第2章22CPU的逻辑结构与原理
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第二章判断题F 1 CPU中的控制器用于对数据进行各种算术运算和逻辑运算。
(判断)T 2 CPU主要由运算器、控制器和寄存器组三部分组成。
(判断)F 3 PCI总线常用于连接高速外部设备的I/O控制器,它包含有128位的数据线。
(判断)T 4 PC机采用I/O总线结构有很多优点,例如,简化了系统设计、便于系统的扩充升级。
(判断)T 5 PC机常用的输入设备为键盘、鼠标,常用的输出设备有显示器、打印机。
(判断)F 6 PC机的常用外围设备,如显示器、硬盘等,都通过PCI总线插槽连接到主板上。
(判断)F 7 PC机可以连接多种I/O设备,不同的I/O设备往往需要使用不同的I/O接口,而同一种I/O接口只能连接同一种设备。
(判断)F 8 PC机中常用外围设备的I/O控制器都必须做成适配卡插在主板上的PCI总线插槽中。
(判断)T 9 PC机中所有部件和设备都以主板为基础进行安装和互相连接,主板的稳定性影响着整个计算机系统的稳定性。
(判断)F 10 当前正被CPU执行的程序必须全部保存在高速缓冲存储器(Cache)中。
(判断)T 11 高速缓存(Cache)可以看作主存的延伸,与主存统一编址,接受CPU的访问,但其速度要比主存高得多。
(判断)T 12 光学鼠标具有速度快,准确性和灵敏度高,不需要专用衬垫,在普通平面上皆可操作等优点,是目前流行的一种鼠标器。
(判断)T 13 计算机系统中I/O设备的种类多,性能相差很大,与计算机主机的连接方法也各不相同。
(判断)F 14 键盘中的F1~F12控制键的功能是固定不变的。
(判断)F 15 随着计算机的不断发展,市场上的CPU类型也在不断变化,但它们必须采用相同的芯片组。
(判断)F 16 系统维护过程中,为了适应软硬件环境的变更而对应用程序所做的适当修改称为完善性维护。
(判断)适应性维护F 17 由于计算机通常采用“向下兼容方式”来开发新的处理器,所以,Pentium和Core 系列的CPU都使用相同的芯片组。
第二章理论复习题第二章计算机组成原理基础知识必做题2.1计算机组成与分类[1].下列关于计算机组成的叙述中,正确的是__________。
A.一台计算机内只有一个微处理器B.外存储器中的数据是直接传送给CPU处理的C.输出设备能将计算机中用“0”和“1”表示的信息转换成人可识别的形式D.I/O控制器用来连接CPU、内存、外存和各种输入输出设备[2].计算机是一种通用的信息处理工具,下面是关于计算机信息处理能力的叙述:①它不但能处理数据,而且还能处理图像和声音;②它不仅能进行计算,而且还能进行分析推理;③它具有几乎无限的信息存储能力;④它能方便而迅速地与其它计算机交换信息.上面那些叙述是正确的?A.①、②和④B.①、③和④C.①、②、③和④D.②、③、④[3].计算机有很多分类方法,下面________是按其内部逻辑结构进行分类的。
A.服务器/工作站B.16位/32位/64位计算机C.小型机/大型机/巨型机D.专用机/通用机[4].下列不属于个人计算机的是________。
A.台式机B.便携机C.工作站D.服务器[5].下面关于个人计算机(PC)的叙述中,错误的是________。
A.个人计算机属于个人使用,一般不能多人同时使用B.个人计算机价格较低,性能不高,一般不应用于工作(商用)领域C.目前PC机中广泛使用的一种微处理器是Pentium4D.Intel公司是国际上研制和生产微处理器最有名的公司[6].按照性能、价格和用途,目前计算机分为________、大型机、小型机和个人计算机。
[7].巨型计算机大多采用________技术,运算处理能力极强。
[8].计算机具有“记忆”和“逻辑”判断的能力。
[9].计算机硬件指的是计算机系统中所有实际物理装置和文档资料。
[10].计算机具有通用性好、速度快、处理功能强的优点,因此又称它为“电脑”,它能代替人类大脑的全部活动。
[11].第一台电子计算机是在上世纪40年代诞生的。
