基本部件 计算机中数的表示 计算机内部应采用二进制表示指令和数据 计算机的工作原理 计算机系统应按照下述模式工作：将编好的程序和原始数据，输入并存储在计算机的内存储器中（即“存储程序”）；计算机按照程序逐条取出指令加以分析，并执行指令规定的操作（即“程序控制”）。这一原理称为“存储程序”原理，是现代计算机的基本工作原理，至今的计算机仍采用这一原理。 计算机的工作原理 按照冯·诺依曼存储程序的原理，计算机在执行程序时须先将要执行的相关程序和数据放入内存储器中，在执行程序时CPU根据当前程序指针寄存器的内容取出指令并执行指令，然后再取出下一条指令并执行，如此循环下去直到程序结束指令时才停止执行。其工作过程就是不断地取指令和执行指令的过程，最后将计算的结果放入指令指定的存储器地址中。计算机工作过程中所要涉及的计算机硬件部件有内存储器、指令寄存器、指令译码器、计算器、控制器、运算器和输入/输出设备等，在以后的内容中将会着重介绍。 （一）计算机硬件系统 硬件通常是指构成计算机的设备实体。一台计算机的硬件系统应由五个基本部分组成：运算器、控制器、存储器、输入和输出设备。这五大部分通过系统总线完成指令所传达的操作，当计算机在接受指令后，由控制器指挥，将数据众输入设备传送到存储器存放，再由控制器将需要参加运算的数据传送到运算器，由运算器进行处理，处理后的结果由输出设备输出。 中央处理器 CPU（central processing unit）意为中央处理单元，又称中央处理器。CPU由控制器、运算器和寄存器组成，通常集中在一块芯片上，是计算机系统的核心设备。计算机以CPU为中心，输入和输出设备与存储器之间的数据传输和处理都通过CPU来控制执行。微型计算机的中央处理器又称为微处理器。 控制器 控制器是对输入的指令进行分析，并统一控制计算机的各个部件完成一定任务的部件。它一般由指令寄存器、状态寄存器、指令译码器、时序电路和控制电路组成。计算机的工作方式是执行程序，程序就是为完成某一任务所编制的特定指令序列，各种指令操作按一定的时间关系有序安排，控制器产生各种最基本的不可再分的微操作的命令信号，即微命令，以指挥整个计算机有条不紊地工作。当计算机执行程序时，控制器首先从指令指针寄存器中取得指令的地址，并将下一条指令的地址存入指令寄存器中，然后从存储器中取出指令，由指令译码器对指令进行译码后产生控制信号，用以驱动相应的硬件完成指纹操作。简言之，控制器就是协调指挥计算机各部件工作的元件，它的基本任务就是根据种类指纹的需要综合有关的逻辑条件与时间条件产生相应的微命令。 运算器 运算器又称积极态度逻辑单元ALU（Arithmetic Logic Unit）。运算器的主要任务是执行各种算术运算和逻辑运算。算术运算是指各种数值运算，比如：加、减、乘、除等。逻辑运算是进行逻辑判断的非数值运算，比如：与、或、非、比较、移位等。计算机所完成的全部运算都是在运算器中进行的，根据指令规定的寻址方式，运算器从存储或寄存器中取得操作数，进行计算后，送回到指令所指定的寄存
《计算机组成与工作原理》 第2章复习题 一、填空题 1、计算机处理的信息形式各种各样，可以分为和数据两大类。 2、就是计数的方法，指用一组固定的符号和一套统一的规则来表示数值的方法，如 在计数过程中采用进位的方法，则称为。 3、进位计数制的三要素是、和。 4、是指在某种进位计数制中，某一数位所代表的大小。 5、是指在某种进位计数制中允许使用的计数符号。 6、是指在某种进位计数制中，允许使用的数码的个数。 7、十六进制数中，A的位权是，2的位权是。 8、R进制数转化成十进制数的方法是。 9、十进制数转化成R进制数的方法是：整数部分；小数 部分。 10、由于，可得3位二进制数可用1位八进制数表示，1位八进制数可转化为3位二 进制数。 11、由于，可得4位二进制数可用1位十六进制数表示，1位十六进制数可转化 为4位二进制数。 12、n位无符号数的范围是。 13、约定二进制数的最高位为符号位，0表示正号，1表示负号，这种在计算机中使用的数的表示形 式称为。常见的有原码、反码和补码。 14、在表示法中约定，所有数据的小数点位置固定不变。 15、是小数点的位置固定在最高有效数位之前，符号位之后。小数点位置 隐含固定在最低有效数位之后。 16、和的0有两种形式，即+0和—0 17、表示法的实质是把减法运算变成加法运算。 18、两个整数A和B除以同一正整数M，所得余数相同，则称A和B对M 。 19、一个字长为n位的纯整数的模是，纯小数的模是。 20、一般说，任意一个负数X的补码，等于该数加上其。 21、定点表示法可以分为定点和定点。 22、正数的补码与原码相同，负数的补码是其原码除符号位外各位，然后。 23、—1010的8位原码是，反码是，补码是，移码 是。—的8位原码是，反码是，补码是。 24、在浮点数表示法中，数的表示范围由的位数来决定，而的位数决定了有效数 字的精度。 25、在计算机中可以采用4位二进制数来表示1位十进制数，称为， 简称为。 26、根据4位二进制位的各位是否具有权值可以将BCD编码分为和。8421BCD码是 属前者。 27、4的8421BCD码为，2421BCD码为，余3码为。 28、余3码是一种无权码，编码是在8421BCD码基础上各位加形成的。
计算机的基本工作原理 计算机的工作原理 1、冯诺依曼原理 “存储程序控制”原理是1946年由美籍匈牙利数学家冯诺依曼提出的，所以又称为“冯诺依曼原理”。该原理确立了现代计算机的基本组成的工作方式，直到现在，计算机的设计与制造依然沿着“冯诺依曼”体系结构。 2、“存储程序控制”原理的基本内容 ①采用二进制形式表示数据和指令。 ②将程序（数据和指令序列）预先存放在主存储器中（程序存储），使计算机在工作时能够自动高速地从存储器中取出指令，并加以执行（程序控制）。 ③由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大基本部件组成计算机硬件体系结构。 3、计算机工作过程 第一步：将程序和数据通过输入设备送入存储器。 第二步：启动运行后，计算机从存储器中取出程序指令送到控制器去识别，分析该指令要做什么事。 第三步：控制器根据指令的含义发出相应的命令（如加法、减法），将存储单元中存放的操作数据取出送往运算器进行运算，再把运算结果送回存储器指定的单元中。 第四步：当运算任务完成后，就可以根据指令将结果通过输出设备输出。 计算机的软件分类 计算机软件是指计算机运行、管理、应用和维护所需的各种程序、数据及其有关技术文档资料。只有硬件没有软件的计算机称为“裸机”，裸机只能运行由 0 和1 组成的机器语言程序，没有软件系统的计算机几乎是没有用的。通常人们使用的计算机是经过软件“包装”的计算机，计算机的功能不仅仅取决于硬件系统，更大程度上由所安装的软件系统来决定。 软件种类繁多，通常根据软件用途可将其分为系统软件和应用软件。系统软件是用于管理、控制和维护计算机系统资源的软件，主要包括操作系统、语言处理程序、数据库管理系统和服务程序等。应用软件是针对某一应用而开发的软件，可分为通用应用软件和专用应用软件。 1.2.4 计算机系统的层次结构 在一个完整的计算机系统中，计算机硬件和软件之间是有一定的层次关系的，如图 1-3 所示。计算机硬件位于是最低层，是计算机系统的基础。操作系统位于硬件之上，而操作系统的上一层为其他系统软件和应用软件，最高层是用户程序或文档。 用户程序或文档
第 1 章微型计算机系统概述 习题参考答案 1-1．微型计算机包括哪几个主要组成部分，各部分的基本功能是什么？ 答：微型计算机由CPU、存储器、输入/输出接口及系统总线组成。 CPU是微型计算机的核心部件，一般具有下列功能：进行算术和逻辑运算。暂存少量数据。对指令译码并执行指令所规定的操作。与存储器和外设进行数据交换的能力。提供整个系统所需要的定时和控制信号。响应其他部件发出的中断请求；总线是计算机系统各功能模块间传递信息的公共通道，一般由总线控制器、总线发送器、总线接收器以及一组导线组成；存储器是用来存储数据、程序的部件；I/O接口是微型计算机的重要组成部件，在CPU和外设之间起适配作用。1-2．CPU 执行指令的工作过程。 答：指令执行的基本过程： （1）开始执行程序时，程序计数器中保存第一条指令的地址，指明当前将要执行的指令存放在存储器的哪个单元。 （2）控制器：将程序计数器中的地址送至地址寄存器MAR，并发出读命令。存储器根据此地址取出一条指令，经过数据总线进入指令寄存器IR。 （3）指令译码器译码，控制逻辑阵列发操作命令，执行指令操作码规定的操作。 （4）修改程序计数器的内容。 1-3．果微处理器的地址总线为20 位，它的最大寻址空间为多少？ 答：220=1048576=1MB 1-4．处理器、微型计算机和微型计算机系统之间有什么关系？ 答： 微处理器是微型计算机的核心部件。微处理器配上存储器、输入/输出接口及相应的外设构成完整的微型计算机。以微型计算机为主体，配上系统软件和外部设备以后，就构成了完整的微型计算机系统。 1-5．下面十进制数分别转换为二进制、八进制和十六进制数：128，65535，1024 答： 128，二进制：10000000B，八进制：200O，十六进制：80H 65535，二进制：1111111111111111B，八进制：177777O，十六进制：FFFFH 1024，二进制：10000000000B，八进制：2000O，十六进制：400H