第二章可编程序控制器的结构和工作原理2.1 可编程序控制器的组成与基本结构PLC是微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物,从广义上讲,PLC 也是一种计算机系统,只不过它比一般计算机具有更强的与工业过程相连接的输入/输出接口,具有更适用于控制要求的编程语言,具有更适应于工业环境的抗干扰性能。
因此,PLC是一种工业控制用的专用计算机,它的实际组成与一般微型计算机系统基本相同,也是由硬件系统和软件系统两大部分组成。
一、可编程序控制器的硬件系统PLC的硬件系统由主机系统、输入/输出扩展环节及外部设备组成。
1. 主机系统图2.1 PLC结构示意图(1) 微处理器单元(Central Processing Unit,CPU)。
CPU是PLC的核心部分,它包括微处理器和控制接口电路。
微处理器是PLC的运算控制中心,由它实现逻辑运算,协调控制系统内部各部分的工作。
它的运行是按照系统程序所赋予的任务进行的。
(2) 存储器。
存储器是PLC存放系统程序、用户程序和运行数据的单元。
它包括只读存储器(ROM)和随机存取存储器(RAM)。
只读存储器(ROM)在使用过程中只能取出不能存储,而随机存取存储器(RAM)在使用过程中能随时取出和存储。
(3) 输入/输出模块单元。
PLC的对外功能主要是通过各类接口模块的外接线,实现对工业设备和生产过程的检测与控制。
通过各种输入/输出接口模块,PLC既可检测到所需的过程信息,又可将处理结果传送给外部过程,驱动各种执行机构,实现工业生产过程的控制。
通过输入模块单元,PLC能够得到生产过程的各种参数;通过输出模块单元,PLC能够把运算处理的结果送至工业过程现场的执行机构实现控制。
为适应工业过程现场对不同输入/输出信号的匹配要求,PLC配置了各种类型的输入/输出模块单元。
(4) I/O扩展接口。
I/O扩展接口是PLC主机为了扩展输入/输出点数和类型的部件,输入/输出扩展单元、远程输入/输出扩展单元、智能输入/输出单元等都通过它与主机相连。
第二章计算机组成原理2.1计算机的组成与分类2.1.1计算机的发展与作用作用:①速度快,通用性强②具有多种多样的信息处理能力,不仅能进行复杂的数学运算,而且能对图像,文字和声音等多种形式的信息进行获取,编辑,转换,存储,展现等处理③信息存储容量大,存取速度高④具有互联,互通和互操作的特性,计算机网络不仅能进行信息的交流与共享,还可借助网络上的其他计算机协同完成复杂的信息处理任务。
2.1.2 计算机的逻辑组成计算机系统由硬件和软件两部分组成。
硬件是计算机系统中所有实际物理装置的总称。
软件是指计算机中运行的各种程序及其处理的数据和相关的文档。
CPU,内存存储器,总线等构成计算机的“主机”输入/输出设备和外存储器称为“外设”承担系统软件和应用软件运行任务的处理器称为“中央处理器”使用多个CPU实现超高速计算的技术称为“并行处理”总线是用于在CPU,内存,外存和各种输入输出设备之间传输信息并协调它们工作的一种部件(含传输线和控制电路)计算机系统中的I/O设备一般都通过I/O接口与各自的控制器连接,然后由控制器与I/O总线相连2.1.3计算机的分类巨型机,大型机,服务器,个人计算机,嵌入式计算机微处理器(µP或MP),通常指使用单片大规模集成电路制成的,具有运算和控制功能的部件SOC:单个集成电路芯片中包含微处理器,存储器,输入/输出控制与接口电路,电子系统模拟电路,数字/模拟混合电路和无线通信使用的射频电路2.2 CPU的结构与原理2.2.1 CPU的作用与组成匈牙利数学家冯·诺依曼的“存储程序控制”原理CPU的根本任务是执行指令CPU的组成:寄存器组(用来临时存放参加运算的数据和运算得到的中间结果),运算器:也称算术逻辑部件(ALU),控制器:指令计数器(用来存放CPU正在执行的指令的地址)和指令寄存器(用来保存当前正在执行的指令)2.2.2 指令与指令系统指令是构成程序对的基本单位,采用二进制表示,指令由操作码和操作数地址组成,CPU所能执行的全部指令称为指令系统2.2.3 CPU的性能指标字长,主频,CPU总线速度,高速缓存的容量与结构,指令系统,逻辑结构,内核个数 TFLOPS(万亿条浮点指令/秒)MIPS(百万条定点指令/秒),MFLOPS(百万条浮点指令/秒)2.3 PC主机的组成2.3.1 