计算机基础知识 一、计算机的发展与应用 1.1 计算机的概念与发展 1.1.1、内容要点 1、计算机工作原理： 1）什么是计算机 计算机（Computer）是一种能接收和存储信息，并按照存储在其内部的程序（这些程序是人们意志的体现）对输入的信息进行加工、处理，然后把处理结果输出的高度自动化的电子设备。 2）计算机工作原理——冯·诺依曼原理（又称为存储程序原理） （1）组成计算机的物理设备（硬件）包括运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五部分； （2）所有程序和数据都以二进制形式存储在存储器中； （3）计算机系统在程序控制下自动运行。 2、计算机的发展： 1）计算机的发展： 计算机从诞生发展到今天，已经经历了四个阶段，现正向第五代过渡。见下表。 计算机发展的四个阶段 2）微型计算机的发展： 上世纪70年代初，美国Intel公司等采用先进的微电子技术将运算器和控制器集成到一块芯片中，称之为微处理器（MPU）。其发展大约经历了六个阶段，如下表。
微机的六个发展阶段 3）我国计算机的发展情况 我国的计算机事业始于20世纪50年代。 1952年我国的第一个电子计算机科研小组在中科院数学所内成立。 1960年，我国第一台自行研制的通用电子计算机107机问世。 1964年，我国研制了大型通用电子计算机119机，用于我国第一颗氢弹研制工作的计算任务。 20世纪70年代以后，我国生产的计算机进入了集成电路计算机时期。 1974年，我国设计的DJS-130机通过了鉴定并投入批量生产。 进入20世纪80年代，我国又研制成功了巨型机。 1982年，我国独立研制成功了银河I型巨型计算机，运算速度为每秒1亿次。 1997年6月研制成功的银河Ⅲ型巨型计算机，运算速度为每秒130亿次。这些机器的出现，标志着我国的计算机技术水平踏上了一个新的台阶。 1999年，银河四代巨型机研制成功。 2000年，我国自行研制成功高性能计算机“神威Ｉ”，其主要技术指标和性能达到国际先进水平。我国成为继美国、日本之后世界上第三个具备研制高性能计算机能力的国家。 2005年4月18日，完全由我国科学界自行研发、拥有自主知识产权的中国首款六十四位高性能通用CPU芯片CPU———“龙芯二号”芯片正式发布。这款芯片性能经检测已达到英特尔“奔3”水平，比2002年9月28日发布的“龙芯一号”提高了10倍。 3、计算机的特点： 计算机是高度自动化的信息处理设备。主要特点有处理速度快、计算精度高、记忆能力强、可靠的逻辑判断能力、可靠性高、通用性强。 1）处理速度快：计算机的运算速度用MIPS（每秒钟执行多少百万条指令）来衡量。 2）计算精度高：数的精度主要由表示这个数的二进制码的位数决定。
第一部分计算机组成与工作原理 一、填空题（请将答案填在下面相应的答题位置。每空3分，共30分） 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 1.在主机和外设之间的信息传送控制方式中，直接存储器存取方式又称为方式 2.将二进制数1100转换成对应的十进制数是。 3.已知8位有效信息代码为10100111，其奇校验码是。 4.在CPU的结构模型中，算术逻辑运算单元的英文缩写是。 5.CPU时序控制方式有同步、异步和联合方式，现代计算机大多采用控制方式。 6.主存相对于CACHE而言，存储容量，存取速度低。 7.按存储介质不同，存储器分为半导体、磁表面和光存储器等，硬盘属于介质存 储器。 8.在虚拟存储器中，主存与外存之间传送的数据单位称为或段。 9.计算机中按传送信息的不同，可以把系统总线分为数据总线、控制总线和总线。 10.计算机将高级语言源程序翻译成目标程序的方式有方式和解释方式两种。 二、单项选择题（请在下列各题选项中选出最符合题意的一项，将代表该选项的字母填在 下面相应的答题位置。每题3分，共30分） 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 1.