主板,芯片组与BIOSCPU芯片和内存条分别通过主板上的CPU插座和存储器插槽安装在主板上,PC机常用外围设备通过扩充卡或I/O接口与主板相连,扩充卡借助卡上的印刷插头插在主板上的PCI总线插槽中主板上还有两块特别有用的集成电路:一块是闪烁存储我,其中存放的是BIOS,它是PC机软件中最基础的部分,没有它机器就无法启动,另一个集成电路芯片是CMOS存储器,其中存放者与计算机系统相关的一些参数(称为配置信息),包括当前的日期和时间,开机口令,已安装的光驱和硬盘的个数及类型等,CMOS 芯片是一种易失性存储器,它由主板上的电池供电,即使计算机关机后它也不会丢失所存储的信息芯片组由北桥芯片(MCH)和南桥芯片(ICH)组成,CPU时钟信号由芯片组提供芯片组还决定了主板上所能安装的内存最大容量,速度及可使用的内存条的类型每次机器加电时,CPU首先执行BIOS程序,它具有诊断计算机故障和加载操作系统并启动其运行的功能BIOS:加电自检程序,引导装入程序,CMOS设置程序,基本外围设备的驱动程序内存储器由称为存储器芯片的半导体集成电路组成,RAM目前多采用MOS型半导体集成电路芯片制成DRAM:电路简单,集成度高,功耗小,成本低SRAM:电路复杂,集成度低,功耗大,成本高每个存储单元都有一个地址,CPU按地址对存储器进行访问存储器的存取时间指的是从CPU给出存储器地址开始到存储器读出数据并送回到CPU所需要的时间解决主存速度慢的方法是:①采用cache存储器②改进存储器芯片的电路与工艺,并对DRAM的存储控制技术进行改进2.3.3 I/O总线与I/O接口CPU芯片与北桥芯片相互连接总线称为CPU总线(前端总线FSB),I/O设备控制器与CPU,存储器之间相互交换信息,传输数据的一组公用信号线称为I/O总线,总线上有三类信号:数据信号,地址信号和控制信号总线带宽(MB/S)=(数据线宽度/8)X总线工作频率(MHZ)X每个总线周期的传输次数PCI-E是PC机I/O总线的一种新标准,采用高速串行传输USB电源(5V,100mA~500Ma) USB3.0的电流是1A2.4常用输入设备扫描仪的性能指标:①扫描仪的光学分辨率:普通家用扫描仪分辨率在1600~3200dpi②色彩位数③扫描幅面④与主机的接口2.5 常用输出设备显示器的刷新频率越高,图像的稳定性越好,响应时间越小越好。
第二章计算机组成原理(1)计算机的组成与分类1.一台计算机只能有一个处理器。
2.计算机有很多分类方法,按其内部逻辑结构目前可分为_________。
A. 服务器/工作站B. 16位/32位/64位计算机C. 小型机/大型机/巨型机D. 专用机/通用机3.下列不属于个人计算机范围的是________。
A. 台式计算机B. 便携计算机C. 工作站D. 刀片式服务器4.由于计算机网络的普及,许多计算机系统都设计成基于计算机网络的客户/服务器工作模式。
巨型机、大型机和小型机一般都作为系统的服务器使用,个人计算机则用作客户机。
5.下列关于个人计算机的叙述中,错误的是________ 。
A. 个人计算机中的微处理器就是CPUB. 个人计算机的性能在很大程度上取决于CPU的性能C. 一台个人计算机中通常包含多个微处理器D. 个人计算机通常不会由多人同时使用6.下列关于计算机组成及工作原理的叙述中,正确的是__________。
A. 一台计算机内只有一个微处理器B. 多数输出设备能将计算机中用“0”和“1”表示的信息转换成人可识别和感知的形式,如文字、图形、声音等C. 外存储器中的数据是直接传送给CPU处理的D. I/O控制器都做成扩充卡的形式插在PCI扩充槽内7.下列关于计算机硬件组成的描述中,错误的是________。
A. 计算机硬件包括主机与外设B. 上面选项中的主机指的就是CPUC. 外设通常指的是外部存储设备和输入/输出设备D. 一台计算机中可能有多个处理器,它们都能执行指令8.CPU中的运算器也称为执行单元,它是CPU的控制中心。
9.个人计算机是由于单片微处理器的出现而开发成功的,价格便宜、使用方便、软件丰富,它们都运行Windows操作系统。
10.在带电脑控制的家用电器中,有一块用于控制家用电器工作流程的大规模集成电路芯片,它把处理器、存储器、输入/输出接口电路等都集成在一起,这块芯片称为________。