下列属于移动存储设备的是（） A.U盘 B.CACHE C.显存 D.内存条 2.十进制数237对应的8421码是（） A.0000 1110 1101 B.0010 0011 0111 C.0000 0011 0111 D.0010 0010 0111 3.低档机上运行的软件可以在高档机上运行，体现了指令系统的（） A.完备性 B.有效性 C.兼容性 D.规整性 形式的是（）指令 4. A.一地址 B.二地址 C.三地址 D.四地址 5.执行一条指令至少需要两个机器周期，即取指周期和（） A.取数周期 B.中断周期 C.指令周期 D.执行周期 6.下列选项中（）不是主存和CACHE的地址映像方式 A.全相联映像 B.部分相联映像 C.直接映像 D.组相联映像 7.在单总线结构的基础上，又在CPU和主存之间专门设置一组高速存储总线，该结构 称为（） A.四总线 B.三总线 C.双总 D.多总线 8.传送信息时只需一根传输线，每次按顺序传送一位脉冲信号的是（）传送方式。 A.同步 B.异步 C.并行 D.串行
计算机的基本组成及工 作原理 文档编制序号：[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]
计算机的基本组成及工作原理 计算机系统的组成 计算机系统是由硬件系统和软件系统两大部分组成，这一节将分别介绍计算机硬件系统和软件系统。 计算机硬件是构成计算机系统各功能部件的集合。是由电子、机械和光电元件组成的各种计算机部件和设备的总称，是计算机完成各项工作的物质基础。计算机硬件是看得见、摸得着的，实实在在存在的物理实体。 计算机软件是指与计算机系统操作有关的各种程序以及任何与之相关的文档和数据的集合。其中程序是用程序设计语言描述的适合计算机执行的语句指令序列。 没有安装任何软件的计算机通常称为“裸机”，裸机是无法工作的。如果计算机硬件脱离了计算机软件，那么它就成为了一台无用的机器。如果计算机软件脱离了计算机的硬件就失去了它运行的物质基础；所以说二者相互依存，缺一不可，共同构成一个完整的计算机系统。 计算机系统的基本组成如图1-6 所示。
计算机硬件系统的基本组成及工作原理 现代计算机是一个自动化的信息处理装置，它之所以能实现自动化信息处理，是由于采用了“存储程序”工作原理。这一原理是1946年由冯 · 诺依曼和他的同事们在一篇题为《关于电子计算机逻辑设计的初步讨论》的论文中提出并论证的。这一原理确立了现代计算机的基本组成和工作方式。 ⑴ 计算机硬件由五个基本部分组成：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。 ⑵ 计算机内部采用二进制来表示程序和数据。 ⑶ 采用“存储程序”的方式，将程序和数据放入同一个存储器中（内存储器），计算机能够自动高速地从存储器中取出指令加以执行。 可以说计算机硬件的五大部件中每一个部件都有相对独立的功能，分别完成各自不同的工作。如图1-7所示，五大部件实际上是在控制器的控制下协调统一地工作。首先，把表示计算步骤的程序和计算中需要的原始数据，在控制器输入命令的控制下，通过输入设备送入计算机的存储器存储。其次当计算开始时，在取指令作用下把程序指令逐条送入控制器。控制器对指令进行译码，并根据指令的操作要求向存储器和运算器发出存储、取数命令和运算命令，经过运算器计算并把结果存放在存储器内。在控制器的取数和输出命令作用下，通过输出设备输出计算结果。 1．运算器（ALU ） 运算器也称为算术逻辑单元ALU （Arithmetic Logic Unit ）。它的功能是完成算术运算和逻辑运算。算术运算是指加、减、乘、除及它们的复合运算。而逻辑运算是指 “与”、“或”、“非”等逻辑比较和逻辑判断等操作。在计算机中，任何复杂运算都转化为基本的算术与逻辑运算，然后在运算器中完成。 2．控制器（CU ） 控制器CU （Controller Unit ）是计算机的指挥系统，控制器一般由指令寄存器、指令译码器、时序电路和控制电路组成。它的基本功能是从内存取指令和执行指令。指令是指示计算机如何工作的一步操作，由操作码（操作方法）及操作数（操作对象）两部分组成。控制器通过地址访问存储器、逐条取出选中单元指令，分析指令，并根据指令产生的控制信号作用于其它各部件来完成指令要求的工作。上述工作周而复始，保证了计算机能自动连续地工作。 控制流 数据流 图 1-7 计算机基本硬件组成及简单工作原理